如何选择一个好的科学问题？

本文分享以色列魏茨曼科学研究所（Weizmann Institute of Science）分子生物学家Uri Alon的文章《How To Choose a Good Scientific Problem?》（如何选择一个好的科学问题）。

作者指出，一个好的问题选择应该基于对科学发现的热爱和自我表达的渴望，而不仅仅是为了发表高影响力的论文或获得职位和终身教职。

文章中提出了两个维度来评估科学问题：可行性（问题难易程度）和收益（项目预期增加的知识量）。作者使用了一个二维图来展示这两个维度，并讨论了如何选择问题，包括使用帕累托前沿原则来选择问题。此外，作者还讨论了选择问题时的主观性，强调个人兴趣的重要性，并建议科学家们在开始研究之前花时间选择问题，而不是急于求成。

文章还讨论了研究的框架或模式，指出研究过程中的曲折和不确定性是科学探索的一部分，而不是纯粹的障碍。作者提倡在研究中庆祝勇气和开放性，并鼓励科学家们在面对未知时保持勇气和开放性。

   全文翻译：

如何选择一个好的科学问题？

Uri Alon

选择好问题是成为优秀科学家的关键。但什么是好问题，你如何选择呢？这个话题在我们的专业中通常不会明确讨论。科学家们被期望足够聪明，能够自己并通过观察他们的老师来弄清楚。由于缺乏明确的讨论，可能会导致一些人不知道如何选择那些能够在知名期刊上发表结果、进而获得职位和终身教职的问题。

这篇文章的前提是，对我们话题的更全面讨论，包括它的主观和情感方面，可以丰富我们的科学研究和个人福祉。一个好的选择意味着你能够发现你感兴趣的新知识，并且允许自我表达。我们将讨论选择科学问题的简单原则，这些原则帮助了我、我的学生和许多同行科学家。这些原则可能为普遍讲授这个话题提供一个基础。

插图：鼠来宝生物

起点：选择问题是一种培养行为

开设实验室的目标是什么？有时很容易选择一个默认值，这在当前文化中很常见，比如“我的实验室的目标是发表尽可能多的高质量论文”。然而，在这篇文章中，我们将以不同的方式定义目标：“实验室是一个培养环境，旨在最大限度地发挥学生作为科学家和作为人的潜力”。这些选择至关重要。从价值观——即使是没有明确陈述的——流出了实验室中做出的所有决定，大大小小：实验室的样子，学生何时可以休假，以及（我们现在要讨论的）选择什么问题。在培养型实验室中，我们旨在为我们的学生（和我们自己）选择一个问题，以促进成长和自我激励的研究。

问题选择的两个维度

选择科学问题，让我们从一个简单的图表开始，作为讨论的起点（图1）。我们将通过想象两个轴来比较问题。

图1A. 选择项目的可行性-收益图

第一个是可行性(feasibility)——也就是说，用预期完成项目的时间等单位来度量，一个问题是难还是易。这个轴是研究人员技能和实验室技术的函数。重要的是要记住，纸面上容易的问题在现实中往往很难，而纸面上难的问题在现实中几乎是不可能的。

第二个轴是收益 (interest)：项目预期增加的知识量。我们通常重视深入未知领域的科学。问题可以根据它们从已知海岸的距离，以及它们增加可验证知识的数量来排名。我们将这称为问题的收益。

在接下来的部分中，我们将讨论收益轴的主观性质。但首先，让我们首先使用我们的图表来考虑问题选择的方面。

在这个二维空间中查看问题范围，你会看到许多当前研究中的项目是容易但不是非常有趣的类型，也称为“低挂的果实”。不幸的是，当今科学中的许多其它项目既困难又收益甚微，部分源于一种观点，即困难等于好。一些问题是重大挑战：具有潜力大大推进理解的棘手问题。但我们最常希望的问题在右上角象限，既可行又具有高收益，可能会显著扩展我们的知识。

图表建议使用“最优化理论”（optimization theory）的“帕累托前沿法则”（Pareto front principle）来选择问题。如果问题A在两个轴上都比问题B更好，那么可以从图表中擦掉B。将这个标准应用于所有问题，只剩下那些在两个轴上都没有明显更好的问题。这些剩余的问题在帕累托前沿上。

图1B. 选择项目的帕累托前沿分析

决定在前沿上选择哪个问题取决于我们如何权衡这两个轴。例如，一个刚入门的研究生需要一个容易的问题；这样可以迅速提供正面反馈，增强信心。这些问题在帕累托前沿的底部右侧。研究生阶段的第二个问题可以沿着兴趣轴向上移动。博士后需要右上角象限中的项目，因为时间有限。刚独立的研究员（课题组长），需要选择一个领域，在这个领域上花费多年，并用它来培训学生，可能寻求一个可以分解为许多好的较小项目的大挑战。因此，最优问题沿着帕累托前沿移动，作为科学家生活阶段的函数。

别着急

在选择问题时犯的一个常见错误是选择脑中想到的第一个问题。由于一个典型的项目通常需要数年时间，即使最初看起来几个月就够。快速选择会引发我们职业生涯中很多的挫折和痛苦。找到一个好问题需要时间，花在选择问题上的每一周都可以在以后节省数月或数年。

在我的实验室里，我们为新学生和博士后制定了一个规则：在3个月过去之前不要选定一个课题。在这3个月里，新生或博士后会阅读、讨论和做计划。精力集中于思考而不是动手做实验。立即开始动手的诱惑会出现，但必须克制这种冲动。3个月（或更长时间）之后，一场小型庆祝伴随一个良好的项目计划，标志着研究阶段的开始。

慢慢来并不总是容易的。一个人必须得到支持以抵抗冲动：“哦，我们必须干活——我们不要浪费时间，要开始工作。”我并不幻想每个人都可以自由选择自己的课题，或者有时间进行广泛的探索。当资金不足或经费截止日期临近时，花时间思考尤其困难。在这种困境下，培养是不够的，你需要找到支持并尽一切努力进入一个更好的情况。即使如此，对于我们许多人来说，在应对运营实验室的困难时，多花时间选择课题可以产生巨大的差异。

插图：鼠来宝生物

收益轴的主观性

现在让我们更详细地看看问题收益轴。谁决定如何对问题的收益程度进行排序？科学的一个基本方面是，课题的收益程度是主观和个人的。然而，这种主观性使事情变得混乱。这种混乱源于两种声音的混合——一种是来自我们周围人的响亮声音，比如在会议上、在我们的部门里等，另一种则是我们内心深处的微弱声音，那声音说：“这对我来说很有趣。”在选择问题时考虑内心的声音，会让你更有可能选择那些从长远来看能让你感到满足的问题。

如果有幸遇到关心你的导师，内心的声音可以被增强和引导。科学家往往需要一个支持性的环境，才能开始倾听这个声音。一种帮助倾听内心声音的方法是问自己：“如果我是地球上唯一一个人，我会选择做这些问题中的哪一个？” 诚实的回答可以帮助减少妥协。

内心声音的另一个好迹象是，那些在你脑海中反复出现几个月甚至几年的想法和问题。这些更有可能成为好项目的基础，胜过那些最近几天才冒出的想法。还有一个好的检验方式：当我们向熟人描述自己的研究时，描述每个项目的感觉如何？

值得注意的是，倾听我们自己独特的声音会带来更好的科学成果。它使研究更具自我驱动性，并使研究的日常工作更有意义。在科学中，你越让自己感兴趣，你就越有可能让你的观众感兴趣。

插图：鼠来宝生物

自我表达

内心声音的本质是什么？一个研究者感兴趣的项目是个人过滤器（personal filter）的表达，是感知世界的一种方式。这个过滤器与一套价值观相关联：关于什么是好的、美的、真实的，与什么是坏的、丑的、虚假的信念。我们作为科学家所带来的独特过滤器正是我们的贡献所在。基于科学家独特性而产生的多样化风格和问题，是科学活力与创造力的基础。

因此，要选择一个好问题，我们需要反思自己的世界观。作为导师，我们可以帮助博士晚期或博士后阶段的学生加强他们的内心声音。导师可以通过倾听学生描述他们在科学中、在科学之外的生活中喜欢什么，是什么时刻让他们决定成为科学家，以及他们欣赏哪些科学作品来提供帮助。有时我们会开始在学生的谈话中看到某些模式。就像海面上的波浪可以揭示海洋深处的岩石一样，价值观的地图逐渐显现。这个学生是被视觉美学所激励，还是被抽象的想法吸引？是支持教条，还是喜欢挑战普遍认知？喜欢技术还是逻辑推理？基础研究还是应用研究？等等。这些可以帮助导师选择一个能让学生实现自我表达的项目。

如前所述，当一个人在科学中能够实现自我表达时，工作就变得充满活力、自我驱动，并且富有个人意义。它也可能更有机会发现一些深刻的东西。

研究的框架

我们选择一个问题后会发生什么？在结束之前，我想讨论一下我们对研究过程的心理图景或模式（如图2所示）。一种常见的模式体现在论文的写作方式中：从A点出发，也就是问题所在，然后沿最短路径到达B点，即答案所在。如果接受这种模式，有一种危险就是将学生视为达到目的的工具（朝向B点的箭头）。此外，对于那些持这种模式的人来说，任何偏离路径的情况（实验失败、学生沮丧等）都是不可容忍的。偏离路径会引发压力，因为现实与心理模式之间产生了认知失调。

图2. 研究的目标和培养框架

然而，人们可以采用第二种模式，这种模式更像是大多数项目的实际进程。和以前一样，从A点出发，朝着B点的目标前进。不久之后，事情开始偏离轨道，路径变得蜿蜒曲折。实验停止奏效，所有假设似乎都错了，一切都不合逻辑。此时，研究者进入了与负面情绪相关的阶段，可以称之为“迷雾”。

然后，在混乱之中，研究者会在现有材料中察觉到一个新问题。我们称这个新问题为C。如果C比B更有趣且更可行，研究者可以选择朝向C前进。经过几次绕道之后，最终到达C点。研究者们可以暂停庆祝，并花些时间思考下一个问题。

在第二种模式中，研究的曲折被视为我们工作的一部分，而非烦恼。导师的任务是支持学生穿越迷雾，这似乎是进入未知领域的关卡。而在这种模式下，我们有更多的空间去发现问题C，并且可能会比继续向B点前进更有价值。

在这种培养模式中，我们鼓励科学家的勇气和开放性。一次次航向未知领域需要勇气；在那里看到与预期不同的东西，通常更丰富而奇特，需要非凡的开放性。

总之，花时间（回想一下“三月规则”）在可选的问题中找到那个对你来说最可行、最有趣的问题，而不是对别人最有趣的问题。一个好的项目能发挥你的技能，实现自我表达。

原文链接：https://www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765(09)00641-8#%20

鼠来宝（武汉）生物科技有限公司提供实验动物行业全方位的产品和服务，包括常规与基因编辑动物、饲料垫料、动物仪器、净化扩繁和动物实验等。

网站：www.shulb.com

微信服务号/视频号/哔哩哔哩/抖音/知乎/小红书：鼠来宝实验动物