02 朴素的总结

首先,来谈谈一些朴素的总结。“朴素”的意思是:这些是自己在日常中自发总结的,还没有经过系统化、理论化的思考,还不是一个成体系的经验。下面的总结会有些琐碎,我一点点说明。这些总结更多描述的是思想性的东西,我们不是要拘泥于所描述的内容,而是要有类似的意识去看待我们平时的状态。我自己是受益于这些简单的总结的。

“要多想”,“这合理吗?这不合理”

这是引用的两句话,我会经常记起来:

  1. “要多想”:是《三体》中章北海的父亲与章北海的重要对话。

    父亲:要多想。

    章北海:想了以后呢?

    父亲:北海,我只能告诉你在那以前要多想。

    我是借用章北海父亲的话,想表达“要多想”本身的这个含义。无论是研究上的想法,还是实验的设计与分析。我们都要多想,想什么呢?比如:

    • 有没有 没有考虑到的点
    • 有没有 更好的方式,是否是必须的
    • 该如何取舍

      想清楚了、想全面了,再动手,往往会事半功倍,所谓磨刀不误砍柴工。

  2. “这合理吗?这不合理”:这是一句网络上的梗,比较好地传达了需要不断反思自己、反思自己的想法的意思。

    我们要时刻基于经验,基于常识判断,多反问自己一句“这合理吗?”。一般来说,

    • 不合理 意味着 bug 或者 新发现;比如实验结果与分析的不合理
    • 不合理 意味着 需要改变:比如有些代码、流程太麻烦,要思考更优的代码、流程,提高效率

这样多思考和多反思,是可以锻炼的,以达到潜意识就可以做的地步。此外,我们需要保持足够的敏感,看到不合理的地方,不能无动于衷。

要可大可小

做研究、写paper要关注的东西是非常多的,我们需要有一个能力,能够“可大可小”地来看问题,在不同的尺度上看问题。

大要抓住宏观

一个研究项目,我们要把握住大的宏观方面,比如

  • 项目整体的目标,框架,方案
  • 研究(paper)的贡献;paper的布局;研究项目整体安排
  • 做实验的 RoadMap,排期

虽然在研究进行的过程中,会有新的变数,需要我们不断根据情况实时调整,但这不妨碍我们不断地去抓宏观。并且,往往这些宏观方面应该要稳定发展,宏观变得太快,也是不合理的。

抓住宏观,我们同时要注意到:

  • 要抓主要矛盾,不能拘泥细节,特别是可有可无的细节,否则会落入“细节的黑洞”
  • 防止钻死胡同,越走越偏

掉入细节的黑洞,会导致不断发散。我们未知的东西是无穷无尽的,如果这样发散下去,就没有办法收敛出阶段性的结果来了。并且,如果每个细节都当成了重点,那反而是没有重点了。因此,我们要培养能力:能够抓住主要矛盾,着重关注他们。话又说回来,上面说的这些又有可能会被误解,误解为不需要关注细节。不是这样的,我们是要关注细节,但又不能拘泥于细节。现在的很多代码、实验,work 不 work 很多都在细节上的。如果不关注细节,结果也搞不出来。这些便是重要的细节。因此,总结一下是:1) 要会抓住主要矛盾的细节;2) 不拘泥于细节。

另外一个常见的问题是,如果没有一个宏观的东西框住我们的想法(比如项目整体的目标,框架,方案 或者 项目整体安排 或者 实验的 RoadMap,排期),我们做着做着,就会走偏了,甚至脚踩西瓜皮,滑到哪里算哪里。抓宏观,便可以很好地防止这样的问题,时刻问问自己最近在做啥,和大目标有啥关系。这也算是“不忘初心”吧。研究中确实还有一类是,不可规划的研究。比如突然发现了有趣的现象,然后找到了有趣的结论。这类算是研究中的惊喜时刻了。我们讲要抓宏观,不是说要掐灭这类想法。他们并不矛盾的。

小要做好细节

研究中的细节也是非常多的,比如:

  • 项目方案的细节
  • 研究(paper)的细节,比如怎么描述、逻辑上是否讲得通的细节
  • 实验的细节,代码的细节

细节很重要:方案是否实现得了,实验能不能做出来,细节很重要。实际中,我们要有足够的耐心去分析细节;要保持对细节其他可能性的空间,等等。

如何把握大和小的尺度

同时做到大和小是有挑战的。一个好的类比,把自己想成一只大鸟,从天上俯瞰地面,我们既要飞得够高,看到地下的全貌(有时还被云遮挡了);又能够俯冲下来,贴近地面,看到具体的地面的细节。我们要做到可大可小,就是这只大鸟一会儿爬升,一会儿俯冲,在不断地切换。做到这件事情本身,或许也不那么容易:

  • 需要依赖于经验
  • 要有敏感性:什么时候该宏观看问题了,什么该看细节了;细节要关注哪些
  • 还是要多想

是正确的趋势吗

这块可能是会有争议的。因为一般来说,技术发展有其客观的规律,一旦涉及到对错,就会加入价值判断了。这里想表达的观点是:我们要关注技术未来的发展。一方面,新的技术会带来新的变革,我们要积极关注新技术的发展;另一方面,我们最好是研究未来的技术,无论是短期的未来还是长期的未来。

当我们回过头去看技术的发展的时候,我们会看到:技术是有发展方向的,是往着更好的方向发展的。

  • 如果我们站在现在的角度看,那就要尽量往正确的发展方向去思考。提出的方法,所作的探究是否在这个发展方向之上。这里并不是说要限制住技术只能有一个路径。技术有各式各样的发展路径,这里的发展方向更多指的是宏观的一个趋势。
  • 我们也可以假想站在未来的角度(五年之后,十年之后),回过头来看,目前所做的这个工作是否有必要、有价值;它是否反而阻碍了技术的进步。这样想的话,能够更好地帮助我们理解所做工作的价值和意义。

研究要分清四个方面

研究中,我们要时刻明白自己处于哪个阶段,特别是对于刚入门的同学。如果不清楚,研究会很难进行下去。 比如,刚入门的同学,在讨论汇报的时候,往往会说,他过去的一段时间尝试了这个那个,分别得到了什么结果(当然大部分是不太好的结果),然后就没有了,似乎在等着对方给他分析和确定下一步的行动步骤。这样就不对了,因为我们不是机器,输入指令,输出结果,然后等着下一个指令。有了实验的结果,更重要的是分析;不好的结果也不是坏事,面对不好的结果,希望有一个分析:为什么结果和我们想的不同;怎么说服自己这个结果是客观的结果,而不是实现的问题,调参的问题等等;有没有一些“探测的手段”能够旁证。在讨论的时候,我们是想针对这些初步分析,进一步的分析和讨论。而不是抛出一个结果,其他都不关我事的感觉。

这四个方面是:

02-研究四个方面
  1. Assumption. 我们有idea或跑实验之前,一定是会有假设的,只是很多时候我们没有意识到。我们有一个想法时,希望它在 xxx 任务上会 work,这背后会有一个假定它 work 的逻辑/story,以用来说服自己为什么它会 work。(不然,你自己都不坚信这个 idea,凭啥会去尝试呢)。我们分析得更多,便会更加清楚:这个假定它 work 的一套逻辑/story中,又会有很多其他的假定和依赖。我们对这些假定理解的越多,当出现不好结果的时候,便能够更好推测问题出在哪里,有什么应对方法来定位问题,解决问题。
  2. Expectation. 预期是和假定很相关的。当我们有假定的时候,一定也包含了预期的结果。比如,有一个 idea,便会有预期的结果;有一个假定它 work 的逻辑/story的时候,我们便会预期它会呈现怎样的状态,有什么可以预期观察的现象来说明确实是按照我设想的逻辑/story运行的。甚至,当我们跑一个实验的时候,一定也会有了对他的预期:结果和中间的呈现。那无论后面是符合预期的,还是不符合预期的,我们其实都可以分析了。
  3. Observation. 观察是当我们跑了实验之后,对实验结果的一个整理。有时候结果会繁杂,我们需要从不同的维度,理出几条观察的线,以便我们更好地分析。很多时候,我们跑完实验止于此了,那么就形成不了一个闭环,进而不能在认识上有一个提高。
  4. Analysis. 分析是需要对实验的结果(Observation)有一个更深刻的理解,进而修正我们的假设与预期,进行下一步的实验与验证。结合之前的预期,我们可以分析:如果符合预期,那么是否按照预期的逻辑/story产生的这个结果;如果不符合预期,为什么不符合,是我之前提出假设和预期的时候忽略了什么,还是缺少了相关的认识和经验,修正之后的解释是否能够说服自己这个结果不是bug或者调参的问题,而是客观的结果。总的来说,分析是形成闭环的关键一环,它必然有所得:是我们哪里忽略了,没有认识到;或者下一步该如何行动。

我们应能够时刻反观自己的想法,是处于哪个阶段中。 作为研究,我们的任务是要有更多的Assumption,然后得到验证,或者 insights;我们的任务不是止于Observation, 而要有Analysis,形成一个闭环,螺旋式上升。

什么时候该改进了?

正如前面说的,我们要有迭代的思想。那什么时候该改进了呢?

总的说来,需要敏感一些,如果一些流程、方案让自己感觉不爽了,比如很麻烦,或者很重复,或者并不优美,这时候就要考虑去改进了。

就我自己而言,BasicSR 就是这样在一步步的改进中进化而来的。自己跑实验遇到麻烦的地方,不爽了,就想着要添加一个新功能,或者改进现有功能。另外的例子,比如,研究中经常要查看和比较图片的视觉效果,现有的方案没有很好地解决这个问题,就慢慢开发了 HandyView。再后来,做人脸相关任务的时候,发现 detection, alignment, parsing 这些是基础功能,每次都要重复调用,也不确定哪个方案是目前最优的,很麻烦,也很重复。就想着改进,把这些功能单独出来,形成了 facexlib。当然更多的是平时的代码和脚本中体现出来的。总的说来,我们要有改进的意识,并且要足够敏感。该懒惰的地方要懒惰一些,懒惰才推动着让我们开发更好的(自动化的)流程。

时间相关

合理安排时间

我们要做的事情很多,想idea,论文阅读,代码实现,跑实验,维护实验,整理结果,分析总结等等。有些是有依赖的,有些是相对独立的。我们要把这些非线性的事情安排放进线性的时间里面,这就要合理安排时间了。

它本质上是一个小学生的题目:

小明帮妈妈做饭。淘米:3分钟,煮饭:25分钟,洗菜:8分钟,切菜:5分钟,炒菜:10分钟。请问小明怎么安排,才能使得做完这些事所花费的时间最少?

我们要自己排出一个甲乙丙丁的优先级来。

微处理器流水线

我们实验有一个特点,需要等待 程序在GPU上跑完,少则一两天,动则三四天,甚至一周。如果我们每次都等到实验结束,然后再分析,有了反馈再改进实验,再进行下一轮的实验,那项目的周期就被大大拉长了。一个月也跑不了几轮实验。这个问题的解决方法,就是要参考微处理器流水线的方案。

02-微处理器流水线

我们可以类比过来,一个时钟周期就是一天。四个执行阶段,对应 假设(想法,阅读论文),预期(实验设计,代码实现),观察(跑实验,出结果)和 分析。那么,最理想的情况是每天都有新的实验跑上,每天都有可分析的实验结果,得到好的结果或者insights。这样就大大缩短了项目的周期。当然这是很理想的情况,因为实际上并不能那么精准的安排;有些实验也有前后依赖。但总的思想应该是仿照微处理器流水线的方式。

我们的时间 = 我们的时间 + 机器的时间

这个是之前打比赛总结的一句话。这个和我们的研究方式密切相关。我们很大程度上是在不断尝试,等机器的结果。 机器所需的时间是不可压缩的。如果我们合理安排,让实验先跑起来了,然后我们再休息,这时候机器在跑。从某个角度来说,我们的有效时间就变多啦。

这个特性也导致,会越睡越晚=-= 因此晚睡变成了必然的结果...

空间换时间

这个其实已经隐含在 合理安排时间 和 微处理器流水线 中了。 因为我们的实验都会有依赖,所以有时候并不能简单地并行处理。这时候,就可以根据现有的资源情况,在时间和资源(空间)上取一个平衡。比如,我们有三组实验 A, B 和 C。 他们是有依赖的,B 依赖于 A, C依赖于B。A有两种变体,B有三种变体,C有两种变体,我们是希望找到最有效的一组setting (比方说 A1-B3-C2)。

02-空间换时间

一种做法是先跑A1和A2,确定哪个最好。然后基于此,再跑B组实验,最后跑C组实验。这样的话,需要跑 2+3+2=7组实验,需要三个实验周期。

如果我们资源够多的话,可以直接把 2x3x2=12组实验都跑上,只需要一个实验周期就可以了。这样就是极致的空间换时间了。

但是呢,我们往往是在资源和时间上取一个平衡,所以不会所有的组合都跑。一般来说,我们自己会有预期,比如A1成功的概率更大,那么设计实验的时候,就把概率大的组合先跑上。如果恰如预期的这样,就类似于流水线处理中的 hit 了。

这是一个理想的情况,实际的情况会比这个更加复杂,就需要灵活处理,平衡资源和实验周期了。

情绪影响

人不是机器,会受到情绪很大的影响,这个影响甚至会影响我们的理性判断。 不知道大家有没有这个感受,比如当我们对实验不好的结果很消极的时候,“心态崩了”。这个时候,再去看结果,越看结果越差,特别是看主观结果的时候。我们的记忆就只记住那些不好的方面,好的方面被潜意识忽略了,进而得出很不客观的结论。

当我们情绪不好的时候,我们也常常会几个小时在电脑前,看似在分析结果,但猛地一回头,会意识到这几个小时,啥进展也没有。我自己会有这样的感受。这就是被情绪支配了。

那当遇到这样的情况,首先要自己意识到自己是被情绪影响了,这时候,再在座位上看着电脑已然没有什么意义了,这个时候,不如到户外走走,吹吹风,调整一下,清醒一下。然后再回来处理,反而是更加有效率的。往往这时候,也不会被困在一个想法或者情绪里面,反而思路能够更加开阔。

先进去

我们也会遇到不想“碰”的状况,这时候可能是由于要做的东西太复杂,或者是因为就是莫名的情绪抵触。 这时候,我自己的经验是 先不管那么多,先“无脑”(或者硬着头皮)地进去再说。往往一旦静下心来去做了,发现不像自己想的那样的,抵触的情绪便也消除了大半。

如果要做的东西复杂,可以慢慢先拆解一下,或者就先做一下它外围的杂事,做着做着便会摸到思路了。

这其实也是由于我们的“误判”,而这种误判也是由于被情绪、感受影响了。所以呢,我们也要尝试反观一下,哪些是情绪、感受的因素,有时候它们不见得是你自己的想法,而是被外界影响的。

赌徒心态

赌徒心态,这个在概述里面有提过。 有时候就想尝试一把,试了结果不好,就放弃了,就转而寻找下一个“机会”。 这样的赌徒心态,只适合摘取“low hanging fruit”,那现在深度学习发展得那么久了,这样的fruits 基本已经没有了。 有想法了,试一下是 OK的,但是至少要想明白为啥觉得它能够 work (假设),预期是怎么的表现。然后结果不好,至少需要分析一下,要给自己信服的理由,说明为啥它不work。

另外一方面,赌徒心态,不是在想做好一件事本身,而是朝着成果在走。更好的方式是 想着把一件事做好,那么就会一步步踏实去做,会不断地去迭代。也会自然地关注到做好这个事情的方方面面的细节,有不合理的,不对的地方便会去改进。当把这些细节都做好了,有时候“你要赌”的那个东西才可能被搞出来。

就像突破我们想法的新的技术,比如最近的 Vision Transformer, MLP-Mixer这些,绝对不是赌徒心态搞出来的。它们那么难调,都能够被调出来。要是赌徒心态的话,搞一把,(肯定不work),然后就放弃了=-= 那么,到底是什么推动着他们能够做出这样的工作呢?—— 应该是一个 “它一定会 work” 的信念。这种信念可能来自于他们的经验,对已有工作的观察等等。(我也很好奇他们的研究过程,希望他们能够写一个经验分享帖子 :-))

坚持做一件事

我们处在一个较好的领域,算是历史的大势了。 那只要坚持做,总会有成绩。所谓“积跬步,至千里”,所谓“久久为功”。

之前看过戴建业老师悼念袁隆平院士的视频《悼念袁隆平院士最好的方法就是向他学习!》。视频里面提到了戴建业老师从袁老身上学到的:我们一个普通的人,把全部的精力集中在干一件事情上,我们一定会把一件事干好。比如袁老就一直研究水稻,戴老师一直研究诗词。这种精神和做法我觉得是值得深思和学习的。 也推荐大家看看~

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