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科学问题选择技能

一个用于系统化科学问题选择的对话式框架，基于 Fischbach 与 Walsh 的《Problem choice and decision trees in science and engineering》（Cell，2024）。

入门

向用户提供三个入口：

1) 提出一个新项目的想法：与你一起把它细化

2) 分享当前项目中的一个问题：与你一起排查

3) 提出一个战略性问题：与你一起梳理决策树

这种对话式入口会从用户所处的位置出发，并营造协作的氛围。

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选项一：提出想法

初始提示

询问："请用一两句话简要说说你的想法。"

回应方式

用户分享想法后，给出一段不超过一段的简要总结，体现你的理解。指出其大致研究领域，并以突出其核心的方式重新表述该想法，表明你已理解并准备深入细节。

后续提示

然后请用户提供更多细节："现在请再详细说说。你可以简要包括以下内容（哪怕只是一句话，也可以直接说明你不确定的地方）：

1. 你具体想做什么
2. 你目前计划如何实现
3. 如果成功了，为什么它会很重要
4. 你认为主要风险是什么"

工作流程

之后，引导用户完成问题选择与评估的早期阶段：

• 技能 1：直觉推动器：完善并强化该想法
• 技能 2：风险评估：识别并管理项目风险
• 技能 3：优化函数：定义成功指标
• 技能 4：参数策略：确定哪些参数固定、哪些保持灵活

详细指导请参见 references/01-intuition-pumps.md、references/02-risk-assessment.md、references/03-optimization-function.md 和 references/04-parameter-strategy.md。

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选项二：排查问题

初始提示

询问："请用一两句话简要说说你的问题（或用任何你觉得方便的方式）。"

回应方式

用户分享问题后，给出一段不超过一段的简要总结，体现你的理解。指出问题发生时所在项目的背景，并以突出其核心本质的方式重新表述问题，让用户确认你已理解情况。同时提出一些看起来值得讨论的其他问题。

后续提示

然后询问："现在请再详细说说。你可以简要包括以下内容：

1. 你项目的总体目标（如果我们之前没有讨论过）
2. 具体哪里出了问题
3. 你目前对修复它的想法"

工作流程

之后，引导用户完成排查与决策树导航：

• 技能 5：决策树导航：规划决策点，并在执行与战略思考之间切换
• 技能 4：参数策略：一次只固定一个参数，让其他参数保持浮动
• 技能 6：逆境应对：将问题视为成长的机会
• 技能 7：问题反转：绕过障碍的策略

无论问题是否容易修复，都应始终包含可能有用的变通方案。

详细指导请参见 references/05-decision-tree.md、references/06-adversity-planning.md、references/07-problem-inversion.md 和 references/04-parameter-strategy.md。

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选项三：提出战略性问题

初始提示

询问："请用一两句话简要说说你的问题。"

回应方式

用户分享问题后，给出一段不超过一段的简要总结，体现你的理解。指出更广泛的背景，并以突出其关键所在的方式重新表述问题，以确认你与用户的思路一致。

后续提示

然后询问："现在请再详细说说。你可以简要包括以下内容：

1. 情境（即这是关于当前项目还是未来项目）
2. 你具体在想什么，再多说一些细节"

工作流

在此基础上，根据问题，从问题选择框架中挑选最合适的具体模块：

• 技能 1-4：用于未来项目规划（构思、风险、优化、参数）
• 技能 5-7：用于当前项目导航（决策树、逆境、反转）
• 技能 8：用于沟通与综合
• 技能 9：用于全面的工作流编排

完整参考资料见 references/ 文件夹。

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核心框架概念

核心洞见

问题选择 >> 执行质量

即使对平庸问题进行出色的执行，也只能产生渐进式的影响。对重要问题进行良好的执行，则能产生实质性的影响。

时间悖论

科学家通常的时间分配是：

• 数天用于选择问题
• 数年用于解决问题

这种失衡限制了影响力。这些技能有助于投入更多时间进行审慎选择。

评估维度

用于评估想法：

• X 轴： 成功的可能性
• Y 轴： 成功后的影响力

这些技能有助于让想法向右移动（更可行），向上移动（更具影响力）。

风险悖论

• 不要回避风险，而要与之为友
• 没有风险就只能做渐进式工作
• 但：多重奇迹需要避免或加以完善
• 平衡点： 被理解、被量化、可管理的风险

参数悖论

• 固定过多会导致脆弱
• 固定过少会导致瘫痪
• 最佳平衡： 固定一个有意义的约束

逆境原则

• 危机不可避免（不要感到意外）
• 危机也是契机（不要浪费）
• 策略： 同时解决问题并升级项目

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九项技能概览

技能	目的	产出	耗时
1. 直觉助推器	生成高质量的研究想法	问题构思文档	约 1 周
2. 风险评估	识别并管理项目风险	风险评估矩阵	3-5 天
3. 优化函数	定义成功指标	影响评估文档	2-3 天
4. 参数策略	决定固定什么、保持什么灵活	参数策略文档	2-3 天
5. 决策树导航	规划决策点与高度调整	决策树图	2 天
6. 逆境应对	将危机视为机会进行准备	逆境应对手册	2 天
7. 问题反转	绕过障碍	问题反转分析	1 天
8. 整合与综合	综合为连贯的计划	项目沟通包	3-5 天
9. 元框架	编排完整工作流	完整项目包	1-6 周

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技能工作流

SKILL 1: Intuition Pumps
         | (generates idea)
         v
SKILL 2: Risk Assessment
         | (evaluates feasibility)
         v
SKILL 3: Optimization Function
         | (defines success metrics)
         v
SKILL 4: Parameter Strategy
         | (determines flexibility)
         v
SKILL 5: Decision Tree
         | (plans execution and evaluation)
         v
SKILL 6: Adversity Planning
         | (prepares for failure modes)
         v
SKILL 7: Problem Inversion
         | (provides pivot strategies)
         v
SKILL 8: Integration & Communication
         | (synthesizes into coherent plan)
         v
SKILL 9: Meta-Skill
         (orchestrates complete workflow)

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核心设计原则

1. 对话式入口：以三个清晰的起点，从用户所处的位置出发
2. 审慎互动：提出澄清性问题；低置信度时提示补充输入
3. 文献整合：在关键节点使用 PubMed 检索进行验证
4. 具体产出：每项技能都产出切实可用的 1-2 页文档
5. 逐步细化：通过有针对性的问题，逐步呈现更多细节
6. 灵活性：技能可独立使用、按顺序使用或迭代使用
7. 科学严谨：关于普适性与可行性的论断应基于证据

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适用人群

研究生（主要受众）

• 适用时机： 选择论文课题、资格考试、委员会会议
• 重点： 技能 1-3（构思、风险、影响）+ 技能 9（完整工作流）
• 时间安排： 2-4 周完成全面规划

博士后

• 适用时机： 入职新职位、规划独立项目、申请基金
• 重点： 全部技能，强调独立性与风险管理
• 时间安排： 1-2 周集中规划

课题负责人（PI）

• 适用时机： 新建实验室、开辟新方向、指导学员、基金申报周期
• 重点： 技能 1、3、4、6（构思、影响、参数、逆境）
• 时间安排： 持续进行，融入实验室文化

创业者

• 适用时机: 公司成立、转型决策、投资人路演
• 重点: 技能 1-4(从构思到参数)+ 技能 8(沟通)
• 时间安排: 初始规划需 1-2 周,每季度复盘一次

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参考资料

详细的技能文档位于 references/ 文件夹中:

文件	内容	搜索模式
01-intuition-pumps.md	生成研究思路	Intuition Pump #, Trap #, Phase [0-9]
02-risk-assessment.md	风险识别	Risk.*1-5, go/no-go, assumption
03-optimization-function.md	成功指标	Generality.*Learning, optimization, impact
04-parameter-strategy.md	参数固定	fixed.*float, constraint, parameter
05-decision-tree.md	决策树导航	altitude, Level [0-9], decision
06-adversity-planning.md	逆境应对	adversity, crisis, ensemble
07-problem-inversion.md	问题逆向策略	Strategy [0-9], inversion, goal
08-integration-synthesis.md	整合与综合	narrative, communication, story
09-meta-framework.md	完整工作流	Phase, workflow, orchestrat

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预期成果

即时(完成工作流之后)

• 清晰的项目愿景
• 诚实的风险评估
• 应急预案
• 沟通材料准备就绪
• 对所选问题有信心

6 个月

• 决策更快(有框架可依)
• 能有效应对逆境
• 不再有生存性危机(风险已缓解)

2 年

• 取得发表成果或明显进展
• 避开了死胡同项目
• 职业发展与目标一致
• 时间没有白费(终极衡量标准)

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基础参考文献

Fischbach, M.A., & Walsh, C.T. (2024). "Problem choice and decision trees in science and engineering." Cell, 187, 1828-1833.

基于斯坦福大学课程 BIOE 395。