创新研究型SCI期刊论文学术写作框架

“模仿是自杀。” (“Imitation is suicide.”)

—— 拉尔夫-沃尔多-爱默生，《自强不息》（Ralph Waldo Emerson, “Self-Reliance”）

前言

不知不觉，好像真的如托马斯·卡恩（Thomas Kuhn）在《科学革命的结构》中分析的那样，科学界是在一个稳定的框架内进行研究的，称之为“范式”。他解释说，科学进展往往依赖于遵循这些范式。

SCI的期刊论文被不少的学者们调侃为“学术八股文”，似乎只有按照既定的模板或者写的像一篇“学术期刊论文”的稿件才会被编辑们接受。不可否认，好的文章和既定的模板都拥有流畅的逻辑。但是换一种心情，假设自己不是一位学者，跳出既有的框架，如同站在山顶一览众山般观望，还是会发现，这些山栾似乎都拥有相似的样貌，他们只是堆积在那里，便成为了山川。站在山脚下刚刚入门的学者们望向高耸的山峦，想要翻越却感到了高度的惧怕感。在山外城市里的普通群众们不会接触这些山峦，更别说看懂山路或是有翻阅山峦的想法了。

故此，我们可以总结出，一篇好的创新研究型SCI论文是由 高级的逻辑 + 充实的内容 组成的，我并不建议固步自封的模板嵌套书写方法，而是更喜欢肆无忌惮的创作发挥，个人认为，充满想象力、拥有良好逻辑却又不偏离科学事实的一篇期刊文章，才是我心中最优秀的文章。

创新研究型SCI期刊文章的结构构成

我一般会将将研究型SCI期刊文章分为9个部分：

摘要、前言、方法论、推导和应用过程、实验验证、实验结果、对比分析、讨论、总结

个人认为这些部分遵循以下书写顺序：

1. 方法论（Methods）: 描述研究的设计、使用的材料、实验方法、数据收集和分析方法。

2. 推导和应用过程（Derivation & Application）: 展示理论的推导和应用，包括模型的建立、计算方法和算法的详细过程。

3. 实验验证（Experimental Validation）: 通过实际数据验证理论的准确性。

4. 实验结果（Results）: 展示实验数据和发现。

5. 对比分析（Comparative Analysis）: 将实验结果与现有研究对比，突出新研究的贡献。

6. 讨论（Discussion）: 解释实验结果的意义，探讨其在理论和实际应用中的影响。

7. 总结（Conclusion）: 概括研究的主要发现和提出未来研究的方向。

8. 前言（Introduction）: 设置研究背景，定义问题和研究的重要性。

9. 摘要（Abstract）: 提供研究的高度概括，包括研究目的、方法、主要结果和结论。

想要真的搞懂一篇迎合时代和编辑们的SCI期刊论文是怎么书写的，要做的第一步也是最重要的还是坚持多读文献，多读高影响因子的文献，去了解优秀文章的写作框架和写作逻辑。

在本文中，我们以这篇文章作为例子进行逐段分析，并改进总结出一个理想的创新研究型SCI期刊论文学术写作框架：

Unsupervised deep learning approach using a deep auto-encoder with a one-class support vector machine to detect damage [1]

文章名为“使用带有单类支持向量机的深度自动编码器的无监督深度学习方法进行结构损伤监测”

使用之前我们Blog的文章 “学术期刊论文寻找创新点的方法和技巧” 中介绍的方法来结构这篇文章，我们可以发现，这篇文章属于 “新方法+老问题” 的创新研究型SCI学术期刊文章。

老问题：结构损伤监测

新方法：(1) 无监督深度学习方法 (2) 嵌套新方法 “深度自动编码器” 在 “无监督深度学习方法”上 (3) 嵌套新方法 “单类支持向量机” 在 “深度自动编码器的无监督深度学习方法” 上

明白了文章的创新机制，我们便可以在脑中构思出这篇文章的大致结构

1. 摘要 (Abstract):

   • 文章开始于一个摘要，概述了研究的主题、使用的技术（无监督深度学习方法），以及主要的研究贡献和发现。

2. 引言 (Introduction):

   • 介绍了研究背景，重点讨论了现有的损伤检测方法的局限性，并提出了使用基于深度学习的新方法的必要性。
   • 引言部分还详细阐述了为什么传统的基于视觉的方法不足以满足当前的需求，以及为何需要开发能够检测内部和隐形损伤的新方法。

3. 方法论 (Proposed Method):

   • 详细介绍了作者提出的无监督深度学习方法，包括方法的理论基础、关键技术参数，以及实现的具体步骤。
   • 讨论了深度自编码器和单类支持向量机（OC-SVM）的结合使用，以及它们是如何用于损伤检测的。

4. 数值模拟与实验设置 (Numerical Simulation and Experimental Setups):

   • 详细说明了用于评估提出方法的数值模拟和实验设置，包括使用的数据、模型建立的参数以及实验的具体操作。

5. 案例研究 (Case Studies):

   • 基于实际数据和模拟结果，展示了提出方法的应用实例，验证了方法的有效性。
   • 提供了详细的数据分析和结果讨论，强调了方法在实际应用中的潜在优势和效果。

6. 结论 (Conclusion):

   • 总结了研究的主要发现，强调了提出的无监督深度学习方法在检测结构损伤方面的优势。

   • 讨论了研究的局限性和未来可能的研究方向。

我们通过以小见大的方法，不按照写作顺序，而按照阅读顺序提出每个部分的写作框架并分析内容。

题目 (Title)

首先最直接的，是一篇期刊论文的题目，题目应满足如下条件：简明扼要、反应核心、具有新颖性

我们以几个例子来以小见大：

首先是最错误的示范：

“An innovative approach to managing demolition waste via GIS (geographic information system): a case study in Shenzhen“（一种…的创新管理办法）

这种题目过于笼统，不能窥见你论文的核心，属于没有新意的论文，大概率被拒稿。

接下来看几个正确的示范：

首先就是我们本文分析的这篇研究型期刊文章：”Unsupervised deep learning approach using a deep auto-encoder with a one-class support vector machine to detect damage“（使用带有单类支持向量机的深度自动编码器的无监督深度学习方法来检测损伤）

这个题目就很直截了当的窥见了整个论文的核心

我们可以简单的把研究型期刊文章题目分为两种类型：

言简意赅类	研究方法凸显类
Characterizing the generation and fows of construction and demolitionwastein China (中国建筑废弃物产生及流向特征)	Combining life cycle assessment and Building Information Modelling toaccount for carbon emission of building demoliton waste: A case study (结合LCA和BIM计算建筑拆除废弃物碳排放:案例研究)
Cross-regional mobility of construction and demoliton waste in Australia:An exploratory study (澳大利亚建筑废弃物跨区域流动)	An approach integrating geographic information system and building information modelling to assess the building health of commercial buildings (一种结合GIS和BIM评估商业建筑健康的方法)

以小见大，举一反三，如果没有很好的题目想法，按照类型模板来撰写题目不是不可。但是满足简明扼要、反应核心、具有新颖性的原则基础上，自己写出优秀的、抓人眼球的、具有想象力的、跳脱出框架范式的题目才是真的好题目（详见Nature的各个文章）。

摘要 (Abstract)

我们以阅读视角看待一篇文章的摘要和前言部分时，是仅次于题目看到的内容。这就好似一首歌的前奏，好的前奏可以抓住很多人的心。对于编辑来讲亦是如此。

摘要包括以下内容：

1. … in recent years … 阐述问题背景，以及阐述最近的热点

2. However, … 现有方案不足/现有问题缺少某种方案解决某种问题

3. This article proposes an … 文章提出了什么新方法解决原有问题

4. The proposed method/Model … 方法/模型…采用了什么方法论，流程。

5. The … problem still exists in the …, By using …, thereby achieving …, thus solving the problem of … 所述方法有什么缺点，仍然存在什么问题，通过什么改进来解决了所述方法的缺点和问题

6. The proposed … in this work/article … 所述有什么优点 解决了什么问题

7. 所述方法的技术结果（所提出的方法在…方面的高准确度/高…，并且叙述实验的主要结果）

8. （对比分析）本方法的结果为…，准确度/结果与与其他方法相比提高了xxx，xxx方面优于其他方法，优于其他方法的原因

9. 达到目的

以下对原文摘要逐句分析

Throwing light on the core innovation of this paper:

• “This article proposes an unsupervised deep learning–based approach to detect structural damage.”
  开头点题（不一定按照他这个写），这句话介绍了文章的重点，即提出一种利用无监督深度学习检测结构损伤的新方法。

Limitations of Current Supervised Methods:

• “Supervised deep learning methods have been proposed in recent years, but they require data from an intact structure and various damage scenarios of monitored structures for their training processes.”
  摘要的这一部分指出了当前有监督深度学习方法的局限性，因为这些方法需要大量不同的训练数据，而收集这些数据可能并不现实。

Challenges with Data Labeling:

• “However, the labeling work on the training data is typically time-consuming and costly, and sometimes collecting sufficient training data from various damage scenarios of infrastructures in service is impractical.”
  这句话凸显了监督学习中数据标注过程所面临的具体挑战，强调了其成本、耗时以及在某些实际场景中的不实用性（即，虽然最近出现了新的技术，但是新的技术还有缺点，我要提出改进方法）。

Proposed Solution with Novel Methodology:

• “In this article, the proposed unsupervised deep learning method based on a deep auto-encoder with a one-class support vector machine only uses the measured acceleration response data acquired from intact or baseline structures as training data, which enables future structural damage to be detected.”
  介绍了所提出的解决方案，这是一种新颖的无监督方法，可避免上述局限性。它只利用完好结构的数据，简化了数据收集和准备过程。

Main Contributions and Novelty:

• “The major contributions and novelties of the proposed method are as follows.”
  这一部分为详细介绍拟议研究的新贡献奠定了基础，标志着向更具体的描述过渡。

Specific Advantages and Validation:

• “First, an appropriate …”
  写出了方法的结果、优点、比较分析，在此不做赘述和分析。

引言 (Introduction)

引言的主要结构：

1. 背景介绍：写故事，抛出问题，在…遇到/存在问题”Q0”

   主题背景与重要性：引言首先强调问题Q0的重要性以及…的需求。

2. 现有传统解决方案综述+分析：综述，再对综述内容对具体方法逐个分析优劣

   介绍传统方法，并综述：由于…的限制和特定…部分，如…具有低…导致…（举具体工程或者研究案例），传统的…存在问题Q1 / 受到…限制。

   后面接逐个解决问题Q1的方法综述+分析优点和不足。

3. 新技术的出现：引入某种新技术/新方法

   近年来，…在…出现了…（新技术/新方法B）。对新方法B进行综述+进一步阐述和分析基于新方法B的主要优势优点，可以做到什么新的功能。针对性地探讨新方法B如何对原有传统方法A不足所存在的问题Q1进行解决，或很好的弥补了…。

4. 对新方法的深入探讨：（虽然新方法的确很好但他一定存在不足，即存在Q2）

   （介绍了更复杂的新方法及其在…中的应用，但也指出了它们在….中的局限）

   然而，…（新方法B）的…通常…（不足点）/ …（新方法B）在…的使用是不切实际的。举例子或引用文献对新方法B的不足点进行进一步阐述。

5. 针对新方法的问题提出解决方法：(过渡到讨论开发能够解决这个问题的高需求，引入了改进方法B或者是更加新的方法的探索)

   因此，开发一种…解决…（Q2）的要求很高。（例）Therefore, the demand to develop a method that can … is high.

   先进一步细分新方法的原理，然后指出新方法B现有问题的问题根源Q2出在对…的需求

   通过…，以其…，细化介绍步骤，解决新方法B的现存问题。提出对新方法B现存这个问题Q2的解决方法，即提出改进方法，强调依靠改进后的C方法/提出一种C解决方法可以提供一个可靠的解决方案来解决新方法B的问题Q2…。（例）这表明通过…从结构收集的数据，这些方法可以有效地识别…，因为它依赖于实际测量的数据而不是预先定义的模型假设。

6. 本文的创新点

   详细介绍所提方法的新颖贡献。列出具体的创新和贡献。

7. 文章结构概览（Outline of the Article）

   “This article comprises … sections. …” 文章包含几部分，每部分都是什么内容。

   一般来说：

   “导言”部分介绍了….，对…进行了简短的回顾。

   ”方法论”部分探讨拟议方法的详细说明，包括技术细节和方法设计中的选择理由。

   ”数值模拟和实验“部分介绍了数值模拟模型，和精炼实验内容，指出了用于测试和验证该方法的实际应用和实验框架。

   ”案例研究“部分提供了…的案例研究，详细讨论实际应用或模拟，以展示该方法的应用及其成果。

   ”对比分析“部分将实验结果与现有研究对比，突出新研究的贡献。

   “讨论”部分对实验结果进行讨论，从数值上进行各项分析，解释实验结果的意义，探讨其在理论和实际应用中的影响。

   “结论”部分对前面各节的结论进总结反思，对该方法的有效性进行总体评价，并讨论未来可能开展的工作。

方法论 (Proposed Method)

1.所提出的方法简介：这个部分是方法论中首先也是必不可少的一部分，首先概述提出的新方法，解释其对原有问题的依赖，克服了…的局限性。一定要画一个好看的框架图，框架图包含提出的方法/模型的主要部分、包含模块、外挂/插入模块、流程顺序、针对解决的问题、功能 等等，随后看图说话阐述框架（这一步一定要阐述创新点和亮点）。

2.按模块或步骤进行详述：针对第一部分的框架按照模块或者步骤进行详述，即告诉我们是怎么做的，方法是如何进行的，在适当的时候解释一下为什么这么做。这一部分可以分多个二级小节进行书写。

3.锦上添花：(1) 重点交代我们所采用的数据，这些数据的类型、形式、如何收集，数据的组成。(2) 研究案例情况 （可选）(3) 研究假设（可选）(4) 研究局限（可选）

数值模拟与实验设置 (Numerical Simulation and Experimental Setups)

1.仿真和实验目标概述：首先概述数值模拟和实验设置的目的，即在受控条件下验证所提方法的有效性。

2.数值模型说明：提供模拟所用数值模型的详细信息。其中包括对模型物理参数、模拟环境和模拟类型的描述。介绍如何在模型中引入我们所设置的变量或者对照实验对象，以测试拟议方法的灵敏度和准确性。

3.实验设置：详述实验的前置设计以及试验方案，实验的前置条件，实验器材和实验基础参数。介绍实验装置，详细说明实际使用的物理结构、数据收集仪器（如传感器及其位置）以及诱导和测量的方法。讨论数据采集过程，说明如何收集、存储和处理数据（表明这对于确保数据的质量和可用性以训练和测试模型至关重要）。

4.数值数据和实验数据的整合：解释如何整合数值模拟和物理实验的数据，并将其用于我们的最终模型去解决原有问题，其中应包括对数据处理、特征提取和算法应用的讨论。

5.结果和初步+扩展的处理结果观察：介绍模拟和实验的初步结果，对该方法的性能进行初步评估。其中应包括统计分析和可视化表示，以展示该方法在检测各类…方面的有效性。另外就是**初步观察**通过直白的数据结果，不做进一步的结果分析，可以得出什么初步的小结论和其他的小关联性。随后对初步结果进行数学（或其他方法）处理，看看进一步可以得出什么结果。

对比分析（Comparative Analysis）

文章 “对比分析 “部分的结构安排是为了有效地展示所提出的新方法在原有问题方面与现有方法相比的贡献和优势。

1.比较分析概述：首先对拟议方法和该领域其他成熟方法的结果进行比较。它介绍了比较这些不同方法的背景和理由，强调了以结构健康监测的现行标准为基准的重要性。

2.比较标准：概述了用于比较的具体标准或指标，如准确度、灵敏度、检测时间和计算效率。这一点至关重要，因为它确定了评估各种方法的基础，确保了比较的公平性，并涉及到对实际应用至关重要的方面。

3.对比数据的展示：该部分通常以表格或图表的形式，介绍实验和模拟的详细结果，以直观和统计的方式将所提方法的性能与其他方法进行比较。这些对比数据突出了所提方法的优势和可能需要改进的地方。

4.结果分析：在数据展示之后进行全面分析，对结果进行深入讨论。在对对比结果的初步结果进行了初步分析后，与之前的实验结果类似，也要进行进一步使用数学（或其他方法）的结果处理，来扩展结果，讨论更深层次的内容。最后讨论解释取得某些结果的原因，建议方法的哪些特征促成了其性能，以及与其他方法的性能如何比较。这一部分非常关键，因为它深入分析了研究结果的实际意义，并验证了所提方法的有效性。

5.强调贡献和进步：最后强调所提方法对原有问题领域的新贡献。讨论该方法所取得的进步 (如提高检测能力、缩短处理时间或减少对标记数据的需求)，这些都是对现有方法的重大改进。

讨论（Discussion）

1.（可选）先总结现有结果：由于之前的结果分为实验结果和对比结果，在这里我们可以先对现有的两种结果进行总结，然后再次解释结果，深入探讨了这些结果的意义，解释了这些结果如何证实了该方法的有效性，以及这些结果对该方法在真实世界条件下的性能有何影响。

2.理论影响：讨论转向理论影响，分析研究结果如何与原有问题领域的现有理论保持一致或对其提出挑战。这一部分通常会探讨可能解释观察结果的基本原理，以使用了新的深度自学习技术的某个结构监测改进方法为例，通常会探讨例如机器学习理论的各个方面、无监督学习的效率，或深度自动编码器和 OC-SVM 在检测结构异常时的行为。

3.实际应用：详细介绍所提方法的实际应用，讨论了如何在现实世界的监控系统中实施该方法。这部分可能会讨论该方法特别有效的场景或环境（以使用了新的深度自学习技术的某个结构监测改进方法为例，如监控大型基础设施或其他监控技术不切实际的情况）。

4.与现有方法的比较：讨论包括与现有方法的比较分析，突出了拟议方法的优势和可能存在的缺点。这种比较有助于将新方法定位在更广泛的某个技术中，为其贡献和局限性提供一个背景。

5.局限性和未来研究：（是解决方案就一定有局限性，即使你改进了解决方案，那改进后的解决方案也一定还有局限性，找出这种局限性！）讨论研究过程中发现的局限性，并提出未来研究的领域。这可能包括方法的潜在改进、可集成的其他功能或尚未探索的不同应用。

结论 (Conclusion)

结论部分不要想着去扩展书写某些东西，我们的写作创作内容一定要在结论之前完成，结论就是简简单单的对既有内容进行总结，总结主要发现、重申所提方法的价值并概述未来的研究方向。

我们分析的这篇文章中的结论简单直白

1. 总结研究结果：对整个研究的总结，为什么要开发新方法，原因有什么，介绍说明通过什么实验和模拟验证的拟议方法的来证明了其有效性（再次简要概括实验过程），最后对结果做了哪些对比、哪些扩展分析（整体的对论文的研究流程概括一遍）。
   最后抛出：
   ”Therefore, the following conclusions have been drawn from the research conducted in this paper:“（因此，通过本文的研究得出了如下结论：）
   下面就开始列举结论了，结论包括且不限于以下的内容

2. 绩效评估：(1) 量化结果： 列出在测试中实现的高准确度等等数字量化的结果，证明该方法在具有内在不确定性的真实世界场景中的有效性。 (2) 与原有方法的比较：比如注意到后者的准确性略有下降，但仍验证了所提方法的有效性。 (3) 特征敏感/特征参数：讨论如何利用三个特定特征来提高某个性能，从而进一步提高系统的准确性/效率/某个性能。

3. 点出新方法优势：”Unlike traditional methods that require extensive damage scenario data, our method utilizes only baseline data, simplifying the training process and reducing the operational complexity.”(“传统的方法需要大量的破坏场景数据，而我们的方法与之不同，只利用基线数据，简化了培训过程，降低了操作的复杂性”。)
   概述了与传统方法相比，拟议方法的一个显著优势。它强调了该方法的效率，该方法只使用基线数据，简化了数据准备阶段，与其他需要复杂和广泛数据集的方法形成鲜明对比。这不仅降低了复杂性，还减少了运行成本和时间。
   （例）认为与其他最先进的无监督方法相比，这种新方法更加有效，尤其是在检测桥梁结构中螺栓松动等轻微损坏方面。
   优势应该实际上应该包括多个方面，我们以其中一个技术进步的方面作为例子：
   参数效率：声称与现有方法相比，建议的方法需要研究的参数更少，这有助于提高损伤检测的准确性。
   实验验证： 介绍了使用 12 层数值建筑模型和实验室比例钢桥对该方法进行的验证，成功检测出了不同程度的损坏。

4. 对领域有何影响？：”This approach not only advances the field of structural health monitoring but also offers a robust tool for infrastructure management, potentially increasing safety and reducing maintenance costs.”(“这种方法不仅推动了结构健康监测领域的发展，还为基础设施管理提供了一个强大的工具，有可能提高安全性并降低维护成本”。)
   （说大话，将原有研究领域和更多领域相连）扩大了讨论范围，将研究成果与结构健康监测和基础设施管理领域的更大影响联系起来。它将该方法定位为一项重大进步，可提高安全性和成本效益，而这正是实际应用中的关键考虑因素。

5. 局限性和未来工作：(1) 承认局限性： 承认由于训练数据中缺乏损伤信息，因此损伤定位和量化工作具有挑战性。(2) 未来研究方向： 例如建议今后的工作重点是加强对大型基础设施上各种类型损坏和位置的结构状态识别。

注意，结论一定不要写成和摘要一模一样！

至此，一篇论文的写作框架便完成了。在学术写作的旅程中，勇敢地迈出第一步往往是最具挑战性的一步。很多人在面对空白页面时感到恐惧，因为他们担心自己的作品不够完美或不足以达到高标准。然而，任何伟大的学术成就都始于一个简单的行动：开始。开始写作，无论初稿的质量如何，都是学习、成长和最终达到卓越的必经之路。笔下的每一篇论文就像自己的孩子般，每一个字、每一个句子毕竟都是你探索思想、精炼论点和展示创造力的机会。勇敢地迈出第一步，意味着接受这一过程的不确定性和不完美，从而使自己有机会经历从粗糙的初稿到精炼作品的转变。记住，每一步写作，都是向前迈进的一步，都是从不完美中学习和创造的一个机会。

“如果你想成为作家，你必须做两件事：非常多地阅读和写作。这两件事并没有捷径。”（”If you want to be a writer, you must do two things above all others: read a lot and write a lot. There’s no way around these two things that I’m aware of, no shortcut.“）

—— 斯蒂芬-金，《写作：回忆录的艺术》（Stephen King，”On Writing: A Memoir of the Craft”）

References

1. Wang, Z., & Cha, Y.-J. (2020). Unsupervised deep learning approach using a deep auto-encoder with a one-class support vector machine to detect damage. In Structural Health Monitoring (Vol. 20, Issue 1, pp. 406–425). SAGE Publications. https://doi.org/10.1177/1475921720934051