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LaTeX科研写作入门：公式、图表与参考文献

几周前的《科技论文写作》课程只有短短八个学时，讲到LaTeX时几乎只是走马观花。但最近导师让我整理课堂笔记，正好借此机会系统梳理一遍——毕竟，谁还没被参考文献编号错乱、公式排版崩溃折磨过呢？

这篇笔记不追求大而全，而是聚焦科研中最高频使用的几个功能：公式怎么写才不飘？图表如何插得稳？文献引用为何总少一条？所有示例均基于IEEE期刊模板bare-jrnl.tex，适配大多数中英文期刊投稿要求，拿来即用。

工具链准备：别在第一步就卡住

写LaTeX不是打开编辑器就开始敲代码，先确保工具链完整：

• 发行版：选 TeX Live（跨平台）或 MiKTeX（Windows），它们自带 pdflatex、xelatex 编译器和宏包管理器；
• 编辑器：推荐 TeXstudio（开箱即用）、Overleaf（在线协作）或 VS Code + LaTeX Workshop 插件（轻量高效）；
• 图像处理：Adobe Illustrator 或 Inkscape 处理.pdf/.eps矢量图，避免放大后模糊；
• 文献管理：Zotero/JabRef 导出 BibTeX 文件，比手动打参考文献快十倍。

这些装好之后，基本可以告别“为什么编译报错”“字体找不到”这类低级问题。

参考文献：别再手打了

你有没有试过改完格式发现引用序号全乱了？或者删了一篇文献，结果后面所有\bibitem都要重排？这就是为什么我坚决推荐用.bib文件自动化管理。

推荐做法：BibTeX + Zotero 流水线

1. 用 Zotero 收集文献，一键导出为references.bib；
2. 把.bib文件和.tex放同一目录；
3. 在文档末尾加入：

\bibliographystyle{IEEEtran} \bibliography{references}

正文中这样引用：

According to \cite{zhang2023swift}, ms-swift supports over 600 large models.

⚠️ 注意：首次编译必须跑四遍才能出正确参考文献：

pdflatex→bibtex→pdflatex→pdflatex

很多人只跑两遍，结果参考文献显示成[?]，其实是流程没走完。

不推荐的手动方式

虽然也能实现，但代价太大：

\begin{thebibliography}{99} \bibitem{zhang2023swift} Y. Zhang et al., ``ms-swift: A Unified Framework for Large Model Training and Deployment,'' 2023. \end{thebibliography}

• 不能自动排序；
• 引用计数要自己维护；
• 中文标点容易导致编译失败（除非加载ctex宏包）。

除非你只引两三篇，否则真没必要自找麻烦。

公式排版：科研人的基本功

LaTeX 最让人上瘾的功能就是数学公式排版。但很多人只会$...$和$$...$$，结果出来的公式要么挤在一起，要么编号乱飞。

行内 vs 行间：别混用

行内公式用单美元符号包裹，适合嵌入句子中：

The mass-energy equivalence is $E = mc^2$.

输出效果：The mass-energy equivalence is $E = mc^2$.

注意：LaTeX 会忽略$...$内的手动空格。如果想控制间距，要用\,（小空）、\:（中空）、\;（大空），甚至\!（负空）微调。

行间公式建议用equation环境，自动编号且居中显示：

\begin{equation} f(x) = \int_{-\infty}^{\infty} \hat{f}(\xi) e^{2\pi i \xi x} d\xi \end{equation}

如果不想要编号，有两种方法：

\begin{equation} \lim_{n \to \infty} \frac{1}{n} = 0 \nonumber \end{equation}

或者直接用equation*：

\begin{equation*} a^2 + b^2 = c^2 \end{equation*}

多行公式对齐：align是王道

长公式经常需要分行并对齐等号。这时候千万别用多个equation，会炸编号。正确的做法是用align：

\begin{align} a &= b + c \\ &= d + e + f \notag \\ &= g \end{align}

• &指定对齐位置（通常放在=前）；
• \\换行；
• \notag取消某一行编号。

如果你希望多行公式共用一个编号，可以用split包裹在equation中：

\begin{equation} \begin{split} y &= ax^2 + bx + c \\ &= a(x-h)^2 + k \end{split} \label{eq:quadratic} \end{equation}

引用时统一用\eqref{eq:quadratic}即可。

数学符号实战技巧

希腊字母太常见，别拼错

$\alpha, \beta, \gamma, \delta, \epsilon$ $\Gamma, \Delta, \Theta, \Lambda$

记住规则：小写\alpha，大写\Gamma，首字母大写就行。

括号自动伸缩：\left和\right必须成对出现

\left( \frac{a}{b} \right), \quad \left[ \frac{a}{b} \right], \quad \left\{ \frac{a}{b} \right\}

如果只在一侧加括号，另一侧用.占位：

\left. \frac{df}{dx} \right|_{x=0}

矩阵排版：选对环境事半功倍

\begin{equation} \mathbf{A} = \begin{bmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 4 & 5 & 6 \\ 7 & 8 & 9 \end{bmatrix} \end{equation}

• matrix：无边框；
• pmatrix：圆括号；
• bmatrix：方括号；
• vmatrix：竖线（行列式常用）。

特殊格式控制：细节决定专业度

• 数学模式下默认斜体，函数名应直立：

$\mathrm{ReLU}(x) = \max(0, x)$

• 分数太小看不清？强制用\displaystyle：

$\displaystyle \sum_{i=1}^n \frac{1}{i}$

图表插入：让数据说话

表格别画线太多，简洁更专业

\begin{table}[htbp] \centering \caption{Supported Model Types in ms-swift} \label{tab:models} \begin{tabular}{|l|c|} \hline \textbf{Model Type} & \textbf{Count} \\ \hline Text-only LLMs & 600+ \\ \hline Multimodal Models & 300+ \\ \hline All-to-All Modal & Yes \\ \hline \end{tabular} \end{table}

• [htbp]控制浮动位置（here/top/bottom/page）；
• |l|c|定义列格式：左对齐、居中，带竖线；
• \hline加横线。

进阶建议：使用booktabs宏包替代\hline，用\toprule,\midrule,\bottomrule实现更优雅的无框表格。

图片插入：优先用矢量图

先加载宏包并设置路径：

\usepackage{graphicx} \graphicspath{{figures/}}

插入图片：

\begin{figure}[htbp] \centering \includegraphics[scale=0.7]{ms-swift-arch} \caption{Architecture overview of ms-swift framework} \label{fig:arch} \end{figure}

尺寸调整方式灵活：
-scale=0.7：缩放比例；
-width=0.8\linewidth：宽度设为行宽的80%；
-height=4.5cm：固定高度；
-keepaspectratio：保持宽高比不变。

推荐写法：

\includegraphics[width=0.9\linewidth, keepaspectratio]{model}

子图组合：一图胜千言

需要对比多个实验结果？用subcaption宏包拆分：

\usepackage[font=small]{subcaption} \begin{figure}[htbp] \centering \begin{subfigure}{0.45\linewidth} \includegraphics[width=\linewidth]{fig1a.pdf} \caption{Training loss curve} \label{fig:loss} \end{subfigure} \begin{subfigure}{0.45\linewidth} \includegraphics[width=\linewidth]{fig1b.pdf} \caption{Accuracy trend} \label{fig:acc} \end{subfigure} \caption{Training dynamics of ms-swift on multimodal tasks.} \label{fig:training} \end{figure}

引用子图时这样写：

See Fig.~\ref{fig:training}(\subref{fig:loss}) for convergence behavior.

输出效果：See Fig. 1(a) for convergence behavior.

结合AI工具：从实验到论文一键打通

LaTeX 虽强，但面对现代AI研究动辄几十个模型、上百组实验数据，手动整理图表效率太低。这时候就得靠自动化工具链来提效。

比如魔搭社区推出的ms-swift，就是一个全流程大模型训练部署框架，现已支持：

• 🍎 600+ 纯文本大模型与 300+ 多模态大模型；
• 内置150+数据集，覆盖预训练、SFT、DPO、VQA等任务；
• 支持 LoRA、QLoRA、DoRA、Adapter 等轻量微调；
• 提供 DeepSpeed、FSDP、Megatron 分布式训练后端；
• 支持 BNB、GPTQ、AWQ 等主流量化方案导出；
• 集成 vLLM、SGLang、LmDeploy 推理加速引擎；
• 评测模块基于 EvalScope，支持100+ benchmark测试。

这意味着你在做实验时，脚本运行完就能自动生成：
- 训练日志 → 提取超参数写进正文；
- 性能曲线 → 导出.pdf插入论文；
- 模型结构图 → 渲染为矢量图直接引用。

例如，在描述实验设置时可以直接写：

We fine-tuned LLaMA-2-7B using QLoRA within the ms-swift framework \cite{ms-swift2024}, with rank $r=64$, dropout rate $0.1$, and AdamW optimizer ($\beta_1=0.9, \beta_2=0.999$).

性能对比图也无需手动绘图：

\begin{figure}[htbp] \centering \includegraphics[width=0.7\linewidth]{results/ms-swift-bench} \caption{Comparison of training speed across different frameworks.} \label{fig:bench} \end{figure}

整个流程变成：“训练→输出→写作”一体化，不仅提升效率，还增强可复现性。

快速启动工作流（实操建议）

1. 评估资源需求：根据模型大小（7B/13B）估算显存（≥24GB推荐）；
2. 启动云端实例：如 A100×1 GPU 实例；
3. 运行自动化脚本：执行/root/yichuidingyin.sh，选择任务类型；
4. 提取输出文件：从outputs/获取.png,.pdf,.log；
5. 整合进LaTeX：图表放figures/，数据转tabular；
6. 编译PDF：用xelatex或pdflatex编译，检查引用是否完整。

这个流程我已经跑了不下二十次，从实验结束到论文初稿完成，最快能在两小时内搞定。

最后一点经验分享

LaTeX 的价值不在“会用”，而在“用得好”。真正拉开差距的是那些细节：

• 公式引用一律用\eqref{}，保证括号统一；
• 图表标题首字母大写，句末不加句号（IEEE规范）；
• 所有.bib条目字段补全，避免出现[Online]. Available:缺失；
• 编译前清空临时文件（.aux,.bbl,.log），防止缓存干扰。

还有个小技巧：写论文时开启latexmk -pvc实时预览模式，保存即刷新PDF，写作节奏感立马不一样。

站在巨人的肩膀上，不只是借用思想，更是利用他们打造的工具。掌握\cite{},\ref{},\eqref{}这些基本操作，善用align,subcaption,graphicx这些核心宏包，再结合 ms-swift 这类现代AI开发框架，你完全可以在一周内完成别人一个月的工作量。

愿你在科研路上，少些调试，多些灵感。