2022年12月11日，第十五届丘成桐中学科学奖在清华落下帷幕，共有60个项目从来自全球的1660余支队伍中脱颖而出，在丘奖决赛舞台摘下了荣誉奖项！
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作为专注青少年科创赛的团队，我们每年都会对各大国际科研赛事的获奖作品进行调研，丘奖作为华人中学生同台PK的顶级国际科技赛场，自然也不例外。
下面就来看看有方老师对金奖作品的解读吧！
丘奖数学金奖解析
数学是科学的皇后，其独特的魅力吸引了相当多的优秀青年才俊，本次入围总决赛的作品也各有千秋。
今年斩获数学金奖的《Crystals arising from the representations of quantum groups in the Gelfand-Tsetlin basis》，同时也是丘奖最高荣誉科学金奖的获奖项目。
在该研究中，学生考虑了Drinfeld-Jimbo量子群的不可约有限维表示，其可在Gelfand Tsetlin基中表达。她的第一个结果是作为q→ 0，表示下的Chevalley生成元的前导渐近性产生晶体结构；第二个结果是通过对表示的简单对合来解释晶体的已知cactus群对称性。
吴同学在九年级和十年级期间参加了罗斯数学课程和SUMaC（斯坦福大学数学营），在教授们的带领下，她从讲座和小组讨论收获良多，对抽象代数也有了更为深入的了解。
丘成桐数学科学奖是从数学奖“发家”的，丘成桐院士本身也是数学界泰斗，数学奖一向很卷。能从这条赛道冲出来，且拿下数学、科学双料金奖，吴同学在数学领域的造诣值得肯定。
丘奖物理金奖解析
丘奖物理近几年获奖风格相对稳定，组委鼓励学生从生活中发现问题，从今年入围半决赛和总决赛的课题就可见一斑。
这些看似生活化的研究课题，不仅完美切合中学生的身份，还能体现物理学的真正意义——利用物理工具解释生活中的现象。
斩获物理金奖的研究项目《新杨氏模量测量理论和装置及其在生物软材料中的应用》亦是如此。学生对食物软硬程度或口感的问题产生了好奇，于是想要设计一种操作简便，结构简单的实用测量方法，能够定量地测得如鱼冻或熟鸡蛋一类常见的软物质的杨氏模量，以便进行简单的分析。
该项目最出彩的地方在经典 Hertz 接触理论的基础上，通过量纲分析和计算仿真相结合的方法，消除了经典理论对被测物体尺寸相对无限大的要求，建立了适用于测量任意尺寸物体杨氏模量的修正理论，极大地拓展了通过压入实验测量杨氏模量的方法的适用范围。
该项目的实验部分尚有更进一步的空间，比如受到测量时间不足、实验中测量的数据点相对稀疏，且鸡蛋清实验中存在个别数据点趋势不明显，用于作为对于规律的证明而言不够具有说服力，有待后续改进。
丘奖化学金奖解析
从历年的获奖项目中我们可以观察到以下三点。
进入决赛的作品，有 线下实验 的占多数。
从2019年开始，丘奖化学赛道开始逐渐内卷，每年的金奖都能和其他作品拉开相当差距。
根据我们对近几年获奖作品的分析，2018年之前的优胜奖作品在后续年份中已不具备入围决赛能力。
上述三个现象说明，丘奖化学奖的获奖难度年年递增，参与者也开始展现更深、更广的学术思维和研究深度。相比其他学科，化学的细分方向更加多元化。
斩获化学金奖的研究项目《环保一次性医用口罩的设计与制备》，非常结合具有社会意义。在全球新冠肺炎疫情期间，人们丢弃了大量不可降解的口罩，给世界带来了严重的环境污染。
为了解决这一问题，开发环保型一次性口罩至关重要。本研究以蜘蛛丝捕食为灵感，以天然聚合物(明胶和纤维素)为原料，设计并制备了一种低成本、高性能、完全可生物降解的医用口罩，为解决口罩污染的全球性污染提供一种新的方法。
学生关注了社会热点——新冠，以及大流行期间我们使用的最多的用品——口罩。从生物材料角度入手，设计了一款在保证口罩效果的前提下能实现环境友好的口罩。化工生物化，是现今研究的趋势，学生也正是在践行这个过程。
丘奖生物双银奖解析
丘奖各学科的获奖项目都“各显神通”，但生物的获奖作品给我们的震撼力总是那么强大。今年丘奖没有评选生物金奖，而是转评了两个生物银奖。
今年晋级半决赛和决赛的作品，多数研究主题都与人类密切相关，大多数学生的实验是在高校实验室或医院实验室进行的。
银奖作品《An AI-Based Ambulatory Ankle Brace with Wearable Sensor used for Preventing Ankle Sprains》从帮助篮球运动员减轻受伤风险出发，制作主动保护的低成本护踝。
该研究提出了一种基于AI的带可穿戴传感器的可移动踝关节支架，可用于预防踝关节扭伤。该设备由传感器、微型计算机、蓝牙模块和肌肉刺激器组成。
学生将数据输入不同的机器学习算法，以创建模型来预测未来的脚踝运动。由随机森林算法创建的具有最佳性能的模型被输入到微型计算机中。
一旦模型预测到高风险移动，微型计算机就会向肌肉刺激器发送蓝牙信号。刺激器的一端是一对连接在腓肌肉上的电极，以限制踝关节的运动。论文的文笔结构专业，灵感源自日常运动，可以对特殊群体起到防护作用。
颅内出血（ICH）是一种严重的医疗急症，50%的ICH患者立即死亡，其他患者只有及时接受治疗，才有可能会存活下来。因此，快速准确地识别和分类ICH对于应用正确的治疗方案至关重要。
另一个生物银奖作品《一种提高颅内出血CT检测准确性和可读性的用户友好算法》设计并提出了一种可以从CT图像中识别和分类ICH的深度学习模型。
该研究建立的模型能够在CT图像上显示脑出血发生的准确位置。不仅如此，学生还设计了一个APP，让放射科医生可以轻松访问他们的模型并分析他们的临床CT图像，为抢救病人带来宝贵的时间和准确性。
该实验具有较高精确度，且可以落地搭建出APP，其目的是给医生提供诊断依据，在可行性和社会意义方面都非常亮眼。
丘奖计算机金奖解析
丘奖计算机赛道的竞争一如既往的激烈，堪称“八仙过海”。计算机赛道自开辟以来，就在国际上享有极高的影响力和认可度，参赛院校不乏国内外顶尖高中。
许多决赛获奖选手都会受到国内外的高校招生官的一致青睐，往届获奖者许多都进入了哈佛、斯坦福、耶鲁、清华等TOP大学。
拿下计算机金奖的作品《融合运动常识的自然语言动作序列自动生成》，提出了一种将常识引入神经网络的方法，通过Prompting、引入CLIP特征空间和注意力机制等方法提升模型精度和泛化性。
学生利用Prompting从自然语言处理大型预训练模型中获取关于动作的详细描述，通过不同的方法获取这些描述的表征，并将这些表征引入动作生成模型中。不仅如此，学生还进一步通过大型多模态预训练模型CLIP的Text Encoder将CLIP的特征空间引入模型。
本文所提出的方法对于训练和测试集内出现过的简单动作有着更好的平均表现，对数据分布外生成、多个动词短语描述、多关节参与的复杂动作有明显的生成效果提升，体现出较强的Zero-Shot生成能力。
丘奖经济金融建模金奖解析
经济学是一门研究社会各个发展阶段的各种经济活动、以及各种相应的经济关系的运行、发展规律的学科，这也使得丘奖经济金融的论文有很强的时代性。
时下大热的ESG、碳中和等话题也成了丘奖赛场上的“常客”。入围总决赛的经济金融建模作品中，有将近三分之一都与环科有关，其中更有一个论文标题直接写明ESG，足以看出丘奖的评审偏好。
而这次斩获经济金融建模金奖的作品《围绕“聪明钱”的羊群行为》，研究了有限理性投资者在信息爆炸时代追逐显著信号的后果。
在该项目中，学生从理论上证明，投资者会跟随外生智能资金流动，而不是进行自我分析，导致投资者的羊群行为，而积极情绪可能加剧这种(等)，沪港通和深港通为实证研究提供了支持。
学生关注了很传统的研究话题：股票。但是学生的着眼点并非传统的股票预测，股票分析。而是把着眼点放在了股民，市场行为导向上。
研究从国内市场入手，进行了庞大的数据分析，建立了有效的分析模型，建立了市场、用户、资金的多因素模型。项目数据丰富，分析细致，在体现中学生思维的同时，也呈现了一篇高质量的学术论文。
通过分析近几年的获奖项目，我们看出其中似乎表达了某种趋势：丘奖组委希望中学生的科研项目回归于生活，鼓励他们从生活中发现问题、研究问题。
丘奖能给学生带来的不止成就、奖项，在参赛过程中，培养自己对科研的兴趣，打下坚实的学科基础更为重要。
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