近两年丘成桐中学科学奖生物金奖银奖作品解读!生物学是自然科学的一个门类,研究生物的结构、功能、发生和发展的规律。作为基础学科的一种,生物与我们的生活有着紧密联系。在留学申请中,生物专业一直是大家的热门选择。伴随科技飞速发展,该学科的划分也越来越详细,中学生能接触到的研究领域也更加广阔。
作为全球华人中学生的Top级赛事,丘成桐中学科学奖在2016年正式启动了生物奖。什么样的生物研究更容易获得丘奖的青睐?什么水准的研究才有能力冲击生物全球金奖?小师姐带你从2022丘奖生物双银奖项目&2021生物金奖作品解析 中分析一二!
丘奖生物评审标准
2022丘奖生物银奖1
An AI-Based Ambulatory Ankle Brace with Wearable Sensor used for Preventing Ankle Sprains
项目概况
本团队研究重点为运动科学方向的脚踝保护。此研究经过文献阅读,旨在研发一款能够实时监测脚踝数据(角度、角速度等)、进行扭伤风险评估、最终选择性进行肌肉电刺激的脚踝保护装置。
该研究灵感主要来源于学生的个人经历。学生从初一就加入了学校篮球队,也正是从那时起,平均每学年都会有一次脚踝伤病,篮球队里的其他成员也多少都有过。
脚踝扭伤会给身体健康带来隐患,还会损失很多时间,且有脚踝扭伤病史的人更容易复发,学生由此想到要设计一款可以预防脚踝扭伤的装备。
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。
从高中生的小发现,到聚焦特殊人群的创新成果,学生对日常生活的思考、潜在的科研热情、完成度较高的研究成果,是打动丘奖评委的“法宝”。
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2022丘奖计算机铜奖
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
项目概况
本研究采用了一个来自北美放射协会的70多万张颅内出血CT影像的数据库,通过对图像进行预处理和数据优化,采用了三种卷积神经网络算法,和三种集成融合的手段,设计并训练了12个模型,最终选定一种最佳模型,并对其进行了可视化处理。
学生来自一个医生家庭,父母都是医疗领域的专家,选择这个研究课题是因为学生棒球队友的父亲因中风意外离世,而这极有可能是由于脑出血引起的。
ICH的检测确实是一件关乎生命的事情,检测得越快,患者康复的机会就越大。现有检测的准确性完全基于放射科医生的判断,但每个亚型的差别细微,医生也可能出现误诊。学生希望能够制定出一个标准的诊断流程,让每位患者都能在几分钟内接受检查。
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。
项目具有较高精确度,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。
去年丘奖没有评选生物金奖,而是转评了两个生物银奖。虽然两个银奖项目也很优秀,但相较历年的金奖作品,没有出现“断层式”的学术成果差异。什么水准的研究才能拿下生物金奖?不妨来看下前年的金奖作品。
2021丘奖生物金奖
A molecular phylogeny of cavernicolous Oniscidea (Isopoda) in Southern China reveals multiple origins of troglodytic behavior and a new species of blind Armadillidae (Oniscidea, Isopoda)
作品解析
2021年丘奖生物金奖由一位做鼠妇的分类学研究中学生拿下。他利用暑假前往中国华南地区,开展了虫类采集以及研究。这是最传统的生物学研究,其竞争力体现在以下几点:
现在做分类学研究的人较少,而且研究中融入了现代传统生物学的方法
实验的工作量巨大,并且使用了难度系数很高的系统发生树、手绘了示意图
在实验过程中发现了鼠妇的新种
丘奖各学科的获奖项目都“各显神通”,而生物获奖作品带来的震撼力足以排在六大学科的前列。或许他们研究的并不是学术界的热点方向,但我们可以感受到中学生追逐自己梦想的热情与学术潜力。一个符合中学生视角、以小见大的选题更容易让参赛者脱颖而出。
以上就是有方教研团队对于2022丘奖生物双银奖、2021丘奖生物金奖作品的解读~科研赛事是一个周期性项目,学生需要每周持续投入,才能获得比较满意的产出。
2023丘奖亚洲赛区已经开始报名,赛程比去年提早足足一个月!按往年惯例,丘奖大陆赛区、北美赛区也将陆续于4月、6月开始报名,想参加丘奖的同学要开始准备项目啦!
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丘奖生物获奖论文集
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