近年的美国大学对于交叉学科的重视程度越来越明显，不少大学都开设了跨学科专业来培养“多面手”人才。理工院校“天花板”MIT就在不久前宣布要增设气候系统科学与工程的跨学科新专业
跨学科大趋势下，ISEF的赛场上现代生物学+行为科学的赛道也越来越热门！
什么学生适合这个赛道？
计算机需要到什么样的水平？
去哪找到实验的数据？
上周有方科学主管H老师为大家带来了ISEF现代生物学+行为学专场讲座，下面就一起来回顾一下这场精彩的讲座吧！
01 最全科普！ISEF是什么？
国际科学工程大赛由Society for Science在1950年首次举办，被誉为青少年科创“世界杯”，从首届创办以来，ISEF为全球知名大学、名企输送了大量顶尖科技人才。
ISEF面向全球9~12年级的中学生，涵盖了几乎所有学科，每年会有1,800余位学生在地区附属赛事中脱颖而出，获得通往ISEF总决赛的门票，争夺高额赛事奖金和科研荣誉奖项。
据组委统计，在ISEF中获奖的学生有超过一半录取美国Top大学，其中更是不乏多所藤校！
而一个好的ISEF研究课题离不开完整严谨的研究步骤。我将ISEF课题的组成分为了一下四步：
发现并提出问题：利用前人的成果，用公开数据进行比较分析
分析并解决问题：利用大数据分析、理论模型构造、实验讨论验证等手段进行分析
得到结论：模拟仿真编程，总结提炼关键性要点
结果展示：利用高阶可视化手段将研究成果展示给评委
ISEF共设置了21条赛道，在这其中，实验学科根据学科诞生时间以及分析手段，可以分为有传统实验科学和现代生物学。
在结束了对传统实验学科的分析之后，本周我们将视角转向现代生物学、行为学，从具体案例中总结归纳其获奖趋势，总结备赛方法。
02ISEF历年获奖作品分析
作为专注中学生科研赛事和科创能力培养的专业团队，有方在近两年内累计培养了30+ISEF的全球总决赛的晋级选手。
H老师是有方生化方向的主要负责人，他精选了近年获奖作品中最具代表性的几个作品，为大家进行对比和分析。
1计算生物学和生物信息学
课题：大脑中恶性肿瘤相关的预后不良现象研究
课题构想：该项目利用RNA测序技术产生数据，使用基础的机器学习方法分析多形性胶质母细胞瘤中蛋白表达样本的基因关系，从而发现了3种基因最有可能是GBM的主要调节因子，也是最有希望的药物靶点。
有方评析
项目缺陷：项目使用的机器学习算法较为基础。且缺少最后的验证环节，仅停留在得出结论这一步骤，研究完整性有欠缺。
课题方向：药物不良反应的相关研究
课题构想：该项目开发了一个由随机森林分类器和支持向量机组成的分层模型，使用药物的化学指纹来预测靶点、酶和转运蛋白谱，最后将其用于预测ADR，最终稿提出一种可以预测ADR并阐述其病理机制的新模型。
有方评析
项目优势：该项目采用随机森林和支持向量等高级的算法进行数据处理，得出的结论更加可靠。且在项目展示中体现了自己项目的准确率（91%），进一步体现研究的严谨。
2生物医学与健康科学
课题方向：前列腺癌相关的免疫疗法
课题构想：该项目表征了前列腺癌种免疫浸润的细胞组成，研究了肿瘤免疫景观是否时患者预后的预测因素。基于来自癌症基因组图谱计划的大量mRNA测序数据，使用QuanTIseq和FPIC软件进行分析，确定了六种免疫亚型，以及肿瘤的免疫浸润成分差异，指明了免疫浸润可能是前列腺癌的预后指标，确定了一个了解前列腺癌的肿瘤免疫微环境的概念框架。
有方评析
项目优势：利用了癌症基因组图谱中的数据，数据庞大且有价值。采用了两种不同的数据分析软件进行分析，并且得出了多项研究成果，充分体现了项目的研究深度和工作量之大。
课题方向：乳腺癌的新型靶向治疗方法
课题构想：该项目利用癌症大数据比较分析了几个不同类型癌症的基因转录组特征。发现了该类型的分子特征更接近于三阴性乳腺癌，有较高的炎症相关基因的表达。再利用实验室生物技术敲除ER基因，进一步验证了ER-/PR+乳腺癌细胞的表达谱特征。最后通过实验研究了这类癌细胞对抗炎症药物的敏感性。
有方评析
项目优势：该项目时间跨度长，研究内容十分丰富研究思路清晰，体现了学生的投入度和专注度，研究技术先进，且研究成果很有实际应用价值。
3生物医学工程
课题方向：便携式检测口腔癌的设备
课题构想：该项目设计了一种无需专业干预即可扫描整个口腔寻找潜在癌变的设备。在硬件部分，学生利用荧光激发正常粘膜使癌组织颜色变深。软件部分学生利用影像分析技术，将处理后的图像发送到自己训练的机器学习模型中，以检测潜在的恶性病变和鳞状细胞癌形式的癌组织。
有方评析
项目优势：该项目从学生所在地的实际问题出发，有强烈的地方特色。项目的成果具有高度的应用价值。
4社会以及行为科学
课题方向：COVID-19 期间的新型数字自闭及其症诊断
课题构想：该项目设计了一种通过使用计算机视觉运动跟踪技术来评估自闭症儿童在 ADOS 期间与父母和考官的平均距离，并使用发声记录器来分析儿童的语言能力。这项研究为通过可集成到智能手机应用程序中的数字表型自动诊断自闭症提供了基础。
有方评析
项目优势：该研究发现了研究领域目前存在的问题，研究所设计的简单便携的方法可以在自然环境中提供实时数据，并彻底改变自闭症诊断，解决了该领域原本存在的缺陷。
03ISEF获奖规律总结
有方通过整理超过9000份ISEF Finalist摘要，与超过50位ISEF、丘奖评委导师进行学术探讨，总结了ISEF获奖作品的一些规律：
生活化的问题
方法的结合与创新
社会应用价值
这三个指标，其实也是近年来ISEF对于学生项目的要求。高中生的科研从来都不是从0到1的创新，而是希望学生能够从生活出发，通过已有的科研结果，做出一个“新”的东西，并且能够有很强的应用价值。
而就近年ISEF整体的获奖作品而言，以下几个趋势值得大家注意：
对当前科学或者项目中的问题能够清晰地、完整地阐述；
青年科学家们选择了合适的研究方案对于项目进行深入的研究；
项目创新点往往是将前沿方法应用于所研究的问题或者对于已有方法进行改进；
结论部分会介绍项目的应用价值。
04ISEF常见问题解答
我们搜集了大家对于ISEF、对现代生物学科存在的一些疑问，由老师现场给出了解答
家长A
ISEF和STS有什么区别？
有方H老师
首先是面向学生不同：ISEF面向全球中学生，根据地区有不同的参赛路径；STS只面向12年级的美高学生/持有美国绿卡的学生。
其次就是参赛形式上的区别，STS更像是美本申请，需要提供文书、成绩等材料；ISEF更看重Poster和展示。
家长B
计算生物学和生物信息学对学生计算机的要求高吗？大概要到什么水平？
有方H老师
根据不同的具体会有不同的计算机知识水平要求，至少要会编写代码/使用代码。就目前的生信而言，使用R语言的情况更多，Python也占一定比例。
家长C
生物专业未来的发展前景如何？
有方H老师
从我的主观角度来讲，我相信“21世纪是生物的世纪”，生物科研的地位和重要性在现今社会中是在不断提高的，也逐渐渗透到了物理仿生、化学制药等其他领域。所以我相信生物专业的发展前景是非常乐观的。
感谢H老师的精彩分享！基于学生的兴趣，引导他们走上学术研究之路，开启人生的另一种可能，这是有方一直以来的初心。ISEF 2024赛季已经开启，想参赛的小伙伴要抓紧时间开始备赛啦！
本周三，有方教学主管W博士将接棒为我们带来【计算机&跨学科应用】的ISEF专题讲座，对CS的各种运用有兴趣的家长和同学千万不要错过哦！
扫码预约收听
关于我们
有方科研教育自2016年成立起，一直积极响应教育政策方针，本着"不鸡娃，不贩卖焦虑"的初心，通过PBL探索式项目，发现每一个孩子的闪光点，培养科研领军人才，做教育风向的先驱者！
有方科研教育所有项目不属于义务教育阶段，不与任何体制内的大学、中学招生加分活动挂钩，其成果不会作为评优的依据，仅定位为科研兴趣培养活动。未经有方科研教育许可，不得擅自转载、搬运有方科研教育的文章。对于无视劝告者，有方科研教育将保留追究法律责任的权力！
