AI+X时代,如何巧用计算机冲击国际科学工程大赛ISEF大奖?

作为MIT官网强烈推荐的赛事,近年来ISEF在国内留学圈越来越出名。参赛人数的增加、研究内容的不断深入,使得获奖难度逐年提升。当赛道不断内卷,你是否想到利用交叉学科来丰富你的研究,让评委们眼前一亮呢?在所有交叉学科中,“计算机+X”不仅融合了当下发展迅速、影响力广泛的CS学科,还能摆脱地域限制,让学生足不出户做科研。为了让大家更好地了解ISEF,有方学术教研总监Dr. Wu带来了一场“计算机+X”的专题讲座,下面就一起来回顾下吧!

我要了解ISEF!
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ISEF赛事解析
ISEF全称为International Science and Engineering Fair国际科学工程大赛,由美国Society for Science在1950年首次举办,被誉为青少年科技赛事的世界杯。
讲座回顾 | 完美跨学科融合!AI+X时代,如何巧用计算机冲击ISEF大奖?ISEF也为世界科技发展培养了大量顶尖科技人才,具有高度国际影响力和Top大学认可度
国际级别:青少年科创「世界杯」
高影响力:全球最知名的科研科创赛事
历史悠久:几乎所有类似赛事的鼻祖
有方吴老师
作为青少年科研赛事的业界标杆,ISEF有一套自己的选拔体系,以下是我提炼的一些关键信息。
ISEF有21个官方分类,涵盖几乎所有学科,包括理科类(数理化生)、计算机和工程类、社会学和行为学等。
ISEF为选拔制,每年五月是国际决赛,全球各地的学生要通过本土预选赛层层晋级到ISEF总决赛。国内学生可以有英才计划、青科赛、川赛(外籍人员子女学校学生);美高学生有校赛/州赛等不同级别的预选赛,主要比赛时间位每年11月-次年3月;加拿大学生有Team Canada;新加坡有SSEF…需要了解所在地预选赛的家长可以联系我们获取详情。

2023 ISEF计算机获奖作品解析
从ISEF的学科分类上来说,ROBO和SOFT是和计算机直接相关的。
ROBO的官方定义是“用智能机器降低(某件事/某些事)对人类的依赖”,该分类适合研究侧重点在人工智能算法的项目投递。
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SOFT的定义是“研究软件、信息过程或方法证明、以演示、分析、控制过程/解决方案”,结合子学科来看,该分类的研究侧重点在于应用层面,比如做出一个能够实际使用的APP,以及一些经典方向,如网络安全、机器学习(非人工智能)、数据库等,这些都是比较适合投SOFT的。
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今年ROBO的一等奖作品是一个关于飞行器着陆的研究。这个课题结合了计算机和物理,神经网络控制火箭降落,制作火箭模型进行测试。之所以投ROBO,是因为其本质还是算法,即用神经网络解决控制问题,与ROBO的定义更为契合。
讲座回顾 | 完美跨学科融合!AI+X时代,如何巧用计算机冲击ISEF大奖?随着近年航空航天领域蓬勃发展,这类热点方向比较有话题性,容易让评委产生共鸣。还有一个讨巧的点在于学生做了一个火箭模型,虽然无法实现着陆,但他把结构做了出来,其神经网络算法非常抢眼,这也是拿下一等奖的原因。
今年SOFT的二等奖开发一个用AI识别用户是否患有抑郁症的网站。该项目用到了NLP和LSTM的结构,整体偏应用层面,学生还在视频中展示了网站的识别原理、使用方法等,投SOFT很合适,也拿下了不错的成绩。
讲座回顾 | 完美跨学科融合!AI+X时代,如何巧用计算机冲击ISEF大奖?2023 ISEF计算机+X获奖作品解析
ROBO和SOFT是和计算机直接相关的两个学科,而在进入AI+X时代后,计算机几乎可以和任何学科相结合。有了计算机的加持,学术研究不仅可以摆脱地理和时间因素限制,为学生节省通勤和实验的时间,并且易于生成大量数据。下面重点来看几个和AI结合的非常巧妙、且获得过ISEF总决赛大奖的学科及作品。
今年同时拿下ISEF天文物理学一等奖和George D. Yancopoulos Innovator Award(ISEF所有学科一等奖中的top)的作品,研究的是天文学中的关键问题行星是如何形成的。
讲座回顾 | 完美跨学科融合!AI+X时代,如何巧用计算机冲击ISEF大奖?学生基于GPU开发了一套神经网络算法,用来做行星的发现和检测,费用比NASA便宜数十上百倍。这就是一个物理+AI结合的经典案例,即用AI解决物理问题,具有很强的创新型,项目本身也足够硬核,所以在ISEF中极具竞争力,成为了the best of the best。
今年CBIO一等奖作品研究的是猴痘。学生结合2022年美国猴痘爆发这个热点新闻,想解决猴痘传播问题,这就涉及到药物和疫苗的研发层面。
讲座回顾 | 完美跨学科融合!AI+X时代,如何巧用计算机冲击ISEF大奖?生物实验的过程非常漫长,于是学生通过计算生物学构建BIO-PLEX框架进行蛋白结构分析,提高了药物研发效率,实际上它也的确影响了美国一些实验室的药物设计,很有地域特色。
交叉学科的选择会比较多样,虽然在计算机方面的硬核程度会略逊一筹,但在另一条赛道或许就会成为黑马。
ISEF备赛攻略分享
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。
关于ISEF计算机的Q&A
家长A
参加计算机相关项目的学生需要具备怎样的知识储备?
有方W老师
如学生想参加的是纯计算机项目,那么对学生计算机知识的要求是很高的,最基本的要求是掌握一到两门计算机语言,并且最好曾参加过计算机相关的赛事并获得过奖项。如学生想参加的“计算机+X”,只需要对于python有一定了解即可。
家长B
怎样的课题适合参加ISEF,有更高的获奖几率?
有方吴老师
只要不是文献综述类的课题都是可以参加ISEF的,都有获奖的几率。有方在课题准备时会强调创新性以及学生的个人特点,有方历年晋级ISEF总决赛的学生概率在30-40%。
家长C
学生从何时开始准备ISEF比较合适?
有方W老师
9-12年级学生能够参加ISEF,其实9年级就可以开始准备ISEF了。根据ISEF的参赛规则,项目的研究实践不可超过一年,我建议学生预留9个月以上的时间准备项目,确保能给孩子打下牢固的知识基础、也有充足的时间去打磨参赛项目,ISEF也很支持连续多年参赛。
感谢W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,有方理科工程学术主管是S老师将带来【ISEF物理+工程学科】,物理和工程er千万不要错过哦!
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