2023年丘成桐中学科学奖计算机入围作品盘点!谁才是冲奖大热门?

前两天,丘奖内地赛区入围总决赛的队伍名单公布了,朋友圈立马热闹起来。从入围总数上来看,今年比去年多入围了2支队伍,增加到了75支,可别小看这增加的2队,放到另外两个赛区也是凤毛麟角的存在了,毕竟去年亚洲赛区一共就11队入围决赛,北美更是只有5队。
丘奖复盘 | 计算机入围作品盘点!GPT、AI、计算机+X,谁才是冲奖大热门?说完各赛区,再把视线聚焦到内地的晋级名单。南北方赛区的晋级比例一样吗?什么风格的选题更容易受到评委的青睐?入选学生有哪些共同之处?我们请到了大家的老朋友,有方的“Uncle Research”吴老师,由他来复盘今年丘成桐计算机奖的赛道概况。

Dr. Wu 有方学术教研总监

2023年丘成桐中学科学奖计算机学科大陆赛区已经完成了选拔。
今年南方赛区以及北方赛区的晋级率均在50%左右,北方赛区11个项目中选择了5个项目晋级总决赛,而南方赛区则是从16项项目中选择了8个项目晋级总决赛,总共13组学生将于12月初在清华向更高奖项发起冲击。
从获奖课题的选题以及研究内容上符合我们有方多年对于丘奖计算机课题的预测和分析。下面我会根据选题风格来复盘下入围作品。
万物皆可GPT
2022年11月30日OpenAI发布了ChatGPT,之后Google,百度等各大科技公司接连发布自主自研发的大语言模型(Large Language Model,LLM)。
由于ChatGPT等大语言模型的强大能力,各类应用被不断上市,比如能阅读PDF的ChatPDF,能够通过文字来进行作图的Midjourney等,本次丘奖也有不少基于大语言模型的课题,简单列举三个:
总决赛入围项目《Close the Loop of Neural Intuition and Logical Reasoning for Geometry Theorem Proving》借助大语言模型进行几何问题的自动推导
《ChartLLM: Unlocking the Multimodal Potential of LLMs for Chart Comprehension》通过大语言模型进行图表分析
南方赛区入围项目《SituLM: Exploring Pretrained Language Models with Visual Instruction for Grounded Situation Recognition》通过大语言模型来对于图片语义进行分析
这些LLM获奖项目证明了丘成桐计算机奖与科技前沿的紧密联系,计算机方向的同学在准备明年丘奖时,不仅可以思考下GPT还能跟哪些任务结合,同时也可以关注科技前沿,做一些力所能及的研究,这样选题对于参赛很有帮助。
AI4Science
“AI4Science”是当今非常流行的概念,通常用来描述使用人工智能(AI)技术来推动科学研究的概念。AI4Science 可以应用于各种科学领域,包括数学,生物学、化学、物理学、地球科学、天文学等。
在今年丘奖的赛场上我们也看到了大量这类课题,尤其是AI与生物结合。比如《AI-based Glaucoma Diagnoses Based on Phone-taken Colored Fundus Retinal Images》研究了用AI技术进行青光眼诊断,《基于腕表光电脉搏波信号的躁郁症检测》通过传感器获得脉搏信号,通过机器学习算法来进行躁郁症检测。再比如上文提到的AI与数学结合的课题《Close the Loop of Neural Intuition and Logical Reasoning for Geometry Theorem Proving》借助大语言模型进行几何问题的自动推导。
在往年中我们可以看到AI4Science的获奖项目比如2021年AI和物理结合的项目《针对双单摆训练的长短期记忆网络的白噪音检测》获得了总决赛优胜奖,还是很不错的。

AI in Life
中学生们从生活中发现并提出问题,是丘成桐中学科学奖非常鼓励和支持的选题方法。在今年总决赛项目我们看到了一些通过AI技术来解决生活中问题的案例。
我们生活中往往会有无法识别透明玻璃,撞到玻璃墙的尴尬场景,《Trans3-Vision: Transfer Learning based Transformer for Transparent Object Segmentation with Grounded-ID2》通过自主研发机器视觉框架的人工智能模型检测透明物体。
儿童在学习游泳的时候,非常需要家长或者教练的随时紧跟着孩子,当学生数量一多,或者到了公开水域,靠人眼紧盯着孩子就很困难。《A Swimmer Following Vehicle Based on State Detection and Cross-Frame Modeling》通过设计一个泳姿的识别模型来进行泳姿跟随。这些贴近生活的选题在近两年的丘奖都是比较吃香的。
英才计划!英才计划!英才计划!
今年大陆赛区13位计算机总决赛选手中,有三位选手都参加了由教育部和中国科协举办的“英才计划”,有一位学生参加了北京市“翱翔计划”。

参加这些中学生科创科研计划对于的项目帮助很大。入围总决赛的杨旭波同学就是上海英才的学员,在复旦卢暾教授的指导下完成了 《A Swimmer Following Vehicle Based on State Detection and Cross-Frame Modeling》的科研项目,根据杨同学在论文中的描述卢教授在选题、AI算法及优化、状态建模、小车跟随算法、实验和论文的写作进行了全方面的无偿指导。
同样是入围总决赛选手北京二中的花弘扬也进入北京英才,在中国科学院自动化研究所复杂系统与控制国家重点实验室的刘希未研究员、宫小燕老师、赵红霞博士等的支持下完成了更容易被计算机识别的路牌体系的课题。
在往届选手中我们也可以看到英才计划学生的身影。比如2020年计算机银奖蒋昕昀于2019年初入选了英才计划,在浙江大学计算机科学与技术学院钱沄涛教授的引领下完成了《基于多步特征分解的跨年龄人脸身份识别深度神经网络方法》。
由此可见英才计划能够提供优质的师资团队、前沿的课题、强大的计算资源,有机会参加英才计划的同学务必不要错过。

我要了解英才计划!
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附:丘奖内地赛区总决赛入围名单——计算机

1、编号:6142 中国人民大学附属中学
指导老师:徐恪、施一宁  参赛学生:谢昕然
论文题目:AI-based Glaucoma Diagnoses Based on Phone-taken Colored Fundus Retinal Images

2、编号:6209 北京市第一0一中学
指导老师:周宇辰、王威    参赛学生:陆知行
论文题目:Close the Loop of Neural Intuition and Logical Reasoning for Geometry Theorem Proving

3、编号:6843 北京市第一零一中学
指导老师:李萌 参赛学生:黄博尧、高博言、王锴睿
论文题目:MNIST Handwritten Digit Classification with Quantum Neural Network

4、编号:6966 北京市第二中学
指导老师:高凯    参赛学生:花弘扬
论文题目:为自动驾驶设计路牌?使用退火方法设计更易识别的路牌

5、编号:8314 北京市第二十中学
指导老师:徐利华 参赛学生:吕秋圻
论文题目:基于腕表光电脉搏波信号的躁郁症检测

6、编号:5532 上海市世外中学
指导老师:Zhiqi Cheng 参赛学生:顾淇元
论文题目:ChartLLM: Unlocking the Multimodal Potential of LLMs for Chart Comprehension

7、编号:5566 广东华南师范大学附属中学
指导老师:杨晓安、谭平    参赛学生:王郡阳、刘忠恕
论文题目:Trans3-Vision: Transfer Learning based Transformer for Transparent Object Segmentation with Grounded-ID2

8、编号:5628 广东实验中学
指导老师:Qianqian Song、胡正勇    参赛学生:汤子嘉
论文题目:scPerb: single-cell perturbation via style transfer-based variational autoencoder

9、编号:5752 上海民办平和学校
指导老师:严骏驰 参赛学生:吴可越
论文题目:词中词——英文语言中单词与子词重要性分析

10、编号:6149 上海美国学校
指导老师:陈文光 参赛学生:Jasmine Liu, Sophia Liu
论文题目:Action-Aware Vision Language Navigation (AAVLN): AI Vision System based on Cross-Modal Transformer for Understanding and Navigating Dynamic Environments

11、编号:6415 成都市第七中学(高新校区)
指导老师:Kadhim Mustafa Raad Kadhim 参赛学生:周城锴
论文题目:对抗环境下多无人机的数据采集路径规划算法

12、编号:6791 上海市世外中学
指导老师:胡晓林 参赛学生:胡文扬
论文题目:Consistency and Separation Regularization for Contrastive Learning in Semi-supervised Semantic Segmentation

13、编号:7021 上海星河湾双语学校
指导老师:杨旭波、卢暾    参赛学生:戚弘逸
论文题目:A Swimmer Following Vehicle Based on State Detection and Cross-Frame Modeling

截至目前,丘奖内地晋级名单都全部公布,亚洲赛区入围的同学也在陆续收到邮件,相信完整名单很快就会公布!
根据官方时间线,北美赛区的初审也将在10月31日结束,并将于11月18-19日进行北美赛区的答辩和颁奖,选出晋级总决赛的参赛队伍。
已经入围的同学一定要好好准备答辩和PPT,争取在总决赛舞台再创佳绩!
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2022丘奖获奖论文
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