背景提升之康奈爾大學科研項目

康奈爾大學是一所享譽世界的頂級私立研究型大學，為美國大學協會的十四個創始院校之一，以及著名的常春藤盟校的八個成員之一。是常春藤八盟校中唯一創建于美國獨立戰爭之后的新生力量，其辦學理念影響了整個美國高等教育，辦學規模為當時全美高校之最。今天小編要介紹的內容就是康奈爾大學的科研項目。

康奈爾大學探究項目：基于深度殘差網絡的大型圖像搜索引擎

課題簡介

圖像搜索，是通過搜索圖像文本或者視覺特征，為用戶提供互聯網上相關圖形圖像資料檢索服務的專業搜索引擎系統，是搜索引擎的一種細分。通過輸入與圖片名稱或內容相似的關鍵字來進行檢索，比如輸入 “A man is walking his dog”， 那么引擎會返回一些有男人、狗在走路的圖片，另一種通過上傳與搜索結果相似的圖片進行搜索，比如給出一張牛油果的照片，那么引擎會返回一些其他有關牛油果的照片。圖像搜素在如Google，Facebook，Pinterest等公司一直都是及其重要的課題。

深度學習一直是圖像分析的重要工具。而深度殘差網絡（ResNet）在2015年可以說是洗刷了圖像方面的各大比賽，以絕對優勢取得了多個比賽的冠軍。

本課程將帶學生初步理解機器學習方法。并利用傳統機器學習方法， 分析課程數據庫中的所提供的10000張圖片及其文本描述，結合ResNet建立一個大型圖像搜索引擎。 引擎將實現以文字搜索圖片，以及以圖片搜索類似圖片的功能。

科研方法

AI+X數據驅動型科研

AI＋X數據驅動型科研是指使用人工智能（AI）算法，收集、處理、分析具體學科（X）的海量數據，并基于此進行預測，從而獲得科學發現的研究方法。與傳統的、基于實驗或邏輯推理的研究方式相比，AI＋X數據驅動型科研可以借助AI算法強大的運算能力，高效地進行大數據分析，具有投入產出比高、適用范圍廣的優點。

AI＋X數據驅動型科研已被廣泛地應用于各個領域，利用AI算法研究基因數據，從而進行早期的癌癥篩查便是其中一例。基因組與癌癥病患的數據千千萬萬，使用傳統的科研方式對其進行分析，工程量大、過程繁瑣，在客觀上難以實現。但借助AI算法這一便捷的工具，生命科學家便能夠以海量的患者的遺傳信息為基礎，建立數據庫，與過往的研究成果進行對照，快速、準確地在兩者中發現規律、建立聯系，從而使癌癥診斷的“標準化”成為可能。

授課導師

康奈爾大學 博士

研究領域：機器學習應用、物理計算、網絡與分布式計算等；

多年機器學習相關項目研究經歷。

課題要求

本課題適合： 9-12 年級學生，有較強的邏輯思維和抽象思維能力

英文：

具備基本的學術英語閱讀能力；

接觸過英文寫作，有論文寫作經驗者更佳；

數學：

統計基礎知識；

線性代數；

計算機：

有一定的python功底；

Jupyter notebook；

Numpy, pandas, sk-learn。

康奈爾探究項目：太陽能電池板的電子元件原理探究

課題簡介

中美之間的貿易戰使得芯片行業再次被放到了聚光燈下，電子材料科學的發展也再度引起了大眾的興趣。而半導體材料的應用也不僅僅止于芯片。此課題設計意在帶領學生熟悉科學研究中的文獻調查(literature research)部分。在基礎知識（包括與電子材料相關的基礎量子力學，以及能帶隙與半導體性質）講解、鞏固之后，學生可以自由選擇自己感興趣的調查研究方向，在導師的指導下進行文獻閱讀和進一步的知識點補充講解，并完成最后的調研報告。

Solar panels and p-n junction diodep-n junction diode是結構相對簡單的半導體材料器件，卻也是太陽能利用最開始也是最關鍵的部分。選擇這個方向，學生可以研究太陽能電池板的原理，發展，現在面臨的瓶頸，以及對未來的展望。（p-n junction diode的另一個應用是LED燈，大致就是太陽能板的原理反過來應用。LED因此也是這個方向下另一個可以探討的話題）

科研方法

文獻綜述

文獻綜述指的是通過閱讀、分析、整理、提煉某一課題的相關文獻，并完成學術論文的研究方式。撰寫文件綜述，可以使得參與課題的學生，接觸并閱讀大量需要付費的、前沿學術文章，在導師的指導下，體驗完整的學術論文撰寫流程，并通過經典論文的啟迪，形成自己對相關課題的獨立看法。

例如：《細胞核轉錄因子對代謝器官功能調控的研究》這一課題，涉及到了生物化學、分子生物學、基因組學等方面高深的理論，遠超普通中學生在課內或課外的學習內容。但通過文獻綜述的寫作，有志于學習生物信息學的課程參與者，也可以快速、全面地了解到相關領域的前沿知識，完成符合學術標準的專業論文，證明自己的科研能力。

授課導師

康奈爾大學 碩士

擔任加州戴維斯分校及康奈爾大學的化工實驗室助理；

研究方向：材料科學與工程。

課題要求

本課題適合： 9-12 年級學生，有較強的邏輯思維和抽象思維能力

英文：

具備基本的學術英語閱讀能力；

接觸過英文寫作，能初步撰寫英文文章；

結課時，學生應當獨立完成一篇英文寫作的研究綜述文章(double spaced, 10 pages+, reference excluded)。

參加康奈爾大學導師的科研項目，對學生來說是一個很好的背景提升的方法。想要申請的同學可以踴躍報名。

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