2022ISEF再生元國際科學(xué)工程大賽全面解析-獲獎(jiǎng)作品解析-獲獎(jiǎng)?wù)n題總結(jié)

北京時(shí)間5月14日晚，第73屆再生元國際科學(xué)工程大賽Regeneron ISEF全球總決賽正式落下帷幕。翰林有方學(xué)員再次刷新歷史記錄，在預(yù)選賽、決賽階段包攬62枚獎(jiǎng)項(xiàng)，總決賽獎(jiǎng)項(xiàng)8枚，不僅如此，我們還歷史性的摘下了小行星命名權(quán)大獎(jiǎng)！

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作為專注青少年科創(chuàng)賽事、也是培養(yǎng)出最多ISEF獲獎(jiǎng)學(xué)員的團(tuán)隊(duì)，我們每年都會(huì)研究、剖析最新的獲獎(jiǎng)作品，今年也不例外。

各個(gè)國家有多少支隊(duì)伍參賽？晉級(jí)總決賽的男女生比例如何？拿下最高榮譽(yù)的大獎(jiǎng)作品有哪些過人之處？能入圍ISEF決賽的項(xiàng)目有哪些共通之處？

通過研究今年所有的獲獎(jiǎng)作品、凝聚翰林有方整個(gè)團(tuán)隊(duì)心血，之前答應(yīng)過大家的2022 ISEF賽事深度解析來了！

ISEF各國參賽情況

本次大賽一共吸引了來自美國49個(gè)州以及全球63個(gè)國家以及地區(qū)，總計(jì)1750位參賽者。其中美國以及美屬地區(qū)的參賽者為1075位，非美國地區(qū)的參賽者為675位參賽。

ISEF官網(wǎng)也統(tǒng)計(jì)了歷年ISEF的性別分布，通過下圖（source：ISEF Web Site）我們可以發(fā)現(xiàn)ISEF總決賽參賽者男女比例接近50:50。無論男生以及女生都有相同的機(jī)會(huì)進(jìn)入ISEF全球總決賽。

通過整理近兩年參賽代表隊(duì)數(shù)量的TOP5國家，我們發(fā)現(xiàn)各國隊(duì)伍數(shù)目基本保持穩(wěn)定，美國、中國代表隊(duì)每年都是參賽隊(duì)伍個(gè)數(shù)的TOP2。

今年頒獎(jiǎng)典禮上有大量來自沙特、韓國的選手獲得獎(jiǎng)項(xiàng)，這充分說明了各國對(duì)于青少年科創(chuàng)教育的投入和關(guān)注，以及對(duì)于ISEF這項(xiàng)國際賽事的重視。

大陸賽區(qū)共派出46支隊(duì)伍參加，分布在動(dòng)物學(xué)，行為與社會(huì)科學(xué)，生物醫(yī)學(xué)，細(xì)胞分子生物學(xué)，化學(xué)，集成系統(tǒng)，生物醫(yī)學(xué)工程，能源：可持續(xù)材料與設(shè)計(jì)，環(huán)境工程，工程技術(shù)，數(shù)學(xué)，微生物學(xué)，物理，機(jī)器人與智能程序，軟件設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)。

從參賽分布不難看出，我們國家隊(duì)在選擇科研項(xiàng)目時(shí)，充分考慮到了項(xiàng)目學(xué)科的多樣性，希望盡可能覆蓋所有學(xué)科大類。從獲獎(jiǎng)作品中我們也可以看到我國代表隊(duì)在生物，物理，計(jì)算機(jī)，工程等領(lǐng)域獲得的榮譽(yù)獎(jiǎng)項(xiàng)👇

今年ISEF大獎(jiǎng)作品解析

George D. Yancopoulos Innovator Award

Engineering Technology:

Statistics and Dynamics First Award First Insights into a Novel Synchronous Reluctance Electric Motor Design

George D. Yancopoulos Innovator Award獎(jiǎng)項(xiàng)是從ISEF各個(gè)學(xué)科分類中的一等獎(jiǎng)中選擇的，是整個(gè)ISEF全球總決賽的最大獎(jiǎng)項(xiàng)，The best of the best。

今年該獎(jiǎng)項(xiàng)頒給了一項(xiàng)研究電動(dòng)車電機(jī)的項(xiàng)目。這項(xiàng)工作認(rèn)為目前電車的電機(jī)存在開采不環(huán)保，電機(jī)磁性對(duì)于車子的性能會(huì)有影響，無法可持續(xù)發(fā)展。

這位參賽者通過了CAD作圖，3D打印的方法制作新型電機(jī)，同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)來證明新型電機(jī)比傳統(tǒng)電機(jī)性能更好，并展望了新型電機(jī)在未來電車、機(jī)器設(shè)備、宇宙探索中的應(yīng)用。

Robotics and Intelligence Machine Second Award

Self-Supervised 3D Human Motion Reconstruction

這項(xiàng)作品來自去年George D. Yancopoulos Innovator Award獲得者M(jìn)ichelle Hua的項(xiàng)目。她今年的項(xiàng)目難度非常之高，直指當(dāng)前的科研前沿——3D模型的構(gòu)建。

當(dāng)前3D模型存在一系列的問題，比如成本高，缺少訓(xùn)練集，無法在復(fù)雜環(huán)境應(yīng)用等問題，但3D建模又有非常廣闊的研究場(chǎng)景，比如VR，AR，元宇宙中有大量的應(yīng)用。

因此參賽者目標(biāo)通過一張二維圖片來構(gòu)造3D結(jié)構(gòu)。作者構(gòu)建了self-supervised 3D reconstruction模型而且設(shè)置了針對(duì)模型的損失函數(shù)，通過作者的研究能夠?qū)崿F(xiàn)將2D照片轉(zhuǎn)變?yōu)?D結(jié)構(gòu)。同時(shí)作者也提出了這項(xiàng)工作未來可以和VR眼鏡結(jié)合，可以應(yīng)用于未來的遠(yuǎn)程診斷和遠(yuǎn)程醫(yī)療。
ISEF全球總決賽獲獎(jiǎng)?wù)n題總結(jié)

1.清晰的闡明項(xiàng)目
對(duì)當(dāng)前科學(xué)或者工程項(xiàng)目中的問題能夠清晰地闡述。通過閱讀這些獲獎(jiǎng)作品，我們都能夠在前兩頁明確了當(dāng)前科學(xué)以及工程中存在的問題以及作者的研究目標(biāo)或者研究基本假設(shè)。

2.選擇合適的研究方法
青年科學(xué)家們都選擇了合適的研究方案（硬件設(shè)備/實(shí)驗(yàn)/計(jì)算機(jī)算法等）對(duì)于項(xiàng)目進(jìn)行深入的研究。

在我們列舉的案例中，青年科學(xué)家分別運(yùn)用了硬件設(shè)備以及計(jì)算機(jī)研究的方法進(jìn)行研究，在其它學(xué)科中，我們發(fā)現(xiàn)了大量實(shí)驗(yàn)研究或者野外考察等研究方法。

ISEF一共有21個(gè)學(xué)科分類，是一項(xiàng)相當(dāng)多元的中學(xué)生科研賽事，對(duì)于研究方法也沒有限制。和我們的規(guī)劃理念相類似，選取適合自己研究課題的方法更為重要。

3.注重項(xiàng)目的應(yīng)用價(jià)值
結(jié)論部分會(huì)介紹項(xiàng)目的應(yīng)用價(jià)值。結(jié)論是整個(gè)項(xiàng)目的終章，同時(shí)也是整個(gè)項(xiàng)目的升華。這種升華來自于項(xiàng)目未來的應(yīng)用場(chǎng)景以及未來發(fā)展的介紹。我們可以發(fā)現(xiàn)幾乎所有獲獎(jiǎng)作品，都會(huì)明確項(xiàng)目的實(shí)用價(jià)值，來體現(xiàn)項(xiàng)目的社會(huì)意義。

4.確保項(xiàng)目的創(chuàng)新性
項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)往往是將前沿方法應(yīng)用于所研究的問題或者對(duì)于已有的方法進(jìn)行改進(jìn)。ISEF是科學(xué)工程大賽，審視站在總決賽舞臺(tái)上的項(xiàng)目時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)無論是偏科學(xué)的項(xiàng)目還是偏工程項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目都會(huì)有自己與眾不同的點(diǎn)，即獨(dú)特的創(chuàng)新之處，而這些創(chuàng)新點(diǎn)來自于科學(xué)。參賽者應(yīng)該重視項(xiàng)目在科學(xué)上的創(chuàng)新。?

作為強(qiáng)調(diào)“創(chuàng)新性”的科研賽事，ISEF想看到的是學(xué)生對(duì)研究的自發(fā)性、對(duì)某個(gè)領(lǐng)域的求知欲、對(duì)項(xiàng)目的了解情況、在實(shí)踐中的科研歷程等。翰林有方復(fù)盤了ISEF上千篇?dú)v年獲獎(jiǎng)項(xiàng)目，總結(jié)出以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)👇

課題設(shè)計(jì)
一個(gè)可行性、創(chuàng)新性、新穎性的課題，對(duì)于ISEF獲獎(jiǎng)而言至關(guān)重要，好的開頭能增加學(xué)生的科研，更能抓到ISEF評(píng)審團(tuán)隊(duì)的眼球。

方法選擇
可以選擇理論研究、實(shí)驗(yàn)研究這樣的傳統(tǒng)方法，也可以選擇仿真模擬、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)這樣的前沿方法。翰林有方的導(dǎo)師會(huì)引導(dǎo)學(xué)生去深刻理解現(xiàn)有模型，然后去改進(jìn)現(xiàn)有的模型，體現(xiàn)科研價(jià)值，這也是一種創(chuàng)新。

展示材料、現(xiàn)場(chǎng)答辯
答辯考驗(yàn)的不只是語言水平、對(duì)項(xiàng)目的了解、對(duì)學(xué)術(shù)語言的運(yùn)用，更是學(xué)生是否自信、能否應(yīng)對(duì)自如等軟實(shí)力的綜合體現(xiàn)。給評(píng)委展示材料前，只有多次的模擬和準(zhǔn)備，才能對(duì)這一環(huán)節(jié)心中有底。

和講故事一樣，答辯需要技巧。如何通過小技巧為答辯加分，翰林有方都會(huì)在準(zhǔn)備期為學(xué)生全方位把關(guān)。

在每年被TOP大學(xué)錄取的學(xué)生中
不少都在ISEF中取得了不錯(cuò)的成績(jī)👇

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