2023年Sichuan Science Fair競賽TOP5作品分析

上周末，川賽的獲獎名單揭曉，又一批同學拿到五月份 ISEF全球總決(jue) 賽的入場券！

ISEF全名為(wei) 國際科學與(yu) 工程大獎賽，素有全球中學生科創“世界杯”的美譽，川賽是ISEF麵向在中國大陸就讀外籍人士子女學校的學生的預選賽。

我們(men) 每年都會(hui) 對各大賽事的獲獎項目進行調研，川賽自然也不例外。今年脫穎而出的課題有怎樣的特點？ISEF的獲獎作品又有著怎樣的趨勢？下麵就一起來看看吧！

川賽參賽作品概況

2023年度的Sichuan Science Fair於(yu) 2月18日落下帷幕，總共38支隊伍進入了線下答辯環節。Intel成都公司，上海中學國際部，複旦大學均派出評委參加本次的線上線下評審。

參賽項目囊括了生物化學，行為(wei) 以及社會(hui) 科學，生物醫學，計算機，嵌入式係統等學科。

今年項目之間的差距被顯著拉開，兩(liang) 極分化明顯，一些簡單的項目約為(wei) 課程大作業(ye) 的難度，創新度不高；而有近十個(ge) 項目，無論在工作量、難度還是創新等方麵都達到了極高水準，競爭(zheng) 非常激烈。

今年晉級ISEF的Top5作品有哪些過人之處？它們(men) 是如何在同類別項目中脫穎而出的？下麵我們(men) 就每個(ge) 作品來做具體(ti) 分析。

空調節能裝置研發

隨著全球氣溫的不斷升高，空調的使用量越來越多。用電量不斷增加，需要更多的電、燒更多的煤，產(chan) 生更多碳排放，從(cong) 而進一步導致全球變暖。數據顯示，全球空調保有量約16億(yi) 台，年生產(chan) 約2億(yi) 台。

為(wei) 此，本項目研發一種不需額外耗電耗水的空調節能裝置，100%回收空調冷凝水，利用外機排風，推動九漿風葉並推動同軸安裝的四腔軸向氣泵，以產(chan) 生壓縮空氣，經初步測試能節電約8%。

若本裝置能得到全麵推廣應用，可減少全球電力總量的1%。以2018年為(wei) 例，節電154萬(wan) 億(yi) 瓦時，相當於(yu) 節約68萬(wan) 億(yi) 公斤標準煤，減少二氧化碳排放140萬(wan) 億(yi) 公斤，減少碳排量約38萬(wan) 億(yi) 公斤。

自組裝模塊化機器人

本項目設計了一款自組裝模塊化機器人。通過對於(yu) 單獨模塊的集成組裝，使其成為(wei) 一個(ge) 具有高度適應性和能力的機器人係統。

在項目中每個(ge) 機器人都有4個(ge) 自由度，基於(yu) 輪子的運動，藍牙和Wi-Fi功能，以及基於(yu) 電磁的連接係統。該係統將通過聯合使用April-Tags和OpenMV的計算機視覺來控製，以確定位置和運動指令。

項目對於(yu) 不同裝配配置下的速度、裝載貨物時的速度以及機器人之間的連接強度進行了測試。未來自組裝模塊化機器人可應用於(yu) 極端環境以及不可預測的環境中完成任務。

視障人士的室內(nei) 導航&行為(wei) 識別

該項目針對視障人士日常生活中在室內(nei) 導航以及識別人物行為(wei) 的困難。通過測試多種動作識別算法的比較，篩選出ViT模型並將其與(yu) 已有的導航算法結合。為(wei) 了訓練以及優(you) 化算法，作者自主創新的開發了首個(ge) 包含人物訓練的模擬環境。

通過翔實的實驗證明了算法以及模擬環境的優(you) 越性，同時項目結果未來不僅(jin) 可以與(yu) APP等硬件結合來幫助視障人士，也可以應用於(yu) 機器人，AR，VR等場景。

生化學科概況&兩(liang) 個(ge) 晉級作品解析?

生化大類的項目一共19篇，涵蓋生物化學、社會(hui) 與(yu) 行為(wei) 科學、生物醫學與(yu) 健康科學、生物信息與(yu) 計算生物學、細胞與(yu) 分子生物學、化學、微生物學、生物醫學工程，高亮的兩(liang) 個(ge) 方向分別有一項晉級，可以看出這些學科都是現今的研究熱點，也是在21世紀最受關(guan) 注的生化研究方向。

所有項目都有一定研究深度，實驗、算法、研究對象上都各有創新。而從(cong) 應用性來看，兩(liang) 個(ge) 晉級作品還是能和其他拉開顯著差距的。

為(wei) 殘疾人研發仿生手

世界上有很多人因為(wei) 某種原因截肢，他們(men) 的生活也隨之受到不同程度的影響。假肢是肢體(ti) 殘疾人解決(jue) 行動障礙的重要手段之一，但現在存在以下困境：質量稍好的假肢價(jia) 格昂貴，價(jia) 格稍低的假肢用起來不靈便。

基於(yu) 這樣的背景，本項目利用齒輪鏈結構，打造了一款生物適應性很高的仿生手，而且具有廣泛適用性，這種驅動結構主要用於(yu) 開發機器人和假肢。能讓機械手指更好地包住球形等複雜的形狀，降低了成本，也簡化了人控製機械手的步驟。讓假肢不會(hui) 出現生硬的反彈現象，助動力的存在能夠有效減緩殘疾人的疲勞感。

食源性有害物質檢測裝置

本項目從(cong) 社會(hui) 民生入手，關(guan) 注到了大家都很關(guan) 心的食品安全，尤其是日常中食物變質的問題。通過分析被廣泛用於(yu) 化學檢測領域的電化學發光（ECL）檢測手段，篩選出了可以用於(yu) 致病菌，生物毒素和重金屬三種最典型的食品衛生指標的TiO2-CdS檢測體(ti) 係。並且搭建起了一套全新的檢測平台，通過實驗驗證了其有效性。

為(wei) 了更好的將理論應用於(yu) 現實生活，學生基於(yu) 其檢測的理論基礎，進一步自主研發了一套家用檢測裝置雛形。通過開關(guan) 切換使得不同的工作電極能夠特異性的檢測不同的有毒有害物質，達成了在家中就能精準、快速，便捷的對於(yu) 食物進行安全檢測。

生化方向的參賽項目，其科學性和創新性都很高。該作品能夠脫穎而出，主要優(you) 勢在於(yu) 研究聚焦在“飲食”，這個(ge) 生活中既基礎又重要的話題。學生基於(yu) 成熟的方法，進行改良與(yu) 組合，創造了一個(ge) 切實可行有效的設備。

以上就是機構教研團隊對於(yu) 川賽Top5作品的解析，再次恭喜五位晉級ISEF的學生！今年ISEF全球總決(jue) 賽將於(yu) 5月14-19日舉(ju) 行，希望所有參賽者不忘初心，持之以恒地向心中夢想努力，在總決(jue) 賽賽場一展風采！