全网首发！2021 ISEF全球总决赛获奖项目解析

前言

大家好，被称为世界青少年科创“世界杯”的ISEF总决赛刚刚落下帷幕。今年，我们详细分析了所有获奖作品，并总结了一些获奖的“必要条件”。但我始终秉持的观点是，想要走到ISEF最终的决赛，那一切都应该是水到渠成的，你肯定需要一个好的课题，然后在好的课题下不断努力，完成所有比赛必须的材料，持续思考，不断提出新的优化方案，多看文献，总结优势劣势……完成所有的步骤，获奖应该是水到渠成的，更何况，这一整套流程走下来，你已经比同龄学生们超出太多了。

这也是为什么今年我们把这篇本来是内部分析的文章公布出来，也是希望更多的同学们能从中获得启发。虽然我给自己的要求是每年都要把学生送进ISEF Finalist，但我也不希望把科创这件事情搞得过分功利，希望大家都能以一个良好的心态和高效的方法去做科创。这篇分析文章几乎耗尽了我这几年所有的科创培训经验，如果你可以耐心看完，一定会在“想课题”这件事情上获得一些灵感的。

因为专业所限，针对具体科目获奖课题的分析我仅仅挑选了我自己比较擅长的几个学科，在一些交叉学科的课题上也拜访了一些相关的专家，尽可能对一些大奖课题做到简洁、不错误地描述，如有描述不对的地方，欢迎大家后台留言指正。

 

获奖课题总分析1大量AI课题今年有大量的AI课题，将近50个获奖课题，6个传统最高奖几乎全是和AI相关的课题。这和去年疫情导致的很多线下实验室关闭有很大的关系。观察今年美国地区的ISEF地区赛和州赛，我们也可以发现相比往年多了很多计算机类的课题。但这是否意味着“做AI课题更容易拿大奖”呢？笔者认为，不是也是。

“不是”的原因是，纵观这些AI方向的大奖课题，无一不是花费了大量精力在模型设计、代码编写和实验验证上面，有些文章，作者所花的精力已经不亚于一个博士课题的工作量，对于大量中学生而言，这个工作量不是一般人能承受的。

而又“是”的原因，是因为从创新和工作量体现的角度而言，AI确实是很容易做出“前无古人”的创新课题，比如今年的最高奖乔治奖获得者，就是自主研发了一个AI神经网络算法，这样的课题，如果我们在前期的地区赛见到，就几乎可以预言它就是最终的大奖了。相比其他机器人学科、嵌入式学科，AI确实太容易创新了。

2“热点话题”依然是赛场热点每年，都有很多学生来问我，这个课题看起来有很多人做，我还有做的价值吗？我一直是斩钉截铁地告诉各位，如果你有兴趣去探索，那任何课题都有做的价值。我们看今年的获奖课题，依然有很多帕金森、机械手、节约用水主题的课题，这些题目在奇思课题库里也有，但经常遭遇冷待。但事实就是，所有的课题其实都能做出新的研究成果，当然前提是你愿意花足够的时间和精力。

3决赛热点话题，更是附属赛热点话题另外我们要注意的是，ISEF决赛场上的热点话题，意味着在下一级的附属赛里，它们更是热点话题。比如帮助盲人的课题，我们在今年的决赛获奖名单里也看到好几个，那大家也不要有“盲人课题容易获奖”这样的错误观念。这些帮助盲人的课题，都是经过了层层筛选，可能在纽约有一百个辅助盲人的课题，最后突围的就这一个，那这肯定是一个精彩至极的研究课题。

4普通话题对应热点话题，还有一类“普通话题”，比如智能浇花、智能导航、婴儿遗落在车里的报警系统，我们依然在获奖名单里可以看到他们的身影。因为有很多项目的资料是展示在网上的，所以我去翻看了这些项目的notes，也就是我们俗称的研究日志。确实这些项目的日志都做得特别细致，一定是高于普通参赛者数倍。所以重视研究日志，是一条获奖的必备条件。

5深入思考再深入思考一点，其实今年的获奖名单里还是有很多我个人觉得并不“实质名归”的作品。翻看他们所有的递交材料，都显得过于苍白简单了。这些很有可能是因为这些参赛者本身来自科技教育不发达的地区，而ISEF也会给这些地区名额（有点类似于上海中考最新政策“名额分配”），所以大家看获奖名单的时候，也可以看看这个选手来自的地区。越是发达的地区或国家，其参赛选手的含金量就越高。

6参考文献我们把今年的大奖以及部分一二等奖的获奖论文、展板搜集了一下，抛开每个项目本身的研究完整度不说，单说每个项目的参考文献，都密密麻麻地列了几张纸，最多的一篇，就是那篇获得再生元青年科学家奖的分析药物相互副作用的文章，其参考文献达到了惊人的102篇，而且从文章中，我们也可以感受到，这个学生确确实实是读了这么多的文献。

而反观我们很多中学生做项目，文献读到十几篇就喊累，甚至还有要求导师帮他整理好所有文献的要点他可以直接读要点的。与这些站到最高舞台的同龄人们相比，我们要做的真的还有太多太多了。

7疫情相关课题和疫情相关联的课题大概有十个，平均分布在各个学科内，说明疫情课题其实也已经成为了一类“热点课题”。去年年初在设计课题的时候，无论国内中学还是美高的孩子都跟我提到过是不是要往疫情方向设计课题。

我的观点不变，和我对待热点课题的思路一样：做的人一定很多，你要是要出小成绩，完全可以尝试着做，因为保险。如果你的目标远大，那尽可能别做。

8整体难度总体来说，今年的课题难度整体是不如前几年的。“一代不如一代”在ISEF赛场上也是同理。基本上所有论文都是横向发展，就是不断拓宽应用边界的探索，老的技术找新的应用场景，对于直接的技术探索几乎没有，而直接进行技术探索的项目都拿了大奖。

大奖奖项分析George D. Yancopoulos Innovator Award乔治D · 雅克波罗斯创新大奖

George D. Yancopoulos创新者奖表彰来自世界各地参加的优秀学生中的佼佼者。获奖项目的评选依据是杰出和创新研究，以及该领域和整个世界上带来的潜在工作影响。

乔治D · 雅克波罗斯是杰出的医学博士，也是Regeneron总裁兼首席科学官，与Schleifer博士一起建立和管理Regeneron超过30年。乔治D · 雅克波罗斯博士Regeneron ISEF是20世纪90年代世界上第11位被高度引用的科学家，2004年他被选为国家科学院院士。推动了Regeneron对STEM教育的承诺，其中包括强有力的实习和指导计划。

获奖课题：Dilated Silhouette Convolutional Neural Network: A Novel Deep Learning Framework for Real-time Human Action Recognition

对中学生来说是绝顶优秀的作品！创造一个新的卷积神经网络，针对的也是目前热门的行为识别，从模型结果上来看，也要好于一些目前比较流行的网络结构。

可能这么说很多对人工智能不熟悉的同学们还不明白这个项目的优秀。举个例子来说，我们平常解数学题物理题，用的都是一些公理定理，再复杂的数学题，复杂到世界奥林匹克难度的数学题，也还是基于人们已经发现的公理定理去解题。

而这位Michelle同学，就相当于发现了一个无人发现的定理，这个定理不仅简化了过去很多复杂的解题思路，还能帮助优化很多目前的热门研究课题。

这样的成果别说是在高中生领域，这样的文章在大学在硕士博士范围内，都是精彩至极的研究成果。不过这也是计算机学科的特点，在数学物理领域，一个中学生要做出这样的成果实在太难了；而人工智能领域，就完全有这样的可能性。在赛后，我们也看到MIT的招生官直接向这位同学发出了橄榄枝。实至名归。

 

Regeneron Young Scientist Awards再生元青少年科学精英奖

Regeneron Young Scientist Awards评判标准是获奖者致力于创新并解决具有挑战性的科学问题，使用真实的研究实践，并为未来的问题创造解决方案。

Regeneron是一家领先的生物技术公司，为患有严重疾病的人发明改变生命的药物。医生科学家创立并领导了30多年，具有独特的能力，能够反复和持续地将科学转化为医学。

获奖课题：Novel Prediction of Adverse Drug Reactions and Underlying Pathological Mechanisms via Hierarchical Classification

同样是一个AI方向的课题，但切入点非常新颖，使用机器学习的方式去预测药物相互作用所导致的副作用。用药的化学结构作为输入，去预测药物的靶点和作用酶，以此来推测和另一个药的相互作用关系。

虽然看起来很高深，但其实两句话之后大家也都明白课题的价值了，并且整个论文的研究算法做得非常深入，用了很多机器学习的方法去比较效果。值得注意的是，这篇文章一共有102篇参考文献，达到了一个博士论文的要求，并且从论文中，我们可以感受到这个学生对于这个领域的熟悉程度。一个非常新颖的课题+一个完整且工作量巨大的研究+细致的背景调研，几乎就等于ISEF大奖了。

获奖课题：Development of an AI-Powered Powered Facial-cue Control Module

同最大奖课题一样，同样是在AI领域进行的算法优化，不过稍逊于大奖课题，这个文章仅仅是针对算法的效率进行了改进，也是结合了目前比较流行的一些方法。

还是用前面那个比方，这位同学用一些已有的公理定理解出了一个难题，或者说是更快解出了一个复杂难题。确实成就了得，但相比前一位大奖课题，确实略逊一筹。

 

Gordon E. Moore Award for Positive Outcomes for Future Generations戈登·摩尔大奖积极成果奖

从2010年到2019年，ISEF戈登·摩尔大奖由英特尔提供支持。比赛冠名赞助商更换成Regeneron后，为表彰戈登·摩尔在国际科学与工程奖上对最优秀者的不断传承，戈登和贝蒂-摩尔基金会提供50,000美元，继续支持Regeneron ISEF决赛的戈登·摩尔大奖积极成果奖，用于奖励未来几代人。希望选手们能够通过严格的科学探索和对发现和发明的热情为后代带来持久的变化。

戈登·摩尔是一位发明家、领导者和远见者，长期以来一直与ISEF有着紧密联系。他在其职业生涯中一直致力于科学发现和技术进步，于1957年共同创立了飞兆半导体公司，1968年创立了英特尔公司，是世界上第一个微处理器的创造者。作为半导体行业的领导者，戈登帮助塑造了我们现在公认的硅谷和技术领域。

获奖课题：Development of a Novel AI Drought-Stress Assessment (AIDA) Model in Bell Pepper (Capsicum annuum) Plants Using a Custom-Built Robotic RGB + Infrared (IR) Camera

智能浇花课题再次登场！这一次是5万美金的摩尔奖！这个文章我从头到尾仔细读完了，简单来说就是一种检测植物干旱程度的系统，建立了一个预测模型来预测干旱。实际上预测的部分也很少，大部分也只是检测。比较新的概念是引入了所谓的“干旱紧张值”的概念，帮助农民更好地判断植物的缺水程度。

查阅资料的时候我注意到了一个细节，这个学生从2018年就开始参加加州地区的比赛了，每年都是这个课题，连续做了至少四年。所以整个论文的工作量是非常庞大的，这也是他获得评委认可的原因之一。

 

Craig R. Barrett Award for Innovation克雷格·贝瑞特创新奖（奖金10,000美元）

Craig R. Barrett Award for Innovation 将颁发给在科学、技术、工程和数学等方面体现创新的决赛选手，基于这些学科进行深研究和创新整合，以及展示它们的共同组合对我们日常生活的影响。

克雷格·贝瑞特拥有材料科学专业理学士、理硕士及博士学位，于1998年~2005年的7年间担任公司第四任总裁。此前曾于斯坦福大学材料科学与工程系任教，共发表过40多篇技术专著，内容涉及微观结构对材料性能的影响等领域，并编撰过一本材料科学教科书《工程材料原理》。

获奖课题：Implementation of Novel Semi-Supervised Machine Learning Model into Autonomous Irrigation Network Optimized for Power Self-Sufficiency

基于无人机进行的浇灌系统，不同的是使用了深度学习的图像识别技术，通过判断当前农田是否需要被灌溉（干燥、湿润程度），来进行更优化的灌溉。一个结合了机械设计、AI的课题，整体的项目做得非常完整，论文的图表做的很好看，《Science》级别的图表。

 

Craig R. Barrett Award for InnovationH·罗伯特·霍维茨基础研究奖（奖金10,000美金）

Robert Horvitz Prize for Fundamental Research将颁发给具有代表性的最佳基础研究项目，该项目促进我们对科学和/或数学的理解以及对自然现象的理解，但没有明确的过程或产品方面的应用。

罗伯特·霍维茨是美国顶尖生物学家，以研究线虫动物门的秀丽隐杆线虫而著名。因发现器官发育和细胞程序性细胞死亡（细胞程序化凋亡）的遗传调控机理，与悉尼·布伦纳、约翰·E·苏尔斯顿一起获得2002年诺贝尔生理学或医学奖。

获奖课题：Distinguishing Bacterial Motion Quantitatively: A Diagnostic Method for Intestinal Disease

一个使用拍照来识别胃肠疾病的课题，同样用了机器学习的方法去实现。但模型分析写的非常好，几乎可以说是这届比赛所有的获奖论文里写的最好的。

 

Craig R. Barrett Award for Innovation佩吉· 斯克利普斯科学传播奖（奖金10,000美金）

该奖项希望颁发给最能将他们的项目传达给普通公众的决赛选手，解释科学和它对社会的潜在影响。

获奖课题：The Fast and Inconspicuous: New Near Earth Asteroids Discovered Using Deep Learning and Synthetic Data Are Fainter and Move Faster than Those Previously Discovered

近地小行星发现，其实无论用的方法还是最终的结果都不算新颖。我现在也只看到了这个项目的四象限图，比较简陋。太空课题也确实在每年的ISEF决赛场上都有，但大部分都是基于已有数据集完成的图像识别、图像分割类的课题，很多都在次一级的选拔赛里被淘汰了。

 

学科奖项分析BIOMEDICAL ENGINEERING生物医学类获奖解析

生物医学类的课题依然是大量熟悉的“面孔”，机械手、中风康复、机械外骨骼、脑电心电肌肉电、视障听障、阿尔茨海默帕金森。确实，这类疾病因为患病基数大，很多学生都会在日常生活中去思考这类问题的解决思路。这确实是容易讲故事的课题，不过还是如我前文所说，这类课题在次一级的地方赛里更是热点，所以大家切勿盲目更风。

另外值得注意的是，今年的获奖课题里有大量3D打印的课题，主要原因是3D打印确实在生物医学上有很多应用，而且很多个性化的治疗过程，需要3D打印去贴合人体结构。这也确实是我之前忽视的点，我一直觉得3D打印其实距离真正的落地应用还有很远，作为一个科创行业从业者，这样的想法也确实有点狭隘了。

一等奖Dual Mode Soft Wrist-Fingers Exoskeleton for Hand Rehabilitation and Assistance: Novel Soft Wrists, Optimized Soft Fingers, Multi-functional Rehabilitation软体机械手课题，来自上海的学生，非常优秀完整的研究。软体机械手确实是最近几年ISEF决赛的常见课题，而且笔者大胆预测也是未来三年的热门课题。

主要原因是软体机械手有设计难度，有演示效果，有材料分析，很容易做出复杂的工作量，且在软体材料的设计中，经常会迸发出新的火花，很有价值。在去年，奇思另一个冲入ISEF决赛的课题，也是软体机械手课题。

Designing, Prototyping and Testing a Novel Urinary Catheter with Tesla Valves and a Microporous Membrane

 

EMBEDDED SYSTEMS嵌入式系统

嵌入式算是我的大学专业方向，也是奇思重点孵化的课题方向，我详细地看了看今年的获奖课题。嵌入式课题的评选我觉得是各个类别中跨度最广的，在这个类别下，可以看到很多其他类别的交叉学科，也确实，纯嵌入式系统的研究课题实在太罕见了（2018年见到过一个优化嵌入式操作系统的，也是当年的大奖）。

在今年的获奖课题里，大部分也都是基于可触摸的生活问题所设立的课题，甚至有的课题实在太普通了，比如有一个课题是：

Preventing Hot Car Deaths by Monitoring CO2 and Temperature Levels to Alert Parents and Affect a Series of Life Saving Interventions in the Car就是一个提醒家长不要把小孩遗留在车里的课题。这样的课题我在从业之初，差不多六年前就已经遍地都是了。于是我去查找了这个课题的poster，发现也毫无亮点。

但他确实是嵌入式系统组的世界三等奖作品，这样的课题别说在isef了，在上海市浦东新区的创新大赛里，也最多拿个三等奖。不过因为我们也看不到这位学生的现场答辩以及其他相关资料，所以也无从判断。

 

一等奖A Non-invasive Electromyographic Interface for Hand Gesture Recognition with Active Noise Suppression Using a Combined Biosignal Processing AlgorithmEMG（肌肉电信号）进行的手势预测，乍看之下是个老的研究方向了，但使用了主动降噪技术，增强了信号的识别度。

所有生物电信号都面临着噪声的问题，这个文章虽然初看是手势识别，但在噪声信号的处理方面使用了很多新的研究成果。

我在过去还见过利用心电信号（ECG）去对肌肉电信号（EMG）进行降噪的研究，因为肌肉电信号很多的噪声其实来源于心脏。此类课题看似高深，其实完全在高中生的理解范围内。

 

二等奖Smart Parkinson’s Strap: To Dynamically Detect and Mitigate the Tremors of Parkinson’s Patients帕金森病人的捆绑绳，一个很天才的想法，利用对于震颤的检测，控制绳带的松紧。

 

ENGINEERING MECHANICS机械工程

很有意思的获奖名单，除了一等奖的3D打印机和浇灌系统之外。二三四等奖基本上涵盖了所有中学生可以想到的机械设计，包括了六足机器人、水下机器人、智能车、小的飞行器设计、机械手臂等。

可以很骄傲地说，这次奇思孵化冉星学员H同学的参赛作品在这个类别的获奖名单里是最独特的一个机械设计了。所以，如果你有一些特别的机械设计的想法，无论是机械虫还是机械猫机械狗机械蚂蚁，只要有兴趣，在这个类别里都能有特别的竞争力。ENVIRONMENTAL ENGINEERING环境工程

最近这几年申请浪潮中，因为传闻“美国工程专业难申”，所以很多学生会往环境科学等方向走。在过往和学生的头脑风暴中，我发现其实真正对环境感兴趣的学生是凤毛菱角，大部分都是被家长和顾问“劝说”去读的。

我对“弯道超车”的做法其实是认可的，但你弯道的那个专业，还是要多了解一点。所以我一直建议要读环境科学的学生，去好好阅读一下每年ISEF上这个类别下获奖的作品，真的很值得一看，充满了很多天才有趣的想法。除了保护水保护土地保护大气层保护海洋之外，环境科学能研究的课题太多了。

举个例子，今年环境工程类的一等奖作品，Identifying Natural Flocculating Proteins for Affordable Anti-Microbial Sand Filters，针对使用沙净化污染这一研究课题（可能我们很多人都不知道沙还能用来净化污染，很多缺水地区，就经常用沙子来洗马桶），他提出了在沙子中加入一些植物的种子以提高净化效果，并基于这个假设做了大量实验，也“不可避免”地用到了AI图像识别的算法。我这么一描述，大家也能感受到这个课题的“威力”了。实至名归的今年最好的环境科学课题。

 

ROBOTICS AND INTELLIGENT MACHINES机器人和智能机器

全是好课题的类别！今年包括很多届比赛的最高奖都出自这个类别。一等奖有两个作品，一个是Michelle Hua的最大奖作品，我刚刚给大家介绍过了。

另一个也是一个很有意思的作品：

获奖课题：HemaVision: A Deep Learning and Computer Vision-Based Mobile Screening System for Rapid, Inexpensive, and Automated Diagnosis of Hematological Diseases

这个作者自制了一个显微镜，安装在手机摄像头上，使得手机摄像头可以去拍摄血液中的一些细节，以此判断疾病。其实血液疾病的判断并不新鲜，但结合一个自制显微镜（其实也不难）就显得特别有想法了。而且这个作者课题的完成度也非常高，难度不大的课题，做到了中学生可以达到的极致。

在这个类别的二三等奖下面也有很多精彩的课题，都是结合了一定的硬件设计与人工智能的作品，工作量大，涉及知识多，推荐大家看看。

 

SYSTEMS SOFTWARE软件类

同样也都是AI课题的竞争类别，相比于其他类别，这个类别下的竞争更为激烈。但其实我从头看到尾，除了获得大奖的Daniel同学的作品，其他作品我个人觉得少有新意，大部分都是一些图像识别、自然语言处理的课题，拓展一点就包括情感识别、智能看病、推特分析、姿势识别。

确实AI在中学生可理解的范围内应用价值确实比较少，今年的大部分获奖作品，其实都没怎么能跳出这些应用范畴。不过这也说明isef其实也不用削尖脑袋找一个完全新的应用场景，常见的应用范畴内就可以做出精彩课题。

 

TRANSLATIONAL MEDICAL SCIENCE转化医学

这两年的一个新类别，其实这个类别也正好对应了我们很多同学在做课题时的第一思路：我要找个疾病来研究。这个类别就是针对很多疾病的一些诊断和治疗过程的探究，同样，大部分都基于AI。我们来分析一下这个类别的作品。

一等奖TeleAEye: Low-Cost Automated Eye Disease Diagnosis Using a Novel Smartphone Fundus Camera With AI同样也是一个通过手机摄像头来完成的疾病判断课题。手机摄像头确实可以完成很多功能，且容易演示，搭配上一些外设还能进一步放大图片，确实在这几年的赛场上很多见，我预测明年依然会有这类课题的出现。

 

二等奖PANDwriting: An Accessible Parkinson’s and Alzheimer’s Novel Diagnostic Framework Using Vision-Based Handwriting Kinematic Analysis and Machine Learning帕金森笔，通过分析一个人写字的姿势来判断这个人是否得了帕金森。乍看之下很新颖，其实做的人很多，只能说这个同学在一众“帕金森热门课题”里脱颖而出了。

我看了一下这个同学的文章，其实从实验完整度来说还不如我们今年一个通过键盘打字来判断帕金森的课题，但怎么说呢，比赛确实有相当一部分是看运气和出身的。

 

三等奖Diagnosing the Stage of COVID-19 using Machine Learning on Breath Sounds疫情课题，但很有新意，通过呼吸声音来判断疾病。其实类似的研究早在疫情之处我们就讨论过，只要找到对应病人的数据集就可以实现，技术难度不大。

但我带着教学组当时是没有找到类似的数据集的。这位获奖的同学来自印度，确实疫情越严重的地方，获取疫情研究的相关资料就越容易。

Kawasak.AI: A Robust Deep Ensemble Network with Joint Detection for Differential Diagnosis of Kawasaki Disease

川崎病课题，罕见病也是ISEF每年都有的获奖课题。因为罕见病做的人少，容易出彩。去年奇思冉星进入ISEF决赛的唇裂课题，也是搭着罕见病的顺风车进入的决赛。

另外，三等奖中还有两个帕金森课题，可见帕金森真的是ISEF超级大热点课题了。

 

BEHAVIORAL AND SOCIAL SCIENCES行为与社会科学

今年的行为与社会科学类别里出现了大量AI课题，比如用AI识别表情、假新闻、眼球转动、手势等等。虽然都是很普通的AI技术，但搭配上完整的社会科学研究，在ISEF的舞台上依然会获得评委认可。

（更多学科获奖情况请向下滑动查看）

ANIMAL SCIENCES 动物医学

一等奖

Year 4: Developing a Multiple Linear Regression Model to Predict the Specific Effects of Various Lactic Acid Bacteria Dosages on the Overall Honey Bee Gut Microbiota and Nosema ceranae Reduction

二等奖

Comparison of Same-Hen Yolk and Serum Antibody Levels Using the Elisa Test Following Vaccination with Typical Vaccines Used in Commercial Laying Hens

Supplementation of Lactobacillus casei Reduces Beta-amyloid Accumulation in Alzheimer Drosophila melanogaster

Predicting Knee Luxation Force for Various Gallinaceous Bird Species Using Musculoskeletal Measurements of the Leg

三等奖

Novel Geotaxic Data Show Botanical Therapeutics Slow Parkinson’s Disease in A53T and ParkinKO Models

What’s All the Buzz? Drosophila melanogaster as a Unique Model for Addiction Disorders and Physiology After Traumatic Brain Injury (TBI)

Examining the Predatory Relationship Between the Invasive Green Crab (Carcinus maenas) and the Indigenous Blue Mussel (Mytilus edulis) in the Gulf of Maine

An Inventory of Forest Birds Along the ʻAiea Loop Trail, Oʻahu, Hawaiʻi

Utilizing Hydrostatics to Describe the Paleoecology of Orthoceras, an Extinct Fossil Nautiloid

 

BIOCHEMISTRY

一等奖

Stem Cell Behavior and Osteogenic Differentiation on Plant-Derived Scaffolds

二等奖

CarC SPY: Non-Invasive Early Stage Multi-Cancer Detection Using AI-based Electrochemical Biosensor to Detect Circulating Tumor Cells (CTCs)

argassum sp. Reductive, Polyphenol Extract Modulates D. dorotocephala Regeneration by Reduction of ROS, and Has Potential as an Anti-Inflammatory Agent

三等奖

Protein Secondary Structure Assignment (SSA) by Clustering Amino Acid Residues in the Space of Topological Descriptors

Application of Bayesian Inference for the Deconvolution of Nuclear Magnetic Resonance Spectra to Assess Metabolic Alterations and Type I Diabetes Susceptibility

A Highly Selective and Sensitive Novel Biosensor Capable of Quantifying and Monitoring a Clotting Factor Elevated in Severe COVID-19 Cases

 

BIOMEDICAL AND HEALTH SCIENCES

一等奖

A Low-Cost Computer-Aided Lung Auscultation Apparatus and Automated Diagnosis of Respiratory Illnesses

二等奖

Cure of Breast Cancer, Year 4: First Discovery of Target Therapy for Aggressive Hormonal Breast Cancer using Clinical Database and 3D Model

Interleukin-33 Promotes Th17 Cell Clonal Expansion in the B16 Tumor Microenvironment

Novel Stage Optimized Image Processing to Improve Deep Learning Driven Diagnosis of Early Stage Diabetic Retinopathy

Chronic Sleep Deprivation Induces Brain Inflammation via CCR2-mediated Peripheral Monocyte Infiltration

三等奖

Schwann Cell Support as a Novel Approach to Peripheral Nervous System Demyelinating Disease: A Phase Two Study

Abnormalities of PTPN2 Increases BETA-cell Apoptosis in PP2-Beta Cells Derived from hESCs

Activation of Pregnane X Receptor for Xenobiotic Detoxification: A Novel Approach to Targeting Pollution-Related Diseases

The Identification and Validation of Novel Targets and Pathways of Alzheimer’s Disease Through Integrated System Approaches

The Effect of Deferoxamine and Ferrostatin-1 Treatments on Total ROS in HK-2 Cells

Curcumin and Capsaicin Synergistically Suppress Neuroblastoma Development

Adiponectin and BAT: Structure and Morphology of Brown Adipose Tissue in Adiponectin Transgenic Mice

 

CELLULAR AND MOLECULAR BIOLOGY

一等奖

The Neuro-Protective Role of Select Transcription Factors in a PINK1 Loss-of-Function Based Model of Neurodegeneration in Drosophila melanogaster

二等奖

Detecting Differential Transcription Factor Binding Using Single-Cell Sequencing

Rewiring PAM Specificity of SpdCas9 for Gene Repression

三等奖

Immunohistochemical Analysis Suggests a Role for Tmem131 in Thymic Epithelial Cell Differentiation

Save Our Sons: Exploring RNAi-mediated Intragenomic Conflict in D. sim through Genetic Assays and Testis Cytology

The Effect of IL-22 Stimulation on Paneth Cell Granule Morphology and Epithelial Cell Proliferation

 

CHEMISTRY

一等奖

Novel Ultra-Low-Density Nickel Aerogel

二等奖

Thrown, but Will It Break Down? – A Study of the Correlation of the pH of Soil and Its Effect on the Rate at which Biodegradable Materials Decompose and the Application of the Findings of this Experiment in Landfills

Novel Synthesis of Important Pharmaceutical Compounds using Visible Light and a Photocatalyst

A Combination of nNeem and Clove in the Form of Cream Against Tetraponera rufonigra

Development of Multi-sensor Paper-Based Test Kit for Heavy Metal Detection

三等奖

Phase II: Towards the Total Synthesis of the Leishmanicidal Lindbergin E for the Development of an Enantioselective Phloroglucinol-Derived Polyketide

Synthesis A Pentiptycene-Anthracene Hybrid Smart Fluorescent Material

Determination of Optimal Conditions for Hydrogenolysis of Sulfur Compounds to Improve Efficiency of Jet Fuel Production

A New Method for the Selective Synthesis of Indirubins

Diffusion Mechanism of Pu+3 in Sedimentary Repository Conditions: Ab Initio Molecular Dynamics Study

Fabrication of Napthalimide Point-of-Care (POC) Chemosensor Using InkJet Printing on Cellulose Paper for Determination of Uric Acid (UA) in Synthetic Urine and Aqueous Solution of Grain Samples, and Chromium Metal (Cr) in Drinking Water

 

COMPUTATIONAL BIOLOGY AND BIOINFORMATICS

一等奖

Novel Prediction of Adverse Drug Reactions and Underlying Pathological Mechanisms via Hierarchical Classification

EGFRNet: Transfer and Multi-task Learning Based on Graph Convolutional Network Toward Multi-target Drug Discovery Against Cancers for EGFR-Family Proteins

二等奖

Tackling Tau: Identifying a Novel Inhibitor for the MSUT-2 Protein based on Quantum Machine Learning for the Identification of Treatments of Neurodegenerative Diseases

OrphaDRGL: A Novel Graph Deep Learning-based Drug Repositioning Approach for Orphan Diseases

V-BIND: Deep Geometric Transformers for SARS-CoV-2 Treatment Design

A Game-Theoretic Model of the Resting-State Brain

Determining the Optimal MRI Sequence for the Automatic Segmentation of Multiple Sclerosis Using Convolutional Encoder Networks

 

EARTH AND ENVIRONMENTAL SCIENCES

一等奖

Quantifying Volume of the Dana Glacier Using Field Measurements and 3D Modeling

GLAS: A Global Landslide Analytics System

二等奖

A Novel Deep Learning Model for Estimating Tropical Cyclone Intensity from Satellite Images

Developing a User-Friendly System for Predicting Harmful Levels of Marine Biotoxins

The Creation and Practical Application of Industry Standards Water Analysis via PXRF

Larvicidal “Trojan-horse”: Experimentally Developing a Novel Low-Cost and Eco-Friendly Mosquito Vector Control Treatment

A New Approach To Ecology: Using Machine Learning to Predict the Spread of Invasive Species

Detection of Arsenic Contamination Using Satellite Imagery and Machine Learning

Using Machine Learning to Improve Numerical Weather Prediction

 

ENERGY: SUSTAINABLE MATERIALS AND DESIGN

一等奖

Engineering Multi-Enzyme Whole-Cell Biocatalysts for Biofuel Production

二等奖

Spira Aer: A Novel Hurricane-Inspired Logarithmic Spiral Fan Design for HVAC System Applications

Advanced Synthesis of Potent Photocapacitor Based on Novel 3D-Hierirachical BiVO4 and Self-Synthesized Carbon

Microwave Irradiation with Submerged Ultrasonication: A Novel Lignocellulosic Pretreatment Method

 

MATERIALS SCIENCE

一等奖

The Effects of Lattice Structure on SLA 3D Printed Piezoelectric PVDF

二等奖

First-Principles Characterization of a Novel Chromium Doped Vanadyl-Oxide Based Cathode for Higher Energy and Efficiency Lithium-ion Batteries

Cyclo.Plas 2: A Dual Focus Development as Alternative Materials to Plastic by Upcycling Fish Scale Waste Components

Investigation and Design of Two-Dimensional Nanomaterial Biosensors for Breath-Based COVID-19 Detection Using Density Functional Theory

 

MATHEMATICS

一等奖

A Novel and Efficient Method of Persistent Homology to Detect and Remove Topological Errors in Triangle Mesh Data

二等奖

Enumeration of Polygon Dissections with Prescribed Conditions

Modeling COVID-19: Simulating the Effects of Waning Immunity Using a New Multi-Compartment Epidemiological Model

Classification of Tight Contact Structures on a Solid Torus

 

MICROBIOLOGY

一等奖

Distinguishing Bacterial Motion Quantitatively: A Diagnostic Method for Intestinal Disease

二等奖

Generating a Non-toxic, Multi-pathway Targeted Cocktail Treatment Composed of N- Acetylcysteine, Carvacrol, and DNase to Inhibit Pseudomonas Biofilm Proliferation in vitro

Prevention of Healthcare Associated Infections using Antibacterial Boron Carbonitride Nanoparticle Coating on Medical Devices

FD028: A Bifunctional HIV-1 Inactivator Acts Before Host Cell Entry

 

PHYSICS AND ASTRONOMY

一等奖

Evolution of the Cat’s Eye Nebula Revealed Through Morpho-Kinematic and Hydrodynamic Modeling

The Fast and Inconspicuous: New Near Earth Asteroids Discovered Using Deep Learning and Synthetic Data Are Fainter and Move Faster than Those Previously Discovered

二等奖

Optimization of Phased Array Antenna Systems for 3D Surfaces

Investigating Chaotic Convection Using a Lorenz Water Wheel and a Model of the Lorenz Attractors in R

EXoplanet ConfIrmaTIoN throuGh transits (EXCITING): Determining False Positives for Exoplanet Candidates

Nondestructive Analysis of Geological Sites Through Muon Transmission Imaging

 

PLANT SCIENCES

一等奖

Development of a Novel AI Drought-Stress Assessment (AIDA) Model in Bell Pepper (Capsicum annuum) Plants Using a Custom-Built Robotic RGB + Infrared (IR) Camera

二等奖

Variation in Flammability of Flora in the Sydney Sandstone Vegetation Community

In silico Genome-wide Study of NAC Gene Family in Brassica juncea (L.) for the Prediction of Abiotic-stress Responsive Genes

Tropicalization of Temperate Ecosystems: How Climate Change Can Influence

ISEF备赛建议首先，尽早开始你的项目（甚至可能在前一年夏季开始），你将有时间真正检查你的主题并了解你所关注的信息。通过提前开始，你将有时间决定你的主题是否过于宽泛或过于狭窄，并相应地调整你的主题。

通过提前开始，你将有时间发现并纠正错误，必要时调整你的程序，或者可以从导师或其他设备中获得建议。所以尽早开始。每天做一点。如果你早点开始，时间就站在对你有利的这边。

第1步：选择一个科研课题。这一直是最困难的一步，如果你选择了一个你感兴趣的主题，你将会有更多的乐趣，做得更好，并获得更好的成绩。如何选择科研课题？

第2步：定下开始研究的时间。

无论你是在进行实验还是设计创作，你都需要研究你的主题，以了解有关它的更多信息，以及可能已针对该主题进行的其他实验，并按要求写下自己的研究日志。

第三步，根据研究内容撰写论文。

并根据不同杂志要求进行发表，一文多用，尽可能多方面进行背提。