2024年12月8日，备受瞩目的丘成桐中学科学奖总决赛在清华大学圆满落幕。本届赛事共评选出涵盖数学、物理、化学、生物、计算机、经济金融建模等61个学科的金、银、铜、优胜奖，以及跨学科最高奖项——科学金奖，共计61个奖项。
丘成桐中学科学奖：中学生科研创新的重要舞台
丘成桐中学科学奖自2008年由著名数学家丘成桐先生发起设立，旨在鼓励中学生进行科学创新研究，以“科研学术论文”和“专业学术答辩”为评价主体，倡导创新思维和团队合作，舍弃传统试卷和标准答案，以提交论文的形式参赛。历经十五年的发展，该奖项已从单一的数学奖扩展至数学、物理、化学、生物、计算机、经济金融建模等多个领域，并成功入选2022-2025学年教育部赛事白名单，其在国内外的影响力与日俱增。
官网地址：http://www.yau-awards.com/
丘成桐中学科学奖的获奖者不仅有机会获得丘成桐先生亲自撰写的推荐信，即便未获奖，完整的科研经历和论文成果也将成为申请国内外顶尖大学时的有力补充。该奖项每年吸引众多中学生参与，其原因主要有以下两点：
国际影响力显著：截至目前，丘奖已成功举办十五届，累计超过2000余所中学、12000余支队伍参赛，覆盖国内30余个省市自治区以及美国、新加坡等多个海外国家，共461余个学生团队的近850余人受到奖励，450余位全球知名教授、科学家担任评委或顾问。
助力申请名校：超过半数的获奖中学生经推荐进入清华、北大、哈佛、MIT、耶鲁和普林斯顿等中外知名大学就读，其中不乏在进入理想大学后继续坚持学术研究的科研人才。
丘奖参赛流程与材料详解：严谨的学术赛事
丘奖与其他青少年科学赛事的最大区别在于其学术性和参赛流程的严谨性，具体体现在以下几个方面：
• 报名注册时间因赛区而异
• 第一轮评审以论文为唯一评审材料
• 答辩环节模拟博士生和研究生的答辩，评委提问尖锐苛刻
• 总决赛统一安排在12月的第一个周末
• 总决赛评委团由全球顶尖的科学家和教授
• 以内地赛区为例，参赛学子需提前提交一系列表格和资料，包括但不限于：
• 指导老师信息表（建议邀请学校老师或专业导师担任）
• 学术诚信声明与查重报告（重复率需低于10%）
• 视频与辅助材料等
归根结底，丘奖最终要求参赛者提交一篇完整的论文。一篇优秀的丘奖论文应具备以下特点：
• 具有学术价值
• 符合学术思维
• 达到学术标准
丘奖论文的目的是展现高中生的科学素养和科研潜力，以便大学能够发现具有才华的高中生。论文篇幅通常在20-30页A4纸左右，内容需涵盖背景介绍、研究成果和研究过程。其中，背景介绍部分需详实阐述相关理论及其理解；研究成果部分应充分展示重要成果和部分研究过程；研究过程部分则需详细介绍实验或编程过程，并展示相关照片或截图。
计算机获奖项目分析：创新与实践的典范
丘奖的评审标准明确指出，所有课题需围绕以下标准推进，才有可能获奖：
学科的相关性：研究课题应属于计算机科学与技术领域，既可以是基础理论研究，也可以是技术问题探索。
选题重要性：课题需具有足够的理论意义、技术创新和实用价值，其结果应对计算机科学与技术领域中某一方向的发展产生一定影响。
理论或技术的原创性和先进性：研究问题定义需清晰明确，选题应为原创性科学问题或针对已有问题的创新性改进，且结果具有较大提升；相关工作阐述需明确，理论或算法推导需详实清晰，并具备完备的理论证明或算法实现。
结果正确性：课题应提供详尽的实验结果和讨论，建议提交视频、可执行程序包、源代码等资料以证明研究的真实性。
以下是对本届丘奖计算机学科获奖项目的分析
计算机金奖：LLM Mathematical Reasoning Grounded with Formal Verification
随着ChatGPT等大语言模型的问世，LLM逐渐成为新的研究范式。然而，LLM生成的解决方案常含不合逻辑的证明步骤，导致答案易出错且缺乏合理性，即出现幻觉问题。本项目创新性地将LLM与形式化定理证明（FTP）结合，使LLM基于FTP验证的证明生成解决方案，有效减轻幻觉问题。实验结果显示，该算法设计在数学竞赛问题上的准确性从46.7%显著提高至65.8%。这一项目体现了丘成桐中学科学奖对研究方法和科学本质的关注，强调计算机学科及相关交叉学科问题的重要性，以及在计算机方法上的创新和实践。
计算机银奖：Diagnosing Autism Spectrum Disorder via Brain-Population Graph-in-Graph Neural Networks
银奖项目更偏向图神经网络和数据结构处理。学生提出新的算法结构和概念——in-graph，其最大创新点在于两个图的结合，即一个图的输出作为另一个图的节点。该项目从生物本质和大样本下个体行为差异两个方面研究自闭症诊断，为相关领域的研究提供了新的思路和方法。
计算机优胜奖：Hrbench: Historical Reasoning Benchmarking for Large Language Models
优胜奖项目是一个关于生成模型的课题，巧妙地将计算机与历史学科结合。学生借助大语言模型创建数据集，通过输出推论并人为筛选，生成新的数据集，并基于此开发问答模式，为历史学科的研究提供了新的视角和工具。
计算机总决赛晋级项目：记录生命——基于环境感知及深度学习的长寿花形态周期变化分析系统
该项目通过观察长寿花的形态周期变化，利用家中常见设备如笔记本、手机以及网购的通讯设备，训练神经网络，开发出能自动检测花朵开放状态、空气温度变化以及花开情态对比的系统。虽然项目在总决赛中未能夺冠，但其选题和工作量都无可挑剔，为相关领域的研究提供了有益的参考。
Dr.Wu总结了获奖论文的特点，强调研究问题可以是基础理论研究或技术问题探索，研究对象可以是软件或硬件相关，但关键在于突出对算法的改进。前沿科技的发展，尤其是大语言模型的应用，为中学生的科研创新提供了更广阔的想象空间，使计算机与各学科的交叉融合更具潜力。
本场讲座不仅深入解析了丘奖，还介绍了ISEF国际科学与工程大奖赛和STS再生元科学天才奖等其他值得高中科研学子挑战的赛事。
ISEF面向全球9至12年级的中学生，涵盖物理、化学、计算机、工程、社会科学、生物学等21个细分学科，是全球极具分量的青少年科研科创赛事。每年约有1800余位学生在地区附属赛事中脱颖而出，进入ISEF总决赛，争夺高额奖金和科研荣誉奖项。
STS再生元科学天才奖始创于1942年，由再生元冠名赞助，是优秀美高学生的必争科研赛事之一。近两年晋级STS半决赛的500多位学生中，有50%至57%的入围者被哈佛、耶鲁、普林斯顿、斯坦福、麻省理工等顶尖大学录取，70%至76%的学生成功进入TOP15美本。
这些赛事的核心内容均为科研，虽立意和侧重有所不同，但评奖口味略有差异。经过学术延伸，同一个课题可参加多个竞赛，为学子们提供了更多的展示机会和挑战平台。
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