丘成桐中学科学奖素有“青年诺贝尔奖”的美誉，奖项含金量极高。本次大赛，省实AP学子收获颇丰，方文龙、梁中涵合作的《混合液滴的分裂与脉动：对一种反常扩散现象的量化与调控》科研项目荣获2022丘成桐中学科学奖全球总决赛物理优胜奖以及(中国内地)分赛区一等奖;汤子嘉荣获2022丘成桐中学科学奖(中国内地)分赛区二等奖。

2022丘成桐中学科学奖自今年4月启动以来，赛程历时8个月。共有来自中国内地近30个省市自治区，中国香港、澳门地区，及英国、美国、新加坡、印度、澳大利亚等国家的1660余支队伍报名参赛，提交了有效论文922篇，其中亚洲、北美等赛区共提交301篇，中国内地赛区共提交621篇。

在广东实验中学课程与教师发展中心、科技教育办公室的指导下，环境工程教练组和科技创新教练组的科技教练利用周末及寒暑假的时间指导了10项学生科研项目参加2022丘成桐中学科学奖(中国内地)分赛区。在2022丘成桐中学科学奖(中国内地)分赛区中，我校学子荣获一项一等奖、一项二等奖。在2022丘成桐中学科学奖全球总决赛中，我校方文龙和梁中涵同学共同参与的《混合液滴的分裂与脉动：对一种反常扩散现象的量化与调控》科研项目获得物理优胜奖。

2022丘成桐中学科学奖全球总决赛首次采用线上形式进行，考核形式为英文面试答辩。在参赛团队PPT演示研究内容和评委问答两个环节的基础上，首次增设指导教师介绍指导情况的环节。袁钧瑛、黄乃正、唐本忠等院士，以及伊万·费先科(Ivan Fesenko)教授等40位国内外知名科学家担任国际评委，丘成桐院士作为总**全程参与奖项评比。当天晚上举行的线上颁奖典礼直播，吸引了十余万观众通过清华大学抖音号、哔哩哔哩号，中国青年报客户端、中国教育在线微博号等网络平台观看。

一、获奖项目简介

1.混合液滴的分裂与脉动：对一种反常扩散现象的量化与调控

一定浓度的酒精水溶液滴入橄榄油中，会出现有趣的扩散现象：液体扩散的同时会不断分裂，出现内部完整和外部散裂的斑图。这一反常扩散是由于流体界面的表面张力差导致的马兰戈尼现象的一种。尽管对若干马兰戈尼现象的研究由来已久也吸引了广泛的兴趣，但是这类特殊的马兰戈尼扩散因其复杂的机制在本世纪才被学者所定量阐释。能否通过控制液体界面的表面张力差异进而调控这一扩散现象是一个值得探索的问题。在本文中，我们以异丙醇(及酒精)水溶液和二氯甲烷液滴两种体系为例，开展了对这一问题的定量实验研究。在基础层面，我们通过视频记录了所观察到的马兰戈尼扩散的动力学过程，进而对液滴内外径、喷出液滴速率和大小等变量进行了表征和理论分析。在进一步的调控中，我们在异丙醇或乙醇水溶液中给出了马兰戈尼扩散出现的液体浓度范围的上下阈值;发现表面活性剂能降低液体表面张力来加强液滴向外的扩散流，使得马兰戈尼扩散中的平台期时长出现明显变化，并可能导致液滴半径出现时间震荡的脉动现象;我们还探究了二氯甲烷液滴的马兰戈尼扩散。据我们所知，这部分实验首次观察到了由于初始的动态扰动和表面活性剂影响，液滴呈现出的不对称畸变、反冲、转圈等有趣的动态行为。

2.关于嵌套领域知识的深度学习模型对结构核磁共振MRI图像的可解释性和泛化能力的研究

融合了前沿深度学习方法CNN和transformer来提高阿尔兹海默症早期诊断的正确率和可解释性。模型使用了大脑解剖分区作为先验知识，并且成功嵌入到深度学习网络。模型使用注意力机制找到大脑图像中的病灶点，最后标记在大脑图像中，帮助医生更好地诊断和筛查。模型证明了先验知识能够有效提高深度学习模型的分类结果。模型找到12个大脑分区作为生物标记点，在这12个大脑分区的帮助下，准确率达到95%，且对于不同参数的MRI数据表现都十分出色。

二、获奖学生感言

方文龙：如果没有对探索反常扩散现象甚至研究本身的兴趣，我大概是没法坚持这个项目大半年直到决赛的。从最开始尝试理解文献，设计并进行实验，撰写论文到最后半决赛和决赛前反复修改论文和ppt，我在对进一步探索这种现象的兴趣驱使下坚持下来，并获得了宝贵的研究经验。在这个项目中，实验部分面对原因不明的误差反复排查或计划改变，以及论文和ppt修改时对图表标记规范等细节的修正，如果不尝试是很难了解到的重要经验。我希望在一年后开始的大学生活中坚持这项兴趣，并运用这些经历，在大学的研究学习中更近一步。

梁中涵：本次丘成桐中学科学奖竞赛给我带来的收获很大，这是我**次参与到了一个完整的研究项目之中。本次项目极大地提升了我的综合能力，*括项目研究能力、论文写作能力、现场答辩能力。接近9个月的项目研究也让我们完整地体验到了一次类似大学课题的项目研究。同时，通过本次竞赛我们也发现了许多自身的不足之处，需要去不断提升和改进。

最后，非常感谢学校为我们提供了这个平台和机会，让我们获得了与来自世界各地的佼佼者同台竞争的宝贵经验。

汤子嘉：我很荣幸获得2022丘成桐中学科学奖计算机全国赛区二等奖。去年我看了《困在时间里的父亲》电影后深有感触，这部电影讲述了主角安东尼在身患阿尔茨海默症后开始怀疑他所爱的人、他的思想、甚至现实。由于我家里也有长辈受到阿兹海默症的折磨，在了解了他们的悲惨遭遇后，我萌生了通过计算机的知识帮助阿兹海默症患者的想法。

我查阅了许多文献，最终我选择了使用深度学习在MRI (核磁共振)图像中寻找大脑结构差异的这一方法。这个方法能够找到大脑图像中极其细微的结构差异，以帮助医生更好地完成阿尔兹海默症的早期诊断。整个研究过程非常曲折和艰难，由于深度学习的方法各有优劣，任何单一模型的表现都不尽人意。在这里，我想要特别感谢我的指导老师胡正勇主任，他在困境中给我指明了一条方向——使用多模型融合来提高模型的准确率。最终我们成功将CNN和transformer这两个前沿的神经网络融合在了一起，并让准确率一度达到了97%。我也想感谢科技教育办公室的科技教练们，他们通过设置三轮答辩的方式帮助我明确思路和提高表述的准确性，同样让我受益匪浅。最后，我要感谢丘成桐中学科学奖，因为它不仅给我提供了一个很好的科研机会，更重要的是让我**了像科学家一样思考，探索未知。

丘成桐中学生科学奖注重研究和发现，而非死记硬背书本知识，让学生在高中时期就有机会与大学教授面对面探讨科研，让科学的种子在青少年心中生根发芽。希望有更多的省实科技学子能用自己的实际行动，继续秉承科技创新精神，让科学的种子在自己的心中生根发芽，为未来国家的科学发展作贡献。