美國高中生都在做什麼研究？
近日，美國最負盛名、歷史最悠久的高中生STEM競賽獎「雷傑納隆科學獎」公佈，來自全美各地的1760名高中生（高年級）帶著自己獨立完成的完整實驗和報告參賽，研究涵蓋瞭數學、計算機科學、生物學、化學、醫學、環境科學、工程學、材料科學等領域，最終有40名入圍決賽，角逐總額180多萬美元的獎金。
今年的科學天才獎獎勵瞭學生在無限匹配算法，機器學習評估新藥和水過濾等方面的研究成果。
少年諾獎前10強
第一名是Yunseo Choi，獎金25萬美元，來自全美頂尖高中菲利普斯埃克塞特學院（Phillips Exeter Academy），她的研究項目關於為無數的事物或人扮演理論上的「媒人」。項目研究瞭適用於有限對偶的匹配算法，並確定瞭哪些重要性質仍然適用於無限對偶。匹配理論在現實生活中有許多應用，包括器官捐獻者與受贈者的匹配、指派醫學院申請者輪換以及在約會應用程序中為潛在CP配對。
第二名是Noah Getz，獲得瞭17.5萬美元的獎金，他來自Bronx Science(該校數學和科學學科最為出名，培養出瞭8名諾獎得主、8名普利策獎得主)，他的研究調整瞭計算機模型識別有希望的藥物化合物的方法，這可以加速新藥的發現，成本也更低。這一方法將分類視為一個信息檢索任務，類似於瀏覽器搜索的排名結果。在進行模型測試時，Getz發現有兩種藥物可以顯著降低與阿爾茨海默癥和新冠有關的炎癥標記物的水平。
第三名是Eshani Jha，獲得瞭15萬美元的獎金，她來自加州聖何塞的公立高中Lynbrook High School，她開發的生物炭過濾系統可以去除飲用水中的塑料微粒、藥品、殺蟲劑和重金屬(如砷、鎘、鉛、汞)。生物炭具有類似於木炭的特性，但由於可以從生物廢料中提取，因此更具可持續性，價格也更低廉。Jha發現，通過增加其表面積和碳含量，以及通過添加某些化學修飾來提高其隔離污染物的能力，可以提高其有效性。而且這一過濾器每月花費不到一美元。
第四名是Gopal Goel，來自波特蘭市Krishma高中，獲得瞭10萬美元獎金，他的數學研究將兩個關於隨機性和概率的學科聯系起來。之前的研究表明，這種聯系是存在的，但Gopal指出，這種聯系在本質上要普遍得多。他相信他的工作對核物理、量子場論和氣象學領域的研究人員會很有幫助，並希望能幫助尋找量子引力的真正本質，也就是大傢所熟知的「萬物理論」。
第五名是Timothy Qian（錢承磊），獲得瞭9萬美元的獎勵，他來自蒙哥馬利佈萊爾高中，他研究如何利用量子力學來提高電場或磁場等物理量的測量精度，實現字段屬性(Field Properties)的最優化測量，可用於醫學和化學的納米級核磁共振成像等領域。
第六名是Vetri Vel，獲得瞭8萬美元的獎金，他來自緬因州Bangor高中，他設計瞭一個深度學習系統，其免提檢測系統能夠區分不同的圖像來識別倒下的人，平均準確率為98% 。在一個鄰居獨自在傢倒下後，他開始瞭他的計劃。跌倒是導致老年人致命傷害的主要原因。
第七名是Alay Shah，來自Plano West Senior HIgh School,獲得7萬美元的獎金，他開發瞭一套通過追蹤眼動來識別神經障礙的診斷工具，並希望這套工具可以成為核磁共振（MRI）的低成本替代品。在對帕金森氏癥、癡呆、多發性硬化癥和多動癥患者的臨床試驗中，Alay 發現瞭與每種疾病相關的獨特的眼睛模式。
第八名是Wenjun Hou（侯文駿），來自Jesuit High School，獲得瞭6萬美元的獎金。他利用量子計算解決計算機科學領域眾所周知的「背包問題」(knapsack problem)，他不僅自己寫出一套新的量子算法，還設計瞭量子硬件用於其算法的中心組件(central component)，該作法此前從未有過。
第九名是Vivian Yee（餘穎琪），來自International Academy，她獲得瞭5萬美元的獎金，她研究紐約市新冠病毒在各區傳播與感染的不平等，利用建模傳播率、治愈率、死亡率，綜合住房、教育和就業狀況等因素，發現新冠病毒在社會經濟條件較差的社區傳播率和死亡率更高；她的研究結果已被納入國會新冠行動小組(Congressional Coronavirus Task Force)的「共識備忘錄」(Consensus Memorandum)，可望指導未來公共衛生方面的政策制定。
第十名是Sam Christian，來自奧斯汀的Liberal Arts and Science Academy，獲得瞭4萬美元獎金。獎勵他從眾多天文臺和美國宇航局的 TESS 望遠鏡中尋找和觀察69個寬雙星系統中的行星運動，這些系統是相隔一光年的雙星系統。他指出，這些系外行星的軌道在很大程度上與其雙星系統的軌道一致。他的發現，如果應用到更大的樣本中，可能會進一步闡明行星是如何形成和演化的。
除瞭前10名之外，其餘30位選手都將獲得2.5萬美元的獎金。
獲獎華裔生獲哈佛提前錄取
在今年40位獲獎選手中，有16名華裔，占比40%，延續瞭亞裔在考試、比賽上的傳統優勢。
其中，獲獎學生Jessica Zhang，中文名張濟杭目前她已經獲得哈佛大學的提前錄取。
她的研究課題是「緊切觸幾何在實心環上的分類」（Classification of Tight Contact Structures on a Solid Torus）。
張濟杭就讀於舊金山私立學校Proof School，這是一所專註於數學教育的小學校。她現在是12年級生，即將在今年畢業。她表示，學校很小，整一個年級隻有11人。因為學校平時專註於數學的教育，一般整個下午都會上數學課，上午則是其他科學、文學、歷史等課程。
據瞭解，因為這所高中以數學教育聞名，在申請的時候，學生不一定要數學成績多優秀，但是學校會希望入學的學生要熱愛數學。
她的父母是北京大學化學專業的同學，留學美國之後來到灣區工作便留下。
歷史悠久的科學天才獎，錢永健曾獲此獎項
科學天才獎是非營利組織「Society for Science & the Public」旗下項目，是美國歷史最悠久的高中生科學競賽，距今已有76年歷史。
科學天才獎有著「少年諾獎」之稱，從這一項目中走出瞭13個諾貝爾獎、13個國傢科學獎章、6個突破獎、22個麥克阿瑟基金會獎學金和2個菲爾茲獎獲得者。
據調查，在近兩年500多名半決賽入圍者中，50-57%入圍者最後都進入瞭「哈耶普斯麻」五校，70-76%進入全美排名前15名的學校。
早先「科學天才獎」分為「基礎研究」(Basic Research)、「全球福祉」(Global Good)和「創新」(Innovation)三個領域，三領域取前三名學子頒發25萬至15萬美元不等的獎金。從2017年起，再生元制藥成為這一獎項的第三大贊助商，持續十年，並拿出1億美元作為獎金，再生元取消瞭之前的分類，改為40名決賽選手取前十名，前三名依次發放25萬美元元、17.5萬美元、15萬美元獎金；第四名獲10萬美元，之後獎金按名次遞減1萬美元。
1942年西屋公司(Westinghouse)成為該競賽首個冠名贊助商，1988年英特爾接棒，直到2015年9月宣佈停止贊助，2016年5月再生元制藥接手。
老佈什總統曾評價英特爾科學獎「是科學界的超級杯」。許多著名的科學傢都曾獲得該獎，包含羅德·霍夫曼、戴維·芒福德、謝爾登·格拉肖、沃特·吉爾伯特、錢永健等人。
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