留學背景提升之JHU科研項目

眾所周知，約翰·霍普金斯大學，是一所世界頂尖的私立研究型大學，也是美國第一所研究型大學，美國大學協會的14所創始校之一，全球最富學術聲望的大學之一。霍普金斯大學被公認為是當今世界一流的高等教育機構之一，不僅擁有全球頂級的醫學院、公共衛生學院、國際關系學院，其生物工程、空間科學、社會與人文科學，音樂藝術等領域的卓越成就也名揚世界。參加JHU科研項目是一個背景提升的好方法。今天小編要介紹倆個JHU的科研項目。

JHU科研課題：基于數據挖掘的網絡購物經濟學分析

課題簡介

數據挖掘（Data Mining）是計算機學的一個跨學科分支，一般是指用戶通過自動或半自動的分析大量數據，做出歸納性的推理，最終提取出過去未知且具有價值的潛在信息的過程。近年來，數據挖掘已經成為人工智能和數據庫領域的研究熱點，并被越來越多地應用于市場營銷、客戶群體劃分、企業危機管理等商業領域。

網購平臺中的商家經常開展各種促銷活動，刺激消費者的購買欲，這加劇了網購平臺上商品價格的波動性。但實際上，商家經常會使用提價后再打折、綁定銷售低性價比商品等手段，確保營業額最大化。這種信息不對稱造成大多數消費者難以在短時間內，思考出性價比最高的購買計劃，在實際付費后，經常后悔不已。

本課題會利用爬蟲等技術，獲取不同網購平臺上的各種商品的歷史價格數據，并指導學生基于此，構建數學模型。通過數據挖掘和深度學習等手段，學生可以對數據進行量化分析，為消費者提供最優購買策略。同時，學生也可以在對消費者的網購行為進行分析后，給予商家關于促銷時間、促銷產品、促銷方式的建議，幫助網購平臺最大化經濟效益。

科研方法

AI＋X數據驅動型科研

使用人工智能（AI）算法，收集、處理、分析具體學科（X）的海量數據，并基于此進行預測，從而獲得科學發現的研究方法。與傳統的、基于實驗或邏輯推理的研究方式相比，AI＋X數據驅動型科研可以借助AI算法強大的運算能力，高效地進行大數據分析，具有投入產出比高、適用范圍廣的優點。

AI＋X數據驅動型科研已被廣泛地應用于各個領域，利用AI算法研究基因數據，從而進行早期的癌癥篩查便是其中一例。基因組與癌癥病患的數據千千萬萬，使用傳統的科研方式對其進行分析，工程量大、過程繁瑣，在客觀上難以實現。

但借助AI算法這一便捷的工具，生命科學家便能夠以海量的患者的遺傳信息為基礎，建立數據庫，與過往的研究成果進行對照，快速、準確地在兩者中發現規律、建立聯系，從而使癌癥診斷的“標準化”成為可能。

授課導師

約翰霍普金斯大學健康科學信息學博士

約翰霍普金斯大學健康科學信息學博士；

清華大學生物醫學工程學碩士，大數據能力提升項目參與者；

曾在Analytical Methods、Analytical Chemistry多篇SCI、EI期刊上以第一作者身份發表文章，參與過創新光學健康科學國際會議等多個學術會議；

研究方向涉及電子健康檔案、健康監測和管理系統、預測建模等多個領域。

課題要求

本課題適合： 9-12 年級學生，有較強的邏輯思維和抽象思維能力：

英文：

具備基本的學術英語閱讀能力；

接觸過英文寫作，有論文寫作經驗者更佳；

數學：

了解基礎的微積分知識，包括：極限、微分、積分，有一定的偏微分知識者更佳；

經濟學：

對經濟學有一定興趣，愿意學習本科水平的相關知識。

JHU科研課題：再生醫學：計算機模擬人造心血管

課題簡介

精準醫學

Precision medicine, PM

是一種針對患者的個別情形，進行醫療衛生個別化的醫學模式，包括醫學決策、治療、實務以及藥品都是針對病患“量身定制”的。

計算機輔助設計

Computer Aided Design, CAD

是指運用計算機軟件制作并模擬實物設計，并展現其外型、結構等特色的過程。有限元方法是一種用于求解微分方程組或積分方程組數值解的數值技術，這種技術在材料力學性能模擬中有重要應用。

先天性心臟病

Congenital heart defect, CHD

是指在嬰兒出生時就已有的心臟問題，其中部分可能致命。大部分嚴重的CHD都與嬰兒的心臟血管發育畸形有關，比如著名的法洛氏四聯癥（又稱藍血嬰兒癥）。法洛氏四聯癥的癥狀主要是新生兒的右心室-肺動脈血管(RV-PA 血管)狹窄或缺失，這會導致血液無法有效抵達肺部并進行氧氣交換，患兒血氧含量很低，血液呈藍色而不是正常的紅色。患有法洛氏四聯癥的新生兒必須進行開胸手術，在右心室和肺動脈之間安裝一個人造RV-PA管來替代狹窄或缺失的血管的功能。然而，隨著患兒的生長和發育，人造的RV-PA管無法跟隨患兒一起生長，因此在患兒成年之前，每隔幾年就需要對其進行一次新的開胸手術來置換一個直徑更大的RV-PA管，這給患者帶來了極大的痛苦和風險。近年來，3D打印技術的快速發展使得精準醫學在植入外科手術上的應用成為了可能。通過計算機設計和模擬，如果能設計出一種可以隨著時間“生長”的RV-PA管，就能有效地解決這一問題。

本課題旨在運用計算機輔助設計幾種折疊式的自變形RV-PA管結構，并且通過有限元方法對其在不同血壓和血液流速下的半徑變化進行模擬，再通過模擬結果和文獻中的病人數據進行對比來確定最佳的設計方案。

本課題是跨醫學、材料科學、物理學和計算機科學的綜合研究，并且與實際應用有極強的聯系。研究者將對計算機3D建模、模擬仿真和醫療材料設計有深入的了解。

科研方法

計算機仿真模擬

計算機仿真模擬是一種運用計算機軟件建立抽象模型、模擬真實條件并進行分析的技術。與傳統的實驗相比，計算機模擬技術通過數學建模，解放了普通實驗對于器材的苛刻要求，具有可多次進行、反復試錯的優點。同時，由于計算機模擬技術黑箱化了復雜的理論推導與數據計算，能夠以直觀的方式呈現研究的成果，對于初次涉獵科學研究的高中生而言，也更為簡單易學、容易上手。

例如：在設計外太空的衛星軌道時，受制于客觀條件，科研工作者無法在地球上重現外太空的環境，因此，只能借助計算機強大的運算能力，對外太空的情況和衛星的軌道進行模擬、反復實驗，并基于模擬實驗的結果，完成科學的軌道設計。

整個科研教學流程中，每一位學員都將有學術督導協助保障研究階段性作業和論文的進度，確保取得研究成果。

授課導師

約翰霍普金斯大學博士；

清華大學學士；

多次以第一作者身份，在生物力學領域多篇專業學術論文；

研究方向：生物力學。

課題要求

本課題適合： 9-12 年級學生，有較強的邏輯思維和抽象思維能力

英文：

具備基本的學術英語閱讀能力；

接觸過英文寫作，有論文寫作經驗者更佳；

數學：

微積分（微分方程）；

線性代數；

立體幾何；

計算機：

CAD軟件；

物理：

基礎物理（力學）

以上兩個都是JHU的科研項目，對于留學背景提升有很大幫助。喜歡JHU的同學趕緊參加吧。

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