關(guān)于探究項(xiàng)目

1. 探究項(xiàng)目適合有志于申請(qǐng)TOP50大學(xué)，計(jì)劃申請(qǐng)的專業(yè)與特定行業(yè)有關(guān)的9-12年級(jí)學(xué)生
2. 探究項(xiàng)目對(duì)學(xué)生的編程能力不作要求，適合零基礎(chǔ)學(xué)生，學(xué)生對(duì)某一領(lǐng)域有興趣即可
3. 探究項(xiàng)目是有方科研教學(xué)體系中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，主要幫助學(xué)生在其感興趣的領(lǐng)域中，完成有一定難度的研究項(xiàng)目（關(guān)于有方科研教學(xué)體系的詳情介紹，請(qǐng)見(jiàn)文末）

教學(xué)成果

成果一：個(gè)性化個(gè)人網(wǎng)站展現(xiàn)學(xué)術(shù)研究成果

有方探究項(xiàng)目為學(xué)員制作個(gè)人網(wǎng)站展示學(xué)生的項(xiàng)目成果。網(wǎng)站展示包含項(xiàng)目課題介紹、研究過(guò)程、研究結(jié)論和學(xué)生學(xué)習(xí)心得等個(gè)性化內(nèi)容，真實(shí)完整的反應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和個(gè)人學(xué)術(shù)成長(zhǎng)與收獲。同時(shí)，有方探究項(xiàng)目的項(xiàng)目成果還可以投放到計(jì)算機(jī)行業(yè)交流平臺(tái)GitHub等業(yè)內(nèi)人士交流平臺(tái)中，讓更多人關(guān)注到學(xué)生的學(xué)術(shù)成果。在申請(qǐng)過(guò)程中，招生官極其重視學(xué)生的科研項(xiàng)目經(jīng)歷，個(gè)人網(wǎng)站可以作為重要成果展示，幫助學(xué)生在諸多競(jìng)爭(zhēng)者中脫穎而出。
成果二：能力提升

學(xué)生順利完成有方探究項(xiàng)目的所有課程學(xué)習(xí)后，相當(dāng)于達(dá)到美國(guó)優(yōu)秀大學(xué)本科三年級(jí)計(jì)算機(jī)學(xué)科方向課程項(xiàng)目或獨(dú)立研究項(xiàng)目要求。在大學(xué)申請(qǐng)時(shí)，獨(dú)立項(xiàng)目的研究經(jīng)歷將極大的展現(xiàn)學(xué)生的學(xué)術(shù)積極性和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。

適合學(xué)生

1. 有志于申請(qǐng)前50名美國(guó)大學(xué)的9-12年級(jí)學(xué)生
2. 有一定的英語(yǔ)閱讀和寫(xiě)作能力
3. 有較強(qiáng)的邏輯思維和抽象思維能力
4. 對(duì)于物理感興趣
5. 對(duì)于學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)沒(méi)有要求，我們會(huì)提供學(xué)術(shù)知識(shí)培訓(xùn)幫助學(xué)生入門相關(guān)專業(yè)

有方根據(jù)不同的學(xué)科和研究方向，準(zhǔn)備了物理方向的不同課題，以下我們選取了其中三個(gè)課題作為示例，可供參考：

探究項(xiàng)目 | 課題示例一

基于機(jī)器學(xué)習(xí)的引力波信號(hào)分類

康奈爾探究項(xiàng)目

課題概覽

1. 引力波天文學(xué)是觀測(cè)天文學(xué)今年來(lái)逐漸興起的一個(gè)新興分支。與傳統(tǒng)天文學(xué)主要使用電磁波觀測(cè)不同，引力波天文學(xué)是通過(guò)引力波來(lái)觀測(cè)發(fā)出引力輻射的天體系統(tǒng)。由于引力波特殊的性質(zhì)，引力波探測(cè)器不僅能夠觀測(cè)到電磁輻射無(wú)法觀測(cè)到的天體如黑洞和暗物質(zhì)，還有可能捕捉到宇宙誕生時(shí)形成的引力輻射。另外，天文學(xué)者可以兼用電磁輻射、引力波等信號(hào)來(lái)做天文觀察，就好像同時(shí)使用視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)來(lái)品嘗食物一般，這門學(xué)術(shù)領(lǐng)域被稱為多信使天文學(xué)。

2. 2016年2月11日，LIGO與Virgo科學(xué)團(tuán)隊(duì)宣布人類首次探測(cè)到來(lái)源于雙黑洞并合的引力波信號(hào)（該工作榮獲2017年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）。這一成功為多信使天文學(xué)觀測(cè)雙黑洞并合提供了可能性：在雙黑洞并合前的大約100秒會(huì)發(fā)出不斷增強(qiáng)的引力波輻射，引力波探測(cè)器在捕捉到該信號(hào)后需要立刻向全球各個(gè)波段（包括光學(xué)，紅外，射電等）的望遠(yuǎn)鏡發(fā)出警報(bào)，隨后所有望遠(yuǎn)鏡在短時(shí)間內(nèi)快速指向警報(bào)對(duì)應(yīng)的大致天區(qū)，分別記錄下各個(gè)波段并合的完整過(guò)程。這一艱巨的任務(wù)將會(huì)為研究黑洞等天體的性質(zhì)與演化過(guò)程提供重要的觀測(cè)數(shù)據(jù)，因此會(huì)是未來(lái)全球引力波天文學(xué)家的工作重點(diǎn)，而其中如何快速準(zhǔn)確地從各種信號(hào)與噪聲中分類識(shí)別出雙黑洞并合產(chǎn)生的引力波信號(hào)則是決定這一任務(wù)是否成功的關(guān)鍵之一。

3. 本課題旨在運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法解決這一關(guān)鍵問(wèn)題，過(guò)程中會(huì)讓學(xué)生學(xué)習(xí)到反向傳播和梯度下降等神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理，并有能力解決實(shí)際應(yīng)用中容易遇到的數(shù)據(jù)過(guò)擬合，準(zhǔn)確度不高，訓(xùn)練時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題。

相關(guān)學(xué)科

1. 計(jì)算機(jī)視覺(jué)? ?引力波天文學(xué)? ?多信使天文學(xué)
2. 計(jì)算機(jī)? ?人工智能? ?機(jī)器學(xué)習(xí)
3.?應(yīng)用數(shù)學(xué)? ?統(tǒng)計(jì)學(xué)???數(shù)據(jù)科學(xué)

探究項(xiàng)目 | 課題示例二

模擬凝固態(tài)惰性氣體的原子運(yùn)動(dòng)和相變

斯坦福大學(xué)探究項(xiàng)目

課題概覽

1. 計(jì)算材料學(xué)是材料科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的交叉學(xué)科，是一門正在快速發(fā)展的新興學(xué)科，也是材料科學(xué)中一個(gè)重要的研究方向。它一方面從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)入手，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型模型，使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬計(jì)算出實(shí)際過(guò)程，另一方面是材料的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，即直接通過(guò)建立材料的理論模型和計(jì)算，預(yù)測(cè)或者設(shè)計(jì)材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。計(jì)算材料學(xué)既可以解決理論方面研究體系的復(fù)雜性，又可以解決實(shí)驗(yàn)室無(wú)法具備的一些特殊環(huán)境，例如超高壓，超高溫等極端環(huán)境。

2. 分子動(dòng)力學(xué)是計(jì)算材料學(xué)的計(jì)算模擬方法之一，該方法主要通過(guò)牛頓力學(xué)來(lái)模擬實(shí)際分子體系的運(yùn)動(dòng)，是一種多體模擬方法。該方法通過(guò)對(duì)分子在一定時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的模擬計(jì)算，引入統(tǒng)計(jì)物理的概念，計(jì)算出該材料的宏觀熱力學(xué)性質(zhì)以及研究系統(tǒng)的演變過(guò)程。

3. 蒙特卡羅方法，是一種統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)或隨機(jī)抽樣的方法，屬于計(jì)算數(shù)學(xué)的分支。該方法從物理系統(tǒng)背后的數(shù)學(xué)模型出發(fā)，引入隨機(jī)數(shù)和概率統(tǒng)計(jì)方法，進(jìn)行一定次數(shù)的模擬計(jì)算得出計(jì)算結(jié)果。在計(jì)算材料學(xué)的應(yīng)用中，該方法同樣可以模擬分子的運(yùn)動(dòng)（隨機(jī)擴(kuò)散，相變等）。

3. 本課題旨在讓學(xué)生了解計(jì)算材料學(xué)，深入學(xué)習(xí)分子動(dòng)力學(xué)和蒙特卡羅方法的基礎(chǔ)理論，結(jié)合惰性氣體的相關(guān)材料學(xué)知識(shí)，使用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)該模擬，計(jì)算原子體系的部分基礎(chǔ)性質(zhì)，并且讓學(xué)生進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，了解兩種方法的優(yōu)點(diǎn)以及缺點(diǎn)。

相關(guān)學(xué)科

1.分子動(dòng)力學(xué)? ?計(jì)算材料學(xué)
2.物理? ?材料科學(xué)? ?力學(xué)
3.計(jì)算機(jī)仿真模擬? 應(yīng)用數(shù)學(xué)

探究項(xiàng)目 | 課題示例三

關(guān)于自動(dòng)駕駛控制算法與運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的探究

密歇根大學(xué)探究項(xiàng)目

課題概覽

1. 機(jī)器人學(xué)作為新興的綜合性學(xué)科，正在悄然影響著社會(huì)生活的方方面面。智能化的工業(yè)機(jī)器人在工廠流水線上執(zhí)行分類、擺放任務(wù)的效率已超過(guò)人類，雄安新區(qū)已經(jīng)建設(shè)了無(wú)人車專用車道，美團(tuán)、京東甚至騰訊都在布局無(wú)人機(jī)相關(guān)業(yè)務(wù)。
2. 本課題旨在運(yùn)用機(jī)器人學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，制作物理仿真環(huán)境，設(shè)計(jì)自動(dòng)駕駛汽車的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法，并在多種仿真環(huán)境中檢測(cè)評(píng)估該運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法的性能。
3. 本課題是在實(shí)踐中學(xué)習(xí)機(jī)器人學(xué)和人工智能基礎(chǔ)知識(shí)的良好機(jī)會(huì)，研究者將在探索過(guò)程中掌握歐拉積分、RK4積分算法、碰撞檢測(cè)、剛體力學(xué)等物理引擎相關(guān)的知識(shí)，以及基礎(chǔ)的搜索算法和中等水平的python使用經(jīng)驗(yàn)。學(xué)有余力者有機(jī)會(huì)接觸RRT，KD樹(shù)與強(qiáng)化學(xué)習(xí)等科學(xué)前沿的相關(guān)知識(shí)。

相關(guān)學(xué)科

1. 機(jī)器人學(xué)? ?計(jì)算機(jī)視覺(jué)? ?人工智能
2. 拓?fù)鋵W(xué)? ?物理學(xué)? ?心理學(xué)
3. 計(jì)算機(jī)仿真模擬? ?應(yīng)用數(shù)學(xué)

關(guān)于 有方科研教學(xué)體系

 

 

 

有方科研教學(xué)體系 是有方教育與麻省理工、加州理工、斯坦福大學(xué)等眾多美國(guó)頂尖大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)在深度合作的前提下，為國(guó)內(nèi)初、高中生提供物理、化學(xué)、生物、工程、統(tǒng)計(jì)、經(jīng)濟(jì)、金融等領(lǐng)域的探究課程和科研項(xiàng)目。

成功案例

美國(guó)本科錄取
1.2017年，第一屆學(xué)員七位中有六位被全球排名TOP 35大學(xué)錄取，包括一位同時(shí)獲得哥倫比亞大學(xué)、賓夕法尼亞大學(xué)兩所常春藤大學(xué)錄取通知的學(xué)生。
2.第二屆學(xué)員的申請(qǐng)尚未結(jié)束，目前已有一位學(xué)員被斯坦福大學(xué)錄取，一位學(xué)員被加州理工錄取，此外兩位被麻省理工頂尖暑期項(xiàng)目錄取。

丘成桐中學(xué)科學(xué)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)概況
1.2018年全球金獎(jiǎng)（全球第一）
2.2017年全球銅獎(jiǎng)（全球前五）
3.2018年全球優(yōu)勝獎(jiǎng)（全球前3%）
4.2018年全球總決賽入圍（全球前第5%）

HiMCM美國(guó)高中數(shù)學(xué)建模學(xué)術(shù)活動(dòng)獲獎(jiǎng)概況
1. 2017年 Outstanding 特等獎(jiǎng)（全球前1%）一組
2. 2016年 Outstanding 特等獎(jiǎng)（全球前1%）一組
3. 2016年National Finalist 特等獎(jiǎng)提名獎(jiǎng)（全球前2%）一組
4. 2017年Finalist 特等獎(jiǎng)入圍獎(jiǎng)（全球前9%）一組

頂尖期刊發(fā)表
1. 多位學(xué)員以第一作者身份在 SCIE, EI, CPCI 所收錄的期刊或會(huì)議上發(fā)表論文。

課程體系

1.第一階段：科研集訓(xùn)營(yíng)
（1）以 “PBL” 項(xiàng)目制學(xué)習(xí)的方法，
（2）掌握 “AI+X” 科研的核心知識(shí)和技能
2.第二階段：探究項(xiàng)目
（1）在學(xué)生感興趣的領(lǐng)域中，
（2）完成有一定難度的研究項(xiàng)目
3.第三階段：學(xué)者項(xiàng)目
（1）在學(xué)生感興趣的領(lǐng)域中，
（2）獲得原創(chuàng)性研究成果，
（3）發(fā)表論文或參加科研科創(chuàng)學(xué)術(shù)活動(dòng)