2024年7月27日，由上海交通大學(xué)終身教育學(xué)院、中國(guó)教育國(guó)際交流研修學(xué)院聯(lián)合主辦，華南理工大學(xué)、研課教育集團(tuán)(Neoscholar Education Pte. Ltd.)協(xié)辦的“2024中外一流高校拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)計(jì)劃國(guó)際學(xué)術(shù)活動(dòng)”圓滿結(jié)束。

　　會(huì)上，牛津大學(xué)在讀博士呂添同學(xué)和紐約大學(xué)計(jì)算機(jī)碩士曾弘毅同學(xué)，作為“CIS卓越學(xué)者計(jì)劃”的優(yōu)秀學(xué)生代表，分享了他們?cè)贑IS中的科研實(shí)踐探索經(jīng)歷。呂添同學(xué)在賓夕法尼亞大學(xué)終身教授Jan Van Der Spiegel的指導(dǎo)下，曾弘毅同學(xué)在卡內(nèi)基梅隆大學(xué)終身教授David Woodruff的帶領(lǐng)下，均成功發(fā)表了SCI期刊學(xué)術(shù)論文。他們?cè)敿?xì)闡述了從研究計(jì)劃的選定、小組成員的募集、科研工具的選取到數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)過(guò)程等多個(gè)方面的論文寫作經(jīng)驗(yàn)。

　　發(fā)表的SCI文章可以直觀地證明同學(xué)們的學(xué)術(shù)能力，而如今，SCI期刊發(fā)表難度越來(lái)越高，如何能在最黃金的時(shí)間內(nèi)、以最高效的速度，發(fā)表屬于自己的一篇SCI文章?跟隨科研君一起，聽(tīng)一聽(tīng)兩位優(yōu)秀學(xué)長(zhǎng)怎么說(shuō)。

　　從參與到引領(lǐng)：“CIS”帶來(lái)的成長(zhǎng)

　　學(xué)生簡(jiǎn)介

　　學(xué)生姓名：

　　呂添

　　學(xué)術(shù)背景：

　　2018年北京理工大學(xué)本科(機(jī)械電子工程)

　　2024年新加坡國(guó)立大學(xué)碩士畢業(yè)(康復(fù)與輔助機(jī)器人研究)

　　牛津大學(xué)博士在讀(臨床神經(jīng)科學(xué))

　　參加課題：

　　《AI芯片設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，原子比特層的仿生集成電路》

　　課題教授：

　　賓夕法尼亞大學(xué)終身教授Jan Van Der Spiegel

　　郵件錄用截圖

　　牛津大學(xué)在讀博士呂添同學(xué)，自初中時(shí)期起，就對(duì)腦機(jī)接口這一前沿科技領(lǐng)域抱有濃厚興趣。2021年，他在了解到“CIS卓越學(xué)者計(jì)劃”后，立刻關(guān)注到了這個(gè)項(xiàng)目的與眾不同，能夠有機(jī)會(huì)接受學(xué)界泰斗的指導(dǎo)、小班制教學(xué)、與教授面對(duì)面的交流、全面且針對(duì)性地彌補(bǔ)不足，讓他決定申請(qǐng)參加。

　　在賓夕法尼亞大學(xué)終身教授Jan Van Der Spiegel教授的課堂上，教授從最基本的生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)講起，由淺至深，講解到神經(jīng)信號(hào)的電生理特性、腦電信號(hào)的測(cè)量技術(shù)(如EEG和MEG)，他還拓展了侵入式和非侵入式腦機(jī)接口技術(shù)的多種手段，包括功能核磁共振和近紅外光譜成像等，幫助學(xué)生構(gòu)建起完整的神經(jīng)信號(hào)記錄及腦機(jī)接口技術(shù)知識(shí)體系，帶領(lǐng)呂添和同學(xué)們一步步地了解腦機(jī)接口。Jan教授也會(huì)運(yùn)用生動(dòng)的例子和影視作品中的科幻元素，例如《黑客帝國(guó)》、《頭號(hào)玩家》，將復(fù)雜的理論知識(shí)具象化。同時(shí)，教授還通過(guò)對(duì)比馬斯克Neuralink公司的最新技術(shù)，讓學(xué)生清晰地認(rèn)識(shí)到當(dāng)前技術(shù)與科幻作品之間的差距。

　　Jan教授的課堂安排也是完全復(fù)刻賓夕法尼亞大學(xué)的課堂，理論學(xué)習(xí)結(jié)合實(shí)踐，例如在講解腦電信號(hào)預(yù)處理、特征提取時(shí)，教授會(huì)設(shè)置實(shí)踐類探索作業(yè)，呂添和同學(xué)們被要求使用MATLAB對(duì)EEG數(shù)據(jù)集進(jìn)行信號(hào)放大、帶通濾波、工頻陷波濾波、時(shí)域頻域特征提取等處理，通過(guò)實(shí)際搭建簡(jiǎn)單的腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn)，更進(jìn)一步地理解領(lǐng)域知識(shí)。

　　港校研究生背景的助研（RA）張老師也為呂添和其他同學(xué)擴(kuò)充了很多本科階段沒(méi)有接觸過(guò)的科研工具的使用，包括Mendeley文獻(xiàn)管理工具、Inkscape制圖軟件、Overleaf文字編輯平臺(tái)，以及IEEE Explore文獻(xiàn)檢索系統(tǒng)，極大地拓寬了他的科研視野和工具應(yīng)用能力，也為其后續(xù)高效完成本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了幫助。

　　Jan Van Der Spiegel教授課堂上的美好回憶

　　在探索初期階段，呂添同學(xué)憑借其獨(dú)到的研究視角與濃厚興趣，策劃了一項(xiàng)研究計(jì)劃，成功匯聚了一支多元化的研究小組，組員背景豐富多元，包括英國(guó)卡迪夫大學(xué)材料工程碩士、西安交通大學(xué)機(jī)械工程本科生、深圳國(guó)際交流書院的高中生，呂添同學(xué)本人則來(lái)自北京理工大學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè)，擔(dān)任團(tuán)隊(duì)的組長(zhǎng)，他們致力于一個(gè)基于肌肉電信號(hào)的適用于上肢截止患者的面罩裝置的研發(fā)和實(shí)物測(cè)試，旨在為殘疾人群提供更好的新冠疫情防護(hù)。

　　系統(tǒng)核心由肌電傳感器、單片機(jī)及末端執(zhí)行器三大單元構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了從肌電信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理到控制指令輸出的完整流程。呂添和組員們采用商用雙導(dǎo)肌電模塊與STM32系列單片機(jī)以及伺服電機(jī)，確保了裝置的運(yùn)行。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　硬件選型

　　團(tuán)隊(duì)的多元化背景為項(xiàng)目推進(jìn)提供了助力，各組員各司其職，擔(dān)任組長(zhǎng)的呂添負(fù)責(zé)信號(hào)特征提取、機(jī)器學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制代碼實(shí)現(xiàn)的工作;卡迪夫大學(xué)材料專業(yè)的學(xué)長(zhǎng)負(fù)責(zé)完成CNT/PDMS的新材料電極研究測(cè)試，顯著提升了肌電信號(hào)的信噪比;來(lái)自西安交通大學(xué)的組員與教授進(jìn)行討論后，決定采用四連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)口罩的穿戴，通過(guò)數(shù)據(jù)調(diào)研，設(shè)計(jì)出了適合大多數(shù)人面部的平均尺寸機(jī)構(gòu);高中生組員也為研究帶來(lái)了新鮮視角，負(fù)責(zé)代碼編寫與文獻(xiàn)調(diào)研。

　　在數(shù)據(jù)采集階段，根據(jù)Jan教授的指導(dǎo)性意見(jiàn)，呂添和組員特別注意了避免誤觸的問(wèn)題，并選擇了合適的肌肉進(jìn)行測(cè)量。同時(shí)考慮到嵌入式系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)效率和算力資源限制，小組成員訓(xùn)練了較為簡(jiǎn)單的全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并在教授指導(dǎo)下，對(duì)同類網(wǎng)絡(luò)(貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等簡(jiǎn)單模型)進(jìn)行比較，確保模型的可靠性和高精確性。

　　實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　最終，呂添小組成功地完成了面罩裝置的實(shí)物測(cè)試，并取得了令人滿意的成果，該裝置對(duì)用戶摘戴口罩意圖的識(shí)別準(zhǔn)確率高達(dá)95.3%。在小組展示中，他們的設(shè)計(jì)得到了教授的肯定和贊揚(yáng)，教授甚至建議他們進(jìn)一步完善并申請(qǐng)專利，讓這項(xiàng)設(shè)計(jì)真正地為殘疾人群服務(wù)，呂添作為研究思路的提出者和主要貢獻(xiàn)者，最終以第一作者身份發(fā)表了SCI期刊學(xué)術(shù)論文。

　　這段經(jīng)歷不僅讓呂添在學(xué)術(shù)上取得了顯著的進(jìn)步，掌握了扎實(shí)的科研基礎(chǔ)，還鍛煉了他的團(tuán)隊(duì)合作能力和領(lǐng)導(dǎo)能力。碩士期間呂添以高水平學(xué)術(shù)刊物為目標(biāo)，不斷提升自己的學(xué)術(shù)能力，并且最終完成了3篇一作領(lǐng)域頂會(huì)和1篇三作領(lǐng)域頂刊的發(fā)表。在呂添同學(xué)的碩士學(xué)習(xí)階段，Jan教授同樣扮演了至關(guān)重要的角色，為他提供了不可或缺的科研指導(dǎo)與支持。

　　也正因?yàn)樵凇癈IS卓越學(xué)者計(jì)劃”中的良好體驗(yàn)和收獲，呂添選擇了重返“計(jì)劃”，成為了帝國(guó)理工學(xué)院Neal Bangerter 教授 與Andriy Kozlov教授的助教，他憑借自己作為學(xué)員積累的寶貴經(jīng)驗(yàn)，能夠精準(zhǔn)地洞察學(xué)生所遇問(wèn)題的核心，從而提供了極具針對(duì)性的輔導(dǎo)與支持。過(guò)去兩年間，他協(xié)助兩位教授輔導(dǎo)學(xué)生完成了30篇高質(zhì)量EI會(huì)議論文的投遞發(fā)表，并助力多位學(xué)生獲得了包括哥倫比亞大學(xué)、帝國(guó)理工學(xué)院等世界頂尖學(xué)府的錄取。呂添在助教崗位上的敬業(yè)態(tài)度與負(fù)責(zé)表現(xiàn)，也贏得了Neal教授的認(rèn)可與贊賞，并在他申請(qǐng)博士階段給予了重要的支持與助力。

　　呂添表示“CIS卓越學(xué)者計(jì)劃”不僅讓他接觸到世界前沿的課程和頂尖師資，更重要的是，它突破了傳統(tǒng)教育的限制，讓他形成了以問(wèn)題為導(dǎo)向、解決問(wèn)題的能力，且不拘泥于單一學(xué)科的視野格局。

　　從理論到實(shí)踐：創(chuàng)新研究帶來(lái)學(xué)術(shù)啟示

　　學(xué)生簡(jiǎn)介

　　學(xué)生姓名：

　　曾弘毅

　　背景：

　　加拿大大學(xué)(計(jì)算機(jī)和AI方向)

　　某大型國(guó)企工作3年從事軟件開(kāi)發(fā)

　　紐約大學(xué)計(jì)算機(jī)碩士

　　參加課題：

　　《人工智能專業(yè)課程：大數(shù)據(jù)算法模型與應(yīng)用》

　　課題教授：

　　卡內(nèi)基梅隆大學(xué)終身教授David Woodruff

　　論文錄用函

　　多倫多大學(xué)在讀的曾弘毅同學(xué)分享了他在參與“CIS卓越學(xué)者計(jì)劃”中的學(xué)術(shù)探索和個(gè)人成長(zhǎng)過(guò)程。在大學(xué)畢業(yè)后，曾弘毅同學(xué)為了彌補(bǔ)研究經(jīng)歷上的缺失，在朋友的介紹下參加了“CIS”?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)終身教授David Woodruff以其深厚的學(xué)術(shù)造詣和豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，為曾弘毅和其小組成員提供了寶貴的指導(dǎo)建議，在面對(duì)復(fù)雜多樣的算法問(wèn)題時(shí)，他耐心地引導(dǎo)團(tuán)隊(duì)成員分析問(wèn)題的本質(zhì)，通過(guò)多次討論和驗(yàn)證，團(tuán)隊(duì)最終確定了研究方向——編碼器-解碼器-離群點(diǎn)檢測(cè)與向量空間多樣化采樣。

　　為了平衡不同背景成員的需求，曾弘毅主動(dòng)承擔(dān)起代碼編程和算法研究的主要任務(wù)，而組員則專注于論文撰寫和數(shù)據(jù)整理工作。

　　曾弘毅和組員采用了sbert模型進(jìn)行文本向量化，并結(jié)合3層resnet結(jié)構(gòu)進(jìn)行文本分類。在訓(xùn)練前，團(tuán)隊(duì)采用了“向量空間多樣性采樣”算法，結(jié)果顯示，在僅使用50個(gè)訓(xùn)練樣本的情況下，其F1分?jǐn)?shù)相比隨機(jī)采樣提升了20%-40%。在DBpedia、Agnews、AmazonPolar等數(shù)據(jù)集上，他們僅用不到100個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)便實(shí)現(xiàn)了高達(dá)80%的準(zhǔn)確率，遠(yuǎn)超常規(guī)訓(xùn)練集動(dòng)輒十萬(wàn)至百萬(wàn)條數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

　　此次研究經(jīng)歷不僅極大地鍛煉了曾弘毅同學(xué)的學(xué)術(shù)研究和論文寫作能力，還為他未來(lái)的學(xué)術(shù)道路鋪設(shè)了堅(jiān)實(shí)的基石。最終，他憑借出色的表現(xiàn)成功獲得了新加坡國(guó)立大學(xué) AI 專業(yè) 和紐約大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè) 的研究生錄取通知，這篇學(xué)術(shù)論文最終也成功發(fā)表于SCI期刊。

　　在聽(tīng)取了兩位學(xué)長(zhǎng)寶貴的經(jīng)驗(yàn)分享后，相信每位同學(xué)都從中汲取了豐富的知識(shí)與啟示。希望大家都能以他們?yōu)榘駱樱浞掷妹恳豢踢M(jìn)行學(xué)習(xí)與成長(zhǎng)，通過(guò)不懈地努力與持續(xù)的追求，科研君期待每位同學(xué)都能不斷超越自我，在自己的領(lǐng)域里取得真正的成就。

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