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2024 年 7 月 27 日，由上海交通大學(xué)終身教育學(xué)院、中國教育國際交流研修學(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)劃國際學(xué)術(shù)活動(dòng)”圓滿結(jié)束。
會上，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，分享了他們在 CIS 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。他們詳細(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，聽一聽兩位優(yōu)秀學(xué)長怎么說。
從參與到引領(lǐng)：“CIS”帶來的成長
學(xué)生簡介
● 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)會接受學(xué)界泰斗的指導(dǎo)、小班制教學(xué)、與教授面對面的交流、全面且針對性地彌補(bǔ)不足，讓他決定申請參加。
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)信號的電生理特性、腦電信號的測量技術(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)信號記錄及腦機(jī)接口技術(shù)知識體系，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》、《頭號玩家》，將復(fù)雜的理論知識具象化。同時(shí)，教授還通過對比馬斯克 Neuralink 公司的最新技術(shù)，讓學(xué)生清晰地認(rèn)識到當(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預(yù)處理、特征提取時(shí)，教授會設(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 EEG 數(shù)據(jù)集進(jìn)行信號放大、帶通濾波、工頻陷波濾波、時(shí)域頻域特征提取等處理，通過實(shí)際搭建簡單的腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn)，更進(jìn)一步地理解領(lǐng)域知識。
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有接觸過的科研工具的使用，包括 Mendeley 文獻(xiàn)管理工具、Inkscape 制圖軟件、Overleaf 文字編輯平臺，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、深圳國際交流書院的高中生，呂添同學(xué)本人則來自北京理工大學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè)，擔(dān)任團(tuán)隊(duì)的組長，他們致力于一個(gè)基于肌肉電信號的適用于上肢截止患者的面罩裝置的研發(fā)和實(shí)物測試，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)任組長的呂添負(fù)責(zé)信號特征提取、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)長負(fù)責(zé)完成 CNT / PDMS 的新材料電極研究測試，顯著提升了肌電信號的信噪比；來自西安交通大學(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，呂添和組員特別注意了避免誤觸的問題，并選擇了合適的肌肉進(jìn)行測量。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)練了較為簡單的全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并在教授指導(dǎo)下，對同類網(wǎng)絡(luò)（貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等簡單模型）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)物測試，并取得了令人滿意的成果，該裝置對用戶摘戴口罩意圖的識別準(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)生所遇問題的核心，從而提供了極具針對性的輔導(dǎo)與支持。過去兩年間，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，讓他形成了以問題為導(dǎo)向、解決問題的能力，且不拘泥于單一學(xué)科的視野格局。
從理論到實(shí)踐：創(chuàng)新研究帶來學(xué)術(shù)啟示
學(xué)生簡介
● 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）
某大型國企工作 3 年從事軟件開發(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)人成長過程。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，在面對復(fù)雜多樣的算法問題時(shí)，他耐心地引導(dǎo)團(tuán)隊(duì)成員分析問題的本質(zhì)，通過多次討論和驗(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)輒十萬至百萬條數(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。
在聽取了兩位學(xué)長寶貴的經(jīng)驗(yàn)分享后，相信每位同學(xué)都從中汲取了豐富的知識與啟示。希望大家都能以他們?yōu)榘駱?，充分利用每一刻進(jìn)行學(xué)習(xí)與成長，通過不懈地努力與持續(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。
本文鏈接：http://www.tebozhan.com/showinfo-26-111009-0.htmlSCI 是如何“煉成”的，聽聽“CIS 卓越學(xué)者計(jì)劃”的優(yōu)秀學(xué)生怎么說？
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