高中生善用科學改變世界
文／陳韻涵輯
被譽為「少年諾貝爾獎」的雷傑納隆科學獎（Regeneron Science Talent Search 2026，STS）10日公布今年得獎名單，得獎者的研究涵蓋數學「高貴多面體」（noble polyhedra）幾何結構、利用視網膜與人工智慧（AI）模型 篩檢自閉與過動症，以及發現蛤蜊對抗癌藥物的反應與人類相似，進而可透過低成本的方式測試血癌新藥等。
雷傑納隆科學獎是美國歷史最悠久且聲望最高的高中生科學與數學競賽之一，今年共有40人入圍決賽，最終選出前十名與一名特別獎得主。主辦單位「美國科學學會」（Society for Science）表示，這些學生的研究展現突破性的科學創意、嚴謹的分析能力，以及卓越的解決問題能力，反映新一代科學人才在理工（STEM）領域的發展潛力。
●研究高貴多面體 首度建立完整清單
賓州17歲高中生希爾（Connor Hill）透過電腦程式分析數學領域的「高貴多面體」幾何結構組合，不僅驗證既有的無限系列與獨立多面體結構，另發現其他獨立圖形，並首度建立完整的高貴多面體清單，因而獲得首獎與25萬美元（約新台幣794萬元）獎金。
多面體是由平面與直線邊構成的立體圖形，如立方體或金字塔；高貴多面體是一種高度對稱的特殊多面體，其中每個面的形狀相同，每個頂點的角度也完全一致。
數學界已知存在兩個無限系列的高貴多面體，以及61個單獨的高貴多面體。不過，學者普遍認為，可能存在更多尚未被發現的類型。希爾在研究中撰寫電腦程式，逐一分析所有可能的結構組合，最終證明除了已知的兩個無限系列外，還存在146個獨立的高貴多面體。
透過多次計算與數學驗證，希爾首次建立完整的高貴多面體清單，為幾何學研究奠定重要基礎。他希望這套程式未來還能用來尋找其他複雜的結構，例如由多個多面體互相連結形成的複雜形狀。
除了數學研究外，希爾在校負責領導新聞委員會，並主持社區節目「調查新聞」（Survey News）。熱愛大自然的他多次前往哥斯大黎加與加州紅杉森林探索自然，並曾在謝佛溪（Shaver’s Creek）環境中心擔任夏令營志工。
●開發視網膜AI模型 篩檢自閉、過動症
新澤西州17歲學生愛德華‧康（Edward Kang）結合醫學與人工智慧技術，開發篩檢自閉症與注意力不足過動症的工具，獲第二名與17.5萬美元（約新台幣556萬元）。
愛德華利用視網膜影像訓練人工智慧模型，辨識與自閉症及注意力不足過動症相關的細微生物特徵。他解釋，視網膜屬於中樞神經系統的一部分，因此其影像可能存在反映大腦發育狀態的線索。他研發的人工智慧模型「RetinaMind」能在視網膜影像中，辨識肉眼難以察覺的模式，進而協助早期篩檢神經發展異常的情況。
此外，他也建立視網膜細胞模型，研究可能導致這些差異的基因變化。愛德華的兩項模型結合醫療與人工智慧創新科技，未來可能有助醫生判斷神經變異疾病。
●用蛤蜊研究血癌 低成本測試新藥
德州17歲學生艾莉斯‧沈（Iris Shen）用蛤蜊作為血癌藥物研究的動物模型，結果發現特定抗癌藥物產生的效果與其在人類細胞中觀察到的反應相似。艾莉斯獲得第三名，抱回15萬美元（約新台幣476萬元）獎金。
艾莉斯的實驗測試一種潛在抗癌藥物，並觀察該藥物在蛤蜊體內對腫瘤細胞的影響，結果發現，這種藥物產生的效果，與研究人員在人類細胞中觀察到的反應相似。她進一步測試多種抗癌藥物，結果發現這些藥物能有效減緩蛤蜊體內腫瘤的生長速度。
艾莉斯自信表示，如果蛤蜊成為可行的動物模型，將有助科學家更快速且低成本地測試血癌藥物，加快研發新療法。
●利用點+線 描述多粒子量子系統
加州18歲學生瑞秋‧陳（Rachel Chen）研究量子物理學，她提出一種利用「Temperley-Lieb」圖示來描述多粒子量子系統的直觀方法，獲得第四名和10萬美元（約新台幣318萬元）。
量子系統往往由大量粒子構成，其相互作用極為複雜，傳統數學表現方式艱澀難懂。
瑞秋的研究中運用簡單的點與線，將量子粒子的互動關係以視覺化的方式呈現，進一步展示磁場如何影響整體量子系統。
她的研究建立在1997年的相關理論之上，但提供更具體與直觀的描述方式，讓研究人員能更容易理解多粒子量子系統如何運作。
她的研究建立在1997年的相關理論之上，但提供更具體與直觀的描述方式，讓研究人員能更容易理解多粒子量子系統如何運作。
●評審說／挑戰艱難的勇氣 當今時代最需要
雷傑納隆科學獎為美國歷史最悠久且最富盛名的高中生科學和數學競賽，今年共有來自46個州、華盛頓特區、北馬里亞納群島、波多黎各和16個國家的826所高中的2600多名學生申請參賽。今年提交的研究計畫，數量最多的前五大領域依序為細胞與分子生物學、醫學與健康、計算生物學與生物資訊、電腦科學，以及工程類別。
美國科學學會總裁瑪雅‧亞傑梅拉（Maya Ajmera）表示，得獎者的研究展現推動未來科學發現的創造力、嚴謹性與決心。評審依據參賽學生研究的原創性、獨立研究計畫及申請資料，綜合評估研究表現、領導能力、批判性思維、社區參與、學業投入、提問的創造力，以及展現出理工領域領袖特質的潛力等要素。
亞傑梅拉向今年的得主道賀，讚賞「得獎者的創造力、抱負，以及面對世界最艱難挑戰的勇氣，正是當今時代最需要的特質」。她說：「他們大膽的視野與堅持不懈的精神，展現了下一代解決問題人才的樣貌，並說明為何我們的未來掌握在可靠的年輕世代手中。」
原文出自《好讀周報》864期
