“英特爾科學(xué)獎(jiǎng)”：孕育美國青年科學(xué)家的搖籃

羅朝猛

2013年，美國《紐約時(shí)報(bào)》記者伊桑·豪瑟慕名來到美國紐約州奧思寧高中，正值午飯時(shí)間，學(xué)校的門廳內(nèi)吵吵嚷嚷，不斷聽到來自體育館的口哨聲，在學(xué)生們重新回到課堂之前，他們?cè)诒M力爭取利用好最后一分鐘的自由時(shí)間。與此同時(shí)，丹·麥奎德卻和他的兩位理科老師埋頭于圖書館，外面的騷動(dòng)和嘈雜的說話聲沒有引起他們?nèi)硕↑c(diǎn)兒注意，他們?cè)谀抢镉懻摰さ挠嘘P(guān)癌癥研究的課題。

一、選取挑戰(zhàn)性的課題是產(chǎn)出創(chuàng)新成果之石

丹，這位17歲的高中生，他從全美300個(gè)獲得半決賽資格選手中脫穎而出，是入圍美國2013年“英特爾科學(xué)獎(jiǎng)”決賽的40人之一。在最后獲獎(jiǎng)的10名選手名單出爐之前，當(dāng)記者問起丹是否有任何壓力時(shí)，其中的一位名叫安吉洛·皮西尼羅的老師接過了話茬，他說，丹已經(jīng)贏得了足夠的榮譽(yù)：他是奧思寧高中第一個(gè)闖入決賽的學(xué)生?！皬默F(xiàn)在起，一切將是意外之財(cái)。”皮西尼羅微笑著補(bǔ)充說。毋庸置疑，是丹的老師慷慨的鼓勵(lì)助推丹走上了今天這個(gè)平臺(tái)。

與其他高中一樣，奧思寧高中也有學(xué)生們專注的研究項(xiàng)目，為此，學(xué)生們?cè)?0年級(jí)時(shí)就已經(jīng)開始投入其中。因?yàn)閰⑴c此研究項(xiàng)目，自2001年以來已產(chǎn)生出了45個(gè)參加“英特爾科學(xué)獎(jiǎng)”大賽的半決賽者。2010年，該校就有8個(gè)學(xué)生進(jìn)入了半決賽，這是當(dāng)年全美在一所學(xué)校中闖入半決賽人數(shù)最多的學(xué)校?？上?，沒有選手能進(jìn)入最后的決賽。“從某種意義上說，今年，丹就是我校的宇航員尼爾·阿姆斯特朗。” 丹的顧問老師皮西尼羅說，“以前我校從未登上‘月球?！?/p>

該校另一位老師瓦勒莉·福爾摩斯說，丹參與的那個(gè)研究項(xiàng)目鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)跟他們個(gè)人有某種聯(lián)系的研究課題。對(duì)丹來說，那就是醫(yī)學(xué)研究，因?yàn)樗麆偵细咭粫r(shí)就失去了一位身患轉(zhuǎn)移性肺癌的表哥。

KLF6是一種蛋白質(zhì)，在許多癌癥中都起著抑制癌癥的作用，丹說，然而“里面蘊(yùn)含的量太少?！?想知道為什么，他便加入了位于曼哈頓在西奈山醫(yī)院實(shí)驗(yàn)室所進(jìn)行的相關(guān)研究工作，在那里研究生和醫(yī)院研究人員正從事于識(shí)別蛋白質(zhì)退化背后的因素研究工作。福爾摩斯女士說，研究項(xiàng)目的部分意義在于教給學(xué)生堅(jiān)持的品質(zhì)。丹和他的研究顧問差不多接觸了30～40個(gè)潛在的導(dǎo)師，直到最后他現(xiàn)在的導(dǎo)師才答應(yīng)收在他的麾下。

當(dāng)記者問他前往華盛頓最大的期待是什么時(shí)，丹突然冒出一句，“見奧巴馬?！卑凑铡坝⑻貭柨茖W(xué)獎(jiǎng)”比賽規(guī)程，美國總統(tǒng)和副總統(tǒng)一般都會(huì)接見英特爾大賽決賽選手。

在很多方面， 摩瑜利·斯瑞德哈和其他17歲高中生并無異樣。今年2月末的某天早上，一場(chǎng)大雪過后，朵朵雪花點(diǎn)綴著位于紐約長島金斯帕克她的家鄉(xiāng)，她正在為考駕照煩惱?！拔覟榭v列式停車擔(dān)憂?！彼f。

但在其他方面，她有諸多與眾不同的地方。她在書包里裝有身份認(rèn)證設(shè)備，可把她的筆記本電腦連接到一臺(tái)置于田納西州大學(xué)名為“克拉肯 ”的高級(jí)電腦上。

在紐約州立大學(xué)石溪分校， 摩瑜利在其導(dǎo)師卡洛斯· 西姆爾靈化學(xué)教授指導(dǎo)下，開始了在抑制腫瘤方面能發(fā)揮重要作用的蛋白質(zhì)研究。

摩瑜利發(fā)現(xiàn)，單個(gè)氨基酸的突變引起了p53 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化，結(jié)果再也不能“捆綁”在DNA上，所以不能充當(dāng)抑制腫瘤的角色。通過精準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)模擬，摩瑜利還發(fā)現(xiàn)，不是“能量約束”阻止了蛋白質(zhì)“工作”，而是基本結(jié)構(gòu)的改變。

作為印度人的后裔，摩瑜利出生在新加坡，作為移民或移民的子女闖入英特爾決賽，人們不禁要追問，是先天遺傳還是后天培養(yǎng)在起作用，因?yàn)樗慕憬?，?008年入圍決賽者之一。

二、實(shí)驗(yàn)室里走出的青年科學(xué)家

有很多年，紐約市的蒂文森高中和布朗克斯科學(xué)高中不均勻地有學(xué)生入圍英特爾大賽。他們的霸主地位一方面得益于它們建立起的以科學(xué)課程為核心的課程體系，另一方面要?dú)w結(jié)為它們所選取的有金字招牌美譽(yù)的研究課題。此外，不少入圍決賽的這些選手很小就參加像英特爾這樣的比賽。

喬納森·蓋斯特爾，一名蒂文森高中科學(xué)教師兼研究協(xié)調(diào)者，他認(rèn)為參加研究課題本身要比純粹獲獎(jiǎng)對(duì)學(xué)生更有益處，學(xué)生可能不會(huì)把從事科學(xué)研究作為他們有望實(shí)現(xiàn)的職業(yè)生涯路徑。他說，“他們也許認(rèn)為科學(xué)家就是那些待在實(shí)驗(yàn)室里長著卷曲頭發(fā)的人。他們可能被誤導(dǎo)什么是科學(xué)家，即科學(xué)家就是一個(gè)下決心要去解決世界上一些重大問題的人。”

喬納森老師的熱情打動(dòng)并說服了杰米· 李· 索利馬諾一個(gè)17歲的翩翩少年，他發(fā)現(xiàn)了那些亟須闡明問題中的其中一個(gè)問題。與其他入圍選手不同的是，“英特爾科學(xué)獎(jiǎng)”是她參加的第一個(gè)科學(xué)比賽項(xiàng)目。作為一名藝術(shù)家的女兒，杰米在曼哈頓出生與長大。她完成并提交參與英特爾比賽的項(xiàng)目是檢測(cè)細(xì)胞信號(hào)。她是當(dāng)年僅有的一位來自紐約市入圍“英特爾科學(xué)獎(jiǎng)”的高中生。

杰米說，她的興趣源于某個(gè)夏天在科爾德斯普林實(shí)驗(yàn)室所做的研究項(xiàng)目，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者詹姆斯·沃森曾在此實(shí)驗(yàn)室做了大量的實(shí)驗(yàn)。在蒂文森高中，她繼續(xù)探索被她描述成“跨學(xué)科研究”的研究。

在哥倫比亞大學(xué)的某個(gè)實(shí)驗(yàn)室，她能看見當(dāng)一個(gè)細(xì)胞初級(jí)纖毛被一個(gè)外來物分裂時(shí)所發(fā)生的情形。她的研究，有可能僅僅是通過利用超分辨率顯微鏡來診斷和防止出生缺陷與基因缺陷。

“其中最大的挑戰(zhàn)就是如何向普通大眾解釋分子生物學(xué)?！彼诟鐐惐葋喆髮W(xué)實(shí)驗(yàn)室接受采訪時(shí)說，“就是要讓人們明白他們不能看見和與之互動(dòng)的東西。”

三、把著力點(diǎn)放在最有影響力的研究領(lǐng)域

許多英特爾科學(xué)大賽的入圍選手都在一流的大學(xué)附屬實(shí)驗(yàn)室和研究中心做過長時(shí)間的研究，而來自新澤西州莫利斯頓的凱瑟琳·王，相比他們要幸福得多，她的研究大多是在學(xué)校端莊的教室和自己家里完成的，在那里她“折斷了許多材料。” 她的研究成果主要聚焦于遠(yuǎn)程醫(yī)療，即通過手機(jī)把患者的經(jīng)過數(shù)字化的心電圖傳輸?shù)结t(yī)生那里進(jìn)行診斷。

凱瑟琳現(xiàn)就讀于莫利斯頓高中，對(duì)于遠(yuǎn)程醫(yī)療的興趣，是當(dāng)她在曼哈頓庫珀休伊特觀看了一個(gè)名為 “為其他的 90%所設(shè)計(jì)”的展覽后萌生的，此展覽旨在鼓勵(lì)人們?yōu)榘l(fā)展中國家的人民開發(fā)更多的設(shè)備。

此后，她自學(xué)了手機(jī)軟件編碼和電氣工程技術(shù)?！啊こ淌亲罹哂绊懥Φ念I(lǐng)域，”她說：“她選擇該領(lǐng)域，是因?yàn)樗绊懘?，而且還必須在發(fā)展中國家?！?/p>

凱瑟琳是今年入圍英特爾半決賽和決賽中的“局外人”， 因?yàn)樘峤还こ萄芯宽?xiàng)目成果的82%是男孩。為此，有人擔(dān)心在科學(xué)領(lǐng)域性別平等的問題。其實(shí)， 在英特爾大賽過去的10年中，8年進(jìn)入決賽的選手40%～50%都是女孩。

凱瑟琳為她的研究成果申請(qǐng)了臨時(shí)專利，她目前正在自學(xué)視網(wǎng)膜攝影，這也同樣是在發(fā)展中國家有很大潛在影響力的另一領(lǐng)域，因?yàn)榭梢越柚上裢ㄟ^遠(yuǎn)程醫(yī)療幫助診斷糖尿病。

四、發(fā)現(xiàn)科學(xué)領(lǐng)域未來的領(lǐng)軍人物

對(duì)于和丹一道參加“英特爾科學(xué)獎(jiǎng)”決賽的學(xué)生來說，入圍“英特爾科學(xué)獎(jiǎng)”決賽僅僅是剛剛開始。如果蒼天能夠預(yù)言，他們其中的一些青年男女有一天終將名聲大震。此項(xiàng)科學(xué)比賽肇始于1942年，“西屋科學(xué)獎(jiǎng)”是它的前身。在榮獲過“英特爾科學(xué)獎(jiǎng)”的選手中，其中的七名后來獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，十一位獲得了麥克阿瑟“天才”獎(jiǎng)。

“英特爾科學(xué)獎(jiǎng)”比賽由美國科學(xué)與公共協(xié)會(huì)主辦，由英特爾公司的英特爾基金贊助。15年前，當(dāng)“西屋科學(xué)獎(jiǎng)”停止贊助后，英特爾公司捧起了接力棒。該基金會(huì)執(zhí)行主任溫迪·霍金斯說，舉辦此項(xiàng)賽事主要是“改變關(guān)于在美國青年科學(xué)家之間的對(duì)話?！?/p>

為了改變科學(xué)家就是土包子加心不在焉的教授這種刻板形象，霍金斯女士補(bǔ)充說：“我們想致力于支持與頌揚(yáng)科學(xué)家們把畢生的精力都投入在正在或?qū)⒁龅哪芨淖內(nèi)祟惷\(yùn)的事業(yè)上?！?/p>

英特爾首先要改變的就是要大大增加獎(jiǎng)勵(lì)金額?！板X真正能喚醒人們的注意。” 霍金斯女士說。“我們想為闖入英特爾獎(jiǎng)決賽的選手在他們的學(xué)校為他們召開慶賀大會(huì)，就像祝賀體育與娛樂明星一樣氣派?！?/p>

在華盛頓，英特爾獎(jiǎng)最終十名選手的角逐與勝出，由來自全美大學(xué)的科學(xué)家擔(dān)任評(píng)委。有個(gè)有趣的現(xiàn)象就是，許多參賽選手所掌握的科學(xué)知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了評(píng)委們自身領(lǐng)域之外的知識(shí)。這一點(diǎn)也是評(píng)委門所希望看到的，他們希望參賽選手所掌握的知識(shí)不僅局限于他們所做的研究項(xiàng)目?！拔覀兊哪繕?biāo)是發(fā)現(xiàn)科學(xué)領(lǐng)域未來的領(lǐng)袖。” 伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)和電腦科學(xué)教授、評(píng)委會(huì)主席大衛(wèi)·馬克說。

在4個(gè)15分鐘的與每組中的三位評(píng)委面談中，評(píng)委們不僅要詢問他們研究項(xiàng)目的情況，而且還要測(cè)試他們基礎(chǔ)的科學(xué)知識(shí)。馬克博士說，他們可能被問“如何圖解某種植物細(xì)胞并解釋其細(xì)胞器的功能”等問題。

有些問題是參加決賽選手事先無法提前準(zhǔn)備的?！捌渲凶钍芮嗖A的一個(gè)問題是來自于以前的一個(gè)評(píng)委所問的問題：‘告訴我關(guān)于宇宙?！?馬克博士說，“另外有可能問他們?nèi)绾晤A(yù)測(cè)報(bào)業(yè)的未來?！逼涑踔跃褪窍氲玫健八麄兪侨绾嗡伎嫉囊恍┖圹E”。

五、青年科學(xué)家的成長與激勵(lì)時(shí)時(shí)相伴

“激勵(lì)”是一個(gè)經(jīng)常用于英特爾科學(xué)比賽的詞。亞利桑那大學(xué)醫(yī)學(xué)院的教授安得魯·耶格爾博士，退休后擔(dān)任“英特爾科學(xué)獎(jiǎng)”比賽評(píng)委主席，他說，英特爾“是一種我參加過活動(dòng)中最鼓舞人心和有意義的活動(dòng)?！薄都~約時(shí)報(bào)》專欄作家托馬斯L.弗里德曼在寫在2010寫道：出席英特爾比賽頒獎(jiǎng)晚宴是他生活在華盛頓20年中“最鼓舞人心的夜晚”。

在美國，那些不知曉這些獲獎(jiǎng)的男女青年科學(xué)家有著過人的聰明才智的人，也常常被他們的故事所感動(dòng)。去年，一個(gè)來自長島入圍半決賽的選手薩曼莎·蓋麗，當(dāng)她得知自己所獲榮譽(yù)時(shí)，她還生活在一個(gè)臨時(shí)棲居處。

今年入圍大賽有個(gè)名叫萊恩·貢德曼的選手，是芝加哥大學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)校的一名高中生，他的興趣在光合作用的發(fā)展。僅在六年前，他和他的家人還無家可歸。

鏈接：有著“小諾貝爾獎(jiǎng)”別稱的“英特爾科學(xué)獎(jiǎng)”（Intel Science Talent Search）是全美公認(rèn)含金量最高的高中科學(xué)研究競(jìng)賽，它吸引了那些出類拔萃、擁有遠(yuǎn)大理想的年輕科學(xué)家們。每年都有來自全美各州的上千名高中生報(bào)名參賽，展示他們?cè)瓌?chuàng)性的科研作品。大賽由各領(lǐng)域的知名科學(xué)家擔(dān)任評(píng)委，評(píng)選出300人進(jìn)入半決賽，之后再選出40人入圍決賽，最后公布前10名學(xué)生的名單。

莎拉·沃爾茲是一名科羅拉多州科羅拉多斯普林斯市的17歲高中生，她的項(xiàng)目是在她的床下培植藻類，這為她贏得了今年頭獎(jiǎng)和10萬美元的獎(jiǎng)金。最后10位獲勝者獲得20，000 至100，000美元的獎(jiǎng)金；其余30人獲得7，500美元的獎(jiǎng)金。

（作者單位：中山大學(xué)附屬中學(xué)）