“上中-复旦导师制计划”系列讲座——信息与人工智能在医疗领域中的应用
3月12日星期日,同学们在化学阶梯教室聆听复旦大学党委常委、副校长汪源源教授带来的精彩讲座,主题为“信息与人工智能在医疗领域中的应用”。
为了阐释医疗中如何应用信息技术,教授先详尽地讲述了信号与图像的概念,如心电信号是电压随时间的变化;再对比人体与医疗上获取信息的方式,如用电磁信号刺激视网膜,视神经可使人获得视觉信息,相似地,医学上通过X光、磁共振获取医学图像。据此,同学们可以通过人工智能“感知”世界:“感”是采集信号,由传感器将非电学量转化为电学量;“知”是处理信号,如经过降噪、特征提取的医学图像,能帮助医生更精确地诊断病情。引入人工智能处理医学信号与影像、检索资料,能挽救更多病患生命。如IBM开发的Waston挽救白血病患者生命、Stanford开发能诊断皮肤病的系统,这些为生物医学工程专业开辟了新天地。


(汪源源教授阐释信号与图像的概念)

(学生认真听讲)
(文:高一(10)班 余浩骐/图:朱旭倩/编辑:胡晨)
“上中-复旦导师制计划”物理微课程——自然科学起源的探讨
2023年3月12日,盛卫东教授为学生们带来了复导计划物理方向的第三次课。
盛教授延续上一次课关于自然科学起源的探讨,指出周期性的现象带来了时间的概念。而天文现象是周期性且易于观测的,克劳修斯·托勒密、伽利略、开普勒三位科学家在天文学方面的观测对物理学有较大的贡献。首先,盛教授播放了一个有关天文学的视频,让学生们对天文观测有了基本的了解。接着,盛教授利用简单的伽利略更换,展示了以地球为中心的视角之下火星、木星的运行轨迹。伽利略改进了天文望远镜,观察到了太阳黑子、木星的几个重要卫星等。而第谷的观测数据与开普勒的三大定律引发了后续的理论发展。
本次课主要讲授了天文学的起源与发展,为后续理论的介绍作了铺垫。

(盛卫东教授与同学们探讨天文学与物理学的联系)
(文:高二(9)班 袁昌昊/图:朱旭倩/编辑:胡晨)
“上中-复旦导师制计划”生物微课程——酶与代谢
2023年3月12日晚18:00,复旦大学朱炎教授为同学们讲授了第三节复旦导师计划生物微课。朱教授以等级考为着眼点,围绕生物化学展开授课。今天的主题是酶与代谢。
酶是生命体中催化化学反应的物质,大部分为球蛋白,在我国早期被用于酿酒和发酵工艺。Louis Pasteur首先发现了糖酵解,之后,William Friedrich Kuhne提出了酶的概念,1907年Edward bachner因确定了酶的活性成分获得诺贝尔奖,在之后,James Bachler Summer确定脲酶为蛋白质。酶活性发生异常会导致疾病,肝脏检查通常检测血清酶,以ALT和AST判断肝功能是否正常。核酶是一类有催化活性的RNA,这个发现推翻了酶都是蛋白质的设定。
接下来,教授介绍了酶的分子结构与功能。酶分为单体酶、寡聚酶、多酶体系、多功能酶等形式。酶的活性中心由结合基团、催化基团组成,一般是疏水的。酶对特异底物具有高效催化作用,底物通过弱相互作用与酶结合。反应前后酶不发生质和量的变化,反应不可逆且酶不改变反应平衡点。酶具有高效性、专一性、环境温和性和可调节性。反应机理为E+S<=>ES <=>E+P。根据米氏方程,V0=Vmax【S】/(Km+【S】)。当【S】足够低,V0与【S】成线性,【S】足够高,V0趋近于Vmax。
这节课让同学们对酶的了解更加深入,对课内学习很有帮助,同时也增加了很多生活常识。

(朱炎教授讲解核酶的概念)
(文:高二(10)班 朱逸琪/图:朱旭倩/编辑:胡晨)
“上中-复旦导师制计划”化学微课程——基本化学理论
本节课程接着上个课程对共价键的类型、性质、构型的讨论,讨论了其空间结构及相关理论知识,但简单价键理论难以解释分子立体构型;于是便引入了轨道杂化理论。该理论论述了杂化轨道的构成、构型与空间指向的内容,并借此判断其是否为共价化合物,根据杂化轨道的不同类型可以判断化合物的空间构型。教授通过几个具体示例生动介绍了该理论。
在讲完上述理论后便开始介绍特殊的共价键、配位键以及配位化合物的相关知识。教授计算了3价电子数与价层电子对间的关系,并借此分析了配位化合物的结构。
以上便是本次复导的主要内容。

(侯军利教授分析配位化合物结构)
(文:高二(1)班 房新宇/图:朱旭倩/编辑:胡晨)
“上中-复旦导师制计划”数学微课程——以谷歌为背景的经营利益学
教授继上一次课讲囚徒困境,以警察问小偷是沉默还是认罪来判罪为例。由于不知道对方选择会是什么,最优选择显然就是都保持沉默,集体利益最大化,这被称为纳什均衡策略,它是一个“无悔”的解决方案,但不一定是最优的。
教授提出一个问题:如果同学们知道Google的技术优势,如果同学们是一家企业的营销经理,需要借助它们获得消费者的关注,同学们又该怎么做。同学们有市场资源,如何优化。同学们目标是最大化投资,有固定的预算上限,条件是每个关键词都有各自的价格和流量,竞争者(不同质量)影响关键字价格,公司可以选择n个关键词,构成词集W,同时调整成本为成本上限与网络价值的关系式,公司参与此次投资的最大预算为B,每次点击收益记作y’。
应用建模的三要素为决策+目标+约束,线性规划问题便是当变量线性的函数在线性条件下的最优值,“运筹学”最早出现在1983年,原意为“作战研究”,在中国称为管理科学,二战期间,大量科学家加入军队,为军队提供优化运筹学。
最后教授以George E.P.Box名言收官:“All models are wrong , but some are useful.”

(张诚教授讲解线性规划问题)
(文:高二(2)班 冯运佳/图:朱旭倩/编辑:胡晨)