（来源：澎湃新闻）
高中生做科研的专业程度可能已经超出你的想象。
在10月30日举行的2026世界顶尖科学家论坛主题活动“未来科学家大会”上，约150名青少年与全球顶尖科学家面对面交流，一起讨论未来科学的关键议题。6名中学生代表展示了他们的研究成果：从高空探测工程到人类智力演化的基因奥秘，从日常生活痛点到特殊人群的医疗照护，他们的科研项目展现出惊人的专业水平与想象力。
2026世界顶尖科学家论坛主题活动“未来科学家大会”现场。图片由主办方提供
从探空飞机到演化奥秘
青藏高原被称为“世界屋脊”和“亚洲水塔”，其热力与动力作用直接影响亚洲季风、全球大气环流乃至气候变化。青海省的沱沱河气象站通常在每天早晚放飞两次探空气球，上面的气象探空仪会记录高空温度、湿度、气压和风向等数据。
西宁市第二中学学生孔一宸发现，全球每年有数十万次探空仪发射，其中超过80%的设备是一次性使用并被丢弃的，每年造成上亿美元的损失。散落的电子元件和电池难以降解，对海洋和陆地野生动物造成了严重威胁。
西宁市第二中学学生孔一宸在演讲中介绍他设计的可回收探空滑翔机。图片由主办方提供
为了解决这个问题，孔一宸想到可以用可回收的小型滑翔机把记录着数据的仪器带回来。但是，要让轻小的滑翔机从两三万米的高空、在零下几十摄氏度的极寒和强风切变中返回地面，传统的固定翼设计往往力不从心。
他从NASA早期的研究中汲取灵感，采用了一种极为罕见的“斜翼”（oblique wing）气动布局。通过旋转机翼改变翼展和面积，利用原本被视为缺陷的气动耦合效应来实现无副翼控制。同时，为了适应平流层的极端环境，他自己设计了带有主动加热功能的六层PCB电路板，实现了100公里以上的低功耗远距离通信。
孔一宸带着他的原型机在沱沱河气象站进行了多次放飞测试。目前，他的第四代滑翔机正在研发中，并已申请发明专利。
上海市世界外国语中学高三学生张子墨则关注到了失语症患者这一特殊群体。受奶奶个人经历的触动，她设计了一款可穿戴手环及配套的家人手机端与云端系统，通过监测老人的生理状态进行情感计算，并利用触觉、声音和光感帮助失语者与家人交互。
除了工程设计之外，也有学生正在基础科学的领域中探索。上海中学国际部高三学生雷倩的研究更是直接试图回答一个演化生物学的大问题：为什么人类如此聪明？
雷倩通过阅读文献发现，灵长类动物之所以比非灵长类哺乳动物聪明得多，核心在于大脑新皮质层的扩张，这得益于神经发生时间的延长以及外放射状胶质细胞的出现。
与此同时，科学界还有一个神秘的发现：人类的大脑和睾丸尽管在形态和功能上截然不同，却在所有人体器官中表现出最相似的基因表达模式。
既然大脑在演化中经历了神经祖细胞池的扩张，那么睾丸中的精子发生过程是否也有类似的“升级”？雷倩发现了一个比较冷门且未经验证的假说：存在一组尚未被认识的“智力与生殖基因”，共同调控了灵长类动物神经和生殖系统的祖细胞增殖，成为了演化驱动力。
这个假说会是真的吗？她首先利用生物信息学方法，在公开数据库中对大脑和睾丸的基因表达进行无监督层次聚类分析。在经历了多次数据库比对无果后，她最终在婴儿期的大脑基因数据和青春期至成年期的睾丸基因数据中，找到了一组高度共表达的基因。这意味着，生殖系统相关基因对智力的影响可能发生在个体发育的早期，是一个演化与发育交织的过程。
随后，她在实验室中进行了体外实验验证。通过慢病毒感染等技术将这些基因导入体外培养的人类胚胎干细胞和小鼠精原干细胞中，她成功观察到了神经祖细胞自我更新能力的增强，以及精原干细胞集落数量和大小的显著增加。这一发现不仅为理解人类演化提供了新线索，未来还可能应用于阿尔茨海默病等神经退行性疾病的类器官建模，或作为不孕症诊断的新型生物标志物。
教育的分野
不可否认，升学是推动许多高中生投身科研的直接动力之一。张子墨告诉记者，出国留学这条路径本身，某种程度上“迫使”学生必须尽早找到自己的方向，“越好的大学可能越希望你有自己的这样一个兴趣，还有一个持续的项目”。
但这并不意味着高水平科研只是国际生独有的。上海外国语大学附属外国语学校高一学生刘诚恺告诉记者，他没有出国读本科的计划，但这并不妨碍他对科学探索的兴趣。
除了参加化学竞赛之外，今年暑假，他在参加丘成桐数学夏令营时接触到了一个数学问题，尽管已有前人解出，但他依然凭着兴趣找到了一种全新的解法，并以“无限正则树上热核衰减的闭游走分析与谱边缘控制”为题写成了一篇全英文数学论文。
上海市实验学校高二年级组长张老师告诉记者，上海“新高考”中的综合素质评价制度已经运行多年。很多高校在录取上海考生时，除了高考分数之外，还会依照比例对学生进行面试，科研活动也会纳入考量。
除了升学制度的引导，不少学生也提到家庭的熏陶与支持。张子墨的父亲是一名通信工程师，在如何降低功耗、减少延迟等工程技巧上给了她很多指导。“（父母）对我的工程思维的培养，当我遭遇失败时给予支持，都给了我很大的帮助。”她说。
雷倩的父亲在医疗领域工作，虽然在具体项目上提供的帮助有限，但很早就开始培养她和哥哥的科学视野和思维。“他每天都会带我们读一篇科学论文。”雷倩说。
很多中学与高校等机构的资源对接，也为学生们搭建了接触前沿科学的桥梁。张子墨告诉记者，她在技术选型和产品设计时请教的校外指导老师，便是由学校推荐认识的。雷倩进行实验的大学实验室，最初也是通过学校对接。
上海中学国际部高三学生雷倩在实验室中验证智力与生殖基因的共调控功能。图片由受访者提供
此外，不少机构也推出了各种性质的研学活动，如上海世界顶尖科学家发展基金会与上海市科技艺术教育中心发起的“未来科学家”培养计划。
“我们生在一个很幸运的时代。想参加什么样的活动，很多信息在网络上都能找到。不懂的知识通过AI和文献，也可以很快学习。”刘诚恺说。
科学探索的“发心”
在张子墨看来，区分一个学生项目做得好不好，最核心的差别在于“发心”，即做研究的动机。如果仅仅是出于功利性的目的、为了应付申请而做项目，往往做到一定程度就停止了，很难做出真正优秀的结果。
雷倩告诉记者，在做智力演化基因的研究时，虽然别人都很佩服她在专业实验室验证的结果，但她自己最兴奋的时刻，其实是在多次数据库对比无果后，引入婴儿与青少年基因数据后找到了关键基因。
雷倩说，她曾参加过美国的科学博览会（Science Fair），那里有很多青少年提出让人兴奋、天马行空的问题，都源于对生活和自然最诚实和细致的观察。这种状态让她十分向往。
当有了真诚“发心”，这些高中生展现出了惊人的自主学习能力。由于缺乏专业背景，跨学科的项目中总会遇到知识盲区。张子墨的手环项目涉及全栈软件编程，她基本靠自己“现学现卖”，利用AI辅助学习和编写算法，再通过阅读论文、请教老师来进行交叉验证。
上海市世界外国语中学高三学生张子墨正在设计针对失语症患者的智能手环。图片由受访者提供
在获取稀缺的实验和调研资源时，他们也学会了主动出击。
大学实验室的运转存在成本，教授们通常不会轻易让一个高中生在里面跑自己的课题。雷倩透露，实验室一开始对于帮她做实验验证是非常犹豫的。直到她自己通过生物信息学计算，真正从数据中找到了关键基因，拿出了过硬的初步证据，实验室才最终同意支持她的后续实验。
张子墨为了解失语症患者的真实处境，不仅通过家里尝试链接医院资源，还在去美国参加夏校期间主动给当地医院的医生发邮件，争取到了去医院实地交流的机会。
在医院的实地访谈中，她发现失语者的照护与康复远非一个手环就能解决，它不仅是一个技术问题，更是一个复杂的医疗体系、伦理和社会机制问题——比如护工和医师自身也面临着薪资、社会地位等诸多困境。
“这些都是AI没法告诉我的。”她说。因为这段经历，张子墨在大学申请中除了电子工程和产品设计，还特意填报了STS（科学技术社会学）专业，希望在科技与人文社科的交叉点上继续探索。
时代的召唤与年轻的资本
大会联合主席、美国国家科学院院士、斯坦福大学数学教授孙理察（Richard Schoen）告诉记者，台上台下这些十几岁便已具备相当水平科研能力的中国高中生给他留下了很深的印象。
在孙理察看来，国家和社会对科学的重视程度，对年轻人的选择有着巨大的影响。他在主旨演讲中回忆，自己出生在美国俄亥俄州一个只有1500人的偏远农业小镇，在有13个孩子的大家庭中排行第十。在那样一个几乎没有科学榜样、人们普遍受教育程度不高的乡村环境里，他之所以能走上数学研究之路，除了高中老师的鼓励，很大程度上得益于20世纪60年代太空探索的大背景。
“那场太空竞争促使美国对数学和科学给予了极大的重视。普通人——即使是我身边那些没有受过教育的人——也认为数学和科学很重要，因为有国家的推动。”孙理察说，当时联邦政府在科教领域投入了大量资金，如果没有政府的助学金支持，他甚至很难读完大学。
他认为，今天的中国，整个社会、商业界和公众都非常重视数理基础研究与科学教育，这为青少年提供了极佳的土壤。
对于中国高中生如此早地做出高度专业化的科学研究，孙理察认为这得益于各种教育条件的成熟，让年轻人能够在早期达到一定的高度。但他也担忧，过早的专业化，有时也可能会限制青少年在其他领域的可能性。相比之下，他年少时虽然缺乏资源、需要靠自己摸索，但好处是没有任何条条框框的限制。
孙理察告诉记者，教育资源的分配也可能影响学生投身科学的动机。他本科就读于离家不远的戴顿大学（University of Dayton），那并不是一所顶尖的研究型大学，但非常注重本科教学，并成功将大批学生送入了顶尖的博士项目。他本人就从一个“乡下小子”，最终进入斯坦福大学攻读博士，师从丘成桐等数学大师。
“如果你看美国的统计数据，很有趣的是，毕业生获得博士学位比例最高的大学，往往不是那些你听说过的大型知名学府，而是规模较小的学院，有时是文理学院。”孙理察指出，让身处非顶尖中心城市的学生也能在当地接触到优质的科研教育资源，这一点至关重要，不过他也观察到，如今这种模式正在改变，没有名校背景正变得越来越难进入好的博士项目。
清华大学翟荟教授在大会开幕致辞中提到，今天的基础研究与应用研究之间，不同学科之间，乃至人类智能与机器智能之间的界限都在日益模糊，这些十几岁的少年们正处于科学范式转变的历史交汇点上。无论是出于怎样的契机开启了人生的第一个课题，当他们真正带着好奇心去观察世界、直面失败、关切人类共同的命运时，科学的种子便已真正生根发芽。
“对于像我们这样的年轻科学家和学生来说，我们最大的优势就是几乎为零的失败成本。我们应该勇敢地去寻找和抓住机会，去滋养我们真正热爱的事物。”孔一宸在演讲中说。
澎湃新闻记者 季敬杰
