ISEF Topic Scoping 2027

候选课题 ／ 动物科学 ／ A15

A1574–84

糖震法螨虫计数的测量精度：它分辨得了 96.2% 与 95.7% 吗

1 · 研究问题

糖震法对蜂螨计数的重复性、相对酒精洗参考方法的偏倚与一致性界限是多少？把这份测量误差传播到处理效果后，它能否分辨 CO₂ 96.2% 与 Apivar 95.7% 的 0.5 个百分点差异；CNN 与人工计数又有多大一致性？

2 · 研究背景与空白

处理效果通常由处理前后螨数变化计算，因此计数方法的漏检、抽样波动和重复性会同时进入最终百分比。两个百分比只差 0.5 个百分点时，不能凭小数位判断谁更好；必须先知道测量方法的 CV、偏倚与最小可检出差异（MDD）。方法比对需要同源配对样本、参考方法和 Bland-Altman 一致性界限，而不只是相关系数。

ANIM002（2025，Grand Award + Special Award）及延续项目 ANIM005（2026，Grand Award + Top Award）均题为 "Capturable Carbon Dioxide to Save Our Bees!"。2025 摘要称每群糖震 3 次，并报告 CO₂ 96.2%、Apivar 95.7%、Comaphous 87.3%；2026 扩展到 60 群、十周，引入 CNN 自动计数，表述改为 "as effective as tau-fluvalinate"。已有工作完成大规模处理比较，但两届摘要均未报告糖震法自身测量误差，2026 摘要也未给 CNN 与人工计数的一致性。

空白在于：这些效果差异是否超过计数方法的分辨能力仍无数字。本课题只做支撑性的方法比对，不声称推翻 Top Award 项目；有蜂群时做配对实测，无蜂群时用已知数量人工螨样颗粒与蜂尸做回收率降级，3–4 个月内可交付误差预算和 MDD。

3 · 可检验假设

H1 糖震相对参考方法的 95% 一致性界限宽度将超过 0.5 个百分点对应的螨数变化，因此无法支持 96.2% 与 95.7% 的排序。

H2 若 H1 被否证、糖震足够精密，则主要误差来自图像计数；备择检验为 CNN 与盲法人工计数存在方向性偏倚，且该偏倚随螨密度增加。

4 · 量化验收标准

  1. 方法学校验硬门槛。 在已知加入数量的人工螨样颗粒上校验完整回收与计数管线，平均反算偏差须 ≤ 5%；不过关则真实样本的偏倚、CV 与 MDD 结论全部无效。
  2. 配对设计至少覆盖预先确定的低、中、高螨密度，每层独立样本数需经先导方差核实；同一蜂群的多次糖震作为重复测量，不冒充独立蜂群。
  3. 统计口径预先写死。 报告 Bland-Altman 偏倚与 95% 一致性界限、重复性 CV、组内相关和 MDD；每个量合并抽样、糖震重复与计数误差，明确不确定度合成方式。
  4. CNN 与人工计数使用同一组盲法图像，人工标注者至少重复一次；报告密度分层偏倚，不只报相关系数或 accuracy。
  5. 将实测误差传播到 96.2%、95.7% 和 87.3% 的差异，明确哪些排序可分辨、哪些不可分辨；这些前作数字只作方法能力演示。
  6. 可复现性。 发布去标识图像、人工标注、回收记录、分析脚本、模型版本和样本排除日志；蜂场原始身份可编码隐藏。

5 · 数据与工具

用途 来源 / 工具
配对样本 与养蜂人合作取得同批蜂样；蜂群数、抽样方案与现场许可需核实
测试方法 糖震法；操作时长、糖量、筛网与重复流程须预先固定，具体规格需核实
参考方法 酒精洗；其“参考方法”地位和标准操作流程需核实，仅用于校验与对比，不计入本项目的数据贡献
无蜂群降级材料 已知数量、相近尺寸的人工螨样颗粒与合法来源蜂尸；材料适配性需核实
图像计数 人工盲标 + CNN；现成模型能力与许可需核实
前作基准 ANIM002/ANIM005 的 96.2%、95.7%、87.3%、60 群和十周；仅用于校验与对比，不计入本项目的数据贡献

6 · 方法路径

  1. 搭回收和计数流程、用已知颗粒数完成 ≤5% 偏差校验。
  2. 核实工具与场地能力边界，逐条排查静默失败点：分取样本不等价、连续糖震改变后一次可回收螨数、低密度整数计数导致异方差、把同群三次当三个独立 n、酒精洗也非无误差金标准、CNN 漏掉重叠螨却不报错、百分比小数位被误当精度。
  3. 固定配对与盲法协议，预注册密度分层、重复次数、MDD 计算和排除标准。
  4. 采集糖震—参考方法配对数据，同步保存每一步图像与人工计数；若无蜂群，立即按降级方案做已知回收率实验。
  5. 估计偏倚、CV 与一致性界限，把群内、抽样与计数误差分层合成。
  6. 传播到处理效果与 MDD，检验 0.5 个百分点及更大差异是否可分辨。
  7. 独立交叉校验，由第二位盲法标注者重数随机图像，并用第二批样本复测关键密度。

7 · 新颖性边界

本课题不声称CO₂、Apivar 或 Comaphous 的疗效高低，也不声称 ANIM002/ANIM005 错误；前作（2025 Grand Award + Special Award；2026 Grand Award + Top Award）已报告 96.2%、95.7%、87.3%，并扩展到 60 群、十周和 CNN。已有工作做到哪一步：处理比较规模很大，但摘要未报告糖震测量误差或 CNN—人工一致性。本项目贡献（属「方法可复现性贡献」）：给糖震与图像计数建立偏倚、重复性、95% 一致性界限和 MDD，主结论是前作量级差异是否超出方法分辨能力。为何有价值：它为处理效果数字补上计量学含义。差异不显著同样是有效结论，但必须给出误差棒证明有能力分辨 0.5 个百分点或诚实说明不能。

8 · 决策门槛（go / no-go）

第 4 周末必须落实养蜂合作与至少 20 份可配对样本的可行安排；若未落实，立即启用具名降级路径 “已知颗粒回收率与计数误差标定”：用蜂尸和已知数量人工螨样颗粒测糖震回收率、重复性及 CNN—人工一致性，仍交付方法误差与 MDD，不再外推真实蜂群疗效。

附属赛后不得修改的冲突点是配对顺序、重复次数、参考方法、密度分层和排除规则，须提前锁定。须核实蜂场准入、酒精洗 SOP、蜂尸合法来源与 CNN 能力；已知困难是酒精洗会杀死数百只工蜂，虽蜜蜂为无脊椎动物且不受脊椎动物规则限制，仍须在计划中说明必要性与用量最小化。选择前提是能与养蜂人协作并接受方法学定位。预算裁剪顺序：先砍 CNN 训练、再砍多蜂场、最后切换具名模拟降级；不得砍配对、盲法和重复性。展台禁活体、液体和玻璃，只展示图像与误差图；AI 不得撰写研究计划、摘要、展板或引文。

评分： O=8, W=9, F=6, S=7, Fit=9 → base=78.6，h=5 → [74, 84]，置信度：高

已淘汰方向（附否决依据）

方向 否决依据
微塑料/污染物对斑马鱼的影响 合规红线。 斑马鱼自 7 dpf 起即算脊椎动物，毒性研究全面禁止。这是任务书点名的违规典型。
复制泰国队伍的养殖/生防课题（蟹苗、无刺蜂、田鳖、赤眼蜂、田蟹） 时间 + 场地双重否决。 ANIM013T 生活周期 73–83 天，ANIM012T 需 3 周迁巢 + 6 周定殖，ANIM022T/ANIM008 需四地田间试验。净窗口 3–4 个月覆盖不了，且全部依赖农场准入。
蝾螈/涡虫再生的药理干预（LPS/牛磺酸类） ANIM014（2026 Special Award）与 ANIM002（2026 Special Award）两个项目已占位；蝾螈是脊椎动物，截尾属于超过轻微疼痛的操作，非 RRI 不可行。
双壳类肿瘤模型（Bcl-2 抑制剂） ANIM011（2026 Grand Award） 已系统占位（同居传播、缺氧促进、接种、SDS-PAGE、>0.3 mg/kg 剂量），且需要三个月的同居实验 + 蛋白电泳，时间与器材双超。
鲸类线虫多模态显微形态学 ANIM049（2026 Grand Award） 已占位且需 SEM + 组织切片；标本来源（搁浅鲸解剖）非学生可及。
家庭环境下培养任何生物制剂做行为学诱因 合规红线。 家中禁止培养任何潜在危险生物制剂，连 BSL-1 和 C. elegans 都不行。见 A10 的规避写法：改用合成挥发物标准品。

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取证工具：

bash python3 /Volumes/Mac-Mini/workspaces/tian2-edu/ISEF-Research-Topics/analysis/mine_isef.py --cat ANIM --awarded-only "关键词"

覆盖 ISEF 2022–2026 五届。2025–2026 含完整摘要，2022–2024 只有标题——标题级的命中不能用来断言"这个方向空着"，必须回原文核对。

完整摘要在这两个目录的 manifest.json 里（字段：title、description、awards、category_code）：

  • /Volumes/Mac-Mini/workspaces/tian2-edu/ISEF-Scrape/output/projects-2025-full/2025/ANIM/
  • /Volumes/Mac-Mini/workspaces/tian2-edu/ISEF-Scrape/output/projects-2026-awards/2026/ANIM/

🔴 铁律：每条课题必须派生自一个你亲自读过完整摘要的真实获奖项目。 严禁凭印象或只读标题就断言"某项目做了/没做 X"。被评委用原文当场驳倒是最致命的翻车方式。

检查顺序（前两步零成本，能砍掉约四分之一候选）：

  1. 器材/表征能否达到所需精度 —— 写下你打算声称的那句话，问"证明这句话需要哪台仪器"。拿不到就换方向。
  2. 时间窗口是否覆盖所需周期 —— 净窗口 3–4 个月（2026 年 8 月至 12 月）。任何跨季节、完整世代、长生长期的设计直接淘汰。
  3. ISEF 近五届有无同题 —— 用上面的工具查，注意同类目重复获奖题材是扣分不是背书。
  4. 是否触发合规红线 —— 脊椎动物（死亡/疼痛/毒性全禁，斑马鱼 7 dpf 起算）、家中禁培养任何生物制剂、抗生素耐药性、朊样蛋白、人类受试者 IRB 时序、展台禁活体/液体/土壤。

本类目找题的正确顺序：先问"这个动物我能不能碰"，再问新颖性。 语料里 32 个获奖项目中，你能在 3–4 个月内独立完成的形态只有三类：无脊椎动物短周期实验、纯公开数据分析、测量方法验证。本文件里 F ≥ 8 的九条全部落在这三类里，这不是巧合。