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2016年1月15日，陈智强第一次站在《最强大脑》第三季的舞台上，他挑战的项目是“星际迷航”。挑战者要从一面128平方米的含有数以万计星星的星空大屏上，找出嘉宾选择消失的三颗星星。
这面大屏的面积是第一季魔方墙的7倍，一开始，郭敬明和陶晶莹甚至给出了5分满分的预判分。但就在选手挑战开始的前一刻，郭敬明提出质疑：规则中没有明确指出大屏中显示的是左右对称的星空图案，导致自己打高了难度分。如果是对称的图案，就不需要用到记忆力，不过就是大家来找茬的升级版。并表示如果早知道是对称的，预判分“我可能就1分”。而Dr.魏随即表示郭敬明低估了项目难度，大屏上“点数太多”，光靠“视觉搜索”是难以完成挑战的，还需要结合强大的记忆力。
虽然最终晋级成功，这让陈智强心里很不好受。之后的每一战，陈智强都表现得分外稳重，一直想以“实力说话”。
冰雪奇缘：稳扎稳打
之后在《最强大脑》首场国际赛中国队与德国队的比赛中，陈智强和德国新人王梅兰妮的“冰雪奇缘”项目备受关注，这个项目被国际评审罗伯特评定为全场最难的项目。
在“冰雪奇缘”项目中，现场呈现30瓶碳酸钠过饱和溶液的化学反应结晶过程，要求陈智强和梅兰妮找出后来替换的5瓶。这个项目的原理是将醋酸钠和水大致按照1：1的配比进行调制，将其加热至沸腾再冷却，随后投入一颗三水合醋酸钠晶体，溶液就会自上而下立刻结冰。它的变化速度快且时间短，对选手来说更具挑战性。Dr.魏估算难度时介绍：“由于选手观察时化学反应并未完成，冰晶的形状在后期还会有变化。这考验选手的记忆、推理、细节处理能力。”
陈智强自己也回应称“难度超乎想象”：“因为时间短，化学反应很快就结束了。我原本以为结晶会凹陷下去的地方，最后全都凝结起来填平了。”对于自己此次获胜的秘诀，陈智强表示：“我是通过观察细微纹路，同时推理大概的变化程度，来完成挑战的。”
一沙一世界：少年封王
在《最强大脑》第三季收官赛脑王盛典上，陈智强迎来了最后也是最难的挑战：“一沙一世界”，该项目被水哥王昱珩誉为“本季最美项目”。陈智强需要在90分钟内记忆88幅沙画图像，然后嘉宾现场划定沙画中3×3厘米的图像，让他最终选择出对应的沙画名称。而当陈智强看完88幅沙画，嘉宾选择完毕后，所有沙画限时全部销毁。
关于这个项目的难度，Dr.魏解释说：沙子颜色单一，有效信息远远少于第一季的油画碎片，很难提取信息。陈智强也说，项目的难点在于“沙画局部没有坐标，很难确定是哪一处”。他还强调，沙画的细节太多了，由于不可能画得十分精细，很多特征都有很相似之处，所以方法是“必须将88幅沙画的每一处细节特点都牢牢记住”，因此记忆量相当大。
然而，陈智强在参赛时却提出了难度更高的要求——要根据1×1厘米的图像找出沙画名称。“那是不可能完成的任务。”评委席上的四位国际评审有些吃惊，劝他放弃这个决定。但陈智强认为：“既然嘉宾调查说3厘米是极限，我想挑战1厘米，既然这是“脑王”争霸赛，要挑战的就是极限，3厘米仅仅是极限，我想要打破。”
在比赛过程中，陈智强一直在摇头，手指在抖动——这是他的某种记忆方式。他走向计时器，又走回来，微微摇头，没多久他迅速折返，按下计时器。台下欢呼响起，58秒!
“能先暂停一下吗?我选的这幅图片，我能说出它的大概方位，我想验证下我这个方位对不对，我也不管它对不对，我觉得它应该是巴黎歌剧院顶部翅膀的一个尖。”台下观众惊叹：“已经不是人类了……”
最终16岁少年成为当之无愧的“脑王”。“认知神经之父”迈克尔教授盛赞：“这是我二十年来最棒的一个下午，非常高兴在这里诞生了一位杰出的胜出者。”国际评审多拉则惊叹道：“人脑比神经科学家了解的要更好!”
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