在这场国际性比赛中斩获大奖，他们是如何做到的？

2021年美国大学生数学建模竞赛

结果公布

这些财子获得了一等奖

快来看看他们是怎么做到的！

美国大学生数学建模竞赛知多少？

美国大学生数学建模竞赛（MCM/ICM）是唯一的国际性数学建模竞赛，也是世界范围内最具影响力的数学建模竞赛。每年吸引来自哈佛大学、麻省理工学院、剑桥大学、清华大学、北京大学等国内外几百所高校的学子参与角逐。

赛题内容涉及经济、管理、环境、资源、生态、医学、安全等众多领域。竞赛要求三人（本科生）为一组，在四天时间内，就指定的问题完成从建立模型、求解、验证到论文撰写的全部工作，体现了参赛选手研究问题、解决方案的能力及团队合作精神。

听起来不怎么样？

那让我们来见识下竞赛题目！

E题：重新优化食物系统

最近的事件已经告诉我们，我们的全球粮食系统是不稳定的，即使是在它通常服务良好的世界部分地区。这些不稳定在一定程度上是我们目前由大规模的国家和国际粮食生产者和分销商组成的全球体系的结果。这种食品系统允许相对廉价和高效地生产和分配食品，因此表明当前的模式优先考虑效率和盈利能力。

虽然这一系统效率很高，但据联合国估计，全世界仍有8.21亿人遭受饥饿，即使生产的粮食足以养活世界上的每一个人。粮食不安全的人，那些无法获得足够的、负担得起的和有营养的食物的人，生活在每一个大洲、每个国家和每个社区。而且，即使在富裕国家，也会出现粮食短缺地区，即缺乏足够数量的食物和营养物质。此外，目前的粮食系统留下了大量的环境足迹，造成了“29%的温室气体排放、高达80%的生物多样性丧失、80%的森林砍伐和70%的淡水消耗”。“随着全球人口持续增长，我们经历了数十年环境滥用的日益严重的影响，生产更多粮食的能力，同时维持甚至改善我们的环境健康，从来没有像现在这样重要。因此，对我们目前的食品系统进行全面的检查，似乎是合理和值得努力的。

国际食品管理(ICM)委员会要求您的团队通过开发一个模型来重新想象和调整我们的食品系统的优先级。ICM委员会让你的团队来决定这些系统的哪些方面值得成为你建模时关注的焦点,你应该提供一个足够健壮的食物系统模型来为各种水平的调整优化效率、盈利能力、可持续性、和/或股本。

无论你如何关注全球或当地，食物系统都是复杂的。你应该考虑的问题包括但不限于：

（1）如果一个食品系统在公平性和可持续性方面得到优化，会发生什么?这个系统和现在的系统有什么不同?这样一个系统需要多长时间才能实现?

（2）改变食品系统的优先次序的好处和代价是什么?什么时候会发生?发达国家和发展中国家的这些利益和成本有何不同?

（3）一旦你建立了你的食物系统模型，至少在一个发达国家和一个发展中国家应用你的模型来支持你的发现。

（4）讨论模型的可伸缩性(对较大或较小的食物系统)和适应性(对其他区域)。

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F题：给高等教育以“体检”

对于一个国家来说，拥有一个健康、可持续的高等教育体系意味着什么？什么问题很重要？是成本、机会、公平、资金、学位的价值、教育质量、研究水平、世界上最聪明的人才的思想交流这些要素的一部分或是全部？还是其他的一些因素？

高等教育系统是一个国家努力在小学和中学教育之外进一步教育公民的重要组成部分，因此，作为一个行业本身以及作为为了国家经济发展而培训和受过教育的公民的来源，高等教育系统都具有价值。环顾世界各地，从德国到美国，从日本到澳大利亚，我们看到各国的高等教育方式多种多样，每个国家不仅培养自己的学生，而且每年都吸引大量的国际学生。每个国家的高等教育系统都有其长处和短处，在当前疫情大流行的形势进行进行必要调整之后，各国都需要反思其高等教育体系中哪些是有效的，哪些可以做得更好。然而，改变往往是困难的。推进任何系统所需的体制变革都需要在较长一段时间内实施政策，以实现更健康和可持续的系统。

在本问题中，您需要开发一个模型，在国家层面上衡量和评估高等教育系统的健康状况，为一个给定国家的高等教育系统确定一个健康和可持续的状态，并提出和分析一套政策，将一个国家从目前的状态迁移到你提出的健康和可持续的状态。

具体来说，要求您：开发并验证一个模型或一套模型，使您能够评估任何国家高等教育系统的健康状况；将您的模型应用到几个国家，然后根据您的分析选择一个高等教育系统有改进空间的国家；为您选择的国家的系统提出一个可实现的、合理的蓝图，以支持一个健康和可持续的高等教育系统；使用您的模型来衡量您选择的国家的当前系统和您提出的健康的、可持续的系统的健康状况；提出目标明确的政策和实施时间表，以支持从当前状态迁移到您建议的状态；使用您的模型来确定和/或评估您的政策的有效性；以及考虑到改变现实是十分困难的，讨论在过渡期间和最后阶段实施您的计划对学生、教师、学校、社区和国家的现实影响。

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一起走近6个一等奖团队

见证他们的荣耀历程！

获奖团队：2123210

获奖团队：夏天豪、魏鑫、邵景一

指导老师：孙春燕

队员获奖情况：

曾获江苏省高等数学竞赛一等奖、美赛m奖、蓝桥杯c/c++ b组省级一等奖和全国三等奖，多次获得学习优秀奖学金、素质拓展奖学金等。

放平心态，从容应对

队长夏天豪说：“我是在大二上学期参加挑战杯比赛时初次接触建模，在指导老师和学长学姐的带领下深入学习了相关知识。后来，我很幸运地通过了美赛选拔，开启了此次竞赛升级之旅。”回忆起参赛的初衷，他颇有些感慨：“当时只是抱着试试看的心态去参加选拔，看到很多题目也是一头雾水，不过还是很幸运地被选上了。”

“熬过的夜永远不会被辜负”

“我们选的是E题。参赛过程中，遇到的最大困难就是缺乏团队竞赛经验，而时间又十分紧张。我们大家一起熬了几次夜，这段经历真的一生难忘。”夏天豪说。

第一次熬夜，是在他们解第2个模型的时候。他们尝试了很多方法，可始终解决不了，一时间卡在了那里。“当时已是参赛第3天的凌晨1点，在心急如焚的情况下，大家互相打气，沉下心来再次尝试了5个小时，把标准化的范围直接代入才终于得到了答案。”夏天豪兴奋地回忆道。

第二次熬夜，是在竞赛接近尾声时。“此次竞赛，最后答题呈现形式是一篇英文论文，而当时我们中文论文的完成时间是最后一天凌晨12点。大家觉得进度还可以，便松懈下来开始聊天，结果差点儿耽误了论文提交的截止时间。”夏天豪笑着说道，“冬天的晚上令人记忆犹新，很冷却又很热血。”

#参赛小tips#

首先，每个人要明确自己的分工，熟悉自己负责范围内的一些软件和算法；同时又不能局限于各自的分工，大家要对各方面都有所了解。其次，要合理安排时间。最后，要提前大量阅读获奖论文，学习写作格式，做到论文逻辑清晰、有条理，写出团队的想法和思考。

获奖团队：2122983

获奖团队：王瑶、孙怡芳、司志澎

指导老师：杨靖三

队员获奖情况：

曾获全国大学生数学建模竞赛省二等奖、江苏省高数竞赛二等奖，多次获学习优秀奖学金、素质拓展奖学金等。

潜心钻研，做足准备

比赛前，队长王瑶便开始学习一些常用的经典模型及其原理，慢慢熟悉模型的前提假设、模型建立的过程、如何求解、改进的方法等，并且提前通读优秀获奖论文，准备好英文写作模板，制定好了论文结构基本框架。这些赛前准备都在竞赛期间发挥了重要作用。

不惧困难，共攀峰顶

“我们选的是F题。在比赛过程中，卡顿和停滞不前等情况也出现过，比如在建好模型后发现数据不充足、编程运行出来的结果不符合实际等。遇到困难时，我们会一起讨论解决方案，请教指导老师，找寻新思路，从不同的角度思考问题。”

“在四天内完成建模、编程、写作和翻译并非易事，掌握并且熟练运用模型至关重要。在比赛过程中，我们随时记下自己的想法和思路，并及时与队友沟通交流。”王瑶说。

#参赛小tips#

首先，要找到合适的队友，团队成员要分工明确。其次，多研究往年优秀论文，找到那些获奖论文的共性后，将其运用到自己的论文上。最后，要放平心态，在比赛中专注于完善论文。要对建模保持热情，比赛中千万不要半途而废。

获奖团队：2123053

获奖团队：黄新宇、薛蛟丹、杨亦浏

指导老师：杨靖三

队员获奖情况：

曾获江苏省高等数学竞赛一等奖、江苏省机器人大赛二等奖、江苏省数学建模竞赛二等奖，多次获得学习优秀奖学金等。

“没有多想，就是想抓住这次机会”

“大家都是抱着尝试的心态参加比赛的，我们把它视作一次难得的提升自我的机会。”队长黄新宇说，“我们团队成员基本上都有参加过建模大赛的经历，比如国赛、省赛，还都取得了不错的成绩。这些经历铸就了我们不惧艰险、勇往直前的品格。”

“1+1>2”

“我们选的是F题。在赛前培训中，大家学会了一些基本软件的使用方法和常用的数学建模模型，不过在资料收集方面还是遇到了困难。幸运的是，虽然赛前大家互不认识，但整个团队沟通起来很顺畅。”队长黄新宇说。

“印象比较深的就是，在资料收集这块，很多数据特别难找。面对令人眼花缭乱的大数据，我们花了一天时间从教育成本、教育规模、教育质量三个方面逐个查找，终于获得了15个国家的10项计量指标，为下一步的建模打下了坚实的基础。”黄新宇回忆道。

#参赛小tips#

参加竞赛是实践的最佳途径，除了课堂学习，要利用课余时间多参加各类竞赛，提高综合实力。不要因为自己还没有准备好就什么比赛都不敢参加，没人敢说自己在参赛前就已经完全准备好了，一定要勇于尝试。

获奖团队：2123024

获奖团队：徐院平、陈家金、石苏一

指导老师：杨靖三

队员获奖情况：

曾获2021中国机器人专项赛暨RoboCup机器人世界杯中国赛工程竞技机器人专项赛二等奖、五一数学建模竞赛二等奖和三等奖、江苏省高等数学竞赛二等奖、2020暑期社会实践“先进个人”，多次获得学习优秀奖学金、素质拓展奖学金等。

“迈出第一步，我们最酷！”

“这是我们三个人第一次参加美赛，赛前我们参加了学校的数模培训，不过由于概率论与数理统计方面的知识很欠缺，比赛过程中遇到了很多困难。好在我们仨都没有气馁，而是放平了心态，努力备赛。”队长徐院平回忆道。

“大胆尝试，认真对待”

“美赛分为6个选题，我们错以为只能选前3个选题，而那些选题并不适合我们。在老师的指导下，我们选定了E题并开始搜集相关资料，可在理清了E题的思路时又发现E题难度远超想象。在比赛第二天，我们果断放弃了E题，转向F题，最后用3天时间完成了比赛。整个过程真是惊险又刺激！”徐院平激动地说道。

#参赛小tips#

比赛过程中，要合理安排时间，事先要做好规划。弄清楚建模大体分成几个板块，再确定每天要做完哪几个板块，保证在规定时间内完成论文。大胆去尝试，认真去对待，加油，相信自己，会很棒！

获奖团队：2123260

获奖团队：刘小琳、曹潇月、褚嘉欣

指导老师：周木生

队员获奖情况：

曾获“互联网＋”大学生创新创业大赛高教主赛道创意组一等奖、五一数学建模竞赛三等奖、“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛特等奖，考取AOPA无人机驾驶员执照（Ⅲ类多旋翼），获评“优秀共青团员”“优秀班干部”“优秀青年志愿者”等，多次获得学习优秀奖学金、素质拓展奖学金等。

“幸好没有错过你”

在第十二届中国决策科学学术年会上，刘小琳听着来自各方的学术大佬介绍研究方向时，对数学建模产生了浓厚兴趣。

“我差一点就与这次比赛擦肩而过了。”她笑着说道。原来在预选赛那天，五点半下课的刘小琳早已将此事抛之脑后，当她正在悠哉悠哉地吃饭时，突然然意识到自己六点还有预选赛，她飞奔到专业楼，赶上了比赛！

“永不放弃，永远信心满怀”

团队选的是F题，一开始的数据、指标等信息的获取方法及渠道上的进展都不容乐观。大家要阅读大量的文献，在各国官网上收集数据，以确保信息真实、有效。“这个过程耗费了大量的时间和精力，直到晚上也没有选定国家。第一天就这样过去了，大家心乱如麻。第二天，我们早早就开始对比各国数据、测试指标，以期达到最好的模型效果。团队合作的力量永远不容小觑，在所有人的不懈努力下，国家选择方面的难题终被顺利解决。”刘小琳说。

“勇敢踏出第一步是比较难的，不过我们可能就像《熊出没》的主题曲唱的那样‘勇气是信仰，永远不彷徨，我迎着风大声唱，征途是星辰和海洋！’吧~”刘小琳坚定地说道。

#参赛小tips#

赛前，认真参加学校组织的培训。撰写论文时，要规范论文的排版与书写格式。一定要坚持下去，持之以恒地努力会让你变得越来越优秀。

获奖团队：2123030

获奖团队：余颖、黄佳陈、朱思诺

指导老师：杨靖三

队员获奖情况：

曾获全国市场调查与分析大赛省赛一等奖、国赛三等奖，江苏省高等数学竞赛一等奖、三等奖，“东方财富杯”全国大学生金融精英挑战赛二等奖，获评2019年度“杰出青年志愿者”，多次获得学习优秀奖学金、素质拓展奖学金等。

虽是新手，无所畏惧

“我们仨都是抱着试一试的心态参赛的。赛前，我们参加了学校组织的培训，同队的两位学妹都是第一次参加美赛，对模型和软件还没有清晰的概念。了解到我们的困惑后，指导老师及时为我们作出解答并举一反三，让我们对知识点有了更深刻的认识和理解。”余颖说。

“路，一起走，不回头！”

考虑到专业性质，团队在选题之初将目光投向了ICM的三个选题，在了解各选题的基本要求后，对每个选题的优劣进行了大致分析。她们本来想选的是E题，但在深入考虑论文的切入点时，她们发现虽然相关数据比较多，但是难以用贴合的标准对系统进行衡量。于是，三人最终选择了与团队相关度较高的F题。

题目要求比较抽象，余颖便带领队友们对其进行层次划分，将六个问题归类为三个层次。基于题目中的关键词，通过搜索、查阅相关文献，她们进一步确定了切入角度以及采用的具体模型和方法。

#参赛小tips#

不要只重视基本数学模型概念的学习，要有意识地将模型与题目联系起来，知道哪些模型适用哪些应用场景。以赛促学是很好的学习方法，在比赛中加深对相关知识的理解。将建模的专业知识学透彻了，再加以适当的实践训练，就能取得好成绩。

（感谢受访者提供相关素材）

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文编：宋蕾 赵思睿

美编：刘璐

责编：赵妮妮

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