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四天三夜没睡 三位理工生拿下国际性数学建模竞赛特等奖
2018年05月10日 10:01  云和新闻网

  浙江在线5月10日讯(浙江在线记者 郑琳 通讯员 石鲜鲜 陈新怡)浙江理工大学机控学院传感器技术实验室里,张力在摆弄实验桌上机器人硬件。在完成老师布置的基础训练之后,他开始研究自己喜欢的运输机器人项目。

  他和两个并肩作战的小伙伴一起,呆在实验室中,翻动着厚厚的练习纸,一边记录数据,一边求解答案,这样整整“战斗”了三个月,最终在2018年美国大学生数学建模比赛中夺得特等奖。最近,一张英文的获奖证书送到了他们手上。

  这项唯一的国际性数学建模竞赛有包括来自哈佛大学、普林斯顿大学等高校的学生参与角逐,为现今各类数学建模竞赛之鼻祖,特等奖的获奖比例仅为0.16%。而他们除了被授予INFORMS奖外,文章还被收录到UMAP journal(美赛官方优秀论文)中。

  四天三夜的比赛

  几乎没怎么睡

  一次机缘巧合,张力和赵博文经由实验室伙伴的推荐,与季依帆组建了本科三人组。

  “我是工科生,建模对我的专业来说必不可少,这是很好的机会。但我以前根本没有参加过建模比赛,对比赛并不熟悉。”赵博文说。

  一般来说,学校对于建模竞赛设置了层层选拔的机制,从校赛到国赛再到美赛,参与的学生至少会经过两三个月的培训。虽然学生也可以直接报名美赛,但是难度之大可想而知。团队刚组建时,除了参加过国赛经验丰富的季依帆,毫无数学建模竞赛经验的张力和赵博文都属于白纸一张。怎么能尽快磨合和适应?成了摆在三人小组面前的难题。

  跟随数学建模组老师上了三年课的季依帆被张力和赵博文称为“真正懂建模的人”,也自然成了三人组的“指导老师”。在半个多月磨合期中,季依帆帮助两个组员建立大致模型、组织讨论并将自己收集的论文一起分享。渐渐,在三人慢慢摸清数学建模的套路时,2018年的美赛也拉开序幕。

  四天三夜的比赛正式开始,三人从实验室搬来两张折叠床,和办公室的沙发一起成为了他们的临时休息区。

  “其实没怎么睡,特别是最后的28小时,无眠无休。”从建模、求解、验证,到论文撰写,为充分利用时间,工作过程中至少一个人保持清醒。“在他俩休息时,我先构思模型,然后记录在小黑板上,他们醒了就会看到我留下的东西,再继续工作。”季依帆说,团队的默契值达到了“一个眼神便心领神会”的程度。

  凌晨的浙江理工大,灯光零星。18号楼里的办公室灯火通明,三个自嘲是“孤独的入眠者和守夜人”的学子,或是在键盘上敲击代码,或是在屏幕上寻找数据,或是着手撰写全英文论文。

  抽象出来的模型

  其实是个系统的灵魂

  在美赛主办方公布的选题里,团队选择了“特斯拉的充电桩问题”。随着不断发展的电动汽车,汽车的充电问题也成了人们的困扰。

  这一交叉学科建模题,有利于来自不同专业的队员发挥优势。“无论是学机械还是学测控,对这个问题都有自己的看法,如果融合的话就会得到最优解。”季依帆说。

  一个国家那么大,应该在哪些地方安装充电桩?能够满足周围多少居民的需求?如何缩短车辆排队充电的时间?又该建多少个呢?

  队员们将问题抽象为数据和模型,通过在大数据和机器领域上的学习不断完善自己的设想。

  在具体的建模过程中,团队拓展了蜂巢模型,运用经济学的思维方式,把大量对象的输入转变成唯一的输出,用唯一输出来决定各个国家充电桩的增长模式。

  为了让论文题目抓住评委眼球,队员们冥思苦想,别出心裁地在题目中创造了“elecomb”(electric+comb),即电动的蜂巢(模型),让评委立即产生了兴趣,而文章后面再进一步给出定义及详解。

  谈到如何在全球6万多名学生中脱颖而出,季依帆表示除了知识的碰撞融合与构造的创新点,更重要的是对建模的感情。“从某种程度上说,我们抽象出来的模型就是一个系统的灵魂,我以后研究生想读的专业也是跟工程建模相关的专业。”赵博文强调。

  “或许在将来,路上奔驰的电动汽车,会载有特斯拉的充电桩问题的灵魂。”季依帆笑着说。

  “原来知道建模竞赛的学生不是很多,这次国际赛可以让更多人了解建模精神,提升学生的参与度。对于学生个人来说的话,也有利于学术水平的提高以及科学素质的培养。”浙理数学建模组的负责人骆桦老师说,在学校,有一批教师建模指导组,学生们在各大型建模竞赛中一直表现不错,在美赛中也曾得过一等奖,而这次又是作为浙江省唯一一所获得特等奖的高校。

  说开去

  美国大学生数学建模竞赛(MCM/ICM):由美国数学及其应用联合会主办,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。赛题内容涉及经济、管理、环境、资源、生态、医学、安全、未来科技等众多领域。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。

  数学模型:是一种模拟,用数学符号、数学式子、程序、图形等对实际课题本质属性的抽象而又简洁的刻画,它或能解释某些客观现象,或能预测未来的发展规律,或能为控制某一现象的发展提供某种意义下的最优策略或较好策略。

来源:浙江在线 作者:记者 郑琳 通讯员 石鲜鲜 陈新怡 编辑:吴晓青

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