美国数学建模竞赛经验分享

美国数学建模学术活动经验分享作者简介黄思晋：北航经管学院信息管理与信息系统专业2015级本科生，毕业后即将出国读研。

张丹蕾：北航经管学院信息管理与信息系统专业2015级本科生，毕业后即将出国读研。

李豪晨：北航经管学院工业工程专业2015级本科生，毕业后前往外校读研。

美国大学生数学建模学术活动（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学术活动，也是世界范围内最具影响力的数学建模学术活动。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。学术活动要求三名本科生为一组，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，为现今各类数学建模学术活动之鼻祖。它与其他重要的数学学术活动不同的地方在于此学术活动着重于研究、创意、团队合作、沟通以及结果的辩护。因此，学术活动题目也没有标准答案。

其中，赛事奖项“Outstanding Winners”（特等奖，俗称“O奖”）是该项赛事的最高奖项，2018年共有来自全球1443所高校的20601支队伍参赛，其中16支队伍获得MCM特等奖、17支队伍获得ICM特等奖，获奖率仅为0.16%，而其中获得COMAP奖金的队伍更是只有四支，获奖率低至万分之二，极低的获奖比例使该奖项在国内的数学建模界中具有一定的“传说色彩”。

01轶事：“临时拼凑”的参赛队

谈起参加美赛的经历，队伍的召集人李豪晨至今仍然觉得有些戏剧性。他是同学中较早了解数学建模比赛的，在大一大二的时候就开始参与一些建模方面的活动，2016年底开始谋划组队参赛，与许多同学一样，同时参加国赛和美赛。国赛的校内选拔赛是在5月份，他邀请了来自不同学院的两位同学组队，接到题目发现是关于基因的，由于相关专业知识储备确实不足，“没看懂题目”，未能通过选拔。

到了9月份，由于全校同学参与数学建模大赛的热情非常高，又组织了一次加试，他再次燃起斗志，抱着试一试的想法向擅长编程的黄思晋和写作水平高的张丹蕾发出邀请，没想到大家经过简短的交流，一拍即合。在加试过程中，三人配合默契，一举通过，代表学校参加北京市和全国比赛，并获得了北京市一等奖和全国二等奖。虽然在国内比赛取得了不错的成绩，但大家对于美赛仍然抱着重在参与的心态。张丹蕾回忆：“赛前没有十分强烈的目标一定要拿到O奖，只是决定要一起认真把题目完成好。交卷时刚刚完成一遍校对，其中的一些图示也没有来得及认真润饰，所以其实期望也没有如此高。直到收到朋友的微信消息祝贺才知道自己获奖，最开始还以为同学开玩笑，多次确认大家发的截图以及官网说明之后，才相信我们确实拿到了O奖和COMAP奖金，很开心也很激动”。

02参赛：合理分工，同心协力

在被问到“成功经验”的时候，张丹蕾觉得团队的默契是最重要的基础，“有了之前的配合，我们对于数学建模比赛的过程有了基本了解，对于数学建模方法也有了一定的积累，队友之间的配合也更加默契，每个人的分工、职责也相对固定。这也帮我们省去了美赛之前的磨合时间，赛题发布当天，大家返京在学校碰面后就可以直接开始研究题目了”。在分工方面，大家根据每个人的能力特点确定了“分工明确但不限于分工、全员全程参与”的原则，并且改变常见的“建模、编程、论文”切块分工模式，采用“建模+编程、建模+论文、编程+论文”的齿轮式合作形式。在参赛过程中，合理分工的优势开始显现。从官网发布赛题到提交，一共是四天时间。

第一天主要是确定选题。当时对于选择B题还是C题存在一些分歧，决定分组分别进行初步处理，都推进到30%左右，再一起讨论哪个题目更有优势和继续完成的潜力，最终确定完成B题。

第二天主要是数据搜集。今年的题目都比较抽象，偏向大数据，所以数据搜集也是本次比赛的一个难点。数据集数量庞大，来源混杂，大家讨论决定采取人工手动采集数据、利用爬虫程序采集数据、利用python、excel进行初步整理数据等等多种方法进行处理，收集处理的有效数据达到上千量级，总共形成了4-5个数据集来支持后续的模型构建。

第三天主要是构建模型，编写代码。按照由简单到复杂的逻辑共分三个模型，由基础模型到拓展模型，再到集成模型。运用的方法也发挥了所有人的知识储备，非常多样化，元胞自动机、迭代、梯度下降、仿真模拟、机器学习等等数学建模中常用的方法都有涉及。

最后一天主要是撰写论文并进行润色。首先是主责建模、编程的同学提供自己的思路以及工作内容的说明，由主责写作的同学负责汇总，整理出完成本次题目的整体思路、方法、成果，再进行必要的敏感性分析、优势劣势分析等，最后组内同学共同完成摘要的写作。

03回顾：让优秀成为一种习惯

比赛让大家对日常课程学习的意义有了更深的认识。黄思晋回顾比赛过程的时候说，用“穷尽毕生所学”来形容丝毫不夸张，曾经学习的很多科目都对本次比赛有所帮助，例如运筹学课程中学到的方法可以加以运用，python、java、SPSS等工具也必不可少，统计学、概率论更是完成这次比赛的基础，物流管理课程的学习让我们对于建立模型更加熟悉。从大一开始完成的各种课程设计，让我们对于论文的撰写思路与规范有了基本的把握。所以其实认真学习课内课程十分重要。在跟随老师完成科研任务的过程中，我们也阅读了大量英文学术论文，英文水平和对于学术论文的认知水平有所提高，这也让我们在查询文献的过程中驾轻就熟，最后撰写论文时也显得比较顺手。

美赛之前，大家还各自去学习了相关的知识。主要负责编程的黄思晋提前看了很多历年获奖论文，也参加了数学建模社组织的培训，对于所需要的基本方法有了一定的了解，最后也用到了我们的模型中。主要负责数学模型的李豪晨阅读了许多涉及数学模型的学术论文，对于怎样构建一个简洁明确的数学模型有了更好的把握。主要负责论文写作的张丹蕾除了阅读历年O奖文章以外，还提前阅读了写作相关的指导书，对于论文整体逻辑、切入点、语言细节、词语语法注意事项等等，都进行了推敲与积累，并且提前学习了Latex排版工具，以便于撰写论文时使用。

李豪晨认为参加美赛的意义不仅是拿奖，更多的收获是在学术活动之外。例如形成用数学思维理解世界、解决问题的习惯，参加各类比赛还可以让人保持前进的方向，不断探求自己未知的领域。最重要的是通过比赛形成了自学、自律、自信——自学是利用课余时间积累知识，既有学习课外的知识拓广自己的眼界，也有针对课内感兴趣的内容深入研究；自律是在完成比赛的过程中，大家都能保持良好作息与高度活跃的思维，高效坚持完整个比赛。虽然可能会疲惫、煎熬，但咬牙坚持，扛过去就是晴天；自信是通过自己的努力，获得了理想的结果，证明了自己是一个能够在国际舞台展现实力的北航人。