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全国/美国数模竞赛经验帖

数模竞赛有大大小小多种,较受重视的是全国大学生数学建模竞赛(国赛)和美国大学生数学建模竞赛(MCM/ICM,美赛),二者的获奖比率均在40-50%左右。我校每年都有大批学生参加,通过举办校赛和校内培训选拔参赛队伍。

赛事简介——大规模,小团队

数模竞赛就是对实际问题的一种数学表述。更确切地说,数学模型就是对于一个特定的对象为了一个特定目标,根据特有的内在规律,做出一些必要的简化假设,运用适当的数学工具,得到的一个数学结构。数学结构可以是数学公式,算法、表格、图示等。数学建模是运用数学的语言和方法,通过抽象、简化建立能近似刻画并“解决”实际问题的一种强有力的数学手段。

国赛是首批列入“高校学科竞赛排行榜”的19项竞赛之一,是目前认为含金量最高的数学建模竞赛,也是认可度最高的数学建模竞赛,一般在每年9月中旬某个周末举行(通常是周四18:00至周日20:00)。大学生以队为单位参赛,每队3人(须属于同一所学校),专业不限,历年赛题与评奖可在官网( http://www.mcm.edu.cn/index_cn.html )查询。其参赛人数众多,2020年共有45680队(本科41826队、专科3854队)、13万多人报名参赛。是目前认为含金量最高的数学建模竞赛,也是认可度最高的数学建模竞赛。

美赛是唯一的国际性数学建模竞赛,是世界范围内最具影响力的数学建模竞赛。中国学生自从1989年开始参赛后,历年均有不俗成绩(目前的参赛者90%以上是中国学生),2019年共有24,000支中国队伍参赛。比赛时间一般为2月上旬,3人成队参加比赛,一共有6种题型,分别为连续型、离散型、大数据、运筹学/网络科学、环境科学和政策(官网 https://www.comap.com/undergraduate/contests/mcm/ )。中南大学在2019年取消了美赛M奖(类似于二等奖,较为容易,之前可因此每年保研数十人)的保研资格,美赛乃至数模竞赛的热度均受到影响,本文按下不表。

谁会喜欢——理科生请举手

刚上大一的时候,医学生生涯还不是现在这样(哭)。当时的基础课程和高中的学科分布很相似,所以隐隐约约还觉得自己是个理科生。当时对很多没试过的新奇事物都雀雀欲试,其中就包括了数学建模。数模是我们的高数老师张佃中老师在课上推荐的,此时此刻我还能回忆起张老师口若悬河的模样。当时满脑子都是“数模思维”“交叉学科”“解决问题”,晕晕乎乎就感了兴趣,和两个计算机的同学组队开了团。

好在呢,张老师并没有骗我,情况它就是这么个情况,的确很香。如果你是个讲逻辑重思考,怀念大脑运转起来CPU发热时光的理性青年,加入这个竞赛会给你带来精神上的享受。

要做什么——头脑风暴

简单介绍一下比赛流程。开赛时官方提供两个问题,赛手根据自身擅长特点任选其中一道完成模型,包括构建模型的过程和运用模型解决问题的成果,其难度大约相当于一篇中等质量本科毕业论文,并且题目不一定是你们专业的研究方向(大概率不是医学,工科概率大)。每年4月份左右开始校赛,为期1个月,方便新手摸索学习,目标是针对问题写出数学模型,大概20页的论文。参加过校赛的人可在暑假进行为期20天的校内培训,期间有三次模拟练习。参加过培训的人可报名9月初的国赛和1月的美赛,为期4天(通宵熬夜的时刻),后者为英文写作。

数学建模说的简单一点,就是用大学生的方式解决小学生的数学应用题,附张图给大家感受一下:

数学建模

但是又有很多不同,最大的不同就是没有一个标准答案。这些问题大多具有开放性和可优化性,没有最好只有更好,重在考查解决问题的过程中你所运用的数学,计算机,社会调查,材料,金融,物理,资料搜集,行业知识甚至生活常识是否得当。因此,在边学边进步的过程中,你可以快速地获得从未接触过的知识,然后迅速投入运用,之后你就掌握了它。

我们队都是大一生,作为小白,买了一本《数学模型》(姜启源著)就开始边学边操作了。队友负责编程,我负责编程以外的东西,比如数据处理,论文撰写,新的软件的学习应用。所以看到这里的同学,即便你不会编程,也不会影响你参加数模竞赛,只要你愿意思考,喜欢合作,就可以开始。面对问题,刚开始总是一头雾水,不断地“头脑风暴”和浏览检索相关知识,慢慢地搭建起简单的模型,相互说服,再进一步改进完善,最后整理成稿。校赛题目是比较简单的,很适合新手入门,国赛和美赛由于时间很短,无法白手起家,所以要有一定的技能储备。总体而言是比较科学的,循序渐进,给你时间去适应。

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得到什么——跳出功利

数模竞赛可以说是小奖易得,大奖难求。以去年的政策来看,如果能拿到国赛一等奖或者美赛O奖(一等奖)及以上,可以获得保研资格。这是最直接的获益,湘雅医学院这些年也陆陆续续有人拿到这个机会,有能力的学弟学妹可以冲上一把^-^。不过就保研而言,国一和O/F奖的获奖比率大概分别为2%和0.3%,需要实力与运气并存,所以也不建议同学们以保研为目的参加比赛。医学院的保研政策中,数模的加分也并不是很多。功利地看的话,这并不是一本万利的买卖。那么保研之外呢?

“学以致用”是我在数模过程中得到的最大收获,从填鸭式的课本教育中抬起头来,我意识到学习不仅仅是要系统地啃下一个又一个课程,拿起一本书现学现卖也一样可以有产出并且学得扎实。这种态度伴随我继续后续的大创课题以及现在在挠头的研究生课题,让我不会惧怕未知的事物,因为我知道三天你可以入门一个领域,再深入进去你就可以成为“专家”。

数模涉及的知识也是方方面面的,集中体现为“数模思维”。虽然比赛时仅仅围绕一个题目设计,但是在准备期间,学校系统培训了多种类型的建模基础知识,每次模拟练习也是不同题型,可以自由选择。这个过程中我们粗涉了图论、深度学习、多目标规划等等,在此之后我的信息检索能力也有了不明觉厉的提高。数模是一种基础能力,建模体现在方方面面,小到一次路程规划,大到你对国际形势的分析,都有建模的影子,因此在我看来,数模思维的培养是比保研和加分更“有用”的无用之用。

如何试水——初生牛犊不怕虎

如果以上你都有些兴趣,那就试试看吧!校赛、国赛和美赛三场比赛的时间都在学期初不太忙的时候,所以不要有太大心理负担,万一就喜欢了呢?不会编程的学弟学妹最好找会的人组队,数学系和计算机系是比较受青睐的队友。买一本《数学模型》(姜启源著)先看看,不必特意学习相关软件如何操作,不必做好万全准备,在准备初赛的过程中逐渐掌握方法与技巧,之后再决定是否继续即可。

S学姐
写于2021年2月22日