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获奖团队记|国际大学生数学建模竞赛欧拉特等奖

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用数学符号和语言描绘未来
——记2018国际大学生数学建模竞赛Leonhard Euler Award获奖团队

■实习记者 冯毓璇

“当看到自己获奖的图片第一瞬间特别担心是假的,但是后来发现是真的,到现在还是觉得难以置信”,三人思索良久以后告诉我当时的获奖感受。他们,通过建立最具创造性和创新性的数学模型,解决了特斯拉电动汽车充电桩的分布问题,展现对交叉学科的理解,因而获得了2018年国际大学生数模竞赛Leonhard Euler Award。他们可以在数据收集和建模的过程中做到清晰和准确,也可以在四天的比赛中做到镇定自若、逻辑清晰,却在回忆从校内赛到美赛的整个过程中略显羞涩,表示“没想到可以走到这么远”。


兴趣至上 志趣相投

2018年2月9日—13日,距离农历新年还有三天,国际大学生数学建模竞赛开始,全球共20602支队伍参加,范英晨、张小玉、陈文岗三人组成的团队便是其中之一。

见到范英晨、张小玉、陈文岗的时候,距离他们获奖刚过去十几天。作为西安电子澳门银河娱乐平台大学网络与信息安全学院级网络澳门银河娱乐场卓越班大三的学生,虽然这学期课程不多,但是他们依然选择继续参加一些比赛,充实自己,或是开始为继续深造做准备,看一些专业资料,“现在也要开始考虑读研或是工作的事情了,所以要留意一些学校和实习信息。”他们已经开始看淡这次的获奖,开始为未来做准备了。

显然,三个人还不擅长“应付”这样的谈话。谈到他们三人为何能成为团队和参赛的理由时,三个人互相看对方一眼,不好意思的说,不同于许多带着目的性参赛的同学,“兴趣”是他们三人共同的出发点。因为兴趣,志同道合,平常在班级里关系比较好的他们就组队;因为兴趣,看到学长学姐都去报名参加,就想要去试着参加一下,想要看看自己的水平如何,所以才会报名参赛。“我从小就喜欢数学,一直就觉得数学很有趣”,张小玉告诉我。范英晨也是一样,“我一直对数模就很感兴趣,一开始上大学的时候,也是报的经济学,因为经济学也需要建立模型,后来在学校参加考试进入到现在的班级”,陈文岗则是一位编程“专家”,他平常就爱写程序,做网页。因此他们三人一拍即合,组成团队,就有了现在的他们。

在他们看来,这次的竞赛完全就是出于自己的兴趣,能够取得今天的成绩是出乎他们意料的,也是幸运的。

苦中作乐 坚持不懈

据数学与建模团队的总教练韩邦合老师介绍,数学与建模的竞赛的过程只有两个字来形容,就是“艰辛”。从校内赛到到美赛这前后将近一年的时间,严格的选拔过程,老师与学生的压力都是很大的,暑假一个月与春节前的培训条件更是艰苦,学校因为是在放假期间,所以吃、住等问题比平常要困难得多,能够坚持下来都很不容易,许多学生中间都因为无法承受这么大的强度选择放弃。

而当记者问起关于这段过程的感受时,他们三人的回答有些出乎我的意料,他们没有说整个过程多么辛苦和劳累,只说了两个字:“开心”。在他们眼里,这段时间是快乐和开心的,虽然辛苦,但是乐在其中,同时也在不断提升自己,“培训的时候很苦,但是我们三个人在一起还是特别开心,总会找到让我们自己开心愉快的事情,一直保持乐观积极的态度,这段经历也告诉我任何时候都要充分相信自己,无论遇到多大的困难和挫折,都不要质疑自己的能力。”对于遇到的困难,在他们看来就是“这个模型建不出来,这道题做不出来”的时候,解决的办法也很简单就是“换另外一种模型继续,错了就不断尝试”。“我们团队可能跟其他团队不太一样”,范英晨告诉我,“别的团队可能会因为题解不出来而难受,但是我们不是这样的,而且他们本身之前并不认识,只是因为竞赛才组合到一起,关系不是特别近,但是我们三个‘互相不嫌弃’,磨合得比较好,遇到这种情况时,不会去强制让自己解题,而是放松心情,调节心情。”

“记得美赛培训的时候,第二道题我不会做,网上搜论文也看不懂,因为模型建立不出来,所以他俩也无法做下面的题目,感觉压力特别大,所以我们最后就去吃火锅了。”说到这件事时,他们三人显得尤为开心。但是,也有让人觉得辛苦的时候,“做数模是一个比较辛苦的过程,每次比赛持续3-4天,后两天基本都是熬夜加班加点做,身心会经受较大的考验。寒假的数模美赛,当别人都回家的时候,我们仍然在学校做数模,期间也会有一些同学主动放弃”,陈文岗说那个时候心里会受到很大的影响,好在他们三人最终都坚持下来,没有放弃,“努力终会有回报,我们对此感到欣慰。”


模型创新 体现交叉学科

范英晨、张小玉、陈文岗三人分别负责不同的方向,范英晨是负责建模,张小玉是负责论文写作,陈文岗是负责编程。他们三人在这次竞赛中选择的是D题,题目是特斯拉电动汽车充电桩的分布问题,属于网络科学问题,之所以选择这道题是因为从参加比赛和培训开始,他们练习的一直就是这类题目。

他们提交的模型论文题目是How to achieve the full adoption of all-electric vehicles,据了解,他们的模型优势有三点:第一,网上的资料基本全是微观意义上的研究(具体到某个州或是某个城市),他们的模型是应用了复杂网络理论,以宏观角度进行的研究;第二,巧妙应用了复杂网络中经典SI传染病模型来探究特斯拉网络构建过程,很好的解决了问题;第三,爬取了大量的数据,结果真实可靠。

此图为他们三人爬取了特斯拉官网上接近上百页的充电站地理数据,以及美国的城市交通、人口、经济数据,大约50MB的数据。

此图是输入所建立的双层复杂网络模型,将加权介数(衡量城市是否为交通枢纽)和城市本身发达程度(人均车辆保有量和GDP等参数衡量),加权后输出的图像,可以大致看出与美国当前特斯拉网络情况差不多

该图没有实际意义,是个概念图,用于描绘拥有电动汽车的客户变化过程

该图是应用SI传染病模型后得到的结果,阐述了特斯拉公司对电动汽车不同渗透率下的不同策略

“在此次美赛过程中,D题的数据是很难收集的,于是我编写了一个数据爬虫程序,爬取了特斯拉官网上接近上百页的充电站地理数据,以及美国和爱尔兰的城市交通、人口、经济数据,比普通的手工查找缩短了时间,在起跑线上领先别人一步”,陈文岗告诉我,“我自己本身非常熟悉前端,所以我在画图的时候使用了较多的前端工业界的数据可视化库,相比用传统工具画出来的图,我们的图形更加丰富多彩、浅显易懂,视觉冲击也更强烈,能对模型做出非常完美的说明。”

放平心态 团结一心

对于这次的获奖,除了他们三人自身的实力和努力外,他们的指导教师刘振华教授也功不可没。“我感觉老师很认真的,在我们团队刚有思路的时候,他给予了我们指导,在培训过程中,他不断帮助我们改论文、改摘要,他也很辛苦”,张小玉说道。在他们眼中,刘老师与他们之间没有隔阂感,老师非常和蔼可亲,并且有什么就说什么,对他们的帮助很大。

谈到此次参赛过程中最大的收获,就是三个人都成长了许多,比原来更成熟了。“希望大家真的能把学习当成生活的一部分,有了这样的认识之后,就不会对获奖的目的性那么强了,就不会在这个过程中感觉很难受很煎熬了。学会享受生活,只要自己把自己该做的都做了,结果就会很好”,范英晨说道。

“获得此次奖项更多应该是靠我们整个团队的努力:每个人都把自己的工作做到极致,并且合作得非常融洽。我与两位队友从校赛一路走来,每个人都非常认真细致,都有主人翁精神。当一个人遇到了困难,整个团队会齐心协力一起解决”,陈文岗告诉我。

“让我觉得收获最大的我们队友三个人在一起的时候那种精神和感觉。当做不出来题的时候,我们学着调节自己的情绪,依然坚持下去,互相鼓励,也很体贴对方,真的有一种战友的感觉。这让我更加相信了团结一心的力量。这在我以后的人生道路上都是一笔宝贵的财富”,张小玉在谈话的最后这样对我说道。

这一路走来,他们遇到过很多,学习了很多,也成长了许多,有机会,也有困难和挫折。现在,范英晨在暑假将会去美国哈佛大学进行短期学习交流,张小玉则在考虑未来的专业研究方向,陈文岗在大四的上半学期将会去杭州的阿里实习,他们三个人正在为自己的未来做不同的准备。


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