2018年美国大学生数学建模竞赛(MCM/ICM) 比赛心得

话不多说，题目先上：

这是我们这次选择的题目，说说建模的那些事！

美赛的时间和国赛挑战杯时间略有不同，貌似多的一天是为了让我们对文章进行一个翻译吧QAQ

建议参加美赛的同学可以参照此计划进行

Day0---------------------------------------------------------

想着明天就要比赛了，原本两个月前我和队友就计划着在学校一起比赛来着，后来听说学校出事故了，再后来不让留校，也许是单纯针对我们学院而言吧QAQ，然后比赛前一个月，我想到了一个法子，想让他们直接来我家这边，有个没人住的小房子，在那里蛮好的，后来考虑到队友是内蒙的，一个月前他就定好了回家的票。。。想法破灭QAQ

于是。。。不得已选择了线上交流，虽然在一起比赛可能会更好些。。。

当然了，寒假这些天天天都在颓，也没看过比赛相关的东西，有点慎得慌！！！

我提醒他们明早早点起来，毕竟六点钟开始比赛嘛，晚了是不是就不能抢占先机了？于是颓了一天qwq

Day1---------------------------------------------------------

早上六点钟闹钟一响，我就迅速做好准备随时准备战斗，发现队友五点五十就把比赛题目给发出来了。。。突然发现作为队长的我竟然这么不靠谱。。。迅速洗了一把脸，六点一十，电脑开机，花了二十分钟扫完了所有六题，当时我的第一感受如下：

然后队友经过了半个小时的分析探讨，得出了和我相似的结论。。。(第六感还行hhh)

当然我大概说下这六题的意思，以下想法全是个人的初步看法，如果会有详细思路，我们单独以一篇随笔的方式发出，敬请期待！！！

A题

A题专业性较强，适合物理学相关专业学生，用波传递模型求解 
第一部分：建立海洋信号反射的数学模型。对于一个 100 瓦特的高频恒定的载波信号，低于 MUF，从陆地上的点源，确定强度第一次反射出汹涌的海洋，将其与第一次反射的强度进行 对比。平静的海洋。（注意，这意味着有一个反射信号关闭。电离层）如果额外的反射（2 到 N）在平静的海洋上发生，那是什么？最大跳数的信号可以以其强度低于可用信噪之前比 （SNR）阈值为 10 分贝？

解法思路：用波传递衰减模型求解
 
第二部分：你的第一部分的调查结果如何与山区的 HF 反射进行比较？崎岖的地形和光滑的 地形？

解法思路：用波传递非正常衰减模型求解 
第三部分：穿越海洋的船将使用短波进行通信和接收。天气和交通报告。你的模型是怎样改 变以适应船上的接收器的？在汹涌的海洋上行走？使用同一时间的船舶仍能保持通信多跳 路径？

解法思路：用波传递海洋衰减模型求解

第四部分：准备一份简短的（1 至 2 页）你的结果摘要，适合作为一个简短的出版。IEEE 通 讯杂志的注释。

B题

B题属于大众类型题目，需要建立预测模型，初步分析。用空间统计模型 
第一部分： 考虑上文所述背景段落中所描述的影响和因素，以及你的小组可能识别的其他因素。根据预 测的趋势和一些或所有这些影响和因素，模拟各种语言发言者的分布随着时间的推移。 用你的模型预测未来 50 年母语使用者和总语言使用者的数量会发生什么变化。你预测目前 的前十个列表中的任何一种语言（无论是母语者还是总扬声器）都将被另一种语言取代？解 释。

C. Given 预测未来 50 年的全球人口和人类迁徙模式，这些语言的地理分布是否会在同一时 期发生变化？如果是的话，描述一下变化。

解法思路，用多元回归统计模型

第二部分： 根据你第一部分的模型，假设你的客户公司想开设六个新的国际办公室，你在哪里可以找到 这些办公室，在办公室里会使用什么语言？你的建议在短期内和长期上会有所不同吗？解释 你的选择。 考虑到全球通讯的性质的变化，为了节省你的客户公司资源，你能建议公司开少于六个国际 办事处吗？说明你需要什么额外的信息，并描述你如何分析这个选项，以便通知你的客户。
解法思路，用最大概率统计模型
 
第三部分： 写一份 1-2 页的备忘录给服务公司的首席运营官，总结你的结果和建议

C题

C题需要数据分析，属于大数据类型，擅长SPSS等统计学软件的同学可以考虑；需要往建立能源站优化模型方面思索。用分类统计模型

第一部分： 使用所提供的数据，为四个状态中的每一个创建一个能量配置文件。 开发一个模型来描述四个州中的每一个的能量分布是如何从 1960 - 2009 演化的。分析和解 释你的模型的结果，以便于四个州使用清洁、可再生能源，这很容易被州长们理解，并帮助 他们理解这四个国家之间的相似之处和不同之处。在讨论中包括可能的影响因素（例如地理、 工业、人口和气候）。 C.确定四个州中哪一个国家在 2009 使用清洁、可再生能源方面有“最佳”配置文件。解释 你的标准和选择。 D.根据这些国家能源使用的历史演变，以及你对所建立的国家概况之间的差异的理解，预测 每个国家的能源概况，如你所定义的那样，在每个总督办公室没有任何政策改变的情况下， 分别为 2025 和 2050。

解法思路，用分类统计预测模型
 
第二部分： 根据你对四个州的比较，你的“最佳”概况和你的标准预测，确定可再生能源使用目标为 2025 和 2050，并将其作为目标。这个新的四态能源契约。 b.确定并讨论四个国家可能采取的至少三项行动，以实现其能源紧缩目标。

解法思路，用分类统计“最佳”模型 
 
第三部分： 准备一份一页的备忘录给 2009 个总结国家概况的州长，你对能源使用的预测，没有任何政 策改变，以及你建议的能源契约采纳的目标。

D题

D题和2016年中学生美赛建立？个货运站相似，可以参考相关获奖论文，采用时间网络模型

任务 1：探索当前和日益增长的特斯拉充电站网络在美国。特斯拉目前提供了两种类型的充 电站：（1）目的地充电，设计的充电的几个小时的时间甚至一夜之间（https：／／www.tesla。 COM /目的地充电）；和（2）增压设计更长的路去在短短的 30 分钟的充电提供 170 英里范 围（https：／／www.tesla。COM /增压器）。这些站除了在家里充电，许多特斯拉车主使用 个人车库或有权力的车道。特斯拉在轨道上允许完全切换到美国的所有电力吗？如果每个人 都转向美国的所有电动个人乘用车，需要多少充电站，以及它们应该如何分布在城市、郊区 和农村地区？

解法思路，采用时间网络距离模型
 
任务 2：选择下列国家之一（韩国、爱尔兰或乌拉圭）。 2A 如果你的国家可以立即将所有个人乘用车转移到所有的电动车辆上（不需要转换时间）， 确定充电站的最佳数量、位置和分布。影响你的计划发展的关键因素是什么？ 虽然这些国家已经开始安装充电器，但你可以从一个干净的石板开始。提出一个建议，将您 所选择的国家的充电网络从零充电器发展到全电动汽车系统。你如何建议国家投资充电器？ 国家应该首先建造所有的城市充电器，还是所有的乡村充电器，或者两者兼而有之？ 你会先安装充电器，希望人们购买汽车，或者你会建立充电器响应汽车购买？你提出的收费 站计划的关键因素是什么？ 根据你的增长计划，你建议在你的国家电动汽车的全面发展的时间表是什么？为了开始，您 不妨考虑在您选定的国家道路上有 10%辆电动汽车、30%辆电动汽车、50%辆电动汽车或 100% 辆电动汽车需要多长时间。影响你的增长计划时间表的关键因素是什么？

解法思路，采用混合时间网络模型
 
 
任务 3：现在考虑的国家有不同的地域、人口密度分布和财富分布，如澳大利亚，中国，印 度尼西亚，沙特阿拉伯，新加坡。你提出的发展和发展充电器网络的计划是否仍然适用于每 一个国家？ 什么是触发选择不同的方法来发展网络的关键因素？ 讨论建立一个分类系统的可行性，这将有助于一个国家确定他们应该遵循的一般增长模式， 以便他们成功地从汽油和柴油车转向所有的电动汽车。

解法思路，采用密度分类网络模型
 
 
任务 4：技术世界的不断变化和影响运输选项如汽车共享和乘坐共享服务，自动驾驶汽车， 电动汽车的快速电池更换站，甚至飞行汽车和 Hyperloop。评论这些技术如何影响你对电动 汽车使用量越来越多的分析。 任务 5：为参加国际能源峰会的各国领导人编写一页的讲义。该手册应确定领导人返回母国 时应考虑的关键因素，以便制定一项全国性计划，将个人交通工具转向所有电动汽车，并设 置燃气汽车禁令日期。

解法思路，采用特种网络模型

E题

E题需要从人流量考虑，建立第一问模型。采用气候统计模型

任务 1：开发一个模型来确定一个国家的脆弱性，同时测量气候变化的影响。您的模型应该 识别一个状态是脆弱的、脆弱的还是稳定的。它还应查明气候变化如何通过直接手段或间接 影响脆弱性，因为它影响其他因素和指标。

解法思路，采用气候脆弱性统计模型
 
任务 2：选择的前 10 名最脆弱国家的脆弱状态指标确定（http://fundforpeace.org/fsi/data/） 和确定了气候变化可能对国家的脆弱性增加。使用你的模型来显示，如果没有这些影响，状 态可能会更脆弱。

解法思路，采用最脆弱气候统计模型
 
任务 3：把你的模型运用到另一个不在前 10 位的状态来衡量它的脆弱性，看看气候变化会 以什么方式以及何时促使它变得更脆弱。确定任何明确的指标。你如何定义一个临界点并预 测一个国家什么时候能到达它？

解法思路，采用脆弱气候统计模型
 
任务 4：用你的模型说明哪些国家驱动的干预措施可以减轻气候变化的风险，防止一个国家 成为脆弱的国家。解释人类干预的效果并预测该国干预的总成本。

解法思路，采用干预气候统计模型
 
任务 5：您的模型将在较小的“国家”（如城市）或更大的“国家”（如大洲）上工作吗？如 果没有，您将如何修改您的模型？

解法思路，采用局部气候统计模型

F题

F题问题1可以采用评估类模型（层次分析法、模糊综合评价等）EF两题均含有评估类建模趋势，但E属于定性分析、F是定量分析。采用成本收益模型

任务 1：开发一个价格点，保护个人隐私和 PI 在各种应用程序中。为了评估这一点，您可能 希望将个人划分为具有相似风险级别或数据相关域的分组。什么是一组参数和措施，需要考 虑准确地建模风险，以说明这两个 1 个人的特点，和 2）特定领域的信息的特点？

解法思路，采用隐私成本收益模型
 
任务 2：考虑到任务 1 的参数和措施，至少三个域的隐私成本模型（社交媒体、金融交易和 健康/医疗记录）。在基本模型中，考虑保持数据保护的权衡和风险如何影响模型。你可以考 虑给一定的权衡和风险更多的权重以及权重的分层亚组或类别。考虑数据的不同基本要素 （例如姓名、出生日期、性别、社会保障或国籍号码）对你的模型有何贡献。这些元素中的 一些比其他元素更值钱吗？例如，一个名字的价值和一个名字的价值相比是什么？你的模型 应该为 PI 设计一个定价结构。

解法思路，采用分层亚组成本收益模型
 
任务 3：不久前，人们不知道哪些机构购买了他们的 PI，他们的 PI 值多少，或者 PI 是如何 使用的。正在提出新的建议，使 PI 成为一种商品。通过在任务 2 中生成的定价结构，为个 人、团体和整个国家建立一个定价系统。随着数据成为受市场波动影响的商品，考虑 PI 的 供给和需求是否合适？假设人们有控制权出售自己的数据，这是如何改变模型的呢？

解法思路，采用成本收益模型 
 
任务 4：模型的假设和约束是什么？假设和约束应解决诸如政府条例（例如价格条例、特定 数据保护，如某些可能不受经济体制影响的记录）和文化和政治问题等问题。根据你的模型 和政治和文化问题，考虑在考虑政策建议时，信息隐私是否应该成为一项基本人权。考虑在 你的模型中引入一个动态元素，通过在人类决策中引入随时间变化的变化，给出个人数据的 价值观（例如姓名、地址、图片等个人数据）、交易数据（例如在线购买、搜索历史）和社 会媒体数据（如帖子、图片）。

解法思路，采用成本收益模型
 
任务 5：对 PI 和数据隐私的风险收益比率的感知有代际差异吗？随着年龄的增长，这是如 何改变模型的呢？PI 是如何不同或类似 PP 和 IP？

解法思路，采用成本收益模型
 
任务 6：有什么方法可以解释人类数据高度关联的事实，而且每个人的行为通常与其他人高 度相关。一个人的数据可以提供信息的人他们的社会，经济，人口统计学专业，或连接。因 此，个人决定分享自己的数据可以影响无数其他人。有没有很好的方法来捕获数据共享的网 络效应？这是否影响到个人、子群、整个社区和国家的价格体系？如果社区有共同的隐私风 险，社区有责任保护公民的权益吗？

解法思路，采用成本收益模型

经过一上午的讨论分析，我们最终在BC两题中纠结万分，反正最后还是我拍的板hhh，那就肝B题咯！

一下午的时间收集资料，然后我和队友语言通话，把主要思路大概理清楚了以后，晚上的时间把第一部分Introductions搞定！

Day2---------------------------------------------------------

个人感觉这一天还是挺颓的吧，碰到了瓶颈，模型的选择出现了意见不合，，，并且在对Part2的讨论中难以找寻那些数据而陷入困境，第二天就写了点Assumption过去了。。。

Day3---------------------------------------------------------

脑壳疼，不过我们确定了模型，求解又成了很大的问题，通过各种爬取，总算把第一问给解决了，队友扔下了一堆的求解方程给我，晚上独自一人码码码，Basic Model总算是概述完了

Day4---------------------------------------------------------

好像到了最终冲刺阶段了，Part2似乎一点头绪都没有，于是现场学习遗传算法，可能是数学功底还可以吧，一眼发现了当前实际求解问题抽象出来以后，和背包问题极其相似，找到其内在联系以后，推理演绎竟意外的得出了结果，当时那个喜悦之情难以言表，下午迅速的把模型建立求解过程写完，也是我的一时冲动决定，我提出了要把目录及内容进行整改，这一整改让另外一个排版的队友措手不及，这意味着一切要从头开始，估计队友心情也是挺糟糕的吧qwq，然后晚上一起开了个会，讨论，队友一句直接否认掉我写的Conclusions，要求重写，套话官话我也不会啊，我也挺受打击的，于是深夜苦战，凭借着多年以来的写作经验，总算在凌晨赶上了，，，，

Day5凌晨---------------------------------------------------------

大早上的还在写论文，队友也是非常辛苦，好像早饭也没吃，直接排版到了早晨八点，我们也是在帮忙把内容调整调整。。。

后面似乎出了点锅，官方给的那个pdf文件有个地方出了很大的锅

Problem Chosen不应该写的是题目嘛，备注竟然写修改成自己的队号。。。。我翻来覆去找了下以前的论文格式，最终还是确定自己的选择，我希望此文官方也能看到，这种锅非常严重，误导参赛者

其次就是队号的问题，这个锅怪我没跟他们说清楚，还好队友稳健，没有提前去交论文，以免出差错，跑到官网反复确定了最后告诉了他们~~~

最终确定交上论文的时间已经到了清晨9点30了，听说最晚提交时间是十点，也算是赶上了吧。。。很刺激的体验，修仙大法好~~~

上午跑去打印签字扫描发邮件，这次比赛就算是这样完工了，于是随后的几天，天天都睡眠不足QAQ！！！