2019美國大學生數學建模競賽我校本科生再創佳績

近日，2019年美國大學生數學建模大賽/交叉學科建模大賽（MCM/ICM）成績發布,?我校信息學院本科生再創佳績，獲得一個特等獎（OutstandingWinner +?ASA Data Insights Award）和三個一等獎（MeritoriousAward）。獲得特等獎的參賽團隊包括三名2016級信息學院本科生：李睿、姜德揚和呂世棟。獲得一等獎的三支隊伍分別為：夏寅岑（2016級信息學院）、鄧龍秀林（2017級信息學院）和劉靜姝（2016級物質學院）；2017級信息學院的劉浩新和陳卓；2017級信息學院的盧憲正、高宇陽和高致遠。

本次學術活動吸引了全球包括哈佛大學、普林斯頓大學、麻省理工學院、斯坦福大學、加州大學伯克利分校、北京大學、清華大學等知名院校的20602支隊伍，超過6萬名選手參與角逐，競爭十分激烈。

美國大學生數學建模學術活動（MCM/ICM）由COMAP（美國數學及其應用聯合會）舉辦，是唯一的國際性數學建模學術活動，也是世界范圍內最具影響力的數學建模學術活動，為現今各類數學建模學術活動（包括中國的全國大學生數學建模學術活動）之鼻祖。該學術活動享有數學建模“奧林匹克”之稱，是一項面向世界各國大學生的國際性賽事，目前已成為全世界最具影響力的大學生學科學術活動之一。2017年我校學生首次在MCM/ICM中獲得一等獎，2018年有兩支參賽團隊榮獲一等獎，今年我校參賽學生的成績再創新高。

本次學術活動要求在四天內完成相應問題的數學建模的全過程，并就問題的重述、簡化和假設及其合理性的論述、數學模型的建立和求解、檢驗和改進、模型的優缺點及其可能的應用范圍的自我評述等內容撰寫論文。學術活動的評審十分嚴格，獲獎的參賽隊伍都是在綜合數學科學基礎、英文表達能力、科研論文寫作、計算機仿真能力和應用創新能力等方面激烈競爭中勝出的佼佼者。

與國內眾多其他大學對該項比賽的大量賽前突擊強化集訓不同，上海科技大學學子對數學建模的能力與知識主要來自于平時眾多優質全英文課程的積累，在課程作業以及課程設計中獲得了系統性的數學知識、英文寫作能力、計算機編程能力、創新思維、科研能力以及團隊合作能力。以信息學院邵子瑜教授開設的本科生必修課程“概率論與數理統計”為例，教材采用來自哈佛大學和麻省理工學院本科教育所使用的經典教材，理論作業要求用LaTeX書寫，編程作業用Python和R兩種編程語言，高標準嚴格要求，并且結合基本知識點融入大量的隨機模型與應用知識，激發學生對數學建模的興趣并潛移默化地培養提高學生的數學建模能力。

李睿：2016級信息學院電子信息工程專業

中學母校：沈陽市第二中學

問：請問你高考報志愿時選擇上科大的理由是什么？

答：當時參加完高考后參加了上科大的校園開放日，瞬間就喜歡上了上科大的環境和人文關懷氣息。在上科大使用的都是與國際接軌的英文教材，不僅知識新穎，也提高了英文水平。雖然上科大是一所純理工類學校，但學校十分重視對學生的人文以及藝術方面的培養，同學們可以在創意學院掌握藝術鑒賞方面的技能，也可以在創管學院學習經濟與創業方面的知識。來到學校已近三年，真的慶幸當初選擇了上科大，也期望更多優秀的同學能夠了解上科大，選擇上科大。

問：上科大沒有像其他很多高校一樣對比賽進行集中培訓，請問這次比賽中所用的知識和技能是從哪里獲得的？

答：數學建模是一個比較“雜”的學術活動，它所用到的知識不是參加了幾天的集訓或者學習某一門課程就能得到的，比賽中考查的更多是平時知識和技能的積累。信息學院的大部分課程都會有一到兩個與課程相關的project，這些課程project的知識為我們打下了堅實的基礎。比如大一上學期的編程課教會了我們如何用計算機程序去解決實際問題，大一下學期的數學建模課程教會了我們如何將一個復雜的問題抽象成簡單的數學模型。學院的很多通識課也教會我們如何批判地看待問題，這對大家一起建立數學模型十分有用。

問：參加這次建模比賽后取得的經驗，對于之后的學習生活有什么幫助？

答：數學建模不是考查你掌握了多少知識，更多的是比拼你有多少有創意的想法。在信息時代大家可以通過各種途徑獲得知識，但是創新思維不是每個人都擁有的技能。數學建模主要教會了我們如何從一個想法入手，最終創建一個可以正常工作的模型。雖然建模過程中可能遇到各種各樣的問題，但是當模型能真正跑起來的時候，真的感覺以前的努力都值了。

姜德揚：2016級信息學院電子信息工程專業

中學母校：東北育才學校

問：請談談高考報志愿時選擇上科大的理由。

答：早在高考報志愿之前就參加過上科大在高中母校的宣講，從這里了解到上科大是一所小規模的新型大學，無論辦學理念還是師資都令當時的我十分向往，所以我報名參加了校園開放日。在開放日的兩天活動中，我徹底喜歡上了上科大與老牌大學不同的活力（當然還有非常棒的校園和宿舍），在高考后放棄了留法的機會堅定地選擇了上科大。

問：請問你們小組在比賽當中是如何合作的？

答：這次比賽其實已經是我們小組第三次參賽了。和大部分隊伍不同，我們在比賽進行過程中并沒有誰負責編程，誰負責模型，誰負責寫作這種分工，由于我們都是信息學院的學生，編程自然不成問題。上科大提供給我們一個英文教學的環境，我們每個人的英語寫作都很流暢，比賽當中也沒有寫中文然后翻譯的過程，節省了很多時間，語言也更加接近英語母語者的習慣。至于模型，我們吸取了往年的教訓，這次聚在一起商量了一個完整的模型來解答所有問題，避免了最后每個人做自己的部分，連接起來不具有連續性。當然最后還是要吹爆隊友，隊友的編程水平和數學知識都超強，當時打完比賽我都覺得今年一定能獲獎。

問：上科大沒有數學建模集訓，你們是如何學習建模知識的呢？

答：其實我們的建模知識都來自于平時的學習。數學建模美賽本身就是非常開放的，所以我們會考慮許多不太常規的做法。我們在這次比賽中用到的知識有統計模型來自概率論課程，PCA算法來自線代project，還有一些機器學習的知識來自平時課程了解到的內容，李睿提出的推薦算法則來自平時的積累。這些建模知識都是平時一點點積累起來的，而不是集中學習學到的。

中學母校：江蘇省常州市第一中學

問：?請談談高考報志愿時選擇上科大的理由。

答：選擇上科大的主要原因是沖著學校“小規模”、“國際化”的教育理念來的。來了這里以后，確實沒有讓我失望。因為人數少，學校的儀器設備、公共設施、住宿環境都非常好。并且，學校的教授百分之九十以上有海外留學的經歷，很多專業課不僅用全英文上課，教材和標準也都參考美國一流大學。在這里的三年時間里，我學到了非常多的東西。如果再給我一次機會，我還會選擇上科大。

問： 參加這次數學建模有什么心得？

答：我個人覺得，第一，在參加數學建模的整個過程當中都要嚴格要求自己，我們團隊是第二次參賽了，去年只有H。今年比賽的時候，我們特地參考了前幾年O獎的論文，從模型假設、模型建立、模型評估、模型總結等各個方面都做得非常的細，非常的嚴謹。只有高標準要求自己，才有可能取得一個比較好的成績。第二，整個數學建模都是全英文的，所以在寫報告的時候，要反復斟酌自己使用的語句，確保語言流暢、邏輯清晰。如果會使用Latex的話，最好使用Latex的數學建模模版，不會的話也不要緊，使用WORD排版的時候，一定要排得風格統一，清晰明了。第三，數學建模非常看中模型的創新和正確性，所以不能簡單地套用一些常用的模型。當然也不一定要提出一個全新的模型，可以在已有的基礎上加以改進，使得模型更好地適應當前的建模環境。

問： 這次獲獎有什么感受？

答： 能獲獎當然是非常幸運的，但也不能把獎項看得太重。我覺得重點是，從前期準備到參賽結束，這一個過程訓練了我們系統化處理問題的能力。在今后的生活中，會有很多這樣的項目，短時間內高效率、高質量地去完成一個任務，非常考驗我們處理問題的能力。數學建模就是這樣一個培養我們發現問題、發掘數據、分析問題、解決問題、總結評估等能力的模擬和訓練。所以，也非常希望其他的參賽同學們可以抱著享受比賽的心態去參加，這對我們的未來發展都是非常有利的

夏寅岑：2016級信息學院計算機科學專業

中學母校：江西省南昌市第二中學

問：請談談選擇上科大的理由。

答：因為我從小就非常喜歡科技，到高中的時候也一樣。高一我在母校就創立了科學技術社團，后來社團變成了下屬三個社團的科學技術協會。我也在運營社團中拓寬了視野，漸漸發現自己應該更適合偏西方教育理念的大學。經過一番了解后，上科大也成為了我心儀的學校之一。之后我來參加上科大的校園開放日，更是被這學校的校園美景和學習氣氛圈粉了。最終我也拿到了開放日的A檔加分，這既是學校對我的肯定，也讓我更加確信我對科技創新的熱愛是和這所學校的價值觀是相符的。

問：你認為上科大計算機專業的同學適合參加MCM比賽嗎？

答：大家普遍認為數學建模比賽比較好的隊伍分工應該是一位同學負責建模、一位同學負責寫代碼、一位同學負責寫論文。因為比賽只有短短幾天，寫代碼的同學最多只有兩天的時間來編寫出符合模型的程序，所以編程語言的選擇就是一件非常重要的事了。通常來說，像Python、MATLAB、R、JavaScript這樣有著非常多開箱即用的程序包的腳本語言是最適合這樣快速開發的。非常幸運的是，這些語言都是我們在學校課程中學習并且運用過的，所以計算機專業的同學一定是可以勝任寫代碼這一項工作的。除此之外，上科大的課程除了教計算機的同學如何寫代碼之外，更多的是讓同學們成為一個全面發展的人，例如論文寫作、數學建模這些額外的技巧，對于我們來說也完全不陌生。因此上科大計算機專業的同學不僅適合參加MCM比賽，還可以勝任這三項工作中的任何一個。

問：據說大部分選手在參加MCM比賽的時候每天都睡得很少，你是怎么看待的呢？

答：我身邊確實有不少同學在參加MCM比賽時每天只睡四五個小時，但是我們這支隊伍的睡眠時間還是非常充裕的。數學建模比賽和Hackathon（黑客馬拉松比賽）有很大不同。后者是以產品為主，而且比賽時間一般就只有36個小時，所以要在這么短時間內做出一個可用的產品確實需要選手們熬夜通宵做開發。但是數學建模比賽是以論文為主的，時間相對來說長不少，因此選手的睡眠時間就主要取決于隊伍對于時間的分配了。如果有效率地利用好每一分鐘，四天時間對于這樣的比賽來說應該算是寬裕的了。

問：上科大沒有像其他很多高校一樣在比賽前或比賽中進行集中培訓，那請問這次比賽中所用的數學以及建模的知識是從哪里獲得的？

答：美國數學建模大賽是一種綜合的訓練，并不是像考試一樣會有規定的內容和范圍，而是能夠解決實際問題即可。這和上科大的教育理念很相似，上科大遵循知識必須有所應用。在上科大，幾乎所有的數學課程最后都會有一個大作業或者大實驗，這個大作業就是老師會給學生出幾個實際需要解決的問題，學生能夠通過大概一個月的時間合作使用課堂教授的內容，最后通過一個報告解決這個實際問題。在這樣的培養下，上科大的學生在完成每一次大作業的時候，其寫作能力、數學能力、建模能力，有時還有編程能力都有很大的提升。因此，比賽的時候所用到的數學以及建模知識都是從每一節課程中學習來的。

問：請談談選擇上科大的理由。

答：我高中的時候選擇上科大主要是被一個知乎問題中關于上科大CS教育的回答所吸引，對比答案中描述的其他高校真的是一股極強清流。所以當時放棄了很多旁人看起來更好的選擇，義無反顧地選擇了上科大。而真正來到上科大后，我更是被學校的其他方方面面圈粉。這讓我非常慶幸自己當初大膽的選擇。

1.硬件方面：

我校各方面硬件都是極其先進的。拋開優美寧靜的校園環境、先進的科研設備、全校覆蓋的wifi、水電全免的2-3人高端宿舍不說，就談談讓我幸福感最爆炸的、其他高校幾乎沒有配備的地方：活動室！學生宿舍每一層都會配備兩個活動室，活動室里有飲水機、水槽、吹風機…（滿足生活一切所需:) ）最重要的是：活動室里一整面墻都是落地窗！我們樓層女生活動室一般沒什么人（除了我），所以簡直是學習的天堂啊天堂！想象一下，你在一間滿是陽光的房子里安靜地學習，一抬眼就是窗外開闊的天地。時不時傳來的陣陣鳥叫聲和你思維的聲音交織在一起，簡直是幸福感炸裂！

2.軟件方面：

全英文教學、舉辦各種國際會議論壇、極高的師生比、眾多的科研機會這些其他同學都已經講得很多了，我在此就不細談了。軟件方面其實我校有極多極多的優點，而我在這里最想分享的一點是：在上科大，學習高等科學知識是一件極其幸福的事情。

我在上大學之前一直以為大學里面教授的知識都非常艱深難懂，然而到了上科大才發現，學習的知識其實都超簡單超有趣！然而我很多在其他優秀高校的同學似乎和我有恰恰相反的感受，我認為這種差異主要是選擇的教材導致的。就拿我們的概率論和數理統計課舉個例子，我們的授課老師邵子瑜教授幾乎選遍了所有教材，為我們挑選了Joseph K. Blitzstein - Introduction to Probability這本書。這本書輕松活潑、風趣幽默，與現實生活緊密相連。這本書讀起來讓人如沐春風，它的課后習題更是趣味橫生。它讓概率論和數理統計的知識深深的扎根在了我的心中，很難忘記。

問：談談參加數學建模比賽的感想和收獲。

答：這次數學建模比賽我幾乎沒有做刻意的任何準備，直接就參賽了。不過好在我們的概率論和數理統計課已經為我訓練好了扎實的相關技能（Latex寫作、R語言編程、相關基礎模型、數學建模思想方法…），所以整個建模比賽我都有一個又一個技能點被用上了的成就感爆棚的暢快體驗。

整個數學建模比賽，體驗上來講非常有趣！收獲上來講非常超值！～

在比賽中，我主要負責建模和寫作。一開始我們本來打算模型主體模仿一個看起來非常切題的貝葉斯時空序列模型。我幾乎花了一半的比賽時間研究各路paper，然而最后都會在復現的過程中出現這樣那樣的細節缺失。最后時間緊張，沒有辦法了只能自己原創模型。在思考過程中，我學過的知識和比賽中看過的paper以神奇的方式串在了一切——我們最后構建了一個看起來非常簡單直白的線性矩陣模型，但是模型中卻包含著貝葉斯時空序列模型中的核心思想。同時這樣的矩陣模型還非常方便我把線性代數中學到的各種知識運用起來，完善出更精巧的模型性質變換（比如通過偽逆的方式求解過去信息）。這種在不斷思考的過程中，學過的知識被突然想起然后串成有意義的邏輯鏈的感受，真的是太棒了！

在這次比賽中，一方面，我在研讀和撰寫論文的方面有了巨大提升；另一方面，我對于各種知識板塊及其意義有了更深刻的理解，這也讓我有更大的激情去探索更多的知識、做真正的研究。

答：上科大沒有像其他很多高校一樣在比賽前或比賽中進行集中培訓，但這次參賽獲獎卻與學校的培養密不可分。首先，上科大在平常的教學過程中非常注意知識面的擴展和技能樹的建立，以概率論與數理統計為例，邵子瑜教授會在理論知識的教導外讓學生們進行實踐探索，平時作業要求用LaTeX進行編寫，這無疑對我本次參賽提供了巨大的幫助。此外，上科大國際化的教學方式讓我們對國外文獻的查找和閱讀都習以為常，也不會對國際比賽心存畏懼，學校的大力支持也能讓我們沒有后顧之憂地參與比賽。最后，上科大的培養讓我能夠接觸到許多校園內學習不到的知識，這無疑會對轉變思維方式提供巨大幫助。

問：請問這次參加MCM的感觸與收獲有什么？

答：其實我的隊友和我都是第一次參賽，而且我們比正常的隊伍少一名隊員。最開始就是想借此機會激勵自己多學點東西，比如數學建模的思想和方法，還有一些軟件的使用。感觸就是用數學模型確實可以解決看起來很復雜的問題，這是一件很需要綜合水平的工作，而且小組成員的配合也很重要，如果分工不明確，三人的小組甚至都不一定能完成比賽。最后還有就是要堅持，這個比賽持續好幾天，要合理的休息、飲食，才能保持斗志堅持到最后。

問：作為信息學院的學生，專業知識在這次比賽中有什么應用呢？

答：我們的計算機體系結構老師說過一句話，計算機科學與技術的同學要學習的技能不是精通幾門語言，而是要可以很快地學會一門語言或是用已知的知識解決問題。在這次建模比賽中我和隊友其實沒有用到特別高級的計算機、編程的知識，而是迅速自學數學建模的要點和目標，因為我們也沒有接受過對這種比賽的課程的指導，然后我們用到了python（一門編程語言）幫助我們簡化問題，和LaTeX排版規范論文等等，當然這都是比較簡單的工作啦，計算機領域的專業知識在這個過程中其實起到了加速我認識、應對這個比賽的作用，讓我能把問題縮小到我們的能力范圍之內，最后各個擊破。