返回模拟校园周边泊车管控、进行火星移民计划可持续性数据分析、解析卢浮宫电路设计……青岛理工大学数学建模团队有点牛
靠解“应用题”他们捧回国际大奖
5月6日，2022年美国（国际）大学生数学建模竞赛与交叉学科建模竞赛结束角逐，来自青岛理工大学的一个数学建模团队赢得特等奖。这个团队的成员郑超、张旭、吴文婷，都是刚满20岁。近日，记者走进青岛理工大学的校园，探访3名学子如何默契合作捧回国际大奖的故事。
郑超（中）、张旭（左）、吴文婷（右）组成超强数学建模团队。
全球高校赛场角逐
提起数学建模，很多人会感到陌生而遥远，认为是“数学大神”才会关注的领域。事实上，数学建模正在我们生活的方方面面中发挥着效用。飞机场、火车站该如何合理调配出租车资源？开放小区的道路该如何科学规划？校园周边泊车系统怎样科学化升级？数学建模不仅能解决这些生活中的“小问题”，还能根据卢浮宫的电路图模拟出紧急疏散路线、进行火星移民计划的可持续性数据分析……青岛理工大学的数学建模团队研究着这些课题，就像解答数学应用题一样，试图利用数学建模为生活中的难题找到答案。
5月6日，在2022年美国（国际）大学生数学建模竞赛中，来自中国、加拿大、英国、澳大利亚等20个国家和地区的27205支队伍汇集云端，81000多名选手参与了激烈的角逐。青岛理工大学2019级信息与控制工程学院学生郑超、张旭和2020级商学院学生吴文婷组成的团队突出重围，与来自上海大学、大连海事大学、重庆大学、西安交通大学、河海大学、纽约大学的团队比肩，斩获特等奖。
“根据实际问题建立数学模型，用数学模型来进行求解，然后根据结果去解决实际问题。”接受记者采访时，来自四川绥宁的青岛理工大学大三学生郑超用一句通俗易懂的话解释了数学建模的含义。今年美国大学生数学建模竞赛赛题内容涉及经济、管理、环境、资源、生态、医学、安全、未来科技等众多领域，而能与哈佛大学、普林斯顿大学、麻省理工学院、清华大学、北京大学、上海交通大学等国际知名高校的学生同台竞技，郑超和他的队友既紧张又兴奋。为了备战本次竞赛，每位成员都经历了一场磨砺与成长。
三人组成最强战队
郑超、张旭和吴文婷来自不同的年级和专业。 “或许我们3个并不是最优秀的，但我们组合在一起就是最强的。 ”此次比赛要求三人组队参赛。为能够在最短的时间内磨合队伍，去年寒假前，郑超与舍友张旭以及师妹吴文婷果断组队，利用寒假40天左右的时间，开始了紧张备赛。
因为疫情原因，3人无法见面，前期备赛只能靠线上沟通。三人分工明确、配合默契，聪明机灵、善于变通的郑超作为队伍中的“最强大脑”，负责编程；沉稳、博识的张旭掌握比赛的全部资料数据，负责建模；逻辑缜密、具备外语天赋的吴文婷负责撰写比赛论文。同时，三人还有一个共同点——擅长利用创意解决问题，而这也成为他们取胜的关键。
在这支队伍中，性格迥异的3人虽然各有优势，也经历了一段成长的磨合期。“面对一道考题，首先要选择合适的数学模型，再用充足的数据资料支撑答案、解决问题。 ”队伍中，大一参加过全国大学生算法设计大赛的郑超具备一定比赛经验，但首次比赛就站上国际赛场的张旭和吴文婷则显得有些吃力。“大量的资料需要跨网查阅，不仅要了解数据源头，还要掌握详细的数据单位，而且很有可能无法找到最有用的数据资料。”张旭告诉记者，查阅资料并不难，难的是从庞大的资料中筛选出最需要的数据。
“建表格、翻译数据、拟写论文……这些工作我以前从来没做过，都是从零开始，一点点摸索。”吴文婷告诉记者。在比赛中，不论参赛者的创意如何精彩、数据如何有力，最后都要通过论文呈现给评委。因此论文需要逻辑缜密，对英文语法要求也十分高。 “有时候实在累了，我们便互灌‘心灵鸡汤’。”3个人打趣道，备赛中他们鼓励对方的同时，也勉励自己坚持下去。 “最后，他们在提出的问题和论文的修改思路中，拓宽了解题思路，升级了创意想法。”青岛理工大学理学院的周丽美老师说，3人在方案和论文一次次被否定、退回的过程中，用失败作为磨刀石，收获了成长和进步。
4天解答资源难题
“随着气候变化，许多地区的水坝和水库供水量正在减少。低水流会减少水力发电厂的发电量，从而导致这些地区电力供应中断。自然资源官员目前正在协商确定管理水资源使用和电力生产的最佳方式。”这就是郑超团队在美国数学建模大赛中抽中的题目，他们的解决方案需要给出最科学的水资源分配计划。
在比赛规定的4天时间里，郑超和队员们先构建抽象模型，用简单数据描绘水库状态，随后建立多目标规划模型，实现水资源分配，再建立动态规划模型，实现抽象模型数据维护，最后规划讨论解决方案。郑超介绍：“拿到赛题后，我们首先需要建立基于水库等效替代的多目标规划模型，实现水资源的合理分配。再用数据分析计算出该国家的水库输送供应水量的用时时间，用动态规划算法维持各个模型的实时数据。最后计算出供水流量后，综合考虑设计不同的分配标准。 ”
“这道题目听起来很平常，但却是目前许多国家乃至全球正面临的自然资源问题。”郑超说，“数学建模的过程就像在解答‘应用题’，而这些‘应用题’就发生在我们的生活中。 ”
亲密队友终于相见
“这是40多天来，我们第一次见面。”采访中，郑超、张旭、吴文婷异口同声地告诉记者，他们打趣道：“这么多天一直线上沟通，今天就像网友见面一样。 ”
青岛理工大学理学院副教授贾爱宾告诉记者：“竞赛期间，疫情防控形势依然紧张，指导教师们组成了数学建模指导团队，采用线上+线下培训模式对参赛学生进行了为期两个月的赛前强化培训，包括指导教师确定、参赛学生选拔、培训时间表和网上报名等工作，通过QQ群发布往年竞赛优秀论文给学生研读，督促参赛学生和指导教师建立QQ指导讨论群，方便联络。 ”为了能够在此次比赛中一举拿下大奖，团队老师们利用周末休息时间开课培训，白天在课堂上统一讲授建模类知识，晚间在线上答疑解惑，有针对性地安排赛前模拟和实战演练，从选题、写作、论文提交等方面让参赛学生更详尽地了解大赛情况，鼓励参赛选手坚持不懈，通力合作，极大地提高了学生的各项建模能力，积累了竞赛经验。
/ 新闻延伸 /
国际舞台展风采
在此次美国大学生数学建模竞赛中，青岛理工大学共有84支代表队、252名学生参赛。除郑超团队获得特等奖外，其他团队共获得特等奖提名奖两项、一等奖2项、二等奖12项、三等奖34项，在国际舞台上展现了我国大学生的亮丽风采。
“建模比赛是激发团队精神、开拓创新思维的最好方式。 4天的比赛使我思考问题的能力长进了不少。 ”电子132班的侯少麒同学说道。来自工程专业的参赛学生田晓慧则说：“今年最大的困难就是没有数据，需要自己找数据线索，而且题目开放性很强，既要发散思维又要有理可循，这对我们来说是不小的挑战。 ”正是有着这种直面困难的精神，他们才敢想敢做并获得成功。
数学建模比赛是对基础数学、编程能力、论文写作能力都有要求的一项综合比赛，困难显而易见。张泽宇同学回忆：“记忆最深刻的就是比赛最后一晚我们加班加点修改论文的时候，虽然很困，但大脑依旧很兴奋。过程远比结果更重要，享受其中是最好的比赛状态。 ”参加此次竞赛的同学，充分利用网络进行小组内部讨论，在比赛期间昼夜奋战96个小时，就指定的问题共同完成数据整理、模型建立、代码实现、英文论文写作，收获颇丰。
/ 名词解释 /
美国大学生数学建模竞赛（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竞赛，也是世界范围内最具影响力的数学建模竞赛。竞赛要求3人（本科生）为一组，在4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。
（观海新闻/青岛早报记者 钟尚蕾图片由受访人提供）
