“电视剧《人民的名义》中侯亮平说‘现在是自媒体时代,任何突发性事件几分钟就传播到全世界’。请以‘中共中央、国务院决定设立河北雄安新区’这条消息为例,建立数学模型分析其传播过程。”
一句电视剧台词,一则时政新闻消息,一道数学题……它们看起来毫无关联,但却出现在一道题目中。4月29日,第十四届五一数学建模联赛在中国矿业大学(以下简称矿大)开赛,来自国内外4782支团队共14500名学生将在三天三夜中完成作答。
数学建模比赛起源于上个世纪80年代的美国,后来逐渐在中国盛行。五一数学建模联赛每年会设置A、B、C三道赛题,涉及社会热点、社会发展和科学探索中存在的问题,参赛团队从三道赛题中任选一题作答。
“数模比赛的赛题主要是由工程技术、经济管理、社会生活等领域中的实际问题抽象加工而成,许多问题看似有趣,背后却蕴含着巨大的实用价值。”中国矿业大学数学学院党委副书记刘鹏告诉记者,数学建模看似“高冷”,却与社会生活息息相关,从部分核试验数据,到滴滴打车为用户分配车辆、淘宝自动推荐商品,都是用数学模算出来。
在美国,数模大赛会有更加脑洞大开的题目。例如,恐龙速度快、转向慢,绵羊则相反,那么,绵羊怎么跑才能不被恐龙逮到?再如,大便时屁股怎么摆才能不被溅到水?这两题分别来自军事机构和航空航天总署,看似荒诞不经却蕴含着重大课题。而前几年的考题“火箭如何在海上降落”,如今已由“猎鹰”号实现了。
“刚上大学时我觉得数学就是单调乏味的公式定理,上课也比较无趣,但是自从参加了比赛之后,最深切的感受就是‘数学是美的’,能够体会到数学在生活的方方面面中是有实际用处的。”去年的参赛学生罗凯表示。
五一数学建模联赛要求参赛者以队为单位,每队3人,竞赛时间为72小时。在连续72小时内,3名队员要通过分工合作,对问题进行分析和建模,查阅图书馆及网上等资源文献,利用计算机工具、数学软件及编程对问题求解,最终形成一篇20页竞赛论文。
以去年的“二孩”赛题为例,不少参赛者对该政策的核心并不了解,只是看过相关新闻,因此参赛者需要在72小时内查阅大量的文献触及问题核心,包括数学、统计学甚至是地理学、生物学方面的知识,且“不仅要查中文资料,还要查英文资料”。矿大数学建模协会主席鲍力铭告诉记者,参赛三天,他只睡了5、6个小时。
数学建模参赛者既要有高超统筹能力,又要对课题的相关变量进行精确分析,然后通过数学模型作出解答。并将高等数学、线性代数、概率统计等数学知识应用于实际课题,考察参赛者学以致用和创新思维,难度相当大。“但这能在短期内快速提升学生的科研能力,比如软件应用、制图能力、论文写作能力。”矿大数学与应用数学系副主任,数学建模命题组老师祁永强说。
矿大数模指导教师邵虎告诉记者,大赛赛题没有事先设定的标准答案,留有充分余地供参赛者发挥聪明才智。这就意味着一道题目,参赛者可以根据自己掌握的专业知识,建立不同的模型,得出不同甚至是相反的结论。“我们都习惯了给定答案的竞赛,这个比赛的特色就是发散。”
“1万多名参赛者,一道题目就能提供3000多种不同角度的看法,这些看法为科学探索提供了更多的可能。”刘鹏认为,在如今的互联网时代,仅仅依靠过去的理念无法解释整个社会,必须要用全新的思维来看待问题。
矿大党委副书记曹德欣称,这项发源于矿大,立足于徐州和江苏的赛事,正是凭借“建模型、搭平台、促发展”,为社会输送创新创业人才。
一道数学题的答案还可能带来“真金白银”。煤炭发电时,为降低污染和提高利用率,要对原煤进行配煤入洗,中国矿大化工学院邓建军博士为神华集团设计一套数学模型,精确控制煤炭混装的可控性,最大程度降低成煤的灰分和硫分,每年为企业节约1.2亿元成本,并获宁夏自治区科学技术进步奖。从苏北建模大赛走出的参赛者魏永生开发的一套数学模型,为一家专为4S店提供整车物流的公司带来发展机遇。这套模型综合车辆体积、价格和运输距离等因素,提供最优运输方案,每月为这家企业节约近60万元成本,而魏永生自己成立了全国首家数模公司,专门用数学模型为客户解决难题。
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