2021美赛各题翻译

备注：纯机器翻译，肯定会有不足，英文原题见评论

A题：真菌

碳循环描述了地球整个地球化学循环中碳交换的过程，是地球上生命的重要组成部分。碳循 环的一部分包括化合物的分解，这使碳得以更新并以其他形式使用。这一过程的一个关键组 成部分是植物材料和木质纤维的分解。 分解木质纤维的一些关键因素是真菌。最近一篇关于真菌分解木材的研究文章的作者确定了 决定分解率的真菌特征，并指出了某些特征之间的联系[1]。特别是，生长缓慢的真菌菌株往 往能够在湿度和温度等环境变化的情况下更好地生存并生长，而生长较快的菌株对同样的变 化往往不能健壮地生长。本文的概要可以在下面的第 3 页找到。 这些研究人员研究了大量与不同真菌相关的性状，以及它们在分解地面凋落物（死亡植物材 料）和木质纤维中的作用。对于这次美赛问题，您应该仅关注真菌的两个特性：真菌的生长 速度和真菌对水分的耐受性。您的主要目标是在给定的一片土地上建立木质纤维分解的模型， 并且在同一地区有多种真菌分解木质纤维类型存在的情况下建模。 当您探讨这两个有趣的特性，即生长速率和耐湿性与分解速率之间的关系时，可能会产生几 个问题： 利用这两个特性，不同的真菌如何在不同的环境中相互作用并在固定地块中分解地面凋落 物？在这些不同的环境中，随着条件的变化，分解会受到怎样的影响？ 在特定环境中环境如何变化以及环境的变化是如何影响真菌分解和竞争的长期动态的？ 给定增长率，分解率的估计如图 1 所示。给定相对湿度，分解率的估算如图 2 所示。

图 1：在不同温度下，不同真菌的菌丝延伸率（毫米/天）与木材分解率（122 天的质量损失百分比）之间的关系。 （[1]中的图 1C）。
图 2：不同真菌的耐湿率（mm/天）与在水分生态位宽度下产生的木材之间的关系（每个菌株的竞争排名差异与其 水分位宽度之间的关系，均均标度为[0，1] ），以及最终的的木材分解率（122 天的质量损失百分比，对数转 换）。（[1]中的图 4A）。
要求：您的论文应该探讨并解决以下几个方面。 建立一个数学模型，描述在多种真菌存在的情况下，通过真菌活动分解地面凋落物和木质纤 维。在您的模型中，需要包含不同种类真菌之间的相互作用，这些真菌具有不同的生长速率和不 同的耐湿性，如图 1 和图 2 所示。 提供模型分析，并描述不同类型真菌之间的相互作用。相互作用的动态特征和描述应包括短 期和长期趋势。您的分析应该检查对环境快速波动的敏感性，并确定大气趋势变化的总体影 响以评估当地天气模式变化的影响。 包括对每个物种和可能持续存在的物种组合的相对优势和劣势的预测，以及对干旱、半干旱、 温带、树栖和热带雨林等不同环境进行预测。 描述一个系统中真菌群落的多样性是如何影响系统在分解地面凋落物方面的整体效率。在当 地环境存在不同程度的变异时，预测生物多样性的重要性和作用。 在结果中附上两页的文章。在讨论我们对真菌在生态系统中所起作用的理解的最新进展方面， 您的文章应该适合作为大学生物学入门教材。 总页数不超过 25 页的 PDF 解决方案应包括： 一页摘要表。 目录。 您的完整解决方案。 两页文章 参考文献 注：MCM 竞赛现在有 25 页的限制。您提交的所有内容均计入 25 页的限制（摘要表、目录、 参考文献列表和任何附录）。
参考： [1]Nicky Lustenhouwer、Daniel S.Maynard、Mark A.Bradford、Daniel L.Lindner、Brad Oberle、 Amy E.Zanne 和 Thomas W.Crowther，“基于真菌分解木材特征的理解”，《美国国家科学院 刊》，2020 年 5 月 13 日。https://www.pnas.org/content/pnas/117/21/11551.full.pdf 研究文章摘要 我们在下面简要介绍了 Lustenhouwer 等人[1]的研究文章。全文原件可在以下网站获得https://www.pnas.org/content/pnas/117/21/11551.full.pdf。请注意，您不需要阅读原文就可以完 成这个 MCM 问题。 有机物质的分解是碳循环的一个重要组成部分。碳循环的大规模建模以及全球气候模型正变 得越来越精准，并纳入了更多的小规模细节。一个重要的细节是微生物和真菌群落对有机物 质的腐烂速率。本文的重点是与不同类型真菌相关的不同腐烂速率。 本文作者探讨了几种不同的真菌特性，以确定木材分解的影响。他们在木块中加入不同种类 的真菌后，通过测量木块中损失的质量来达到这一目的。研究人员检查了大量与每种真菌相 关的不同特性，并试图确定这些性状在木块分解中所起的作用。 例如，一个重要的特性是菌丝延伸率。菌丝是真菌的分枝细胞，构成真菌的纤丝和结构，不 同种类的菌丝在真菌的生命周期中起着不同的作用。菌丝延伸率本质上是真菌的生长速度。 另一个特征是在给定的体积内菌丝的密度。 这两个特征与真菌的许多特性有关。例如，研究发现，如果菌丝延伸率越大（生长越快）， 真菌更容易更快地分解木材。同样，如果细丝越密集，则木材的分解速度越慢。此外，这两 个特征也与真菌对不同的环境条件的反应有关。 特别是研究人员发现，能够更好地适应各种湿度条件的真菌往往分解木材的速度较慢。生长 速度快且比其他真菌更具竞争力的真菌往往分解木材的速度较快。MCM 问题 A 语句中的图 1 和图 2 显示了这些关系。 木质材料经过多个阶段分解，研究文章中所研究的真菌与木质材料在腐烂周期中间的腐烂关 系最为密切。其他衰变阶段的结果可能不同。为了进行此建模练习，可以将重点放在中间阶 段的结果上，并假设它与分解的其他阶段一致。另一个考虑因素是，当地的环境条件在一个 地区可能会有很大的变化，并影响整体动态。
词汇表：
生物多样性：从广义上说，世界上生活的多样性。在较小的规模上，某一特定生境或生态系 统中的多种生物。
碳循环：碳在有机体和环境之间交换的连续过程（或一系列过程），然后在整个地球上重 复使用。 竞争排名：在相似条件下，一种真菌在一系列成对试验中胜过其他真菌的能力的量度。
地球生物圈：地球的岩石圈（地壳和上地幔）、水圈（地球表面的所有水）和大气层（地球 周围的气体包层）。
真菌（复数：真菌）：真核生物（细胞核包在核膜内的细胞）有机体中的任何成员。例如酵 母、霉菌和蘑菇。
地球化学循环：元素在地球生物圈之间交换的各种途径和步骤。
菌丝：在真菌群落中形成细丝的细胞。 菌丝延伸率：真菌的生长速度。
水分生态位宽度：半个真菌群落能保持其最快生长速率的最大和最小湿度水平之间的差异。
耐湿性：真菌的竞争地位与其水分生态位宽度之间的差异

B题：扑灭野火

背景：
澳大利亚 2019-2020 年火灾季节，各州都发生了毁灭性的野火，新南威尔士州和维多利亚 州东部的野火影响最为严重。野火发生在严重干旱和持续热浪期间，气候变化加剧了这一 情况。图 1 显示了该地区 2019 年 10 月 1 日至 2020 年 1 月 7 日的野火热点，黄色表示 10 月 1 日至 1 月 6 日的火灾，红色表示 2020 年 1 月 7 日的活跃火灾。

消防员使用无人机进行监视和态势感知（SSA）已有数年；SSA 无人机携带高清和热成像 摄像机以及遥测传感器，用于监测和报告前线人员可穿戴设备的数据。 可穿戴设备可以用作个人定位信标或更复杂的环境监视器。SSA 无人机帮助监控不断变化 的形势，使紧急行动中心（EOC）能够最佳地指导现役机组人员，以实现最佳效果和最大 安全性。 图 1. 澳大利亚东南部的野火热点，2019 年 10 月 1 日至 2020 年 1 月 7 日。 资料来源：澳大利亚政府气象局，美国国家航 空航天局资源管理系统火灾信息 双向无线电通信允许“地面部队”的前锋队向紧急行动中心提供状态报告，并允许紧急行动 中心直接向前锋队发出命令。部署人员携带在 VHF/UHF 波段工作的手持式双向无线电。 手持无线电的射程受到发射功率低的限制，通常最大功率为 5 瓦，主要由农村地区的距离 和物理地形或城市地区的“建筑地形”决定；天气对对 VHF/UHF 信号影响不大。 一台 5 瓦的无线电在平坦、无障碍的地面上的标称射程为 5 公里，但在市区则下降到 2 公 里。中继器，自动重播高功率信号的收发机，可以扩大无线电范围。位于前线和 EOC 之 间的中继器可以将无线电信号从前线中继到 EOC，也可以从 EOC 中继到前线。中继器的 射程也由距离和地形决定，但远大于功率较低的手持无线电。 最近，搭载中继器的悬停无人机被用来大幅扩大前线低功率无线电的射程。一个 10 瓦的 中继器，重 1.3 公斤，由一架悬停在远高于地面的无人机携带，可以达到 20 公里的射程。 Akme 公司的原型机 WileE–15.2X 混合动力无人机在配备无线电中继器或视频和遥测功能 时，预计成本约为 10000 美元（澳元）。测试表明这种无人机具有表 1 所列的能力。

表 1. WileE–15.2X 混合无人机能力 飞行距离：30 公里 最大速度：20 m/s 最长飞行时间：2.50 小时 内置电池的充电时间为 1.75 小时。 注：当内置电池充电时，可以交换收音机或视频/遥测的辅助电池。
要求：您的顾问团队已被聘用：

1. 创建一个模型，以确定 SSA 无人机和无线电中继无人机的最佳数量和组合，以便为 维多利亚州国家消防局（CFA）拟议的新部门“快速丛林火反应”购买。您的模型应该平衡 能力和安全性与经济性，并考虑观测和通信任务的需求和地形。您的模型还应将火灾事 件的大小和频率作为参数。
2. 说明您的模型如何适应未来十年极端火灾事件不断变化的可能性。假设无人机系统的 成本保持不变，预计设备成本会增加多少。
3. 确定一个模型，用于优化悬停 VHF/UHF 无线电中继无人机在不同地形上不同大小火 力的位置（如图 2：维多利亚州东部地形图所示）。请注意，海拔范围从海岸的海平面到 维多利亚州的博公山 1986 米
4. 准备一份由您的模型支持的一到两页并带注释的预算申请，以便 CFA 提交给维多利 亚州政府。
   
   图 2：维多利亚州东部地形图 WWW.FREEWORLDMAPS.NET
   总页数不超过 25 页的 PDF 解决方案应包括：
   •一页摘要表。 •目录。 •您的完整解决方案。 •一至两页带注释的预算请求。 •参考文献列表。
   注：MCM 竞赛现在有 25 页的限制。您提交的所有内容均计入 25 页的限制（摘要表、目 录、参考列表和任何附录）。
   词汇表
   1. “地面部队”前锋队：成语“地面部队”指的是在行动地点的人员。在消防工作中，这些团队 处于控制火灾事件的第一线；他们对迅速变化的形势有直接的、关键的了解。
   2. 预算请求：预算申请是为组织内的项目或部门寻求成本、费用和/或运营管理费用资金的 商业信函。附加说明的预算请求为每个请求的项目提供理由或理由。
   3. 国家消防局（CFA）：澳大利亚维多利亚州大部分地区负责灭火、救援和应对其他事故 和危险的志愿消防队。

C题：确认关于黄蜂的嗡嗡声

C题数据：
C题数据链接，点击提取
2019 年 9 月，在加拿大不列颠哥伦比亚省的温哥华岛上发现了胡蜂（Vespa mandarinia， 又称亚洲大黄蜂）的殖民地。鸟巢很快被摧毁，但这一事件的消息迅速传遍了整个地区。 从那时起，在邻近的华盛顿州已经发生了几次确认的害虫目击事件，以及许多错误目击 事件。下图图 1 显示了有关侦查，大黄蜂监视和公共目击的地图。

图 1：该地图描绘了亚洲巨型大黄蜂的检测情况，以及大黄蜂监视和公共选址的位置。
胡蜂（Vespa mandarinia）是世界上最大的黄蜂种类，其巢的出现令人震惊。此外，大黄 蜂是欧洲蜜蜂的掠食者，入侵并破坏它们的巢穴。少量的黄蜂能够在短时间内摧毁整个 欧洲蜜蜂群落。同时，它们是被认为是农业中其他害虫的贪婪的掠食者。 大黄蜂的生命周期与其他许多黄蜂相似。受精后的蜂后在春天出现，并开始一个新的群体。 秋天，新蜂后离开巢，在土里过冬，等待春天的到来。一只新蜂后的筑巢距离估计为 30 公里。有关亚洲大黄蜂的更多详细信息，请参见问题附件，也可以在网上找到。 由于胡蜂对当地蜜蜂种群的潜在严重影响，胡蜂的存在会引起很大的焦虑。华盛顿州已经 建立了求助热线和一个网站，供人们报告这些黄蜂的目击情况。根据这些来自公众的报 告，该洲必须决定如何优先分配有限的资源，以进行后续调查。虽然一些报告已被确定 为胡蜂，但许多其他目击者已证明是其他类型的昆虫。 这个问题的主要问题是“我们如何解释公共报告提供的数据？以及“在政府机构提供资源有 限的情况下，我们可以采用什么策略来优先考虑这些公开报告，以便进行进一步的调 查？”
你的论文应该探讨和解决以下几个方面：
•解决并讨论这种有害生物在一段时间内的传播是否可以预测，以及准确度如何。
•大多数报道的目击事件都把其他黄蜂误认为是胡蜂。仅使用提供的数据集文件和（可 能）提供的图像文件来创建、分析和讨论一个预测错误分类可能性的模型。
•利用你的模型讨论你的分类分析如何导致优先调查最有可能是正面目击的报告。
•说明随着时间的推移，如果有其他新报告，如何更新模型，以及更新的频率。
•利用你的模型，有什么证据可以证明华盛顿州已经消灭了这种有害生物？ 最后，你的报告应该包括一份两页的备忘录，总结你在华盛顿州农业部的调查结果。
总页数不超过 25 页的 PDF 解决方案应包括：
•一页摘要表。
•目录。
•您的完整解决方案。
•两页备忘录。
•参考文献列表。
注：MCM 竞赛现在有 25 页的限制。您提交的所有内容均计入 25 页的限制（摘要表、目 录、参考列表和任何附录）。 您不应使用未经授权的图像和材料，这些图像和材料的使用受到版权法的限制。确保你在 报告中引用你的想法和材料的来源。
问题 C 的一般准则
除了上面列出的具体要求，请记住这是一个统计建模练习。提交资料应遵循与数据使用有 关的最佳做法。这些期望的一些例子包括但不限于：
•定义您使用的所有指标和成本函数。
•参数的任何估计应包括区间估计。
•任何结果应包括对结果拟合优度的估计。
•应明确说明所有假设，尤其是与数据或错误相关的分布。
•应检查与数据相关的所有假设，并检查与这些假设.

D题：音乐的影响

音乐自古以来就是人类社会的一部分，是文化遗产的重要组成部分。为了理解音乐在人类集 体经验中所扮演的角色，我们被要求开发一种量化音乐演进的方法。当艺术家创作一首新的 音乐时，有许多因素可以影响他们，包括他们与生俱来的独创性，当前的社会或政治事件， 获得新乐器或工具的机会，或者其他个人经历。我们的目标是了解和衡量以前制作的音乐对 新音乐和音乐艺术家的影响。 一些艺术家可以列出十几个甚至更多的影响了他们自己的音乐作品艺术家。也有人建议，影 响可以通过歌曲特征(如结构、节奏或歌词)之间的相似程度来衡量。音乐有时会有革命性的 变化，以提供新的声音或节奏，例如当新的流派出现时，或者现有流派的再创造(例如古典、 流行/摇滚、爵士乐等)。这可以归因于一系列的小变化，艺术家的合作努力，一系列有影响 力的艺术家，或者社会内部的转变。 许多歌曲都有相似的旋律，许多艺术家对音乐流派的重大转变做出了贡献。有时，这些变化 是由于一位艺术家影响了另一位艺术家。有时，它是对外部事件(如重大世界事件或技术进 步)的响应而出现的变化。通过考虑歌曲的网络和它们的音乐特征，我们可以开始捕捉到音 乐艺术家对彼此的影响。也许，我们还可以更好地理解音乐是如何随着时间的推移在社会中 演变的。
您的团队受综合集体音乐协会(the Integrative Collective Music，ICM)委托来开发一种衡量音乐 影响力的模型。这个问题要求你考察艺术家和流派的进化和革命趋势。为此，ICM 向您的团 队提供了几个数据集：
（1）“Influence_Data”（这些数据是从网站 AllMusic.com 收集来的）代表艺人自己报道的 音乐影响者和追随者，以及行业专家的意见。这些数据包含 5854 名艺术家在过去 90 年中的 影响力和追随者。
（2）“full_music_data”(这些数据来自 Spotify 的 API)提供了 16 个变量条目，包括舞蹈性、节 奏、响度和音调等音乐特征，以及针对 98,340 首歌曲的 artist_name 和 artist_id。这些数据 用于创建两个汇总数据集，包括: a. 艺术家的平均值“data_by_artist”， b. 表示跨年“data_by_year”。 注意：这些文件中提供的数据是较大数据集的子集。这些文件包含的数据是您用于求解此问 题的唯一数据。
为了执行这一具有挑战性的项目，ICM 协会要求您的团队通过对音乐艺术家的影响来探索音 乐的演变，具体做法如下：
（1）使用 Influence_Data 数据集或其中的一部分创建音乐影响力的(多个)定向网络，其中影 响者连接到追随者。开发参数来捕捉这个网络中的‘music influence’。通过创建定向影响 者网络的子网络来探索音乐影响力的子集。描述此子网。在这个子网络中，你的‘music influence’指标揭示了什么？
（2）使用 FULL_MUSIC_DATA 和/或音乐特征的两个汇总数据集(具有艺术家和年份)来开发 音乐相似性度量模型。用你的衡量标准，流派内的艺术家比流派间的艺术家更相似吗？
（3）比较流派之间和流派内部的相似之处和影响。流派的区别是什么？流派是如何随着时 间的推移而变化的？有些流派与其他流派有关联吗？
（4）说明 DATA_ENAFSONCE 数据集中报告的相似性数据是否表明识别出的影响者实际上影 响了各自的艺术家。“有影响力的人”真的会影响追随者创作的音乐吗？是某些音乐特征比其 他特征更具“感染力”，还是它们在影响某个特定艺术家的音乐方面都扮演着相似的角色？
（5）从这些数据中找出音乐演进过程中是否有可能革命性(重大飞跃)的特征？在您的网络
2021 美赛思路请关注微信公众号：科研交流，回复“美赛思路 中，哪些艺术家代表变革者(重大变革的影响者)？
（6）分析一种流派中随着时间发生的音乐演变的影响过程。您的团队能否确定能够揭示动 态影响者的指标，并解释流派或艺术家如何随着时间的推移而变化？
（7）你的工作如何表达音乐在时间或环境中对文化的影响？或者，如何在网络中识别社会、 政治或技术变化(如互联网)的影响？ 请给 ICM 协会写一份一页的文档，说明使用你的方法来理解音乐通过网络的影响的价值。 考虑到这两个问题数据集的内容仅限于某些流派，以及随后对这两个数据集共有的艺术家的 限制，随着更多或更丰富的数据，您的工作或解决方案将如何改变？建议进一步研究音乐及 其对文化的影响。 ICM 协会是一个涉及音乐、历史、社会科学、技术和数学领域的跨学科和多样化的团体，期 待着您的最终报告。
您总共不超过 25 页的 PDF 解决方案应包括：
 单页摘要表。
 目录。
 您的完整解决方案。
 给 ICM 协会的一页文件。
 参考文献列表。
本届赛事的新注意事项：ICM 大赛现在有 25 页的限制。您提交的所有内容都计入 25 页的 限制：摘要表、目录、解决方案正文、图片和表格、一页文档、参考列表以及任何附录。 附件： 我们为这个问题提供了以下四个数据文件。所提供的数据文件包含您用于解决此问题的唯一 数据。

1. influence_data.csv
2. full_music_data.csv
3. data_by_artist.csv
4. data_by_year.csv

数据说明

1. . influence_data.csv (数据以 utf-8 编码，以便处理特殊字符): influencer_id:给被列为影响者的人的唯一标识号。(数字或者字符串) influencer_name:追随者或行业专家给出的有影响艺术家的姓名。(字符串) influencer_main_genre: 最能描述有影响艺术家创作的大部分音乐的流派。(如果有的话)(字 符串) influencer_active_start: 这位有影响力的艺术家开始音乐生涯的前十年。(int 形) follower_id: 给被列为追随者的艺术家的唯一标识号。(数字或者字符串) follower_name:追随有影响力的艺术家的艺术家的名字。(字符串) follower_main_genre: 最能描述以下艺术家创作的大部分音乐的流派。(如果有的话)(字符串) follower_active_start: 追随的艺术家音乐生涯的前十年。(整数)
2. full_music_data.csv
3. data_by_artist.csv
4. data_by_year.csv Spotify 音频特征来自“full_music_data”、“data_by_artist”、“data_by_year”: artist_name: 表演曲目的艺术家。(数组) artist_id: impact _ data . CSV 文件中给出的唯一标识号相同。（数字或者字符串） 音乐的特征: danceability:：根据音乐元素(包括节奏、节奏稳定性、节拍强度和整体规律性)的组合来衡量 一条赛道是否适合跳舞的指标。值为 0.为 0 最不适合跳舞，值为 1.0 最适合跳舞。 (浮点数) energy:一种表示对强度和活动性的感知的量度。值为 0.0 表示最不强烈/充满活力，值为 1.0 表示最强烈/充满活力。通常，充满活力的曲目给人的感觉是快速、响亮和嘈杂。例如，死 亡金属的能量很高，而巴赫的前奏曲在音阶上得分很低。影响这一属性的感知特征包括动态 范围、感知响度、音色、起始率和总熵。 (浮点数) Valence：描述一首曲目所传达的音乐积极程度的一种衡量标准。值 0.0 表示最负，值 1.0 表 示最正。高价的曲目听起来更积极(如高兴、欢快、欢快)，而低价的曲目听起来更消极(如悲 伤、沮丧、愤怒)。(浮点数) tempo: 曲目的总体估计速度，以每分钟节拍(BPM)为单位。在音乐术语中，节奏是给定乐曲 的速度或节奏，直接从平均拍子时长得出。(浮点) loudness: 音轨的整体响度，以分贝(DB)为单位。值的典型范围在-60 到 0 db 之间。响度值 是整个音轨的平均值，对于比较音轨的相对响度很有用。响度是声音的性质，它是物理强度 (振幅)的主要关联。 mode: 曲目的模态(大调或小调)、旋律内容来源的音阶类型的指示。主要由 1 表示，次要为 0。key:估计的音轨的整体数值。为使用标准音调等级记法映射到音调的整数。例如，0=C， 1=C♯/D♭，2=D，依此类推。如果未检测到 key 值，则的值设定为-1。(整数) 人声类型: acousticness: 音轨是否是声学的置信度测量(没有技术增强或电子放大)。值 1.0 表示音轨的 可信度很高。(浮点型) instrumentalness: 预测曲目是否不包含人声。在这种情况下，“噢”和“啊”的声音被视为器乐。 说唱或有声歌曲显然是“有声的”。器乐度值越接近 1.0，曲目中不包含声音内容的可能性就 越大。高于 0.5 的值用于表示乐器音轨，但随着该值接近 1.0，置信度会更高。(浮点型) liveness: 检测曲目中是否有观众。活跃度值越高，表示实时执行曲目的概率越高。如果值 大于 0.8，则表示音轨处于活动状态的可能性很大。(浮点数) speechiness:检测音轨中是否存在口语单词。越是专门的演讲——比如录音(例如脱口秀、有 声读物、诗歌)，属性值越接近 1.0。大于 0.66 的值描述可能完全由口语单词组成的曲目。 介于 0.33 和 0.66 之间的值描述可能同时包含音乐和语音的曲目(分段或分层)，包括说唱音 乐等情况。低于 0.33 的值很可能表示音乐和其他非语音轨道。(浮点数) explicit:检测曲目中的显式歌词(TRUE(1)=是，是；FALSE(0)=否，不是或未知)。
   duration_ms: 音轨的持续时间，以毫秒为单位。(整数) popularity:这条音轨的受欢迎程度。该值将介于 0 和 100 之间，其中 100 是最受欢迎的。 人气是通过算法计算的，并且在很大程度上是基于曲目已经播放的总次数和这些播放的最近 程度。一般来说，现在播放频率较高的歌曲会比过去播放频率较高的歌曲更受欢迎。 重复的曲目(例如，来自单曲和专辑的相同曲目)是独立评级的。艺术家和专辑的受欢迎程度 是从曲目受欢迎程度定量推导出来的。(整数)(布尔值) year: 发行曲目的年份。(1921 年至 2020 年的整数) release_date: 发行曲目的日期大多采用 yyyy-mm-dd 的格式，但是日期的精度可能会有所不 同，有些只是以 yyyy 给出。 song_title (censored): 曲目的名称。(字符串) 歌曲标题中任何潜在的明确单词已经被程序删 除。count:特定艺术家的歌曲数量在 full_music_data.csv 文件中表示。

E题：粮食供应系统的再优化

近期的的各种事件表明，全球粮食体系即使在世界上公认的服务良好的地区也是十分脆 弱的。这些不稳定在一定程度上是我们当前由庞大的国家和国际粮食生产者和分销商组成的 全球体系造成的。这种粮食系统允许以相对廉价和高效的方式生产和分配粮食，这说明目前 的模式优先考虑效率和盈利能力。 尽管这一系统效率很高并且世界上生产的粮食足以养活每个人，但联合国估计全世界有 8.21 亿人还在遭受饥饿[1][2]。粮食无保障的人，即那些无法获得足够的，自己负担得起的 营养食物的人，他们生活在每个大洲、每个国家和每个社区。而且，即使在富裕国家，也会 出现粮食匮乏（即没有足够数量的食物和营养物质）的地区。此外，目前的食品系统留下了 巨大的环境影响，占温室气体排放量的 29%……。在造成了高达 80%的生物多样性损失，80% 的森林砍伐，70%的淡水使用[3]。随着我们的全球人口持续增长，同时近几十年来对环境肆 无忌惮的利用带来了对人类的惩罚，因此，在维持甚至改善我们的环境健康的同时，生产更 多粮食的需求从未像现在一样迫切。因此，对我们目前的食品体系进行全面评估似乎合理和 迫切需要的。
国际食品管理委员会(The International Comestibles Management，ICM)向您的团队提出 挑战，要求通过开发一个模型来重新构想和确定食品系统的优先顺序。虽然 ICM 委员会让 您的团队决定这些系统的哪些方面应该成为您建模活动的重点，但您应该提供一个足够健壮 的食品系统模型，该模型能够进行调整，以针对不同级别的效率、盈利能力、可持续性和/ 或公平性进行优化。 无论你关注的是全球还是局部，食物系统都是复杂的。您应该考虑的一些问题包括但不 限于：
 如果食品系统为了公平和可持续发展而优化，会发生什么？这一制度与目前的制度有何 不同？这样的制度需要多长时间才能实施？
 改变食物系统的优先供给顺序有什么好处和代价？这会在什么时候发生？发达国家和 发展中国家之间的这些收益和成本有何不同？  如果你已经开发了你的食品系统模型，请至少将你的模型应用于一个发达国家和一个发 展中国家，以支持你的观点。
 讨论您的模型的可扩展性(对较大或较小的食品系统)和适应性(对其他地区)。 ICM 委员会是涉及环境科学、营养政策和科学、政府和数学领域的跨学科和多样化的团体， 期待着您的最终报告。
您的总页数不超过 25 页的 PDF 解决方案应包括:
 一页的汇总表。
 目录。
 您的完整解决方案。
 参考文献列表。
本届赛事的新注意事项：ICM 大赛现在有 25 页的限制。您提交的所有内容都计入 25 页的 限制：摘要表、目录、解决方案正文、图片和表格、一页文档、参考列表以及任何附录。
名词解释：
粮食危机（Food Insecure）：没有可靠的途径获得足够的、负担得起的、有营养的食物。这 可能是粮食短缺的结果。
食物短缺（Food Scarcity）：当没有足够的食物和营养物质来养活当地人口的时候发生。稀缺 可能是由于生产的粮食不足或资源分配不均造成的。
请注意，我们提供以下内容作为支持问题陈述的引用。我们已经从这些资源中提取了重要的 观点。尽管您的团队可以使用这些资源，但是我们不强制大家局限在只使用这些资源。相反， 我们鼓励您的团队寻找其他资源来支持您的工作。请确保在报告中给任何来自外部来源的观 点或材料添加引用。 [1] Food, United Nations. Retrieved from: ‘https://www.un.org/en/sections/issues- depth/food/index.html’ [2] World Hunger, Poverty Facts, Statistics 2018 – World Hunger News, World Hunger News, 2018. Retrieved from: ‘https://www.worldhunger.org/world-hunger-and-poverty-facts-and- statistics/’ [3] The 2021 Food Systems Summit, United Nations, 2020. Retrieved from: ‘https://www.un.org/sustainabledevelopment/food-systems-summit-2021/’

F题：给高等教育的“体检”

对于一个国家来说，拥有一个健康、可持续的高等教育体系意味着什么？什么问题很重要？ 是成本、机会、公平、资金、学位的价值、教育质量、研究水平、世界上最聪明的人才的思 想交流这些要素的一部分或是全部？还是其他的一些因素？ 高等教育系统是一个国家努力在小学和中学教育之外进一步教育公民的重要组成部分，因 此，作为一个行业本身以及作为为了国家经济发展而培训和受过教育的公民的来源，高等教 育系统都具有价值。环顾世界各地，从德国到美国，从日本到澳大利亚，我们看到各国的高 等教育方式多种多样，每个国家不仅培养自己的学生，而且每年都吸引大量的国际学生。每 个国家的高等教育系统都有其长处和短处，在当前疫情大流行的形势进行进行必要调整之 后，各国都需要反思其高等教育体系中哪些是有效的，哪些可以做得更好。然而，改变往往 是困难的。推进任何系统所需的体制变革需要在较长一段时间内实施政策，以实现更健康和 可持续的系统。
在本问题中，您需要开发一个模型，在国家层面上衡量和评估高等教育系统的健康状况，为 一个给定国家的高等教育系统确定一个健康和可持续的状态，并提出和分析一套政策，将一 个国家从目前的状态迁移到你提出的健康和可持续的状态。 具体来说，要求您:
 开发并验证一个模型或一套模型，使您能够评估任何国家高等教育系统的健康状况；
 将你的模型应用到几个国家，然后根据你的分析选择一个高等教育系统有改进空间的国 家；
 为你选择的国家的系统提出一个可实现的、合理的蓝图，以支持一个健康和可持续的高 等教育系统；
 使用您的模型来衡量您选择的国家的当前系统和您提出的健康的、可持续的系统的健康 状况；
 提出目标明确的政策和实施时间表，以支持从当前状态迁移到您建议的状态；
 使用您的模型来确定和/或评估您的政策的有效性；以及  考虑到改变现实是十分困难的，讨论在过渡期间和最后阶段实施你的计划对学生、教师、 学校、社区和国家的现实影响。 ICM-F 委员会是一个涉及自政策、高等教育、社会和政治学以及数学领域的跨学科和多样化 的团体，期待着您的最终报告。 您的总页数不超过 25 页的 PDF 解决方案应包括:
 一页的汇总表。  目录。  您的完整解决方案。  参考列表。
本届赛事的新注意事项：ICM 大赛现在有 25 页的限制。您提交的所有内容都计入 25 页的 限制：摘要表、目录、解决方案正文、图片和表格、一页文档、参考列表以及任何附录。
名词解释
1.高等教育 Higher Education (post-secondary education, third-level, or tertiary education)：正规学习的最后一个可选阶段，在完成所要求的(很多是中级)教育水平之后进行。
2.可持续系统 Sustainable System：随着时间推移能依然保持其有效性的系统。
3. 系统的健康性 System Health：衡量一个组织或系统围绕一个共同蓝图，有效执行该蓝图，并通过创新和创造性思维进行自我更新的能力。
4. 高等教育系统 System of Higher Education:由高等教育机构(学院、大学等)组成的组织结构。 以及教育学生超越中学水平所需的人员和基础设施。