【数学建模】2021美赛E题 重新优化食品系统（优化模型）【含Matlab源码 248期】

问题背景
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

需要解决的问题
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。

分析：

怎么理解食物系统？粮食的产量有多少/粮食的成本有多少/粮食的用水需求多少/用地面积有多少/粮食的比例怎么样/当地的气候适合什么样的粮食生产/怎么理解公平与可持续化发展？
保证盈利的食物系统是有几个大的国家或者公司来把持着全世界的食物生产，这种基于盈利的体系造成了全球或者某一个国家内的食物生产与消费的不公平和不可持续化。
在不同的国家，比如发达国家和发展中国家，食物的生产成本是不同的，怎么样理解这种不同？发达国家的集约化农业对于某些作物的生产具有天然的适应性，但是发达国家的人力成本也会比较高。某些高产量的作物的生产成本比较高，但是在耕地面积不足的国家，种植这些高产量作物是必要的。
改变粮食生产次序的好处和代价可能会有哪些？就跟上面段落所说的差不多，不同的作物的不同国家的种植成本和必要性是不一样的，要考虑当地人的食品摄入体系，以保证更好的粮食食品结构。一种粮食结构转化为另一种饮食结构需要成本和时间，在转变的过程中会有什么样的影响？有一些作物有可能需要先长几年再收获，这些类型的作物是否需要额外考虑。
把上面这个模型应用至少一个发展中国家和一个发达国家中，会有什么不同，考虑成本和收益。
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