2022年亚太地区大学生数学建模竞赛/2022年亚太杯1月加赛E题思路

问题1. 基本数据分析

数据集中的OWID_WRL是什么？一般是指世界world。

a) 哪些国家曾经拥有过核武器？

现拥有核武器的国家有9个，分别为：美国、俄罗斯、英国、法国、中国、印度、巴基斯坦、以色列，朝鲜。曾经拥有核武的国家有2个，分别为：乌克兰、南非。

除美国、俄罗斯、英国、法国、中国已掌握核武器外，印度在1974年进行过一次核试验。巴基斯坦也在1998年05月29日首次核试验成功。以色列和日本虽未公开进行核爆试验，但以色列是公认的拥有核武器的国家，日本被认为是准核国家。朝鲜进行过三次核试验，并且正在向着核武器更小型化方向发展，以便未来能够实现实战能力。

除此之外，以色列也被国际社会确认拥有核武，哈萨克斯坦作为苏联解体后第三大核武器拥有国，因原苏联时期核试验多在哈萨克进行，其国家和人民深受其害，独立主动放弃核武器，并关闭苏军建立的数千座核试验设施，另外乌克兰与南非因和平原因放弃其核武，属于曾经拥有核武的国家。

关于日本，大多数国家都认为日本是准核国家，因为日本拥有大量核电站并且拥有大量的铀，而日本已经完全掌握了核武器技术至于制造核武器只是一个时间问题。

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1577669094615415835&wfr=spider&for=pc

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首先观察第一个表单‘增加’proliferation，可以看出全世界范围内‘现拥有’Possession有9个国家，但是不能忽略曾经拥有但是现在已经放弃核武器的国家，我们可以去查看第二个表单‘库存’stockpiles，筛选出来拥有过核武器的国家。

b) 在过去的20年中，哪个国家的核武器库存减少或增加最多？

库存减少或增加幅度最大，我们去查看第二个表单，可以直接做出来折线图，数据可视化，再配合数学公式计算出增幅或减幅。

增幅/减幅=（2022年持有量-2002年持有量）/2002年持有量

c) 在哪五年中，核武器试验发生得最多？

查看表单3: tests中总共有8个国家，可以在Excel中直接操作，筛选出某五个年份，从开始试验时每五年加和一次，求出最大值。

按时间分组聚合统计核武器试验次数，降序排列，输出最多试验次数的5年。

d) 在过去10年中，哪个国家在核武器研究方面最为活跃？

核武器方面研究活跃可以从多个角度考虑，其中一个角度：见表单3，有核国家的核武器实验，将各个国家试验次数求和，越大越活跃。

另一个角度：通过表单4可以统计各个国家从不考虑核武器到考虑核武器、从考虑核武器到追求核武器、从追求核武器到拥有核武器所用年限，年限越小，即转变越快，即最为活跃。联系问题（e）

最后一个角度：通过表单2可以统计出各个国家在过去的10年里库存量/持有量的增幅，用综合评价法，如topsis、rsr秩比法等等计算出综合活跃指标排序。

e) 哪个国家从 "不考虑核武器 "到 "拥有核武器 "的转变最快？

可以统计出各个国家在过去的10年里从不考虑到拥有核武器的间隔年限，年限越小即转变越快。

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问题2. 预测核武器的数量

模型1：预测未来100 年拥有核武器的国家数量。

模型2：预测未来100年核武器数量的变化趋势、2123年核武器总数。

模型3：预测未来100年各国核武器数量的变化趋势、以及各个国家核武器数量。

注意：模型3中每个国家核武器数量总和应该等于模型2中核武器总数！

a) 根据附件中的数据或你收集的数据，建立数学模型预测核武器的数量，并预测未来100年拥有核武器的国家。

我们需要建立两个模型，一个模型的话是用于预测核武器数量，另一个模型是预测拥有核武器的国家数量，这里可以采用时间序列预测，传统的时间序列预测方法有灰色预测和时间序列预测等等；也可以采用机器学习方法，例如XGBoost、随机森林、决策树等等；也可以采用深度学习方法，例如序列模型、LSTM模型等等。

b) 预测未来100年核武器数量的变化趋势，2123年的核武器总数，以及每个国家的核武器数量。

基于问题（a）建立的模型，对未来100年核武器数量，2123年核武器总数、各国核武器数量进行预测。

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问题3. 保护我们的星球

a)建立了核武器引爆位置的数学模型，并计算出至少需要多少枚核弹才能摧毁地球 ？

可以先对核弹的当量进行定量估计，计算出武器当量后，通过杀伤范围计算公式得到核弹杀伤范围，因为人类生存在陆地环境中，所以用全球的陆地面积进行统计，计算出需要不同当量需要多少枚核弹才能摧毁地球。

b)根据数学模型，目前核弹的最大破坏力是多少？是否足以摧毁地球？

可以寻找资料找出目前核弹最大的爆炸当量，计算其杀伤范围，对地球面积做对比。

c)为了保护地球和我们生活的环境，世界上核弹的总数应该限制在多少，已经拥有核武器的国家，在理论上应该限制在多少？

可以对陆地设置一个比例，例如不超过10%，计算出这一比例的陆地能承受多少颗核弹，然后按目前拥有核弹的国家做比例分配。

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问题4. 非技术性文章

查阅文献、参考文献！

总结上述问题～

请问如果有需要代码的同学，可在评论区留言！