零基础学习数学建模——（四）备战美赛
本篇博客将讲解如何备战美赛。
什么是美赛
美赛，全称是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，是最高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。
赛题内容涉及经济、管理、环境、资源、生态、医学、安全等众多领域。竞赛要求三人为一组，在四天时间内，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。美赛为现今各类数学建模竞赛之鼻祖。
| 奖项英文名称 | 中文名 | 简称 |
|---|---|---|
| Outstanding Winner | 特等奖 | O奖 |
| Finalist | 特等奖提名 | F奖 |
| Meritorious Winner | 优异奖（一等奖） | M奖 |
| Honorable Mention | 荣誉奖（二等奖） | H奖 |
| Successful Participant | 成功参与奖 | S奖 |
| UnsuccessfulParticipant | 不成功参赛 | 无 |
| Disqualified | 资格取消 | 无 |
美赛如何报名
（一）学校集体报名
部分学校可能会集体进行报名，因此需要各位同学关注自己学校的信息。
（二）个人报名
如果是个人自己报名的话，则需要去美赛官网（www.mcmcontest.com）进行报名。但是个人报名首先需要注册一个MCM/ICM顾问帐户，并且拥有双币信用卡或使用PayPal才能正常付款。
（三）赛氪代报名
登录赛氪官网或APP，搜索美赛，点击2024年美赛（MCM/ICM）辅助报名，按照要求进行报名即可。
选题分析
（一）题型分析
A题
A题是连续型问题，属于优化问题。
| 年份 | 题目 | 中文翻译 |
|---|---|---|
| 2019 | Game of Ecology | 生态游戏 |
| 2020 | Moving North | 向北迁徙 |
| 2021 | Fungi | 菌类 |
| 2022 | Power Profile of a Cyclist | 自行车手的动力分布 |
| 2023 | Drought-Stricken Plant Communities | 受干旱影响的植物群落 |
常用模型就是微分方程模型，例如生长模型，菌落繁殖模型，传染病模型等等。
B题
B题是离散型问题，属于优化问题。
| 年份 | 题目 | 中文翻译 |
|---|---|---|
| 2019 | Send in the Drones: Developing an Aerial Disaster Relief Response System | 发送无人机：开发空中灾难救援响应 |
| 2020 | The Longest Lasting Sandcastle(s) | 最持久的沙堡 |
| 2021 | Fighting Wildfires | 扑灭野火 |
| 2022 | Water and Hydroelectric Power Sharing | 水和水力发电合作 |
| 2023 | Reimagining Maasai Mara | 重建马赛马拉 |
常见的模型有单目标优化模型，多目标优化模型，整数规划模型，0-1规划模型和非线性规划模型等等。常见的算法是智能优化算法，例如遗传算法，粒子群算法等等。
C题
C题是大数据问题，一般涉及到预测和分类。
| 年份 | 题目 | 中文翻译 |
|---|---|---|
| 2019 | The Opioid Crisis | 阿片类药物危机 |
| 2020 | A Wealth of Data | 数据的价值 |
| 2021 | Confirming the Buzz about Hornets | 证实有关大黄蜂的传闻 |
| 2022 | Trading Strategies | 交易策略 |
| 2023 | Predicting Wordle Results | 预测谜题的结果 |
C题的数据类型一般分三类：传统数据，文本数据，和图片数据。常见的模型有回归模型，时间序列模型，机器学习模型和神经网络。
D题
D题是网络问题，一般分为网络优化和网络关联分析。
| 年份 | 题目 | 中文翻译 |
|---|---|---|
| 2019 | Time to leave the Louvre | 离开卢浮宫的时间 |
| 2020 | Teaming Strategies | 团队策略 |
| 2021 | The Influence of Music | 音乐的影响力 |
| 2022 | Data Paralysis? Use Our Analysis! | 数据瘫痪？用我们的分析！ |
| 2023 | Prioritizing the UN Sustainability Goals | 优化联合国的可持续发展目标 |
网络优化一般指图论，包括最短路问题，着色问题和最大最小生成树等等。网络关联分析一般会用到因子分析，主成分分析，回归分析和聚类。
E题
E题是环境科学问题，一般涉及评价类问题。
| 年份 | 题目 | 中文翻译 |
|---|---|---|
| 2019 | What is the Cost of Environmental Degradation? | 环境退化成本是多少？ |
| 2020 | Drowning in Plastic | 淹溺在塑料中 |
| 2021 | Re-Optimizing Food Systems | 重新优化粮食系统 |
| 2022 | Forestry for Carbon Sequestration | 碳封存的林业 |
| 2023 | Light Pollution | 光污染 |
常用的模型有回归模型，主成分分析，综合评价模型。
E题非常适合小白，因为大部分都是用一些统计模型，统计模型可以直接用spss这种软件得到结果。
F题
F题一般是政策类问题。
| 年份 | 题目 | 中文翻译 |
|---|---|---|
| 2019 | Universal, Decentralized, Digital Currency: Is it possible? | 通用，分散，数字货币：有可能吗？ |
| 2020 | The Place I Called Home… | 我们的家园 |
| 2021 | Checking the Pulse and Temperature of Higher Education | 高等教育的运行和热度的校验 |
| 2022 | All for One and One (Space) for All! | 人人为我，我（空间）为人人 |
| 2023 | Green GDP | 绿色GDP |
F题的问题背景专业性比较强，一般是涉及经济管理方面。一般会用到评价类的模型，或者做一些变量关联分析。
获奖情况分析
美赛分两大类题型：数学建模竞赛MCM（ABC题）、交叉学科建模竞赛ICM（DEF题）。
| A题人数 | B题人数 | C题人数 | O奖 | F奖 | M奖 | H奖 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2019年 | 3872 | 5111 | 5125 | 1% | 1% | 6% | 16% |
| 2020年 | 3852 | 2455 | 7446 | <1% | 1% | 6% | 26% |
| 2021年 | 4487 | 3105 | 2461 | <1% | 2% | 7% | 24% |
| 2022年 | 2883 | 2179 | 10043 | <1% | 2% | 7% | 21% |
| 2023年 | 2557 | 728 | 8011 | <1% | 2% | 7% | 22% |
| D题人数 | E题人数 | F题人数 | O奖 | F奖 | M奖 | H奖 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2019年 | 5728 | 4852 | 682 | 1% | 1% | 8% | 15% |
| 2020年 | 2089 | 2527 | 2586 | <1% | 3% | 8% | 22% |
| 2021年 | 5551 | 3521 | 6987 | <1% | 1% | 7% | 18% |
| 2022年 | 955 | 8181 | 2964 | <1% | 2% | 6% | 22% |
| 2023年 | 1057 | 5779 | 2726 | <1% | 3% | 6% | 21% |
ABC和DEF获奖概率差不多，前30%就能获奖。ABC里面C题比较火爆，DEF里面E题比较火爆。奖项都是分开评的，参赛人数越多，获奖论文就越多。
时间安排
2024年美赛比赛时间为北京时间2024年2月2日早晨6：00点（星期五） 至 2024年2月6 日上午9：00（星期二），提交截止时间为北京时间2024年2月6日上午10：00（星期二）。
第一天：早上赛题发布，上午团队三人互相讨论，确定所做赛题。下午两人搜集数据，一人开始写引言。晚上尽可能地将第一问的模型建立出来，不要熬夜。
第二天：上午确定第一问的模型，负责编程的同学需要开始求解，负责写作的同学开始写正文。下午开始建立第二问的模型，整理第一问的结果。晚上确定第二问的模型，不要熬夜。
第三天：上午求解第二问模型，建立第三问模型，论文应该要写到第二问模型建立这部分。下午确定第三问模型，负责建模的学生思考第四问，负责编程的同学完善第二问的结果，开始求解第三问。晚上确定第四问模型，论文尽可能写完第三问，不要熬夜。
第四天：完成模型剩余的要求，并着手开始写摘要，这一天可以熬夜。
赛前准备
个人准备
假设团队分工为一人建模，一人编程，一人写作，并且大致确定美赛如何选题。
建模手：学习所选赛题对应的常见模型和算法，了解这些模型和算法的使用范围，并对之前学过的模型和算法进行归纳整理。同时，要多看O奖论文，重点关注O奖论文如何选择问题切入点，学习O奖论文是如何将实际问题转化为数学问题，并掌握O奖论文是如何求解的。
编程手：学习并储备所选赛题对应的常见模型和算法的代码，至少能对代码进行个性化的修改，至少能看懂代码结果的含义。同时，要多看O奖论文，重点关注O奖里精美的配图，学习如何画出类似的图，并且对图能做到一定的创新。此外，要经常与建模手进行沟通，培养默契。
写作手：学习论文基本的排版，了解所选赛题对应的常见模型和算法的写法。同时，要多看O将论文，重点关注O奖论文里对图表的解释和结果的分析，学习O奖论文的写作逻辑，尽可能地培养出自己的写作风格。同时，也要注意英文用词的准确性，专业名词不能出错。此外，学会制作类似O奖论文里的表格。
团队准备
选题
团队应该尽快确定美赛所做的题目，或者是对美赛的题目进行先后次序的排列，例如：E>F>D>C>B>A。
资料准备
数据查找
| 网站 | 网站所属者**/**内容 |
|---|---|
| https://unstats.un.org/wiki/spacedirectory/view.action | 联合国统计司 |
| http://www.city-data.com/ | 美国城市数据网 |
| https://www.eea.europa.eu/en | 欧盟环境网 |
| https://www.shihang.org/zh/home | 世界银行 |
| https://www.ceicdata.com.cn/zh-hans/products/global-economic-database | 全球数据库 |
| http://www.bts.gov | 美国交通统计局 |
| https://data.imf.org/?sk=388dfa60-1d26-4ade-b505-a05a558d9a42 | 国际货币基金组织 |
| https://www.usda.gov/ | 美国国家农业统计署 |
| https://www.gapminder.org/data/ | 包含世界各国教育和医疗等数据 |
查找文献网站
| 网站 | 网站名 |
|---|---|
| https://www.cnki.net/ | 中国知网 |
| https://www.wanfangdata.com.cn/ | 万方数据库 |
| http://www.webofknowledge.com | SCI文献检索 |
| http://www.engineeringvillage.com | EI文摘库 |
| http://www.doaj.org | DOAJ（瑞典开放存取期刊目录） |
| http://www.openj-gate.com/Search/QuickSearch.aspx | Open J-Gate（号称世界最大的开放期刊门户） |
| https://tradesou.99lb.net/ | 谷粉学术 |
| https://www.citexs.com/ | 赛特新思 |
软件推荐
- 翻译软件——deepl
- 文献翻译软件——知云文献翻译
- 画图软件
| 图形类别 | 软件 |
|---|---|
| 基础图形（折线图、柱状图等） | MATLAB，Python，Excel |
| 地图 | ArcGIS、Tableau |
| 复杂网络图 | Gephi |
| 科研画图软件 | Origin |
| 流程图 | Visio |
| 原理图 | PPT、CAD |
本篇博客到此结束！