建模情懷在農(nóng)大飛揚(yáng)
———記獲美國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)及交叉學(xué)科建模競(jìng)賽二等獎(jiǎng)的農(nóng)大學(xué)子
4月9日,美國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)及交叉學(xué)科建模競(jìng)賽成績(jī)揭曉,我校2011級(jí)信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的欒思燾、劉雅欣與計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)李天祎組成的數(shù)學(xué)建模小組,在數(shù)學(xué)系教師張軍本老師的精心指導(dǎo)下,經(jīng)過四天四夜的奮戰(zhàn),最終獲得國(guó)際二等獎(jiǎng)。
據(jù)了解,美國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)及交叉學(xué)科建模競(jìng)賽 (簡(jiǎn)稱美賽)是唯一的國(guó)際性數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽,為現(xiàn)今各類數(shù)學(xué)建模比賽之鼻祖。今年共有來自美國(guó)、中國(guó)、英國(guó)等19個(gè)國(guó)家和地區(qū)的9773支隊(duì)伍參加,其中不乏哈佛大學(xué)、麻省理工學(xué)院、普林斯頓大學(xué)等國(guó)際頂尖學(xué)府。在這樣的國(guó)際頂尖比賽中,我們的農(nóng)大學(xué)子是如何獲得如此優(yōu)秀的成績(jī)呢?
三個(gè)學(xué)霸級(jí)的人物當(dāng)大一許多人忙于玩樂時(shí),欒思燾卻將空課時(shí)間獻(xiàn)給了學(xué)習(xí),他堅(jiān)持每天學(xué)習(xí)8小時(shí)以上。從《數(shù)學(xué)分析》、《高等代數(shù)》到《微分幾何》、《數(shù)學(xué)物理方程》,他幾乎把每一本課本都看過五遍以上,僅數(shù)學(xué)分析一門課就整理出了四本隨堂筆記。大三下學(xué)期,為了在兼顧學(xué)業(yè)的同時(shí)完成托福和美國(guó)研究生入學(xué)考試。他每天一個(gè)人待在實(shí)驗(yàn)室里,進(jìn)行十二個(gè)小時(shí)以上的高強(qiáng)度學(xué)習(xí)。除了外出買飯,經(jīng)常一整天不與外人講話。經(jīng)過半年自虐式的學(xué)習(xí),他變得讓老師都難以認(rèn)出。最終,他取得了托??荚?06分 (滿分120分),美國(guó)研究生入學(xué)考試320分 (滿分340分)的成績(jī)。他連續(xù)三年以專業(yè)第一的成績(jī)獲得一等優(yōu)秀學(xué)生獎(jiǎng)學(xué)金,其中學(xué)分績(jī)點(diǎn)最高達(dá)到4.0,三年全部專業(yè)課績(jī)點(diǎn)3.98。
隊(duì)伍中唯一的女同學(xué)劉雅欣學(xué)分績(jī)點(diǎn)也是高達(dá)3.79,專業(yè)排名第三。除此之外,她還曾擔(dān)任信息學(xué)院學(xué)生會(huì)副主席兼學(xué)習(xí)部部長(zhǎng),院大學(xué)生學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任,院學(xué)生第三黨支部副書記。和這兩位學(xué)霸級(jí)的人物相比,李天祎的成績(jī)并不顯得突出,然而他從大一開始就對(duì)編程十分感興趣。晚上經(jīng)常編程到一兩點(diǎn),電腦自動(dòng)關(guān)機(jī)才死心。在賽場(chǎng)上,他曾獲2012年我校首屆算法大賽特等獎(jiǎng)(第一名)。在同年國(guó)際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽成都賽區(qū)獲銅獎(jiǎng) (我校第一次在國(guó)際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽上獲獎(jiǎng))。傲游杯2013年全國(guó)大學(xué)生程序設(shè)計(jì)邀請(qǐng)賽獲銀獎(jiǎng)。大三之后的課余時(shí)間,他在網(wǎng)易公開課、學(xué)堂在線等網(wǎng)站上自修了斯坦福大學(xué)的《機(jī)器學(xué)習(xí)》,國(guó)立臺(tái)灣大學(xué)的 《機(jī)器學(xué)習(xí)基石》、《機(jī)器學(xué)習(xí)技法》等課程。
總想做的更好大二下半學(xué)期選修完數(shù)學(xué)建模課之后,張軍本老師就鼓勵(lì)同學(xué)們報(bào)名參加全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽(簡(jiǎn)稱國(guó)賽),許多同學(xué)躍躍欲試。劉雅欣找到了同樣對(duì)國(guó)賽十分感興趣的欒思燾,兩人一拍即合,并邀請(qǐng)同專業(yè)的另一位女生一同參加。2013年的9月13日國(guó)賽開始,我校共有30多支隊(duì)伍參賽,成績(jī)最好的是拿到了山東省一等獎(jiǎng)。欒思燾他們信心滿滿,一心想拿好成績(jī),但因?yàn)樵谝恍┘?xì)節(jié)上糾結(jié)太久,而且論文也沒寫好等,最終空手而歸。這個(gè)結(jié)果雖然讓他們有些失望,但是很快又振作起來。欒思燾和劉雅欣又開始計(jì)劃一同參加美賽。剛經(jīng)歷了國(guó)賽失敗的他們?yōu)槭裁锤蚁螂y度更高的美賽發(fā)起沖擊呢?欒思燾說:“就是想嘗試,即使是失敗了也沒事。做高難度數(shù)學(xué)建模題的時(shí)候會(huì)很有興趣去克服它,有想去解決它的好奇心?!?br> 欒思燾是在大一就知道美賽,但是當(dāng)時(shí)他感覺這樣的比賽門檻很高,也沒想過報(bào)名參加。直到后來他聽說了學(xué)校有人參加過而且拿過三等獎(jiǎng),他就動(dòng)了參加的念頭。大三的寒假,欒思燾與劉雅欣找了一位空間信息與數(shù)字技術(shù)專業(yè)的同學(xué),三人一起參加了美賽。有了之前國(guó)賽失敗的經(jīng)歷,這次他們就事先制定了每天的計(jì)劃。但是由于專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備不足,運(yùn)用的技術(shù)和論文書寫排版都比較簡(jiǎn)單和粗糙,所以最后只遺憾的拿到了三等獎(jiǎng)。
四天四夜的熬戰(zhàn)欒思燾對(duì)記者說:“既然參加這個(gè)比賽,不敢說有太大突破,但總還是想比往年有所進(jìn)步?!彼麄兛偨Y(jié)之前的兩次比賽經(jīng)驗(yàn),感覺在編程方面比較薄弱,恰好欒思燾與李天祎熟識(shí),便邀請(qǐng)他進(jìn)隊(duì)伍。李天祎也是一個(gè)喜歡挑戰(zhàn)困難的人,很快就接受了他們的邀請(qǐng)。
他們?cè)谌ツ甑?1月,便各自開始準(zhǔn)備,到了1月初集合訓(xùn)練。每天,他們將往年的比賽題目找出來,然后假設(shè)自己遇到這些問題該如何去做。2月6日早上9點(diǎn),他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室等待比賽題目公布,在四個(gè)題目中,有一個(gè)與埃博拉病毒相關(guān),而欒思燾恰好在之前的一個(gè)大學(xué)生研究訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(SRT)中做過一個(gè)與傳染病模型相關(guān)的項(xiàng)目,能較快入手,所以他們便選擇了這個(gè)題目。起初,他們想用傳統(tǒng)的微分方程模型去求解,但經(jīng)過仔細(xì)地思考,他們發(fā)現(xiàn)方程好列,但是數(shù)據(jù)并不好找?!澳阕疃嘀荒苷业矫總€(gè)國(guó)家或地區(qū)的累計(jì)患病人數(shù)或者是累計(jì)死亡人數(shù),但是像處于潛伏期的病人數(shù)你根本沒法找?!睓杷紶c對(duì)記者說。
由于數(shù)據(jù)的缺乏,最熟悉的一個(gè)方法失效了,他們的思路仿佛陷入了一個(gè)泥潭。一天一夜過去,他們還沒有討論出一個(gè)合理的解決方案。第二天,他們?nèi)齻€(gè)就“用什么算法預(yù)測(cè)埃博拉病情發(fā)展”發(fā)生了激烈的討論,李天祎提出將元胞自動(dòng)機(jī)和蒙特卡羅模擬相結(jié)合的方法,而欒思燾建議嘗試使用時(shí)間序列預(yù)測(cè)或灰色預(yù)測(cè)模型。經(jīng)過仔細(xì)斟酌,他們選擇了擬合效果更好的灰色預(yù)測(cè)模型。他們將整個(gè)的問題分成兩個(gè)系統(tǒng)。一個(gè)是假設(shè)藥物已經(jīng)研制出來了如何配送的問題。第二是藥物配送完了以后,感染人數(shù)及死亡人數(shù)如何變化的問題。對(duì)于第一個(gè)系統(tǒng),他們改進(jìn)了傳統(tǒng)的0-1規(guī)劃模型,成功解決了問題。第二個(gè)問題,他們查閱了大量的數(shù)據(jù)資料,在看似隨機(jī)波動(dòng)的曲線中找到了規(guī)律。“我們將兩個(gè)數(shù)據(jù)做差得到一個(gè)新的變量,然后用了灰色預(yù)測(cè)的算法進(jìn)行擬合,得到了非常好的效果。并在此基礎(chǔ)上提出了預(yù)測(cè)模型。”欒思燾說。模型確定了,接下來的任務(wù)就是與時(shí)間賽跑。欒思燾向記者透露:“我們當(dāng)初論文寫完之后就有預(yù)感,這次至少是二等獎(jiǎng)了,所以成績(jī)出來的時(shí)候也是比較淡定?!?br> 登高必自卑雖然取得了優(yōu)異的成績(jī),但他們并沒有因此沾沾自喜。采訪中劉雅欣對(duì)記者說 “我們也只是一個(gè)平凡的人。”然而參加這樣重量級(jí)的比賽,與來自全世界的選手同臺(tái)競(jìng)技,對(duì)他們來說是一筆巨大的精神財(cái)富。在短暫而漫長(zhǎng)的四天四夜里,他們不斷突破自己,意志和能力都得到了極大的提高。他們用自己的行動(dòng)闡釋了農(nóng)大學(xué)子“登高必自”的精神。只要你付出了足夠的努力,夢(mèng)想必定不會(huì)辜負(fù)你的汗水。欒思燾對(duì)記者說:“希望學(xué)弟學(xué)妹們能取得比我們更好的成績(jī)。參加比賽之前,跟隨張軍本老師學(xué)習(xí)的經(jīng)歷對(duì)我也起到了非常大的作用。所以,我想如果學(xué)弟學(xué)妹能多向老師們請(qǐng)教,系里的老師能多給同學(xué)們開課,取得更好的成績(jī)并不是難事?!?br> 據(jù)了解,欒思燾已經(jīng)獲得了哥倫比亞大學(xué)、伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校、喬治華盛頓大學(xué)等3所世界頂級(jí)名校的錄取。而劉雅欣也已經(jīng)獲得了北京師范大學(xué)的保研資格。在阿里巴巴實(shí)習(xí)了將近一年的李天祎,畢業(yè)后將留在阿里巴巴工作,他的目標(biāo)是在兩年內(nèi)申請(qǐng)美國(guó)的碩士。行遠(yuǎn)必自邇,登高必自卑,只要腳踏實(shí)地地學(xué)習(xí),目標(biāo)再遠(yuǎn)也能成功。