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全国大学生数学建模竞赛最高奖获得者HXZ-MAGIC(3)队的问鼎之路
来源:本站原创 作者:uestczs 日期:2015年12月14日 访问次数:

 11月22日,一个注定要被许多人铭记于心的日子。

  当“高教社杯”数学建模大赛最终尘埃落定,获奖名单公布,我校光电学院hxz-magic(3)数学建模队每个成员悬着的心终于放下,成功带来的喜悦久久无法平静。

  由光电学院大三学生黄佳蔚、徐浩航、张子敬所组成的hxz-magic(3)数学建模队在2015年全国大学生数学建模大赛中不惧来自全国范围内的竞争,在层层激烈的选拔和淘汰中始终保持创新的热情,从全国一千多所高校、二万八千多个参赛队伍、八万多名数学达人中脱颖而出,捧得今年该赛事本科组唯一最高奖——“高教社杯”。

  勇夺最高奖的背后,是一条并不轻松的厚积薄发之路。提起自己指导的学生,hxz-magic(3)数学建模队教练、数学科学学院李良副教授赞不绝口,“他们三个都很努力、踏实,也很有灵性,学习能力很强,心态也很好。”

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hxz-magic(3)数学建模队三名成员黄佳蔚、徐浩航、张子敬

“多重搜索算法”辟蹊径

  在本次大赛中,队员们所选题目《太阳影子定位的多目标优化》是一道非常典型的结合地理知识和数学知识的跨学科应用题目。所谓“太阳影子定位的多目标优化”,简单来说,就是通过太阳影子数据,借助多目标优化的方法,确定可能的地点和日期。这为通过视频中景物的影子确定视频的拍摄地点与时间提供了一定的科学依据。

  正是这种文理交叉的独特美感,带给看似晦涩难懂的数学建模问题以新的生机,并为队伍成功登顶奠定第一块基石。

  “我觉得我们的优势不是在于巧妙,而是运用了看似笨拙,却更为严谨的方法进行建模,这种更为全面的思考方式让我们得到了更为精准的结果,获得了成功。”谈及在设计思路方面的感悟,徐浩航分享了团队在分析问题时的成功之处。“考虑到这是一个会受很多元素影响的题目,我们采用逐步缩小包围圈的方法,一步一步排除各元素造成的影响,创造了一种属于我们自己的‘多重搜索算法’,在这种方法的基础上,我们的结果相较于其他团队来说显得更为真实、更为精准。”

  黄佳蔚打了个比方来说明他们的搜索算法,“先拿一个筛子去筛谷粒,把大的筛出来,然后再换一个网格更小的筛子筛一遍,最后再用纱布筛一遍,纱布筛出来的就是我们的结果。”

  “有些人只考虑影子的长度,有些人只考虑了影子偏转的角度,然而影子的信息是包含长度跟角度两个信息的。”三个人敏锐地意识到,遗失任何一个信息都会使结果变得不准确,只有综合运用所有信息,建立一个多目标的优化,才能实现所有数据最好的匹配,保证结果的准确性。

用72小时筛选出最靠谱的拍摄地

  9月11日8时,紧张的全国赛拉开帷幕。本科组共有A、B两道难度相似但类型不同的赛题。在短短的3天时间内,各参赛队要选择自己擅长的领域方能游刃有余并有所创新。

  徐浩航说,“我们平时做的很多都是机理分析,靠自己推导公式,平时训练的时候感觉自己也比较擅长这种类型。”厚积才能薄发,正是因为扎实的基本功和平日的刻苦训练,才使得看似复杂难解的题目在大家眼里变得有章可循。

  说干就干,确定了选题之后,同学们便开始了紧锣密鼓地准备,而首先要做的就是搞透这道题的地理背景。

  “你必须把很多角度之间的东西搞清楚。比如说太阳高度角和黄赤交角是什么关系,太阳高度角和影子长度、角度的变化有什么关系,把这些关系大致理清楚,然后才能进行下一步。”黄佳蔚说,他明白作为一个理科生缺少的知识是什么。查文献,找资料,“要一点一点地去看”,三个队员像海绵一样不断汲取自身需要的知识。

  准备、建模、求解、写论文,看似水到渠成的背后却是辛勤的付出与永不言弃的劲头。求解过程共耗时一天半,每次接近半个小时的遍历搜索不知进行了多少次。黄佳蔚回忆,当时写入了一条错误公式,“发现结果比较离谱,大概已经算了三个小时左右,然后又推倒重新来,再算一遍。”“算错的时候还算到过哈萨克斯坦,”徐浩航笑着补充。

  功夫不负有心人。“最高兴的就是算出来一个结果在海南。”黄佳蔚说。

  谈到这三天的安排,黄佳蔚介绍:“第一天养精蓄锐,做一些规划工作,完成模型的大致样貌。第二天是我们回到宿舍后自己求解到大概凌晨一点。最后一天,大家都聚集在实验室里面,这样更有一起努力的气氛。那天基本不睡,睡也是轮流睡。”

  不经一番彻骨寒,怎得梅花扑鼻香。团队完成的论文终以势如破竹的姿态过五关斩六将,首先被学校推荐到四川省,之后以四川赛区第三名的成绩参加国赛,最终站在了评选“高教社杯”的舞台上。

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hxz-magic(3)数学建模队在全国大学生数学建模竞赛现场

兴趣铺就的“magic(3)”进阶之路

  “在电子科大这所工科学校,相信没有谁没听过数学建模这个东西。”大一那年,徐浩航因为自己在数学方面的兴趣参加了学校数学建模社,感受到了数学的魅力所在,“当时我还参加了校级比赛,交了一篇论文上去,最后的结果只是参与奖,到了大二才开始进行系统学习和训练,参加周末课和相关集训,并组队进行练习。”

  全国赛的时间前后共计三天,对身心的考验却不止于此。李良说,“不光是这三天累,从选周末课开始,大家的周末基本上都搭进去了。”

  “大一的时候就是让同学们学习一些微积分和线性代数方面的知识,掌握基本的数学建模理论。到了大二,学校会开设数学建模的周末课,供有这方面兴趣和意愿的同学选修,学习建模知识和建模方法。”李良介绍,“同学们具备一些能力后,我们就会开始要求学生组队,并通过校级赛选拔暑期集训团队,在一个月的暑期集训中不断做题、不断指导,让学生团队具备一定的自我解决问题的能力。”

  在漫长的准备期中,能坚持下来的人并不多,但最终坚持下来的一定是对数学建模有兴趣的人。

  张子敬说,“我当时就很喜欢这种成功解决问题带给自己的成就感,也不会觉得参加比赛会给业余生活带来什么压力和影响,所以就一直坚持下来并开始组队。当时了解到和我一样有兴趣的徐浩航、黄佳蔚也有这方面的意愿,于是就一拍即合,组建了现在的队伍。”

  事实上,队名中的“hxz”就来自三个人姓名的首字母。队伍的组建给发起者张子敬留下了很深的印象。她说,学习数学本就是一个枯燥的过程,而自己正是因为内心的兴趣和热爱才从始至终勇敢地尝试,并在这个过程中找到了志同道合的朋友,一起踏上了不一样的征程。

数学建模促成长,开拓反恐新视角

  参加了四川省和全国两次答辩的徐浩航说,专家很和蔼。在最后一场答辩时,“专家让我们临场再想一种可以验证数据真实性的方法,我们没想出来。专家说可以用前面几道题的数据来进行验证,这对我启发比较大。”黄佳蔚坦言,这种全局意识正是大家需要学习的。

  “进行一些科研活动时,如果没有参加过数学建模,没有经过这些训练,你就不会想到可以用matlab程序解决一些科研项目上的问题。”黄佳蔚谈到,数学建模开阔了自己的视野,为将来解决科学工程问题提供了新的思路。

  谈到三人在此过程的收获,徐浩航感触很多,“不管平时做什么项目,都要很快把一个东西学懂学会。你之前准备的都只是一些基础,但现在必须在三天之内把竞赛题目弄明白搞清楚,这是最大的挑战。”徐浩航说。

  能力的提高水到渠成,互帮互助、志同道合的默契配合更是弥足珍贵。“在整个过程中不只是坚持自己的想法,也要倾听其他人的想法”。

  深厚的知识积淀造就的是不畏困难的勇气和决心,繁琐复杂的计算磨合的是三人的默契。徐浩航回忆,“一开始我们配合不是很默契,有时候我讲话让人听不懂。但长期训练下来,到最后变得很默契,一个人稍微透露一点想法,其他人就能明白。”

  在对团队的成果的发展前景进行构想时,徐浩航说,“最近世界各地频发的暴恐行为让我思考了很多,我想用自己的努力为世界和平做出贡献,通过独特的方法更加精准地打击世界上的暴恐行为!”徐浩航把这种想法也付诸自己的题目当中,也因为这种想法对团队结果的要求十分“苛刻”,“可以运用题目中影子定位的方式对恐怖分子进行出其不意地打击,也算是我在这次活动中一点额外的想法。”

 

(责任编辑:isaac)

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