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美国大学生数学建模竞赛(MCM/ICM)正悄然成为优秀学子的“战略要地”,获奖学生不仅有机会领取高额奖学金,更可能直接获得免试攻读研究生的资格——这一切的背后,是一场持续四天、挑战学生综合能力的国际性学术竞赛。
1、何为MCM/ICM?不止于数学的跨界竞赛
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(COMAP)主办,被公认为国际上最具影响力的数学建模竞赛。2021年,来自全球包括剑桥大学在内的26112支队伍参与这一赛事,其规模和质量在学术界享有盛誉。
比赛分为MCM(数学建模竞赛)和ICM(交叉学科建模竞赛)两类,涵盖连续型、离散型、大数据、运筹学、环境科学和政策研究六个赛题方向。参赛队伍需要在四天内,针对一个现实世界的问题,完成从建模、求解、验证到全英论文撰写的全部工作。
2025年的赛题包括:“楼梯的持续磨损测试”(A题)、“管理可持续旅游”(B题)、“奥运奖牌榜模型”(C题)、“更好城市的路线图”(D题)、“为农业腾出空间”(E题)和“网络强度”(F题)。这些题目跨越了多个学科领域,考验的是学生综合运用知识解决实际问题的能力。
2、MCM如何助力升学?
为什么众多优秀学子纷纷投身这项竞赛?答案隐藏在各校的推免政策中。
以西安电子科技大学-电子工程学院 2022届优秀本科毕业生推荐免试攻读硕士学位研究生工作实施方案为例,文件明确规定:对参加MCM竞赛获奖的学生进行推免资格差额遴选。
北京理工大学机械与车辆学院、东南大学信息科学与工程学院等多家知名院校,也都出台了类似政策。
这些政策背后反映的是高校对数学建模能力的认可。获得MCM奖项不仅意味着竞赛荣誉,更成为了通往研究生教育的直通车。在就业市场上,拥有数学建模竞赛经验的毕业生也更容易获得金融、科技、研发等高端岗位的青睐。
3、一篇O奖论文的五个核心要素
那么,什么样的论文能够从数万篇作品中脱颖而出,获得O奖(特等奖)?我们以2020年MCM的A题特等奖论文(Team 2001334)为例,解析顶级论文的创作密码。
要素一:清晰缜密的三层模型结构
该论文针对“预测苏格兰鲱鱼和鲭鱼的生态和渔业经济”问题,构建了三个环环相扣的模型:海水温度预测模型(ARIMA时间序列)、鱼类迁移预测模型(基于温度梯度)、渔业公司收益评估模型(经济学模型)。这种层层递进的结构确保了模型的完整性和说服力。
要素二:对数据的极致敬畏
团队从APDRC、NOAA、Sea around us等多个权威数据库获取数据,并进行了严格的数据清洗工作:对缺失值进行线性插值处理,对无效数据列进行排除。更值得一提的是,他们甚至考虑了地理坐标系统的转换,使用geodesic方程(GRS80球体)来精确计算距离关系。
要素三:模型的创新组合
团队没有简单套用现成模型,而是创新性地将Bootstrap方法(一种统计模拟方法)与ARIMA模型结合,生成了10000个可能的温度预测情况,进而模拟出鱼类迁移的概率分布。这种处理方式极大地增强了结果的可信度。
要素四:全面的模型验证与分析
论文没有停留在得出结果,而是进一步进行了敏感性分析和稳健性分析,探讨了社会利润率和渔船航行半径两个因素对模型结果的影响,证明了模型在不同参数组合下的可靠性。
要素五:专业的可视化与论文排版
论文中的温度分布图、鱼类迁移动图、经济效益曲线等可视化结果,以及规范的数学公式排版和参考文献引用,都体现了极高的学术规范性。这种细节处的专业性是区分优秀论文与普通论文的关键。
4、不止于数学:用数学语言讲述世界故事
MCM竞赛的真正价值,远超过竞赛本身。它实际上是一场跨学科思维的极限训练,要求参与者用数学的语言讲述关于世界的真实故事。
以那篇关于苏格兰鲱鱼的O奖论文为例,研究者需要融合气候科学(海洋温度变化预测)、生态学(鱼类迁移习性)、经济学(渔业公司成本收益分析)和社会科学(政策建议)等多个领域的知识,并将它们统一在一个完整的数学框架下。
这种跨界思维的能力,正是未来科学研究和高端职业发展的核心需求。参加MCM的过程,实质上是一次模拟科研全过程的实践:从问题识别、文献调研、模型构建、算法实现到论文撰写。这种能力培养的价值,远超过任何一门单一课程能够提供的训练。
5、系统备战MCM
面对如此高难度的竞赛,零基础的学生如何系统备战?成功的MCM参赛经验表明,科学的备赛策略需要涵盖以下几个关键方面:
1. 团队构建与分工协作
理想的团队应由三人组成,分别擅长建模、编程和写作。建模者需要具备扎实的数学基础和创新思维,能够将实际问题转化为数学问题;编程者应熟练掌握Matlab、Python等工具,实现算法求解;写作者则需要具备良好的英语科技论文写作能力,清晰展示解决方案。团队需要在赛前进行充分磨合,建立高效的工作流程和沟通机制。
2. 知识体系与技能储备
参赛者需要构建完整的数学建模知识体系,包括但不限于:微分方程、概率统计、优化理论、图论与网络、机器学习等数学方法;Matlab、Python、SPSS等编程工具;数据可视化、文献检索、学术英语写作等辅助技能。系统学习历届优秀论文,分析其解题思路和建模技巧,是快速提升的有效途径。
3. 时间管理与比赛策略
四天赛程需要精密的时间规划:第一天理解题目、搜集资料、确定初步思路;第二天建立模型、开始求解;第三天完成求解、进行模型检验与优化;第四天集中写作、编辑排版。团队需要预留足够的时间进行论文的翻译、润色和格式调整,这是很多新手队伍容易忽视的关键环节。
4. 文献检索与数据资源
熟悉各种学术数据库(如知网、Web of Science、Google Scholar)和专业数据资源(如NOAA、FAO、世界银行数据库)的使用方法。在比赛中,能够快速找到相关的学术文献和数据支持,往往是成功解题的关键。
5. 论文写作与可视化表达
MCM竞赛本质上是论文竞赛,写作质量直接决定成绩。优秀论文需要具备:清晰的逻辑结构、严谨的数学表达、充分的结果分析、专业的图表展示。学习使用LaTeX进行论文排版,掌握Matlab、Python等工具的数据可视化功能,能够显著提升论文的专业形象。
系统化的备赛训练通常需要3-6个月的时间,通过基础知识学习、模块化训练、模拟实战和论文精修等多个阶段的循序渐进,才能全面提升团队的竞赛实力。
MCM竞赛已经超越了单纯的学术竞赛范畴,成为了现代大学生培养解决复杂问题能力、跨学科思维和团队协作精神的重要平台。
从功利角度,它是通往名校研究生院的快速通道;从能力培养角度,它是锤炼创新思维和科研能力的熔炉;从人生发展角度,它是一次用数学语言理解和改变世界的尝试。
6、相关项目介绍