HIMCM美国高中生数学建模竞赛2024赛季已经开题，参赛同学需要在14天内完成破题—团队分工—数学建模—论文写作并提交整个流程。赛程紧张，需要高度集中精力去完成！那今年的HIMCM竞赛题目有什么不同？HIMCM竞赛建模流程如何?竞赛过程中可以适用哪些工具？
HIMCM竞赛题目
问题A：玩还是不玩：为未来奥运会建模
问题A：未来奥运会建模--竞赛项目选择
国际奥委会（IOC）正在计划在澳大利亚布里斯班举办2032年夏季奥运会。随着奥运会的发展，国际奥委会旨在通过增加与现代价值观共鸣并吸引全球观众的体育项目、学科或赛事（SDEs），保持奥运会的相关性和影响力。在奥运会的历史中，SDEs被引入、移除甚至重新引入，以反映时代的变化。例如，在2020年，空手道、运动攀岩、冲浪和滑板首次亮相奥运会。然而，空手道并未被包括在2024年巴黎奥运会中，而霹雳舞（也称为街舞）被引入。展望2028年洛杉矶奥运会，将增加旗橄榄球、长曲棍球和沿海划船项目，棒球和垒球将在缺席20年后重返2028年奥运会。
为了指导这些决策，国际奥委会的奥林匹克项目委员会制定了一套标准，以确保每项运动都符合奥林匹克价值观。[1] 国际奥委会体育项目纳入标准如下：
●普及性和可及性：增强奥运会的吸引力和全球兴趣，而不会过度增加成本或后勤需求。
●性别平等：确保男女运动员有平等的参与机会。
●可持续性：促进环境和社会责任。
●包容性：代表不同文化，促进全球参与（至少有75个国家在四大洲练习该运动）。
●相关性和创新：该运动必须吸引年轻观众，反映现代趋势，并在适当的情况下融入创新，包括物理虚拟运动，同时尊重奥林匹克传统。
●安全和公平竞争：维护运动员保护和反兴奋剂的高标准。
●国际奥委会已聘请您的团队，HiMCM奥林匹克顾问（HOC），协助评估应增加（或可能移除）哪些SDEs参加2032年夏季奥运会。您的任务是创建一个数学模型，根据这些标准评估SDEs，提供合理建议。该模型将用于对哪些SDEs最适合奥运会不断发展的愿景做出定量决策。
您的任务：
✍1. 在解决国际奥委会标准时需要考虑哪些因素？列出并描述您的团队识别的各种因素。注意，因素可能是定量的或定性的，恒定的或可变的，确定性的或概率性的。确保在适当的地方说明您的选择并包括单位。
✍2. 使用您的因素构建模型（或一组模型），帮助国际奥委会评估哪些SDEs最符合奥林匹克标准。
✍3. 在至少三个最近奥运会中增加或移除的SDEs上测试您的模型，即2020年、2024年和2028年的奥运会，以及至少三个自1988年奥运会或更早以来一直持续在奥林匹克项目中的SDEs。提供的数据HiMCM_Olympic_Data.xlsx提供了自现代奥运会成立以来每届奥运会出现的运动和学科以及赛事数量的信息。确保通过选择多样化的SDEs进行评估，强调您的模型的普遍适用性。讨论您的模型如何确认这些SDEs目前的奥运地位。
✍4. 确定三个可能为2032年布里斯班奥运会新增或重新引入的SDEs。确保确定哪些SDE应该首先、其次和第三被考虑纳入布里斯班奥运会。是否有任何SDE您认为有潜力在2036年或以后的奥运会中被纳入？
✍5. 进行敏感性分析，以解决模型的稳健性。确定哪些方面的模型使SDE得分高，并讨论这些是否代表模型的优势或劣势，特别是在作为决策工具的情况下。起草一封一到两页的信，地址给国际奥委会，以非技术性的方式总结您的发现。解释您的模型的基本原理及其对评估的SDEs的结果。包括您对增加或移除哪些SDEs的建议，以及为什么您的模型支持这些结论。
问题B：审视高性能计算的环境影响
问题B：审视高性能计算的环境影响
随着全球对高性能计算（HPC）的需求在人工智能（AI）、数据科学和加密货币挖矿等领域持续上升，这些技术的环境足迹也在增加。对大型数据中心、高性能硬件和能源密集型计算过程的日益依赖引发了对其环境后果的担忧。
HPC环境影响最重要的方面是能源消耗及其相关的碳排放。这一方面尤为突出，因为它直接贡献于气候变化，因为能源消耗直接与温室气体排放相关，特别是当电力来自化石燃料时。这些HPC设施通常消耗大量能源，使其碳足迹显著。此外，能源需求可能会给当地电网带来压力，特别是在可再生能源基础设施有限的地区，导致对非可再生能源的依赖增加。
除了能源消耗，还有其他环境问题需要关注。HPC的额外环境影响是多方面的，可以分为几个关键领域：
❖水使用。许多数据中心使用水进行冷却，导致大量的水资源消耗和废水排放可能带来的潜在污染。
❖电子废物。计算硬件的制造、使用和处置产生了电子废物，其中许多组件难以回收。
❖资源枯竭。HPC硬件的生产涉及稀土材料的开采，这可能导致栖息地破坏、污染和对能源的额外需求。
❖土地使用。数据中心所需的物理空间可能会引发土地使用争议，对当地生态系统产生重大影响。
❖空气质量。这关注于化石燃料发电厂的排放，这些排放会降低空气质量并影响人类健康。还应额外考虑数据中心产生的细颗粒物和灰尘对当地空气质量的影响。
❖化学物质使用。冷却系统使用的化学物质如果管理不当可能会带来风险，包括潜在的泄漏或溢出。
❖社会经济影响。大型数据中心以及资源开采可能会导致土地变化，潜在地影响当地社区的能源获取公平性。
❖噪音污染。这一过程中涉及的所有机械操作都可能导致噪音污染增加，影响社区和野生动物。
❖网络架构。数据传输所需的网络基础设施不仅限于单个节点，还包括更大的连通性问题。
这些方面中的许多都有专门的研究来探讨它们的环境影响，你可以研究并使用这些研究作为理解问题的背景。
您的任务：
1. 理解问题。描述全球HPC能力年度能源消耗的范围，考虑总消耗量和平均消耗量。
2. 建立你的模型。开发一个综合模型，以确定HPC能源消耗导致的总碳排放对环境的影响。应考虑能源是如何产生的，计算能源混合。
3. 应用你的模型。
a. 探讨随着HPC的增长、其他行业能源需求的增加以及不同能源来源和混合的潜力，你的模型在未来可能如何变化。
b. 使用你的模型提供现实界限，以洞察2030年问题的规模。
4. 扩展你的模型并反思你的分析。
a. 模拟增加可再生能源比例的影响，并计算相应的碳排放减少量。研究切换到100%可再生能源来源的影响以及涉及的潜在挑战。
b. 完善你的模型（或开发一个新模型），以包括上述其他关键领域之一的环境影响，以进一步了解对HPC的影响。描述你的团队为什么选择那个方面，以及它如何与其他关键领域，特别是能源消耗相关。
5. 分享你的模型及其结果。
a. 制定一套可执行的建议，以减少HPC的环境影响，同时考虑技术和政策导向的解决方案。
b. 假设你的一个建议被采纳。确定并展示你如何将这一点纳入你的模型中。
HIMCM数学建模过程
HIMCM数学建模过程一般是：模型准备、模型假设、模型建立、模型求解、模型分析、模型检验、模型应用与推广。
🔷1.模型准备
- 理解问题背景：仔细阅读题目，明确问题的实际背景和要求。
- 收集数据：收集与问题相关的数据和信息。
🔷2.模型假设
- 做出合理的假设：简化问题，使其更易于用数学方法解决。
- 明确假设的合理性及其对结果的影响。
🔷3.模型建立
- 构建数学模型：利用数学工具和方法，将实际问题抽象为数学问题。
- 确定模型的变量、参数和关系式。
🔷4.模型求解
- 运用数学方法和软件进行求解：可以使用MATLAB、Lingo、SPSS等软件辅助求解。
- 尝试不同的算法和技术，以获得最优解。
🔷5.模型分析
- 分析求解结果：对得到的解进行解释和分析，理解其意义。
- 比较不同方案或方法的效果，评估模型的优劣。
🔷6.模型检验
- 验证模型的准确性和可靠性：通过与实际情况对比，检验模型的预测能力。
- 调整模型参数或结构，以提高模型的精度和稳定性。
🔷7.模型应用与推广
- 将模型应用于实际问题：解决原始问题，并探讨模型在其他类似问题中的应用。
- 推广模型：总结模型的通用性和局限性，提出改进建议。
HIMCM数学建模过程
HIMCM竞赛过程允许使用计算机、文献书籍、软件等资源，但不得与队友之外的任何人讨论或寻求帮助。
今天为大家整理了HIMCM赛中可以使用到的建模工具、文献书籍：
📊1.排版软件
- LaTeX
- 专业的文档排版软件，特别适合生成包含复杂数学公式的科技论文。
- Word
- 广泛使用的排版软件，功能全面，适用于各种建模比赛的排版工作。
📊2.数学公式编辑软件
- AxMath
编辑数学公式的神器，字体美观，支持与Word协同编辑，可与LaTeX交互。
功能：可视化编辑模式，支持高阶数学公式计算，导出多种图片格式（bmp, jpg, png, gif, emf）。
- Mathpix
特点：通过截图提取公式并生成TeX代码，操作简单。
适用场景：复制书籍或PDF中的公式，特别是难以手动输入的复杂公式。
📊3.绘图软件
- Visio
专业的流程图和图表绘制工具。
适用场景：制作流程图、受力分析图等。
- Tableau
强大的数据可视化软件，能将大量数据转换为直观图表，并绘制地图。
适用场景：数据分析报告、商业智能展示等。
- 坚果云
免费且易于使用的流程图绘制工具。
- GeoGebra
几何和函数图形绘制工具，适合教学和分析
📊4.检查语法错误的软件
- checker
特点：专门用于检查论文中的语法错误，提升论文质量。
- Grammarly
在线语法纠正和校对工具，提供拼写检查、标点符号调整、语气建议及风格优化等功能。
【竞赛报名/项目咨询请加微信：mollywei007】
