2024HiMCM竞赛题目公布！解题你有思路了吗？

随着2024年HiMCM（美国高中数学建模竞赛）的帷幕拉开，我们迎来了一场思维的盛宴！今年的比赛题目紧跟时代脉搏，聚焦于两大全球性议题——奥运精神与环境治理。让我们一起揭开这些赛题的神秘面纱，探索它们背后的深远意义。

2024HiMCM竞赛题目

题目 A：未来奥运会建模--竞赛项目选择

题目 B：审视高性能计算的环境影响

A题：未来奥运会建模

PART.01A题题目描述国际奥委会（IOC）正在筹备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] IOC列出的体育项目入选标准如下：

• 受欢迎度和可达性：提升奥运会的吸引力和全球关注度，同时不显著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赛机会。
• 可持续性：促进环境和社会责任。
• 包容性：代表多元文化，促进全球参与（至少有四大洲的75个国家在实践该运动）。
• 相关性与创新：吸引年轻观众，反映现代趋势，引入创新（如体感虚拟运动），同时尊重奥运传统。
• 安全与公平竞争：确保运动员保护和反兴奋剂的高标准。

IOC 雇佣了你们团队——HiMCM奥运顾问团队（HOC）来协助评估应在2032年夏季奥运会中加入（或可能移除）的 SDEs 。你的任务是创建一个数学模型，根据这些标准评估 SDEs ，以提供有依据的推荐。该模型将用于根据定量信息判断哪些 SDEs 最符合奥运会的发展愿景。

PART.02A题任务

1、根据 IOC 标准，列出并描述需要考虑的各种因素。注意这些因素可能是定量或定性、恒定或变量、确定性或概率性的。务必对选择的因素加以解释并在适当情况下附上单位。

2、使用确定的因素构建一个或多个模型，以帮助 IOC 评估哪些 SDEs 最符合奥运标准。

3、选择至少三个在2020年、 2024年和2028年奥运会中新增或移除的 SDEs，以及至少三个自1988年或更早以来持续存在的 SDEs，对模型进行测试。HiMCM 提供的奥运数据表（HiMCM_Olympic_Data.xlsx）包括自现代奥运会开始以来的项目、分项及赛事数据信息。选择多样化的 SDEs 来评估，讨论模型在不同 SDEs 上的适用性，验证其当前奥运地位。

4、识别三个可能在2032年布里斯班奥运会上新增或重新引入的 SDEs ，并确定优先推荐的顺序（第一、第二、第三）。此外，是否有潜力在2036年或更晚的奥运会上加入的 SDEs ？

5、评估模型的稳健性，分析在模型中使 SDEs 得分较高的因素，并讨论这些因素在决策工具中的优劣。

6、向 IOC 提交 1-2 页的总结信，通俗易懂地说明模型的理论依据及其对 SDEs 的评估结果。包括建议的新增或移除的 SDEs ，以及模型支持这些结论的理由。

B题：审视高性能计算的环境影响

PART.01B题题目描述

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关注。高性能计算的环境影响中，最关键的方面是能耗及其相关的碳排放。这方面尤为重要，因为能耗直接关系到温室气体排放，特别是当电力来源于化石燃料时。

HPC 设施通常消耗大量能源，导致其碳足迹显著。此外，在可再生能源基础设施有限的地区，能源需求可能给本地电网带来压力，增加对非可再生能源的依赖。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。

PART.02B题任务

1、理解问题：描述 HPC 能力在全球范围内的年能耗规模，考虑其在满负荷和平均利用率下的情况。

2、建立模型：建立一个全面的模型，确定因能耗导致的 HPC 总碳排放的环境影响。考虑能源的生产方式，计算能源构成对碳排放的影响。

3、应用模型：探讨在 HPC 增长、其他领域能耗需求增加以及不同能源构成的可能情况下，模型如何随时间变化。使用模型为2030年问题的规模提供现实的边界值以获得洞察。

4、扩展模型并分析：模拟增加可再生能源比例对碳排放的减排效果，研究切换到 100% 可再生能源的影响及可能遇到的挑战。细化模型（或开发新模型）以包含其他关键领域之一的环境影响，以更深入地了解HPC的影响。描述选择该领域的原因及其与其他关键领域的关系，尤其是能耗。

5、分享模型及其结果：提出一套可操作的建议，以减少 HPC 的环境影响，包括技术和政策导向的解决方案。假设其中一项建议被采纳，展示如何将其纳入模型。联合国咨询委员会于2024年9月发布了一份关于人工智能的报告，题为 “为人类管理人工智能”，其中没有大量涉及高性能计算。

给咨询委员会写一封一到两页的信，敦促他们在 2030 年的预定发展目标中加入有关高性能计算对环境影响的更详细章节。用您的研究结果和建议来支持这一请求。

HiMCM不仅是一个数学建模竞赛，它更是一个全球性的平台，汇聚了来自世界各地的高中生，共同运用数学知识和团队合作来解决现实世界中的复杂问题。这个竞赛不仅考验参赛者的数学建模能力，还考验他们的创新思维、问题解决技巧以及跨学科合作精神。

HiMCM小简介

HiMCM竞赛由美国数学及其应用联合会（COMAP）主办，自1999年起，每年举办一次，至今已成为全球高中生数学建模竞赛中的翘楚。竞赛通常在每年的11月举行，要求参赛团队在四天内完成一个实际问题的建模、分析和解决方案的撰写。这些问题往往涉及多个学科领域，如环境科学、经济学、社会学等，要求参赛者不仅要有扎实的数学基础，还要具备跨学科的知识整合能力。