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- 45075分之一概率夺得全国最高奖!编程高手“玩”数学建模有绝招
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原创 2021-12-12

最近,我校卓越学院汤贤林所在参赛队获得全国大学生数学建模竞赛三大最高奖之一的“知网研学奖”的消息,在“竞赛大神”遍地的杭电校园,引起不小的轰动。
拥有“玩”数学建模“高招”的编程小伙汤贤林也在不经意间成为校园明星。
众所周知,杭电历来以学科竞赛成绩卓著而著称。学校ACM(国际大学生程序设计竞赛)队多次打入全球总决赛获得佳绩;智能车队已连续多年在全国总决赛蝉联全国第一;而杭电数学建模队一直是全国高校数学建模竞赛传统强队,全国排名长期名列前茅,曾在2018年拿到全国竞赛总成绩第一。
“虽然杭电数学建模这些年成绩越来越好,但拿到全国大学生数学建模竞赛三大最高奖之一的'知网研学奖',还是让杭电搞数学建模的师生倍感荣耀、无比振奋。”杭电数学建模总教头裘哲勇老师告诉记者。

编程高手转战数学建模
记者了解到,2021年,来自全国34个省/市/区及美国、马来西亚等国家的1566所院校/校区,49529队(本科45075队、专科4454队),超过14万多人报名参赛。本科生赛题有A、B、C三题,赛委会分别对每题第一名设立了三个最高奖(高教社杯奖,MATLAB创新奖和知网研学奖),本次竞赛将“知网研学奖”颁发给C题的第一名获得者。
由汤贤林(卓越学院)、熊宇欢(通信学院)和高晓旭(通信学院)组成的参赛队选择了C题,他们提交的论文以“超常规解法”打动了评委,摘得这一项最高奖——知网研学奖,并且因为思维新颖有特色,竞赛论文改编后还将在《工程数学学报》上发表。特别地,统计显示夺得这个奖项的概率为45075分之一,这也是全国数学建模竞赛浙江赛区第一次获得“知网研学奖”。

团队 左起:熊宇欢、高晓旭、汤贤林
汤贤林同学所在的三人小组,选择的C题是针对生产企业原材料的订购与运输的优化建模问题,这个赛题对于经历过长时间严格集训和有难度模拟题特训的这个杭电团队来说谈不上多难,可以说拿全国一等奖并非难事。但是,这个拥有杭电编程高手的小组,他们选择了特别的打法,正是汤贤林同学“玩”了一个“绝招”,最后取得了出乎意料的成功。
对于C题,大多数的团队是建立确定性模型来解决问题,而汤贤林团队亮了一个“绝招”——引入“随机因素”来建模并成功实现,更好地反映出实际订购和运输的不确定性,算法求解过程中他们选择采用了平均值法解题,结论更贴近实际更具有说服力。
“我们也知道,别的参赛队也会想到过引入随机变量来建模,但极有可能他们无法处理好加入随机变量后出现的求解问题,因为其中涉及算法的思想规划和实现,在编程上有难度,但这个难不倒我。”汤贤林自信满满地说道。
现在大三的汤贤林,曾有在杭电刘春英教授指导的ACM集训队训练一年的经历。后来因为对数学建模更感兴趣,就专注于做数学建模了。“但我的编程思维和能力,在数学建模中成了秘密武器。ACM高手更注重编程实现,而我更擅长算法思想,就好比施工前的画图纸,这意味着在数学建模中我的编程思想往往能发挥奇效。”
裘哲勇老师的话,验证了汤贤林的说法。“相比ACM国际大学生程序设计竞赛里的编程,数学建模涉及到的编程要开放许多。在数学建模涉及的编程领域,汤贤林是杭电数一数二的高手。ACM金奖获得者也未必能在建模编程上胜过他。因为ACM的复杂处在于选择数据结构和数论方法,而数模的复杂处在于选择可行的算法。”

评委亲自验收,“追问三个小时”
“参加比赛时,得知汤贤林所在小组选择了C题,当时我就感到他们有了,但确实没想到他们能拿到这项最高奖。”汤贤林的数学建模指导老师陈永说。
而更加没有想到的是,在竞赛评审中期,学校来了“不速之客”。原来是全国竞赛组委会特派专家评委来到杭电做专门的“现场答辩会”,专家们对汤贤林参赛队的基于不确定性的建模方法非常感兴趣,换句话说“汤贤林他们提出的随机变量算法,并不在标准答案之内”。

评委的现场答辩会持续了整整3个小时,从早上8点半到中午12点,专家不停问关于随机变量的实现细节,汤贤林认真回答和解释了每个疑问,最后评委终于认可了这个脑洞极大的模型,相信了该模型操作的可行性。“我们当时也是捏了一把汗,评委的极度认真让人感动,但我们也在担心汤贤林他们经不住层层追问,好在他们胸有成竹,应答自如,最终过关。”陈永告诉记者。

数学建模拿大奖 “因为有了交叉”
“这些年数学建模竞赛,对编程要求越来越高。这次杭电数学建模能拿到最高奖,除了建模创新和算法设计外,在编程实现和结果检验方面,离不了新生力量来帮忙。归根到底因为学校推行的计算机编程基础能力培养方案助推了各类竞赛。汤贤林就是那个‘X力量’。”裘哲勇表示,一个数学建模团队,其中有一个编程高手应该是标配,但是拥有汤贤林这样的算法思想高手“就是幸运”。
汤贤林是杭电卓越学院俗称“ACM班”的学生。卓越学院是杭电荣誉学院。加入这个班,需要有非常好的计算机编程基础。“我们班二十几个人,一大半都在学校ACM集训队或呆过,班级良好的编程氛围对我帮助很大。”汤贤林表示,自己更希望把计算机编程作为工具,用来解决各种有趣复杂的实际问题,“所以我就交叉转战数学建模,编程在学生建模中可能就是致胜元素。”
如今读大三的汤贤林,在计算机学院好几位老师指导下做过项目,其中有一个是医学影像识别,对CT图像和核磁共振图像进行分析,检测成人退行性脊柱侧的疾病。“我平时主要是用算法做目标检测,因为我想做的稀奇古怪的东西很多,所以这次全国数学建模竞赛看到企业原材料订购运输题,我一点也没有不适应感,相反我们还超常发挥了。”
“对卓越学院学生,我们在培养中很注重交叉和创新思维,汤贤林平常话很少,但一说到学习、技术问题,就两眼发亮话也多起来了。他跟我说过,他未来想根据自己的习惯做一个可以辅助自己的系统 ,能帮自己做一些事情,比如数据处理之类的,就相当于我还有想法跟我自己一样的助手,在某些方面他甚至比我能力更强,这样我就会变得轻松了。他还跟我说,他在阅读AI相关论文的时候,发现有些改进方法和自己曾经做ACM题目时用到的一些优化方法十分相似,所以也希望未来有灵感时可以发表一篇顶会的论文。我对他说,你想到了,就去干吧。”卓越学院学工办主任赵天鹏说。
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