2024年Himcm數學建模題目翻譯！附HIMCM建模工具！

HIMCM美國高中生數學建模競賽2024賽季已經開題，參賽同學需要在14天內(nei) 完成破題—團隊分工—數學建模—論文寫(xie) 作並提交整個(ge) 流程。賽程緊張，需要高度集中精力去完成！那今年的HIMCM競賽題目有什麽(me) 不同？HIMCM競賽建模流程如何?競賽過程中可以適用哪些工具？

HIMCM競賽題目

問題A：玩還是不玩：為(wei) 未來奧運會(hui) 建模

2024年Himcm數學建模題目翻譯！附HIMCM建模工具！

問題A：未來奧運會(hui) 建模--競賽項目選擇

國際奧委會(hui) （IOC）正在計劃在澳大利亞(ya) 布裏斯班舉(ju) 辦2032年夏季奧運會(hui) 。隨著奧運會(hui) 的發展，國際奧委會(hui) 旨在通過增加與(yu) 現代價(jia) 值觀共鳴並吸引全球觀眾(zhong) 的體(ti) 育項目、學科或賽事（SDEs），保持奧運會(hui) 的相關(guan) 性和影響力。在奧運會(hui) 的曆史中，SDEs被引入、移除甚至重新引入，以反映時代的變化。例如，在2020年，空手道、運動攀岩、衝(chong) 浪和滑板首次亮相奧運會(hui) 。然而，空手道並未被包括在2024年巴黎奧運會(hui) 中，而霹靂舞（也稱為(wei) 街舞）被引入。展望2028年洛杉磯奧運會(hui) ，將增加旗橄欖球、長曲棍球和沿海劃船項目，棒球和壘球將在缺席20年後重返2028年奧運會(hui) 。

為(wei) 了指導這些決(jue) 策，國際奧委會(hui) 的奧林匹克項目委員會(hui) 製定了一套標準，以確保每項運動都符合奧林匹克價(jia) 值觀。[1] 國際奧委會(hui) 體(ti) 育項目納入標準如下：

●普及性和可及性：增強奧運會(hui) 的吸引力和全球興(xing) 趣，而不會(hui) 過度增加成本或後勤需求。

●性別平等：確保男女運動員有平等的參與(yu) 機會(hui) 。

●可持續性：促進環境和社會(hui) 責任。

●包容性：代表不同文化，促進全球參與(yu) （至少有75個(ge) 國家在四大洲練習(xi) 該運動）。

●相關(guan) 性和創新：該運動必須吸引年輕觀眾(zhong) ，反映現代趨勢，並在適當的情況下融入創新，包括物理虛擬運動，同時尊重奧林匹克傳(chuan) 統。

●安全和公平競爭(zheng) ：維護運動員保護和反興(xing) 奮劑的高標準。

●國際奧委會(hui) 已聘請您的團隊，HiMCM奧林匹克顧問（HOC），協助評估應增加（或可能移除）哪些SDEs參加2032年夏季奧運會(hui) 。您的任務是創建一個(ge) 數學模型，根據這些標準評估SDEs，提供合理建議。該模型將用於(yu) 對哪些SDEs最適合奧運會(hui) 不斷發展的願景做出定量決(jue) 策。

您的任務：

✍1. 在解決(jue) 國際奧委會(hui) 標準時需要考慮哪些因素？列出並描述您的團隊識別的各種因素。注意，因素可能是定量的或定性的，恒定的或可變的，確定性的或概率性的。確保在適當的地方說明您的選擇並包括單位。

✍2. 使用您的因素構建模型（或一組模型），幫助國際奧委會(hui) 評估哪些SDEs最符合奧林匹克標準。

✍3. 在至少三個(ge) 最近奧運會(hui) 中增加或移除的SDEs上測試您的模型，即2020年、2024年和2028年的奧運會(hui) ，以及至少三個(ge) 自1988年奧運會(hui) 或更早以來一直持續在奧林匹克項目中的SDEs。提供的數據HiMCM_Olympic_Data.xlsx提供了自現代奧運會(hui) 成立以來每屆奧運會(hui) 出現的運動和學科以及賽事數量的信息。確保通過選擇多樣化的SDEs進行評估，強調您的模型的普遍適用性。討論您的模型如何確認這些SDEs目前的奧運地位。

✍4. 確定三個(ge) 可能為(wei) 2032年布裏斯班奧運會(hui) 新增或重新引入的SDEs。確保確定哪些SDE應該首先、其次和第三被考慮納入布裏斯班奧運會(hui) 。是否有任何SDE您認為(wei) 有潛力在2036年或以後的奧運會(hui) 中被納入？

✍5. 進行敏感性分析，以解決(jue) 模型的穩健性。確定哪些方麵的模型使SDE得分高，並討論這些是否代表模型的優(you) 勢或劣勢，特別是在作為(wei) 決(jue) 策工具的情況下。起草一封一到兩(liang) 頁的信，地址給國際奧委會(hui) ，以非技術性的方式總結您的發現。解釋您的模型的基本原理及其對評估的SDEs的結果。包括您對增加或移除哪些SDEs的建議，以及為(wei) 什麽(me) 您的模型支持這些結論。

問題B：審視高性能計算的環境影響

2024年Himcm數學建模題目翻譯！附HIMCM建模工具！

問題B：審視高性能計算的環境影響

隨著全球對高性能計算（HPC）的需求在人工智能（AI）、數據科學和加密貨幣挖礦等領域持續上升，這些技術的環境足跡也在增加。對大型數據中心、高性能硬件和能源密集型計算過程的日益依賴引發了對其環境後果的擔憂。

HPC環境影響最重要的方麵是能源消耗及其相關(guan) 的碳排放。這一方麵尤為(wei) 突出，因為(wei) 它直接貢獻於(yu) 氣候變化，因為(wei) 能源消耗直接與(yu) 溫室氣體(ti) 排放相關(guan) ，特別是當電力來自化石燃料時。這些HPC設施通常消耗大量能源，使其碳足跡顯著。此外，能源需求可能會(hui) 給當地電網帶來壓力，特別是在可再生能源基礎設施有限的地區，導致對非可再生能源的依賴增加。

除了能源消耗，還有其他環境問題需要關(guan) 注。HPC的額外環境影響是多方麵的，可以分為(wei) 幾個(ge) 關(guan) 鍵領域：

❖水使用。許多數據中心使用水進行冷卻，導致大量的水資源消耗和廢水排放可能帶來的潛在汙染。

❖電子廢物。計算硬件的製造、使用和處置產(chan) 生了電子廢物，其中許多組件難以回收。

❖資源枯竭。HPC硬件的生產(chan) 涉及稀土材料的開采，這可能導致棲息地破壞、汙染和對能源的額外需求。

❖土地使用。數據中心所需的物理空間可能會(hui) 引發土地使用爭(zheng) 議，對當地生態係統產(chan) 生重大影響。

❖空氣質量。這關(guan) 注於(yu) 化石燃料發電廠的排放，這些排放會(hui) 降低空氣質量並影響人類健康。還應額外考慮數據中心產(chan) 生的細顆粒物和灰塵對當地空氣質量的影響。

❖化學物質使用。冷卻係統使用的化學物質如果管理不當可能會(hui) 帶來風險，包括潛在的泄漏或溢出。

❖社會(hui) 經濟影響。大型數據中心以及資源開采可能會(hui) 導致土地變化，潛在地影響當地社區的能源獲取公平性。

❖噪音汙染。這一過程中涉及的所有機械操作都可能導致噪音汙染增加，影響社區和野生動物。

❖網絡架構。數據傳(chuan) 輸所需的網絡基礎設施不僅(jin) 限於(yu) 單個(ge) 節點，還包括更大的連通性問題。

這些方麵中的許多都有專(zhuan) 門的研究來探討它們(men) 的環境影響，你可以研究並使用這些研究作為(wei) 理解問題的背景。

您的任務：

1. 理解問題。描述全球HPC能力年度能源消耗的範圍，考慮總消耗量和平均消耗量。

2. 建立你的模型。開發一個(ge) 綜合模型，以確定HPC能源消耗導致的總碳排放對環境的影響。應考慮能源是如何產(chan) 生的，計算能源混合。

3. 應用你的模型。

a. 探討隨著HPC的增長、其他行業(ye) 能源需求的增加以及不同能源來源和混合的潛力，你的模型在未來可能如何變化。

b. 使用你的模型提供現實界限，以洞察2030年問題的規模。

4. 擴展你的模型並反思你的分析。

a. 模擬增加可再生能源比例的影響，並計算相應的碳排放減少量。研究切換到100%可再生能源來源的影響以及涉及的潛在挑戰。

b. 完善你的模型（或開發一個(ge) 新模型），以包括上述其他關(guan) 鍵領域之一的環境影響，以進一步了解對HPC的影響。描述你的團隊為(wei) 什麽(me) 選擇那個(ge) 方麵，以及它如何與(yu) 其他關(guan) 鍵領域，特別是能源消耗相關(guan) 。

5. 分享你的模型及其結果。

a. 製定一套可執行的建議，以減少HPC的環境影響，同時考慮技術和政策導向的解決(jue) 方案。

b. 假設你的一個(ge) 建議被采納。確定並展示你如何將這一點納入你的模型中。

HIMCM數學建模過程

HIMCM數學建模過程一般是：模型準備、模型假設、模型建立、模型求解、模型分析、模型檢驗、模型應用與(yu) 推廣。

🔷1.模型準備

- 理解問題背景：仔細閱讀題目，明確問題的實際背景和要求。

- 收集數據：收集與(yu) 問題相關(guan) 的數據和信息。

🔷2.模型假設

- 做出合理的假設：簡化問題，使其更易於(yu) 用數學方法解決(jue) 。

- 明確假設的合理性及其對結果的影響。

🔷3.模型建立

- 構建數學模型：利用數學工具和方法，將實際問題抽象為(wei) 數學問題。

- 確定模型的變量、參數和關(guan) 係式。

🔷4.模型求解

- 運用數學方法和軟件進行求解：可以使用MATLAB、Lingo、SPSS等軟件輔助求解。

- 嚐試不同的算法和技術，以獲得最優(you) 解。

🔷5.模型分析

- 分析求解結果：對得到的解進行解釋和分析，理解其意義(yi) 。

- 比較不同方案或方法的效果，評估模型的優(you) 劣。

🔷6.模型檢驗

- 驗證模型的準確性和可靠性：通過與(yu) 實際情況對比，檢驗模型的預測能力。

- 調整模型參數或結構，以提高模型的精度和穩定性。

🔷7.模型應用與(yu) 推廣

- 將模型應用於(yu) 實際問題：解決(jue) 原始問題，並探討模型在其他類似問題中的應用。

- 推廣模型：總結模型的通用性和局限性，提出改進建議。

HIMCM數學建模過程

HIMCM競賽過程允許使用計算機、文獻書(shu) 籍、軟件等資源，但不得與(yu) 隊友之外的任何人討論或尋求幫助。

今天為(wei) 大家整理了HIMCM賽中可以使用到的建模工具、文獻書(shu) 籍：

📊1.排版軟件

LaTeX
專業的文檔排版軟件，特別適合生成包含複雜數學公式的科技論文。
Word
廣泛使用的排版軟件，功能全麵，適用於各種建模比賽的排版工作。

📊2.數學公式編輯軟件

AxMath
編輯數學公式的神器，字體(ti) 美觀，支持與(yu) Word協同編輯，可與(yu) LaTeX交互。

功能：可視化編輯模式，支持高階數學公式計算，導出多種圖片格式（bmp, jpg, png, gif, emf）。
Mathpix
特點：通過截圖提取公式並生成TeX代碼，操作簡單。

適用場景：複製書(shu) 籍或PDF中的公式，特別是難以手動輸入的複雜公式。

📊3.繪圖軟件