2023年美赛获奖结果分析（附中英文版赛题）_2023美赛

023年美国大学生数学建模竞赛（MCM/ICM）成绩已经公布，现在就请跟随着忠哥一起通过Python 进行大数据分析吧！

美赛成绩分析

2023年美国大学生数学建模竞赛MCM参赛队伍总数为11296支，ICM参赛队伍总数为9562支，累计有20858支队伍参赛。

其中，共有MCM 有22支队伍，ICM 有15 支队伍荣获全球特等奖，累计37支队伍荣获全球特等奖，并且34支队伍全球特等奖来自中国队，3支全球特等奖来自美国队。几乎所有题目的全球特等奖都被中国队包揽了，中国队太厉害了！

01 参赛人数与选题分析

（1）MCM

2023年美国大学生数学建模竞赛MCM参赛队伍总数为11296支，其中，选择MCM中A、B和C题的队伍分别有2557 (23%)，728 (6%) 和 8011 (71%)。

忠哥发现：选择C题的人竟然超过了2/3了，看来大家都很喜欢做C题，毕竟MCM的A和B题太难了！！！

（2）ICM

2023年美国大学生数学建模竞赛ICM参赛队伍总数为9562支，其中，选择ICM中D、E和F题的队伍分别有1057 (11%)、5779 (60%) 和2726 (29%).

忠哥发现：选择E题的人竟然接近2/3了，看来大家都很喜欢做E题，毕竟ICM的D和F题太难了！！！

02 获奖比例与人数分析

（1）MCM

2023年美国大学生数学建模竞赛MCM参赛队伍总数为11296支，其中，

• 22 Outstanding Winners (<1%)

• 272 Finalist Winners (2%)

• 758 Meritorious Winners (7%)

• 2522 Honorable Mentions (22%)

• 7231 Successful Participants (64%)

• 42 Unsuccessful Participants (<1%)

• 440 Disqualified (4%)

• 9 Not Judged (<1%)

忠哥发现: 获得S奖的人竟然接近2/3了，看来大家都很容易获奖，但是要想获得特等奖O（<1%）和特等奖提名F奖（2%）太难了！！！

（2）ICM

2023年美国大学生数学建模竞赛ICM参赛队伍总数为9562支，其中，

• 15 Outstanding Winners (<1%)

• 277 Finalist Winners (3%)

• 595 Meritorious Winners (6%)

• 2011 Honorable Mentions (21%)

• 5962 Successful Participants (62%)

• 136 Unsuccessful Participants (1%)

• 551 Disqualified Teams (6%)

• 15 Not Judged (<1%)

忠哥发现: 获得S奖的人竟然接近2/3了，看来大家都很容易获奖，但是要想获得特等奖O（<1%）和特等奖提名F奖（3%）太难了！！！

03 特等奖队伍分析

2023年美国大学生数学建模竞赛MCM参赛队伍总数为11296支，其中：

选择MCM中A题的队伍有2557 (23%)，7支荣获特等奖。
选择MCM中B题的队伍有728 (6%)，3支荣获特等奖。
选择MCM中C题的队伍有8011 (71%)，12支荣获特等奖。
选择ICM中D题的队伍有1057 (11%)，3支荣获特等奖。
选择ICM中E题的队伍有5779 (60%)，8支荣获特等奖。
选择ICM中F题的队伍有2726 (29%)，4支荣获特等奖。

04 总结与展望

每年的美国大学生数学建模竞赛（MCM/ICM）成绩公布，都是“几家欢喜几家愁”，祝愿同学们下次竞赛中可以取得好成绩！也希望获奖的同学们戒骄戒躁，学以致用，将数学建模应用在生活、科研和日常的学习中。

附：赛题中英文版

A题：连续型

中文赛题 A：饱经旱灾的植物群落

背景
不同植物物种对应激有不同的反应方式。例如，草原对干旱非常敏感。干旱发生的频率和严重程度各不相同。众多观察结果表明，不同物种的存在数量在植物群落面对连续几代的干旱循环时发挥了重要作用。在一些只有一种植物物种的群落中，接下来的几代植物并没有像多种物种的群落中的个体那样适应干旱条件。这些观察结果引发了许多问题。例如，植物群落中最少需要多少个物种才能从这种局部生物多样性中获益？随着物种数量的增加，这种现象如何扩展？这对植物群落的长期生存能力意味着什么？

要求
考虑干旱适应性与植物群落中物种数量的关系，您的任务是探索和更好地理解这一现象。具体而言，您应该：
开发一个数学模型，预测植物群落在暴露于各种不规则的天气周期中的变化情况，包括降水应该充足的干旱时期。该模型应考虑干旱周期中不同物种之间的相互作用。探索您可以从模型中得出的有关植物群落与更大环境之间长期相互作用的结论。考虑以下问题：
植物群落所需的不同植物物种数量是多少，并且随着物种数量的增加会发生什么？
植物群落中物种类型对您的结果有什么影响？
未来天气周期中更频繁和更广泛发生干旱的影响是什么？如果干旱不那么频繁，那么物种数量对整体种群的影响是否相同？
其他因素，如污染和栖息地减少，如何影响您的结论？
您的模型表明应该采取什么措施确保植物群落的长期生存能力，以及对更大环境的影响是什么？
你的PDF解决方案总页数不得超过25页，包括：
一页摘要。
目录。
完整的解决方案。
参考文献清单。
注意：MCM比赛有25页的限制。你的所有提交内容都计入这25页的限制（摘要，目录，报告，参考文献清单以及任何附录）。你必须引用报告中使用的想法、图片和其他材料的来源。

词汇表
生物多样性：指世界或特定栖息地或生态系统中生命的多样性。

B题：离散型

中文赛题 B：重新构想马赛马拉

背景
肯尼亚的野生动物保护区最初是为了保护野生动物和其他自然资源而建立的。肯尼亚议会通过了《2013年野生动物保护和管理法》，以实现更公平的资源共享，并允许采用替代的、基于社区的管理努力[1]。此后，肯尼亚增加了修正案，以弥补法律中的漏洞，为违规者提供更清晰的治理、财务和处罚[2]。

要求
聚焦于一个大型野生动物保护区——马赛马拉，您的任务是确定管理公园内外资源的替代方法。具体而言，您应该：
考虑并推荐不同区域的具体政策和管理策略，以保护野生动物和其他自然资源，同时平衡居住在该地区的人们的利益。这些政策和策略应该有助于缓解那些住在保护区附近的人们所遭受的机会损失的影响，并最小化动物与吸引到保护区的人们之间的负面互动。
制定并描述一种确定哪些政策和管理策略将产生最佳结果的方法。您的报告应讨论如何对您的方法从高到低进行排名和比较结果。一定要包括用于预测动物与人类之间相互作用以及该保护区内外经济影响的模型的描述和分析。
鉴于您的建议计划，提供有关您的建议将带来的长期趋势的预测。分析并提供可能长期结果的确定性和影响的估计。您还应描述您的方法如何适用于其他野生动物管理区。最后，为肯尼亚旅游和野生动物委员会提供一份两页的非技术性报告，讨论您的建议计划及其对该保护区的价值。
您的PDF解决方案总页数不超过25页，应包括：
一页摘要。
目录。
您的完整解决方案。
两页非技术性报告。
参考文献清单。
注意：MCM比赛有25页的限制。你的所有提交内容都计入这25页的限制（摘要，目录，报告，参考文献清单以及任何附录）。你必须引用报告中使用的想法、图片和其他材料的来源。

参考资料
[1] The Wildlife Conservation and Management Act, 2013. Republic of Kenya, Kenya Gazette Supplement No. 181 (Acts No. 47), 2013.
[2] The Wildlife Conservation and Management Act (No. 47 of 2013). Legal Notice No. 155. Republic of Kenya, Kenya Gazette Supplement No 141 (Acts No. 47), 2020.

03 C题：大数据

中文赛题 C：预测Wordle结果

背景
Wordle是由《纽约时报》每天推出的一种受欢迎的益智游戏。玩家们需要在六次或更少的猜测中猜出一个由五个字母组成的单词，并在每次猜测后得到反馈。在这个版本中，每个猜测必须是英语中的一个实际单词。比赛中不被认可为单词的猜测是不允许的。Wordle在人们中不断增长的流行度中，现在有60多种语言的游戏版本可供选择。
《纽约时报》网站上关于Wordle的说明指出，在提交单词后，瓷砖的颜色会发生变化。黄色的瓷砖表示该瓷砖中的字母在单词中，但位置不正确。绿色的瓷砖表示该瓷砖中的字母在单词中，位置正确。灰色的瓷砖表示该瓷砖中的字母根本不包含在单词中（见附件2）。图1是一个示例解决方案，其中在三次尝试中找到了正确答案。

Figure 1: Example Solution of Wordle Puzzle from July 21, 2022[3]
玩家可以在常规模式或“困难模式”下玩。Wordle的困难模式通过要求一旦玩家在单词中找到正确的字母（瓷砖为黄色或绿色），就必须在随后的猜测中使用这些字母来使游戏更加困难。图1中的示例是在困难模式下玩的。
许多（但并非所有）用户会在Twitter上报告他们的得分。对于这个问题，MCM已经生成了一个文件，记录了2022年1月7日至2022年12月31日的每日结果（见附件1）。该文件包括日期、比赛编号、当天的单词、当天报告得分的人数、在困难模式下的玩家人数，以及猜出单词的百分比，包括一次、两次、三次、四次、五次、六次或无法解决的谜题（表示为X）。例如，图2中的单词是“TRITE”，日期是2022年7月20日，结果是通过在Twitter上收集得到的。尽管图2中的百分比总和为100%，但在某些情况下，由于四舍五入，这可能不是真实的。

igure 2: Distribution of the Reported Results for July 20, 2022 to Twitter[4]

要求
纽约时报要求您对该文件中的结果进行分析，以回答几个问题。
报告的结果数量每天都有所不同。开发一个模型来解释这种变化，并使用您的模型创建一个关于2023年3月1日报告结果数量的预测区间。是否有单词的属性会影响报告的得分中在困难模式下玩的比例？如果有，是怎样的？如果没有，为什么？
对于未来日期的给定解决方案单词，开发一个模型，使您可以预测报告结果的分布。换句话说，预测未来日期的相关百分比（1、2、3、4、5、6、X）的分布。您的模型和预测有哪些不确定性？请举一个关于2023年3月1日单词EERIE的预测的具体例子。您对您模型的预测有多自信？
开发并总结一个模型，通过难度分类解决方案单词。确定与每个分类相关联的给定单词的属性。使用您的模型，单词EERIE有多难？讨论您的分类模型的准确性。
列出并描述该数据集的其他有趣特征。
最后，用一页至两页的信函，对纽约时报的谜题编辑总结您的结果。
您的PDF解决方案总页数不超过25页，其中包括：
一页摘要。
目录表。
您的完整解决方案。
一页至两页的信函。
参考文献列表。
注意：MCM竞赛有25页的限制。您的所有提交内容都计入25页限制（总结表、目录表、报告、参考文献列表以及任何附录）。您必须引用您报告中使用的想法、图片和其他材料的来源。

术语表
纽约时报：一份总部位于美国纽约市的日报，以印刷和在线出版为主。Twitter：一种社交网络网站，允许用户发布不超过 280 个字符的短消息（最初是 140 个字符）。解决（Wordle 拼图）：按正确的顺序输入正确的字母以形成当天的 Wordle 单词。

参考资料
注：我们提供以下引文以支持问题陈述。我们从这些资源中提取了重要的想法。这些网站上没有解决MCM问题所需的其他信息。解决这个 MCM 问题不需要访问纽约时报或 Twitter 网站。
[1] Wordle logo from The New York Times website. Accessed on December 13, 2022 at https://nytco-assets.nytimes.com/2022/08/cropped-Screen-Shot-2022-08-24-at-8.49.39-AM.png.
[2] “Wordle-The New York Times.” The New York Times, 2022. Accessed December 13, 2022 at https://www.nytimes.com/games/wordle/index.html.
[3] “Wordle-The New York Times.” The New York Times, July 21, 2022.
[4] “Wordle Stats.” Twitter, July 20, 2022.

04 D题：运筹学/网络科学

中文赛题 D：优先考虑联合国可持续发展目标

背景
联合国（UN）制定了17个可持续发展目标（SDGs）。实现这些目标最终将导致全球许多人生活水平的提高。这些目标不是相互独立的。因此，通常在某些目标中取得的积极进展会对其他目标产生影响（积极的或消极的，有时两者都有）。这种相互联系使得实现所有目标成为一个流动的过程，其中资金限制和其他国家和国际优先事项可能会优先考虑。此外，技术进步、全球流行病、气候变化、地区战争和难民运动的影响对许多目标产生了严重的影响。

要求
为了探索这些目标之间的关系：
创建一个联合国17个可持续发展目标之间的关系网络。
使用单个可持续发展目标以及您的网络结构来设置最有效地推进联合国工作的优先事项。您如何评估每个优先事项的有效性？如果您的优先事项得到启动，在接下来的10年内实现什么是合理的？
如果其中一个可持续发展目标已经实现（例如，没有贫困或饥饿），则会产生什么样的网络结构？这种成就将如何影响您团队的优先事项？是否还有其他目标应该被纳入或提议给联合国进行纳入？
讨论技术进步、全球流行病、气候变化、地区战争和难民运动或其他国际危机对您团队的网络和优先事项的影响。从网络的角度来看，这些危机对联合国的进展有哪些重要影响？
讨论您的网络方法如何帮助其他公司和组织设置其目标的优先事项。
联合国可持续发展目标[1]
目标1：无贫困
目标2：零饥饿
目标3：健康与福祉
目标4：优质教育
目标5：性别平等
目标6：清洁水和卫生
目标7：可负担的清洁能源
目标8：体面工作和经济增长
目标9：工业、创新和基础设施
目标10：减少不平等
目标11：可持续城市和社区
目标12：负责任的消费和生产
目标13：应对气候变化
目标14：水下生命
目标15：陆地生命
目标16：和平、正义和强大机构
目标17：合作伙伴关系，实现目标
你的PDF解决方案不应超过25页，包括：
一页摘要。
目录。
您的完整解决方案。
参考文献清单。
注：ICM有25页的限制。您提交的所有方面都计入25页限制（概述表、目录、参考文献清单和任何附录）。您必须引用您报告中使用的想法、图像和任何其他材料的来源。

词汇表
联合国（UN）-联合国（UN）是一个政府间组织，其声明的目的是维护国际和平与安全、发展国家间友好关系、实现国际合作，成为协调国家行动的中心。
可持续发展目标（SDGs）-可持续发展目标（SDGs）或全球目标是17个相互关联的目标，旨在成为“人民和地球现在和未来的共享蓝图，以实现和平与繁荣”。

E题：环境科学

中文赛题  E: 光污染

背景
光污染是指任何过度或不当使用人工光源的现象。我们所谓的光污染现象包括光线侵扰、过度照明和光线杂乱。这些现象最容易在太阳落山后，在大城市的天空中形成发光；然而它们也可能出现在更偏远的地区。
光污染改变了我们对夜空的观察，对环境产生影响，并影响我们的健康和安全。例如，植物的成熟可能会延迟或加速，野生动物的迁徙模式也会受到影响。过度的人工光线可能会扰乱我们的生物钟，导致睡眠质量下降，可能引起身体和心理健康问题。人工光源引起的眩光可能会导致某些机动车事故。
社区官员或当地团体可以采取干预策略来缓解光污染的负面影响。然而，人工光线既有积极的影响，也有负面的影响，对不同的地点产生不同的影响。例如，为了避免上述光污染的负面影响，一些社区选择低光照度的社区，这反过来可能会导致犯罪率增加。光污染的影响可能取决于地区的发展水平、人口、生物多样性、地理和气候等因素。因此，评估影响的程度和任何干预策略的潜在影响必须针对特定的地点进行量身定制。

要求
COMAP的照明控制任务（ICM）致力于推动人们意识到光污染的影响，并制定干预策略以缓解这些影响。为了支持ICM的工作，您的任务是解决在各种地点测量和减轻光污染影响的问题，包括人类和非人类的关切。具体而言，您需要：
开发一种广泛适用的指标，以识别位置的光污染风险水平。
应用您的指标并解释其在以下四种不同类型地点的结果：
受保护的土地位置，
农村社区，
郊区社区，和
城市社区。
描述三种可能的干预策略来应对光污染。讨论实施每种策略的具体行动和这些行动对光污染影响的潜在影响。
选择两个您的位置，并使用您的指标确定每个位置最有效的干预策略。讨论所选干预策略对位置风险水平的影响。
最后，为您所确定的一个位置及其最有效的干预策略，制作一张1页宣传单，以推广该位置的策略。
您的PDF方案总页数不得超过25页，包括：
一页摘要。
目录。
您的完整解决方案。
一页宣传单。
参考书目。
注意：ICM竞赛限制总页数为25页。您提交的所有内容都计入25页的限制（概要表、目录、报告、一张1页宣传单、参考书目和任何附录）。您必须引用您报告中所使用的思想、图片和其他材料的来源。

术语解释
人工光：任何非自然发光源。
昼夜节律：人类和其他生物在其上运行的自然24小时的睡眠-清醒周期。
耀斑：过度的亮度会降低人们的视觉能力。
干预策略：可采取的政策和/或行动来破坏光污染的负面影响。
光污染：包括光侵扰、过度照明和光杂乱在内的任何人工光的过度或不良使用现象。
光杂乱：光源过于密集。
光侵扰：当光线进入非预期的区域。
过度照明：比活动或位置所需的强度更高的照明。
保护地区：政府或私人机构为保护生态、文化和/或自然重要性而保护的地区。
农村社区：位于国家或地区人口最稀少的地区之一，并且不易从城市社区访问的社区。
郊区社区：位于国家或地区人口稀少程度中等的地区，或易于从城市社区访问的社区。
城市社区：位于国家或地区人口最稠密的地区之一的社区。

06 F题：政策

中文赛题 F: 绿色 GDP

背景
国内生产总值 (Gross Domestic Product, GDP) 可能是最为人熟知和常用的国家经济健康度量标准之一。它经常被用于确定一个国家的购买力和贷款能力，促使国家提出促进 GDP 增长的政策和项目。GDP “衡量在一定时间内一个国家生产的最终产品和服务的货币价值; 它计算的是一个国家领土内所有生产的总量。”[1] 这种计算如此重要且常被引用的方法，偏向于今天的生产而不考虑明天保护资源的问题。例如，一个有丰富森林的国家可以通过伐木并生产大量木制家具来提高当前的 GDP，而不受到任何惩罚，尽管这样做会导致生物多样性的丧失和其他负面环境影响。同样，一个国家可以通过现在捕捞更多的鱼来提高其 GDP，而不会受到对鱼类资源造成不可逆转伤害的处罚。
由于 GDP 未能为自然资源做出贡献，它可能不是一个国家真正的经济健康度量标准。如果各国改变评估和比较其经济的方式，国家政府可能会改变其行为，促进对地球环境健康更好的政策和项目。“绿色” GDP (Green GDP, GGDP)，其中“绿色”指包含环境和可持续性观点和因素，可能比当前传统 GDP 更好地衡量一个国家的经济健康状况吗？
多边变革极具挑战性。说服各国同意将这种新的 GGDP 作为国家经济健康的主要衡量标准，可能非常困难。然而，如果这种转变发起了一个全球性的国家气候行动运动，这些运动取得了对应于缓解气候危机的重大进展，那么这个努力就值得进行。

要求
你的任务是考虑世界承认 GGDP 作为国家经济健康的主要衡量标准。我们应该期待哪些变化？这些变化的环境影响是什么？具体而言，你的团队应该：
有许多提议的方法可以计算已经开发出来的GGDP。选择一个你的团队认为如果它取代GDP成为经济健康的主要衡量标准，它可能对气候减缓产生可衡量的影响。
制作一个简单的模型，该模型易于捍卫，以估计如果采用您选择的GGDP作为一个国家经济健康的主要衡量标准，对气候减缓的全球影响的预期。由您决定如何衡量全球影响。
用GGDP替代GDP可能会遭遇抵抗。根据您的模型，确定是否值得在全球范围内进行转换，比较气候减缓影响的潜在上行和替换现状所需努力的潜在下行。解释您的推理并用您以前的全球影响分析支持您的答案。
选择一个国家，并提供更深入的分析，说明这种转变可能会对他们产生什么影响。例如，你预期他们在使用或节约自然资源方面会出现什么具体变化（在当前的GDP下和在采用GGDP之后）。考虑到该国的当前经济状况和支持未来几代人的能力，这些变化是否对这个特定的国家有益。请确保你的分析明确地与GDP和GGDP计算方式之间的变化联系起来。
基于你的特定于国家的分析，给该国的领导写一份一页的非技术报告，说明是否支持转换为GGDP或拒绝转换并将GDP保持为国家经济健康的主要衡量标准。
你的PDF解决方案总页数不超过25页，应包括：
一页摘要，清楚地描述你解决问题的方法和你在问题背景下分析的最重要结论。
目录。
一页非技术报告。
你的完整解决方案。
参考文献列表。
注：ICM竞赛有25页限制。你的所有提交方面都计入25页限制（摘要、目录、非技术报告、解决方案、参考文献列表和任何附录）。你必须引用你报告中使用的思想、图片和其他材料的来源。

术语表
多边的：有几个组织、支持者或参与者的，尤其是几个不同的国家的。

题目和最新获奖结果下载：
COMAP: Mathematics Instructional Resources for Innovative Educators

文章来源： 2023年美赛获奖结果分析（附中英文版赛题）