科学战“疫”

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科学战“疫”

2024-07-16 04:43:46| 来源: 网络整理| 查看: 265

针对 物资调配的问题,我们仍以战疫的主战场湖北省为研究对象,通过 改进的模糊c均值聚类,借助受灾情况的评估结果确定了四个物资调配中心——襄阳中心、潜江中心、武汉中心和恩施中心。接下来我们通过模糊聚类给出的隶属度,利用 MATLAB设计蚁群算法规划运输路线并完成四个中心物资运输方案的确定,并给出运输路线图。最后,我们对所建立的模型和求解方法的优缺点给出了客观的评价,并指出了改进的方法。

部分论文截图:

元胞自动机模型:

短期传播模型:

长期传播模型:

疫情严重程度评估模型:

物资调配模型:

02 大赛专家组点评

该论文通过两种方法来研究COVID-19的传播问题,一是 用元胞自动机模拟小范围的病毒传播,二是 建立微分方程模型讨论短时间的病毒传播。在建立微分方程模型时,针对不同人群的隔离情况建立了 SQEIHR模型,然后根据疫情的不同阶段,分别估计参数,得到了较好的结果。论文还讨论了 物资调配问题,给出了效率较高的物资运输路线。论文 提炼的问题多样,模型合理,结果较好,是一篇优秀的参赛论文。

03 主创团队采访

Q1. 你们来自不同的年级和专业,请问你们是如何组队并在团队内完成分工的呢?你认为不同专业混搭的模式会给你们的建模带来什么样的影响?

我们三个是很好的朋友,然后又都比较喜欢数学建模,对这次疫情也比较关心,就想组个队来尝试一下。在之前我们三个或其中两人也一起组队打过很多比赛,比如国赛、美赛、华东杯、Kaggle数据挖掘竞赛等等,可以说在分工配合方面还是相对熟练的。针对这次问题我们首先 将问题分成了几个部分,每个人主攻一个部分,建立相关的模型,后面遇到问题再大家一起讨论。

Q2.请问此次云建模合作的模式对你们来说有遇到什么困难或者有什么不一样的心得体会么?

所谓云建模嘛,主要困难肯定是会缺少一些交流吧,在网上交流在没那么方便,见不着面也就缺少一些相互督促的感觉。不过毕竟这次比赛的时间比较久,我们不必保持那种“爆肝”的节奏,所以这些困难也并没有太多影响。而且在分工的时候,我们彼此的工作没有太多的交集,基本各干各的,有些困难就简单交流、互相提提想法,最后写文章的时候就把我们的工作汇总一下。所以心得体会大概是 一个团队要根据自身的情况和客观的条件调整分工,而且队友之间要保持一种平衡,沟通重要的不在于多,主要是要顺畅,团队内部互相学习、互相帮助。

Q3. 可否分享一些在建模过程中的趣事或者在14天的相处中有遇到什么困难,或者可否分享一下你们是如何组成一个team的呢?

模型建立的时候我们遇到了一个困难, 之前存在的传染病模型大多假设潜伏期病人无传染性,而我们研究的新冠病毒并不是这样。所以之前的模型跟我们研究的问题不是特别吻合,我们需要 在之前传染病模型的基础上做修正。我们引入了很多参数,但在计算机模拟时又出现了实现起来比较困难的问题,最后经过反复调整才确定了我们最终的模型。

Q4. 作为建模大佬,有没有什么可以分享给萌新们快速上手的办法或者有没有什么经验之谈?

比较好上手的办法就是 多看数学建模相关的书籍,以及多看优秀的获奖建模论文,学习他们的思路和方法。经验的话,就是要 注重团队合作,多交流可以集思广益,以及多向优秀的学长学姐请教,还要擅长 利用网络资源。

Q5. 请简单谈一下这次数模竞赛整体下来的感想,是否有对疫情更了解?

建模的过程是一个学习的过程,我们不太可能根据掌握的知识就可以完成这么复杂的问题,很多时候都是要现学现卖。同时 这次疫情防控的主题,确实使我们深入了解了疫情发展趋势,在建模过程中,我们不光要了解一些数学知识,更要关注此次疫情的新闻、了解新冠病毒特性 。初期准备中,我们从以往的基本的传染病模型、SARS和埃博拉病毒的模型中找到了一些思路,之后随着认知的深入,我们了解到新冠病毒的传播是更狡猾的,发病的个体、处于潜伏期的个体、无症状的感染者都具备传染性,我们进一步通过参数的拟合,发现后两者的传染率甚至高于前者,这些 深入的认识使我们体会到疫情防控的巨大压力。

Q6. 基于你们做出的模型与结果,有没有对未来如何防治疫情或者快速将疫情遏制在萌芽状态的方法总结?

防治疫情是一个长期的过程,要防疫、还要抗疫,我们小组正是以这个过程为线索做了一些东西。从 小空间的模拟来看,我们要减少聚集,出门要戴口罩,这些都会成倍降低感染人数。在 短期传播模型这部分,我们采取的措施比如严格管控人口出入,兴建临时医院,改善诊断措施等都是特别有效的。具体而言我们将病毒的传播分成了三个阶段,随着时间的推移,我们的管控措施越来越严格,第三阶段的结果显示,2月底时疫情已经出现拐点,进入3月份后发病人数会开始下降,而且复工不会导致疫情的二次爆发,这与现实情况都比较接近。而长期传播模型来看,为彻底解决疫情,研制疫苗是必要的。此外,对于抗疫,我们对湖北省内各地疫情的严重程度进行了研究,因为受灾程度的衡量要考虑多方面,感染人口只是其中之一,医疗水平甚至气候需要考虑。评价体系建立之后,我们提出了针对性调配救援人员和救援物资的方案,这些都有助于我们提高抗击疫情的效率。

Q7. (题外话)有什么宅家自我学习提升的小妙招或者提高自控力的好办法吗?期待你们的分享!

提高自控力的方法就是给自己 多立几个flag啦! 按时打卡,如果不能打卡就想办法惩罚自己(比如少吃一天零食),毕竟有压力才有动力。同时要多找父母或者同学监督。也可使用一些帮助提高自控力的app如forest等等。

科学战“疫”,学以致用,

数院人在行动!

供稿 | 科创分中心

采访 | 张昊航

排版 | 张嘉璇

审核 | 胡诗晔返回搜狐,查看更多



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