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2021年美賽題目大全
題目A: 真菌
簡介：挑選兩種特性，對生產(chǎn)者鏈進(jìn)行模擬（？）
題目B: 野火
簡介：建立一種模型，并在知乎上評論《如何評價維多利亞的CFA》。并且預(yù)測你的模型有多有用，爭取在知乎上有人能提問《如何評論xxx的模型》，還有倆，懶得說了
題目C: 蜜蜂
2021美賽題目集體思路
問題A：真菌
碳循環(huán)描述了整個地球化學(xué)循環(huán)中碳交換過程，是地球生命的重要組成部分。碳循環(huán)的一部分包括化合物的分解，使碳得以更新并以其他形式使用。該過程的這一部分的關(guān)鍵組成部分是植物材料和木質(zhì)纖維的分解。
分解木質(zhì)纖維的一些關(guān)鍵因素是菌類。最近關(guān)于真菌通過木材分解的研究文章的作者確定了決定分解速率的真菌性狀，并指出了某些性狀之間的聯(lián)系[ 1 ]。 尤其是，生長緩慢的真菌菌株在存在濕度和溫度方面的環(huán)境變化的情況下趨于更好地存活和生長，而生長較快的菌株對相同變化的抵抗力較弱。您可以在第3頁的下面找到本文的提要。
這些研究人員研究了與不同真菌相關(guān)的大量性狀，以及它們在地墊（死植物材料）和木質(zhì)纖維分解中的作用。對于此MCM問題，您應(yīng)僅關(guān)注真菌的兩個特征：真菌的生長速率和真菌對水分的耐受性。您的主要目標(biāo)是為給定土地上的木質(zhì)纖維分解建模，并在存在多種類型的真菌分解同一區(qū)域中的木質(zhì)纖維的情況下進(jìn)行建模。
當(dāng)您探索感興趣的兩個性狀，生長速率和耐濕性以及分解速率之間的關(guān)系時，可能會出現(xiàn)一些問題，包括：使用這兩個性狀，不同的真菌如何在固定的斑塊中相互作用并分解地面凋落物。 在不同環(huán)境中的土地？ 在這些不同的環(huán)境中，隨著條件的變化，分解將如何隨著時間的推移而受到影響？ 在給定環(huán)境中，環(huán)境變化和環(huán)境變化的變化如何影響分解方面的長期動態(tài)以及真菌之間的競爭？ 給定生長速率，對分解速率的估算如圖1所示。給定相對濕度，給出分解速率的估算，如圖2所示。
需求：您的論文應(yīng)該探索并解決以下方面。
建立一個數(shù)學(xué)模型，描述在存在多種真菌的情況下通過真菌活動導(dǎo)致的枯枝落葉和木質(zhì)纖維的分解。
在您的模型中，合并不同真菌種類之間的相互作用，這些真菌具有不同的生長速率和不同的耐濕性，如圖1和2所示。
提供對模型的分析并描述不同類型真菌之間的相互作用。相互作用的動力學(xué)特性和描述應(yīng)包括短期和長期趨勢。您的分析應(yīng)檢查對環(huán)境快速波動的敏感性，并應(yīng)確定不斷變化的大氣趨勢的總體影響，以評估當(dāng)?shù)靥鞖饽Ｊ阶兓挠绊憽?/p>
包括對每種物種以及可能持續(xù)存在的物種組合的相對優(yōu)缺點的預(yù)測，并針對干旱，半干旱，溫帶，樹木和熱帶雨林等不同環(huán)境進(jìn)行預(yù)測。
描述系統(tǒng)真菌群落的多樣性如何影響地面垃圾分類的系統(tǒng)整體效率。 在局部環(huán)境中存在不同程度的可變性時，預(yù)測生物多樣性的重要性和作用。
研究論文摘要
有機物質(zhì)的分解是碳循環(huán)的關(guān)鍵組成部分。碳循環(huán)的大規(guī)模建模以及全球氣候模型正在變得更加完善，并納入了更多的小規(guī)模細(xì)節(jié)。一個重要的細(xì)節(jié)是微生物和真菌群落與有機物質(zhì)腐爛有關(guān)的速率。本文的重點是與不同類型真菌相關(guān)的不同腐爛速率。
該論文的作者探索了真菌的幾種不同特性，以確定木材分解的影響。他們通過測量將不同類型的真菌引入木塊后損失的質(zhì)量來做到這一點。研究人員檢查了與每種真菌相關(guān)的大量不同性狀，并試圖確定這些性狀在木塊分解中的作用。
例如，一個重要特征是菌絲延伸率。菌絲是真菌的分枝細(xì)胞，構(gòu)成真菌的纖絲和結(jié)構(gòu)，不同種類的菌絲在真菌的生命周期中起著不同的作用。菌絲延伸率本質(zhì)上是真菌的生長速度。另一個特征是在給定的體積內(nèi)菌絲的密度。
這兩個特征與真菌的許多特性有關(guān)。例如，研究發(fā)現(xiàn)，如果菌絲延伸率越大（生長越快），真菌更容易更快地分解木材。同樣，如果細(xì)絲越密集，則木材的分解速度越慢。此外，這兩個特征也與真菌對不同的環(huán)境條件的反應(yīng)有關(guān)。
特別是研究人員發(fā)現(xiàn)，能夠更好地適應(yīng)各種濕度條件的真菌也傾向于分解木材的速度較慢。生長快且勝過其他真菌的真菌傾向于更快地分解木材。MCM ProblemA語句中的圖1和圖2顯示了這些關(guān)系。
木質(zhì)材料分解為多個階段，研究文章中檢驗的真菌與木本材料在其腐爛周期的中期最相關(guān)。對于其他衰減階段，結(jié)果可能有所不同。出于此建模練習(xí)的目的，您可以專注于中間階段的結(jié)果，并假定它與分解的其他階段一致。另一個考慮因素是，局部環(huán)境條件可能在一個區(qū)域內(nèi)變化很大，并且也會影響整體動態(tài)。
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詞匯表：
生物多樣性：從廣義上說，世界上生活的多樣性。在較小的規(guī)模上，某一特定生境或生態(tài)系統(tǒng)中的多種生物。
碳循環(huán)：碳在有機體和環(huán)境之間交換的連續(xù)過程（或一系列過程），然后在整個地球上重復(fù)使用。
競爭排名：在相似條件下，一種真菌在一系列成對試驗中勝過其他真菌的能力的量度。
地球生物圈：地球的巖石圈（地殼和上地幔）、水圈（地球表面的所有水）和大氣層（地球周圍的氣體包層）。
真菌（復(fù)數(shù)：真菌）：真核生物（細(xì)胞核包在核膜內(nèi)的細(xì)胞）有機體中的任何成員。例如酵母、霉菌和蘑菇。
地球化學(xué)循環(huán)：元素在地球生物圈之間交換的各種途徑和步驟。
菌絲：在真菌群落中形成細(xì)絲的細(xì)胞。菌絲延伸率：真菌的生長速度。
水分生態(tài)位寬度：半個真菌群落能保持其最快生長速率的最大和最小濕度水平之間的差異。
耐濕性：真菌的競爭地位與其水分生態(tài)位寬度之間的差異。
B題：撲滅野火
背景：澳大利亞2019-2020年火災(zāi)季節(jié)，各州都發(fā)生了毀滅性的野火，新南威爾士州和維多利亞州東部的野火影響最為嚴(yán)重。野火發(fā)生在嚴(yán)重干旱和持續(xù)熱浪期間，氣候變化加劇了這一情況。圖1顯示了該地區(qū)2019年10月1日至2020年1月7日的野火熱點，黃色表示10月1日至1月6日的火災(zāi)，紅色表示2020年1月7日的活躍火災(zāi)。
消防員使用無人機進(jìn)行監(jiān)視和態(tài)勢感知（SSA）已有數(shù)年；SSA無人機攜帶高清和熱成像攝像機以及遙測傳感器，用于監(jiān)測和報告前線人員可穿戴設(shè)備的數(shù)據(jù)�？纱┐髟O(shè)備可以用作個人定位信標(biāo)或更復(fù)雜的環(huán)境監(jiān)視器。SSA無人機幫助監(jiān)控不斷變化的形勢，使緊急行動中心（EOC）能夠最佳地指導(dǎo)現(xiàn)役機組人員，以實現(xiàn)最佳效果和最大安全性。
雙向無線電通信允許“地面部隊”的前鋒隊向緊急行動中心提供狀態(tài)報告，并允許緊急行動中心直接向前鋒隊發(fā)出命令。部署人員攜帶在VHF/UHF波段工作的手持式雙向無線電。手持無線電的射程受到發(fā)射功率低的限制，通常最大功率為5瓦，主要由農(nóng)村地區(qū)的距離和物理地形或城市地區(qū)的“建筑地形”決定；天氣對對VHF/UHF信號影響不大。
一臺5瓦的無線電在平坦、無障礙的地面上的標(biāo)稱射程為5公里，但在市區(qū)則下降到2公里。中繼器，自動重播高功率信號的收發(fā)機，可以擴大無線電范圍。位于前線和EOC之間的中繼器可以將無線電信號從前線中繼到EOC，也可以從EOC中繼到前線。中繼器的射程也由距離和地形決定，但遠(yuǎn)大于功率較低的手持無線電。
最近，搭載中繼器的懸停無人機被用來大幅擴大前線低功率無線電的射程。一個10瓦的中繼器，重1.3公斤，由一架懸停在遠(yuǎn)高于地面的無人機攜帶，可以達(dá)到20公里的射程。Akme公司的原型機WileE–15.2X混合動力無人機在配備無線電中繼器或視頻和遙測功能時，預(yù)計成本約為10000美元（澳元）。測試表明這種無人機具有表1所列的能力。
要求：您的顧問團隊已被聘用：
創(chuàng)建一個模型，以確定 SSA 無人機和無線電中繼無人機的最佳數(shù)量和組合，以便為維多利亞州國家消防局（CFA）擬議的新部門“快速叢林火反應(yīng)”購買。您的模型應(yīng)該平衡能力和安全性與經(jīng)濟性，并考慮觀測和通信任務(wù)的需求和地形。您的模型還應(yīng)將火災(zāi)事件的大小和頻率作為參數(shù)。
說明您的模型如何適應(yīng)未來十年極端火災(zāi)事件不斷變化的可能性。假設(shè)無人機系統(tǒng)的成本保持不變，預(yù)計設(shè)備成本會增加多少。
確定一個模型，用于優(yōu)化懸停 VHF/UHF 無線電中繼無人機在不同地形上不同大小火力的位置（如圖 2：維多利亞州東部地形圖所示）。請注意，海拔范圍從海岸的海平面到維多利亞州的博公山1986米。
準(zhǔn)備一份由您的模型支持的一到兩頁并帶注釋的預(yù)算申請，以便 CFA 提交給維多利亞州政府。
注意：MCM 競賽現(xiàn)在有 25 頁的限制。您提交的所有內(nèi)容均計入 25 頁的限制（摘要表、目錄、參考列表和任何附錄）。
詞匯表
“地面部隊”前鋒隊：成語“地面部隊”指的是在行動地點的人員。在消防工作中，這些團隊處于控制火災(zāi)事件的第一線；他們對迅速變化的形勢有直接的、關(guān)鍵的了解。
預(yù)算請求：預(yù)算申請是為組織內(nèi)的項目或部門尋求成本、費用和/或運營管理費用資金的商業(yè)信函。附加說明的預(yù)算請求為每個請求的項目提供理由或理由。
國家消防局（CFA）：澳大利亞維多利亞州大部分地區(qū)負(fù)責(zé)滅火、救援和應(yīng)對其他事故和危險的志愿消防隊
應(yīng)急運行中心（EOC）：應(yīng)急相關(guān)行動和活動的中央指揮和控制點，以及啟動和部署資源（人員或設(shè)備）的請求。移動 EOC 可以部署在緊急情況現(xiàn)場附近。
中繼器：一種無人值守的無線電收發(fā)機，在附近頻率（±600kHz（0.6MHz）的甚高頻和±5MHz 的超高頻）或相鄰信道上以高功率自動重播接收到的信號。
態(tài)勢感知：對事件的當(dāng)前元素的感知，理解它們的意義，并將它們的狀態(tài)推斷到不久的將來；換句話說，就是對您周圍發(fā)生的事情的認(rèn)識和理解。
監(jiān)控：系統(tǒng)地收集和分析數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)分享給能夠根據(jù)這些信息采取行動的其他人.
收發(fā)器：既能發(fā)射又能接收的收音機。
超高頻：超高頻，無線電頻率從 300 兆赫到 3000 兆赫。
甚高頻：非常高的頻率，無線電頻率從 30 兆赫到 300 兆赫。
問題C：確認(rèn)有關(guān)黃蜂的嗡嗡聲
2019 年 9 月，在加拿大不列顛哥倫比亞省的溫哥華島上發(fā)現(xiàn)了胡蜂（Vespa mandarinia， 又稱亞洲大黃蜂）的殖民地。鳥巢很快被摧毀，但這一事件的消息迅速傳遍了整個地區(qū)。從那時起，在鄰近的華盛頓州已經(jīng)發(fā)生了幾次確認(rèn)的害蟲目擊事件，以及許多錯誤目擊 事件。下圖圖 1 顯示了有關(guān)偵查，大黃蜂監(jiān)視和公共目擊的地圖。
胡蜂（Vespa mandarinia）是世界上最大的黃蜂種類，其巢的出現(xiàn)令人震驚。此外，大黃蜂是歐洲蜜蜂的掠食者，入侵并破壞它們的巢穴。少量的黃蜂能夠在短時間內(nèi)摧毀整個歐洲蜜蜂群落。同時，它們是被認(rèn)為是農(nóng)業(yè)中其他害蟲的貪婪的掠食者。
大黃蜂的生命周期與其他許多黃蜂相似。受精后的蜂后在春天出現(xiàn)，并開始一個新的群體。秋天，新蜂后離開巢，在土里過冬，等待春天的到來。一只新蜂后的筑巢距離估計為30公里。有關(guān)亞洲大黃蜂的更多詳細(xì)信息，請參見問題附件，也可以在網(wǎng)上找到。
由于胡蜂對當(dāng)?shù)孛鄯浞N群的潛在嚴(yán)重影響，胡蜂的存在會引起很大的焦慮。華盛頓州已經(jīng)建立了求助熱線和一個網(wǎng)站，供人們報告這些黃蜂的目擊情況。根據(jù)這些來自公眾的報告，該洲必須決定如何優(yōu)先分配有限的資源，以進(jìn)行后續(xù)調(diào)查。雖然一些報告已被確定為胡蜂，但許多其他目擊者已證明是其他類型的昆蟲。
這個問題的主要問題是“我們?nèi)绾谓忉尮矆蟾嫣峁┑臄?shù)據(jù)？以及“在政府機構(gòu)提供資源有限的情況下，我們可以采用什么策略來優(yōu)先考慮這些公開報告，以便進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)查？”
你的論文應(yīng)該探討和解決以下幾個方面：
解決并討論這種有害生物在一段時間內(nèi)的傳播是否可以預(yù)測，以及準(zhǔn)確度如何。
大多數(shù)報道的目擊事件都把其他黃蜂誤認(rèn)為是胡蜂。僅使用提供的數(shù)據(jù)集文件和（可能）提供的圖像文件來創(chuàng)建、分析和討論一個預(yù)測錯誤分類可能性的模型。
利用你的模型討論你的分類分析如何導(dǎo)致優(yōu)先調(diào)查最有可能是正面目擊的報告。
說明隨著時間的推移，如果有其他新報告，如何更新模型，以及更新的頻率。
利用你的模型，有什么證據(jù)可以證明華盛頓州已經(jīng)消滅了這種有害生物？
問題 C 的一般準(zhǔn)則
除了上面列出的具體要求，請記住這是一個統(tǒng)計建模練習(xí)。提交資料應(yīng)遵循與數(shù)據(jù)使用有關(guān)的最佳做法。這些期望的一些例子包括但不限于：
定義您使用的所有指標(biāo)和成本函數(shù)。
參數(shù)的任何估計應(yīng)包括區(qū)間估計。
任何結(jié)果應(yīng)包括對結(jié)果擬合優(yōu)度的估計。
應(yīng)明確說明所有假設(shè)，尤其是與數(shù)據(jù)或錯誤相關(guān)的分布。
應(yīng)檢查與數(shù)據(jù)相關(guān)的所有假設(shè)，并檢查與這些假設(shè)相關(guān)的技術(shù)的穩(wěn)健性。
應(yīng)明確說明與方法或技術(shù)相關(guān)的所有假設(shè)。
附件
我們?yōu)檫@個問題提供以下四種材料。提供的數(shù)據(jù)文件包含您應(yīng)該用于此問題的唯一數(shù)據(jù)。
2021MCM_ProblemC_Vespamandarinia.pdf
來自賓夕法尼亞州立大學(xué)分校的背景信息，描述了這種昆蟲。
2021MCM_ProblemC_DataSet.xlsx
具有以下字段的4440個目擊報告的電子表格：
GlobalID：每個觀察記錄的唯一標(biāo)簽。
Detection Date：探測的報告日期。
Notes：報告提交人提供的意見。這可以是公眾的成員，也可以偶爾是州雇員。
Lab Status：由國家農(nóng)業(yè)部分析后對視力進(jìn)行官方分類。陽性ID意味著它被確認(rèn)為亞洲巨蜂。否定ID意味著它被排除在外。未處理意味著它尚未被分類。未經(jīng)核實意味著由于缺乏信息，沒有作出任何決定。
Lab Comments：州昆蟲學(xué)實驗室分析后添加到記錄中的內(nèi)容。
Submission Date：向國家提交報告的日期。此日期可以在檢測日期之后顯著。
Latitude (of sighting)：這些數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)換報告提供的地址后由國家提供。
Longitude (of sighting)：這些數(shù)據(jù)是由國家在轉(zhuǎn)換報告提供的地址后提供的。
一個帶有3305張圖片的rar文件，與目擊報告一起提交。
可從以下網(wǎng)址下載662MB文件：
http://www.comapmath.com/MCMICM/2021MCM_ProblemC_Files.rar
打開文件需要一個密碼：Af6SP7rdm33PxPJmDb4wZq7cw
2021MCM ProblemC_Images_by_GlobalID.xlsx
用以下字段將圖像映射到瞄準(zhǔn)鏡的電子表格：
FileName：rar文件夾中圖像的名稱。
GlobalID：每個觀察記錄的唯一標(biāo)簽。 這在兩個電子表格中是一致的。
FileType：圖像以.jpg、.pdf、.png、.jfif、八進(jìn)制流、xml打開格式或.zip文件的形式到達(dá)。視頻以.mp4或快速時間文件的形式到達(dá)。
參考資料
華盛頓州農(nóng)業(yè)部。2020亞洲巨型大黃蜂公共儀表板。
D題：音樂的影響
音樂自古以來就是人類社會的一部分，是文化遺產(chǎn)的重要組成部分。為了理解音樂在人類集體經(jīng)驗中所扮演的角色，我們被要求開發(fā)一種量化音樂演進(jìn)的方法。當(dāng)藝術(shù)家創(chuàng)作一首新的音樂時，有許多因素可以影響他們，包括他們與生俱來的獨創(chuàng)性，當(dāng)前的社會或政治事件， 獲得新樂器或工具的機會，或者其他個人經(jīng)歷。我們的目標(biāo)是了解和衡量以前制作的音樂對新音樂和音樂藝術(shù)家的影響。
一些藝術(shù)家可以列出十幾個甚至更多的影響了他們自己的音樂作品藝術(shù)家。也有人建議，影響可以通過歌曲特征(如結(jié)構(gòu)、節(jié)奏或歌詞)之間的相似程度來衡量。音樂有時會有革命性的變化，以提供新的聲音或節(jié)奏，例如當(dāng)新的流派出現(xiàn)時，或者現(xiàn)有流派的再創(chuàng)造(例如古典、 流行/搖滾、爵士樂等)。這可以歸因于一系列的小變化，藝術(shù)家的合作努力，一系列有影響力的藝術(shù)家，或者社會內(nèi)部的轉(zhuǎn)變。
許多歌曲都有相似的旋律，許多藝術(shù)家對音樂流派的重大轉(zhuǎn)變做出了貢獻(xiàn)。有時，這些變化 是由于一位藝術(shù)家影響了另一位藝術(shù)家。有時，它是對外部事件(如重大世界事件或技術(shù)進(jìn)步)的響應(yīng)而出現(xiàn)的變化。通過考慮歌曲的網(wǎng)絡(luò)和它們的音樂特征，我們可以開始捕捉到音樂藝術(shù)家對彼此的影響。也許，我們還可以更好地理解音樂是如何隨著時間的推移在社會中 演變的。
您的團隊受綜合集體音樂協(xié)會(the Integrative Collective Music，ICM)委托來開發(fā)一種衡量音樂影響力的模型。這個問題要求你考察藝術(shù)家和流派的進(jìn)化和革命趨勢。為此，ICM 向您的團隊提供了幾個數(shù)據(jù)集：
“Influence_Data”（這些數(shù)據(jù)是從網(wǎng)站http://AllMusic.com收集來的）代表藝人自己報道的音樂影響者和追隨者，以及行業(yè)專家的意見。這些數(shù)據(jù)包含5854名藝術(shù)家在過去90年中的影響力和追隨者。
“full_music_data”(這些數(shù)據(jù)來自 Spotify 的 API)提供了 16 個變量條目，包括舞蹈性、節(jié)奏、響度和音調(diào)等音樂特征，以及針對 98,340 首歌曲的 artist_name 和 artist_id。這些數(shù)據(jù)用于創(chuàng)建兩個匯總數(shù)據(jù)集，包括:
a. 藝術(shù)家的平均值“data_by_artist”，
b. 表示跨年“data_by_year”。
注意：這些文件中提供的數(shù)據(jù)是較大數(shù)據(jù)集的子集。這些文件包含的數(shù)據(jù)是您用于求解此問題的唯一數(shù)據(jù)。
為了執(zhí)行這一具有挑戰(zhàn)性的項目，ICM 協(xié)會要求您的團隊通過對音樂藝術(shù)家的影響來探索音樂的演變，具體做法如下：
使用 Influence_Data 數(shù)據(jù)集或其中的一部分創(chuàng)建音樂影響力的(多個)定向網(wǎng)絡(luò)，其中影響者連接到追隨者。開發(fā)參數(shù)來捕捉這個網(wǎng)絡(luò)中的‘music influence’。通過創(chuàng)建定向影響者網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)絡(luò)來探索音樂影響力的子集。描述此子網(wǎng)。在這個子網(wǎng)絡(luò)中，你的‘music influence’指標(biāo)揭示了什么？
使用 FULL_MUSIC_DATA 和/或音樂特征的兩個匯總數(shù)據(jù)集(具有藝術(shù)家和年份)來開發(fā)音樂相似性度量模型。用你的衡量標(biāo)準(zhǔn)，流派內(nèi)的藝術(shù)家比流派間的藝術(shù)家更相似嗎？
比較流派之間和流派內(nèi)部的相似之處和影響。流派的區(qū)別是什么？流派是如何隨著時間的推移而變化的？有些流派與其他流派有關(guān)聯(lián)嗎？
說明 DATA_ENAFSONCE 數(shù)據(jù)集中報告的相似性數(shù)據(jù)是否表明識別出的影響者實際上影響了各自的藝術(shù)家。“有影響力的人”真的會影響追隨者創(chuàng)作的音樂嗎？是某些音樂特征比其他特征更具“感染力”，還是它們在影響某個特定藝術(shù)家的音樂方面都扮演著相似的角色？
從這些數(shù)據(jù)中找出音樂演進(jìn)過程中是否有可能革命性(重大飛躍)的特征？在您的網(wǎng)絡(luò)
中，哪些藝術(shù)家代表變革者(重大變革的影響者)？
分析一種流派中隨著時間發(fā)生的音樂演變的影響過程。您的團隊能否確定能夠揭示動態(tài)影響者的指標(biāo)，并解釋流派或藝術(shù)家如何隨著時間的推移而變化？
你的工作如何表達(dá)音樂在時間或環(huán)境中對文化的影響？或者，如何在網(wǎng)絡(luò)中識別社會、政治或技術(shù)變化(如互聯(lián)網(wǎng))的影響？
請給 ICM 協(xié)會寫一份一頁的文檔，說明使用你的方法來理解音樂通過網(wǎng)絡(luò)的影響的價值。考慮到這兩個問題數(shù)據(jù)集的內(nèi)容僅限于某些流派，以及隨后對這兩個數(shù)據(jù)集共有的藝術(shù)家的 限制，隨著更多或更豐富的數(shù)據(jù)，您的工作或解決方案將如何改變？建議進(jìn)一步研究音樂及 其對文化的影響。
ICM 協(xié)會是一個涉及音樂、歷史、社會科學(xué)、技術(shù)和數(shù)學(xué)領(lǐng)域的跨學(xué)科和多樣化的團體，期待著您的最終報告。
音樂的特征:
danceability:：根據(jù)音樂元素(包括節(jié)奏、節(jié)奏穩(wěn)定性、節(jié)拍強度和整體規(guī)律性)的組合來衡量一條賽道是否適合跳舞的指標(biāo)。值為 0.為 0 最不適合跳舞，值為 1.0 最適合跳舞。(浮點數(shù))
energy:一種表示對強度和活動性的感知的量度。值為 0.0 表示最不強烈/充滿活力，值為 1.0 表示最強烈/充滿活力。通常，充滿活力的曲目給人的感覺是快速、響亮和嘈雜。例如，死亡金屬的能量很高，而巴赫的前奏曲在音階上得分很低。影響這一屬性的感知特征包括動態(tài)范圍、感知響度、音色、起始率和總熵。(浮點數(shù))
Valence：描述一首曲目所傳達(dá)的音樂積極程度的一種衡量標(biāo)準(zhǔn)。值 0.0 表示最負(fù)，值 1.0 表示最正。高價的曲目聽起來更積極(如高興、歡快、歡快)，而低價的曲目聽起來更消極(如悲 傷、沮喪、憤怒)。(浮點數(shù))
tempo: 曲目的總體估計速度，以每分鐘節(jié)拍(BPM)為單位。在音樂術(shù)語中，節(jié)奏是給定樂曲的速度或節(jié)奏，直接從平均拍子時長得出。(浮點)
loudness: 音軌的整體響度，以分貝(DB)為單位。值的典型范圍在-60 到 0 db 之間。響度值是整個音軌的平均值，對于比較音軌的相對響度很有用。響度是聲音的性質(zhì)，它是物理強度(振幅)的主要關(guān)聯(lián)。
mode: 曲目的模態(tài)(大調(diào)或小調(diào))、旋律內(nèi)容來源的音階類型的指示。主要由 1 表示，次要為0。
key:估計的音軌的整體數(shù)值。為使用標(biāo)準(zhǔn)音調(diào)等級記法映射到音調(diào)的整數(shù)。例如，0=C，1=C?/D?，2=D，依此類推。如果未檢測到 key 值，則的值設(shè)定為-1。(整數(shù))
人聲類型:
acousticness: 音軌是否是聲學(xué)的置信度測量(沒有技術(shù)增強或電子放大)。值 1.0 表示音軌的可信度很高。(浮點型)
instrumentalness: 預(yù)測曲目是否不包含人聲。在這種情況下，“噢”和“啊”的聲音被視為器樂。說唱或有聲歌曲顯然是“有聲的”。器樂度值越接近 1.0，曲目中不包含聲音內(nèi)容的可能性就越大。高于 0.5 的值用于表示樂器音軌，但隨著該值接近 1.0，置信度會更高。(浮點型)
liveness: 檢測曲目中是否有觀眾�；钴S度值越高，表示實時執(zhí)行曲目的概率越高。如果值大于 0.8，則表示音軌處于活動狀態(tài)的可能性很大。(浮點數(shù))
speechiness:檢測音軌中是否存在口語單詞。越是專門的演講——比如錄音(例如脫口秀、有聲讀物、詩歌)，屬性值越接近 1.0。大于 0.66 的值描述可能完全由口語單詞組成的曲目。介于 0.33 和 0.66 之間的值描述可能同時包含音樂和語音的曲目(分段或分層)，包括說唱音
樂等情況。低于 0.33 的值很可能表示音樂和其他非語音軌道。(浮點數(shù))
explicit:檢測曲目中的顯式歌詞(TRUE(1)=是，是；FALSE(0)=否，不是或未知)。(布爾值)
描述：
duration_ms: 音軌的持續(xù)時間，以毫秒為單位。(整數(shù))
popularity:這條音軌的受歡迎程度。該值將介于 0 和 100 之間，其中 100 是最受歡迎的。人氣是通過算法計算的，并且在很大程度上是基于曲目已經(jīng)播放的總次數(shù)和這些播放的最近 程度。一般來說，現(xiàn)在播放頻率較高的歌曲會比過去播放頻率較高的歌曲更受歡迎。
重復(fù)的曲目(例如，來自單曲和專輯的相同曲目)是獨立評級的。藝術(shù)家和專輯的受歡迎程度 是從曲目受歡迎程度定量推導(dǎo)出來的。(整數(shù))(布爾值)
year: 發(fā)行曲目的年份。(1921 年至 2020 年的整數(shù))
release_date: 發(fā)行曲目的日期大多采用 yyyy-mm-dd 的格式，但是日期的精度可能會有所不同，有些只是以 yyyy 給出。
song_title (censored): 曲目的名稱。(字符串) 歌曲標(biāo)題中任何潛在的明確單詞已經(jīng)被程序刪除。
count:特定藝術(shù)家的歌曲數(shù)量在 full_music_data.csv 文件中表示。
E題：糧食供應(yīng)系統(tǒng)的再優(yōu)化
近期的的各種事件表明，全球糧食體系即使在世界上公認(rèn)的服務(wù)良好的地區(qū)也是十分脆弱的。這些不穩(wěn)定在一定程度上是我們當(dāng)前由龐大的國家和國際糧食生產(chǎn)者和分銷商組成的全球體系造成的。這種糧食系統(tǒng)允許以相對廉價和高效的方式生產(chǎn)和分配糧食，這說明目前的模式優(yōu)先考慮效率和盈利能力。
盡管這一系統(tǒng)效率很高并且世界上生產(chǎn)的糧食足以養(yǎng)活每個人，但聯(lián)合國估計全世界有
8.21 億人還在遭受饑餓[1][2]。糧食無保障的人，即那些無法獲得足夠的，自己負(fù)擔(dān)得起的營養(yǎng)食物的人，他們生活在每個大洲、每個國家和每個社區(qū)。而且，即使在富裕國家，也會出現(xiàn)糧食匱乏（即沒有足夠數(shù)量的食物和營養(yǎng)物質(zhì)）的地區(qū)。此外，目前的食品系統(tǒng)留下了巨大的環(huán)境影響，占溫室氣體排放量的29%……。在造成了高達(dá) 80%的生物多樣性損失，80%的森林砍伐，70%的淡水使用[3]。隨著我們的全球人口持續(xù)增長，同時近幾十年來對環(huán)境肆無忌憚的利用帶來了對人類的懲罰，因此，在維持甚至改善我們的環(huán)境健康的同時，生產(chǎn)更多糧食的需求從未像現(xiàn)在一樣迫切。因此，對我們目前的食品體系進(jìn)行全面評估似乎合理和迫切需要的。
國際食品管理委員會(The International Comestibles Management，ICM)向您的團隊提出挑戰(zhàn)，要求通過開發(fā)一個模型來重新構(gòu)想和確定食品系統(tǒng)的優(yōu)先順序。雖然 ICM 委員會讓您的團隊決定這些系統(tǒng)的哪些方面應(yīng)該成為您建�；顒拥闹攸c，但您應(yīng)該提供一個足夠健壯的食品系統(tǒng)模型，該模型能夠進(jìn)行調(diào)整，以針對不同級別的效率、盈利能力、可持續(xù)性 或公平性進(jìn)行優(yōu)化。
無論你關(guān)注的是全球還是局部，食物系統(tǒng)都是復(fù)雜的。您應(yīng)該考慮的一些問題包括但不限于：
如果食品系統(tǒng)為了公平和可持續(xù)發(fā)展而優(yōu)化，會發(fā)生什么？這一制度與目前的制度有何 不同？這樣的制度需要多長時間才能實施？
改變食物系統(tǒng)的優(yōu)先供給順序有什么好處和代價？這會在什么時候發(fā)生？發(fā)達(dá)國家和 發(fā)展中國家之間的這些收益和成本有何不同？
如果你已經(jīng)開發(fā)了你的食品系統(tǒng)模型，請至少將你的模型應(yīng)用于一個發(fā)達(dá)國家和一個發(fā) 展中國家，以支持你的觀點。
討論您的模型的可擴展性(對較大或較小的食品系統(tǒng))和適應(yīng)性(對其他地區(qū))。
F題：給高等教育以“體檢”
對于一個國家來說，擁有一個健康、可持續(xù)的高等教育體系意味著什么？什么問題很重要？是成本、機會、公平、資金、學(xué)位的價值、教育質(zhì)量、研究水平、世界上最聰明的人才的思想交流這些要素的一部分或是全部？還是其他的一些因素？
高等教育系統(tǒng)是一個國家努力在小學(xué)和中學(xué)教育之外進(jìn)一步教育公民的重要組成部分，因此，作為一個行業(yè)本身以及作為為了國家經(jīng)濟發(fā)展而培訓(xùn)和受過教育的公民的來源，高等教育系統(tǒng)都具有價值。環(huán)顧世界各地，從德國到美國，從日本到澳大利亞，我們看到各國的高等教育方式多種多樣，每個國家不僅培養(yǎng)自己的學(xué)生，而且每年都吸引大量的國際學(xué)生。每個國家的高等教育系統(tǒng)都有其長處和短處，在當(dāng)前疫情大流行的形勢進(jìn)行進(jìn)行必要調(diào)整之后，各國都需要反思其高等教育體系中哪些是有效的，哪些可以做得更好。然而，改變往往是困難的。推進(jìn)任何系統(tǒng)所需的體制變革需要在較長一段時間內(nèi)實施政策，以實現(xiàn)更健康和可持續(xù)的系統(tǒng)。
在本問題中，您需要開發(fā)一個模型，在國家層面上衡量和評估高等教育系統(tǒng)的健康狀況，為 一個給定國家的高等教育系統(tǒng)確定一個健康和可持續(xù)的狀態(tài)，并提出和分析一套政策，將一個國家從目前的狀態(tài)遷移到你提出的健康和可持續(xù)的狀態(tài)。
具體來說，要求您:
開發(fā)并驗證一個模型或一套模型，使您能夠評估任何國家高等教育系統(tǒng)的健康狀況；
將你的模型應(yīng)用到幾個國家，然后根據(jù)你的分析選擇一個高等教育系統(tǒng)有改進(jìn)空間的國家；
為你選擇的國家的系統(tǒng)提出一個可實現(xiàn)的、合理的藍(lán)圖，以支持一個健康和可持續(xù)的高等教育系統(tǒng)；
使用您的模型來衡量您選擇的國家的當(dāng)前系統(tǒng)和您提出的健康的、可持續(xù)的系統(tǒng)的健康狀況；
提出目標(biāo)明確的政策和實施時間表，以支持從當(dāng)前狀態(tài)遷移到您建議的狀態(tài)；
使用您的模型來確定和/或評估您的政策的有效性；
以及考慮到改變現(xiàn)實是十分困難的，討論在過渡期間和最后階段實施你的計劃對學(xué)生、教師、學(xué)校、社區(qū)和國家的現(xiàn)實影響。
名詞解釋
高等教育Higher Education (post-secondary education, third-level, or tertiary education)：正規(guī)學(xué)習(xí)的最后一個可選階段，在完成所要求的(很多是中級)教育水平之后進(jìn)行。
可持續(xù)系統(tǒng) Sustainable System：隨著時間推移能依然保持其有效性的系統(tǒng)。
系統(tǒng)的健康性 System Health：衡量一個組織或系統(tǒng)圍繞一個共同藍(lán)圖，有效執(zhí)行該藍(lán)圖，并通過創(chuàng)新和創(chuàng)造性思維進(jìn)行自我更新的能力。
高等教育系統(tǒng) System of Higher Education:由高等教育機構(gòu)(學(xué)院、大學(xué)等)組成的組織結(jié)構(gòu)。以及教育學(xué)生超越中學(xué)水平所需的人員和基礎(chǔ)設(shè)施。
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