周六的早晨,红石庄园的书房被临时改造成了训练场地。
长桌上摆着两台笔记本电脑、一堆参考书、还有几张写满了公式的白板。
江蓓儿和白彦秋坐在桌子的两侧,神情专注。
这是他们第一次周末全天训练,模拟实战环境。
“今天做完整的48小时模拟,”江蓓儿说,“从早上八点到后天早上八点。中途可以休息,但要记录所有时间分配。”
白彦秋点头:“明白。题目呢?”
江蓓儿从文件夹里抽出三张纸:“三道题,难度递增。第一题4小时,第二题8小时,第三题36小时。和正式比赛一样,需要完成模型构建、算法设计、编程实现、结果分析和论文撰写。”
白彦秋接过题目,快速浏览:“第一题:图书馆图书推荐系统优化……这是协同过滤算法和矩阵分解的典型应用。”
“第二题:城市垃圾分类站点布局优化,”江蓓儿说,“涉及设施选址、运输路径、多目标规划。”
“第三题……”白彦秋皱起眉头,“基于气象数据和历史记录的极端天气预测模型……这个有点难。”
“难才需要练习。”江蓓儿看了眼时钟,“开始吧。八点到十二点,第一题。”
两人立刻进入状态。
书房里只剩下键盘敲击声、翻书声、和偶尔的低声讨论。
江水溶悄悄推开一条门缝,看到两个孩子专注的样子,轻轻关上了门。
“怎么样?”严隽在客厅问。
“很认真,”江水溶走回来,“像两个小科学家在做研究。”
严隽笑了:“蓓儿难得这么投入一件事。那个白彦秋……真的能跟上她吗?”
“看起来可以,”江水溶说,“虽然比不上蓓儿,但已经远远超过同龄人了。”
“那就好。”严隽摸着肚子,“宝宝今天也很安静,大概知道姐姐在忙,不捣乱。”
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上午十点,第一题完成了一半。
白彦秋遇到了一个技术难点:“用户-物品评分矩阵太稀疏了,直接用svd分解效果不好。”
“加正则化项,”江蓓儿头也不抬,“或者用带偏置的svd。参考flix prize的获奖方案。”
白彦秋立刻去查资料,几分钟后找到了解决方法。
十一点半,第一题基本完成。
“测试一下推荐准确率,”江蓓儿说,“用十折交叉验证。”
白彦秋运行程序,屏幕上跳出结果:准确率783。
两人分工合作:江蓓儿负责方法论部分,白彦秋负责实验设计和结果分析。
十二点整,第一题准时完成。
“休息半小时,”江蓓儿宣布,“吃饭,放松,不准讨论题目。”
午餐是芳姐准备好的营养餐。两人坐在餐桌前,默默吃着。
“江蓓儿,”白彦秋忽然开口,“你平时都这么……严格地安排时间吗?”
“嗯。”江蓓儿说,“效率最大化。”
“不累吗?”
“累,但值得。”江蓓儿喝了口汤,“如果浪费时间,才是真的累。”
白彦秋若有所思地点点头。
饭后,两人在花园里散步十分钟。
江蓓儿指着庭院里的一棵老树:“看那个分形结构。”
白彦秋顺着她的手指看去:树枝的分叉、叶脉的分布,确实呈现出典型的分形特征。
“自然界充满了数学,”江蓓儿说,“只是很多人看不见。”
“你总能看见,”白彦秋说,“为什么?”
江蓓儿沉默了一会儿:“因为我在找。”
“找什么?”
“找……规律。”江蓓儿没有说实话,但也没有完全说谎,“找到规律,就能理解。理解,就能预测。预测,就能控制。”
白彦秋认真听着:“你想控制什么?”
江蓓儿看了他一眼,没回答。
十二点半,训练继续。
第二题比第一题复杂得多。
不仅涉及数学建模,还需要地理信息处理和多目标优化。
“垃圾分类站要覆盖所有居民区,又要最小化运输成本,还要考虑环境影响因素……”白彦秋在白板上画着示意图,“这是典型的多目标优化问题,可能需要pareto最优解集。”
“用nsga-ii算法,”江蓓儿说,“多目标遗传算法,可以生成一组非支配解,让决策者根据偏好选择。”
“需要处理gis数据,”白彦秋看着题目附带的电子地图,“居民点分布、道路网络、地形高程……”
“我来处理数据,”江蓓儿说,“你设计算法框架。”
分工再次明确。
江蓓儿快速编写python脚本,读取地理数据,进行坐标转换和缓冲区分析。
白彦秋则研究nsga-ii的实现细节,设计适应度函数和遗传算子。
下午三点,基础模型构建完成。
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“现在最大的问题是计算量,”白彦秋看着程序运行结果,“种群规模100,迭代200代,每次评估都要计算覆盖度和运输成本……可能需要几小时。”
“优化评估函数,”江蓓儿说,“用近似计算代替精确计算。另外,可以先用简化模型找到大致区域,再精细搜索。”
两人讨论着各种优化方案,时而争论,时而达成一致。
江水溶再次悄悄开门时,看到白彦秋正在白板上快速推导公式,江蓓儿在一旁指出一个错误。
“这里,拉格朗日乘子的约束条件写反了。”
“哦,对。”白彦秋立刻改正。
江水溶轻轻关上门,心里感慨:这孩子,居然能让蓓儿主动开口指导,真是不简单。
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晚上七点,第二题终于完成。
两人都露出了疲惫的神色,但眼睛依然有神。
“休息一小时,”江蓓儿看了眼时间,“七点到八点。然后开始第三题,通宵。”
“通宵?”白彦秋有些惊讶,“你家人同意吗?”
“模拟实战,”江蓓儿说,“正式比赛就是48小时连续作战。今晚睡在书房,已经准备好了。”
她指了指墙角的两个睡袋。
白彦秋愣住了:“你爸爸……”
“爸爸同意,”江蓓儿说,“只要保证安全。你家人那边,需要打电话吗?”
“我跟我爸爸说一下。”白彦秋拿出手机,走到外面打电话。
几分钟后,他回来:“我爸爸同意了,但要求每两小时报一次平安。”
“可以。”江蓓儿说,“现在先休息。一小时后开始第三题。”
晚餐后,两人躺在睡袋里,却没有立刻睡觉。
“江蓓儿,”白彦秋轻声问,“你为什么对数学建模这么认真?不只是为了比赛吧?”
黑暗中,江蓓儿沉默了很久。
“因为建模是理解世界的一种方式,”她最终说,“把复杂的问题简化,抽象,用数学语言描述,然后求解……这个过程,很像在破解一个谜题。”
“你喜欢破解谜题?”
“嗯。”江蓓儿说,“世界上有很多谜题,有些很简单,有些很难。数学建模是解决难谜题的工具之一。”
“还有哪些工具?”白彦秋问。
“物理、化学、生物、计算机……所有科学都是工具。”江蓓儿说,“但最重要的工具是……”
她停住了。
“是什么?”白彦秋追问。
“是敢于提问的勇气,”江蓓儿说,“和不怕失败的坚持。”
白彦秋思考着这句话。
“你遇到过很多失败吗?”他问。
“很多。”江蓓儿说,“解不出的题,推不翻的假设,走不通的路。但每次失败,都告诉你这条路不对,要换一条。”
“那如果所有路都不对呢?”
“那就创造新路。”江蓓儿说,“科学的历史,就是不断创造新路的历史。”
白彦秋沉默了。
黑暗中,他能听到江蓓儿平稳的呼吸声,还有窗外偶尔传来的虫鸣。
这个女孩,比他想象的还要……深刻。
八点整,闹钟响了。
第三题,开始。
极端天气预测是典型的时序预测问题,但比一般的天气预报更复杂——需要预测的是极端事件的发生概率、时间、强度和影响范围。
“气象数据维度很高,”白彦秋看着数据集,“温度、气压、湿度、风速、降水量……还有地理信息和季节因素。”
“用深度学习,”江蓓儿说,“lst网络处理时序数据,卷积网络处理空间特征。组合成nvlst模型。”
“数据量够吗?”白彦秋问,“深度学习需要大量训练数据。”
“用数据增强,”江蓓儿说,“旋转、缩放、添加噪声。另外,可以用迁移学习,借鉴类似地区的历史模型。”
两人再次分工。江蓓儿负责神经网络架构设计,白彦秋负责数据处理和特征工程。
深夜十一点,书房里依然亮着灯。
江水溶第三次悄悄查看时,发现两个孩子都在聚精会神地工作,甚至没注意到他推门。
他轻轻放下两杯热牛奶和点心,又悄悄退了出去。
凌晨两点,模型训练完成。
“对于极端天气预测来说,已经不错了,”江蓓儿说,“这种事件本来就是小概率,很难准确预测。重点是可解释性——模型能告诉我们哪些因素最重要。”
她调出特征重要性分析图:“看,海平面温度和大气压力梯度是最重要的两个预测因子。这和气象学的结论一致。”
白彦秋点头:“这说明模型学到了合理的规律。”
凌晨四点,论文撰写完成。
两人都累得几乎睁不开眼,但坚持完成了最后的检查和排版。
“保存,备份,”江蓓儿说,“五点提交。然后可以睡觉了。”
五点整,模拟结束。
两人几乎是倒头就睡。
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第二天早上八点,江水溶轻轻推开书房门。
晨光透过窗户洒进来,照在两个睡袋上。
江蓓儿和白彦秋都还在熟睡,脸上带着疲惫但平静的神情。
桌子上,三份完整的论文整齐地摆放着。
江水溶小心地拿起最上面一份,翻开看了看。
虽然看不懂具体内容,但他能看出论文的结构严谨、图表清晰、论述有条理。
这是两个小学生用48小时完成的成果。
不,不只是小学生。
是两个有着科学家潜质的孩子。
江水溶轻轻放下论文,关上门。
让她们多睡会儿吧。
昨晚的训练,已经证明了他们的能力。
而未来的路……
还很长。
但至少现在,他们有了一个好的开始。
一个相互信任、相互配合的开始。
这就够了。