
从左到右依次为成家耀、李子祥、康泽宇
近日,2025年中国大学生数学建模竞赛省级奖项名单揭晓,西安理工大学2024级学生康泽宇、成家耀与李子祥组成的跨学科团队,凭借对B题“碳化硅外延层厚度计算”的深入解析、精准建模与高效实现,从全省众多参赛队伍中脱颖而出,斩获省赛一等奖。
9月4日竞赛正式开始。团队分工明确、高效协同,形成“建模—编程—支撑”的闭环协作模式。队长康泽宇主导建模与论文撰写,成家耀负责核心算法编程实现,李子祥则专注模型优化与文献资料支持。尽管三位同学入学仅一年,但凭借清晰的职责与专业互补优势,在高强度的72小时竞赛中稳步推进,逐一攻克难关。
本次B题聚焦第三代半导体材料检测的核心需求,要求基于红外干涉法原理,通过分析干涉光谱数据反演碳化硅外延层厚度,兼具物理理论深度与工程实践价值。题目涉及波动光学中的干涉原理、光程差计算、折射率色散修正以及多光束干扰排除等复杂问题,对参赛者的建模能力、编程实现与文献综合运用提出了极高要求。
康泽宇迅速梳理题目核心,围绕单光束干涉建模、折射率色散修正、多光束干扰排除三大关键环节,基于红外干涉法构建光程差关系,结合物理定律建立厚度反演框架,并通过经典色散模型进行参数校准,依据反射率阈值优化干扰处理逻辑,同步搭建论文整体框架,确保推导严谨。
成家耀使用Python将模型转化为可执行代码:先对反射率曲线进行滤波处理,提取干涉峰值波数并计算差值,再基于厚度反演框架编写迭代模块,代入修正参数完成计算。他还开发了反射率拟合模块以适应不同干涉场景,并通过代码结构优化将计算效率提升35%,确保在时限内完成多组数据验证。
李子祥在48小时内筛选出15篇核心文献,为模型提供了色散参数、干涉判定标准等关键依据;同时协助代码调试,编写可视化模块直观展示数据与结果;针对峰值检测误差,提出滑动窗口筛选方案,显著提升数据处理准确性,全程为建模与编程提供有力支撑。
解题过程中,团队曾因多光束干涉的判定标准陷入僵局。李子祥紧急查阅文献,找到碳化硅衬底与外延层的反射率实验数据,明确“反射率大于0.3时需启用多光束模型”,为后续建模指明方向。成家耀在调试中发现厚度计算结果波动较大,康泽宇通过引入加权平均法优化波数差计算,有效抑制了随机误差。
三人连续两晚奋战至凌晨,最终突破所有技术难点。9月7日,团队提交的完整论文系统呈现了“物理原理分析—数学模型构建—算法实现—结果验证”的全过程,其严谨的逻辑、高效的求解与清晰的可视化表达,赢得了评委的高度认可。
赛后,康泽宇说:
“B题物理背景强,建模需要扎实的光学基础。我的模型为代码实现提供了方向,李子祥的文献支持让我们避免了许多理论误区,成家耀的编程则让模型真正落地——这种闭环协作让复杂问题变得可解。”“理论结合实践、学科交叉融合”,回顾获奖历程,三人一致认为分工协作与专业互补是成功的关键。康泽宇、成家耀来自测控技术与仪器专业,李子祥来自计算机科学与技术专业,三人形成“建模—编程—文献”三位一体的互补组合。他们暑假留校进行了为期一个月的集中训练,制定了“每三天完成一道物理类建模真题”的强化计划,晚上集中复盘、优化方案,并借助教改班实验设备验证多光束干涉原理。指导教师王尚平教授结合自身研究经验,为团队量身定制训练方案,常常深夜来到研讨室,针对训练中暴露的算法问题提出改进建议。“现在回想,最难忘的不是获奖瞬间,而是暑假一起熬过的深夜,和为某个参数激烈讨论的日子。”康泽宇笑道。这份荣誉,于他们而言,早已超越奖项本身——它是教改班提供的机遇,是汗水凝结的成长,更是师生并肩作战的珍贵记忆。他们的故事,为“知行合一”写下了生动的注脚。