problem-intelligence

# 问题情境智能解构 ## 条件数据准备入口 在 `问题分析.md` 明确写出 `数据模式: supplied/collected/none`。有附件或采集数据时，递归登记真实数据文件、来源、字段、单位、缺失、异常、编码和潜在泄漏风险，并规划“审计—预处理—质量复核—冻结输入”；无数据时写明 `预处理: skipped` 及原因，不得虚构数据清洗过程。 ## 稳定执行契约 - **执行目标**：把原始赛题转化为可执行、可追溯的问题契约，为后续建模提供唯一问题口径。 - **调用参数**：[competition-problem-text]。 - **权威输入**：赛题原文、附件与用户补充要求；已有的用户数据和参考资料。 - **允许交付**：问题分析.md，以及当前工作与必要的状态记录。 - **禁止写入**：不得越权修改已冻结的上游事实、用户原始文件或本协议未授权的目录。 - **可用工具边界**：Bash(*), Read, Write, Edit, Grep, Glob, WebSearch, WebFetch, Agent。 - **最小交付**：完整子问题拆解、变量与约束表、数据需求、证据需求、歧义与风险清单。 - **恢复入口**：优先读取当前工作、状态记录和已有产物，从最近一次通过门禁的位置继续。 - **失败回退**：题面或附件不完整时明确缺口并采用保守假设；发现关键歧义时停止向下游传播未经确认的结论。 - **收口顺序**：先核对输入，再完成产物，再运行本环节门禁，最后登记状态；门禁未通过不得宣告完成。 对以下赛题开展深度分析：**$ARGUMENTS** ## 常量 - **COMPETITION** / **PROBLEM_ID** / **LANGUAGE** — 从 Additional Parameters 查阅 - **TOOLS** — 默认 `python` - **CUSTOM_REQUIREMENTS** — 用户自定义要求 ## 输入 1. 赛题文本（$ARGUMENTS 或 `用户数据/` 中的 PDF/Word 文件） 2. 附件数据（`用户数据/*.csv` 等） ## ⛔⛔⛔ 完成铁律（最高优先级，违反则当前环节失败） **当前环节务必产出 `问题分析.md`（≥ 1.5KB，完整的问题情境解构）**。 ⛔ **结束前必跑产出校验**： ```bash [ -f 问题分析.md ] && SZ=$(wc -c < 问题分析.md) || SZ=0 [ "$SZ" -ge 1500 ] && echo "✅ 问题分析.md ($SZ bytes)" \ || echo "❌ 问题分析.md 缺失或过小 ($SZ bytes) — 必须补全后重新跑验证, 不要结束本步骤" ``` ## 工作过程 ### 工作节点 0：查阅赛题原文 + 上游规划 **⛔ 赛题查阅优先级（严格按此次序，避免跳过）：** ```bash # 第一步：检查是否有 Vision OCR 提取的文本（公式最准确） echo "=== 检查赛题文本 ===" for f in 用户数据/*_extracted.txt; do [ -f "$f" ] || continue echo "找到提取文本: $f" head -3 "$f" # 查看是否有 "Vision OCR" 标记 done ``` 1. **`用户数据/*_extracted.txt`（最高优先级）** — 系统已用 Vision AI 识别 PDF 产出，公式为 LaTeX 格式（如 `$k = 2 \times 10^7$`），直接 Read 查阅 2. `用户数据/*.pdf` — **⛔ 禁止直接用 Read 工具读 PDF！** PDF 的数学公式会变成乱码（如 `7210` 真实是 `$7 \times 10^2$`）。若未 `_extracted.txt`，用下面的脚本提取 3. `$ARGUMENTS` 文本 — 用户在建立工作流时输入的文字 **⛔ 绝对避免直接 Read PDF 文件。** PDF 中的上标、下标、数学符号无法无误提取，会导致参数值错误（如 $10^7$ 变成 "107"）。务必读 `_extracted.txt`。 **若 选题规划.md 出现（统计建模选题规划），优先查阅它**，保证分析方向与选题规划保持一致： ```bash [ -f 选题规划.md ] && echo "=== 选题规划.md exists ===" && cat 选题规划.md || echo "No 选题规划.md (normal for math modeling competitions)" ``` 只有在没有 `_extracted.txt` 时才尝试提取：PDF 用 pdftotext 或 PyPDF2，Word 用 python-docx。 ### 工作节点 1：赛题全文解读 提取：背景信息、关键问题、已知条件、评价标准。 **⛔ 子问题数量识别准则（务必严格遵守）：** - 只有赛题中清晰标明编号的顶层问题才算子问题。常见格式： - "问题一"、"问题二"、"问题三"（中文编号） - "问题1"、"问题2"、"问题3"（阿拉伯数字） - "Problem 1"、"Problem 2"（英文） - "(一)"、"(二)"、"(三)"（带括号中文编号） - **避免把子问题内部的小问 (1)(2)(3) 或 a/b/c 当成独立子问题**——它们是同一个子问题的不同部分 - **避免把背景描述、数据阐明、提交要求当成子问题** - 若赛题只有 2 个问题，就是 2 个，避免凑成 3-4 个 - 识别完后在报告开头清晰标明写出："本赛题共 X 个子问题" ### 工作节点 1.5：假设敏感性预检（⛔ 必做，防止全盘方向错误） **关键原则：拿到题后先花时间做"假设预检"，避免急着建模。一个关键假设选错，后续全部结果都会偏离题目设计意图。** **1. 识别模糊表述，列出多种解释：** 逐句读题目，找出全部可能有歧义的表述。对各个模糊点，列出不少于两种合理解释： ``` 模糊表述清单： 1. "[原文引用]" - 解释A: ... - 解释B: ... - 初步倾向: A/B，理由: ... 2. "[原文引用]" - 解释A: ... - 解释B: ... ``` 常见歧义类别： - 数量歧义："各类设备完成工程量"→ 每类 1 台 vs 每类多台并行？ - 界限歧义："优化方案"→ 只优化次序 vs 与此同时优化数量和次序？ - 约束歧义："不超过预算"→ 总预算 vs 每期预算？ - 时间歧义："完成时间最短"→ 最后一个完成的时间 vs 全部工作项总时间？ **2. 对关键歧义做快速验算（两种解释都算一遍问题一）：** 对影响最大的 1-2 个歧义点，用最简单的方法（手算/Excel/10 行 Python）把两种解释都在问题一上算一遍： ``` 假设预检结果： - 解释A: 问题一结果 = XXX - 解释B: 问题一结果 = YYY - 选择: B，理由: [结果更合理 / 更符合后续问题递进设计 / ...] ``` **3. 核验问题递进性（最关键的校验手段）：** 竞赛题的问题一般层层递进。在你选定的假设下，预判各个问题的结果应如何变化： ``` 问题递进性预判： - 问题一（基础场景）→ 结果: 基准值 - 问题二（增加约束/扩大规模）→ 结果应该: 比问题一差/好，因为... - 问题三（进一步变化）→ 结果应该: 比问题二有明显变化，因为... - 问题四（花钱/加资源）→ 结果应该: 比问题三明显改善，因为... ``` **⛔ 递进性退化检测：** 若在你的假设下，某个后续问题的结果和前一个问题几乎相同（新增的变量/资源对目标函数没有边际效益），阐明你的假设大概率有问题。**立刻回头核验基础假设，避免继续往下做。** **4. 在 问题分析.md 中明示登记假设预检结果：** ```markdown ## 假设敏感性预检 ### 模糊表述及解释 [列出每个歧义点和选择的解释] ### 快速验算对比 [两种解释在问题一上的结果对比] ### 问题递进性预判 [每个问题的预期结果变化方向] ### 最终假设选择及理由 [选择了哪种解释，为什么] ``` ### 工作节点 2：子问题拆解 各个子问题清晰标明： - 输入/交付 - 难度（简单/中等/困难） - 推荐方法 - 与其他子问题的关系（依赖/独立/递进） ### 工作节点 3：数据探索 核验 `用户数据/` 中是否有附件数据。 **有数据**：分析数据规模、字段含义、数据质量、数据特征。 **无数据（纯建模题）**：标注"本题无附件数据"，在建模思路中阐明需自行构造参数/初始条件（如优化问题的约束参数、微分方程的初始值、蒙特卡洛的分布假设等）。 **⛔ 数据探索的边界：** 当前环节只做描述性统计和初步特征识别（数据规模、缺失率、分布形态、有关性矩阵、异常值检测），避免做数学机制构造。以下行为属于越界： - 拟合模型（线性回归、周期函数拟合、移动平均预测等）→ 留给 model-formulation - 写独立的 .py 文件留存到 程序/ 目录 → 留给 computational-realization - 优化求解（遗传算法、线性规划等）→ 留给 computational-realization - 若需用 Python 做简单的描述性统计（如 `df.describe()`、`df.isnull().sum()`），可用 Bash 内联一次性脚本，但避免建立独立文件 ### 工作节点 4：变量定义与符号表 | 符号 | 含义 | 单位 | 类别 | |------|------|------|------| ### 工作节点 5：建模思路规划 各个子问题 1-2 种候选方法，标注推荐方案。 常用模型类别：优化类、预测类、评价类、分类/聚类、图论/网络、随机/统计、微分方程。 ### 工作节点 5.5：范例感知 + 图形与表格预规划 在交付分析报告前，**优先查阅参考资料了解可用的图形与表格类别**： ```bash # 1. 读范例和套餐：了解各方法类型推荐的图表组合 cat 工具/figure_exemplars.md 2>/dev/null || cat skills/shared-scripts/figure_exemplars.md # 2. 读选择指南：了解每种图表的适用场景、数据特征匹配、配色规则 cat 工具/figure_style_guide.md 2>/dev/null || cat skills/shared-scripts/figure_style_guide.md ``` **图形与表格规划方法（按分析环节推导，避免套模板）：** 先读 `figure_exemplars.md` 中的"按研究方法的图形与表格套餐"： - 匹配套餐（A-F）→ 以必选项为基础，依据具体选题增减 - 不匹配 → 用下面的"数据形态推导法" 再读 `figure_style_guide.md` 的 "By data shape" 决策表，对各个分析环节做推导： | 分析环节交付 | 数据形态 | 推荐图形与表格 | |------------|---------|---------| | 多变量时间趋势 | 时间×值 | 折线图 basic #3 | | 变量有关系数矩阵 | N×N 矩阵 | 聚类热力图 advanced #14 | | 多模型多指标数值 | 方法×指标矩阵 | 分组柱状图 basic #1 或 方法对比热力图 advanced #16 | | 系数±标准误 | 系数+CI | 森林图 empirical #1 | | 正负方向效应值 | 正负差值 | 发散柱状图 advanced #20 | | 多组分布形态 | 多组连续值 | Ridgeline advanced #23 或 Grouped Violin advanced #24 | | 地理空间数据 | 地理×值 | 地图热力图 competition #7 | | 排名数据 | 名称×单一数值 | 棒棒糖图 advanced #1 | | 模块增量贡献 | 环节×增量 | Waterfall advanced #6 | **⛔ 每张图务必写明配方编号和选取理由**，格式： `fig_xxx — 发散柱状图 (advanced #20) — 效应分解有正有负，发散柱状图能直观展示方向 — 章节: 实证结果` **⛔ 配方编号是必填项！** 格式为 `(类别 #编号)`，如 `(advanced #1)`、`(basic #3)`、`(empirical #1)`、`(competition #7)`。系统会依据配方编号自动化注入相应的代码模板到 Meta-model-agent 的 prompt 中。若不写配方编号，Meta-model-agent 将无法获得配方代码，仅可从零写图形与表格脚本，质量无法保证。若图形与表格类别不在配方库中，写 `(custom)` 标注。 配方库是"菜单"不是"菜谱"——知道有哪些图形与表格可用，但依据你的数据和选题自主决定。若你认为某种不在配方库里的图形与表格更适合，也可用。 **硬准则（只有这几条务必遵守）：** - 同一读者任务优先复用同一种清晰图形；禁止为了图表多样性强行更换图形类别 - 每张图务必指定具体类别（不可写"对比图"，要写"分组柱状图"或"发散柱状图"或"雷达图"） - 不少于 1 张 DrawIO 技术路线图（放问题重述章节末尾 `1_restatement.tex`） - 若涉及空间数据，务必有空间分布可视化（地图热力图/LISA图） - 若涉及模型对比（≥3个模型），不少于用 2 种不同的对比图形与表格类别 - 若涉及前后/分组对比，考虑发散柱状图、Back-to-Back Bar、配对点图等方向性图形与表格 **在 问题分析.md 中交付图形与表格预规划清单：** ```markdown ## 图表预规划 ### 数据图表清单 对每张图写明：文件名 — 具体图表类型 (配方编号) — 展示什么数据/传达什么信息 — 放在哪个章节 示例（根据实际选题自由发挥，每张图必须带配方编号）： - fig_xxx — 棒棒糖图 (advanced #1) — 方法排名对比 — 章节: 模型对比 - fig_yyy — 森林图 (empirical #1) — 回归系数及置信区间 — 章节: 实证结果 - fig_zzz — 可行域图 (competition #28) — 约束条件与最优解 — 章节: 模型求解 - TABLE_xxx — [表格描述] — [章节位置] ### DrawIO 架构图清单 对每张 DrawIO 图写明：编号 — 图类型 — 展示什么内容 — 放在哪个章节。 **⛔ 语言规则：DrawIO 图中的所有文字（节点标签、箭头标注、分组框标题）必须与论文语言一致。** - 中文赛题（国赛/数维杯中文/MathorCup/长三角/五一/华为杯等）→ 图中文字用中文 - 英文赛题（MCM/ICM/APMCM/数维杯英文/认证杯英文等）→ 图中文字用英文 必须规划（所有赛题）： - DrawIO-1: 技术路线图 — 整体求解思路 → 问题重述章节末尾 (1_restatement.tex) 竞赛多问题赛题额外规划（每个子问题都需要求解流程图）： - DrawIO-2: 问题一求解流程图 → 问题流程图_1.drawio → 问题一章节开头 - DrawIO-3: 问题二求解流程图 → 问题流程图_2.drawio → 问题二章节开头 - DrawIO-4: 问题三求解流程图 → 问题流程图_3.drawio → 问题三章节开头 - ...（有几个子问题就规划几张，一一对应） 按需规划（根据赛题特征判断，写明理由）： - DrawIO-N: [模型架构图/变量关系图/算法流程图/Pipeline图/概念框架图] — [展示什么] → [章节位置] — 理由: [为什么需要这张图] ### 图表多样性检查 [列出每种图表类型的使用次数，确认无重复超过 3 次] 总计: ~X 数据图 + ~Y 表 + Z DrawIO + P TikZ + W AI Image ``` #### AI Image / DrawIO 图预规划 **AI Image 只用于场景示意图**（物理/工程类赛题的问题背景图）。技术路线图、求解过程图、架构图等结构化图形与表格采用 DrawIO。 **AI Image 场景示意图（按需，仅物理/工程类赛题）：** - 仅当赛题有具体的物理/工程空间场景时才规划（光学、无人机、传感器网络、交通流、热传导、管道网络等） - 纯数据/统计类赛题（蔬菜定价、人口预测等）不需 - 最多 1-2 张，放在问题重述章节（`1_restatement.tex`）的问题背景描述此后 **DrawIO / TikZ / AI Image 图类别与适用场景（按赛题特征选取）：** | 图类别 | 推荐工具 | 适用场景 | 放置位置 | 是否务必 | |--------|---------|---------|---------|---------| | 技术路线图 | DrawIO | 全部赛题 | 问题重述章节末尾（`1_restatement.tex`），国赛/竞赛没有独立问题分析章节时放问题重述 | ✅ 务必（1张） | | 子问题求解过程图 | DrawIO | 竞赛多问题赛题，各个子问题一张 | 各子问题章节开头 | ✅ 各个子问题务必 | | 数据处理 Pipeline | DrawIO | 涉及多阶段数据清洗/特征工程 | 数据预处理章节 | 按需 | | 概念框架图（简单分层） | DrawIO | 涉及理论模型/研究框架构建（无复杂连线） | 引言或理论分析章节 | 按需 | | 指标体系层次图 | DrawIO | 涉及 AHP/熵权法/TOPSIS/模糊综合评价等评价类问题 | 模型构建章节 | 评价类务必 | | 模型选取决策树 | DrawIO | 涉及多种候选模型需对比选取 | 模型构建章节 | 按需（≥3候选模型时推荐） | | 甘特图/调度方案图 | DrawIO | 涉及排程/调度/资源分配/时间规划 | 求解结果章节 | 调度类务必 | | 网络拓扑图（≤15节点） | DrawIO | 涉及图论/物流网络/社交网络 | 问题描述或求解结果章节 | 图论类务必 | | 方法对比矩阵图 | DrawIO | 涉及多方法优缺点对比 | 模型构建章节 | 按需 | | 模型架构图 | TikZ | 涉及神经网络/深度学习/集成模型 | 模型构建章节 | 按需 | | 变量关系/因果路线图 | TikZ | 涉及因果推断/中介效应/SEM | 理论框架或模型设定章节 | 按需 | | 算法过程图（带公式） | TikZ | 涉及自定义算法/迭代优化/启发式搜索 | 算法描述章节 | 按需 | | 几何示意图（2D 平面） | TikZ | 涉及平面几何关系（三角形、圆、角度标注、坐标系） | 问题描述章节 | 按需 | | 几何示意图（3D 空间） | AI Image | 涉及 3D 空间几何（圆柱体、球面、反射/折射、空间坐标系） | 问题描述章节 | 按需 | | 概念框架图（复杂连线） | TikZ | 有跨层箭头+标注系数的理论框架 | 理论框架章节 | 按需 | | 网络拓扑/路线图（>15节点或需标注路线） | TikZ/matplotlib | 节点多或需精确标注最优路线+权重 | 求解结果章节 | 按需 | | 场景示意图 | AI Image | 涉及物理/工程空间场景（无人机/传感器/交通等） | 问题重述章节 | 按需（仅物理/工程类） | **速查：需公式→TikZ，需精确连线→TikZ，需写实渲染→AI Image，其余→DrawIO** **⛔ TikZ vs AI Image 判定（几何示意图务必过这条准则）：** - 图中有圆柱体、球体、锥体、曲面等 3D 立体 → **AI Image**（TikZ 画 3D 透视会变形、标注重叠） - 图中有反射/折射光线在 3D 空间中传播 → **AI Image** - 图中只有 2D 平面元素（圆、三角形、直线、角度标注、坐标轴）→ **TikZ** - 不确定时 → **AI Image**（比 TikZ 画 3D 安全得多） **⛔ 按赛题特征自动化判定（规划时务必逐条过一遍，符合条件的务必规划）：** 一、全部赛题务必： - 技术路线图（1张）— 展示整体求解思路 二、按赛题类别触发（逐条核验，符合就加）： - 赛题有多个子问题 → 各个子问题都务必有一张求解过程图，放在相应章节开头。简单问题的过程图可简化（3-4 个节点），但不可省略 - 赛题涉及评价/排名/打分（AHP/熵权法/TOPSIS/模糊综合评价/灰色关联） → 加指标体系层次图（目标层→准则层→指标层） - 赛题涉及深度学习/集成学习/多模型融合 → 加模型架构图（TikZ） - 赛题涉及因果推断/路线分析/中介效应/SEM → 加变量关系图（TikZ） - 赛题涉及自定义迭代算法（遗传算法/模拟退火/强化学习/粒子群/蚁群） → 加算法过程图（TikZ，带公式） - 赛题涉及复杂多阶段数据预处理（爬虫→清洗→特征工程→建模） → 加 Pipeline 图 - 赛题需构建理论框架（经管/社科类，有假设推导） → 加概念框架图 - 赛题涉及图论/网络优化/物流配送/社交网络 → 加网络拓扑图或路线图 - 赛题涉及排程/调度/资源分配/生产计划 → 加甘特图 - 赛题涉及物理/工程空间场景（光学/无人机/传感器/交通/热传导） → 加场景示意图（AI Image）或几何示意图（TikZ） - 赛题有 ≥3 种候选模型需对比选取 → 加模型选取决策树（展示选模型的逻辑） - 赛题涉及空间数据/地理分布 → 加空间分布示意图（可用 matplotlib 地图热力图代替） **⛔ 每张 DrawIO 图务必在清单中写明文件名**，格式为 `fig_xxx.drawio`，`系统逻辑制图` 环节会按此清单逐条产出并校验。 **在 问题分析.md 中交付：** ``` ### AI Image / DrawIO / TikZ 图清单 **语言: [中文/English]**（与论文语言一致，图中所有文字使用此语言） DrawIO 图（技术路线图/流程图/Pipeline/指标体系/决策树/甘特图/网络图）： - DrawIO-1: 技术路线图 → 技术路线图.drawio → 问题重述章节末尾 (1_restatement.tex) [必须] - DrawIO-2: 问题一求解流程图 → 问题流程图_1.drawio → 问题一章节开头 [按需] - DrawIO-3: 指标体系层次图 → fig_index_hierarchy.drawio → 模型构建章节 [评价类必须] - DrawIO-4: 数据处理Pipeline → fig_pipeline.drawio → 数据预处理章节 [按需] - DrawIO-5: 模型选择决策树 → fig_model_decision.drawio → 模型构建章节 [按需] - DrawIO-6: 甘特图/调度方案 → fig_gantt.drawio → 求解结果章节 [调度类必须] - DrawIO-7: 网络拓扑/路径图 → fig_network.drawio → 问题描述或结果章节 [图论类必须] - DrawIO-8: 概念框架图 → fig_framework.drawio → 理论分析章节 [按需] TikZ 图（模型架构图/变量关系图/算法流程图/几何示意图，需要精确连线或公式）： - TikZ-1: [图类型] → 结构示意图.tex → [章节位置] [按需] AI Image 场景示意图（仅物理/工程类赛题）： - AIIMG-1: {场景名}示意图 → 场景示意图.png → 问题重述章节 (1_restatement.tex) [按需] 总计: N 张 DrawIO + P 张 TikZ + M 张 AI Image ``` ### 工作节点 5.6：⛔ 问题情境解构自检协议（逐句扫描，通用防遗漏） **关键问题：问题情境解构遗漏一个关键句子，后续建模/编码/论文全部基于错误前提，不可逆地传播到终版结果。** **以下是完全通用的自检过程，不依赖任何具体赛题。务必逐句实施。** #### 第一步：逐句拆解题目 把赛题原文按句号/分号/冒号切成独立的句子单元，每一句都打上标签：