密度对蚁群自组织聚集的影响

在生物及人类社会中,自组织聚集是十分普遍而且重要的集群行为,也是近年来蓬勃发展的交叉领域.为了定量地深入研究自组织聚集的宏观规律,我们用实验方法研究了草地铺道蚁的自组织聚集与其密度之间的关系,采用层次社会熵和样方法的统计手段测量蚂蚁群体的聚集度,以定量度量其自组织聚集程度.精确控制的实验以及基于实验数据的统计分析表明,蚂蚁群体在低密度下呈现近随机分布状态,高密度下稳定于显著的聚集状态,即蚂蚁聚集的程度是密度依赖的.实验给出的佐证在后续探究蚂蚁聚集的微观机制研究中将起到至关重要的作用,能够引起聚集行为涌现的简单机制是与密度密切相关的.     

基于改进蚁群算法的Web服务选择

提出一种改进的蚁群算法并将其应用于Web服务选择问题中.该算法使用非线性动态变化的伪随机比例选择参数及蚂蚁多重最优解随机加权路由选择算法控制蚁群的行为,使用5维Web服务质量向量和蚁群适应度函数评价蚂蚁构造的路径质量,蚂蚁根据其构造的路径质量进行信息素更新;该算法使蚁群在其解空间的进化能力得到很大的提高.实验证明,该算法在Web服务选择问题上比传统的蚁群算法效率更高.     

基于优化蚁群算法的机器人路径规划

路径规划是移动机器人设计中的关键环节,蚁群算法能高效解决路径规划问题,但它也存在一些弊端,如收敛速度慢、容易陷入局部最优解等.针对这些问题,本研究提出一种改进蚁群算法,在传统蚁群算法的基础上,改进状态转移规则,增加周围障碍物数量影响因子,令蚂蚁尽量避开障碍物;增加角度影响因子,使得蚂蚁行走的路径更加平滑;同时运用精英蚁群策略,来改进蚁群算法易陷入局部最优解的问题.仿真实验结果表明,该算法在多种环境下,都能找到最优路径,且有较快的收敛速度,本研究提出的优化蚁群算法具有一定的可靠性和高效性.     

分维度随相互作用的变化

讨论了粒子之间的相互作用对其分形聚集的影响.根据SAK模型导出了分维度与相互作用能的关系,结果表明:随着粒子间相互吸引能的增加,聚集的分维度减小.从而解释了现有的实验结果和计算机模拟结果.     

水冷换热系数的研究及平面凝固铸造的数值模拟

分别建立了喷雾冷却和平面凝固铸造的二维计算模型.根据对1070铝合金方锭末端冷却所测得的温度数据,反求出不同水压下冷却面表面温度与换热系数的变化规律,并将其作为边界条件导入平面凝固铸造的计算模型进行可靠性验证.结果表明:界面换热系数随冷却面温度的降低先升高后降低,在400K左右达到峰值.随着冷却水压的增加,换热系数的峰值和峰值对应的温度值也相应增大.铸造实验测温结果表明:所用平面凝固装置可实现凝固前沿宏观上呈平面上升,且凝固过程中铸锭各处冷却均匀;与数学模型计算结果吻合良好,说明该模型可用于平面凝固铸造工艺方案的研究.     

精细结构常数α发生改变的唯象分析

最近实验显示精细结构常数α＝ｅ２/ｃ是可变的,ｅ,,ｃ ３个量中哪一个改变而导致α改变是当前难题之一.在电子取静质量的情况下,由Dirac大数D、Planck质量mPl和Planck大数A算得α≈１/１３７．３１３,与惯用值α≈１/１３７．０３６符合很好.在动态情况下,电子的电量e将随电子质量的增加而增加,则精细结构常数α是可变的.据轻子结构的亚夸克动态模型,轻子将出现“反常质量”、“反常电荷”、“反常磁矩”等效应,计算得到的与“反常电荷”相关的“反常磁矩”和实验值相符,可以认为电子电荷改变是由电子的“反常电荷”引起的.     

基于跨邻域搜索的连续域蚁群优化算法

针对连续域蚁群算法寻优能力差、容易产生局部最优的问题,提出了一种基于跨邻域搜索的改进蚁群算法。首先,通过自适应种群划分方式计算可行解和不可行解群体;然后,针对不可行解群体利用自主选择学习算子选择对象进行学习,目的是不断扩大种群规模,避免算法陷入局部极值点,继而对可行解群体采取全局跨邻域搜索的方式,引导蚂蚁向全局最优解靠近,加快收敛速度;最后,基于全局最优解采用局部跨邻域的方式引导蚂蚁在小范围内进行细致搜索,提高收敛精度。通过与其他连续域蚁群优化算法针对CEC2017测试函数在低维和高维情况下的实验对比,证明本文算法具有较好的寻优能力和稳定性,能有效避免陷入局部最优。     

运用定态法研究电子在原子核势场中的配置与运动关系

研究量子理论中微观粒子系统对库仑电场势能的影响, 将作用于核与电子间的电磁场进行核心化和定态化处理, 并将原子的电磁作用分解, 分别研究壳层电场和磁场对电子的作用.  通过分析各种原子的壳层球半径、 电子轨道偏角和电子的运动速度, 可知电子运动的“轨道”截面小于且偏离原子“赤道”平面, 并按原子的极相进行配置和运动.  计算主族元素中44种原子的基态能级表明, 所得结果与第一电离电势符合较好.     

油气运聚成藏物理模拟研究进展

实验模拟是油气二次运移和聚集理论发展的起始点,在描述油气运聚机理和过程方面始终是不可替代的手段.随着实验模型种类的多样化,实验模拟研究的内容越来越多.但由于检测手段、边界效应、设备微渗漏和许多地质现象在实验模型中构建不合理等因素的影响,许多实验结果难以反推到地下.因此检测手段的改进、边界效应影响的减小和自动成图技术的发展是今后实验装置设计的发展方向.岩性油气藏成藏机理、断裂控藏、晚期构造运动对早期油气的改造作用和非常规油气藏运聚成藏机理仍然是未来实验模拟的主题,但必须从实际地质解剖出发,论证实验的可行性,保证实验结果能够应用于地下条件.     

颗粒系统竞争式聚集行为的计算机模拟

实现两种颗粒混合物的竞争式聚集行为的二维仿真模拟,编程时考虑颗粒与颗粒、颗粒与侧壁、颗粒与中央挡板以及颗粒与底板的碰撞.模拟结果表明:振动强度较小时,颗粒最终聚集到起初小颗粒多而大颗粒少的右室;振动强度较大时,颗粒最终聚集到起初大颗粒多而小颗粒少的左室;振动强度很大时,颗粒呈均匀分布状态,模拟与实验定性符合良好.     

基于蚁群算法的无线传感器网络数据聚合路由算法

传感器网络为减少冗余数据的传输耗能。降低延迟,需要在路由过程中采用数据聚合技术。文中采用定向传输方式,在消息路由机制基础上提出了一种基于蚁群算法的数据聚合路由算法。该算法主要思想在于将节点能耗、传输距离与聚合收益3方面作为启发因子,通过一组称为“蚂蚁”的人工代理寻找到达汇聚节点的最优路径。该算法利用蚁群算法的正反馈效应来达到数据汇集的目的,不需要网络节点维护全局信息,因此是一种实现数据聚合在能量与时延上折中的分布式路由算法。理论分析和仿真结果说明了新算法的有效性。     

基于信息熵与空间洛伦兹曲线土地利用空间结构研究——以鄱阳湖区12县

通过对鄱阳湖区2005年和2015年2期遥感影像进行解译,获取研究区域内各土地类型用地面积.从信息熵、均衡度、优势度和空间洛伦兹曲线2种角度研究了鄱阳湖区内12个县(市)10年前后不同的土地利用空间布局.结果表明:2005年鄱阳湖区地区土地利用结构信息熵值普遍偏低,且结构性较强; 2015年平稳上升,但在内部空间尺度上,鄱阳湖区的各个县(市)信息熵差异呈缩小趋势,表现为高熵值区减少,中熵值区和低熵值区增加; 近10年鄱阳湖区耕地和水域分布一直保持高水平的均衡状态,未利用地成为分布最不均匀的土地利用类型,未利用地在总面积减少的趋势下,分布均匀程度降低,草地的不均衡程度大幅度降低,居民点及工矿用地不均匀程度上升,林地基本维持稳定; 近10年鄱阳湖区土地利用熵值增大,无序性增强,各地类面积差异减少,各地类洛伦兹曲线整体向绝对均匀线有靠拢趋势,这说明鄱阳湖区土地利用结构呈现出比较合理的变化特征.     

Insect behaviour: arboreal ants build traps to capture prey

To meet their need for nitrogen in the restricted foraging environment provided by their host plants, some arboreal ants deploy group ambush tactics in order to capture flying and jumping prey that might otherwise escape. Here we show that the ant Allomerus decemarticulatus uses hair from the host plant's stem, which it cuts and binds together with a purpose-grown fungal mycelium, to build a spongy 'galleried' platform for trapping much larger insects. Ants beneath the platform reach through the holes and immobilize the prey, which is then stretched, transported and carved up by a swarm of nestmates. To our knowledge, the collective creation of a trap as a predatory strategy has not been described before in ants.     

用量子蚁群算法求解大规模旅行商问题

针对旅行商问题(TSP),提出了一种新的混合量子优化算法——量子蚁群算法.量子蚁群算法采用量子比特的概率幅表示蚂蚁的当前位置,采用量子旋转门更新蚂蚁的位置,选取国际通用的TSP实例库中多个实例进行测试.仿真实验表明,该算法具有很好的精确度和鲁棒性,可使搜索空间加倍,比传统的蚁群算法具有更好的种群多样性.     

基于时空相关的传感器网络汇聚查询算法

减少网络中的数据传输量是传感器网络节约能量、延长网络生命的重要方法.提出一种基于时空相关的传感器网络汇聚查询算法STCAQ.在STCAQ中,首先通过基于时间相关的预测算法对网络中节点采样数据进行汇聚;然后依据节点采样数据汇聚结果,通过基于空间相关判定算法查询空间相关区域信息.仿真结果表明,STCAQ在能量消耗、查询质量和网络数据量等方面优于ESA算法.     

沉积物团聚体稳定性和总磷释放特征

沉积物内源磷释放会对水体造成二次污染,研究表明沉积物团聚体的稳定性与水体污染关系密切。以秦淮河石头城的沉积物为研究对象,探究沉积物总磷释放与团聚体稳定性的关系以及影响总磷释放和团聚度的因素。结果表明,不同pH值的上覆水,沉积物总磷释放浓度最大可达0.91 mg·L-1,一定时间内团聚度下降最大幅度为27.27%;沉积物有机质含量越高（1.0%）,总磷释放浓度和团聚度最大下降幅度越小（分别为1.48 mg·L-1和62.84%）,;扰动强度越大（200 r·min-1）,总磷释放浓度和团聚度下降最大幅度越大（分别为2.32 mg·L-1和65.23%）。颗粒内扩散模型和Boxlucasl模型的拟合结果表明沉积物释放总磷过程中,总磷释放量越大,团聚度越小;颗粒物理吸附-解吸作用比沉积物颗粒的扩散作用强;有机质在沉积物释放总磷过程中起着重要作用,且对沉积物团聚度有着重大影响。     

磁弹磨粒双磁盘磁力钝化仿真与实验研究

磁弹磨粒具有磁性、低弹性模量以及优良的研磨性能，能够提高加工效率和加工质量。首先，基于磁场基本理论和磁弹磨粒特性，分析了磁弹磨粒双磁盘磁力刀具钝化机制；然后，基于磁场中磁弹磨粒的磁场力对离散元软件EDEM进行二次开发，建立了磁弹磨粒双磁盘磁力刀具钝化过程仿真模型，研究了磨粒粒度、磁化率和磁盘间距对刃口碰撞次数和磨粒旋转速度的影响规律；最后，采用Matlab软件对刀具刃口轮廓进行重建，提出了基于钝化面积的改进形状因子表征方法，通过正交实验研究了磨粒粒度、磁化率和磁盘间距对刃口钝化量的影响规律，并验证了所提改进形状因子表征方法的可行性。结果表明：随着磁弹磨粒粒度的增大、磁化率的增加和磁盘间距的减小，刃口碰撞次数和磨粒旋转速度增大；钝化参数对刃口钝化量的影响程度大小依次为磨粒粒度、磁盘间距、磁化率，最优钝化参数组合为磨粒粒度40目、磁化率0.1、磁盘间距15 mm；仿真与实验钝化面积的最大相对误差为16.33%，最小相对误差为0.42%，仿真能够较好地预测刃口钝化形貌，且改进的刃口形状因子能够较好地表征刀具刃口钝化形貌。     

磁种磁团聚强化淀粉对微细粒赤铁矿的抑制

针对赤铁矿反浮选过程中，淀粉对微细粒赤铁矿抑制作用较差的问题，通过浮选试验、EDLVO理论计算、粒度分布和SEM分析，研究了利用磁种磁团聚强化淀粉对微细粒赤铁矿的抑制作用.结果表明，随着赤铁矿的粒度降低，淀粉对赤铁矿的抑制作用变差.添加磁铁矿可强化淀粉对微细粒赤铁矿的抑制作用，随着磁铁矿粒度的增加，强化抑制作用越明显.不同粒级的磁铁矿与微细粒赤铁矿间均存在引力作用，可使磁铁矿与赤铁矿发生磁团聚，且磁铁矿粒度越大，引力作用越强.磁团聚作用增加了微细粒赤铁矿的表观粒度，从而强化了淀粉对微细粒赤铁矿的抑制作用.     

聚集态结构对聚丙烯腈纤维物理收缩的影响

借助热机械分析仪（TMA）、X射线衍射仪（XRD）、声速仪等研究了聚集态结构对聚丙烯腈（PAN）纤维分子链物理收缩特性的影响。结果表明,由于聚集态结构影响分子链段运动性,PAN纤维分子链表现出分级收缩的特点：物理收缩首先开始于纤维非晶区,之后向晶区边界分子链扩展;非晶区分子链段收缩是物理收缩的主要部分,收缩率随非晶区取向度增加而增大;晶区边界分子链段运动受周围晶区限制,收缩较非晶区缓和,随晶区边界取向分子链增多,收缩率小幅增大;温度升高、时间延长,各段收缩率均不同程度增大。