新世纪的挑战--生物复杂性研究

复杂性是生物学的固有属性。生物学系统,从细胞到生态系统,总是包含大量的以复杂方式相互作用的部分。尽管目前我们已经获得了大量关于这些组分的数据,但是实际上对所有复杂的生物学系统,我们都缺少一个真正的定量的和综合的整体的认识。研究生物复杂性是二十一世纪科学面临的一大挑战。本文介绍了美国国家科学基金会的生物复杂性研究计划,并通过一些例子对生物复杂性研究涉及的相关方面作了探讨。     

复杂性管理对企业核心竞争力的提升

在分析企业系统复杂性影响因素的基础上,指出企业可以通过合理配置复杂性、组织设计、文化建设等方面降低不合理的复杂性;提高个体认知和处理复杂性的能力;为增加有效复杂性提供空间;形成企业核心竞争力。     

主客观不确定性重要性分析的态相关参数法

针对同时存在主观变量和客观变量的结构系统,提出了一种主客观不确定性因素共同作用下主观变量重要性指标求解的态相关参数（SDP）法.所提方法首先通过主观变量的边缘概率密度函数以及给定主观变量条件下客观变量的条件概率密度函数将两种不确定性传递到结构响应,建立主客观变量共同作用下主观变量重要性指标求解的计算模型,然后利用模型估计高效的SDP方法求得所建模型的一阶高维模型表示（HDMR）,进而得到各主观变量相应的重要性测度指标.与主客观变量重要性分析的直接MonteCarlo法相比,所提方法可以在保证计算精度的同时大幅度提高计算效率.与现有的主客观变量重要性分析的近似法相比,所提方法不仅适用于线性响应函数,而且适用于各种形式的非线性响应函数,因而具有更广泛的适用范围.所提方法的效率和精度将由文中算例验证.     

机器学习面临的挑战

该文讨论了机器学习目前面临的几个挑战,包括：高维特征空间和数据量问题,大数据量的计算困难,寻求最优解的困难和可解释性差等问题．然后针对当前很多人关心的几个重要问题,例如大数据问题,深度学习,概率图模型等做了分析,以引起深入思考．     

基于云理论的径流不确定性推理模型研究

针对中长期径流预报中存在许多不确定性因素,本文引入云理论构建径流预报的不确定性推理模型（UR）.首先,该模型应用最大方差方法（MaxVar）对径流序列进行硬性分级,用级别概念表示径流分级区间,以期望（Ex）、熵（En）以及超熵（He）构成的云隶属函数描述径流级别概念的模糊性和随机性,实现分级区间软化,然后将径流量值进行属性转化,以此建立定性推理规则集,运用云算法进行径流不确定推理预报,成功实现径流序列不确定性传递;其次,对径流分级过程中超熵（He）参数确定进行了初探,对推理随机性输出结果进行统计分析,给出相应显著水平下的预报区间;最后,将该模型应用于南方某水库入库月径流预报中,并与广泛应用的最小二乘支持向量机（LSSVM）和ARMA模型进行比较分析,本文模型不仅具有较高的预报精度,而且能够进行区间预报,实例验证说明了模型的有效性和实用性.     

一种考虑飞行轨迹不确定性的碰撞风险评估方法

随着交通工具智能化与无人化的发展,交通系统的自动化管理成为一个必然趋势.而对于交通自动化管理系统,准确评估碰撞风险从而保证交通安全是一项关键技术.本文提出了一种基于碰撞概率计算的碰撞风险评估方法,以碰撞概率作为安全评估指标,帮助智能交通系统对碰撞风险进行精确控制.对具有不确定性的飞行轨迹之间的碰撞概率进行计算主要分为三...     

移动计算环境下不确定性组合服务的事务建模与执行分析

移动计算环境中,服务面临资源受限与连接波动,同时存在越区切换和弱一致性需求等事务性挑战.为了确保移动环境下组合服务的事务有效性,本文以服务的不确定性和事务属性为基础,提出了一种基于Markov链的移动组合事务模型.首先通过形式化方法构建移动环境下原子服务模型和原子服务的事务机制,并基于状态概率实现了原子服务的2维不确定性表征,然后运用Markov链完成移动组合服务的模型表达,提出了该模型下的不确定性处理与事务方法,最后基于典型业务结构分析了移动组合事务的执行语义与实施.实验表明:该事务模型能有效描述移动环境下组合服务的事务需求,且服务不确定性的不同指标和各事务架构皆对组合事务成功率产生较大影响.     

危机信息传播有效性的离散化不确定性评估模型

以科学评估危机信息传播有效性为目标,结合国内外前沿文献对危机信息传播的影响因素和传播过程的不确定性进行了分析论述。分析认为,危机信息传播有效性是一个不确定性概念,是模糊性与随机性的统一;其评估问题也需要从模糊性与随机性两个方面结合进行考虑。应用模糊随机理论,构建了危机信息传播有效性的离散化评估模型,并给出了隶属函数的确定方法。这是对危机信息传播有效性评估理论与方法的拓展,为危机信息传播有效性的定量研究提供了思路。     

考虑机动载荷不确定性的机翼气动弹性优化设计

提出了一种考虑飞行器机动载荷不确定性的气动弹性优化设计方法,并应用于一个小展弦比机翼的结构设计中.针对使用理论线性气动力和风洞试验气动力时存在的不确定性,发展了一种载荷修正模型,用于预测理论线性气动力和风洞试验气动力摄动时的严重载荷.定义了3类严重载荷目标函数,并在4种典型机动状态下,针对机翼三个剖面进行载荷评估,基于序列2次规划法,确定严重载荷状态;在此基础上,以质量最小为目标,以结构应力、变形和颤振速度为约束,采用遗传-敏度混合算法开展气动弹性结构优化设计.所得到的最优结构虽然比单独采用理论线性气动力或试验气动力得到的最优结构要重,但由于在设计之初考虑了气动力的不确定性,因而在实际飞行中遭遇严重载荷时将更具鲁棒性,可降低结构重新设计的风险.     

基于ARMA-GARCH模型的水文过程不确定性分析

不确定性分析和风险分析是现代水资源管理研究的一个重要领域,即需要对预测方差做精确估计.然而传统的径流模型是在方差恒定或者方差随季节变化的假设下进行建模的.但实际情况中,水文过程往往存在异方差性,通过McLeod-Li检验和Engle拉格朗日乘数检验证明了这一点.针对此种情况,本文建立了水文过程的GARCH模型.首先,对序列进行了剔除季节因素的处理;其次,对处理后的序列建立了传统的ARMA模型;再次,在ARMA模型的基础上,建立了GARCH模型对残差的方差进行了修正.最后,以宜昌水文站1949年～2001年日径流数据为例进行了应用验证.研究结果表明,与传统ARMA模型相比,在不影响信度的情况下,GARCH模型能够更加精确的预测置信区间,从而为不确定性分析和风险分析提供更加可靠的基础.     

基于ConvJANET的航空发动机剩余寿命预测及其不确定性量化

航空发动机技术是衡量一个国家科技水平和工业实力的重要标志,健康状态监测和剩余使用寿命(remaining useful life, RUL)预测技术是航空发动机安全服役、经济运行的重要保障.针对航空发动机RUL预测精度较低、不确定性难以量化的问题,本文提出了一种数据驱动的航空发动机RUL区间预测方法.首先,在ConvJANET框架下构建新的卷积-卷积循环-全连接结构的深度学习模型,逐层提取航空发动机监测数据中的退化特征;其次,利用极大似然思想指导神经网络模型的优化求解,并基于损失函数形式变化的策略训练模型,实现对航空发动机RUL的高精度预测与不确定性量化.将所提出的方法用于分析航空发动机退化数据集,结果表明,对比传统基于蒙特卡洛的方法,本文提出的方法具有更高的RUL预测准确率和更好的置信区间预测性能.     

中国农村教育面临的的严峻挑战与发展思路

根据我国教育的现状和发展过程中存在的问题，分析了教育对全民科技文化水平整体素质的影响，并提出了相应的发展对策。     

基因功能注释——后基因组时代面临的挑战

在已经解序的、数以百计的生物基因组中,存在大量编码未知功能蛋白的基因序列。同时,众多已知功能的酶蛋白在解序的基因组中找不到对应的基因。确定未知功能基因的功能和寻找孤儿酶对应的基因是后基因组时代面临的极具挑战性的科学任务。本文综合讨论了目前基因组中基因功能注释存在的问题及解决这些问题的策略与方法。     

国际科技人才竞争中中国所面临的挑战

国际科技人才竞争不仅是不同国家之间科技人才的得失问题,而且是科技人才培养与使用制度之间的竞争。本文拟基于人才统计数据描述中国在国际科技人才竞争中的处境和问题,并就今后中国如何参与国际人才竞争提出建议。     

基于平均增益模型的连续型(1+1)进化算法计算时间复杂性分析

连续型进化算法的计算时间复杂性分析是进化计算理论研究的一项公开难题,目前相关研究成果较少.针对连续型(1+1)EA,基于适应值差函数提出了平均增益模型及其分析方法,给出了平均计算时间的计算理论,为算法的计算时间复杂性分析提供了依据.在此基础上,研究还选取了学术界关注的球形函数作为研究对象,分别推导了变异步长满足标准正态分布和均匀分布的连续型(1+1)EA在优化球形函数时的平均增益,并估算出了它们的平均计算时间.理论分析说明:1)两种算法的计算时间复杂性都是指数级的;2)在给定相同精度和初始适应值差的前提下,采用均匀分布变异算子的算法其寻优速度优于采用标准正态分布变异算子的算法.进一步地,通过数值实验对理论分析结果进行了验证,结果表明平均增益模型分析是有效的.     

双模神经信息无线检测系统的设计与实现

介绍了一种可同时检测神经电生理信号和电化学信号的无线双模神经信息实时检测系统.系统由双模神经信息检测模块、控制模块、无线发射和接收模块以及上位机显示软件组成,其电流和电压分辨率分别为0.06nA和0.6μV.为验证系统性能,分别进行了电生理实验、电化学实验以及双模联测实验.利用模拟神经信号发生器进行电生理信号检测获得了信噪比可达S/N=11的神经动作电位.在抗坏血酸溶液的电化学实验中,以实验室自制的平面电极做工作电极,在0～285μM的浓度范围内电流响应的相关系数为0.99036.最后结合基于LabVIEW的上位机软件进行了双模联测实验.结果表明本系统成功实现了双模神经信息的无线检测.     

信息可视化和可视分析：挑战与机遇——北戴河信息可视化战略研讨会总结报告

由天津大学软件学院发起并召集,东北大学秦皇岛分校和燕山大学承办的信息可视化战略研讨会于2012年6月9-10日在北戴河成功举行．本文总结了此次会议的讨论内容和达成的共识,对当前信息可视化和可视分析领域的挑战和国际上这方面的研究方向做了大致的分析,并对今后信息可视化和可视分析的大方向提出一些建议,以及对具体行动提出一系列倡议．     

基于拥塞控制与RS编码的自适应有效Internet视频传输

提出一种自适应拥塞控制与自适应RS(reed-solomon)编码差错修复相结合的有效Internet视频传输新方案. 针对Internet共享信道的QoS波动特性而设计的一个带有速率控制参数可调的自适应拥塞控制机制的视频流协议AVSP, 使视频传输具有对网络状况波动的快速反应特性和一定的TCP友好性. 在不增加系统总带宽的前提下, 与拥塞控制相结合的可变参数自适应RS编码MPEG视频传输差错修复, 有效地增强了Internet分组丢失差错环境下视频传输的鲁棒性.