多才多艺的数学生态学家——罗伯特·梅

在过去的20年中,确定性混沌在许多应用数学领域中占据着越来越重要的地位.特别是,在70年代早期,出现了一个刺激其发展的积极因素——关于植物和动物种群的非线性动力学研究.混沌动力学与分形几何学和数学生态学的相互交融、共同发展,是当前数学生态学的新发展.而在其成长壮大的过程中,著名的数学生态学家罗伯特·梅是其中具有决定性作用和最重要的人物之一.本文全面介绍了罗伯特·梅的学术生涯及其对科学的贡献,同时阐述了非线性动力学对生物学的推动作用.     

评《植物生活史进化与繁殖生态学》

生活史进化和繁殖生态学是进化生物学领域的重要研究内容．20世纪90年代以来，国际上进化生态学研究的迅速崛起且异常活跃，极大地推进了该领域的发展．而在我国，有关的研究则非常缺乏，尚处于起步阶段．因此，一本能够反映该领域最新进展，系统介绍该领域主要研究内容的著作就显得非常必需．北京师范大学生命科学学院     

变初值/变结构准混沌——密码学发展的新方向

１９８３年美国Ｌ．Ｏ．Ｃｈｕａ探讨了混沌理论在安全通信中应用的可能性，引起了密码学家和通信理论专家的高度重视，但直到现在国内外还没有作出任何有实用价值的混沌保密机。究其原因是下列两个关键问题没有解决。为此，作者提出了复合迭代算法，从而消除了混沌算法初值敏感性的过渡过程的有害作用；提出了“周期检测－初值更新算法”，从而可以把混沌序列的周期做得任意长。在此基础上，利用准混沌算法的初值空间可以做得任意大这一固有特性，为混沌密码学开辟了一条以综合算符为特征，以变初值、变结构以及又变初值又变结构为核心的准混沌研究方向，给混沌应用于产生密码序列带来了新的思路和方法     

放射生态学——即将来临的时代

放射生态学作为一门多学科的科学，大约诞生在50年前。它综合了物理、化学、数学、生物学、生态学和辐射防护应用领域等基本学科．组成了一个全新的、激动人心的交叉学科。那么它的前景如何呢？在1945年到1963年的大规模核武器试验时期．放射生态学处于幼年期，这也是它的兴旺期。开始出现许多问题，但已获解决的似乎不多。不过许多问题很简单，通过观察和测量就能相当容易回答。核武器试验时期之后，开始建立有前途的商用核电站。这为进一步了解环境中放射性的转移及其影响，提供了源源不断的原动力。然而，由于核动力经受了早期不断增多的…     

从准周期到混沌的实验观察

人们设计各种非线性电路来揭示各种通往混沌的道路,最近的综述可见文献[5]。然而绝大多数实验所所发现的都是倍周期分岔到混沌以及阵发混沌现象。在非线性电路中从准周期到混沌的现象还没报道过,本工作将报道从准周期到混沌现象的实验观察。 在文献[3,4]中,我们建议用具有非线性铁芯的电路来显示倍周期分岔的分频和混沌。在     

传粉生物学的研究进展

传地生物学是研究与传粉事件有关的种种生物学特性及其规律的一门学科，是植物生殖生态学和进化生物学关注的焦点之一，概述了近年来的主要研究热点及其进展，包括植物性表达的多样性及其进化、传粉者与花部特征的相互作用及其进化机制、传粉系统的进化、花粉竞争的生物学含义、花粉流的标记方法及散布规律的研究等５个方面，介绍了中国传粉生物学研究的现状及不足之处，结合国际上的发展趋势已由观察的、静态的描述传粉现象的阶段过     

周期脉冲控制R?ssler系统

最近出于利用混沌的目的,控制混沌吸引了广泛的注意.在已提出的各种方法中,一种很简单的方法是用周期扰动控制混沌.对该方法已有的研究大多是针对周期强迫的非自治方程系统,而对自治系统及无方程的情况研究的很少.我们从一维映象出发提出了一种新的利用周期脉冲控制混沌的方法.该方法是对系统变量施加脉冲扰动使一维映象临界点(导数为零)的正向轨道与逆向轨道在合适的点上相连,构成一条新的稳定周期轨道,从而达到控制混沌的目标.在这种机制下可以针对某些具有特定动力学特征的期望轨道预先计算出扰动的参数,同时这种计算不要求知道系统的运动方程.这是其他周期信号控制混沌方法做不到的.     

狐狸在两型包虫病传播途径中所起的重要作用

本旨在通过回顾全球范围内对两型包虫病(细粒棘球蚴病cystic echinococcosis．CE；多房棘球蚴病alveolar echinococcosis,AE)的生态学和流行病学研究现状，结合对狐狸与寄生虫病关系的生态学研究成果，探讨狐狸与两型包虫病传播之间的关系。全总结了世界各重要地区两型包虫病的流行与狐狸之间的关系，叙述了我国对于两型包虫病的生态学研究现状，指出我国分布的三种狐狸均为该病的终末宿主，同时强调我国在这方面的研究刚刚起步，狐狸的野生动物包虫病生态学研究几乎空白，本指出，犬科等野生动物以及一些家善对于寄生虫病，尤其是人畜共患寄生虫病的传播起着非常重要的作用，同时就寄生虫病和其他疾病导致濒危物种受到严重威胁的现状进行了探讨，认为关于对包虫病易感的珍稀物种的保护的生物学的研究应该在今后的研究中得到充分重视。     

能否由生物学数据产生完整的生命图像?

生物学中有大量的描述性数据——而且这些数据正与时俱增。大规模研究样品的方法如DNA排序、显微阵列和自动化基因功能研究，正在不断地充实着新的数据库。许多生物学分支学科，从生物力学到生态学已走向数字化，其结果是观察更精确、更丰富。     

关于吸引盆的分维边界及其影响

混沌现象的发现,扩充了人们对定常运动状态的知识,即在熟知的无界解及平衡解、周期解和拟周期解这三种有界解之外,又增添了一种新有界解——混沌解。值得注意的是,两种或多种定常解吸引子可以共存,在初始值相空间中,它们可以各有自己的测度不为零的吸引盆。这就产生了研究吸引盆形状的必要性,因为无论从理论分析还是实际应用的角度,都对从某一初始状态出发的相轨线的最终归宿有兴趣。     

混沌振子检测系统的弱有效地震信号检测能力

从混沌振子系统对处于强随机噪声背景中的准周期或周期信号具有灵敏的大尺度周期相态响应出发, 利用仿真实验探讨共炮点地震资料弱有效地震信号检测时混沌振子系统的检测能力. 研究发现, 用于检测的混沌振子系统呈现大尺度周期相态与地震勘探同相轴经水平动校正后的准周期波列信号组成、噪声强弱、畸变程度有关; 对于同类同相轴, 畸变程度越大, 混沌振子系统检测SNR越低, 对于同样的畸变程度, 截断扫描波速越接近准确值, 检测SNR越高; 间接使混沌振子系统呈现大尺度周期相态的截断扫描波速存在一个不对称带; 在使系统进入大尺度周期相态条件下, 同相轴子波畸变系数比可有较大的变化范围.     

外腔多量子阱激光器混沌双劈双反馈多参数控制方法研究

提出外腔多量子阱激光器混沌双劈双反馈多参数控制方法, 建立双劈控制下激光双反馈动力学物理模型, 理论上给出控制系统稳定时频率失谐及稳定范围等. 通过平移或滑动激光器外腔光路中的光器件劈来调节控制反馈光的光程, 能够改变二反馈光的延时时间和反馈强度, 在物理上可实现二个反馈光的多参数混沌控制. 数值结果证明该方法可以控制激光混沌到稳定态、单周期态以及多周期态等, 能使激光器输出周期光脉冲平均功率增加.     

黄铜矿非线性溶解反应

在７０℃２ｍｏｌ／ＬＮａＣｌ溶液中对黄铜矿进行了溶解实验，发现在酸性和远离Ｃｕ饱和浓度条件下，黄铜矿的溶解速有反应时间发生显著的非周期振荡变化；而在弱酸性至中性条件下，溶液中Ｃｕｉ浓度随机反应时间发生混沌振荡。     

从准周期运动到混沌的过渡

近年来,人们试图把非线性系统中的内在随机性和湍流的发生机制联系起来,提出各种走向湍流的“道路,研究得较透彻的是倍周期分岔和阵发混沌道路,而从准周期到混沌的过渡如何在微分方程描述的系统中实现,则所知甚少。由于对强迫布鲁塞尔振子参数空间     

生态学的课题、现状和今后的发展

生态学若是被看作研究生物与共栖环境之间关系的科学,根据海克尔(Haekel)所作定义则是在1866年。可是,这门科学的历史非常悠久,早在希腊时代就有了各种生物野外史、生物分布等研究。经过中世纪,C·达尔文又对生存竞争、适者生存、自然淘汰等生物和环境问题,生物相互关系问题,以及它们对种的连续所具意义等等生态问题作过研究。关于这些,在许多成书中均有详述。除了这些而外,以个体生理学、农、林、水产学等一部份作为母体发展起来的生态学则必然含有模糊的内容,然而,在具有独自目标和方法的独立近代科学中成长起来的生态学则是比较新的科学。生态学本来是野外的生物学,并且是生物学(在     

混沌应用研究的动态及分析

在混沌理论深入研究的同时,人们除了认识混沌现象似乎是“捉摸不定”、像随机性态、长期不可预测、对初值极端敏感的这些特征外,还发现了下面的一些新的特征。首先,一个混沌系统的行为是许多有序行为的集合。但每个有序行为在正常条件下都不占主导地位;或者说,一个混沌吸引区是一些不稳定的周期行为的无穷集合,在正常条件下,这些周期行为由子不稳定性而不占主导地位。近年来已经证明,如果以适当的方式来扰动一个混沌系统,就能促使该系统以它许多有序行为中的一个来起作用,或者说,某一个周期行为变为稳定。其次,混沌现象中的长期不可预测是局部的,对整体而言是确定的,或者说测量一个混沌系统的轨迹并不能预测在遥远的将来某一时刻,该系统将处子吸引区的哪一点上,但是无论在什么时刻去测量它,混沌吸引区整体是保持不变的,人们可以设法将整个混沌吸引区的信号在同步化意义下,获得控制。在某种意义上来说,吸引区是一个混沌系统的本质所在,是那些固定的参数以及那些决定状态变量数值的方程的表征。人们一旦获得了关于一个系统的混沌吸引区的信息,他们就能着手利用混沌。     

一个用于检测微弱复信号的新Duffing型复混沌振子

针对数字通信和雷达等系统数字处理过程中经常使用的复信号,提出一个新的复Duffing方程,分析了其动力学行为.通过计算最大李氏指数和功率谱,证明该系统在不同参数下经暂态到达稳态后存在混沌行为和大尺度周期行为.基于此方程提出一种Duffing型复混沌振子检测系统,它利用混沌系统在临界混沌状态下对参数的敏感性及对一定功率范围内的噪声具有免疫力的特性来检测湮没在复高斯白噪声中的微弱复信号.Monte-Carlo仿真实验表明,在保证较低虚警率的条件下,该检测系统对复单频信号和复线性调频信号都有较好的检测效果.     

一种用Duffing振子检测舰船辐射噪声线谱的新方法

用Duffing振子混沌检测系统对舰船辐射噪声的特征线谱进行检测. 分析了Duffing振子混沌运动轨迹, 通过对状态方程的改进, 建立了Duffing振子混沌检测系统, 使系统能够检测任意的弱周期信号. 仿真实验证明了Duffing振子相轨迹变化对周期信号的敏感性, 对白噪声及与参考信号频差较大的周期干扰信号具有一定的免疫力. 引入 Lyapunov 指数作为混沌判据, 解决了系统动力学行为相变在定量上的判定依据问题, 并且能够较为准确地求出混沌临界状态的阈值. 由此提出了一种基于Duffing振子的舰船辐射噪声特征线谱的检测方法, 用此方法对3组实船数据进行分析, 得到了各船型的特征线谱值. 实验结果证明此方法具有高灵敏度、高分辨率的特点.     

分子生态学及其在未来生态学发展中的地位和作用

<正> 1 学科概述 生态学(Oecology)这一名词首先是由德国动物学家Ernst Haeckel在1866年提出的。当时他认为生态学是研究生物学与其环境相互作用的科学。1869年,Haeckel进一步解释,生态学是研究Darwin提及的生存条件中的全部复杂关系,也即适应性研究。与此同时,早先的Oecology也被省略了开头的字母“O”,变成现在使用的英语词Ecology。尽管上世纪末生态学已经成为生物学三大分支之一,与生理学和形态学相并列,但直到1920年才成为一门获得普遍承认的科学。本世纪20～40年代是生态学理论、方法逐渐成熟,研究     

混沌通信分类及其保密通信的研究

上世纪90年代以来，一方面计算机网络技术得到飞速发展，另一方面新技术不断涌现，大大加速了信息处理和传递，当今网络化与全球化成为不可抗拒的世界潮流，而网络通信中的保密技术则是核心技术之一。任何这方面科技的新发现及其进展都必然引起关注，混沌通信技术就是引起广泛关注的一种高新技术，作为高科技，她具有突破性，创新性，战略性，带动性和风险性。本在前（自然杂志 2001；23（2））的基础上，进一步综述了国际上近年来关于混沌保密通信的最新进展，从通信角度，把产生混沌的类型分为连续流混沌，数字流混沌和数字混沌三种。为了向实用化方向发展，将混沌通信研究中常用的混沌遮掩，混沌开关，混沌调制三种主要技术方案，又按照更便于实际应用，重新把它们分类为三种主要形式，即模-模通信，模-数-模通信和数-数通信。在分析当前国际上三种混沌保密通信的最新方案及其研究进展后，最后提出了一些值得研究的关键技术和研究方向。