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tag 标签: 仿真

相关日志

ubuntu上安装NS2成功
热度 1 zr99 2011-7-21 20:11
今天决定研究一下NS2下的WSN仿真了。 首先到ISI上下载了2.34版本的NS2 allinone 安装包，然后到在我原来的VMware下ubuntu 9.10上尝试安装，结果失败。 后来，在同事计算机的ubuntu 10.10上安装NS2 2.34版依旧没有成功，但是发现ubuntu园里有NS2的2.35版本可以安装成功。 卸载了ubuntu9.10，安装了NS2 2.35。 不到半天搞定，安装还算顺利。 PS： 顺便补充几个刚刚搜集到的学习NS2的网址： 1、 http://140.116.72.80/~smallko/ns2/ns2.htm ，柯志亨老师的网站，有大量的NS2学习资料。 2、 http://nsnam.isi.edu/nsnam/index.php/Contributed_Code#Wireless_and_Mobility ， 诞生的地方 3、 http://linlansworknote.blogbus.com/
个人分类: 科研笔记|1833 次阅读|1 个评论
梦与仿真
热度 4 jianghzhit 2011-5-7 15:08
前些日子跟包老师聊天，他建议我去看一下好莱坞大片《盗梦空间》。他特别强调编剧的想象力：例如人的梦是可以通过某些技术手段被影响的；睡觉十分钟，梦里一百年，类似黄粱一梦；梦中还可以做梦。而最令主人公头痛的就是如何判断他们到底是在梦里还是在现实世界。这真是不容易。即使Cobb的陀螺也无法解决问题。片尾的那个旋转着的陀螺让人浮想联翩。 现实中，我们大多数人并没有电影中主人公那样的困惑。人们会很容易判断那是一个梦，而不是真实发生的事情。 梦和计算机仿真具有很多相似之处，并使人类具有了高级仿真功能。 人们通过经验在头脑中对外部世界进行辨识建模，并进行仿真，从而获得独特的心理体验。我甚至怀疑我们在做梦的时候，能够获得某些技能。我的奶奶曾经告诉我，刚出生的婴孩，别看他几乎整天睡觉，但可没闲着，他在做梦， 梦里会有一个白胡子老爷爷，教给孩子各方面的知识 。等我有了孩子，通过观察，我更相信这一看法可能是正确的。婴儿睡觉的时候，他们的眼珠一直在转，面部的表情也会发生变化，有时紧张，有时高兴，手脚有时也会动一下，显然他们在做梦。 在我们的大脑的某个地方，可能固化着能够反映这个世界的物理模型，由遗传而来 。因此，我们遥远的祖先（那个白胡子老爷爷）的经验，可能会通过梦传授给我们。 对于我们来说，梦是不受主意识控制的。不受控也许是梦的特质，因为它代表着某些客观事实，虽然这是经过人为加工的事实，就像我们的意识无法左右我们所处世界的客观实在一样。 主意识如何对梦产生影响呢？冥想、药物。主意识缺失可能会让我们走火入魔，那时，我们可能真的需要一个Cobb的陀螺了 。
个人分类: 异想天开|4853 次阅读|8 个评论
[转载]贴几个MapleSim和Maple在机器人技术领域应用资源
COMSOLFEM 2011-3-29 12:47
贴几个 MapleSim 和 Maple 在机器人技术领域 应用 资源转自 SIMWE 网络会议录像： ) N* ` ?$ `6 Y8 s! ^ Robotics Applications with MapleSim and Maple- c2 `0 O2 ^3 n7 L! a7 _ Developments in advanced model formulation techniques and efficient model simulation algorithms, together with ever-increasing computational power, have enabled the proliferation of advanced robotics research and applications in the areas of humanoid robots, autonomous mobile robots and space robotic systems. MapleSim is one of the most advanced tools in modeling and simulation for modern robotic systems. This webinar will illustrate how MapleSim users can leverage its unique symbolic advantage to easily obtain 3D animation of the system dynamic simulation, access the full set of symbolic system equations for design and analysis, such as forward and inverse kinematics and dynamics analysis, and generate efficient real-time capable models for Hardware-In-the-Loop (HIL) applications. We will also demonstrate how conventional modeling techniques, such as D-H parameters and homogeneous transformations, can be integrated within the MapleSim physical modeling environment. 2 k# i5 A/ F; Y+ N9 x4 R' o 用户案例节选： " x3 x ~$ w% E; N3 s6 z9 s/ m0 g1 F 用户案例：类人机器 人 学 习 更快行走 2 z5 U' q k$ E$ H; x( Z 曼彻斯特 CICADA 中心，由 Martin Brown 和 Gustavo Medrano-Cerda 领导的项目组，面临的一个挑战是，如何快速和有效地可视化实验，避免影响 工程 进度，并确保实验的有效性和相关性。 “MapleSim 的可视化 功能 ，无需编写自 定义 程序 ，对我们非常有价值， ”Houman Dallali 博士说， “ 更重要的是，我们可以直接生成 C++ 代码到硬件接口，加速控制器实现 / 调试的进程。 ” * e" I e" Q! n/ j - q6 U$ z! w* F 3 D" q* G# m# M" w t' c+ L 用户案例： Automation, Robotics, and Mechatronics Lab at SUNY Buffalo 在高级研究项目中使用 MapleSim 和 Maple * B0 `/ S! H3 M! HK ARM 实验室的一个研究项目中包含对 6 自由度并联机构（ 6-Prismatic-Universal-Spherical ） 运动 学和动力学 仿真 的研究。该机构包含一个移动平台、一个固定基座、数个相互连接的支脚。在研究中， Dr. Venkat Krovi 和课题组同事分析了一个 6 自由度并联机构（ 6-Prismatic-Universal-Spherical ），他们使用 MapleSim 和 Maple 自动生成系统的控制方程、在 Maple 中完成运动学分析。 - ]8 eD, a# k9 j 用户案例：日本早稻田大学类人机器人研究 http://www.maplesoft.com/company/publications/articles/view.aspx?SID=370 : \, N x7 {7 B: J$ d
个人分类: 用户故事|3907 次阅读|0 个评论
[转载]COMSOL 辅助催生Pantheon 喇叭
NathanUFO 2011-3-26 12:03
[转载]COMSOL 辅助催生Pantheon 喇叭
COMSOL Multiphysics 是一个建模及模拟任何物理系统的工业科学软件，它最特殊的能力是同时处理相互影响、耦合的多重物理现象。除了各种 PDE 模式，还提供针对不同领域专门设计的应用模块，包括：声学、化工、地球科学、高频电磁、低频电磁、热传、微机电系统和结构力学等。构建或测量声波的科学家与工程师们可在 COMSOL Multiphysics 产品线中找到专用的声学模块 (Acoustics Module) ，作为研究固体与流体线性机械波现象的工具，很容易地模拟固体和稳态流场的声波传播，并包含研究移动流场的气动声波。 在声学工业中有几个应用领域，例如扬声器设计，包括独立式扬声器或手机之类的嵌入式电子装置；水下物体侦测和辨识；远场分析到辐射模态的预测与讯号强度等。声学模块内建各种应用模版，提供量身订做的使用者界面和参数设定对话框，使用者可以建立和加载各种几何模型，快速输入声波应用中非常重要的参数，并对物理参数进行微调，最后解决问题。 COMSOL 表示，几项特点使得该公司声学模块产品适于声学领域的模拟研究。举例来说，大部分声波问题假设区域是无穷界限，对任何电脑来说，要仿真几乎无穷的区域是远超出计算机能力范围，为了成功地模拟，适当地截断空间区域，并理想地定义有限空间区域是必须的；声学模块采取完美匹配层 (PML) 来定义，这是目前已知最方便且准确的方法来截断开放性的声场环境，完美匹配层是一个额外的区域，能够吸收入射辐射而不造成反射；对广大范围的入射角提供良好的模拟结果，并且任何波前形状也不会受影响。另一个声波研究的关键要素是阻尼，声学模块提供三种方法引入固体和流体的吸收：分别是 Delany-Bazley 方法，使用者可以输入流阻；输入特定的吸收系数；或广义吸收方法，从阻尼材料的量测中加载复数材质数据。 为了帮助使用者能快速地掌握使用软件的技巧与发展自身的模型，透过 COMSOLMultiphysics 声学模块提供的模型案例数据库，只需要开启模型案例，再利用操作步骤的说明文件与详细的理论背景，模拟工作将更具效率。 COMSOL Multiphysics 提供的典型例子包括如何设计一个低音扩声器，这涵盖了电磁场、声场和结构等多物理量耦合；另一个案例是开放式管路问题，这是一个声波共振的经典案例；第三个案例是研究喷射引擎传播模态的反射，包含可压缩流和完美匹配层截断区域，其结果与已发表的模拟结果和半经验理论解比较相当吻合。 北大西洋公约组织海下研究中心 Mario Zampolli 就曾经表示，我们的研究不是一般传统的领域，所以都没有专门的软件符合我们海下侦测的专案，直到有了 COMSOL Multiphysics ，它适合每项专案需求，我对这套软件印象非常深刻。 日前，荷兰 Hi End 线材名厂 Siltech 为了欢度创立 25 周年，选择推出限量 39 对的 Pantheon 喇叭庆祝。 在荷兰 Siltech 原厂的全球记者会上，总裁 Edwin 深入说明了 Pantheon 的设计旨趣与细节，他表示 Pantheon 希望能达到低频响应不和空间相关、近乎电阻的恒定阻抗、相位正确的分频网络、最低的失真、极高的箱体阻尼、强大的重播音压（ SPL ）、受到控制的指向性与 90dB 的高效率。这一连串的“设计目标”，等于宣告 Pantheon 要挑战当今喇叭制作的最高技艺水平。为此， Siltech 找来了两家印度顶级 Hi End 公司 Cadence Audio 和 Finolex Industries 合作。 为了追求“绝对音响”的最高境界， Pantheon 几乎等于是全部重新开发的新产品。其所使用的静电振膜，使用了新的奈米材料，厚度仅 0.03mm ，而且加入了铁弗龙和氧化铟（ IndiumOxide ），构成抗潮耐湿的复合材料，同时让静电振膜也不受外在灰尘的影响。此一全新的航天级超薄静电振膜材料，委托德国 Liebfrauen 公司开发制造。 Pantheon 的箱体结构极为复杂，为此动用了 NASA 专用的 COMSOL Multiphysics 仿真软件辅助设计，为了达到 Edwin 宣告的终极目标， Siltech 斥资购买原本 NASA 使用的 COMSOLMultiphysics 仿真软件，进行箱体初步的设计，利用 COMSOL Multiphysics 仿真各种材质与结构的特性，透过计算机运算完成先期架构。 从 Siltech 公布的 Pantheon 剖面图，可以发现内部结构相当复杂。高音使用前面所说的奈米薄膜制作的静电板，面宽 19 英吋，高度则是 5 英吋，可以调整静电面板的投射角度，达到最佳的时间相位补偿。中音和低音是向 Audio Technology 订做的特殊动圈式单体。 7 吋中音安装在独立箱体内，采密闭式设计，内部则设计了完全不平行的特殊通道，避免任何内部箱体驻波。这个特殊的内部构造，是透过 COMSOL Multiphysics 软件反复演算，与一般多角型或水滴型设计相互比较，才决定 Pantheon 中音箱室内部的独特构造。而这个中音箱体后面还藏着一个电池盒，作为分音器和静电振膜的电力供应。 Pantheon 的低音也是独立的箱体，看似方正的箱体，内部却设计了不平行的弧线，设计兼顾外观与音响效果。表面上看来只有一只 16 吋 Audio Technology 低音，但实际上内部还藏了一只一模一样的 16 吋低音，两者采 Semi-Isoberik 排列。与一般 Isoberic 排列不同，两只单体并没有排列在同一轴在线，而有特殊的夹角。为何会如此设计？当然还是 NASA 等级的 COMSOL Multiphysics 仿真软件的功劳。 ( 图解：低音独立箱体的剖面图。看似方正的箱体，内部却设计了不平行的弧线，设计兼顾外观与音响效果。两只 16 吋低音单体的摆放也很特别，采 Semi-Isoberik ，和一般推挽排列有所不同，两只低音单体在不同一轴在线 ) 在 Edwin 宣告的设计目标中，几乎每一项都有优秀的测试表现，阻抗控制在 4~5 欧姆之间，全频段阻抗变化低于 1 欧姆；分音器使用精确的 4 阶分音；最大音压可达 120dB 。最令人瞩目的则是音箱的高阻尼，中音独立音箱的 Q 值为 0.5 ，而低音则是 0.38 ，显示 Pantheon 的箱体极为强固，不让单体受到震动的影响而产生失真。 Pantheon 的推出，以及后续机种 Model 20 的产品“预告”，代表 Siltech 未来不仅是一家专门的 Hi End 线材厂家，也将正式跨足喇叭生产，音响迷且拭目以待，应该在明年初的 CES 就能看到 Siltech 全新的喇叭产品问世了。 关于 COMSOL COMSOL 公司 在 1986 年成立于瑞典的斯德哥尔摩，目前已在比利时、丹麦、芬兰、法国、德国、挪威、瑞士、英国和美国麻州、加州等成立分公司。关于公司的其他信息可以参见 www.comsol.com 关于中仿科技 中仿科技 (CnTech) 是中国内地、香港、澳门领先的仿真分析软件和项目咨询解决方案的供应商。 CnTech 是中仿集团旗下的旗舰公司，总部设在香港，目前在全国设有四个分公司，分别是上海、北京、武汉和深圳。除了强大的销售和技术支持网络之外，我们还设有专业的售后服务团队和培训中心，为了更好的服务广大客户，公司将陆续在全国各大主要城市设置业务分支机构。中仿科技是 COMSOL 公司在中国区独家总代理。 CnTech 将始终怀着 " 谦虚、诚实、敬业 " 的态度，秉承 " 关注客户需求、提升客户价值 " 的核心理念，始终遵循 " 客户满意为止 " 的服务准则，真诚地为客户排忧解难、出谋划策、坚持不懈，及时为国内外客户提供全球最前沿最顶端的科技服务，力争成为仿真技术行业的典范！ 关于 CnTech 更多的软件产品以及服务信息，请登录公司网站： www.CnTech.com.cn 获取更详尽资料。
个人分类: 成功案例|3298 次阅读|0 个评论
[转载]有限元的未来是多物理场耦合
NathanUFO 2011-2-26 11:55
有限元的未来是多物理场耦合 David Kan, Ph.D. COMSOL Inc. Burlington, Mass. Robert Repas 编辑 随着计算机技术的迅速发展，在工程领域中，有限元分析（FEA）越来越多地用于仿真模拟，来求解真实的工程问题。这些年来，越来越多的工程师、应用数学家和物理学家已经证明这种采用求解偏微分方程（PDE）的方法可以求解许多物理现象，这些偏微分方程可以用来描述流动、电磁场以及结构力学等等。有限元方法用来将这些众所周知的数学方程转化为近似的数字式图象。 早期的有限元主要关注于某个专业领域，比如应力或疲劳，但是，一般来说，物理现象都不是单独存在的。例如，只要运动就会产生热，而热反过来又影响一些材料属性，如电导率、化学反应速率、流体的粘性等等。这种物理系统的耦合就是我们所说的多物理场，分析起来比我们单独去分析一个物理场要复杂得多。很明显，我们现在需要一个多物理场分析工具。 在上个世纪90年代以前，由于计算机资源的缺乏，多物理场模拟仅仅停留在理论阶段，有限元建模也局限于对单个物理场的模拟，最常见的也就是对力学、传热、流体以及电磁场的模拟。看起来有限元仿真的命运好像也就是对单个物理场的模拟。 现在这种情况已经开始改变。经过数十年的努力，计算科学的发展为我们提供了更灵巧简洁而又快速的算法，更强劲的硬件配置，使得对多物理场的有限元模拟成为可能。新兴的有限元方法为多物理场分析提供了一个新的机遇，满足了工程师对真实物理系统的求解需要。有限元的未来在于多物理场求解。 千言万语道不尽，下面只能通过几个例子来展示多物理场的有限元分析在未来的一些潜在应用。 压电扩音器（Piezoacoustic transducer）可以将电流转换为声学压力场，或者反过来，将声场转换为电流场。这种装置一般用在空气或者液体中的声源装置上，比如相控阵麦克风，超声生物成像仪，声纳传感器，声学生物治疗仪等，也可用在一些机械装置比如喷墨机和压电马达等。 压电扩音器涉及到三个不同的物理场：结构场，电场以及流体中的声场。只有具有多物理场分析能力的软件才能求解这个模型。 压电材料选用PZT5-H晶体，这种材料在压电传感器中用得比较广泛。在空气和晶体的交界面处，将声场边界条件设置为压力等于结构场的法向加速度，这样可以将压力传到空气中去。另外，晶体域中又会因为空气压力对其的影响而产生变形。仿真研究了在施加一个幅值200V，震荡频率为300 KHz的电流后，晶体产生的声波传播。这个模型的描述及其完美的结果表明在任何复杂的模型下，我们都可以用一系列的数学模型进行表达，进而求解。 多物理场建模的另外一个优势就是在学校里，学生们直观地获取了以前无法见到的一些现象，而简单易懂的表达方式也获得了学生们的好感。这只是 Krishan Kumar Bhatia博士在纽约Glassboro的Rowan 大学给高年级的毕业生讲授传热方程课程时介绍建模及分析工具所感受到的，他的学生的课题是如何冷却一个摩托车的发动机箱。Bhatia博士教他们如何利用 “设计－制造－检测”的理念来判断问题、找出问题、解决问题。如果没有计算机仿真的应用，这种方法在课堂上推广是不可想象的，因为所需费用实在是太大了。 COMSOL Multiphysics拥有优秀的用户界面，可以使学生方便地设置传热问题，并很快得到所需要的结果。“我的目标是使每个学生都能了解偏微分方程，当下次再遇到这样的问题时，他们不会再担心，” Bhatia博士说，“这不需要了解太多的分析工具，总的来说，学生都反映‘这个建模工具太棒了’”。 很多优秀的高科技工程公司已经看到多物理场建模可以帮助他们保持竞争力。多物理场建模工具可以让工程师进行更多的虚拟分析而不是每次都需要进行实物测试。这样，他们就可以快速而经济地优化产品。在印度尼西亚的Medrad Innovations Group中，由John Kalafut博士带领着一个研究小组，采用多物理场分析工具来研究细长的注射器中血细胞的注射过程，这是一种非牛顿流体，而且具有很高的剪切速率。 通过这项研究，Medrad的工程师制造了一个新颖的装置称为先锋型血管造影导管（Vanguard Dx Angiographic Catheter）。同采用尖喷嘴的传统导管相比，采用扩散型喷嘴的新导管使得造影剂分布得更加均匀。造影剂就是在进行X光拍照时，将病变的器官显示得更加清楚的特殊材料。 另外一个问题就是传统导管在使用过程中可能会使得造影剂产生很大的速度，进而可能会损伤血管。先锋型血管造影导管降低了造影剂对血管产生的冲击力，将血管损伤的可能性降至最低。 关键的问题就是如何去设计导管的喷嘴形状，使其既能优化流体速度又能减少结构变形。Kalafut的研究小组利用多物理场建模方法将层流产生的力耦合到应力应变分析中去，进而对各种不同喷嘴的形状、布局进行流固耦合分析。“我们的一个实习生针对不同的流体区域建立不同的喷嘴布局，并进行了分析，” Kalafut博士说，“我们利用这些分析结果来评估这些新想法的可行性，进而降低实体模型制造次数”。 摩擦搅拌焊接（FSW），自从1991年被申请专利以来，已经广泛应用于铝合金的焊接。航空工业最先开始采用这些技术，现在正在研究如何利用它来降低制造成本。 在摩擦搅拌焊接的过程中，一个圆柱状具有轴肩和搅拌头的刀具旋转插入两片金属的连接处。旋转的轴肩和搅拌头用来生热，但是这个热还不足以融化金属。反之，软化呈塑性的金属会形成一道坚实的屏障，会阻止氧气氧化金属和气泡的形成。粉碎，搅拌和挤压的动作可以使焊缝处的结构比原先的金属结构还要好，强度甚至可以到原来的两倍。这种焊接装置甚至可以用于不同类型的铝合金焊接。 空中客车（AirBus）资助了很多关于摩擦搅拌焊接的研究。在制造商大规模投资和重组生产线之前，Cranfield大学的Paul Colegrove博士利用多物理场分析工具帮助他们理解了加工过程。 第一个研究成果是一个摩擦搅拌焊接的数学模型，这让空客的工程师“透视”到焊缝中来检查温度分布和微结构的变化。Colegrove博士和他的研究小组还编写了一个带有图形界面的仿真工具，这样空客的工程师可以直接提取材料的热力属性以及焊缝极限强度。 在这个摩擦搅拌焊接的模拟过程中，将三维的传热分析和二维轴对称的涡流模拟耦合起来。传热分析计算在刀具表面施加热流密度后，结构的热分布。可以提取出刀具的位移，热边界条件，以及焊接处材料的热学属性。接下来将刀具表面处的三维热分布映射到二维模型上。耦合起来的模型就可以计算在加工过程中热和流体之间的相互作用。 将基片的电磁、电阻以及传热行为耦合起来需要一个真正的多物理场分析工具。一个典型的应用是在半导体的加工和退火的工艺中，有一种利用感应加热的热壁熔炉，它用来让半导体晶圆生长，这是电子行业中的一项关键技术。 例如，金刚砂在2,000°C的高温环境下可以取代石墨接收器，接收器由功率接近10KW的射频装置加热。在如此高温下要保持炉內温度的均匀，炉腔的设计至关重要。经过多物理场分析工具的分析，发现热量主要是通过辐射的方式进行传播的。在模型內不仅可以看到晶圆表面温度的分布，还可以看到熔炉的石英管上的温度分布。 在电路设计中，影响材料选择的重要方面是材料的耐久性和使用寿命。电器小型化的趋势使得可在电路板上安装的电子元件发展迅猛。众所周知，安装在电路板上的电阻以及其他一些元件会产生大量的热，进而可能使得元件的焊脚处产生裂缝，最后导致整个电路板报废。 多物理场分析工具可以分析出整个电路板上热量的转移，结构的应力变化以及由于温度的上升导致的变形。这样做可以用来提升电路板设计的合理性以及材料选择的合理性。 计算机能力的提升使得有限元分析由单场分析到多场分析变成现实，未来的几年内，多物理场分析工具将会给学术界和工程界带来震惊。单调的“设计－校验”的设计方法将会慢慢被淘汰，虚拟造型技术将让你的思想走得更远，通过模拟仿真将会点燃创新的火花。
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[转载]利用Maplesim完成双管换热器的建模
COMSOLFEM 2011-2-18 13:03
Modeling a Double Pipe Heat Exchanger with MapleSim Posted: December 29 2010 by Samir Khan 259 Products: Maple MapleSim 6 0 A prospective customer recently asked if we had a MapleSim model of a double pipe heat exchanger. Heat exchangers are a critical unit operation in the process industries, and accurate models are needed for process control studies. I couldn't find an appropriate model so I decided to derive the dynamic equations, and implement them using MapleSim's custom component interface. I'll outline my modeling strategy in this blog post. Typically, double pipe heat exchangers are modeled using a continuum approach, in which the temperature variation across both streams is described by PDEs, or a discretized approach, in which the temperature variation is described by ODEs. Given that MapleSim solves ODEs (and not PDEs), I chose the discretized approach. 1 Deriving the System Equations 1.1 Introduction The heat exchanger was divided into N control volumes. A heat balance on a typical control volume resulted in three differential equations – one each for the tube- and shell-side liquid, and one to model the heat capacity of the tube wall. Axial heat flow along the tube wall (heat flow into and out of tube wall sections due to temperature differences in adjacent tube wall sections) was also modeled with Fourier's Law of conduction. For the simple model outlined here, I've assumed that heat exchanger was insulated, so no convective heat losses from the surface are considered. 1.2 Energy Balance on the Tube and Shell-Side Streams For a single control volume, a heat balance on the tube-side stream gives However Ttin,iand Ttout,i(the inlet and outlet tube-side temperatures in each control volume) are not state variables. They are approximated by taking the average of adjacent temperatures: Hence the heat balance on the tube-side becomes A similar heat balance on the shell-side fluid gives 1.3 Energy Balance on the Tube Wall The tube wall acts as a heat capacitor, and can have a significant effect on the transfer of energy from one stream to another. It is assumed that the tube wall has a homogenous temperature in each control volume, with heat transferred to and from the tube- and shell-side liquids, and via conduction from adjacent tube-wall sections. A heat balance gives: In reality, the inner and outer surface would have different temperatures. This could be modeled by dividing the tube wall into several layers, performing a heat balance on each with Fourier's Law governing heat flux between layers. This simplified model ignores this effect. 1.4 Heat Transfer Coefficients The heat transfer coefficients hwt and hws were predicted by the Dittus-Boelter correlation . 2 Implementation of System Equations in a Custom Component The entire set of differential equations for all N control volumes were generated in a MapleSim custom component with a simple application of the ?seq command (this approach meant I could explore how increasing the number of control volumes affected the results simply by changing the value of N and regenerating the custom component). Figure 3 give a small subset of equations implemented in the custom component (see the attached MapleSim model for the full set), while Figure 4 outlines the steps involved in creating a custom component. It's important to note that no causality has been specified, so the block can be used in any configuration. 3 Complete Heat Exchanger Model The heat exchanger as outlined above can be downloaded here . A more sophisticated version of this model can be found here . This version accounts for the temperature variation of the tube-side liquid viscosity (which can have a significant effect on the tube-side heat transfer coefficient, as predicted by the Dittus-Boelter correlation), and also implements a temperature control loop. Another version (that I can't share) models the temperature variation of the tube wall to a greater fidelity, and convective losses from the shell surface. 4 Notation Dit Inside diameter of tube m Dot Outside diameter of tube m Dis Inside diameter of shell m t Density of tube-side fluid kg m-3 s Density of shell-side fluid kg m-3 w Density of tube-wall material kg m-3 Cpt Specific heat capacity of tube-side liquid J kg-1K-1 Cps Specific heat capacity of shell-side liquid J kg-1K-1 Cpw Specific heat capacity of tube-wall material J kg-1K-1 hsw Heat transfer coefficient of shell-side fluid and tube wall W m-2K-1 htw Heat transfer coefficient of tube-side fluid and tube wall W m-2K-1 L Length of heat exchanger M N Number of control volumes Tti Temperature of tube-side liquid in control volume i K Tsi Temperature of shell-side liquid in control volume i K Twi Temperature of tube wall in control volume i K Qt Flowrate of tube-side liquid m3s-1 Qs Flowrate of tube-side liquid m3s-1  maple maplesim applications Add Comment Branch Contact Author Flag This 2403 views You must be log into your MaplePrimes account in order to post a comment. 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个人分类: 用户故事|2525 次阅读|0 个评论
学术期刊“网上仿真阅读”
zhaodl 2011-1-6 15:08
学术期刊网上仿真阅读 今天上午，在处理数字优先出版稿件时，无意中发现：在出版文献管理栏目里文章序号的旁边多出一个磁盘小图标。我的第一反应是：保存，当我随手点击以后，发现：是一个在线仿真阅览器（如图）。 这种阅览方式一直被应用于文化类和科普类期刊的数字化。其可以完整地体现期刊汇编的成果，保存期刊汇编者的创造性劳动，同时也可以满足人们阅读传统期刊的习惯，部分享有阅读的感觉翻阅。更重要的是，为网络环境下期刊的整刊发行创造了条件，基于整刊的网上订阅可以实现浏览、借阅和购买等不同的行为。使读者可以方便地在网上浏览自己可能感兴趣的期刊，应该是数字出版应该做到的，而不应该仅仅是缴费或摘要两种选择。 而这种浏览方式，我以前还没有在学术期刊中见过，前段时间我给知网的于副社长建议过：不妨开设这么个阅读途径。一方面可以给读者多提供一种选择，另一方面可以象征性地保护一下期刊的汇编权和汇编劳动，安慰一下被网络肢解的传统出版者的心。当时她答应给技术人员建议看看，有消息给我回复。没想到，我无意当中发现了，很是高兴。 可惜的是，目前我只在编辑部优先出版具有审核权账户中的页面出版文献管理界面了看到。在读者可以看到的数字出版平台还没有开通。也许涉及运营模式而不好轻易改动，也许是正在开发之中还需要时间。 另外一点遗憾是，目前只能够实现单篇仿真阅读如果能够实现整刊仿真阅读那就更好了我可以在网上翻阅自己的期刊，也可以翻阅朋友的期刊，借鉴兄弟期刊的整体策划和版面设计，享受传统出版的阅读乐趣（那么点感觉）。 如果能够允许自由组合进行专题仿真阅读那就更好了，那样对于我们这些综合性学报来讲，除了基于数据库的内容整合，也可以根据自己的策划来组织网上专刊，突破纸质版的限制， 为办刊人提供更加广泛的发挥空间 。 一点感触，写出来与大家分享， 数字出版与纸质出版不一定是一对冤家，纸质版也有优势。网络和技术应该在发挥网络优势，继承纸质出版优势方面发挥更大的作用 。
个人分类: 出版视点|4040 次阅读|1 个评论
高血压和动脉硬化病因发病机制：基于系统理论与模型的研究
suzhenpei 2011-1-2 14:22
高血压和动脉硬化病因发病机制：基于系统理论与模型的研究 中山大学　苏镇培 施晓耕 周毅 本研究在系统科学理论和方法指导下, 整合和概括近年来多学科的研究成果，指出基于血流动力学规律的全系统结构功能调控，是循环系统运行和演变的基本原理。以信息调控的观点，集成经典血流动力学6个基本公式为循环系统主要数学模型。在该模型上定性仿真，从理论上阐明了血压维持的生物学途径和高血压及各种动脉硬化的病因发病机制。揭示高血压和动脉硬化是相互促进、互为因果的统一的病理生理过程。基本弄清了高血压与靶器官损害之间的因果关系。从而把现行各种高血压和动脉硬化发病机制的理论和假说统一起来。提出血压与高血压的新定义，为制订更合理、可行的防治方案奠定基础。 　　　　　 引言　 心脑血管病包括心肌梗死、脑卒中等多种疾病，是人类健康的重大威胁，是危害中国和世界人民健康的第一杀手。中国每年由心脑血管疾病导致的死亡数近300万，占总死亡数的35%～40%，位居各种死因的首位。每年防治费用逾千亿元人民币。高血压、动脉粥样硬化（AS）则是心脑血管病的主要病理基础。美国国家心肺血液研究所的工作组（NHLBI Working Group）提出的高血压研究的未来方向 认为 : 1．高血压是世界性的主要公共健康问题, 单美国每年就有5000万病人，它是引起冠状动脉病，心衰，卒中和肾脏疾病等靶器官疾病的主要危险因素。 2．尽管在预防、治疗和控制高血压及其后发病上力度不断加大，但美国的高血压流行并无减少。 3．高血压的发病机制仍不清楚。 4．因此导致目前的治疗重点是用药物降低升高的血压，而不是治疗其病因。 NHLBI Working Group提出的高血压基础研究主要目标: 确定 血压维持的生物学途径和高血压的发病机制 。由于高血压的复杂性、多因性和呈缓慢进展过程、对其数月数年的长时程的控 制了解很少，目前已清楚：没有单一途径可以回答有关高血压发生机制的关键问题，所以必须强调从基因到机体的所有研究水平开展多学科的综合研究。尽力 弄清高血压与靶器官损害之间的因果关系 。 当前认为原发性高血压发病机制包括：遗传与环境相互作用学说，脑交感神经学说，血管学说，肾钠处理、容量状态和离子交换学说，肾素-血管紧张素系统和肾激肽释放酶-激肽系统及一氧化氮和内皮素等循环活性物质调节紊乱学说，以及胰岛素抵抗和内皮细胞功能不全等。 。 由此可见，目前对高血压发病机制的认识正如：盲人摸象，各说异端。 NHLBI Working Group提出今后主要研究方向之一是 应用系统生物学方法的跨学科研究 。 我们为解决高血压动脉硬化这样复杂疾病的病因难题， 采用系统科学理论和方法 来研究处理 。在深入研究前人血流动力学、血液流变学、循环生理学、血管生物学、病理生理学和临床医学等多学科研究成果的基础上，力图从上而下弄清循环系统的整体结构、功能、信息调控及其运行规律，构建能模拟真实动脉系统的数学模型，用模型整合集成现有主要高血压发病机制学说，提出高血压和动脉粥样硬化的发病机制新假说。 第一部分　　循环系统的结构、功能与调控 一、循环系统及其子系统的结构与功能 任何系统都遵循结构与功能相适应规律，我们就是要揭示结构实现功能的内在规律： 循环系统是人体系统最重要的子系统之一。 循环系统的整体功能和主要目标：保证全身器官组织的血流供应和废物清除及内环境的稳定。 循环系统是血流运输、分配的循环管道系统 循环调控系统（调控结构与功能，以适应不断变化的环境-这是流体物理管道所没有的。） 循环系统结构：由心脏、血管系统、血液系统、肾脏、循环调控等子系统构成，它们共同 保证血液流动、循环、滤过并按器官需要分配血流量、维持内环境稳定。 心脏==动力泵（心室-驱动泵；心房-抽吸泵） 　 血管系统==动脉树（心收缩动能+主动脉弹性势能驱动血流，循血流动力学规律） （管道网）毛细血管网（静水压+渗透压驱动） 　　　　 　　　　　　 静脉树 （心房抽吸力+重力驱动） 传输介质 ==血液：血细胞、血浆白蛋白　　 、免疫球蛋白、电解质、水 调控信息网==自主神经及其各级中枢：交感神经－肾上腺素系统 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 副交感神经－胆碱能系统 　　　　　　　　 　　　　　　　　　肽能神经 循环激素：肾素－血管紧张素－醛固酮系统 　　　　　　　　　　　　　加压素系统 　　　　　　　　　　　　　心房利尿钠肽系统 局部激素 　　　　　　　　心脏及各级动脉的感受器、效应器 肾脏___ 滤过(废物)，重吸收（水、电解质）、分泌，维持内环境稳定。　 肾在完成循环系统的三大整体功能：保证各器官、组织的血流供应、废物清除和内环境稳定上处于枢纽位置。 二、动脉子系统分析 1 ．动脉系统总目标（整体功能） ：输送、分配血流(Q)，随时满足各器官、组织的功能需要。 心搏出总血流量是有限的，必然按各器官、组织当时的实际功能需要，调节分配血流量。　　 2. 动脉系统层次结构分析： A ．动脉系统 有两大 子系统 ：血流与动脉壁，彼此互为存在环境：没有血管就无血流；没有血流的不是真正血管；相互协调，完成系统功能：保证血流供应。 (1)血流：血液的流动遵循血流动力学与流变学规律。血流能保持流体的流动特性主要由于心脏搏动产生的驱动力。表征血流流动特性的主要变量是流速(V)。血流作用力对血管壁有伤害作用；血流的止、凝血及纤溶特性，对血管壁和血液流动又有保护作用。 (2)动脉壁：是血液流动的管道，其整体功能和目标就是输送血流；主动调控血管的几何形态r直接影响血流作用力和血流分配。　 (3)血管壁与血流相互关系： 生物物理关系　血管的几何状态构成血流的主要阻力 血流张力wall stress，tensile stress（主要对血管中膜影响） 　　　　　　　 血流切应力 shear stress（主要对血管内膜影响）　　　　　　　　　　　　　　　　　 生物化学关系 血流对血管：营养、生长因子 　　　　　　　　　 炎症、免疫因子 　　　　　　　　　 舒缩介质调控内皮细胞和平滑肌舒缩 　　　　　　　　　 血流速度、凝血和纤溶因子分别影响及参与凝血、纤溶。 血管对血流：正常平滑的内膜有抗凝、抗栓作用。 血管收缩、内膜下层暴露有促凝、止血作用。 B ．动脉系统构成层次： (1) 动脉树纵向层次：大弹性动脉、中等肌性动脉、小动脉、微细动脉 (2) 动脉壁横向层次：内膜、中膜(平滑肌层)、外膜，3 者共同构成。 内膜：主要由单层内皮细胞构成。 中膜：由多层平滑肌细胞、细胞外基质及神经纤维网络构成。 C ．动脉系统调控 由循环系统的调控子系统调控(详见后) 3 ．动脉壁（作为血流管道）突现的整体功能特性：　　　　　　　　　　　 　　　　 完整性 （主要由整个内膜承担，而不决定于少数或个别内皮细胞）：　 血流切应力对管壁的损害与内膜完整、促凝止血、内膜重塑、重构、修复间维持动态平衡。完整性破损可引起局部粥样斑块、溃疡、血栓、出血。 稳固性 （主要由内、中膜承担，可用中、内膜厚度h表征） 血管壁构成的物理粘弹性，以及管壁可收缩、重塑、重构的生物学特性能对抗过高张力对管壁的损害，不致破裂、出血。 通畅性 （主要由内、中膜承担，可用管腔半径r表征）：　 管腔狭窄、血流停滞、凝血、血栓倾向与血管扩张、抗凝、纤溶保障管腔通畅间动态平衡；通畅性消失即血栓形成导致供血区缺血、梗死。 舒缩性 （主要由中膜承担，可用舒缩率表征）： 　 神经体液调控中膜平滑肌舒缩，以调节、适应血流量及张力变化是生命管道的主要特性。　　　　 上述特性可分为 ： 物理特性（如非生命硬管）：完整、坚固与通畅性；（如弹性胶管）：顺应性 生物特性：舒缩性、代偿修复性(内膜修复、中膜重塑重构）、病理适应性 4． 血流突现的整体功能特性 物理特性：流动-流变性(高流速下液态流动性、极低流速下固态变形性) 　 生物学特性：凝血（止血）－纤溶（抗栓）活性。　 5 ．动脉壁整体演变的原因和过程分析 原因： 适者生存，生物体的所有结构功能改变都是对变化了的内外环境的直接或间接适应。适应性导致复杂性。为保证输送血流的总功能，适应血流的变化，动脉壁必须保持上述突现的物理和生物学特性，一旦某特性发生变化，调控系统就会启动其复杂的、适应代偿的病理生理过程。 适应过程 ： 功能代偿（调控中膜、内膜） 结构代偿（管壁重塑、重构、修复） 病理代偿（小动脉硬化、粥样硬化－牺牲舒缩性，保持完整性和通畅性） 失代偿（出血或血栓形成，导致通畅性丧失） 供血器官缺血性功能障碍（动脉输送血流的功能障碍） 　 靶器官疾病 演变过程：　 正常状态 　动脉壁4大特性正常，血压P正常。调控动脉舒缩，可满足各器官血流需要。 衰老状态 　局部轻度动脉硬化，4大特性轻度受损，P或稍升高，对血流影响小。　 病理状态 局部严重动脉粥样硬化和/或高血压小动脉硬化：舒缩性、通畅性严重减退 影响血液流动和器官血流供应，升高的P成为维持Q的主要调控变量。 疾病状态 （突发血管事件） 局灶血管壁完整性损害、破裂　　　出血 　　　　 局部血管通畅性损害、堵塞　　　　缺血梗死 三、动脉系统的工作原理及其数学模型 血液在血管内流动, 必然要受流体力学（血流动力学、血液流变学）的规律所支配。血流是血管的内环境，血流与血管壁的关系首先是血流动力学关系，因此循环生理调控只能和必须在血流动力学规律的基础上实现。这是其最基本的工作原理。 动脉系统是复杂的、不对称的、多分枝分叉、几何形态多样的弹性管道系统。血流又是脉动流，它对血管壁的张力是不对称、周期变动的。现有的生物物理学数学公式、方程并不能真正模拟动脉系统无比复杂的结构、瞬时改变的血流状态及其更复杂的相互关系，精确的动脉系统模型难以建立。其实动脉系统模型不必过于复杂。因为循环系统存在多层次、多通道而又精密的生物调控机制，只需定性遵循各血流动力学的基本规律, 并通过综合调控就可逐渐迫近总目标，而非逐一服从复杂的定量数学关系。这一系统科学原理为构建动脉系统数学模型提供简化的理论基础。我们发现，集成经典的流体力学和流变学相关公式 ，就是动脉系统理想的数学模型。即 经典血流动力学基本公式 + 信息调控 = 理想的动脉系统模型( 能反映系统的主要结构、功能、调控和演变) 。 　 1 ．哈肯- 帕肅叶定律 （ Hagen-Poiseuille law 或Poiseuilles equation）反映血管系统实现整体目标与主要调控变量的关系。 Q=P r4 /8L (1) 　P------血流压力。用于动脉系统就是血压，为血流的驱动力，是系统的整体特性、调控靶点和主要状态变量。 r----血管半径，是表征局部动脉壁结构的主要状态变量，与动脉壁功能、血流、血液理化性质相关，是神经体液调控中小动脉功能的主要调控靶点和调控变量。 ---血粘度，决定于血流速度V（正常流速下接近牛顿流体水的粘度，流速减慢至某临界值下呈指数增高）、其次决定于血容量U和血液构成（血液有形成分与血浆的比值）。是不可调控也不必调控的变量，一般视为常量。 L----血管长度，可视为常量。 要完成动脉系统的总目标 ：随时满足各组织器官的血流Q的需要。 按帕肅叶定律L、是常量，Q是因变量，其稳定主要靠调控r与P两个自变量实现。 正常生理状态下，P在一定范围内有波动，机体通过微调器官内某动脉段r，即可满足该供血区不同功能状态的血流需要。P变化则为系统调控，要平衡多个血压调控机制，影响全循环系统。 当r为0（血管闭塞）或 P为0（心搏骤停）时，Q均为0。 2 ．血流对动脉壁的作用力--张力(T)与血流的相互关系 ： 拉普拉斯（Laplace）定律 T=P r/h （2） 　　动脉舒缩引起r/h比值的瞬时变化，主要是r的变化，受神经体液调控，效应器是中膜平滑肌。当高血压时P升高（自变量），T必然增大（因变量），威胁动脉壁的稳固性，循环调控机制不得不缩小r（调控变量），相应h增厚，以降低r/h比值，以免T过大。长期高血压下，小动脉壁经历重塑、重构、硬化过程，导致h越来越增厚，r越来越缩小， 动脉壁呈慢性结构演化过程，涉及中膜与内膜。该公式可模拟仿真高血压下各器官小动脉硬化过程和结局。　 3 ．血流对血管内膜的作用力 -- 壁切应力(w) ∵按牛顿粘性定律 = / =dv/dx w＝ dv/dr　　　 ∴w = dv/dr (3) *切变率(速度梯度)；切应力；血粘度；；w壁切变率；v流速；r血管半径 （3）式说明血管内膜所受切应力与血粘度、流速成正比，与血管半径成反比，即血粘度越高或流速与血管半径比值越大，血管内膜受到的切应力越大。该式可模拟仿真高血压下大中动脉血流速度增快下，内膜所受切应力增大，可能损伤内膜，结合血脂沉积导致动脉粥样硬化发生与加重。 　 又据 伯努利方程： P1V1 = P2V2 , 可推论血管狭窄处流速越快，内膜所受切应力越大。 4． 雷诺数　Re = v r/ (4) 　　　 为血液密度，v 为平均流速，r为血管半径，为粘度，在正常大中动脉血流中和为常数，因而，流速越快，管径越大，雷诺数Re越大，血流会变为湍流。流体在管内流动，当流量较低(因而雷诺数Re较小)时，管内流动呈层流状态。实验证明在正常情况下，整个循环系统中的血液流动接近层流，仅在主动脉瓣和肺动脉瓣的出口处，由于主动脉和肺动脉直径较大，血流速度也较快，有可能在心脏射血期的减速阶段出现局部湍流。在某些病理情况或大中动脉分叉、转弯等局部狭窄或增宽处，血流速度突然增大或减速超过临界值，就可出现局部湍流，损伤内膜，结合血脂作用可致动脉粥样硬化发生与加重。 总之，在上述的（1）（2）（3）（4）式中 ， r 都是关键变量 (key variable or parameter)， 故动脉口径 r 是最重要的可调控变量。这就不难理解为什么神经体液调控都是主要调控血管平滑肌的舒缩，即调控血管口径r 。 因为只要r可调，器官流量Q就可保证；张力T、切应力就不可能增大至损害中膜、内膜的程度。但r的调控首先围绕器官Q的稳定供应这个大前提，尤其在心、脑、肾。为了Q稳定，调控常不得不权衡利害，为保持相当的r，而暂不管T和w增大对血管壁带来的慢性损害，这是高血压性中、小动脉硬化缓慢形成的病理生理学基本原因。 （3）（4）式可说明在高血压下血流速度V和血管口径r变化的过程中，大中动脉内膜动脉粥样硬化必然发生的病理生理学基本原因。 随动脉硬化加重，r变得不太可调，就只能靠P调控来维持流量Q，一旦P突然下降，Q减少，如侧枝循环又代偿不及，就可导致心脑缺血或梗死等靶器官疾病。 r 的生理调控机制：自主神经：交感、副交感神经、肽能神经 循环激素：肾上腺素、血管紧张素、加压素、心房利尿钠肽、激肽等 局部激素：PGI2/TXA2;ATⅡ,NO/ET　　 r 　静态时决定于中膜与内膜的厚度，动态时主要决定于动脉壁在神经体液调节下收缩还是舒张，以及可舒缩程度（硬化程度）。 而决定器官内血流的主要是阻力小动脉r，其次是影响全器官血流的中动脉－器官动脉（如大脑中、前、后动脉，冠状动脉，肾动脉）r，而不是大动脉,　所以高血压性动脉硬化是从末端小动脉向心逐渐发展至中、大动脉的。 以系统科学观点分析整合的 上述几个血流动力学公式（其中的P，r，是可变、可调控的变量 －决策变量） ，确是能 描述 动脉系统状态的数学模型。 如把这5个公式联立为方程组，写成微分或差分方程形式，成为系统动力学方程，就可实现计算机建模仿真： 如帕肅叶方程写成⊿ Q/ ⊿t = （ ⊿ r/ ⊿t) 4 ⊿ P/ ⊿t /8 L 上述论证说明如何用线性公式处理非线性难题，关键在于如何使信息调控介入。 四、系统血压的调控 血压(P) 是循环系统实现整体功能保证血流供应的主要调控变量，同时又是维持血容量和内环境稳定的主要调控变量 ，是 循环系统突现的整体特性， 是血液流动的动力，并对血管壁有作用力（张力、切应力）。 普遍公认血压由心搏出量和总外周阻力共同决定 ： 　 P=COTPR (6) CO（心搏出量）除决定于心肌本身收缩力和心率外，主要与静脉回心血量密切相关，而静脉回心血量又与血容量密切相关（后者决定于以肾为中心的对水盐平衡的调控）。心脏功能正常情况下，CO主要由静脉回心血量，即静脉血容量决定，后者占循环血容量的70%，但只占细胞外液量的24%。正常细胞外液量与血容量维持动态平衡。喝水可及时补充血容量。所以，在正常情况下，CO总能满足机体的功能需要。　　　 TPR （总外周阻力），即各血管段外周阻力（8L /r4）之和。主要决定于各动脉口径r。由此可见，血压P除与动脉子系统相关外，还与心脏、静脉、肾脏等子系统功能密切相关，说明血压的维持需要全循环系统各个部分的参与。血压确实是全循环系统的突现特性，不是某单一因素可以决定的。 据此逻辑推论，高血压的相关基因就是与循环系统相关的所有基因，可能有成千上万之多，相互关系更是复杂无比。企图由基因、蛋白质这些最低层次逐一向上分析来解决系统高血压的发病机制其复杂程度难以想象，要实现几乎是不可能的。只能走顶层设计之路。 系统血压的生理调控机制 ： 1． 自主神经系统：压力、化学感受器-传入神经-脑干循环中枢-交感神经(去甲肾上腺素)、副交感神经(乙酰胆碱)-心肌、血管平滑肌膜受体。属全循环系统及局部的快速、精确升降压系统。 2． 肾上腺素系统：强烈升压的循环激素；受交感神经支配。 3． 肾素－血管紧张素－醛固酮系统：主要调控肾压力利尿钠机制 (mechanisms of renal-pressure natriuresis)和全身小动脉舒缩。属中速、持久、强大的升压、扩容系统。也受肾交感神经纤维调控。 4． 加压素(抗利尿激素，ADH)：主要调控肾的水盐排泄，维持渗透压、血容量和内环境稳定。 5． 心房利尿钠肽系统(cardiac natriuretic peptide system CNPS)：属保护心脏的减容、降压系统。 6． 肾激肽释放酶-激肽系统(Kallikrein - kinin system , KKS ) ； 7． 局部激素：PGI2/TXA2;ATⅡ,NO/ET等 8． 肌原性反射调控； 但是在各种病理生理情况下，不同的血压调控过程中(紧急、应激升压或降压，长期、慢性高血压等)，上述各调控系统具体如何协同整合、互相关联形成统一的升压或降压的调控趋势，还缺乏系统研究、精确了解。但按系统-信息-控制理论，对承担如此重要功能、具有无比复杂结构、需要随时适应内外环境变化的循环系统血压的调控不可能是以脑或以肾为中枢的绝对集中控制模式，也不可能采用没有集中控制的完全自由市场经济式的分散控制模式 ，更可能采用集中与分散结合的分层、分布式控制模式。根据信息来源、强度、功能的需要分别采取局部器官、全器官、相关器官或全系统的、快速或持久的、单个或多个调控系统结合等灵活、多样的调控模式。当环境变化, 将会影响全系统结构功能时，多路紧急信息传入，必定由中枢信息处理中心，根据对传入信息的整合分析评估、在优先保证系统整体功能的原则下，再传出命令信息到各调控、执行子系统，成为全系统的整体功能和行为。所以，脑循环中枢是血压的高级调控中心，它通过传出的交感、副交感、肽能神经纤维可调控、整合其他血压调控系统，达到对血压的迅速、精确调控。平时，各调控子系统协调运转，MAP基本维持稳定，局部血流可通过调控各动脉段的r来保证。 第二部分　　高血压与动脉硬化的发病机制 五、利用数学模型定性仿真高血压发病机制 为适应系统新的功能要求，调控及重新配置系统的结构是系统科学的普遍规律。循环系统的结构调控和重新配置必须在血流动力学和血液流变学的基本规律上进行。整合以下经典公式能揭示和仿真循环系统的整体结构功能、行为和疾病发生的原因和机制。 Q= P r4/8L (1) 　　　　　　T= 　P r/h (2) 　　　　　w ＝4v/ r (3) 　　　　　　ｐ1ｖ1＝ｐ2ｖ2　　　　　　　　　　　　(4) Re = v r/ (5) P = CO TPR （6） 1． 正常血压时各器官血流分配 正常机体血压P保持动态稳定，但在体力、脑力活动和睡眠时各器官所需血流量又各不相同，此时循环系统行为是按(1)式，主要通过神经体液调控不同器官动脉r来分配血流量：因P不变，某血管r 舒张或收缩1倍时，可导致Q增加或减少16倍，足以满足各器官组织生理功能变化的需要。此时血管壁的r/h ，所受的T，w均处正常可耐受的状态。 2 ． 原发性高血压发病机制假说 按(1)式, 血压是保证血流量稳定（尤其是心、肾、脑）的主要因素。　　　　　　　　　　 　 1 ）原发性高血压的启动机制 ： 某重要器官1（肾或脑的整体或局部），在生命某时段因生理或病理原因，最大舒张该器官供血动脉r1，仍不能满足其功能所需的血流量Ｑ1 。据(1)、(6)公式 这时只能通过全系统调控：增加心搏出量CO（通过增加血容量或心脏收缩力）；或增加外周阻力TPR来升高血压为Ｐ1，以满足该器官的血流量Ｑ1。 A． 肾：近年大量研究证实肾是原发和继发性高血压的启动者，既是引起高血压的罪犯， 也是其受害者 。 肾脏的主要功能是维持体液成分、容量的恒定和排泄代谢废物 。只要还有生命，肾脏就必须有效排泄尿素、肌酐、尿酸等代谢废物。肾脏基本功能单位是肾单位，肾单位由肾小球和肾小管组成。肾首先通过约120万个肾小球滤过血液（肾小球其实是出、入球小动脉间的毛细动脉丛，总面积＞1．5米2，而肾小球囊则是泌尿系统的起始端），再由肾小管重吸收被滤过的水、盐、葡萄糖等有用的成分，剩下的废物随尿液排出。所以肾是循环器官和泌尿器官的嵌合体。肾接受心搏出量的25%。正常肾有自动调节功能：可在MAP大范围波动的情况下，维持肾血流量(RBF，renal blood flow)稳定，保证肾小球滤过率（GFR）和肾小管重吸收功能，使血液能有效净化和水钠平衡。这个机制主要由RAAS调控（入球小动脉旁的近球细胞能感受小动脉压力，远曲小管的致密斑能感受Na＋、Cl－浓度而调节肾素释放。） a. 每个肾只有一条肾动脉供血。当肾内肾小球前的不同动脉段（叶间动脉、弓形动脉、小 叶间动脉、入球小动脉）因先天或后天原因导致管腔狭窄血流阻力增大，或因肾小球数量减少，不足以维持GFR时，机体可通过RAAS调控升高体循环血压，以恢复肾小球的滤过功能。被认为是原发性高血压的最可能原因之一。 b. 如果肾本身病变或缺陷导致肾小球滤过率降低和/或肾小管重吸收功能障碍，血压升高则是维持体内正常水钠平衡、稳定渗透压和血容量的一种代偿方式（肾性高血压）。肾脏病变致身体水钠潴留，血压升高是必然的，是维持生命必需的。 由于目前患者对早期高血压的认知缺乏和医学对高血压诊断方法和程序的缺陷，对各种肾内血管和血流动力学改变，或轻微的肾小球或肾小管的病变难以检测，其中多数就被归为原因不明的原发性高血压。　　 B．脑：有四条动脉入颅并形成多层次的侧枝循环，单一脑供血动脉狭窄或闭塞很少作为高血压的启动病因 a. 作为循环中枢的脑干，血管受压常可引起脑源性高血压：已有很多研究证实，后颅窝血管对延髓腹外侧舌咽迷走神经根入口处压迫可能是部分原发性高血压病的发病机制。主要是搏动性异常血管襻刺激下方接触的神经组织，导致交感神经异常兴奋，升高患者基础血压而发病。对这部分原发性高血压患者行后颅窝血管减压术可治愈或明显减轻高血压 。 b. 阻塞性睡眠呼吸暂停综合征引起脑缺氧性高血压。. 2 ）维持机制 A．高血压小动脉硬化： 　a. 功能要求：当上述重要器官靠自身供血动脉口径r1扩大也不能满足血流的状态下，必然升高血压以保证该器官的血流，但对全身不需增加血流量的多数器官的供血动脉，在Ｐ1升高的情况下，必然要收缩r2，r3rn，来维持原有Ｑ2、Ｑ3Ｑn。另方面，现巳证明，如这种情况持续，高CO和高血容量将逐渐回复正常，完全靠各器官的阻力血管r2，r3 rn的缩小，引起的TPR增加来维持高血压Ｐ1(这也是循环系统权衡选择的结果－该升压调控决策对全系统影响最小)。 　b．结构改变：又据 （2）式 ，这些器官阻力血管如长期收缩，将引起动脉壁的功能－结构代偿：从r缩小，h增厚到重塑、重构――小动脉硬化改变(中膜增厚，平滑肌减少，胶原纤维增多，坚固性增加，舒缩性减少)；内膜对舒张介质反应性降低、NO分泌减少，对收缩性介质反应性增高。此时就适应高血压，再不能耐受原来较低的血压（因动脉壁舒张能力降低）。这意味着，这意味着，全身各器官阻力小动脉的血管结构都变成高血压小动脉硬化，适应高血压而不再适应原有正常血压，就成为持续的慢性高血压。（这是原发性高血压往往经历十多年无症状的、缓慢进展过程的根本原因，也是慢性高血压患者急降血压会导致靶器官缺血的发生机制）。同时心脏为适应TPR的增加，也经历从功能性的心脏收缩力增大到结构性的心肌向心性肥大的高血压性心的逐渐演变过程。 B.重置肾压力利尿钠机制： 健康人血压升高时肾排钠和水增加，容量缩减，使血压恢复到正常水平。这一机制称为压力利尿钠，是长期控制血压的最重要的机制，如果发生高血压，有人推断一定是压力利尿钠机制出了差错，否则血压应该恢复正常。为维持长期高血压，压力利尿钠机制必然重置。RAAS是压力利尿钠主要的调节者，AII的主要作用之一是调节肾小管的钠重吸收。事实证明，重置肾压力利尿钠是高血压维持和进展的重要机制 。　 3 ）进展机制 （高血压与小动脉硬化相互促进） ： 按（2）式，过高的P，对小中动脉壁的张力T也增大，导致r/h比值进一步缩小和动脉壁硬化，将可能引起一个或多个靶器官的血流Q进一步减少，就要求调控P再升高，两者相互促进，互为因果。形成高血压与高血压小动脉硬化的恶性循环。 六、高血压致大中动脉粥样硬化的发病机制仿真推理 　 1．高血压早期影响中等动脉：据（1）式为维持Q稳定和据（2）式为避免T损害血管壁，r必然收缩，是为生理调控及功能代偿。但据（3）式，内膜切应力w相应增大。 2． 长期慢性高血压过程中，除大中动脉中膜适应性结构改变外，内膜为适应切应力 w增大对特定部位内膜的损害作用，内膜也经历损伤－修复－纤维斑块－粥样硬化斑块－复合斑块的动脉粥样硬化过程。这过程中，中膜平滑肌细胞由收缩型转变为分泌型，起关键作用。损伤修复过程也是炎症过程。 3． 血脂、胆固醇本为细胞膜性结构修复的基本原料，但在内膜受损、局部血流状态紊乱的基 础上，其在血管壁的代谢、输送紊乱、过多沉积和在炎症细胞作用下的变性，加重动脉壁的动脉粥样硬化。过高血脂更加重和加速动脉粥样硬化严重性。 4． 大中动脉的粥样硬化斑块、局部狭窄、扩张，按（4）式，雷诺数Re增大，扰乱血流的层 流结构，变为紊流、湍流、回复流；高血压下切应力w骤升突降，均会加重内膜损害和诱发斑块内出血、破裂、血栓形成。 5． 高血压下，大动脉壁的滋养动脉也可发生高血压性小动脉硬化，可导致大动脉壁的供血不 足，发生缺血、变性，促进其动脉粥样硬化过程。 6． 高血压与大动脉纤维性硬化关系 随着年龄增大,大动脉管壁上压力负荷的主要承担部分由弹性纤维转为非弹性胶原，发生 弥漫性纤维性硬化，累及以中层为主的动脉壁全层，引起大动脉管腔增大，管壁增厚；流速减慢，管壁顺应性降低，主动脉收缩期接纳心室射血动能扩张到舒张期释放的势能下降，导致舒张压下降。这一大动脉纤维性硬化过程随血压升高而加速。 因为脑、肾灌注主要决定于平均动脉压（MAP），MAP=2/3舒张压（DBP）+1/3收缩压（SBP）, 在DBP过低时,为维持一定的MAP, 要加大心脏收缩力，代偿性升高SBP, 脉压同时增大。管壁硬化，脉搏波传导速度增快，折返的脉搏压力波与收缩期压力相重叠，更升高SBP。动脉顺应性减退是高血压大动脉主要的特征性改变。大动脉顺应性又是左心室后负荷的主要决定因素，顺应性减退导致左心室收缩期室壁应力增加与左心室肥厚；血流不稳定，容易产生涡流或返流。DBP降低，如低于脑、肾血流自动调节下限（高血压和老年人自动调节下限均显著升高），易导致脑、肾循环灌注不足和缺血。高血压老人大动脉顺应性减退是低DBP的原因，而伴随的高SBP也是为维持相当的MAP的病理生理性代偿，以维持脑、肾的有效灌注。此时过分降低升高的SBP，MAP必相应降低，将诱发脑、肾缺血事件 。常见于老人中的顽固性高血压 ，其实相当部分是机体血压调控系统顽强抵抗多种降压药作用以维持脑、肾有效灌注的病理生理代偿现象。 7. 高血压致心肾脑微动脉病变 高血压早期心肾脑实质内血流相对丰富，毛细血管血液弥散距离增宽，毛细血管网适应性 变得稀疏。到高血压小动脉硬化后期，舒张功能减退致血流供应随血压波动，易引起血流减少,由于毛细血管网早已稀疏，就使微循环缺血加重。高血压后期脑微循环缺血,是脑白质疏松的病理基础。而白质疏松是血管性痴呆的主要病理基础。高血压病人的局部冠状动脉微血管功能不全可影响冠状动脉的血流贮备和心肌电除极与复极，甚至引起心肌缺血。但它不一定与左心室肥厚的存在或程度相关 七、 长期慢性 高血压致靶器官损害 1．高血压肾损害　 原发性高血压患者，当血压持续升高5～10年后即可出现轻到中度良性肾小动脉硬化的病理改变，主要侵犯肾小球前的小动脉，引起入球小动脉玻璃样变，小叶间动脉及弓状动脉肌内膜增厚，导致肾自动调节曲线右移，要求更高血压才能维持GFR，一旦血压低于自动调节下限，就可出现继发缺血性肾实质（包括肾小球、肾小管及肾间质）损害 。当缺血肾单位出现肾小球硬化及肾小管萎缩的同时，不少健存肾单位出现代偿性肥大，处于三高（球内高压、高灌注及高滤过）状态，这种血液动力学改变反过来又促进残存肾单位进一步损害。高血压肾损害最终导致肾功能不全。是目前引起尿毒症的最常见原因。 2．高血压性脑损害（见后） 3．从过程分析看 高血压与靶器官损害之间的因果关系 高血压早期：小动脉壁还处于功能代偿或重塑阶段，如能去除病因，高血压可能逆转。 　　 动脉硬化期：心、肾、脑小动脉壁已重构、增厚、硬化，大中动脉已有动脉粥样硬化，血压调控系统也已发生结构性改变来适应长期高血压，脑、肾的自动调节的上下限均升高，此时急速降压会诱发器官缺血。如高血压的基本病因不能确定及无法去除，即使有效降压治疗也不能完全恢复血压。 　　 动脉变性期：可在硬化期之前或并存。主要为脑小动脉壁纤维变性或坏死，可形成微动脉瘤，或管壁变薄，容易破裂成为脑出血（也与血压升高过快及低蛋白、低脂血症有关）。此时过高血压有更大危害，应积极控制。 　　 靶器官疾病期：靶器官出现缺血、梗死等病变(有相应临床或影像表现)。 心：左心肥大-心衰，冠状动脉粥样硬化-心肌梗死，心内小动脉闭塞-小心梗、心房颤动 肾：小动脉硬化-肾功能损害-尿毒症 脑：小动脉硬化-腔隙性梗塞、白质疏松、血管性痴呆 小动脉纤维素性坏死-微动脉瘤-脑出血 动脉粥样硬化-血栓性脑梗塞 大动脉：粥样硬化-夹层动脉瘤、周围动脉病，TIA和动脉-动脉性脑栓塞 故 慢性原发高血压可定义为 ：某一重要器官逐渐发生影响其功能又不能靠局部血管舒张调控解决的持续相对血供不足（包括缺氧、缺糖）状态，导致系统血压调控机制权衡选择而引起的以系统血压持续升高为标志、各器官内高血压性小动脉硬化为基础的全循环系统的调控、适应、代偿和失代偿的复杂病理生理过程，同时导致和加重各大、中动脉粥样硬化，是多种心、脑、肾和周围血管病的主要原因和促进因素。 结论 ： 本研究在系统科学理论指导下, 整合和概括多学科研究成果，指出基于血流动力学规律的全系统结构功能调控，是循环系统运行和演变的基本原理。以信息调控的观点，集成经典血流动力学6个基本公式为循环系统主要数学模型。该模型从理论上阐明了血压维持的生物学途径和高血压及各种动脉硬化的发病机制。深刻揭示高血压和动脉硬化是相互促进、互为因果的统一的病理生理过程。基本弄清了高血压与靶器官损害之间的因果关系, 为提出更合理、可行的防治方案奠定基础。 该模型能为今后高血压动脉硬化的基础和临床研究指明方向：将本系统数学模型，转换为微分或差分方程－计算机仿真模型，成为解释、预测、评估模型。最终阐明高血压、动脉粥样硬化和心脑血管病的发病机制，并可设计出更合理的诊断、治疗和预防方案。结合临床信息，成为指导临床决策、预测预后的实用工具。 本研究是运用系统科学理论和方法成功解决复杂医学难题的首个例证，将为系统医学的建立和发展做出贡献。　　　　 主要参考文献 1． NHLBI Working Group.Future Directions for Hypertension Research (Executive Summary May 2004) . NHLBI, NIH, DHHS.htm. 2．Visith Thongboonkerd .Genomics, proteomics and integrative omics in hypertension research. Current Opinion in Nephrology and Hypertension 2005, 14:133139. 3．苏镇培.系统哲学简论 http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=399838 4．Von Bertalanffy Ludiwig , General systems theory.1962. 5．Pascal Kahlem and Ewan Birney. Dry work in a wet world: computation in systems biology .Molecular Systems Biology 4 July 2006; doi:10.1038/msb4100080. 6. Noble, D. Modelling the heart: from genes to cells to the whole organ. Science 2002,295, 16781682. 7．Suzuki, H.(Editor)Kidney and Blood Pressure Regulation.. Farmington, CT, USA: Karger Publishers, 2004. http://site.ebrary.com Copyright 2004. Karger Publishers. All rights reserved. 8．Li, J.Dynamics of the Vascular System. Singapore: World Scientific Publishing Company, Incorporated, 2004. http://site.ebrary.com. 9．Vyacheslav AK,Stephen MS,Bradford CB. Vascular Remodeling . Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2007;27:1722-1728. 10． 邵晨曦,张 琪,白方周.定性仿真在医疗诊断研究中的应用. 系统仿真学报 2001,13 (4):508. 11．Akos Koller. Flow-Dependent Remodeling of Small Arteries-The Stimuli and the Sensors Are (Still) in Question. Circulation Research July 7, 2006,6-9. 12．Gary H. G, and Victor J. D. The Emerging Concept of Vascular Remodeling NEJM 1994, 330: 1431-1438. 13．V.B.蒙卡斯尔主编 韩济生等译 , 《医学生理学 （上、下册）》 , 1988年4月第1版 , 1148-1159.. 14．Fink GD. Hypothesis: The systemic circulation as a regulated free market economy. A new approach for understanding the long-term control of blood pressure. Clin. Exp. Pharmacol.Physiol.2005; 32 :37783. 15．John W Osborn. Hypothesis:set-points and long-term control of arterial pressure. A theoretical argument for a long-term arterial pressure control system in the brain rather than the kidney. Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology 2005, 32 :384393. 16．黄如训,曾进胜,苏镇培等.肾性高血压大鼠脑血管病变的初步观察.中国神经精神疾病杂志1990,16(3):136-138. 17. Mourada JJ , Lavilleb M. 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NS2仿真过程中nam动画保存成gif格式动画
zswm27 2010-12-3 20:49
Nam动画记录导出并转换为gif格式的过程： 1. 在nam动画中选择File-Recordanimation，如下图所示： 2. 设置合适的步长，开始演示，打开trace记录文件所在的文件夹，会发现产生很多.xwd格式的文件，将这些.xwd格式的文件存入一个新建文件夹内，如命名为xwd. 3. 安装相关的工具，各种工具包将在明天上传。打开cygwin命令框 （1）libtool 将libtool-1.5.22安装包解压到如C:\cygwin\tmp\netpbm目录下，然后执行以下命令： cd/tmp/netpbm/libtool-1.5.22 ./configure make makeinstall （2）jpeg 将jpeg-7安装包解压到如C:\cygwin\tmp\netpbm目录下，然后执行以下命令： cd/tmp/netpbm/jpeg-6b ./configure--enable-shared make makeinstall （3）Tiff 将tiff-3.8.2安装包解压到如C:\cygwin\tmp\netpbm目录下，然后执行以下命令： cd/tmp/netpbm/tiff-3.8.2 ./configure make makeinstall （4）Libpng 将libpng-1.2.24安装包解压到如C:\cygwin\tmp\netpbm目录下，然后执行以下命令： cd/tmp/netpbm/libpng-1.2.24 ./configure make makeinstall （5）Netpbm 将netpbm-10.35.77安装包解压到如C:\cygwin\tmp\netpbm目录下，然后执行以下命令： cd/tmp/netpbm/netpbm-10.35.77 ./configure make makepackagepkgdir=/usr/local/netpbm ./installnetpbm 补充：运行./configure时会询问你很多路径和动态链接库设置，会要求你输入yes或none,此时要在cygwin文件下搜索有没有这个动态链接库，若没有就输入none.否则netpbm会安装不成功。 4. 设置环境变量 将C:\cygwin\usr\local\netpbm\bin下所有的文件copy到C:\cygwin\bin路径下。 5. 测试是否成功。在命令框中，在你之前新建的xwd文件夹的路径下，输入以下命令： j=0 foriin*.xwd;do xwdtopnm$i| ppmtogif$j.gif j=`expr$j+1` done 此时在xwd文件夹里会产生转化好的gif图片。 6. 保存为一个动态的gif文件，输入命令： gifmerge-l0-2-229,229,229*.gifmovie.gif
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寓教于乐-十滴水的仿真优化
热度 1 zyw1983 2010-9-18 16:41
最近看到 Master_Chivu 的博文 强大的搜索(中) ，博文主人使用深度优先与广度优先相结合的方法搜索放置水滴的最优序列。 此游戏可参考 十滴水 页面。 规则比较简单，6X6的棋盘上有大小不同的水滴，共有五种状态 ，每加入一滴水就会使水滴体积变大，当水滴体积为4的时候，如果有外来水滴汇入，则该水滴会爆裂为上下左右四个方向上飞行的水滴。飞行的水滴将于沿途遇到的其他静止水滴合并（不与飞行的水滴合并），到达边界时消失。 游戏的目的是使用最少的水滴（棋盘右侧显示还剩余多少可使用的水滴），利用水滴爆裂的连锁反应消除棋盘上所有的水滴。 我尝试了一下，手工玩我也就最多玩到Level4，看来机器求解还是很有发展空间的。 Master_Chivu 给出了搜索算法的源程序，但没有使用启发式策略，按照他的说法称为“裸搜”。但是 Master_Chivu 也提到使用启发式算法会使搜索效率提高，这句话倒给我了启发。 我的研究方向是自然计算，而而自然计算很多应用都是优化算法，能不能使用哪一种自然计算算法求解最优序列呢？ 搜索空间在6步的时候就会达到36^6= 2 176 782 336 ，20多亿种状态，枚举当然不行，随机搜索更不行。由于状态之间是离散的，粒子群算法和差分进化并不能体现很大的优势。选来选去，还是传统的遗传算法实现最简单。 具体实施方法如下 1）令最大序列为N，种群规模为D，随机生成2DXN的矩阵XX，并满足 奇数行为序列的横坐标，偶数行为序列纵坐标，每两行组成一条染色体。 2）使用每条染色体代表的序列，应用于初始棋盘状态AA，AA满足 每次在染色体代表的一个坐标相对应的棋盘位置上加以水滴，待棋盘状态稳定（没有处在飞行状态中的水滴）后，按顺序应用序列中第二组坐标，直到棋盘上元素之和为0或到达序列尾部。 3）记录每条染色体使棋盘清零所需的步数，若未清零，则步数为N。 4）按照染色体清零棋盘步数大小排序，使用步数的倒数为适应度，并使用轮盘赌按照选择概率Ps选出Ps×D条染色体。使用随机值重新生成剩下的D-D×Ps条染色体，组成新的种群。 5）按照交叉概率Pc选择D×Pc条染色体，随机进行单点交叉。新生成的染色体与未交叉的组成新种群。 6）按照变异概率Pm随机选择D×Pm条染色体，并在随机的位置初始化一对坐标。 7）返回第2步或到达最大迭代次数后终止，返回清零步数最小的序列与所需步数。 上面的算法使用Matlab实现，并测试了效果。在Level10之前，基本上种群数20，最大序列25，迭代次数500就可以找到比较好的解，每次寻优过程在我的老机器上大概需要30秒。我用这个程序给出的序列去玩十滴水，效果还真不错。 如图 打到Level16的时候还有42个水滴，到达Level20应该不成问题。 存在的问题： Level10以后出解的效率降低，经常出现十步以上的最优序列，而根据经验，如果要一直持续的进行升级，步数应该控制在12以下。增加了最优个体保存策略，并降低了选择概率（剔除很多无用的染色体，他们的清零步长全是最大值），提高变异概率后，可以坚持到Level16以后。但在测试中，这一局却始终找不到满意解（低于20），尽管曾经解出过18步的解，但由于对水滴消耗太大，暂时没有采用。 改进的建议： 适应度选取了清零步长的倒数，可以使清零步长最小化，但是游戏过程中每连续消除三个水滴将会获得一个奖励水滴，这个并没有计算在内。由于游戏的目的应该是在一局结束的时候使剩余水滴数达到最大，那么使用步长（消耗水滴）+奖励水滴=剩余水滴作为适应度应该更为合理。此外，由于能力有限，找不到很好的描述棋盘特性的数学表达，这也制约了算法设计。转化为纯数学问题的求解应该效率更高。 总结： 很多益智游戏的本质是求解最优序列，而且他们的求解难度并不比常用的标准测试函数低。测试一种算法最好的办法就是拿到实际中使用。 水平所限，文中内容难免出现错误，请看官不吝赐教。也希望本文能起到抛砖引玉的作用，引起大家对智能计算的兴趣。 作者： 张永韡 出处： http://www.sciencenet.cn/u/zyw1983/ 本文版权归作者和科学网共有，欢迎转载，但未经作者同意必须保留此段声明，且在文章页面明显位置给出原文连接，否则保留追究法律责任的权利。
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SCI收录期刊《计算机、材料及连续介质》发文统计与投稿指南
热度 1 wanyuehua 2010-8-9 07:05
SCI收录期刊《计算机、材料及连续介质》发文统计与投稿指南
万跃华 CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 《计算机、材料及连续介质》美国 ISSN: 1546-2218 ，2004年创刊，全年4期，美国（TECH SCIENCE PRESS, 6825 JIMMY CARTER BLVD, STE 1850, NORCROSS, USA, GA, 30071）出版， SCI 、 EI 收录期刊 ， 2004 年入选 Web of Scienc e 的 Science Citation Index Expanded ，目前在SCI数据库可以检索到该期刊2004年的第1卷第1期到2010年的第15卷第2期共211篇论文。 该刊 SCI 2005 年影响因子 0.750 ， 2006 年影响因子 1.417 ， 2007 年影响因子 1.241 ， 2008 年影响因子 1.695 ， 2009 年影响因子 2.316, 2009 年 5 年期影响因子 2.119 。 2009 年 JCR 工程学（多学科）排名第 5 位（ 79 种）、材料科学（多学科）排名第 42 位（ 212 种）。 该刊是 EI 收录期刊， EI 从 2004 年开始收录， EI 共收录了该刊 2004-2010 年 217 篇论文。 EI 2009 年收录 67 篇。 SCI收录该刊的211篇文章包括学术论文208篇、评论3篇。 211篇文章的作者涉及33个国家与地区，主要国家与地区分布： 中国86篇（其中台湾地区43篇）， 美国42篇，印度21篇，德国12篇，法国8篇，葡萄牙、韩国各7篇，澳大利亚6篇，加拿大、英国、意大利、新加坡各5篇等。 中国学者在《计算机、材料及连续介质》（CMC-Computers Materials Continua）期刊上发表论文的主要单位有清华大学（TSING HUA UNIV）10篇，湖南大学（HUNAN UNIV）、北京大学（PEKING UNIV）各5篇，中国计量学院（CHINA JILIANG UNIV）、同济大学（TONGJI UNIV）各3篇，河海大学（HOHAI UNIV）、湖南科技大学（HUNAN UNIV SCI TECHNOL）、兰州大学（LANZHOU UNIV）、西安交通大学（XIAN JIAOTONG UNIV）、烟台大学）（YANTAI UNIV）、浙江工业大学（ZHEJIANG UNIV TECHNOL）各2篇等。 211 篇文章的作者单位涉及205个研究机构，在该刊发表论文最多的研究机构为台湾成功大学（NATL CHENG KUNG UNIV）13篇，清华大学（TSING HUA UNIV）10篇，台湾大学（NATL TAIWAN UNIV）9篇，台湾海洋大学（NATL TAIWAN OCEAN UNIV）8篇，印度理学院（INDIAN INST SCI）、北卡罗来纳州立大学（N CAROLINA AGR TECH STATE UNIV）、湖南大学（HUNAN UNIV）、北京大学（PEKING UNIV）、台湾清华大学（NATL TSING HUA UNIV）各5篇。 211 篇文章共被引用856次（其中2006年被引用71次、2007年被引用120次、2008年被引用175次，2009年被引用275次，2010年被引用188次），平均引用4.06次，年均引用次数142.67，H指数为17（有13篇文章每篇最少被引用13次）。 中国学者43篇文章共被引用141次，平均引用3.28次，年均引用次数23.50，H指数为7。 中国台湾地区学者43篇文章共被引用176次，平均引用4.09次，年均引用次数29.33，H指数为8。 美国学者42篇文章共被引用281次，平均引用6.69次，年均引用次数46.83，H指数为8。 利用Scopus统计该刊2004-2010年217篇文章的参考文献发现，217篇文章共引用了5151篇参考文献，其中下面刊物被该刊引用最多CMES Computer Modeling in Engineering and Sciences(306)篇、International Journal of Solids and Structures(177)篇、Computers Materials and Continua(130)篇、International Journal for Numerical Methods in Engineering(126)篇、Engineering Analysis with Boundary Elements(86)篇等。 利用Scopus统计该刊2004-2010年217篇文章的被引情况发现，217篇文章共被501篇文献他引，其中下面刊物引用该刊论文最多CMES Computer Modeling in Engineering and Sciences(158)篇、Computers Materials and Continua(119)篇、Engineering Analysis with Boundary Elements(23)篇、International Journal for Numerical Methods in Engineering(12)篇、International Journal of Solids and Structures(9)篇。 利用Scopus统计该刊2004-2010年217篇文章的关键词发现，217篇文章主要关键词为Finite element method (47)篇、Computer simulation (30)篇、Problem solving (29)篇、 Mathematical models (26)篇、Numerical methods (23)篇、Boundary element method (19)篇、Boundary conditions (17)篇、Elasticity (16)篇、Three dimensional (15)篇、Integral equations (13)篇、Plates (structural components) (12)篇、Convergence of numerical methods (11)篇、 Differential equations (11)篇、Molecular dynamics (11)篇、Numerical analysis (11)篇、Composite materials (10)篇、Boundary value problems (9)篇、Composite micromechanics (9)篇、Finite element analysis (9)篇、Heat conduction (9)篇、Mechanical properties (9)篇、Numerical example (9)篇、Ordinary differential equations (9)篇、Piezoelectricity (9)篇。 《计算机、材料及连续介质》（CMC-Computers Materials Continua ）投稿指南： 发表来自美国、欧洲、亚洲及世界各国最权威研究机构的科学论文。涉及的主题包括：计算机建模与仿真、工程结构与基础材料的分析与合成、生物材料、智能材料与结构、固体与流体力学、微机电系统、纳米机电系统、纳米结构合成物、生物系统中的化学机械工程学等等及其在相关科学与技术中的应用。 网址： http://www.techscience.com/cmc/index.html 编委会： http://www.techscience.com/cmc/editor_board.html 作者指南： http://www.techscience.com/cmc/auth_instru.html 稿件投递： http://www.techscience.com/cmc/manu_script.html 该刊在 SCI 数据库被引最多的 10 篇论文： 1.标题: Trefftz methods for time dependent partial differential equations 作者: Cho HA, Golberg MA, Muleshkov AS, et al. 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 1 期: 1 页: 1-37 出版年: MAR 2004 被引频次: 66 2.标题: A Meshless Local Petrov-Galerkin (MLPG) approach for 3-dimensional elasto-dynamics 作者: Han ZD, Atluri SN 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 1 期: 2 页: 129-140 出版年: JUN 2004 被引频次: 61 3.标题: Computational nano-mechanics and multi-scale simulation 作者: Shen SP, Aduri SN 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 1 期: 1 页: 59-90 出版年: MAR 2004 被引频次: 27 4.标题: Computational modeling of impact response with the RG damage model and the Meshless Local Petrov-Galerkin (MLPG) approaches 作者: Liu HT, Han ZD, Rajendran AM, et al. 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 4 期: 1 页: 43-53 出版年: AUG 2006 被引频次: 25 5.标题: The boundary contour method for magneto-electro-elastic media with linear boundary elements 作者: Jiang AM, Ding HJ 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 3 期: 1 页: 1-11 出版年: FEB 2006 被引频次: 23 6.标题: Meshless local Petrov-Galerkin method for plane piezoelectricity 作者: Sladek J, Sladek V, Zhang C, et al. 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 4 期: 2 页: 109-117 出版年: OCT 2006 被引频次: 21 7.标题: The Method of Fundamental Solutions applied to the calculation of eigenfrequencies and eigenmodes of 2D simply connected shapes 作者: Alves CJS, Antunes PRS 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 2 期: 4 页: 251-265 出版年: DEC 2005 被引频次: 19 8.标题: The method of fundamental solutions for eigenproblems with Laplace and biharmonic operators 作者: Reutskiy SY 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 2 期: 3 页: 177-188 出版年: SEP 2005 被引频次: 19 9.标题: Simultaneously estimating the time-dependent damping and stiffness coefficients with the aid of vibrational data 作者: Liu CS, Chang JR, Chang KH, et al. 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 7 期: 2 页: 97-107 出版年: APR 2008 被引频次: 18 10.标题: A Time-Marching Algorithm for Solving Non-Linear Obstacle Problems with the Aid of an NCP-Function 作者: Liu CS 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 8 期: 2 页: 53-65 出版年: OCT 2008 被引频次: 17 中国学者为通讯作者在该刊发表论文被引最多的 5 篇论文 ： 1.标题: The boundary contour method for magneto-electro-elastic media with linear boundary elements 作者: Jiang AM, Ding HJ 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 3 期: 1 页: 1-11 出版年: FEB 2006 被引频次: 23 Jiang, AM (通讯作者), Zhejiang Univ Technol, W Branch, Zhejiang 324000, Quzhou Peoples R China 2.标题: Transient response in cross-ply laminated cylinders and its application to reconstruction of elastic constants 作者: Han X, Liu GR, Li GY 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 1 期: 1 页: 39-49 出版年: MAR 2004 被引频次: 10 Han, X (通讯作者), Hunan Univ, Coll Mech Automot Engn, Changsha 410082, Hunan Peoples R China 3.标题: Dielectric breakdown model for an electrically impermeable crack in a piezoelectric material 作者: Zhang TY 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 1 期: 1 页: 107-115 出版年: MAR 2004 被引频次: 10 Zhang, TY (通讯作者), Hong Kong Univ Sci Technol, Dept Engn Mech, Kowloon, Hong Kong Peoples R China 4.标题: Elastic vibration behaviors oof carbon nanotubes based on micropolar mechanics 作者: Xie GQ, Long SY 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 4 期: 1 页: 11-19 出版年: AUG 2006 被引频次: 9 Long, SY (通讯作者), Hunan Univ, Dept Engn Mech, Changsha 410082, Peoples R China 5.标题: Analysis of solids with numerous microcracks using the fast multipole DBEM 作者: Wang PB, Yao ZH, Lei T 来源出版物: CMC-COMPUTERS MATERIALS CONTINUA 卷: 3 期: 2 页: 65-75 出版年: APR 2006 被引频次: 9 Yao, ZH (通讯作者), Tsing Hua Univ, Dept Engn Mech, Beijing 100084, Peoples R China
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[转载]斯坦福大学科研软件
热度 1 monnet 2010-7-27 18:04
原文引自： http://www.stanford.edu/dept/its/cgi-bin/services/software/portal/search.php?action=list_products_by_provider&provider=1&provider_all_submit=View+All 常见的一些科研分析软件都找到了，排名第一的赫然是Abaqus...这名字取得好，中国六七十年代的小孩名字多以丁、乙之类短笔画为主。 COMSOL、NI Labview差不多全了，奇怪的是居然没找到ANSYS和MSC... Provider:SoftwareLicensing Clickonaproductnametoviewadetailedpage. ABAQUSbySimuliaCorporation(formerlyAbaqusInc) Softwareforadvancedfiniteelementanalysis AerospaceSpaceBlocksetbyTheMathWorks Modelandsimulateaircraft,spacecraft,andpropulsionsystems AerospaceToolboxbyTheMathWorks Modelandsimulateaircraft,spacecraft,andpropulsionsystems AllegrobyFranzInc. FranzAllegroCommonLispwithCLIM AMOSbyIBM(wasSPSSInc.) StructuralEquationModelingtoTestRelationships AutoCADbyAutodesk,Inc. Designsoftware.Titlesinclude:AutoCAD2010,AutoCADArchitecture2010,AutoCADRasterDesign2010,AutoCADCivil3D2010,AutodeskVaultforCivilProductServer,AutoCADElectrical2010,AutodeskNavisworksManage2010,AutoCADMap3D2010,andoth AutoCADArchitecturebyAutodesk,Inc. AutoCADArchitecture2010 AutoCADCivil3DbyAutodesk,Inc. AutoCADCivil3D2010 AutoCADElectricalbyAutodesk,Inc. AutoCADElectrical AutoCADMap3DbyAutodesk,Inc. AutoCADMap3D AutoCADMEPbyAutodesk,Inc. AutoCADMEP AutoCADRasterDesignbyAutodesk,Inc. AutoCADRasterDesign AutoCADRevitMEPSuitebyAutodesk,Inc. AutoCADRevitMEPSuite AutoCADRevitStructureSuitebyAutodesk,Inc. AutoCADRevitStructureSuite Autodesk3dMaxDesignbyAutodesk,Inc. Autodesk3dMaxDesign Autodesk3dsMaxSampleFilesforAutodesk3dMax2010andAutodeskbyAutodesk,Inc. Autodesk3dsMaxSampleFilesforAutodesk3dMax2010andAutodesk3dsMaxDesign2010 AutodeskInventorProfessionalSuitebyAutodesk,Inc. AutodeskInventorProfessionalSuite:IncludesAutoDesk,InventorProfessional2010andAutoCADMechanical2010) AutodeskNavisworksManagebyAutodesk,Inc. AutodeskNavisworksManage AutodeskRevitArchitecturebyAutodesk,Inc. AutodeskRevitArchitecture AutodeskRevitMEPbyAutodesk,Inc. AutodeskRevitMEP AutodeskRevitStructurebyAutodesk,Inc. AutodeskRevitStructure AutodeskRobotStructuralAnalysisbyAutodesk,Inc. AutodeskRobotStructuralAnalysis AutodeskShowcasebyAutodesk,Inc. AutodeskShowcase AutodeskSketchbookProbyAutodesk,Inc. AutodeskSketchbookPro AutodeskVaultforCivilProductServerbyAutodesk,Inc. AutodeskVaultforCivilProductServer BioinformaticsToolboxbyTheMathWorks Read,analyze,andvisualizegenomic,proteomic,andmicroarraydata CommunicationsBlocksetbyTheMathWorks Designandsimulatethephysicallayerofcommunicationsystemsandcomponents CommunicationsToolboxbyTheMathWorks Designandanalyzealgorithmsforthephysicallayerofcommunicationsystems COMSOLAC/DCModulebyCOMSOL,Inc. modelingtheperformanceofcapacitors,inductors,motors,andmicrosensors COMSOLAcousticsModulebyCOMSOL,Inc. acousticsmodeling COMSOLCADImportModulebyCOMSOL,Inc. SpecializedCADtoolstomathematicalmodelinginCOMSOLMultiphysics. COMSOLChemicalEngineeringModulebyCOMSOL,Inc. Analyzestransportphenomenacoupledtoreactionkinetics COMSOLEarthScienceModulebyCOMSOL,Inc. Modelssingleandcoupledprocessesforgeologicandenvironmentalphenomena COMSOLHeatTransferModulebyCOMSOL,Inc. Advancedanalysesforheattransferbyconduction,convection,andradiation COMSOLMaterialLibrarybyCOMSOL,Inc. amaterialpropertydatabasewithmorethat2500materialsand20000properties.Thedatabasecontainstemperaturedependenceofelectrical,thermal,andstructuralpropertiesofsolidmaterials. COMSOLMEMSModulebyCOMSOL,Inc. Advancedanalysesforheattransferbyconduction,convection,andradiation. COMSOLMultiphysicsbyCOMSOL,Inc. Multiphysicssimulationsandmathematicalmodeling COMSOLOptimizationLabbyCOMSOL,Inc. providesastate-of-theartsuiteofCOMSOLScriptfunctionsforsettingupandsolvingoptimizationproblems. COMSOLReactionEngineeringLabbyCOMSOL,Inc. usesreactionformulastocreatemodelsofreactingsystems. COMSOLRFModulebyCOMSOL,Inc. ModelinginRF,microwaveandopticalengineeringrequiresresolvingthescaleofthetransmittingdevicewhilecapturingeffectsmanyordersofmagnitudegreater. COMSOLScriptbyCOMSOL,Inc. Command-linemodeling,technicalcomputingandGUI-design COMSOLStructuralMechanicsModulebyCOMSOL,Inc. Performsclassicalstress-strainanalysesandmodelsfullmultiphysicsinteractions ControlSystembyTheMathWorks Designandanalyzecontrollersforclosed-loopdynamicsystems CurveFittingToolboxbyTheMathWorks Performmodelfittingandanalysis DataAcquisitionToolboxbyTheMathWorks Test&Measurement DatabaseToolboxbyTheMathWorks ExchangedatabetweenMATLABandanyODBC/JBDC-compliantdatabase. DBArtisanbyEmbarcaderoTechnologies DatabaseAdministrationToolforSybase&Oracle DistributingComputingToolboxbyTheMathWorks Toolboctobeusedtosolvecomputationallyanddata-intensiveproblemsusingMATLABandSimulinkinamultiprocessorcomputingenvironment. EconometricsToolboxbyTheMathWorks EconometricsToolboxprovidesfunctionsformodelingeconomicdata. EnterpriseGuidebySASInstituteInc. MicrosoftWindowsclientapplication ENVIbyITTVisualInformationSystems(formerlyResearchSystemsInc.(RSI)) RemoteSensing EnvironmentalStatsforS-PLUSbyInsightfulCorp. Anadd-onmoduletoS-PLUS,providesasetofpull-downmenusandfunctionsforperforminggraphicalandstatisticalanalysesofenvironmentaldata. ExcelLinkbyTheMathWorks IntegrateMATLABmathandgraphicsintoaMicrosoftExcelspreadsheet ExtendedSymbolicMathToolboxbyTheMathWorks Performcomputationsusingsymbolicmathematicsandvariable-precisionarithmetic FilterDesignToolboxbyTheMathWorks Designandanalyzefixed-point,adaptive,andmultiratefilters FinancialDerivativesToolboxbyTheMathWorks Modelandanalyzeequityandfixed-incomederivatives FinancialToolboxbyTheMathWorks Analyzefinancialdataanddevelopfinancialalgorithms Fixed-PointToolboxbyTheMathWorks Designandverifyfixed-pointalgorithmsandanalyzefixed-pointdata FuzzyLogicToolboxbyTheMathWorks Designandsimulatefuzzylogicsystems GARCHToolboxbyTheMathWorks AnalyzefinancialvolatilityusingunivariateGARCHmodels GaugesBlocksetbyTheMathWorks Monitorsignalswithgraphicalinstruments GaussianbyGaussian,Inc. Softwareprogramusedtostudyelectronicandmolecularstructure GaussViewbyGaussian,Inc. AgraphicaluserinterfaceforGaussian GeneticAlgorithmandDirectSearchbyTheMathWorks Solveoptimizationproblemsusinggeneticanddirectsearchalgorithms GenstatbyNumericalAlgorithmsGroup GeneralStatisticalSystem HP-DECbyHewlett-PackardDevelopmentCompany,L.P. HP-DECOperatingSystem(Tru64,OpenVMS),CompilersandTools. HP-DecCSLG-PAKsbyHewlett-PackardDevelopmentCompany,L.P. ProductAuthorizationKeys(PAKs)forOpenVMSandTru64Unix. HP-DecOpenVMSbyHewlett-PackardDevelopmentCompany,L.P. OperatingSystemforDECAlphaworkstationsandservers. HP-DecOpenVMSAlphaSoftwareProductsLibrarybyHewlett-PackardDevelopmentCompany,L.P. SeriesofCD-ROMcollectionsprovidingSoftwarePatches,generalandplatform-specificinstallationanduserinformation. HP-DecTru64byHewlett-PackardDevelopmentCompany,L.P. OperatingSystemforHP(DEC/Compaq)workstationsandservers HP-DecTru64UNIXSoftwareProductsLibrarybyHewlett-PackardDevelopmentCompany,L.P. SeriesofCD-ROMcollectionsprovidingSoftwarePatches,generalandplatform-specificinstallationanduserinformation. IDLbyITTVisualInformationSystems(formerlyResearchSystemsInc.(RSI)) Programmingsoftwareusedfordataanalysis,visualizationandcross-platformapplicationdevelopment. ImageAcquisitionToolboxbyTheMathWorks AcquirevideoandimagesfromPC-compatibleframe-grabbercardsandvideodevices ImageProcessingbyTheMathWorks Imageprocessing,analysis,andalgorithmdevelopment IMSLbyVisualNumerics,Inc. MathematicalandGraphicalSubroutineLibrariesavailableonLelandSystems. IMSLCNumericalLibrarybyVisualNumerics,Inc. AdvancedmathematicalandstatisticalfunctionalityforprogrammerstoembedinapplicationsthatarewrittenC/C++. IMSLFortranNumericalLibrarybyVisualNumerics,Inc. MathematicalandstatisticalcodelibraryforFortranprogrammersdevelopinghighperformancecomputingapplications InstrumentControlToolboxbyTheMathWorks Test&Measurement IRISExplorerbyNumericalAlgorithmsGroup 3-DDataVisualization JMSLNumericalLibraryforJavabyVisualNumerics,Inc. Collectionofmathematical,statistical,financial,dataminingandchartingclassesavailablein100%Java. LabVIEWbyNationalInstruments Graphicaldevelopmentenvironmentforcreatingflexibleandscalabletest,measurement,andcontrolapplicationsrapidly. LabVIEWControlDesignandSimulinkModuleVersion8.6byNationalInstruments Analyzeopen-loopmodelbehavior,designclosed-loopcontrollers,simulateonlineandofflinesystems,andconductphysicalimplementations. LabVIEWDataloggingSupervisoryControlModulever8.6byNationalInstruments Incorporatesadditionalfunctionalityfortherapiddevelopmentofdistributedmeasurementandcontrolandhigh-channel-countmonitoringapplications LabVIEWDigitalFilterDesignToolkitVersion8.6byNationalInstruments Floating-andfixed-pointdesignwithLabVIEWorANSICautocodegenerationDigitalfilterdesign,analysis,andimplementationwithinLabVIEW. LabVIEWDSPModuleversion8.6byNationalInstruments Anextensivelibraryofsignalprocessingalgorithms LabVIEWEmbeddedmoduleforADIBlackfinProcessorVersion8.6byNationalInstruments NILabVIEWEmbeddedModuleforADIBlackfinProcessorsprovidesacomprehensivegraphicaldevelopmentapproachforcomplexembeddedsystems.Thisnewmodule,jointlydevelopedbyADIandNationalInstruments,integratesNILabVIEWandADIVisualDSP++top LabVIEWExecutionTraceToolkitVersion2.0.1byNationalInstruments NILabVIEWDesktopExecutionTraceToolkithelpsyoutracetheexecutionofLabVIEWVIsonaWindowstargetduringruntimetodetectandlocateproblemsincodethatcouldaffectperformanceorcauseunexpectedbehavior.Itprovidesachronologicalview LabVIEWFPGAModuleVersion8.6byNationalInstruments Graphicaldevelopmentforfield-programmablegatearray(FPGA)chipsonNIreconfigurableI/O(RIO)hardware LabVIEWMathInterfaceToolkitVersion1.0.2byNationalInstruments NationalInstrumentsLabVIEWMathInterfaceToolkitprovidesLabVIEWdevelopersaseamlesslinkfordistributingtheirLabVIEWapplicationsforuseintheMATLABanalysisenvironment. LabVIEWMobileModuleVersion8.6byNationalInstruments UsetheLabVIEWMobileModuletodevelopapplicationsforthelatesthandhelddevicesandsmartphones. LabVIEWModulationToolkitVersion4.1byNationalInstruments NationalInstrumentsModulationToolkitextendsthebuilt-inanalysiscapabilityofLabVIEWwithfunctionsandtoolsforsignalgeneration,analysis,visualization,andprocessingofstandardandcustomdigitalandanalogmodulationformats.Withthistoo LabVIEWReal-TimeModule 8.6byNationalInstruments Real-timedataacquisitionandcontrolapplicationswithgraphicaldevelopment LabVIEWSimulationInterfaceToolkitVersion5.0byNationalInstruments IntegratesdynamicsystemsimulationintotheLabVIEWenvironment. LabVIEWStatechartModuleVersion8.6byNationalInstruments LabVIEWStatechartModuleprovidesahighlevelofabstractionfordesigningapplicationsusingstates,transitions,andevents. LabVIEWSystemIdentificationToolkitVersion4.0byNationalInstruments NationalInstrumentsLabVIEWSystemIdentificationToolkitcombinesdataacquisitiontoolswithsystemidentificationalgorithmsforaccurateplantmodeling.Itprovidestwotools,anassistantandalibraryofVIs,foridentifyingdiscretesingle-input LabWindows/CVIFullDevelopmentSystemversion9byNationalInstruments ANSICintegrateddevelopmentenvironment MacOSXbyApple OperatingsystemforApplecomputers. MaplebyMaplesoft Softwareformathematicalsymbolicmanipulation. MappingToolboxbyTheMathWorks Imageprocessing,analysis,andalgorithmdevelopment MathematicabyWolframResearch,Inc. SymbolicMathComputationEnvironment MATLABBuilderforExcelbyTheMathWorks ConvertMATLABalgorithmsintoindependentExceladd-ins MATLABCompilerbyTheMathWorks ConvertMATLABprogramsintostand-aloneapplicationsandsoftwarecomponents MATLABSuitebyTheMathWorks MATLABisahigh-levellanguageandinteractiveenvironmentthatenablesyoutoperformcomputationallyintensivetasks.StanfordExtendedset(MATLAB+49products)availabletoStanfordfac,staff,andgradstudentsthroughtheSoftwareLicensingoffice. MeasurementStudioEnterpriseEditionver8.6byNationalInstruments ThecompleteintegratedmeasurementsolutionoftoolscreatedspecificallyforVisualBasic,VisualStudio.NET,andVisualC++programmers ModelPredictiveControlToolboxbyTheMathWorks DevelopmodelpredictivecontrollerinMATLABandSimulink MovableTypebySixApart Weblogsoftware-note-weonlyhaveanearlierversionavailable. NAgCLibrarybyNumericalAlgorithmsGroup CLibrary NAgFortran77LibrarybyNumericalAlgorithmsGroup NAgFortran77Library NAgFortran90LibrarybyNumericalAlgorithmsGroup NAgFortran90Library NAgFortran95CompilerbyNumericalAlgorithmsGroup NaGFortran95Compiler NAgFortranSMPLibrarybyNumericalAlgorithmsGroup NAgFortranSMPLibrary NAgSuitebyNumericalAlgorithmsGroup Mathematicalalgorithmslibrary NetAppSoftwarebyNetApp SoftwareforNetAppappliancesavailabletoStanforddepartments.TitlescoveredareNFS,CIFS,SnapMirror,SnapVault-Primary,MultiStore,SnapRestore,OperationsManager,CFO,iSCSI,Deduplication.Availableviaacost-sharingarrangementwithITServices. NeuralNetworkToolboxbyTheMathWorks Designandsimulateneuralnetworks NICircuitDesignSuiteEvaluationVersion10.1byNationalInstruments NICircuitDesignSuiteforEducationprovidesaninteractivelearningenvironmentwherestudentscanexplorecircuitbehaviorthroughsimulationandanalysis.Thiscompletetoolchainisdesignedwitheducationalfeaturestoaidstudentlearningandhelp NIMATRIXx8.1.1byNationalInstruments GraphicalSimulationandControlDesignSoftware NISignalExpressversion3.0byNationalInstruments Interactivesoftwareforquicklyacquiring,comparing,automating,andstoringmeasurements. NISoftMotionDevelopmentModuleVersion2.2byNationalInstruments NISoftMotionDevelopmentModuleforLabVIEWisformachinebuildersandOEMscreatingcustommotioncontrollersforbettermachineperformanceandforresearchersimplementingadvancedcontroldesignalgorithmsformotioncontrol.Themoduleincludesfun NIVisionAcquisitionSoftwareVersion8.6byNationalInstruments NationalInstrumentsVisionAcquisitionsoftwareworkswiththousandsofcameras,includingIEEE1394andGigEVision,andincludesallofthetoolsyouneedtoacquire,save,anddisplayimages.Withasetofeasy-to-usefunctionsandexampleprograms,y NIVisionBuilderforAutomatedInspectionVersion3.6byNationalInstruments NationalInstrumentsVisionBuilderforAutomatedInspection(AI)isaconfigurablemachinevisiondevelopmentenvironmentthatrequiresnoprogramming.WithVisionBuilderAI,youcansolvemostmachinevisionapplicationchallengeswithouttheuseofa NIVisionDevelopmentModuleversion8.6byNationalInstruments AlibraryofimageprocessingandmachinevisionfunctionsforLabVIEW,C/C++,andVisualBasic NI-DAQmxBaseVersion3.2byNationalInstruments NI-DAQmxBaseoffersasubsetofNI-DAQmxfunctionalityonWindows,Linux,MacOSX,WindowsMobile,andWindowsCEOSs. NVivobyQSRInternational QualitativeAnalysissoftware OptimizationbyTheMathWorks Solvestandardandlarge-scaleoptimizationproblems OracleAdvancedSecuritybyOracleCorporation Industrystandardnetworkencryption,strongauthentication(PKI,Kerberos,RADIUS). OracleApplicationServerbyOracleCorporation Middlewareforbuildingwebapplicationsanddatabaseportals OracleConfigurationManagementPackbyOracleCorporation TrackhardwareandsoftwareconfigurationforhostsanddatabasespluscloningfordatabaseinstancesandOraclehometofacilitatedeployments. OracleDesignerbyOracleCorporation Acompletetoolsettomodel,generate,anddesignenterpriseapplications. OracleDeveloperSuitebyOracleCorporation DeveloperanddesigntoolsincludingReports,Forms,Designer,WarehouseBuilder,Discoverer,andJDeveloper. OracleDiagnosticsPackbyOracleCorporation Ensurehighavailabilityofmission-criticalbusinesssystemsbyreducingthenumberofcomplexperformancetasks. OracleE-BusinessSuitebyOracleCorporation IncludesPurchasing,ProjectCostingandBilling,Financials,SalesandAnalyzers,iProcurement,Grants,InternetExpenses,andHumanResources. OracleEnterpriseManagerbyOracleCorporation Extensible,browser-basedmanagementandmonitoringenvironmentforapplicationservernodesandJ2EEcomponents. OracleFormsbyOracleCorporation APL/SQL-baseddevelopmentenvironmentforbuildingdatabase-centricinternetapplications. OracleJDeveloperbyOracleCorporation Astandards-basedframeworkfordesigningend-to-endJ2EEapplications. OraclePartitioningOptionbyOracleCorporation EnhanceddatamanagementenvironmentforOLTP,datamart,anddatawarehouseapplications;improvesmanageability,availability,andperformanceforlargeunderlyingdatabasetablesandindexes. OraclePortalbyOracleCorporation Acompleteandintegratedframeworkfordeveloping,deploying,andmanagingenterpriseportals. OracleRealApplicationClustersbyOracleCorporation Runsdatabaseapplicationsacrossmultipleclusteredservers. OracleReportsbyOracleCorporation Anenterprisetoolthatproduceshighqualityreports. OracleServer,EnterpriseEditionbyOracleCorporation Completedatamanagementtool OracleTuningPackbyOracleCorporation Dynamictuningrecommendationsformore-efficientresourceutilization,highertransactionthroughput,fasterqueryperformance;avoidcostlyhardware,memory,anddiskupgrades. OracleWarehouseBuilderbyOracleCorporation Anenterprisebusinessintelligenceintegrationdesigntoolthatmanagesthefulllife-cycleofdataandmetadatafortheOracle10gDatabase. ParallelComputingToolboxbyTheMathWorks ParallelComputingToolboxenablesyoutoharnessamulticorecomputer,cluster,grid,orcloudtosolvecomputationallyanddata-intensiveproblems. PartialDifferentialEquationToolboxbyTheMathWorks Solveandanalyzepartialdifferentialequations PASW(SPSS)byIBM(wasSPSSInc.) StatisticalDataAnalysis PASW(SPSS)AdvancedModelsbyIBM(wasSPSSInc.) Apowerfulsetofsophisticatedunivariateandmultivariateanalysistechniques PASW(SPSS)RegressionModelsbyIBM(wasSPSSInc.) Nonlinearregressionmodels PASW(SPSS)TextAnalysisforSurveysbyIBM(wasSPSSInc.) StatisticalSurveyDataAnalysis Pro/EngineerbyParametricTechnologyCorporation(PTC) Productdesignanddevelopmentsoftware. RationalPurifyPlusbyIBMRational RationalPurifyPlusEnterpriseEditionaredebugging,profiling,andcoveragetools. Real-TimeWindowsTargetbyTheMathWorks RunSimulinkmodelsonaPCinrealtime Real-TimeWorkshopbyTheMathWorks Generatesandexecutesstand-aloneCcodefordevelopingandtestingalgorithmsmodeledinSimulink RFBlocksetbyTheMathWorks Designandsimulatethebehaviorofradiofrequency(RF)systemsandcomponentsinawirelesssystem RFToolboxbyTheMathWorks Designandanalyzenetworksofradiofrequency(RF)components RobustControlToolboxbyTheMathWorks Designrobustcontrollersforplantswithuncertainparametersandunmodeleddynamics S-PLUSbyInsightfulCorp. ProgrammingLanguageforStatisticalGraphicalAnalysisofData S-PLUSFinMetricsbyInsightfulCorp. Softwareformodeling,analyzing,andvisualizingfinancialmarketdata S-PLUSSpatialStatsbyInsightfulCorp. Softwarepackagefortheexplorationandmodelingofspatiallycorrelateddata. S-PLUSSuitebyInsightfulCorp. ProgrammingLanguageforStatisticalGraphicalAnalysisofData S-PLUSWaveletsbyInsightfulCorp. Asetofanalysistools,createdspecificallyforscientificandtechnicaldata. SASbySASInstituteInc. Businessintelligenceandpredictiveanalyticssoftware. SASJMPbySASInstituteInc. JMPwasdevelopedtoperformsimpleandcomplexstatisticalanalyses.Itdynamicallylinksstatisticswithgraphicstointeractivelyexplore,understand,andvisualizedata.Thisallowsyoutoclickonanypointinagraph,andseethecorrespondingdata SignalProcessingbyTheMathWorks Performsignalprocessing,analysis,andalgorithmdevelopment SignalProcessingBlocksetbyTheMathWorks Designandsimulatesignalprocessingsystemsanddevices SimBiologybyTheMathWorks Toolsformodeling,designing,simulating,andanalyzingbiochemicalpathways SimMechanicsbyTheMathWorks Toolsformodelingandsimulatingmechanicalsystems SimscapebyTheMathWorks Simscape?extendsSimulink?withtoolsformodelingsystemsspanningmechanical,electrical,hydraulic,andotherphysicaldomainsasphysicalnetworks. SimulinkbyTheMathWorks AplatformformultidomainsimulationandModel-BasedDesignfordynamicsystems SimulinkAcceleratorbyTheMathWorks Accelerateandoptimizemodelperformance SimulinkControlDesignbyTheMathWorks Performlinearanalysisofnonlinearmodels. SimulinkFixed-PointbyTheMathWorks Designandsimulatefixed-pointsystems SimulinkResponseOptimizationbyTheMathWorks OptimizeparametersinSimulinkmodels SophosPureMessagebySophos SpamandVirusFilterforEmail-availablefordepartmentalpurchaseviaSoftwareLicensing. SophosServerbySophos StanfordswitchedfromSymantectoSophosAntivirusproductsinFall2008.SoftwareLicensingadministersthelicensefortheserver(managed)console. SplineToolboxbyTheMathWorks Createandmanipulatesplineapproximationmodelsofdata SpreadsheetLinkEXbyTheMathWorks SpreadsheetLink?EXconnectsExcel?spreadsheetsoftwarewiththeMATLAB?workspace,enablingyoutoaccesstheMATLABenvironmentfromanExcelspreadsheet. Stat/TransferbyStataCorporation DataConversion StatabyStataCorporation StatisticalDataAnalysis Stata/SEbyStataCorporation StatisticalAnalysisPackage StateflowbyTheMathWorks Interactivedesignandsimulationtoolforevent-drivensystems StateflowCoderbyTheMathWorks Generatesportableinteger,floating-point,orfixed-pointCcodeforStateflowcharts StatisticsbyTheMathWorks Applystatisticalalgorithmsandprobabilitymodels SymbolicMathbyTheMathWorks Performcomputationsusingsymbolicmathematicsandvariable-precisionarithmetic SystemIdentificationToolboxbyTheMathWorks Createlineardynamicmodelsfrommeasuredinput-outputdata ToolkitSoftwareforLabVIEWMacbyNationalInstruments AdditionalLabVIEWsoftware ToolkitSoftwareforLabVIEWWindowsbyNationalInstruments ToolkitSoftwareforLabVIEW,LabWindowss/CVIandMeasurementStudio TripwirebyTripwireInc. DataIntegrityManagementSystem. Video&ImageProcessingBlocksetbyTheMathWorks Design,simulation,implementation,andverificationofvideoandimageprocessingalgorithmsandsystems WaveletToolboxbyTheMathWorks Analyzeandsynthesizesignalsandimagesusingwavelettechniques xPCTargetbyTheMathWorks Performreal-timerapidprototypingandhardware-in-the-loopsimulationusingPChardware XPCTargetEmbeddedOptionbyTheMathWorks Deployreal-timeapplicationsonPChardware
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城市笔记——香港
monnet 2010-6-24 13:07
你在这里看到的研究生，基本上都是内地来的。香港科技大学图书馆，徐博士指着啃书的人群。香港人不在本地读研，这个很好理解，一来他们大学毕业后就能很容易找到一份收入相对不错的工作，二来，他们出国留学很容易。据香港理工大学的Antony介绍，香港人看待读博的男人，就相当于内地人看待读博的女人。 整个学校就一栋多功能大楼，教室、食堂、图书馆、实验室全部集中在这里，香港地少人多，大部分都是山区。科技大学和中文大学就是建在山上的，城市大学干脆连大门都没有，直接从商场进入学校。科大图书馆占据了多功能大楼很大一块，但是也没看到有多少人在这里。像科大这样的地方，一年招的本科生有多少？我说的是大一新生一年有多少。我好奇的问。一百多人吧，不到两百，香港的大学比较多香港也就7所大学，算起来一年新入学的大学生也不过千把人。 香港科技大学91年成立，到现在还不满20年，但是已经跻身全球最著名的高等学校之一，2010年排名亚洲第一。很难想像，在这么小一个地方，如此至少的人，他们如何做到这点的。整个学校的人，加起来还没有我们机械学院的人多。毛主席说人多力量大，看来这句话有待商榷。 香港科技大学依山傍水，但是也太偏了杀人灭口的好地方 之前一直认为香港学生的水平很高。但是今年五月份过去讲课后发现，他们的整体水平未必就比内地的高，而区别在于他们有着很强烈的学习和研究的欲望。为什么香港高校在国际上排名如此考前，有点想不通。不过，据说香港高校的教授薪水很高，他们不用像内地的教授们那样为了生计而四处奔波搞项目，所以能够静心做研究和教书育人。香港没有向中央缴税，所以香港高校也无权向中央申请科研经费，这些钱来得容易而且数额巨大，眼红啊据说现在很多香港高校的教授以与内地高校合作的方式向中央搞钱。 香港回归的十几年里，工业能搬的基本上搬到内地，留下了金融和旅游业，它的发展已经完全依赖于大陆。大陆房价飙升的时候，香港也跟着飙，大陆股市飘绿的时候，香港的也跟着飘 香港政府已经越来越不作为了，董当特首的时候还会做一些事情，轮到曾当政后变得不求有功但求无过了。你看到新加坡一个独立国家，政府的权利够大了吧？港府能调用的资源比新加坡要多得多。为了给台湾做示范，中央一直给香港喂奶，港府已经没有任何的发展动力了，城市大学Lee教授给我们分析香港的现状。 那会不会出现腐败的现象？我赶紧接着他的话题。 港府的廉政还是值得称道的，廉政公署的权利很大。澳门就不行了 警匪片里赫赫有名的香港廉政公署，居然安家在铜锣湾一个很不起眼的角落 随着工业化的发展，在当今中国的大地上，除了西藏，很难找到一条干净的河流，一个干净的湖泊。深圳海岸线上的水是浑浊的，沿着珠江口往北到东莞，海水则是黑色的。但是香港的海水则是清澈的，站在星光大道眺望中环，偌大的维多利亚港，水面上别说一张纸片，就是一个水泡也找不到。资本主义的空气比社会主义的清新。
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基于复杂性测度的仿真模型可信度验证方法
laiyuyang 2010-6-20 12:40
北京树优信息技术有限公司 摘 要 系统仿真的可信度验证是直接影响产品性能、可靠性和安全性的重大问题.本文提出了基于复杂性测度的模型验证方法和OntoTest软件实现，通过将信息熵、互信息和系统结构认知图方法进行综合，能够定量、客观、真实地评价复杂非线性动态系统的试验数据和仿真数据的整体一致性，并为仿真工程师提供模型改善的建议. 对某家庭轿车40%重叠可变形壁障偏置碰撞的实证研究表明，本方法是一种切实可行的仿真模型可信度验证方法，在复杂非线性动态系统仿真验证方面具有广泛的应用前景. 关键词 复杂性，OntoTest，模型可信度验证，VVA，信息熵，互信息，系统图，乘员约束系统，Madymo 一、引言： 近二十年来，系统仿真研究取得了惊人成就，已经成为现代产品研制必不可少的手段，其可信度直接影响产品综合性能、可靠性和安全性 . 为了得到具有预测性的仿真计算结果，如何进行系统仿真可信度评估一直是仿真界探索的重大问题之一 . 一般而言 , 仿真模型可信度评估的主要工作包括仿真模型的校核、验证和认定 (Verification , Validation ， and Accreditation ，简称 VVA) . 其中，校核主要关心模型是否准确地表示了开发者的概念描述和需求规范，验证关心的是模型在具体的应用中多大程度地反映了真实世界的情况，确认是权威机构验收模型、确定模型是否可用于具体应用的过程 . 对仿真人员和决策人员而言， VVA 中最重要的环节是仿真模型可信度验证 (Model Credibility Validation), 其最基本的方法是考察在相同的输入条件下仿真模型的输出与实物试验结果是否一致及一致性的程度 . 由于真是的物理现象往往是十分复杂和非线性动力学问题，因此其模型可信度验证方法必须能够客观、定量和真实地反映该问题的整体复杂性特征 . 但是，传统方法很难处理复杂非线性动态系统模型的可行性验证问题 . 从目前文献看， 传统的模型可信度验证方法分为定性方法、定量方法和定性定量综合方法， 这些方法包括相似理论 、假设检验 、现代谱估计 、系统辨识法 、模糊综合评判法 、层次分析法 、灰色关联分析法 等 . 但是 , 这些方法往往存在如下问题 : 需要人为主观判断因素、对数据序列需要进行预处理，或者对样本数量、概率分布、平稳性等有较多要求，因此不可避免地造成部分信息的丢失或人为地加进一些信息 , 从而产生了误差 . 因此，系统仿真可行性验证问题需要通过与复杂性有关的非线性、非平衡、动态的思想和系统方法来解决 . 目前，信息熵、 互信息与复杂性测度是描述非线性时间序列信息量的重要参数 . 信息熵和 互信息来源于信息理论 , 应用广泛 . 复杂性测度最初定义是由 Kolmogorov 于 1965 年提出的，表征为能够产生某一 (0 ， 1) 序列所需的最短程序的比特数，并经 Lempel 和 Ziv 发展成为具体的复杂度算法 . Marczyk 于 2006 年提出复杂性测度是系统结构化信息度量的定义 ，并通过模型无关的计算方法进行复杂系统信息拓扑结构的抽取，广泛应用于非线性科学的研究中 . 然而，将复杂性测度引入到仿真模型可信度验证方面的研究尚未见报道 . 本文基于 Marzyck 的复杂性测度，在仿真数据和试验结果的整体复杂度一致性测量基础上，提出模型可信度验证的评价体系，并形成商业化软件 OntoTest. 该方法的优点是 : 从系统全局分析仿真和试验数据的差异，不需要对数据进行预处理，对样本的分布没有要求，不引入人为主观判断因素，能够处理有噪声、不完全、小样本的数据，因此是一种客观、真实反映系统整体复杂性特征的模型可信度验证方法 . 二、算法简介 2.1 基本思想 基于复杂性测度的仿真模型可信度验证的基本思想是 : 根据原始数据包含的信息熵和变量间的信息结构，计算试验数据和仿真数据的复杂性构成，并根据仿真数据与试验数据之间的复杂性差异作为评价指标，主要包括四大步骤 : Step 1 计算仿真数据的复杂性测度 Cmodel Step 2 计算试验数据的复杂性测度 Ctest Step 3 比较仿真模型与实验结果的一致性，得到可信度指标 (MCI ， Model Credibility Index）=（Cmodel-Ctest)/Ctest*100% Step 4 识别对可信度指标贡献最大的变量，用于指导模型改进 . 2.2 复杂性指标的 计算 Step 1 相空间信息分析 : 包括构造相空间(Anthill)，计算信息熵(Entropy)、基于互信息(Mutural Information)的广义相关系数(Generalized Correlation Coefficient)、有效相空间(Quick View)识别 . Step 2 整体信息结构认知 : 包括相空间模糊化(Fuzzification)、模糊规则抽取(Fuzzy Rules Extraction)、构造系统认知图(System Map) . Step 3 测量复杂性 : 根据系统图代表的信息拓扑结构(Topology)，以及变量之间的信息熵，计算复杂性 . 2.3 相空间信息分析 相空间构造方法是:将每两个变量的样本数据构成散点图(Anthill图), 如图1所示. 相空间所包含的信息通过Shannon 熵测度进行定量计算. 相空间变量之间的非线性相关性通过基于互信息测度的广义相关系数(Generalized Correlation Coefficient)进行定量计算. 广义相关系数采用互信息测度分析两个随机变量中隐含的信息，能够很好地量化线性和非线性的相关性 ，优于传统的Pearson(皮尔森)相关系数、Spearman(斯皮尔曼)等级相关系数和Kendall(肯德尔)的tau 相关系数 .广义相关系数定义如下: 其中 I 为互信息，是两个随机变量统计相关性的测度。 2.4 整体信息结构认知 根据Zadeh 不相容原理(Principal of Incompatibility)，复杂系统的不确定性越高，对其的精确描述越困难. 因此，按照一定的模糊水平数将相空间分割成模糊单元，可以快速有效地抽取复杂系统中变量之间的模糊依赖规则 . 模糊水平数可以选择3 水平、5 水平和7 水平，取决于分析粒度(Data Granularity)(图2).经过模糊单元划分后，每个样本点属于某一个模糊单元，即每个样本点的精确数值转化为等价模糊状态向量. 在排除高信息熵和低相关性的相空间图后，得到存在有效信息和结构的相空间。在有效相空间的模糊状态向量上进行模糊规则抽取，形成If-then 形式的模糊推理语句，即: If +Delta X = Delta Y If–Delta X= Delta Y If +Delta X = Delta Y If +Delta X = Delta Y 在所有模糊规则计算的基础上，通过系统图(System Map)对系统整体信息结构进行描述(图3).系统图源自模糊认知图(Fuzzy Cognitive Map)的思想，是一种知识表达和推理技术，用于获取变量间的因果联系和依赖关系 ，也可视为一种复杂系统分析和建模的方法. 系统图System Map是一个三元组U=(V, L, C), 其中： 系统图中节点(即变量)的度(Degree)代表了它与其他变量之间联系的程度，其中度值最大的变量称 为核心变量(Hub). 度有两种定义方法: 4 实证分析 4.1 问题描述 本例考查某轿车正面40%重叠可变形壁障碰撞仿真模型可信度验证问题。由于汽车碰撞是一个十分复杂和强非线性动力学问题，包含了大位移、大转角、大应变、接触碰撞现象，因此其模型可信度验证方法必须能够客观、定量和真实地反映该问题的整体复杂性特征. 利用Madymo 7.1进行某轿车正面40%重叠可变形壁障碰撞仿真，碰撞速度为56km/h. 在前排驾驶员和乘员位置分别放置一个Hybrid III 型第50百分位男性假人，试验时该假人佩戴安全带，用以考核安全带性能和测量前排人员受伤害情况. 根据C-NCAP试验规程，选择有代表意义的动态性能参数进行一致性比较，包括: 偏置碰撞中假人胸部压缩量(chest_dis)，胸部三个方向的加速度(chest_accx,chest_accy，chest_accz)，髋部三个方向加速度(pelvis_accx，pelvis_accy，palvis_accz) ，大腿载荷(femur). 由于仿真模型全局时间步长对计算结果稳定性影响很大，考虑到模型中有airbag、gasflow 的影响，选取模型时间步长为1e-6s，计算时间从0ms 到200ms. 试验和仿真数据文件的样本点数均为2000个. 从图4 所示时间序列上可以定性、直观地看到数据一致性比较差. 4.2 结果分析 通过4 个步骤考察仿真模型整体可信度，并为改善模型提供参考建议: Step1: 单个变量: 统计信息(定量) Step2: 两变量: 相空间形态(定性); 非线性相关性(定量) Step3: 多变量: 系统图形态(定性); 系统整体复杂性测度(定量); Step4: 模型改进建议: 识别对误差贡献率最大的变量，以便进一步改善模型可信度. 表1 是单个变量的仿真数据与试验数据统计信息差异对比表，可以定量地看到单个变量仿真结果 和试验结果存在较大差异. 图5 和图6 定性地表明仿真结果存在较大随机性和波动，模型存在较大数值噪音. 表2 和表3 表 明仿真和试验数据中相关性最强的前十组变量存在较大差异. 图7 表明试验数据中共有4 个核心变量（Hub），分别是:chest-accx, chest-accz, pelvis-accy, pelvis-accz，它们与其他变量之间的相关性最强; 而仿真数据中共有5 个核心变量，除了chest-accx, chest-accz, pelvis-accy, pelvis-accz 之外，增加了一个变量chest-accy，这说明仿真模型放大了原本不重要的变量. 通过分析系统图的差异得到仿真模型可信度指标MCI=45.9%. 从整体角度看，仿真与试验的一致性只有45.9%，因此，该模型不能用于汽车安全性设计，需要修改仿真模型参数提高仿真模型可信度.图8 表明pelvis-accz 和pelvis-accy 两个变量对误差的贡献达到40%左右.因此，可以通过敏度分析进一步考察对pelvis-accz 和pelvis-accy 影响最大的Madymo 模型参数(比如: 安全带织带刚度缩放系数、安全带限力特性函数、安全带预紧特性函数、安全气囊泄气孔直径缩放系数、仪表板特性函数、座椅座垫刚度加载函数等)，并通过试验设计或优化匹配等方法提高仿真模型可信度指标MCI. 5 结论和展望 本文讨论了基于复杂性测度的仿真模型可信度验证方法，以及其软件实现OntoTest 软件在某轿车 正面40%重叠可变形壁障碰撞仿真模型验证中的应用. 实证研究表明，本方法能够从整体角度分析试验和仿真数据一致性，不需要对数据进行预处理， 对样本的分布没有要求，不引入人为主观判断因素，可以处理有噪声、不完全、小样本的数据，因此 是一种能够客观、真实反映系统复杂性特征的模型可信度验证方法，适合于对复杂非线性动态系统的 仿真模型验证. 参考文献 Jeong Keun Lee，Soon Gu Hong，Soon Jo Park. A Correlation Methodology of Airbag Body Block Test and Simulation Using Optimization Technique. SAE World Congress，2004 Balci O. Validation，verification and testing techniques throughout the life cycle of a simulation study. Proc. of WSC' 94 (Winter Simulation Conference), 1994. 郭巍，李云芝，姜振东. 用相似理论讨论仿真的可信度 ，系统仿真学报，1999，l0(2):113-115. 吴晓燕 赵敏荣 刘兴堂 李彦彬. 仿真系统可信度评估及模型验证方法研究. 计算机仿真. 2002 19(3): 李鹏波，谢红卫. 现代谱估计方法在仿真可信度研究中的应用, 计算机仿真，1999，16(1):45-48. 蔡金狮等. 飞行器系统辨识. 中国宇航出版社. 1995 杨惠珍，康凤举，李俊.基于模糊AHP 的系统仿真可信度评估方法 ，计算机仿真，2003，20(8): 43-5. 杨惠珍，康凤举等，层次分析法在水下航行器系统仿真可信度评估中的应用研究，系统仿真学报，2002(10). 魏华梁，李钟武. 灰色关联分析及其在导弹系统仿真模型验证中的应用. 系统工程与电子技术， 1997(2):55-61. 邢修三. 物理熵、信息熵及其演化方程.中国科学(A 辑)，31(l):77-86 E.T Jaynes，Information Theory and Statistical Mechanics.Phys Rev，1957，106(4):620-630 Lempel A，Ziv J. On the complexity of finite sequences . IEEE Transactions on Information Theory, 1976, IT-22(1):75-81. J Marczyk，Principles of Simulation-Based Computer-Aided Engineering，FIM Publications, Madrid, 1999. 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[转载]史记－山姆本纪
monnet 2010-6-11 18:20
原作者：苏北 　　山姆者，欧罗巴人也。不堪苛政久矣，遂浮海以觅乐土。土著之民虽众，皆乌合也，固不能敌。山姆乃屠之以尽有其地。更施捭阖之术，假友邦以为援，尽脱故主羁縻。遂开国称孤，号大叔。 　　山姆固强人也，素善智计而喜功业，有国以来，开疆不已，兵甲无日得息。剑斧所及，势如破竹，强国上邦，无不披靡。乃独跨两洋之地，尽收化外山岛。更历两战，使枭雄湮灭，豪酋授首，遂王天下。　　 　　帝业既成，骄奢始渐。诸侯或有逆其意者，必除之而后快。间有揭竿而起者，趣以轻兵讨之，谈笑之间，立成齑粉亦。海东有大酋长名罗斯者，素劲敌也，山姆图之久矣。施以百计，竟克之。于是六合之内，莫敢仰视；号令之出，莫敢不从。才智之士，争往归之。海内奇珍，尽收袖底。山姆亦自度，代天之任，岂属他人哉。　　 　　究山姆之所恃者，三宝器也。曰棒子，曰银子，曰嗓子。　　 　　棒子者，非泡菜国人之谓也，杀器也。观山姆之棒，至粗至重，上挟风雷之势，下聚熊罴精神，望之已气沮，当之则无幸。纵合万邦之棒，不敌其万一也。于是土著之民尽屠，邻居之土尽收，踏敌国如履自家院，擒元首如探自家囊，百战不殆，无往而不利，皆棒之力也。不用则悬之高堂，以慑人心。煌煌巨物，耀烨生辉，望之如日之中天，往来之人，敢复生异心哉？圣人尝云，至尊之位，有棒且大者居之。信哉！　 　　银子者，财货也。人皆有之，然莫若山姆之富甲天下。何也？天下黔首，劳苦终日，汗下成溪，始有尺寸之资。山姆乃坐拥银山，点土成金，得之何其易也。是故万姓之劳顿经年，山姆举手间可尽得之矣。财货之聚也速，财货之用也妙。可购大棒，购国土，购社稷，购尊严，购敌酋首级，购鼓舌帮闲，购效命死士，购忠心汉奸。购得天地翻覆，出手山河变色。万物皆有价，何物不可沽？运用之妙，皆在山姆一心也。圣人云，有银无棒者，宜为鱼肉；有棒无银者，岂可久乎；有银有棒者，神鬼无可奈何。是何人者？山姆是也。　 　　嗓子者，非快男超女之娇啼也，国之利器也。察山姆之嗓，天赐之物也。高亢处上穷碧落，细腻时感人心脾。或循循善诱，或义正词严，或谆谆教诲，或当头棒喝。无日无时，无边无际，无事不知，无理不占。人间正道，古今至理，彼一人说尽矣。遂以己之昭昭，至天下人之昏昏；以己之昏昏，至天下人也昏昏。天下人何也？愚夫愚妇而已，正合暖语香风，昏昏度日。兵甲之是非，银货之是非，知之何益？宜听山姆分解可也。于是天地无声，唯闻此嗓。圣人云，用嗓之妙，吾不如山姆多矣。　　 　　此三宝者，得其一可横行乡里，得其二可称霸一时，三者具得者，宇内不复见第二人矣。盖以棒为攻，以嗓为卫，以银为后盾，互补相长，功效何止百倍。山姆亦以为王者之业，固若金汤，万年可期也。　　 　　初，山姆欲封禅落基，遂筑高台，诏万邦。众争趋之，莫敢不至。海陵夏生者，好事之徒也。适逢其时，乃择其要而纪之。　　　　山姆升座于高台。方是时也，天现祥瑞，天使护持。左右贤者，皆峨冠宽袍，法相庄严。近观之，一曰不剥人皮只念经大喇嘛，一曰玩过幼童玩玻璃大主教。　　 　　故主名英吉利者，素以长袖善舞闻，见机之速，远出同侪。首奉一联以为贺。上联曰，当初老大我纵横四海无地不占人称日不落；下联曰，如今贤侄你睥睨八方有利必图不愧鬼精灵。横批曰叔侄情深。山姆哂而受之。　　　　故友法兰西者，以门第自矜，素善山姆，具联以上。其上联曰：路见不平助你独立与人为善，下联曰：兴微继绝救我还阳高风亮节。横批曰：都是好人。山姆谦而受之。为其颇具不逊意，稍不乐之。　　 　　有宿敌德意志者，屡败于山姆，终至心悦诚服。不甘于人后，乃敬献一联。其上联曰，赏罚分明小弟从此鞍前马后。下联曰，恩威齐天大哥毕竟八面威风。横批曰，不服不行。诸侯皆轰然喝彩，敬贺礼拜，万岁之声，上达云巅。　　 　　又膏药国天皇，泡菜国统领二人，扭捏婀娜，进奉一联。上联曰，打得奴家喜欢雅嘛跌；下联曰，全赖恩公救命思密达。横批曰妾身有礼。以其教化浅故，辞尚粗陋，情实娇羞堪怜。山姆龙颜甚悦，上下亵玩焉，众皆掩口而笑。座中有波兰国主，独怏然不乐。好事者问之，则曰，帝恐惑于狐媚之术矣。闻者皆肃然起敬。又曰：妾姿色不输于彼，昔因莽汉挟持，久不得献身。今入侍晚矣，恐不得领袖后宫。 　　 　　山姆以众人推举，无由推却，亦自撰一联以尽其欢。上联曰，独家代言上帝如假包换；下联曰，引领自由世界舍我其谁。横批曰，当然领袖。众乃再拜，山呼万岁，共上尊号曰，民主自由无远弗届文成武德一统江湖三宝皇帝。山姆辞者再，众固请，乃受之。　　 　　夏生曰：余观夫合纵之道，宜以大事小，让利为盟，是盟所以固也。今之山姆，得天独厚而精英尽出，励精图治以至于今日之势。兵器之盛，银货之足，黎庶之望，当世固无所匹敌，历代亦无出其右者，此诚万世不遇之基业也。然则，天下事天下人为，独夫何为？岂有以盟主为名，而行霸王之事，与天下争利耶？残生民如屠猪狗，愚万姓以图私利，劫天下之资以悦其众，掠天下之财而独肥二三寡头，余不知其可也。无业不灭，唯仁者不灭。虽三宝在手，奈何天道好还。后世之观此文者，当告余其寿竟几何。
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生物医学与多物理场仿真
monnet 2010-6-2 14:11
对于生物医学与多物理场仿真的关系，可以用四点来说明： 1、Innovation Ideas Verify 仿真的最大功用，在于将科研人员平时所思所想，在一个虚拟的时间里进行重现，特别是对于那些比较前沿的领域，而实验条件又难以得到满足之时，却可以在计算机中将它实现。例如，一个骨骼连接部位的受力分析，假设一个人50公斤的人从0.5米的高度跳下来，我们要分析此人骨骼受力和变形。在现实世界中，可能需要在人体上安置多个传感器，然后把传感器测得的数据进行分析，从而得到一个近似的结果。而在虚拟的世界里，只需对骨骼进行几何建模、材料属性定义、施加载荷并进行计算，一台普通PC机只需几分钟即可得到它的受力分布以及变形情况。 骨骼连接部位的受力分布 2、Guide Experiment 对那些刚刚了解仿真的人来说，可能认为仿真什么都可以做，甚至可以代替实验。不过我想纠正这些人的想法。受限于目前计算机硬件和仿真软件本身，仿真实际上能实现的功能还是很有限的。如果你用软件计算出一颗药丸在血液中扩散的速度以及被吸收的速度，然后以此为依据制定病人时隔多久服用多少的药物，那么，这个想法就错误了。仿真应该是对实验进行一个前期的指导作用。在未进行试验之前，即知道实验结果的一个大体的趋势，然后以此来设计你的实验步骤及方法，然后再反馈回来进行计算模型的修正。即使那些接受过很多实验考证的计算模型，也无法得到100%的精度。 3、Multiphysics in Biomedical 在生物医学中，广泛存在着多物理场现象。例如，血管中血液的流动，存在两个物理场，首先是血液流动的描述，需要用到Navier-Stokes方程，而血液脉冲式的冲击血管，使得血管也发生脉动的变形，而血管的这个变形，则需要用到Strain-Stress方程来描述。需要注意的是，血管发生变形的时候，血液在里边流动的轨迹也会发生改变，而轨迹改变的结果是血液对血管的冲击力方向和大小也随之改变如此反复，我们称之为耦合，血液和血管的交互作用，是一个很典型的流固耦合的例子。 血管在血液冲击下的变形 4、The International Tendency 国人有一个习惯，就是什么东西都等国外做得很成熟很完善了，我们才跟风去学习人家，最后的结果就是不管是什么，我们都在追赶欧美。一台MRI机器，他Siemens为什么卖几百万？一台CT机，他GE为什么卖上千万？因为我们做不出来，或者说做得没人家的好。为什么呢？因为人家有先进的研发手段。仿真也是这样，国外几十年前就已经用来做前沿理论的验证和产品的开发，现在国内也慢慢开始这方面的侧重，但还是跟在人家好面跑。目前仿真的侧重点还在于单场，多物理场的概念则刚刚形成和发展，而仿真的未来则在于多物理场。我们起跑点即使不能在别人的前面，但至少不应该落后别人。 对于生物医学通常考虑的问题，举几个常见的例子： 1、生物力学 有力的地方，就会有运动和变形，即应力应变。例如人的头部被撞击后，头盖骨的变形问题等。 2、血管心脏 考虑的是流固耦合，流体指的是血管和心脏中的血液，固体指的是血管和心脏本身。如果更深入的，例如心脏，还可以考虑心电现象，心脏的去极化扩张、复极收缩等等。如果还要考虑心肌细胞新陈代谢过程中生物放热过程，那么问题就变得复杂了。 3、溶质扩散 用扩散方程描述溶质在体液中扩散或吸收的情况。溶质可以是散布在血液中的药物分子，也可以是人体组织中的肿瘤或者癌细胞等。 DNA分子扩散与监测 4、生物电子 电现象一般使用电磁方程藐视，即麦克斯韦电磁波方程。电磁波有低频和高频之分。普通人体内的生物电现象，属于低频电磁场，而如果考虑微波聚焦杀死癌细胞，则考虑的是高频电磁场。 心脏内部心电 5、图像处理 考虑的是数学方程，涉及到图像匹配和仿真模型的重建。即通过MRI、CT、MicroCT获得人体图像数据，直接转换为计算机仿真用的几何模型。 人体大脑MRI数据转换为仿真模型
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基于复杂性的CAE仿真模型验证(Validation)——美国国家制造科学中心NCMS
laiyuyang 2010-5-10 12:01
复杂性量化分析技术新闻 （2010年3月）美国国家制造科学中心(NCMS)将OntoSpace复杂性量化分析技术用于CAE模型可信度验证（ModelValidation) 高性能科学计算（HighPerformanceComputing）能力是21世纪各国制造业持续创新和保持竞争力的重要基础，而模型验证(Modelvalidation)技术对高性能科学计算至关重要。近日，美国国家制造科学中心(NCMS)采用OntoSpace作为其快速、可扩展的CAE模型可信度验证的关键技术，将基于复杂性的仿真模型可信度验证方法（Complexity-basedMoldeCredibilityValidation)用于一级汽车供应商LLProducts公司、乔治华盛顿大学国家碰撞分析中心（NCACattheGeorgeWashingtonUniversity）的联合项目中。 NCMS(NationalCenterforManufacturingSciences): 美国国家制造科学中心,拥有20年产学研科技转化经验的非盈利机构。网址： http://www.ncms.org/ NCAC(TheNationalCrashAnalysisCenterattheGeorgeWashingtonUniversity): 乔治华盛顿大学国家碰撞分析中心。网址： http://www.ncac.gwu.edu/ LLProducts ：汽车密封结构一级供应商。网址： http://www.llproducts.com/
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答：发表评论人：隔壁家的二傻子 [2010-4-13 14:30:45]
ccpicasso 2010-4-14 16:51
发表评论人： 隔壁家的二傻子 露齿一笑是人类表达友善的独有的特征（特别是婴儿），其他动物的露齿都是表示威胁和敌意。。。您研究过这是啥原因吗？ 答： 露齿一笑和露齿不是一回事，前者的主体是笑，而露齿仅仅是笑的表现形式；而后者以露齿主要部分，也可以说是一种表现，而表现的意义不同，就像你说的，是威胁和敌意。 您的意思可能是：如何鉴别露齿一笑和露齿。首先以我们人类的视觉可以分辨这两类现象，如果从生物仿真的角度，那么理论上，机器也可以实现这样的识别功能。
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NCTUns 5.0 安装成功
热度 7 huangluoyi 2010-3-20 21:13
NCTUns 5.0 安装成功 毕业论文需要做 IEEE 802.11p 的仿真，选择了 NS-2 和 NCTUns 作为工具，在安装 NCTUns 时出现和解决了一些问题，终于于 2010 年 3 月 20 日正式装好 NCTUns 软件，安装过程颇为心酸，特撰此文留念。 3 月 15 日，初步打算使用 Windows XP+Ubuntu 9.10+ VMware 6.02+NCTUns 6.0 安装，然而经过 3 天的折腾后，发现遇到的问题越来越多，到 NCTUns 官方论坛上荡了一圈，发现遇到同样问题的同志们不在少数，毅然于 2010 年 3 月 18 日转战 Fedora 10 ，大家可以从 Fedora 的官方网站上下载 iso 镜像文件，这里提醒大家，根据自己需要， 一定要选对 i386 或 x86 ， 否则可能导致安装失败！ 最终选择了 Windows XP+Fedora 10+ VMware 6.02+NCTUns 5.0 首先用 VMware6.02 安装好 Fedora 10 ，具体步骤大家可参看网上相关教程或给我留言。 安装必备软件包： 如果你的 Fedora 能联网，就使用类似下面的命令更新包 # yum update # yum install gcc gcc-c++ make mkinitrd 如果不能联网，请从前述下载的 iso 镜像文件中 (Fedora-10-i386-DVD.iso-3.41G) ，拷取 package 中相应的 gcc 包和 gcc-c++ 包，需要说明的是，如果你想安装 NCTUns 6.0 ，最好使用 Fedora 12 ，否则需要将 gcc-c++ 更新至更高的版本。 拷出相应包后，安装 rpm 包及相关的依赖包： #rpm ivh packagename.rpm 本人一共大概安装了 readline-devel 、 ncurses-devel 、 gcc 、 gcc-c++ 、 glibc-devel 、 glibc-headers 、 kernel-headers 、 libstdc 、 ncurses-devel 、 readline-devel 、 rpm-libs 等包 安装好常用包后，我们就可以着手安装 NCTUns 了 下载 NCTUns5.0-allinone-linux-2.6.27.7-f10.20090709.tar.gz( 我好像改过文件名了 ~) ，解压缩并运行安装程序： # tar zxvf NCTUns5.0-allinone-linux-2.6.27.7-f10.20090709.tar.gz # cd NCTUns-5.0/ # sh install.sh 大概 5-6 分钟后，安装完毕，我们重新启动 # reboot 重启， 选择 NCTUns 内核 ，运行 NCTUns 会出现下面问题： failed to load the logo 以及 cannot find the file containing the module list 的提示 大家注意：这里我们 必须以 root 身份运行 ！ 切换到 root 身份，重新运行 NCTUns ，熟悉的 GUI 出现了 如果重启后运行 NCTUns 出现下面问题： $ /usr/local/nctuns/bin/nctunsclient /usr/local/nctuns/bin/nctunsclient.bin: error while loading shared libraries: libqt-mt.so.3: cannot open shared object file: No such file or directory 则需要修改 .bashrc 配置文件： $ vi .bashrc export NCTUNSHOME=/usr/local/nctuns export NCTUNS_BIN=/usr/local/nctuns/bin export NCTUNS_TOOLS=/usr/local/nctuns/tools export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/nctuns/lib 提醒大家：以 root 用户打开 run simulation 时， GUI 所需密码默认是 nctuns 。请注意区别！ ( 附安装后常见问题： 1 、 How to solve login failed. please check your username and password problem It is because the account/password doesn't match with the user information in the dispatcher setting. To solve the problem, run the nctunsclient and then goto G_Setting - Dispatcher. Under user information, give an ordinary username and its password (the account can't be root). Of course, the ordinary user account should be previously created in your linux machine. 2 、 How to solve No Idle Server error The no idle server shows up may be the reason that the program terminates unexpectedly on the previous simulation. You can use ps aux | grep nctuns to see what programs are still running and then use killall to kill that process. Example: killall stg 3 、出现了 Connect to Dispatcher at 127.0.0.1:9800 failed ， 执行 Dispatcher, ，还要另外开启 coordinator 才能 run simulation ，注意，要开三个终端，其中一个开 Dispatcher ，一个开 coordinator ，一个执行 Nctuns 4 、以 root 身份登录 fedora 10 编辑 /etc/pam.d/gdm ，注释或删除： # auth required pam_succeed_if.so user != root quiet 有时可能还要编辑 /etc/pam.d/gdm~ 注释或删除： # auth required pam_succeed_if.so user != root quiet 保存文件后，登出 GUI 后，即可用 root 登录 GUI 了。 5 、安装文件中 readme 关于环境的设置 Before running all of the NCTUns 5.0 programs, three environment variables must be set. If you install the NCTUns 5.0 package into the default /usr/local/nctuns directory, in the following description ${where-you-install} should be replaced with /usr/local/nctuns. NCTUNSHOME should be set to ${where-you-install}, NCTUNS_TOOLS should be set to ${where-you-install}/tools, and NCTUNS_BIN should be set to ${where-you-install/bin E.g., if you use tcsh, you can add the following lines to your .cshrc shell configuration file setenv NCTUNSHOME ${where-you-install} setenv NCTUNS_TOOLS ${where-you-install}/tools setenv NCTUNS_BIN ${where-you-install}/bin E.g., if you use bash, you can add the following lines to your .bashrc shell file export NCTUNSHOME=${where-you-install} export NCTUNS_TOOLS=${where-you-install}/tools export NCTUNS_BIN=${where-you-install}/bin You can also use the ${where-you-install}/etc/nctuns.{csh|bash} to help you set all environment variables E.g., if you use tcsh, you can add the following lines to your .cshrc shell configuration file source ${where-you-install}/etc/nctuns.csh E.g., if you use bash, you can add the following lines to your .bashrc shell configuration file source ${where-you-install}/etc/nctuns.bash If you do not add these commands to your .cshrc or .bashrc file, you will need to manually set these variables in each opened xterm window before executing a NCTUns 5.0 program. ）
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