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北京怀九河考察归来: 热度 2 xin 2016-11-1 00:15; 一、考察概况国庆假期期间，携两位研究生考察了京北怀柔怀九河。从上游出发，我们向下考察至入怀柔水库的尾闾。历时三天，行程108华里，以考察河岸带生态环境为主。经过这次野外考察，有一些心得和浅见，现整理如下与大家分享。怀九河位于京北怀柔县境内，属典型山溪性河流。发源于黄花城东宫，经九渡河、四渡河，于前辛庄入怀柔水库，河流全长68.9km，面积347.2km 2 。怀九河属北京重要水源地，为怀柔水库主要入库河流，对北京水资源安全具有重要意义。二、存在问题 1. 发达的乡村滨水旅游怀九河主要河岸、库岸、支流岸边，均已密集地开展了以农家乐、山庄、钓鱼馆为主的休闲、吃住游为主的乡村旅游。建设规格和质量，在全国来说还属上乘，多以仿照南方建筑、造园风格，有些地方还拟似日本、台湾等国家地区风格。过度的以乡村旅游为主导的旅游开发，大量垃圾流入河道，河流生态环境下降。同时，河岸大量的建设，让河岸破碎化，降低了连通性，让怀九河负重不堪。 2. 全河段不同程度污染怀九河的河水，时有时无、空间呈现串珠状，水质差别很大，但以污染水体为主，局部恶气难闻、富营养化现象存在。污染源主要来自于高密度的淡水鱼养殖、农村和滨河农家乐污水排放、以及各种生活垃圾、建筑垃圾随处可见。河岸岸坡基本上没有清洁河段，均存在不同程度的垃圾存在，甚至在河道边缘还存在垃圾填埋场，真是不可思议。这条河流的水流入怀柔水库，是北京的水源地啊。污水和垃圾成为影响怀九河水质重要问题。 3. 生态河流还为时尚远在全国倡导生态文明、生态旅游和美丽乡村建设的背景，怀九河生态建设为时尚远，主要表现在河流横向河道岸坡硬质沟渠化、纵向高密度拦水坝截断了自然水流连续性。当前，怀九河已是高度人类活动干扰下的人工河流，从河流的几何形态到河流的水文过程，都已失去了自然河流的本性。主要表现在河道已经不具有自然河流的弯曲、浅滩与深槽以及砾石河床，河岸已经高度硬化不透水的河岸，而不是透水性能良好的自然河岸。怀九河被几十个跌水坝拦截，从空间上呈现若干跌水坝前方水面组成的串珠状河流，非汛期很多河段已经断流。 4. 河道砂石被猖獗盗采随着流域城镇化进程加快、旅游开发以及道路修建等，河道中砂石成为紧俏的建筑材料，常年以来存在大量河道砂石盗采现象。我们在考察过程中，还见到多处正在盗采河道砂石处。河道砂石是千百万年来，河流水力作用与河面相互作用的结果，是千百次对河面冲刷达到的稳定河床。布满河道径级不等的砾石，对河床具有很好的稳定、保护作用。盗采河川砂石，加剧了河水向下侵蚀和两侧的侧蚀，在新的稳定河床未有形成之前，河道将进行距离的调整。河流边坡栽种五六十年的杨树林，具有高密度、高径级特征，发挥着重要的固定河岸和景观作用，成为怀九河两岸稀缺的生态资源，代表了当地是河流生态建设的历史积淀。这次调查发现，由河道砂石采集造成边坡侵蚀，致使杨树林立地失稳，遇洪水时倒掉，让人感到心痛。 5. 河流修复与精准扶贫沿河考察过程中，也对河岸附近村庄进行了初步考察，结合学生在这里生活几个月的经验，发现北京新农村建设成绩显著。虽然，当地山民的生活条件明显提高，但不同程度存在着贫富两极分化的现象，而且大有越演越烈之趋势。当地区位条件比较好、旅游资源比较优越的区域，都被当地有势力的人物占有，走上了快富和暴富的道路。如何让河岸两侧人民更好的分享母亲河带来的便利，增加他们就业机会，提高生活品质，成为一个重要话题。当前，河流资源阶层固化板结，不利于当地社会经济持续发展，也不利于贫困问题的解决。考察过程中，在河岸遇到一个语言功能丧失的老妇人。大雨天，她在河岸滩地晾晒枣和栗子，用羽绒服盖着一些东西。她见我很热情，手拉着我吃枣，让我记忆犹新。村里没有资源的群体，要不进城打工，要不在饭店度假村当服务员，收入不高。阶层固化的现象非常明显，似乎也不存在有效的破局策略。三、工作展望 1. 增加河流生态环境治理增加农村、沿河农家乐生活污水的收集和治理，提高河道湿地建设，增大河流去污能力。加强沿河生活垃圾的收集和处理，提高河岸带清洁，避免垃圾随地可见的现象。建议流域分别修建污水处理场和垃圾处理场，提高流域污水、垃圾处理能力。 2. 从人工河流到自然河流经过长期的河流治理，当前怀九河正在经历自然河流到人工河流的转变，随着治理工程的逐年实施，其人工河流特质越加显著。当前，河流开发过程中应该注重保护、增加河流生态修复的力度，提高河流生态性。在现有的基础上进行生态化改造，主要包括根据现阶段水文情势的背景下，尽量保持现有多跌水坝拦截的现状条件下，开展河道自然地形的浅滩-深槽与叠水的人工改造，增加河道的弯曲度、水深、微地貌的多样性。在保持现有河道护岸工程的基础上，增加河岸顶部生态改造，加大裸露坡面的柔性覆盖，提高河岸生态性与景观优美程度。 3. 多方论证河流治理模式考察期间，遇到三五处正在开展河道整治的工程。从当前来看，这些工程主要以硬性修复为主，将河流从河道到岸坡开展沟渠化修复，而生态修复的理念几乎没有任何体现。从当怀九河的治理现状来看，国际生态河流的理念只是理念，还远远没有落到实处。现在迫切根据怀九河现状，经过水利、园林、交通、当地居民、科学家等多方都能接受的治理模式，包括河道整治模式与河流岸坡修复模式。纯自然洁癖主义是理想化，不切合实际的，尤其是河流的防洪、防治岸坡冲刷保路等功能，工程措施是必要和必须的。但远离人烟河段可以更多地考虑自然恢复，自然多一些、工程少一些，而村庄城镇、濒临公路冲刷河段相反，工程多一些，则增加其抗冲刷性和稳定性。整体上应该以工程措施为基础，以生态措施为皮肤，相辅相成、相得益彰，即满足河道、河岸的防洪、行洪、稳固的需要，又具有很好的自然性，提供更丰富的生物栖息地、更好的涵养水源净化水质、更优美的自然景观。 4. 河流功能区划迫在眉睫从哲学上来讲，结构决定了功能。现在人的能动性很大，基本上根据河段的功能确定河流的结构。因此，怀九河生态修复除了考量河流立地条件、水文过程等自然条件之外，更多地应该从河流的功能定位出发。当前，应该根据河流立地、水文、区位等条件现状出发，将河流分左右岸进行多样性保护、防洪、游憩、去污、景观等不同功能定位，开展河流功能区划工作。从不同河段功能区定位为出发点，以河岸立地条件为着手点，开展工程措施为主、植物修复措施为辅，构建典型河段河岸生态修复优化模式，开展相关的示范工作。河流修复手法需根据河段功能区的定位密切相关，因此，开展怀九河功能区划分，对河流生态环境修复具有重要意义。河流功能区划是河流管理、河道修复的依据，科学、合理开展河流功能区划分有助于提升河流管理的科学水平。 5. 长期系统定位观测研究从土壤、植被、水文等方面综合开展河流生态系统长期定位观测，是开展河流生态修复的基础。当前，对北京山区河流生态修复的研究非常薄弱，主要受制于对河流观测不系统、观测时间较短，对河道、河岸的历史成因不明确，对当前生态修复措施的长期效果缺乏系统观测。; 3650 次阅读|7 个评论

人工增加液态水的几项技术: fanxiaoyingz 2015-8-1 12:14; 人工增加液态水的几项技术今年的热浪格外持久猛烈。人们为了避暑开着豪车不远千里万里奔向青海西藏和黑龙江，目的仅仅是享受几天凉快日子。可以肯定这种热浪在以后的年份每年都会有，但是人们不管是开豪车奔跑，还是在家里开着空调，本质上依然是制造热浪的过程。因此这种因为躲避热浪而制造的过程是一个死循环，不是消除热浪的根本措施。开豪车奔跑，一方面在燃烧放热，另一方面在制造可以吸收热量的二氧化碳，因此是一个制造热浪的过程。而开空调本质上是一个热交换过程，只不过是利用 r32 ， r22 ， r134a ， r410a ， r407c 等的气化过程吸收小范围的热量，然后又经过压缩液化放热把热量排泄到外界大气中。而这个过程实际上依然需要消耗大量的电能，制造更多的热量。因此现代城市使用空调的结果是城市越来越热。是一个死循环，因此中国现代化的解决必然是东部地区和南方的夏季越来越热。解决中国热浪的理想的办法是利用空气热能来发电，利用远距离蒸汽输送技术把大量湿热空气输送到西北干旱地区。既能够部分解决南方暴雨成灾问题，又能够解决南方炎热无比问题，还能够解决北方缺水问题。但是利用空气能发电的技术远远没有成熟，远距离蒸汽输送技术也远远没有成熟。但是我们发现了一些解决某些地区干旱缺水问题的方法。这些方法技术在现实中有很多表露。夏天在空调外机下面总是会流出一些水分，有时候水分很多，一天足够一桶两桶。最近使用铁皮做的活动板房材料的人越来越多，我发现用铁皮做的活动板房的屋顶每天早上都会有露水落下，有时候象下雨一样。目前我国的冰箱冰柜基本普及，人们发现在冷冻室中明明没有加水，但是隔一段时间后，冷柜内层会有很大的冰块产生。还有，冰箱中冷冻的鸡蛋，肉食品等东西从冰箱内取出来的时候表面会凝结一层水分。以上这些实例其实都表明了一个道理：温度降低到了露点和冰点以下，空气中的水分会自动凝结。而我们则应该利用这种现象人工造水。尤其是炎热的夏季，实际上空气中的绝对湿度很大，但是由于温度很高空气的相对湿度很低，所以不能产生降雨，这种现象在我国历史上大量存在， 1929 年大旱三年；这种高绝对湿度，低相对湿度，长期不下雨的现象在夏季的印度，非洲，南美洲大陆的西海岸地区普遍存在。那么我们就可以利用空调技术实现人工生水。如何把空掉改造成为“生水机器”呢？首先测量出当地空气的绝对湿度和相对湿度。这个可以使用干湿温度计来实现，从而确定出当地的露点温度。然后把空调温度设定到露点温度以下，最好设定到冰点附近。其次空调设备进行必要的改造使其与空气有适当的接触面积，而且设计必要的接水设施。第三要设计一个热空气快速排出设备，以便冷凝水不再蒸发。第四点是人工造水需要一个较好的低温环境，例如利用晚上造水，这时候空气的辐射热会把许多热量散射到太空中，温度自然下降，再例如在山洞中造水，把热空气排出山洞，冷凝水会迅速大量形成。对于南美洲西海岸，非洲西海岸和印度人来说这项人工造水技术具有十分重要的生存意义。不需要远距离担水送水，只需要一台类似空调的制水机既可以解决吃水问题。这项技术对于地处我国西南高山地区的群众也有重要的现实意义。在大规模造水工程中，尖端放热效应具有很重要的现实意义。尖端放热效应在现实中有许多实例。例如，高山顶部的温度总是低于半山腰和谷底；例如雪山的海拔总是很高；例如冬季人体最容易冻坏的部位是手，脚和耳朵。例如汽车里面冬季特别冷，夏季特别热。例如雾凇（水气遇冷凝华而成的自然景观）出现在树林和电杆等上面。这些都是尖端放热效应现象。尖端放热效应的原理既有对流作用，又有辐射作用，也有传导作用，可以说热的三种传导方式都在起作用。首先，尖端物体，包括圆球体的体积和表面积的比值很小，我们知道一个物体的热容量和它的体积成正比例，和它的比热成正比例，所以热容量一定但是形状不同的物体散热和吸热的速度不同，散热速度和它的表面积成正比例，和体积成反比例。体积和表面积的比值越小，散热越容易，接触面积越大。所以球形物体散热快，杆形物体散热快，这些物体归结到一起都是具有尖端的物体。这些物体和散热介质接触面积大，同时热辐射也快于表面积小的物体，这是因为具有尖端的物体经过反射后重新吸收散射热的可能性较小，所以辐射——吸收——辐射——吸收的反复过程进行得少，而在山谷地区、洼地、手心、腋窝等地方，可以进行多次辐射——吸收——辐射——吸收的反复过程，因此不具有尖端效应。另外由于对流和辐射对尖端表面的热分布有较大影响，导致物体里面和外面有较大的温度差，加剧了热传导的进行，这时候那些比热小，导温率高的物体更加具有优势，例如活动板房屋顶早晨下雨，但是水泥瓦屋顶早晨不下雨，那是因为铁的导温率高于水泥。在雪山上，白天太阳辐射很强，但是白色的反射率很高，雪山实际上吸收的热量较少，由于白天吸收热量和放射热量同时进行，因此不能把雪山看作一个标准黑体，“黑体辐射定律”不完全适合于白天的雪山。但是晚上雪山就是一个标准的黑体，“黑体辐射定律”完全适合于黑夜的雪山，这时候单位面积单位时间辐射功率和温度的四次方成正比。温度越高放射越快，由于雪山不会再吸收热量，仅仅是单纯地放热，所以山顶降温很快。山顶的降温速度是平原地区和城市地区的十几倍，甚至更快。这样山谷和山顶之间很快形成温度差，导致山谷风的形成，而山谷风和山谷中的乱流加剧了山顶降温过程。因此住在山顶的人们夏季更能享受凉爽的环境。而山的海拔超过一定程度就会常年积雪。问题的关键是这种尖端放热效应在山区如果温度降到了露点以下，或者冰点以下，那么山区容易形成径流或者平流雨。在秦岭上虽然同样干旱少雨，但是却从山上不断流淌下来大量径流，水量持续不断。但是在低矮山区却干旱异常。根本原因就在于秦岭山区较高，白天和黑夜由于尖端放热温差很大，秦岭上温度降到了露点以下。多年观察的结果秦岭上降雨量为一千二百多毫米，而秦岭脚下的宝鸡市区年降雨量为七百毫米。我个人认为观察结果不排除有冷凝水的可能。我们通过分析尖端效应对于山区的水分影响发明了一种增加雪山融水和雪山水储存量的方法。这个方法就是在雪山上面大量放置具有尖端特点的物体。例如空心圆球、三脚架、大量树枝，在雪山上打洞，堆叠石块等等。我的设想，最好的方法是用木材做成许多空心锥体投放到雪山和周边高山，以利于径流形成。尖端效应加剧了温度变化过程，是的温度极容易升高，也容易降低，这取决于环境温度的变化。但是在增加降雨的时候我们需要的就是不断积雪和加速融化的过程，因此在高山地区放置尖端物体以后会显著增加径流量，从而较好地解决我国西北地区干旱缺水问题。不仅雪山地区能够在大量放置尖端物体以后增加径流量，在那些没有雪山，但是昼夜温差很大的山区放置尖端物体，我相信也会增加径流量，从而形成灌溉绿洲。例如青海湖，为什么青海湖常年有水，从来不干涸。原因就是其四周有无数条小溪流流进了青海湖。为什么没有下雨，但是在青海湖周围却存在许多常年流水的小溪流。因为青海湖周围都是高山，青海湖地区就是一个高山盆地，在这个高山盆地中有奇特的尖端放热效应。盆地内部由于周围高山环绕，水分不容易散失，但是却有效地降低了当地气温，使得青海湖地区白天和黑夜的温度差异较大，白天蒸散的水汽和外部进入该地区的水汽到了晚上就会形成露水，露水不容易蒸发，在周围高山的山腰就会汇聚成为小溪流。所以青海湖常年有水并不是降雨的结果，而是盆地掬水效应和高山尖端放热效应产生冷凝水的双重结果。因此我们可以推理，如果在青海湖西部，例如哈拉湖（北纬 38 ゜ 17 ′，东经 97 ゜ 35 ′）周围，利用人力工程封闭山口，加高山体，那么也可能会形成更大的湖泊。湖泊的形成对于绿洲灌溉农业影响巨大，过去没有听说过青海湖周围生产粮食，但是近年来青海湖周围的湖岸绿洲到处都是油菜，每年七月盛开美丽异常，吸引了大批游客开车前往，带动了青海湖地区的繁荣和发展。综合以上分析，目前凭空制造水，利用冷凝技术的方法有三个：一个是用类似空调的压缩机组小范围造水；二是在高山地区大量大面积制造人为的尖端放热体，增加空气中水分冷凝的机会；三是利用高山盆地效应修建人工湖泊。; 个人分类: 气候生态|4163 次阅读|2 个评论

历史学是科学: benlion 2015-5-2 18:28; 不仅宇宙和生物演化，而且，社会和文明发展，都是具有时间、空间和运动，以及文化因素交流与构造的客观过程。埃及、巴比伦和三星堆、玛雅等属于远古形态的文明，约公元前 1500 年后，人类进入发展古典文明的时期，导致了轴心时代。公元后 6 世纪到 16 世纪为东方中国、阿拉伯的文明发展时期，而后，经历大航海时代转向了查理曼欧洲、英联邦文明的发展。不仅中古代存在东西方的丝绸之路，导致了文化交流，如佛教、开封犹太教，而且，欧洲文明也是建立在中国、阿拉伯和希腊文明的基础上。（科学的体系：自然、社会、认知和人工科学）（科学的过程：中国、阿拉伯到查理曼、英联邦）注：约公元前1500年，以色列出埃及和中国商朝、印度吠陀文化和希腊迈锡尼文明等形成。（ 2011 年 -2015 年网络日记）; 个人分类: 文明|1913 次阅读|1 个评论

科学发展 - 3维度的推动: benlion 2015-3-6 11:18; - 论社会科学的方法论近现代科学的奠基，在17世纪到19世纪是物理学（及化学）、生物学（及心理学） - 自然科学的理论与实验结合的实证方法建立，18世纪到19世纪是社会学（及语言学）- 包括，教育学、政治学和经济学等社会科学的实证方法建立。 20世纪是分析与综合结合的系统方法和工程（及技术和工业设计）科学的建立，从而，形成了自然、社会和工程（或人工）科学的体系。社会科学，涉及到传播学、管理学与创造学 - 创新理论的科学研究与发展。科学的研究与技术的转化过程，就是投入资金或资本的知识发现与知识物化过程。其中，投入是组织的管理与分配 - 资本运作，创造是知识和商品产出，教育和媒体、物流与贸易是传播。资本运作模式的知识和方法发现是创造，资本运作的方法和知识复制是传播 - 资本运作是组织与管理，组织与管理的科学研究和教育是创造与传播。没有逻辑，就不成句子，有语言的社会，必然存在思维的逻辑。逻辑学是体系化的知识体系，却不是实证方法的科学，而属于哲学，哲学研究思维的逻辑、情感的审美和行为的伦理等。科学的体系结构，涉及到科学的1）知识与传播、2）研究的方法与创造、3）组织的管理与建制；因而，推动科学进步与发展，包括，基础科学的知识发现与应用研究的知识物化等，都涉及到社会的文化教育、科学思维和管理体制的3维度推动力量。; 个人分类: 201415|1660 次阅读|0 个评论

细胞 - 科学与艺术: benlion 2015-2-9 21:09; - 生命设计的逻辑大航海时代，中国文明与欧洲文明发展的转向，从诸子百家和技术、艺术的工程范式，向近现代欧洲的宗教到人文、工程到科学转换的哲学观念发展，而且，从工业革命到工艺美术运动，也是手工业作坊、工艺模式向工业制造、设计艺术的转换。从把天体运动和血液循环视为机械运行，建立数学方法分析人工机械等，到将生物机体看作机器，人工设计有机机器，属于同一个科学思维的发展模式。科学研究的结果是知识、规律、概念和公式等；然而，科学研究的过程，不仅，存在逻辑思维，建立数学模型，而且，也有直觉思维，发明仪器技术等。直到仪器、软件公司等发展，使科学研究与技术发明分离，却导致了对信息链和产业链的社会管理，以及对基金会、出版商的依赖模式。当科学仪器的技术流程自动化、数据的规模化发展，科学研究和实验室、艺术设计和工作室，也走向了工业化的知识生产、 IT 媒体和发明工厂的模式，尤其在计算机、基因组和机器人等大型科学。细胞进化、发育与病理发生，人工细胞的设计与合成，在系统生物技术 - 仿生学与遗传工程层面的仪器、软件和方法等发明，将起到决定的影响作用。 —（分子网络 MolNet1.0 ）—; 个人分类: 201415|1433 次阅读|0 个评论

新世纪 - 未来科学: benlion 2015-1-8 19:10; 现代文明，经历了新艺术运动、新教育运动到新启蒙运动时期 - 可能，犹太-基督教的“儒释道”诠释，并发展到人工科学和管理科学 - 工业科学时代。博弈论 - 诺依曼，工程控制论 - 钱学森，可能是20世纪非常重要的进展 - 人工与管理科学。 -（博客日记：2011年6月-2015年元月）-; 个人分类: 2015|3021 次阅读|0 个评论

耶稣与孔子对话: benlion 2014-12-28 15:24; – 发明创造与实践应用创造，从而都是在交汇点上发生，化学反应也是分子与分子碰撞过程的原子重新组合与构造；然而，必须存在交界的边缘，不相关，就不可能发生交叉，如，宗教与科学，必须以哲学为中介，不可科学诠释宗教，也不可宗教解释科学，宗教的表述是文学和象征的艺术，科学的方法是数学和技术的操作。然而，基础医学研究，也不同于临床医学，人的心身相关，涉及到不仅科学和技术的治疗，也涉及到人文的关怀和艺术的手法。 20 世纪 80 年代末，大学医学教授讲的话：医学不同于生物学；因为，医学要有临床经验和记住治疗方法、很多药方和术语，尽管，当时有点受到刺激，从而走向发展系统科学方法的医学研究。然而，后来也明白一个道理，科学研究和技术创新过程，发现新知识和发明新技术，终究是为了临床医学和实践应用，不是发现了知识和发明了技术却不用，积累的知识和技术在临床医生来说，就必须都能记住、掌握和熟练使用，这才是创造和创新的目的，创造和创新却并不是目的。宗教的实质核心，就是历史教育和典籍阅读的以史为鉴，以及个体人格和社会伦理等。宗教的 “ 上帝 ” （或宇宙万物的终极因）不能理解为 “ 人 ” 或 “ 物 ” （或希腊神话的“人神合一”），否则，就走向了理性宗教反面的“鬼神”迷信。可以参照启蒙运动时期，法国、德国对儒家和道家阐述，以“儒释道”诠释犹太 - 基督教可能比希腊哲学更加合理；因为，以色列 12 部落（如，春联等习俗可能与犹太文化有历史渊源）合一的精神贯彻整本《圣经》。然而，佛教是典型的无神论宗教，并演变成泛神论，在印度转换到印度教。儒家和道家有“炎黄子孙”和“黄帝” 4 个面孔等概念，道家的 “道可道，非常道”和“玄之又玄”等 – 可能更恰当描述“上帝”绝不是想象的“人”或“物”（神话或泛神论），道家和儒家的传统，才可能是犹太教传统“上帝”观念的哲学诠释。最后一点：科学导致经济发展，宗教守护伦理道德，政治则是社会管理，一同构成 “ 政、教、商 ” 分离制衡的社会体制，在古代中国则是 “ 儒、释、道 ” 的文化分离与牵制。 - （犹太教 - 儒道家传统与印度教 - 希腊神话传统） -; 个人分类: 201415|5463 次阅读|0 个评论

机器与文化心理分析: benlion 2014-10-22 11:02; 人是机器，不存在绝对的思维自由；因为，自我定势的局限。摩西十诫：2部分，上部分是论上帝，下部分是论人伦。犹太-基督教传统发扬了上部分，儒-道家发扬了下部分；然而，贯彻的“12部落”合一精神，可能是犹太教 -儒家传统合一。 “上帝”造人，人造机器，文化是软件。人是“上帝”造的机器；然而，软件可能植入文化“病毒”，心灵被捕获，导致情绪、欲望驱动的状态，诸如畏惧、自毁心理等。在中国文化，“上帝”自然（nature）化或客体化为“上天”（如，“天”然或“天”赋、“天”性），而禅宗让心灵沉静，从而，最接近与“上帝”交流的抗干扰状态等。史学和科学，都是客观知识的探索与规律发现，在未来，天然与人工机器，将可能走向嵌合。科学的对象，包括，自然与人工客体、人类社会与文化，文化资源，也是科学研究与分析的数据。科学无国界，艺术传播无国界（如，摇滚乐、非洲艺术），技术转移有国界；因而，科学的社会与管理学也无国界。中国古代社会，经验科学，主要体现在实践的工程和技术形态，而且，构成科学体系的第1层次研究，如，1）声学、磁学、光学和2）农学、化学、医学等。在近现代欧洲，科学发展到第2层次的综合，如，力学-声学、电学-磁学和热学-光学统一到动力学、电磁学和热力学等，而在20世纪，发展到理论物理学和分子生物学、计算机科学和系统生物学等。未来科学，物理学-心理学与生物学，将在场论、DNA信息和脑科学层次走向综合，而资源（土地和人力等）转化和组装（产品GDP）为财富（技术和设计等），关键在于资本投入技术（限制因素）的开发，尤其工业设备、科学仪器是上游控制的核心技术。附、人类文明的历史时期：文明体，教育、体制和产业结构，教育是知识（人才）复制，产业是产品（样机）复制，科学发现新知识和新规律（方程式等），技术发明和艺术设计开发新产品。 1）约公元前2000年-公元前1500年；2）约公元前1500年-公元元年；3）公元元年-约公元1500年；4）约公元1500年-公元2000年；5）公元2000年之后。医学3重界与工业3链环： 20世纪，认知与计算机科学建立，21世纪，人工与系统生物学发展。 1）传统医学，动植物药；2）实验医学，化学分子药；3）系统医学，细胞和组织治疗等。 1）工业母机制造；2）蒸汽机-内燃机、发电机-电动机、无线电-计算机和反应器-传感器工业；3）终端消费品制造，如，购买3D打印机等。 -(创新型社会)-; 个人分类: 2014y|1727 次阅读|1 个评论

科学思维与艺术精神: benlion 2014-9-23 14:39; 科学讲究一个新知，艺术讲究一个原作，工业讲究一个标准。艺术赝品往往价值不大，工业化的规模复制产品，就是降低成本和价格，知识产权是保护新发现、新发明和新设计的原有价值。人类文明，坐标系是轴心时代，发展是轴心文化模式的转换。如，设立公式：F=M（x，y，z），则，1）F1是轴心时代中国的文化，从商周朝到唐宋朝发展，M1为波斯，x为印度、y为希腊、z为周朝等；2）F2是查理曼欧洲文化，从文艺复兴到启蒙运动的发展，M2为阿拉伯，x为印度、y为拜占庭、z为元明朝等；3）F3是英联邦文化，从北美到澳洲的发展，M1为北美，x为中欧、y为罗马、z为查理曼欧洲等。近代文明开始于地理发现，实验科学的奠基，现代文明开始于工业革命，现代艺术的奠基，在20世纪，人类文明进入自然和人工科学、社会和管理科学等时代。系统医药学，系统科学与实验科学的方法整合，形成新的科学范式，包括，基础与工程、天然与人工的转化科学与科学与工业耦合的形态。系统思维不同整体思维，在于是建立在精细分析基础上的综合。 -（科学方法论）-; 个人分类: 2014y|1459 次阅读|0 个评论

重振人工智能雄心壮志的时刻已经到了: bigdataage 2014-8-7 19:26; 重振人工智能雄心壮志的时刻已经到了拉里·哈德斯蒂（Larry Hardesty）发表于 2014-07-23 01:16 创造人工智能远比人们想象的更具挑战性。然而新的人脑及机器思维研究中心已准备再试一次。这一次，计算机科学家、生物学家和神经科学家将一起处理这个问题。在1955年夏天，4名顶级美国数学家（那时还没有“计算机科学家”这个术语）倡议在达特茅斯学院召开了一次会议，来探讨被他们称为“人工智能”的主题。“这项研究是在一个猜想的基础上进行，那就是学习的每一方面，或智能的任何其他特征，可以在原则上被精确地描述为，能够造出一部机器来对其进行模仿，”倡议书说。这次会议于1956年进行，为期一个月，通常被认为是人工智能研究的起始。倡议书作者中的三人，即表处理语言（LISP）发明者约翰·麦卡锡（JohnMcCarthy），麻省理工学院40届理学硕士、40届博士、信息论先驱克劳德·香农（ClaudeShannon），以及后来的图灵奖得主马尔温·明斯基（Marvin Minsky），稍后都曾在麻省理工学院授课。麦卡锡和明斯基（55年后他仍是麻省理工学院教师）创立了麻省理工学院人工智能实验室。到1967年，计算机技术发展迅速，明斯基在他的书《计算：有限和无限的机器》（Computation: Finite and Infinite Machines）中大胆写道，“我确信，在一代人的时间内，智能的各个部分，鲜有哪个会在这部机器（电脑）的领域之外，创造‘人工智能’的问题将在本质上解决。” 当然，明斯基的预测过于乐观。早期人工智能研究者把赢得国际象棋比赛当成智能应用的范例，但后来发现这比区分口语词汇或识别面孔之类计算问题要容易得多。在20世纪80、90年代，随着复制人类智能的难度逐渐清晰化，人工智能具有了某些非常不同的含义，那就是实用的专用计算机系统，通常基于“机器学习”，这应用到对大量训练示例的统计分析。正是这一手段给了我们语音识别和自动文本翻译功能。麻省理工学院的研究者们相信，现在是重振人工智能雄心壮志的时刻了，因为有希望开发出更好的治疗神经紊乱的疗法，以及能以人类直觉预测我们需求的计算机系统。美国国家科学基金会（National Science Foundation）似乎也同意这一点。去年9月，该基金会宣布为人脑及机器思维研究中心（Centerfor Brains, Minds, and Machines，简称CBMM）捐赠2千5百万美元，该中心位于麻省理工学院的麦戈文脑科学硏究所（McGovern Institute for Brain Research）。麻省理工学院为该中心提供12名主要研究人员，另有6人来自哈佛，还有5人来自其他机构。 CBMM由托马索·波焦（Tomaso Poggio）领导，他是一名脑科学和人类行为学教授，也是麦戈文研究所和计算机科学与人工智能实验室（Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory，简称CSAIL）的首席研究员。对他的双重身份展示了新中心的首要理念：如果能够把计算、生理和心理的方法相结合，我们就能比孤立研究更快地理解人类智能。 “这个中心尝试的是，为了复制人类智能，需要对大脑和认知了解更多，而不是像50年前那样仅仅依靠计算机科学，”波焦说。帕特里克·温斯顿（Patrick Winston）是电子工程和计算机科学系教授和CBMM的研究协调员，他补充说，调查问题的技术在近年来有着显著的提升。温斯顿说，首先，“计算是自由的，不论需要何种类型的计算，都能够做到。”他还说，其次，“fMRI 现在已成常规。”fMRI 是指功能性磁共振成像，可用于研究大脑活动。他还指出了一些技术，例如经颅磁刺激，能够在认知测试中扰乱特定大脑区域的活动，以及光遗传学，这种技术利用光来选择性地激活或沉默大脑中的转基因神经元。光遗传学的先驱是99届工程硕士埃德-博伊登（Ed Boyden），他是麻省理工学院媒体实验室（Media Lab）的教授，也是麦戈文研究所和新中心的首席研究员。中心的研究围绕几个主要的主题或要点包括：视觉智力，其中集成了视觉、语言和运动技巧；智力回路，将包括神经生物学和电气工程学的研究；智能发展；以及社会智能。波焦是视觉智力的主要研究者之一，他还将领导一个理论平台的开发，旨在将研究结合在其他领域。对于每一个要点，CBMM研究者们正致力于定义一组基准的问题，令他们可以以此来评估他们的进展。波焦提供了一个例子，与他之前在视觉系统的研究相关。面对一副人们互动的图像，一台智能计算机应当能为5个问题提供合理的答案，从易到难分别是：图像里有什么？图像里都是谁？人们在做什么？谁在对谁做什么？接下来会发生什么？不变量探索围绕着人类智能的所有问题的理论框架，是一个艰巨的任务。但是波焦对于大脑如何回答他列表上的第一个问题的研究，为这一框架可能的样子提供了一张草图。 “图像里有什么？”是人工智能研究的一个蓬勃发展的领域，需开发物体识别的电脑系统来能够回答这个问题。通常，物体识别系统会使用某些种类的机器学习。人类标记样本图像，指示哪些物体出现在哪里，接着系统会尝试识别该物体在所有图像上所共有的一些常见特性。 “这与人类学习或动物学习完全不同，”他说。“当一个孩子学习认识一只熊或一只狮子，你无需为他展示一百万次狮子的照片。大概两到三次就够了。” 波焦认为与机器学习系统不同的是，人脑是以一种“不变”的方式描绘物体：不论物体有多大，是在视觉区域的何处，还是在旋转的，描绘出的都是一样的。他还相信，自己对这种描述的可能构成有一个看上去合理的理论。波焦的理论需要大脑或尝试模拟大脑的电脑系统存储一些物体的一块模板，其中包含这些物体的每一种变化——类型、位置和在平面上的旋转。例如，大脑可能会存储一张人脸的几十张图像，描绘出其360°的旋转角度。一个陌生的物体将被描绘成一个“点积”的集合，介于其图像和模板之间。点积是线性代数的一种标准算法。不论该物体的大小、位置或方向如何，该集合总会维持原样。该理论具有说服力的一点是，点积把两组复杂数据集（例如视觉图像）的对比，减少到一个数字。点积的各个集合，即便是为多个模板，也不会在记忆中占据太多空间。波焦说，另一个具有说服力的一点是，“对于神经元来说，点积是最简单的计算之一，或许就是最简单的。” 在实验中，波焦的系统或许无法超越机器学习系统。但它需要较少的训练例子，这表明它更好地复制了人脑的运作。对于大多数计算任务，人脑的方法通常是更好的。波焦相信，积点的集合还能锁定更抽象的概念。包括不同形状物体集群的模板，就像一个骰子一面上的点一样排列，或者排成一列或是圆形，能够加强数字的概念。一个从不同透视关系观察的平行线的模板，能够加强平行或透视关系的概念。“可能会有更多有趣的事情有待探索，”他说。模糊思维和波焦一样，乔希·特南鲍姆（Josh Tenenbaum）是脑与认知科学系（Departmentof Brain and Cognitive Sciences，简称BCS）的教授和CSAIL的首席研究员。他领导的CBMM开发要点，集中于直观把握孩子也能展示的物理现象，同时他也进行有助于波焦领导的理论工作的研究。特南鲍姆解释说，最早的人工智能研究集中在构建数学语言上，例如可以为“鸟能够飞”和“鸽子是鸟类”等论断编码。研究者们认为，如果语言足够严谨，计算机算法将能够梳理编写在其中的论断，并计算出所有逻辑上有效的推论。但是，理解语言论断所需要的背景信息被证明远比预期中要多。例如，并不是所有鸟都能飞。在不能飞的鸟类中，关在笼子中的知更鸟和翅膀断了的知更鸟是有区别的，另一种区别是各种类型的知更鸟和一只企鹅的区别。以手工编写出足够的这类常识性例外，以使最基础类型的推理成为可能，被证明过分耗时。相比之下，通过机器学习，电脑可以自行学习某种东西的大量例子，并推断这些例子的共同点。例如，通过1百万张一只狮子的图像，机器学习算法可以量化自身的猜测：77%拥有这类视觉特征的图像是狮子的图像。但是，虽然这种方法对于明确定义的问题处理得不错，例如识别鸟类的图像，但在处理更抽象的概念时会遇到麻烦，例如飞行这种鸟类、直升机、风筝和超级英雄共有的能力。而比起语法和母性来说，飞行还算是一个具体化的概念。特南鲍姆和他的学生们已经开发出一种新型工具，名为概率性编程语言，其中融合了新旧人工智能的最佳特色。如同早期人工智能语言一样，它包含了推理规则。但这些规则是概率性的。例如说食火鸡是一种鸟，以特南鲍姆的语言编写的程序估计会得出这样的结论：食火鸡可能可以飞。但假如程序随后被告知食火鸡的体重将近200磅，它大概就会把飞行可能性降低。 “在人工智能的两个早期阶段，最大的分歧在于符号对抗统计，”特南鲍姆说。“我们在数学方面的发现之一是如何将这两点相结合，如何以这类符号语言进行统计推断和概率推理。” 读懂人们波焦的五个基准问题中的第二个是“图像里都是谁？”。这个问题长期以来一直与BCS教授南希·坎维舍（NancyKanwisher）的工作相关，她最知名的领域是，使用功能性核磁共振成像来识别和分析大脑的面部感知专门区域。坎维舍领导着CBMM的社会智能要点研究，她把这当成自己先前研究的自然延伸。“当你看一张脸时，你感兴趣的不仅是基本的人口统计方面信息，例如那具体是谁，他们是男是女，他们年龄多大，”她说。“你能说出的不仅是这个人快乐或悲伤，还有他们是自信还是踌躇，精力充沛还是被动。通过非常简短的一瞥，我们能够从一张脸上看出极为丰富的东西。” 坎维舍说，人类通过肢体语言，同样可以推断出很多关于人们情绪、意图，以及与他人的关系。肢体语言有着符合计算建模的优势。她还援引了已故的纳莉尼·阿姆巴迪（Nalini Ambady）的研究，后者是斯坦福大学的社会心理学家，曾开发出“薄片判断”理论。 “在学期开始时，她录下了哈佛课程助教在班级前讲课，”坎维舍说。“然后她把这些视频非常简短的片段向心理学实验的对象展示，并说‘为这名教师的效率打分’。这些人都是看到一个人在教室前对一个班级讲话的几秒钟，甚至都没听到在说什么。而她发现，这些评分结果，与那个人的实际学生的评分非常接近。” 坎维舍说，CBMM社会智能要点的第一个项目，将是设计一组实验任务，令研究人员能够量化人类社会知觉。一旦研究人员建立一条基线，他们就能进行一些研究，例如童年期间各项任务的表现，或是自闭症儿童不同于其他儿童的表现。他们还能确认参与社会知觉的大脑区域，方法是通过功能性核磁共振成像来测量神经活动，或是通过经颅磁刺激来干扰表现。在收集所有这些数据之后，他们将尝试为大脑运行进行精确计算机建模。听懂故事波焦的列表上后边的问题是“谁在对谁做什么？”和“接下来会发生什么？”这些问题吸引着帕特里克·温斯顿（Patrick Winston）。他认为，定义人类智能的特征就是讲述和理解故事。这种能力甚至在标记图像过程中发挥作用。正如温斯顿喜欢指出的一样，一个人类能够把一个人拿起杯子放到嘴边的图像识别为他在喝酒。如果这个人拿着杯子向前几英寸，那他就是在敬酒。不过一只猫头朝上接着水龙头里的几滴水的图像，也会被人们识别为喝水的实例。 “你必须思考你所看到的是一个故事，”温斯顿说。“它们得到相同的标签，因为这是相同的故事，而不是因为看起来一样。” 这就是把一个研究要点贡献给视觉、语言，以及社会和运动技能的一个原因。为说明另一个原因，温斯顿援引了发展心理学家伊丽莎白·斯皮克（Elizabeth Spelke）进行的一项实验，她是前麻省理工学院教员，目前在哈佛，是发展要点的主要研究者之一。斯皮克曾被一些实验引起了兴趣，在那些实验中，研究人员把老鼠放在一间房间中心的一个旋转平台上。食物被明显地放在一个角落，但随后被挡板遮住。相同的挡板被安置在其余三个角落，平台则被旋转。斯皮克决定将该研究扩展到人类儿童和成人上，隐藏物改为一个玩具或一串钥匙而非食物。对于所有动物、儿童和成人来说，一旦旋转停止，实验对象或者走向被遮蔽物的角落，或者走向对角的角落（看起来和被遮蔽物的角落一样），两者概率相等。研究者们还改变了实验，为目标物体对角角落的墙上涂上不同的颜色。动物和儿童仍然以相等的概率选择正确角落或对角角落，而成年人则可以相对可靠地找到目标。这就是事情变得有趣的地方。如果成年人在前往目标前，被要求听一段文本并背诵，那么他们又会被截然相反的角落所混淆。收听和背诵文本“消耗了人类的语言处理器，把他们降到了老鼠的级别，”温斯顿说。“之后他们会说，‘是的，我可以看到蓝色的墙，但却没能记住。’” 回答CBMM的基准列表上最高级别的问题，大概会比 NSF 最初资助的 5 年需要长得多的时间。不过波焦说，“是时候再试一次了。已经过了 50 年。我们不清楚这一次能否成功。但如果我们不去尝试，就无从知道。” 原文： http://www.techreviewchina.com/home/article/detail/id/566.html; 5056 次阅读|0 个评论

人工造云种种: 热度 2 zhangxw 2013-2-11 16:27; 人工造云种种张学文 ,2013/2/11 目前气象系统的人士会谈及人工降水作业。这里所谓的人工降水就是针对具体的云播撒一定的化学药品，以促使更多的云中水分变成雨雪降落，以增加降水量。注意，这都是指已经存在着合适的云，才能谈人工增加降水问题。而从来回避人工是否可以造云的问题。或者说气象学目前无力用人工的办法，利用空中的水汽造出云来。说得难听点，气象学今天没有本领实现人工造云。今天黎明时刻我望着窗外，一是注意到天顶是没有云的，可东北方向却有一条云在向北移动。可细一看，不对，这不是自然界形成的云，它可能是 ” 烟 ”! 我转到南侧的窗子去看那个经常冒 ” 烟 ”( 应当是冬季采暖锅炉 ) 的位置 , 果然 , 那里冒出来的烟，顺着偏南风把它吹向北方！形成一条云（在逆温层内水平运动）。但是我再一想，又不对，现在经过“煤改气”工程，区域供暖所燃烧的不再是煤，而是天燃气了。天燃气燃烧还冒烟吗？我问自己，不，网友吉喆提示过我，甲烷燃烧要生成水。所以天燃气的燃烧应当形成大量的水汽，而烟筒是在排出水蒸气！于是，我就认识到，烧天燃气的锅炉，其烟筒排出的是水蒸气。这些水蒸气经过烟筒遇冷，它就发生凝结，于是就形成大量的小水滴，这些小水滴的集合，被人们按照惯性误认为是“烟”，而实际与气象学中由大量细小水滴组成的“云”是一回事。看来，在经过燃气改造后，我们习以为常地看到从烟筒冒出了的东西，已经不是烟尘，而是气象学中的云了。哈哈，现在的烟筒是生产人工造的云！您那个城市是否也有冬季燃气的大锅炉，其烟筒冒出来的东西究竟是烟尘还是水蒸气变成的云？您注意到了没有？几年前我去郊区看发电厂的冷却塔，它也懒洋洋地向天空送去了白云。这个类似烟筒的大家伙也是在人工造云。可冷静地想想，我们烧开水，那冒出来的热气，其实也是人工造云！而房间里的加湿器据说是用超声波把水变成小水滴，而送出来，这也是人工造云了！看来，气象学不敢谈的人工造云，其实早已经被工业设备实现了，仅不过与天然云比是规模小一些而已。启示：仔细观察在各种天气条件下的人工造云的形态与运动，难道不是认识自然界的各种云的活动机理的旁证吗？; 个人分类: 蒸发与凝结16|4211 次阅读|6 个评论

技术发明之精神分析: benlion 2012-7-14 17:44; 中国经济转型，必须找到一个突破口，这就需要研究与分析历史，研究社会心理乃至于潜意识心理的精神分析。欧洲最早的大学建立，为当时获得的新书籍、知识等提供一个研究环境，造就一种新的心理、情操与人格精神的同时，技术新的应用 – 航海的指南针等和新的技术发明 – 望远镜等，给新的经济繁荣 – 地理大发现和科学上新的知识 – 天文学革命等注入了新的方法和技术因素。从意大利、葡萄牙和西班牙到荷兰的航海贸易，构成近代文明发展的第一阶段；从英国大宪章、德国宗教改革和法国革命，形成近代文明发展的第二阶段。归纳和演绎逻辑奠基了实验科学，瓦特发明蒸汽机，也可以说是基于数学和试验方法的工程学诞生，从英国、法国到德国、俄罗斯、美国、日本等进入了大学和工业的实验室时代，新的设计与制造技术成为关键。技术或技术一词的精神内含可称之能力 - 能够与不能够做到的含义，技术既是又不等同于方法或知识，技术和艺术都属于人工的发明，但技术更多于客观的可行性，艺术多是人为的设想性，比如，绘画作品，包括绘制的技术和描述的艺术，工业产品，包括艺术的设计和工程的技术等。近代哲学与科学的互动，在当今转换到科学与工程的互动；因而，现代交通和信息技术，形成国际化社会背景，政府起到领导本国企业发展和国际谈判等功能，大学转换成国际化的教育产业模式，而知识产权直接决定一个企业的国际竞争实力等。科学与经济的突破口，在于新的技术发明 - 导致双向的科学和工程转向国际水平的切口在哪里？（参见 - “ 科学发展、产业创新与技术平台 ”。）; 2351 次阅读|0 个评论

有关可植入人工肾脏: harveyho 2010-9-7 19:41; 许先生博客转载新浪健康讯全球第一个可植入人工肾脏在美国问世，如属实本是一个医学界的一件大事。但该篇译文有严重疏漏。原文： An artificial kidney that would be implanted inside the body and work as well as a living organ is just around the corne r, scientists have revealed. U.S researchers have just unveiled the first prototype model of the device, that could eliminate the need for dialysis. It would include thousands of microscopic filters to remove toxins from the blood and a bioreactor to mimic the metabolic and water-balancing roles of a real kidney. The kidney is being developed in a collaborative effort by engineers, biologists and physicians led by Dr Shuvo Roy at the University of California San Francisco. - from DailyMail.co.uk, First implantable artificial kidney could remove demand for dialysis and donor organs ，on 7th September 2010 其实该产品离真正植入人体还有很长的路要走，根本谈不上问世，该产品仅仅是bioreactor原型。比如几个简单问题： - 驱动该人工肾脏的能源何来？ - 动物实验结果？ Shuvo Roy博士的专长是MEMS (microelectromechanical systems)technology技术，可植入设备尚有太多东西要搞清楚。; 个人分类: 观点|5599 次阅读|0 个评论

人工电离介质中核爆炸对电离层的影响简单小结: williammilo 2010-2-19 10:23; 我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！本文永久链接 http://xiongbox.com/人工电离介质中核爆炸对电离层的影响/ 1.核爆炸对电离层的影响是指地面以上不同高度的核爆炸使电离层等离子体的正常形态产生扰动，因而影响无线电波在其中的传播和空间电子设备的功能。核爆炸产生的各种瞬发辐射，如中子、γ射线和热Ｘ射线、碎片云的延迟β和γ辐射，以及冲击波等，都对电离层产生影响。但是，爆炸高度和爆炸当量不同时，这些因素所携带的能量及其对电离层影响的程度也各不相同。 2.高温高压等离子体火球由爆心向外膨胀时会压缩地磁场，而地磁场约束这种等离子体运动就产生振荡，激发磁流体力学波。这种膨胀压缩过程在等离子体的压强与磁压强和大气压强平衡时才终止，所波及的范围达数百到数千公里。等离子体膨胀过程和激发的磁流体力学波将扰动电离层和磁层，并把所携带的核爆炸能量耗散在广阔的空域中。 3.火球膨胀终止以后，其下部的等离子体碎片物质沉积在１００公里左右的高度上，大部分复合成中性物质。上部碎片物质一部分向下沉降，几十分钟后也到达１００公里左右高度；一部分则和蜕变的β粒子沿磁力线被导引到南、北两个１００公里左右高度处的磁共轭区。到达这三个区域的放射性物质将长期发射延迟β粒子和拍γ光子，电离周围的大气，在电离层Ｄ区形成三个范围为数百到数千公里的附加电离区。β粒子并在这三个区域附近激发出极光。这种附加电离是由连续源所产生，故维持时间可达数小时至数十小时，其浓度比自然电离层Ｄ区高倍左右。另外，一部分较轻的碎片云中的带电粒子和一部分延迟β粒子，为高空地磁场捕获并在那里形成附加的高能粒子辐射带。这个辐射带可存在数月之久，加在等离子体层顶附近，构成对磁层的一个新的扰动源和对空间电子设备的威胁。 4.高空核爆炸造成的等离子体环境复杂，范围较大，因而对电波传播的影响比较严重，会造成长波、超长波的突然相位异常和幅度异常，使中波、短波被异常吸收，超短波发生异常衰落等。但是对于在电离层以下传播的电波则不产生影响。低空核爆炸时各种瞬发辐射为爆心周围的稠密大气所吸收，不能达到电离层；火球本身的运动也触及不到电离层。因此，这两方面对电离层并不产生影响。爆炸后，放射性碎片云在大气动力因子的控制下，可以上升到十几公里以上的高度，所发射的γ光子可以穿入电离层，并使那里的中性粒子发生电离，在Ｄ区形成一个附加电离区。 5.电离区的水平范围为数百公里，维持时间约数小时。因放射性碎片云电离源随风飘动，这个电离区不断改变形态，使电离层下边缘不断发生变化。新电离区能强烈地吸收中波、短波段电磁波。它还破坏了地－电离层波导的均匀性和特定性，对长波和超长波的传播也产生一些影响。核爆炸冲击波向上传播时，可以转化为声重波进入电离层，并引起电离层的扰动。其特征是原来电离层的自然层结构遭到破坏，电子浓度激烈起伏，层内出现不均匀结构对电波传播产生一定的影响。这种扰动在Ｆ层表现得最为突出，可以持续几个小时，并能传播千公里以上的距离，直到能量全部耗尽为止。地面核爆炸时较大当量的地面核爆炸的冲击波能转化为声重波而影响电离层，其情形和低空核爆炸相似，只是影响的程度小一些。其他形式的爆炸能量不会到达电离层，因此对电离层不产生影响。地面核爆炸的火球能卷起地面的尘土、泥沙等物，并使之汽化，成为一个近地面的扰动源，改变局部区域的介质条件，使通过这一区域的电波受到影响，但时间较短。; 个人分类: 电子信息工程与计算机科学|3970 次阅读|0 个评论

人工电离介质中电波再入传播小结: williammilo 2010-2-19 09:05; 我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！本文永久链接 http://xiongbox.com/人工电离介质中电波再入传播/ 1.电波再入传播是飞行器重返大气层时，电波通过飞行器周围等离子体鞘套的传输。飞行器重返大气层时的飞行速度超过10公里／秒，空气在飞行器头部形成弓形激波，它与飞行器头部之间的空气温度极高，致使飞行器壁附近的空气产生电离，形成一个包围飞行器的电子密度很大的等离子体层。同时，它使飞行器壁上的覆盖层剥落、汽化，出现烧蚀现象。这样，在再入飞行器周围形成一个掺有烧蚀杂质的等离子体壳层，如同刀剑的鞘套，故称再入等离子体鞘套。 2.再入等离子体鞘套对飞行器的无线电通信会产生严重的影响，甚至使通信完全中断。这种影响称为“黑障”。再入传播的重要课题就是研究鞘套对通信的影响和再入等离子体鞘套的目标散射现象。再入等离子体鞘套的结构参数与飞行器的外形、再入速度、再入高度和烧蚀材料等因素的关系都比较复杂。 3.在飞行器头部的弓形激波中，大气受到压缩而且几乎完全电离，电子密度的数值很大；在飞行器的侧面，电子密度逐渐增加，在靠近侧面不远处达到极大值，然后逐渐减小；在尾部，电离区域逐渐扩大，电子密度由于复合作用而逐渐减小。在大气层的上部区域，因为大气密度很小，一般不会形成再入鞘套；在大气层的底部，大气密度很大，复合作用很强，再入鞘套变得很薄，电子密度也很小。因此，钝头洲际弹道导弹处于１２０～１５公里的高度范围时才存在再入鞘套；当处于２７公里左右的高度时，周围空气的电子密度达到最大值。鞘套厚度约１４厘米。 4.再入鞘套的等离子体频率远大于通信频率，而且鞘套内的电子－中性粒子碰撞频率也很大，因此电波通过鞘套的损耗极大。此外，安装在飞行器壁上的天线也会受到鞘套的影响，致使天线失配或方向性改变，天线性能变差，造成通信“黑障”现象。通过理论和实验模拟研究，人们已经找到一些克服通信黑障或尽可能减小通信中断时间的方法。例如，选择适当的通信频率、改进飞行器的外形设计和天线结构设计、选择具有极高电子亲和力的材料、对电波传输实行静磁引导等。再入鞘套的介质特性，可用某种模型进行描述。根据目标散射理论，可计算出雷达散射截面等散射特性参数。; 个人分类: 电子信息工程与计算机科学|2701 次阅读|0 个评论

人工电离介质中火箭喷焰电波传播效应简单小结: williammilo 2010-2-19 08:48; 我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！本文永久链接 http://xiongbox.com/人工电离介质中火箭喷焰电波传播效应/ 1.火箭喷焰电波传播效应是指火箭发动机的排气对电磁波传播的影响。火箭发动机的排气称为火箭喷焰或火箭羽流。它是一种气体分子密度极大、电子密度和电子碰撞频率很高、湍流起伏非常剧烈的高温弱等离子体。 2.电子密度与火焰温度、压力和燃料成分等因素有关。例如，碱金属和卤族元素对它有很大影响：在燃料中若含有极少量碱金属，它的电离电位低，会使电子密度增高；卤族元素对电子的亲和力很强，在燃料中适当地添加一些，就会使电子密度大大下降。当火箭高度和速度发生变化时，喷口面附近的电子密度和碰撞频率基本保持不变，而喷焰的其他区域的电子密度和碰撞频率均会发生变化。喷焰中湍流起伏比较强烈，电子密度和碰撞频率随空间和时间的起伏变化比较大。在气压很低的高空，喷焰会膨胀到为火箭体积的几倍甚至几十倍，但其电子密度和碰撞频率仍远比电离层的高。 3.火箭喷焰对电波传播可产生吸收、相移、反射、散射、绕射和多径等效应，会使电波信号产生衰减、相位移、调幅调相（或调频）噪声和相干带宽下降，从而使火箭主动飞行段的跟踪测量和遥控遥测系统受到不同程度的影响。当工作频率大于喷焰等离子频率时，喷焰衰减主要由吸收引起；反之，衰减主要由反射和绕射引起。喷焰对信号的衰减作用与信号频率、偏离角（火箭轴与弹载天线到地面站天线之间连线的夹角）、火箭高度、推力、燃料和燃料杂质等因素有关。喷焰最大衰减在１００～兆赫频段约为１０～４０分贝；在微波频段约为１０～２０分贝。 4.喷焰等离子体可引起电波相位超前或滞后现象。喷焰的电子密度和碰撞频率随时间和空间而剧烈变化，所以相移也随之有剧烈的时空变化。喷焰调幅噪声实质上是喷焰衰减的随机起伏部分。频率低于１０００兆赫时，振幅起伏深度可达１０～２０分贝。振幅的起伏频谱主要在０～１千赫范围内，３千赫以上的谱能量很小。喷焰调相和调频噪声也有与调幅噪声基本相同的功率电平和谱分布特性。 5.电波信号在喷焰中传输时，其各正弦波分量的传输起伏都能保持在要求的相关度之内的最大频率范围称为喷焰相干带宽，可在几十千赫至几千赫范围内变化。相干带宽降低是由多径效应引起的，降低程度与喷焰体大小、不均匀尺度、信号频率、接收天线波束宽度和传输距离有关。此外，由于电子在燃烧室的扩散和正离子的高速运动，喷焰会使火箭带电，电荷积集到一定程度便引起尖端放电，造成噪声干扰；喷焰等离子体会影响火箭上天线的匹配和辐射方向图，特别是多级火箭分离时，由于脱落节的壳体对前级喷焰的溅射，可能出现极大衰减或降低天线击穿功率，甚至造成天线击穿而中断通信。; 个人分类: 电子信息工程与计算机科学|3090 次阅读|0 个评论

逆散射中人工电离介质简单小结: williammilo 2010-2-18 22:21; 我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！本文永久链接 http://xiongbox.com/逆散射中人工电离介质/ 1.人工电离介质在一定的条件下物质以等离子体的状态而存在，这时物质的分子或原子部分或全部被电离，形成电离介质。在人为条件下形成的电离介质称为人工电离介质；在电波传播研究的范围内专指在自然环境中的人工电离介质。 2.自然环境中出现的人工电离介质，如火箭喷焰等离子体、再入等离子体、核爆炸等离子体等，都不是为改善无线电波的传播环境这一目的而形成的，它们对空间飞行体和地面上某些无线电系统的工作只会产生不利影响。; 个人分类: 电子信息工程与计算机科学|2537 次阅读|0 个评论

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