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Fuzzy Sets and Systems专辑: 热度 2 hunanyufei 2012-6-18 21:11; 本人为某一国外会议Fuzzy Sets and Systems专辑客座编辑之一，将向Fuzzy Sets and Systems该会议专辑推荐3篇论文， October 15, 2012给是否录用结果，欢迎985高校博士生投稿。 Impact Factor: 1.875 Thomson Reuters Journal Citation Reports 2011 5-Year Impact Factor: 2.250 Fuzzy Sets and Systems An International Journal in Information Science and Engineering Official Publication of the International Fuzzy Systems Association (IFSA) Since its launching in 1978, the journal Fuzzy Sets and Systems has beendevoted to the international advancement of the theory and application offuzzy sets and systems. The theory of fuzzy sets now encompasses a wellorganized corpus of basic notions including (and not restricted to)aggregation operations, a generalized theory of relations, specificmeasures of information content, a calculus of fuzzy numbers. Fuzzy setsare also the cornerstone of a non-additive uncertainty theory, namelypossibility theory, and of a versatile tool for both linguistic andnumerical modeling: fuzzy rule-based systems. Numerous works now combinefuzzy concepts with other scientific disciplines as well as moderntechnologies. In mathematics fuzzy sets have triggered new research topics in connectionwith category theory, topology, algebra, analysis. Fuzzy sets are also partof a recent trend in the study of generalized measures and integrals, andare combined with statistical methods. Furthermore, fuzzy sets have strong logical underpinnings in the tradition of many-valued logics. Fuzzy set-based techniques are also an important ingredient in thedevelopment of information technologies. In the field of informationprocessing fuzzy sets are important in clustering, data analysis and datafusion, pattern recognition and computer vision. Fuzzy rule-based modelinghas been combined with other techniques such as neural nets andevolutionary computing and applied to systems and control engineering, withapplications to robotics, complex process control and supervision. In thefield of information systems, fuzzy sets play a role in the development ofintelligent and flexible manBmachine interfaces and the storage ofimprecise linguistic information. In Artificial Intelligence various formsof knowledge representation and automated reasoning frameworks benefit fromfuzzy set-based techniques, for instance in interpolative reasoning,non-monotonic reasoning, diagnosis, logic programming, constraint-directedreasoning, etc. Fuzzy expert systems have been devised for fault diagnosis,and also in medical science. In decision and organization sciences, fuzzysets has had a great impact in preference modeling and multicriteriaevaluation, and has helped bringing optimization techniques closer to theusers needs. Applications can be found in many areas such as management,production research, and finance. Moreover concepts and methods of fuzzyset theory have attracted scientists in many other disciplines pertainingto human-oriented studies such as cognitive psychology and some aspects ofsocial sciences. The scope of the journal Fuzzy Sets and Systems has expanded so as to account for all facets of the field while emphasizing its specificity asbridging the gap between the flexibility of human representations and theprecision and clarity of mathematical or computerized representations, bethey numerical or symbolic. The journal welcomes original and significant contributions in the area ofFuzzy Sets whether on empirical or mathematical foundations, or theirapplications to any domain of information technology, and more generally toany field of investigation where fuzzy sets are relevant. Applied papersdemonstrating the usefulness of fuzzy methodology in practical problems areparticularly welcome. Fuzzy Sets and Systems publishes high-quality research articles, surveys as well as case studies. Separate sections are Recent Literature, and the Bulletin, which offers research reports, book reviews and conference announcements and various news items. Invited review articles on topics of general interest are included and special issues are published regularly. Since its launching in 1978, the journal Fuzzy Sets and Systems has beendevoted to the international advancement of the theory and application offuzzy sets and systems. The theory of fuzzy sets now encompasses...; 7204 次阅读|4 个评论

Preface to the special issue on "Earthquake Science": 热度 1 dongping2009 2012-3-15 10:04; 【中文简译版，以英文为准】2011 年 9 月 10 日教师节这天，在中国地震局兰州地震研究所召开了一个研讨会，来自中国地震局、中国科学院、中国地质科学院系统等部分单位和日本 JAMSTEC 的地球物理学研究者及研究生们，在研讨会上做了 20 个口头报告，内容涉及到地球内部结构、深部构造、地震各向异性、中国大陆近期的地震活动和地震预测等，与会各位就此进行了广泛的学术交流。传统的地震学包括两个部分：震源地震学与介质结构地震学。自改革开放以来，中国的地震学家们在这两方面的基础研究中，都做出了比较重要的工作。例如关于地震震源方面：陈运泰和Knopoff于1986年的两篇关于剪切破裂源的重要文章，以及周蕙兰等人（1983）的两篇关于中国大陆板内大震震源破裂复杂性过程的研究工作等。中国科学院研究生院的周蕙兰教授对这次会议进行了点评，并对地球内部物理和深部孕震构造的研究动向进行了总结。会议中，与会者感到把这次会议上关于这次研讨会涉及的专题进展，集结出一个研究专辑很有必要。载着与会代表的信任，最后组成了一个由魏东平、钮凤林、高原与沈旭章志愿组成的专辑编辑小组。本专辑目前收录了 12 篇文章，这些作者或者直接受到过周蕙兰教授的言传身教，或者通过周蕙兰教授的两本经典教科书《地震学原理》（徐果明与周蕙兰）和《地球内部物理》受益良多。借此机会，感激周蕙兰教授曾经给予我们的不同方式的教诲。周蕙兰教授 1965 年毕业于中国科学技术大学地球物理专业，自 1972 年开始执教以来，一直从事地震学和地球内部物理学的教学与科研工作。周蕙兰教授在运用地震学手段，探索地震震源性质和地球深部结构等方面的研究方面，有着许多深邃的思考；在地震特性、地壳应力和地震活动，地球深部结构和地震各向异性等研究领域，也都取得了重要的成果，引导了新一代中国固体地球物理研究人员去探索科学的难题。英文原文及链接： Preface to the special issue on recent advances of .....; 个人分类: 地球物理|5183 次阅读|2 个评论

悼念钱伟长先生专辑－消息篇－1：钱伟长先生走好！: 热度 1 sqdai 2010-8-10 14:05; 钱伟长先生走好！顷接噩耗：我们敬爱的老校长钱伟长先生仙逝了！他于今晨平静地离开了人世，享年九十七岁（ 1912-10-9 ~ 2010-7-30 ）。消息是千真万确的。我刚从校长助理徐旭博士处得到证实。又一位科技伟人走了，三钱中的最后一位。他到天国与他的师兄们重聚去了！惊悉这一突如其来的噩耗，我万分悲恸！我原本以为，钱先生能活过百岁，甚至开始策划 2012 年的 ICNM-VI ，准备跟他的朋友和学生一起，共庆他的百岁华诞，如今，这一切成了泡影！钱伟长先生的辞世，是我国科技事业的巨大损失，更是我校我所无法弥补的重大损失！是我们学生后辈的最大的痛！然而，他给我们留下了无限的宝贵财富。他的传奇般的人生是我们最好的教科书；他的爱国敬业无私无畏的精神，求真务实追求创新的理念，敢作敢为坦坦荡荡的人生态度，是我们永远的楷模！斯人已逝，我们悼念他的最好行动是：像他那样生活，像他那样战斗，以加倍的努力做好本职工作，为中华民族的伟大复兴贡献我们的全部力量。我在这块博客天地里开出一个虚拟的灵堂，给大家一块寄托哀思的地方。欢迎留言。 2010 年 7 月 30 日 9 ： 56 http://blog.lehu.shu.edu.cn/sqdai/A236675.html 钱伟长先生走得很平静昨天周哲玮副校长向我们述说了钱先生的最后的日子的简况，记录于下。近年来，钱先生身体状况逐渐变差，但情况尚称稳定。七月中旬，病情开始急遽恶化。周哲玮每天去医院，手机 24 小时开着， 7 月 29 日，周哲玮似乎有预感，把原来晚间置于静音档调为常态。晚上九点多，奉召去了医院。到早晨 5 ： 39 ，钱先生进入弥留阶段，到 6 ： 20 ，医生回天乏术，钱老停止了呼吸。很平静。没有留下临终遗言。甚至没有睁开眼睛看看周围关注他的人们。一位科技伟人终于告别了人间。写于 2010 年 8 月 7 日晨 http://blog.lehu.shu.edu.cn/sqdai/A237923.html; 个人分类: 名人纪实|4120 次阅读|4 个评论

伟大宝库号召之成果：疟疾专辑: twsliu 2010-1-31 18:20; 能从这些资料里读到什么？请同仁发表意见。能够想象吗？在轰轰烈烈的文化大革命中，革命战斗队中的一位年轻的科学工作者找来各种各样的封资修中医药古籍资料，不断地翻呀翻呀，找到葛洪的一句话！; 个人分类: 未分类|4007 次阅读|1 个评论

《立委推荐：shijie－师姐专辑》: liwei999 2010-1-2 17:50; 《立委推荐：shijie－师姐专辑》 Posted by: 立委 Date: November 19, 2007 11:02PM 立委按： shijie 者，立委师姐也，为人豪爽大气，学问深不见底。自从被立委拖下水，每日脚池洗脚，间或星湖小资，自得其乐，兼济天下，众帮菜无不叹服，人称大家的师姐（与戴安娜 Peoples Princess 的称号可有一比）。师姐以前是语言学权威的爱将，曾在语言学最高殿堂执掌一个部门。师姐汉语造诣极深，精于说文解字，引经据典而不晦涩。师姐的文字，清晰明净，晓畅利落，暗含机锋，不乏幽默。立委特收集师姐散落在脚池和星湖的大作，在此与各位分享。 http://www.starlakeporch.net/bbs/read.php?45,23220; 个人分类: 师姐专辑|3414 次阅读|2 个评论

[转自"力学进展"] 深情悼念钱学森先生专辑: Fangjinqin 2009-12-19 12:27; 深情悼念钱学森先生专辑 Display images below - Always display images from renjisun@cstam.org.cn 钱学森先生简介《力学进展》编辑部工程和工程科学钱学森 ( 谈庆明译盛宏至校 ) 回顾钱学森先生居留国外时期对力学的贡献郑哲敏悼念恩师钱学森先生吴耀祖钱老的精神永存深切缅怀中国力学学会首任理事长钱学森李家春近空间飞行器中的重大力学问题专题序言崔尔杰，姜宗林，孟庆国近空间飞行器研究发展现状及关键技术问题崔尔杰临近空间大气环境研究现状吕达仁，陈泽宇，郭霞，田文寿近空间高速飞行器气动特性研究与布局设计优化叶友达高超声速飞行器两类典型防热材料的性能表征与评价韩杰才，梁军，王超，等高超声速飞行器动力系统研究进展王振国，梁剑寒，丁猛，等近空间飞行器的气动复合控制原理及研究进展李素循高超声速飞行器控制研究综述吴宏鑫，孟斌高超声速激波风洞研究进展姜宗林，俞鸿儒科学基金第三届全国动力学与控制青年学者研讨会介绍王青云，甘春标，孟庆国，张伟动态中国力学学会沉痛悼念首任理事长钱学森先生中国力学学会办公室中国科学院力学研究所沉痛悼念首任所长钱学森先生武佳丽中国力学学会学术大会 ' 2009 会议介绍杨亚政，冯西桥，詹世革，等第十二届全国非线性振动暨第九届全国非线性动力学和运动稳定性会议介绍张正娣，毕勤胜; 个人分类: 信息交流|4243 次阅读|1 个评论

关于《Science》上复杂系统与网络专辑的杂感（9）: Fangjinqin 2009-11-26 12:04; 关于《 Science 》上复杂系统与网络专辑的杂感（ 9 ）方锦清在杂感（ 9 ）里，我准备对最后二篇文章谈谈自己的看法和收获。一篇是 Alessandro Vespignani 在专辑的文章，题为技术社会系统行为的预测（ Science 24 July 2009:Vol. 325. no. 5939, pp. 425 428 ），这是网络科学值得关注的一大类重要网络，它与我们日常生活日益紧密联系在一起，例子有因特网，万维网， WiFi 通讯技术，运输和移动基础设施等。研究由不同的技术层面组成的基础设施与各种社会成份相互作用的复杂网络，不仅推动了自身的应用和发展，而且对网络科学的理论和应用作出重要贡献。我把这篇文章分析一下，整理出以下亮点与特点。（1）多标度特性和复杂性是理解和处理这类复杂系统和网络的一个至关重要的特征。新数据的获得、理论的发展和复杂网络建模正在提出一个完整构架，使得我们更接近获得对技术社会系统行为的真实预测能力。最成功的例子之一是天气预报，利用先进的超级计算机，把当前数据和海量的历史天气模式资料库结合起来，进行大规模计算机模拟。在天气预报上已经取得了数十年的成功，使得我们可以预测飓风的路径和强度、风暴和其他剧烈气象事件，且很多情况下，对这些事件的预计及准备挽救了数千生命。尽管有时天气预报的不准确。（ 2 ）建立所谓社会集合态理论框架，以解决在空间和时间中刻画的数百万个体组成的大规模社会系统。例如，应用于流行病时空图以及从中国到印度今后数十亿的新增入网人口对互联网生长和稳定性的影响的定量预测问题。但是在社会聚集态的研究中仍遭遇物态物理研究中所遇到的所有挑战（从湍流到多标度行为）。（3）提出事实挖掘、代言网络 (proxy networks) 和代言数据 (proxy data) 新概念。这几类数据有助与理解很多现象。包括：人类流行病的空间动力学，决定于那些携带疾病到本未感染人群的个体的迁移。因特网空间的信息的开发和攫取。（4）提出对技术社会系统的网络思维。因特网和虚拟世界是我们每天都巡览和探索的网络。例如，种群网络是迁移、社会生态学和流行病学模型互联在一起的全部人口组成的复杂网络。大量工作显示大部分真实世界网络展现了动力学的自组织以及统计上明显的异质性，这些正是复杂系统的典型特点。复杂网络提出的挑战在于它们的内部互联程度（网络的网络）和多标度特性。技术社会系统的复杂性要求网络思维是非常必要的。（5）现代网络思维另一个至关重要的方面是动力学的自组织，这导致不依赖于人类规划和系统工程的大规模基础设施中特定模式的涌现。动力学自组织系统最好的例子也是因特网，不过，大多数通讯基础设施、道路和运输系统、供给网络和电网也是动态增长网络。（6）提出一个多标度网络的整体描述，最大挑战在于必须同时处理多个时间和长度尺度。在网络和技术社会系统的情况中，多标度难题因为大规模数据集的可获取性正变得越来越明显。与多标度物态系统（流体，固体，宇宙中物质扩散，等等）所做的那样，需要发展合适的形式和技巧。为了获得对技术社会系统解析的理解和计算的方法，必须找到不同的策略去处理非常不同的特征尺度彼此影响的动力学方程。该法最终将允许分层式计算方法，并与在不同的模型假设和粒度的一般性多标度框架达到一致。（7）多标度网络的应用。网络特性的知识开创了发现和理解支配与社会系统耦合在一起的大基础设施系统的新的统计规律和动力学规律的道路。（8）提出需要解决的最棘手难题。尽管很多观念上的基本问题仍然没有解决，界定技术社会系统内在的预测极限的最大障碍是它们的敏感性和对社会适应性行为的依赖。在灾难事件的情形下（例如，在大规模流行病或大型自然灾害这样的突发事件期间社会秩序的瓦解），技术社会网络的行为属于远离平衡态特性，目前还是未知的领地。值得注意的是，处理上述问题需要解决三个主要的科学难题。首先，收集有关信息传播的大规模数据和发生在危机期间的社会反应，目前还做不到。第二，提出形式模型的公式化表述，这使得量化个体的风险感知和认知现象对技术社会网络结构和动力学的影响成为可能。第三，涉及实时控制中影响计算模型的监测设备能力的分配。因此，我赞成文章的基本结论：复杂系统和网络理论、数学生物学、统计学、非平衡态统计物理和计算机科学在对付这些难题中都起了关键的作用，我认为，其中非平衡态统计物理特别重要，迄今还远远没有成熟，发展不够。上述还需要进行大量的艰苦工作。最后，我阅读到《 Science 》上复杂系统与网络专辑的最后一篇文章是， Harold D. Kim 等人的转录调控回路：从字母表中预测数字。说实在，我不懂这个课题，只是从中学习了一些知识，了解了国外该课题的进展概况。这里，我仅仅整理了有关内容，提供给还没有看到的朋友有个初步的了解。首先，基因组学的下一个前沿是如何系统地将基因组和细胞的功能部分集合成回路，从而把信号转换成细胞反应。这些回路包括信号转导，代谢和转录的通路。该方面工作的一个重要问题就是在给定细胞种类和一定条件下，如何预测每个基因的表达水平。该文重点讨论了调控回路，把反式调控因子和顺式序列决定因素作为调控回路的输入信息，把基因表达水平作为输出信息。文中评述了以下工作：（ 1 ）对真核生物的基因调控作用的小尺度方法；小尺度方法注重在组成部分和连接已知的情况下研究回路中的调控作用。（ 2 ）大尺度：从单基因到全基因模型；比较小尺度方法，大尺度方法没那么精确，但是可被用于推断回路的成分和连接。（ 3 ）正调控作用的全基因重构：在全基因测序和描绘的研究工作已经大大促进了重构正调控作用方法的发展。最近，科学家提出了一些更符合实际的热力学模型。例如，通过计算正调控序列上反调控因子的所有可能分布概率，并将它们对表达的贡献求和，预测了果蝇细胞分裂中的表达模式。核小体和反调控因子的序列偏好性已经被用来预测酵母的表达。然而，热力学模型还不能应用于基因组尺度上的度量，评估模型在预测基因表达时成功与否的是一项具非常有挑战性的任务。理想情况下，大尺度模型不仅可以描述某一数据集，并且能够被检验推广到其它未知的数据。下一个重要目标就是创建标准的研究方法和数据集，这样我们可以对不同模型的表现进行公平比较。 DREAM 工程的目的就是通过给界内提出挑战以实现这一目标。（ 4 ）发现方向：推断在基因组尺度上的反调控：单独的正调控输入并不能预测基因表达，因为动态的表达模式随着环境调控、细胞种类和细胞周期阶段而改变。基因组尺度上的合并正反调控的模型下一个明显的研究方向是在不同条件下系统地同时度量和模拟反调控因子与正调控成分之间的关系。两个关键挑战是：如何在基因组尺度上对预测进行实验测试，如何将收集的实验结果合并起来。一个立即可行的研究方向是根据测试数据检验模型如何推广，另一个更雄心勃勃的目标是利用数据对模型进行反复提炼。小尺度方法研究中的回路方法能否应用于研究高级组织中的详细基因和分子操控技术是一个巨大挑战。（ 5 ）小尺度和大尺度方法的联合：大部分研究还不能弥补这些方法之间的裂痕。最近研究强调联合两种方法的希望。另一个主要进展的方向是将这些方法和时间序列实验（它进行动态基因调控作用的研究）相结合。最近的研究证明它具有发展潜力。一个具有里程碑意义的工作就是构造定义完善的一个子网络。总之，该综述仅仅考虑了调控转录层次上的回路，这里的输入直接影响转录的正调控序列和反调控因子（例如，转录因子、核小体或染色质修饰），输出是转录水平。然而，这些回路是由许多其他相互作用成分构成的更大且更复杂的细胞网络的一部分。例如，仅仅是 RNA 本身就直接受编辑、化学修饰、 RNA 结合蛋白和其他非编码 RNA 的影响，这影响其降解的速率、是否能被翻译及蛋白质翻译的速率。更一般地，转录回路被紧紧耦合到信号、新陈代谢和定位系统中 ( 它们是复杂的三维细胞和机体的组织的一部分 ) 。复杂系统以这种方式处理信息和完成功能，并最终决定表达类型。; 个人分类: 信息交流|5915 次阅读|1 个评论

关于《Science》上复杂系统与网络专辑的杂感（8）: Fangjinqin 2009-11-23 15:30; 关于《 Science 》上复杂系统与网络专辑的杂感（ 8 ）方锦清 Frank Schweitzer1 等人在专辑上的文章：经济网络：新挑战。在评论之前，我们首先来了解一下， 2009 年 10 月１２日瑞典皇家科学院诺贝尔基金会宣布，把 2009 年度诺贝尔经济学奖授予美国印第安纳州大学经济学教授埃莉诺奥斯特罗姆和加州大学伯克利分校经济学家奥利姆 E 威廉森，以表彰他们对经济管理行为的卓越分析，尤其是奥斯特罗姆对公共经济管理行为的贡献和威廉森对企业边界经济管理的分析。据悉，原来学界大家都还以为与宏观经济有关的经济学家会获得今年的诺贝尔经济学奖。然而，有效市场假说因为 2007-2009 的金融危机，正面临空前的质疑。结果， 2009 年的诺贝尔经济学奖授予了与制度经济学发展紧密相关的研究。一个是研究共有资源（ Common Resource ）的政治学出身的 Elinor Ostrom ，一个是研究企业制度的 Oliver Williamson ，都与经济危机和宏观经济无关。 Ostrom 是获得经济学奖的第一个女性，圆了英国的 Joan Robinson 夫人生前不能获得诺贝尔奖的遗憾，她是政治学系。而 Oliver Williamson 是科斯（ Ronald Coase ）在 1991 年获诺贝尔奖时提到的三位对企业理论有贡献的经济学家之一。如今他再次以对企业理论的贡献获奖。中国的经济学界对 Elinor Ostrom 早有所了解，并不陌生。据报道，北大周其仁讲的经济史与企业制度课上就有她写的关于集体行动的案例研究。还有专门一节课讨论她的文章，探讨避免公共资源搭便车问题的实际制度安排。她 1990 年的书， Governing the Commons: The Evolutionof Institutions for Collective Action 也早已翻译为中文。 Elinor Ostrom 通过对现实安排的深入观察，得出与一般理论推导出不同的结果，由此对传统看法提出挑战。她深入调查过洛杉矶的水资源协会，印第安纳的警察局，以及尼泊尔的灌溉系统。通过对鱼类种群，牧场，森林，湖泊和地下水盆地等资源管理的研究，发现这些公共资源可以通过使用者的合作机制，得到有效利用；并非如传统认为的公地悲剧一样被过度开发和浪费，而不得不借助私有化或者集中管制。合作是她观察中得到的主题。这个结果与日前普遍猜测的获奖热门之一的瑞士经济学家 Ernst Fehr 的研究有相通之处。 Fehr 通过经济学的实验，发现人们并非一味的以自己利益为出发点，在交流的开始总是首先尝试合作的可能。合作博弈，可能比以私利计算出发的非合作博弈，更能解释实际的集体行为。（来自 : 中国经济学教育科研网 (http://www.cenet.org.cn) 详细内容清查看： http://www.cenet.org.cn/article.asp?articleid=38899 ）请大家仔细看： Elinor Ostrom 上述研究思想和科研成果，我觉得，她涉及的研究课题与复杂网络颇有关联，与我上篇杂感（ 7 ）提到的研究方向比较接近，有利于进一步从经济 - 生态网络联合系统来探索社会经济发展问题，经济网络与生态网络有一个共同点，它们本身就存在着内在的联系和相互作用。正如在经济网络：新挑战文章中指出的：当前的经济危机说明对经济网络的结构和动力学进行全新的、基础性的解释是非常必要的。现有的经济体系越来越多的在相互依赖的基础上，通过跨国借贷、投资网络、贸易关系或供应链进行实施，而这方式很难进行预测和管理。因此，我们需要建立经济理论的新范式，这种范式应强调经济网络系统的复杂性，并且能够对其进行修改和扩展。通过进一步健全经济网络，会为科学家或政策制定者制定政策带来方便。比如制定政策减少个人兴趣和全球效率之间的冲突，以及如何制定政策减少全球性失败风险 , 等等。经济系统和其它复杂系统一样，反映了大量不同的个体之间的动态相互作用，而不是只反映几个关键的个体。总的来看，经济系统最终的行为通常是不能预测的，正如目前的经济危机一样，不能用几个主要个体的失败来进行解释。因此，我们需要更基本的洞察系统的动力学，以及他们究竟是怎样追述到基本相互作用网络（ interaction network ）的结构特征的。文章强调：经济网络的研究工作需要从两个方面入手，一个是从经济和社会关系角度入手，另一个是应用物理学和计算机科学中研究复杂系统与网络的方法。不论哪个做法都与我们有一定关系。在上述两个观点中，节点都表示不同的可分辨的个体，它可以用来表示公司、银行或者国家。而不同节点之间的连线表示它们之间的相互合作，比如贸易、所有权、研发结盟、或者是债务信用关系。这些思想和基本考虑与我们探讨过的多层次的高科技网络极为相似，我们是把一些经济指标称为不同属性，根据不同属性在一定关系下来加权方式和强度。在相同条件下不同的个体也许有不同的行为，并且有策略上的相互作用（ Science 325 24 2009 422 424. ）。这些相互作用的演化可以用网络动力学来表示，它受时间和空间的约束，并能够随着环境改变，也能够同个体共同演化。网络的形成和演化是通过增加或是删除个体和个体间连接来实现的。目前，社会经济学着重研究相对简单的网络结构（或者是互惠类型（ reciprocallyshapes ））是怎样影响作用个体的决策行为。一个典型的例子就是星形网络。在这样非常集中的组织中，最主要的 hub 中心与所有的个体间都存在一条通路。研究观点有微观和宏观两种。从微观的角度出发，应该将系统分解，细致地研究网络内部的联系。相比之下，对于大规模的系统而言，则采用一种宏观的观点，这种观点致力于研究将网络作为一个整体的统计规律。这两种方法都有其自身的优势和劣势。微观观点的研究归根于对网络结构和个体行为的过于简单假设。在最新的微观方法中，人们通常把经济网络看作是个体间相互合作、竞争的网络博弈。对经济网络的微观分析有赖于博弈规则理论，这些理论以等同于纳什均衡为目标（即，在没有个体有偏离动机的情况下，这种均衡具有战略性稳定的意义）。经济网络的微观分析也可以依赖于对运筹学方面的研究，在这个领域里运算法则的寻找和优化被进一步发展。然而，由于节点的数量和可能的连接在成倍增长，一些问题变得非常难以解决，经典分析法不再适用。以前博弈论方面的文献特别强调内在动机和社会经济网络诱导行为的关键作用。然而，这种微观的方法还没有特意与能够识别复杂系统的效力的宏观方法结合。如果没有这些信息，我们不能充分理解一些重要的问题，比如个人喜好和总体福利间的矛盾，或者他们对网络性能整体效益的影响。文章说：经济网络上观察到的统计规律无法复现以往研究方法的结果，而这一点恰恰证明了我们提出的这种复杂系统方法可能会对大尺度网络提供一些预测的观点。这些预测由对随机规则的实验产生，这些规则考虑到个体除了某些随机性外的典型特征，并且影响连边的形成，例如用节点的连通度（连边的数量）或他们的中心度度量节点的重要性，这个结点反过来又会被它对其它节点的连边影响。然而，复杂系统方法假定规则是源于外部的，并且不能明确地预测出这些规则是如何有可能以个体经济动因为基础的。因此，不同于理解单个个体的内在行为，复杂系统方法着重理解网络形成规则是如何系统地影响其连接结构。网络产生于不同的随机性运算法则，比如随机的，无标度或小世界网络，都可以用来与现实的复杂网络相比较。在复杂网络中，连接不是二元的（现有的或者非现有的），而是根据当下的经济交易进行加权。例如，在世界主要非银行金融机构的网络中就是如此。此外，连接也表示贸易量，投资资本量等等，并且他们的权重是随着时间的推移而变化的。我们考虑不同层次上的网络。例如直接与非直接的连边，加权或非加权的边，这有助于阐明其拓扑性质的演化。网络科学方法也能提供一个强有力的途径去管理、监督和控制复杂经济系统。经济网络属性允许依赖时间，我们将能够摆脱单次快拍数据逼近。这将允许研究人员通过合作补充信息的来源来鉴定网络的进化途径。这种假定的一个很好的实例就是人类应用生物学领域里的研发网络，该网络遵从一个可预测的生命周期，该周期与知识的交换和合作的时机有关。总之，他们期望一个富有挑战性的经济网络研究提到议事日程，该课题能够尽力捕捉到个体行为与及其内部动力学的相互作用.为了实现有效分析，需要分析大量数据进行实证研究来洞察经济网络的特点和规律。同时，需要形成一种理论能够涵盖经济个体及其相互作用的合理描述；需要从一个系统性的角度去理解这个全球性的效应是来自于经济网络相互作用的变化。预测这样的研究将创造更加统一的经济网络，将提高对客观社会经济的认识，并推动进一步研究。尽管目前还远不如人意，也还没有将许多因素统一起来，但目前的研究发展趋势却展示了一个良好的开端。我相信：上述网络科学在社会经济领域的研究课题(方向)也为我国经济领域与网络科学交叉研究的学者提供了大有作为的天地。最近,我收到通知参加 2010中国经济形势解析高层报告会,希望能够探讨解决我国/国际上金融危机的途径,届时将拭目以待.; 个人分类: 信息交流|4541 次阅读|1 个评论

关于《Science》上复杂系统与网络专辑的杂感（7）: Fangjinqin 2009-11-22 22:00; 关于《 Science 》上复杂系统与网络专辑的杂感（ 7 ）方锦清发表在《科学》杂志的文章有一个共同特色，这个专辑也不例外，深入浅出和通俗易懂地介绍了利用网络科学各课题的概况和主线，起到了很好的科普作用，这给我很深刻的印象，也使广大读者受益匪浅。专辑中 Jordi Bascompte 写的解开生命之网（， Science 325 , 416 (2009) 文章，就比较通俗地介绍生物多样性问题及网络在生态学方面的应用研究情况，对于我外行起到了普及知识的效果，颇有收获。专辑中还有一篇文章是与上述密切相关的课题，题为分析社会生态系统持续性的普适性框架（作者： Elinor Ostrom ），它涉及在全球范围内存在着一个重大问题：渔场，森林和水资源的潜在损失，以及巨大的气候变化。也很值得一读。迄今，看来我国还没有人去探索生态网络问题。其实这些课题是很重要的，关系到人类自身与动植世界的和谐共存问题。在这个杂感（ 7 ）里，我主要介绍前一篇文章，后一篇稍微点评一下，以引起我国有关人员的注意，希望详细了解的读者自己仔细去看原文。对物种间相互作用的复杂网络描述和达尔文对纠缠的河岸 (tangled bank) 的想法一样古老问题，这说明网络在生态学的研究中是十分重要性的。尽管如此，国际上复杂网络也只是最近才被纳入主流的生态学领域。因此，我在这里就多引用一些文章的描述，作稍微详细的介绍，以引起没有读到专辑的生态领域学者的了解。文章有重要一句话：生命之网是一种概括各元素间生态学连接的有力表示。，通过这样研究可以把生态网络跟蛋白质相互作用网络或因特网集团结构的连通性相比较。因为过去对生物多样性的研究通常只集中于物种的丰富程度，但忽略了物种间的相互作用。现有的研究或事先假定物种间的相互作用为均匀分布或一次只考虑两个或几个物种间的相互作用。因此，与以往的研究相对照，基于网络的研究方法提供了一个能够描述对于物种间相互作用并且强调它们的整体相互依赖性的有效表示方法。为了应对生态系统的整体变化，如何将对成对的相互作用的理解扩展到系统整体的关联仍然是一个需要解决的重大挑战。基于网络的生态学研究强调物种间的相互作用模式，而并非识别构成群落的物种（相互作用网络节点）。网络方法得益于从其它领域（如物理和社会学的概念和方法。）生命之网 (Web of life) 模型描绘了物种的全局相互依赖性，对忽略物种相互作用或假设相互作用均匀分布于物种的生态学理论做了必要的补充。。对不同类型系统来说，建立一个可以相互比较的框架是非常有益的，因为这表明这些网络的形成存在一个共同的机制。并且，这些研究工作有助于对寻找共同的结构特性，以及解决具有干扰的稳定性问题。该文首先讨论了生物多样性的结构，说明食物链网络是生态学的核心，它通过构建一个群落中物种间的捕食作用链接来描述和量化生态系统的复杂性。其中，大的网络由小的模体（ motif ）组合而成。对食物链网络中的模体分析包含了量化的信息，如相互作用的强度及掠食者和被食者的体重指数之间的比例，等等。最近生态学家研究捕食 - 被捕食之外的共生相互作用，比如在植物和它们的授粉动物或种子传播者之间的关系。这种相互作用对促进和保持地球上的生物多样性及把群落集中于一个共生依赖网络起到了重要的作用。文章指出：共生网络具有四个特点：异质的、巢状的、物种间弱的连接和不对称的联结，在此基础上，认识到共生网络既非随机组织的，又非隔离组织的，而是聚集于一个具有广泛联系的核心物种的周围。几组物种在时间和空间中共同演化，网络方法的促进这种现象的研究。如果这几组物种及其相互作用在网络中重复出现，它们就可以被当作模体。这时，它们就作为基本的模块被扩展到整个网络。这些模体通常会以一种可以预测的方式在生态系统中变化和发展，因此，科学家提出了共同演化的地理镶嵌体的概念（ geographic mosaic ）。其次文章讨论了结构影响鲁棒性。缺少对生态网络结构的理解，就无法触及网络在受到物种灭绝、栖息地丧失或其它人为影响时的鲁棒性问题。这种网络模型已经能够预期物种的随机灭绝会导致相继的其它物种灭绝，这是由食物源的缺失造成的。在这些模拟中，研究人员发现食物链网络对于物种的随机灭绝是鲁棒的，但这种情况下的鲁棒性依赖于几个少数互相联结的物种的作用把整个网络粘在一起。如果这些关键物种消失了，那么可以预见到整个网络会很快崩溃。这些仿真针对的是物种的数量而非他们的类型。接下来的工作是将植物和动物也置于网络相互作用中。文章提到了系统生态的相关性问题 ( 例如，具有相同基因的物种 ) 部分地解释了物种间的相互作用模式。科学家提出了两种方法研究种群动力学，第一种用假定物种不具有动力学的固定节点，并利用拓扑的方法仿真物种灭绝的后果。另一种方法赋予每个物种一个种群动力学模型。一般来说，动力学方法已经运用了最基本的捕食相互作用的描述，例如一个 3- 捕食食物链，这些基本的对食性相互作用的描述 ( 即理论家熟知的捕食模式 ) 在一个简单的成对相互作用和复杂的整体群落之间建立了沟通的的桥梁。但是需要增加对整个食物网络的稳定性理解的研究。最近，生态学家分析了大型食物链网络模型，其中有两种要素刻画了这些模型。第一种：研究者在占据多个捕食级别中的许多物种中加入了现实的相互作用网络。第二种：他们用对物种身体尺寸和新陈代谢率的现实估计，这和随机赋参数值的 Lotka-Volterra 模型形成对照。利用这些模型，科学家们研究了网络特征的稳定性作用。未来的研究有希望能够解释在哪程度上整个网络的稳定性能够被它的基本单元所决定。文章讨论了结构影响网络规模。网络结构不仅会影响一个网络的鲁棒性（在何种程度生物多样性会消失），而且会影响它原来的规模（一开始有多少物种可以存在）。测试竞争与共生相互作用在决定可以稳定存在的（ Science 325 , 416 ， 2009) 最大物种数的扩展理论表明物种丰富度的潜在增长来自于共生的网络结构。对于任何相互作用数，共生网络的巢状结构能最大化共生的物种数。作者认为：合理地研究网络结构与功能的关系面临着三个挑战。首先，需要发展新模型，需要提出既包含种群动力学怎样影响网络拓扑又包括拓扑如何影响动力学的模型。其次，对网络的分析需要包含多元相互作用类型，因为稳定性很可能与多元相互作用类型在组合中起到的作用有联系。如果共生和对抗效应是非叠加的，这种研究就尤其是相关的，因为直到目前为止，网络研究主要是独立开展的。第三，物种入侵、气候变化和其他当前对生态和环境的挑战。文章还指出：还需要考虑超越物种的相互作用。网络在生态学中的应用并非局限于物种相互作用，而是能够应用于穿越复杂地貌（ landscape ）的族群迁移。网络可能是复杂地貌的一个简化表示，即使参数化的数据无法得到。这些网络的拓扑结构提供了单独地块的对整个地域联通性的相对重要的信息。此外，这种方法可用于可视化或分析基因变量在空间中的网络。我还需要特别指出：专辑中另有一篇文章是与上述密切相关的课题，题为分析社会生态系统持续性的普适性框架（作者： Elinor Ostrom ），它涉及在全球范围内存在着一个重大问题：渔场，森林和水资源的潜在损失，以及巨大的气候变化。所有人类使用的资源都包含在复杂的社会生态系统中。社会生态系统由许多子系统以及这些子系统的内部变量组成。人们对导致自然资源改善、恶化的原因的理解是有限的，因为各个学科使用不同的概念和语言来描述和解释复杂的社会生态系统。如果没有一个共同的框架来组织人们的发现，分散的知识将不会被积累。直到最近，普遍接受的理论是：资源的使用者永远不会自组织地维护他们的资源，政府必须采取相应措施。然而，很多学科的研究发现一些政府的政策会加速资源的破坏，反而一些资源的使用者为了达到资源的可持续性会花费时间和精力。文章介绍他们使用一个普适性的框架来鉴定十个影响自组织可能性的变量。人类需要科学知识来维护社会生态系统，但是生态科学和社会科学是独立发展的，不易结合起来。在诊断为什么一些社会生态系统是持久的，而另一些会崩溃时存在着一个核心的挑战：需要确认和分析这些复杂系统在不同的时空尺度上各个层次之间的关系。完全理解一个复杂系统需要了解具体的变量以及它们的组成部分是如何联系的。因此，我们必须学习如何研究和利用复杂性，而不是把它从这些系统中消除。因为不同的学科运用不同的框架、理论和模型来分析这个复杂的多层次整体的各自部分，因此，这个过程是非常复杂的，需要一个共同的分类框架使各个学科朝着更好地理解社会生态系统方向努力。文章展现一个最新的多层次嵌套的框架来分析在社会生态系统中取得的成果。在这个框架里，显示了四个一级核心子系统之间的关系。这些子系统除了之间会互相影响，还会和与其相连的社会、经济、政治环境以及相关的生态系统相互影响。这些子系统是（ i ）资源系统；（ ii ）资源元素；（ iii ）管理系统；（ iv ）用户。每个核心子系统是由多个二级变量组成的（例如，资源的大小、资源元素的移动性、管理级别、用户的资源知识），这些二级变量进一步由更高级别的变量组成。这个框架有助于识别单个社会生态系统的相关变量，如果没有一个框架组织在理论和实证研究中识别的相关变量，那么由生物物理学家和社会科学家从不同的国家的不同的资源系统中获得的离散的知识就不可能被积累。提供一套相关变量及其子系统的研究框架很有意义的。这些变量及其子系统可以用来设计数据收集器，进行实地作业，以及分析关于社会生态系统持续性的研究。它有助于确定一些影响某些特殊政策的因素。这些特殊政策只会增强某种类型和大小的资源系统而不会增强其他系统的持续性。许多实证研究中已经确认的会影响相互作用和结果的二级变量。选择相关的二级或更高级别的变量来做分析取决于正在研究的特殊问题、社会生态系统的类型、以及时空尺度。为了说明社会生态系统框架的用处，他们关注这样一个问题：什么时候一个资源的使用者会花费时间和精力去防止重蹈覆辙？文章的详细讨论请看原文。从前文可从得到主要结论是，网络是一种有用的生态系统描述方法，它能够表示多个单元间相互作用的组成。网络方法在生态系统中的应用提供了一个概念性的框架来了解在群落层级的干扰的影响。这是面临全球环境变化下，生态学朝着更复预见性迈进的第一步。网络同样能够在以前的均匀族群、疾病和社会中引入异质性。因此，网络使得我们找到看似不同的体系间的一般性，即尽管本性不同，他们会有相似的形成过程，或者相似的力作用于它们的结构来实现其功能。目前仅仅刚开始理解环境改变怎样影响物种相互作用以及生态系统动力学，通过分析简单的成对的相互作用，网络能够提供一个方法来处理一些问题方式方法。可以预见，未来将会出现更加准确地预测对食物网络的干扰反应的的模型，这正是当今生态学家面对的主要挑战（ Science 325 , 416 ， 2009) 。鉴于我国同样面临严峻的挑战，我希望，在不久的将来，我国相关的研究人员也能够进入这个重要的领域，与国际开展合作和竞争，相信早日能与其他网络课题研究并驾齐驱！; 个人分类: 信息交流|4025 次阅读|1 个评论

关于《Scinece》上复杂系统与网络专辑的杂感（6）: Fangjinqin 2009-11-21 18:51; 关于《 Science 》上复杂系统与网络专辑的杂感（ 6 ）方锦清网络科学分析虽然为我们提供了一个重要的研究平台和有力武器，有助于我们应对重大社会的和多方面的挑战，但是网络科学的研究成果与任何事物一样具有两面性。它既可以造福人类，又可以祸害人类。需要我们密切关注和应对。我联想到世界二战投在日本的二颗原子弹造成人类的空前悲局。 1945 年 8 月 6 日美国 B － 29 轰炸机埃诺拉盖伊号在广岛投下一枚代号小男孩的原子弹，造成死亡 14 万人。 1945 年 8 月 9 日：第二颗代号胖子的原子弹在长崎爆炸，造成约 8 万人死亡。负责运送原子弹的印第安纳波利斯号巡洋舰的舰长在战后得知自己运送了原子弹，同时也了解到原子弹的破坏力，虽然在别人眼里是英雄，但是他自己并不这么认为，最终由于无法忍受自己的罪恶，而在家中开枪自尽！负责曼哈顿工程（建立洛斯阿拉莫斯（武器）实验室）的美国原子弹之父奥本海默也因此类似的主因而自杀！可见：当年，曼哈顿工程虽然是一项人类伟大的创举，它开创了科学、军事和工业的三位一体的大科学典范，它是一个具有领导统一、组织严密、分工明确、高效协调的复杂网络，提供了原子弹成功研制保证。但是它同时也是一个生命、死亡和战争的疯狂竞赛。曼哈顿工程揭开了原子能的神奇之谜，也第一次把最具破坏力的武器原子弹赋予了人类。专辑上有一篇调查网络科学：它的黑暗面（作者 JOHN BOHANNON ），该文章最重要贡献是：揭开了网络分析的黑暗面，揭露了美国军方利用网络分析犯下的罪行，文章直截了当地指出：美国国家安全局对从 e-mail 和电话通话中获得的海量信息数据库进行挖掘。这种做法并不关心一个被拘留者是否是无辜的。伊利诺斯州埃文斯顿西北大学的一名网络科学家 Brian Uzzi 指出：所有强有力的（网络分析）方法都伴随一个黑暗面的增长。它们的力量最终会被不负责任地使用。我认为在这里最让我恐惧的事情是，一个以发现新见解著称的方法被错误地使用了。一位前美国官员声称在伊拉克和阿富汗无辜的平民被盘问，以便获取建立恐怖分子网络模型所需要的信息。据推测：被关押在伊拉克和阿富汗的人数为 5 万人。许多人并不相信在阿富汗和伊拉克竟有他说的那么大规模的使用。事实却是如此，这是多么令人可怕的情形！事实充分说明网络科学的分析方法被美国军方不恰当地应用于反恐方面，并被不负责任地错误地扩大化到无辜的广大普通民众生活。这就是目前网络科学应用出现的一个黑暗面！这个反面教训是非常深刻的。应该引起全世界的网络工作者的警惕和重视！其实，现在我更担心是，未来网络中心战可能会产生相当严重的不可预测性。可能产生比原子弹更大的爆炸威力和更严重后果。让我们拭目以待。我认为，现代网络科学也必须接受曼哈顿(原子弹)工程的历史深刻教训，对于反恐网络分析，特别是网络中心战，不应被各国军方不负责任地扩大化。任何负责任的国家和国防部门都要认真研究应对这种可能发生的方法、策略和措施等长远之计。对此，今后全世界的网络工作者应该引起高度的警惕和关切！绝不能让历史的悲剧重演！杂感（ 6 ）下半部分，我想就专辑中与上述相关的另一篇文章是重谈复杂网络分析的基础（ Carter T. Butts ， Science ， Vol. 325 ， 414 (2009) ）谈点看法。该文也提醒我们：网络分析方法已经成为研究人际关系、神经元连接、因特网结构等等各种问题的有效方法。然而，要正确地应用网络分析方法，依赖于为所研究的问题选择合适的网络表达方式。在过去的十年里，人们对网络的研究兴趣得到了迅速的增长，作为一种对关系结构进行描述、测量、建模的形式化方法，网络分析方法的应用为这些新兴领域（包括物理、生物和医学）的发展铺平了道路。另一方面，如此快速的发展也产生了曲解或者滥用现有的研究方法的风险，导致不适当的研究结论或者较差的结果。文中提出问题：在选择网络表述的时侯，有哪些因素必须考虑在内？一旦我们进行了不恰当的选择，将会产生什么样的后果呢？何时节点可称之为节点？一个基本的问题是，如何定义与研究兴趣相关的可区分的实体类。当然，能划分这么一个类的前提是，默认这样的类是可以被定义的（并且，这样做是科学有效的）。文中列举了一些建模和实证的例子来说明上述问题，并进一步讨论了时间尺度以及网络演化进程。若对动力学过程认识错误，就会得到非常错误的结论。什么情况下采用静态网络描述会带来偏差？一个实例就是艾滋病的传播过程。这些介绍都值得一看，有很好的参考价值。总之，我同意这样的结论：应用网络来描述实证现象只是一个理论上的处理方式方法问题。它要求人们对存在哪些相互作用的个体、相互作用的形式和发生的时间尺度进行恰当的假设。这些假设并不是可以随意进行的，实际上人们很可能会在这里犯错，因此必须非常小心谨慎处理。任何网络概不例外，不管是研究蛋白质相互作用，性关系网络或计算机系统，要想得到正确的符合实际的结果，最关键的就是选择好合适的表述方式和合理地利用所获得的尽可能完善的数据。因此，网络科学的理论方法必须与实际紧密相结合，并受到实际的反复检验，不断完善，推陈出新，才能进一步得到健康发展，走向正确的道路，实现科学的辉煌，真正能够造福于人类文明。; 个人分类: 信息交流|4026 次阅读|4 个评论

关于《Science》上复杂系统与网络专辑的杂感（5）: Fangjinqin 2009-11-21 08:04; 关于《 Scinece 》上复杂系统与网络专辑的杂感（ 5 ）方锦清在这个杂感（ 5 ）里，我想就利用网络科学研究城市交通堵塞、流行病学和社会中博弈演化三个问题谈谈自己个人的看法。一．城市交通堵塞问题科学专辑里介绍了国外关于利用复杂网络研究交通堵塞的情况，认为在过去十年里，国际上在这方面研究取得了一些显著进展。我国在这个课题研究也取得了一些成果，据说还应用于北京奥运会期间的交通管理等，取得有一定的成效并获奖。但是仍然与广大民众的要求还有不少的差距，因此目前我国第一个关于城市交通运输网的 973 项目还在进行中,有可喜的进展。但是,我认为，希望把科研成果尽快转化成实际应用的心情是完全可以理解的，但是要做到立竿见影是不太现实的，更何况实际交通问题十分复杂，随时空而不断变化，与许多问题有关。我基本同意李德毅院士在今年青岛会议上对城市交通目前状况的评论和建议，即需要提出科学任务：城市交通缩微模拟。对典型的城市区域、道路环境和特定时段，通过缩微模拟，说明自主驾驶车的数量、分布、动力学行为和道路拥挤程度的关系，并论证成果的普遍性意义。不要求发现解决城市交通拥堵的一个万能数学公式，但缩微模拟研究有助于不同人从不同角度去研究解决城市交通问题。他分析指出：为什么把城市交通缩微模拟作为网络科学研究的载体？理由有三个：（ 1 ）以城市交通为载体的网络科学研究有前期积累。（ 2 ）《视听觉认知计算》重大项目为缩微自主驾驶车的实现奠定了基础。（ 3 ）在解决城市交通拥堵问题上太多的杂音，没有找到其中最根本的科学问题。他并认为：交通拥堵问题，根本上说不仅是一个科学问题，而是一个社会问题、经济问题、历史问题、文化问题，也可以说是土地利用问题、城市形态问题。这个提法很正确，与我杂感（ 4 ）中关于反恐怖分子网络的观点、思想和方法很相似，相当一致。因此，我赞同这样的研究思路，并能够尽快开展研究工作。二、流行病学问题现在，我转到略评一下复杂网络在流行病学方面进展。科学专辑上提到：在 2001 年Vespignani和他的同事提出对一类被称为无标度网络的高度连接网络，不论给多少人注射疫苗，都不可能完全阻止疾病的传播。然而，2003年，工作于以色列拉马特甘的巴伊兰大学的物理学家Shlomo Havlin和他的同事发现了简单却比随机注射疫苗更有效的防疫策略。只需要在随机被接种者的朋友当中再次进行随机接种，卫生官员们通常就可以使拥有更多社会联系的人们产生免疫力，从而切断社会关系这个疾病传染的渠道。国外的理论结果和经验是否对于我国甲型 H1N1 流感疫苗接种有效或参考价值？是否敢在我国一定地球范围试验一下？谁也不敢说。因为我国卫生系统似乎从来还没有采用复杂网络的思想方法来指导疫苗接种方面的工作，这是提出今后注意的一个问题。我国政府在预防疾病传染方面虽然有大量的科研经费投入，例如研制各种疫苗。但是，就是没有投一小部分经费给科学工作者从复杂网络角度来研究甲型 H1N1 H1N1流感的预防问题。这说明我国对此国际上前沿课题还缺乏敏感性，卫生系统的科研人员在这方面知识不了解，思想可能也比较保守。目前在国外，这些工作非常及时甚至是紧迫的工作，比较重视。根据报道：在会议上，Vespignani提出来一个猪流感H1N1流行的详细模型，该模型包括了全球航线网络，以及主要大城市详尽的交通地图。这样的投入使得研究者们不仅可以预测疾病的感染率并且还可以预测疾病传播的地理途径。他的初步结果表明到十月份为止，将有30%到60%的澳大利亚人会感染上H1N1病毒。这些成果使得他们的研究进入了主流流行病学的行列。医疗官员们已经让建模者们加入到某些问题，例如H1N1流行问题的研究中来。和Eubank的建模工作一样，Vespignani的工作也是由美国国立卫生研究院提供基金支持的。这在一定程度上要归功于那些中层人员，他们不断的努力使高层官员们认识到需要让科学在流行病防治上发挥更大的作用。我想，我国大概不会出现上述情况。但是，我认为应该改变这个状态，以适应实际需要，希望政府卫生部门要有眼光和胆认，打破传统观念。卫生系统与网络科学工作者密切合作，主动开展这方面的研究工作。三、网络博弈演化问题为了探索社会中广泛的合作与竞争规则的出现原因和转变规律等，近年来国内外都把博弈论应用于复杂网络演化计算机模拟，使极大数量的虚拟参与者进行逻辑竞争。从理论上讲，博弈论是研究理性的行动者（ agents ）相互作用的形式理论，是研究决策主体的行为发生直接相互作用时的决策以及这种决策的均衡问题，而实际上它正深入应用到经济学、政治学、社会学等等社会科学领域。我在博士客的科普文章：有趣味的博弈论模型里，请参见（ http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=244598 ）。研究介绍了反映自然与社会中合作与竞争的博弈论的三个模型：囚徒困境 (Prisoner s Dilemma ， PD ) 模型，雪堆博弈 (Snowdrift Game) 模型，争当少数者博弈（ Minority Game ）模型。国内外对这三个模型的改进和完善已经有许多工作，我国在这方面的研究也不错工作，例如中国科技大学汪秉宏小组和上海交通大学汪小帆小组等都有自己的研究特色，发表在国际著名的Pys. Rev. Ed等杂志上。在科学专辑上只介绍了众所周知的囚徒困境，而且主要引用 Helbing 的工作：在任一种情况下，背叛者最终都会占据整个体系。但是把模仿和迁移的策略结合，就会导致合作者数量的不断扩大。更引人注意的是， Helbing 让两拨参与者分别在不同的规则下进行相同的博弈，结果导致了不同的主导策略。可是，交流会使来自某个群体的博弈者，学习另外一个群体的博弈者的策略。这就像社会规范的产生、交流会使得参与者们改变他们的行为。社会规范通常可以是任意内容的，可将其从具体内容中抽象出来研究。从上可见：撰写科学专辑中的作者选择例子和材料，显然存在个人的偏好或偏见。我认为，我国学者在这方面研究与国外比较并没有什么差别，也有些特色可以与国际上想妣美。当然，我国学者还需要继续深入研究。特别注意：改变以往随风跑的传统模式，我们不仅要跟踪国外最先进的课题，而且更要提倡大胆创新、勇于引领潮流的大无畏精神。我坚信：中国人有志气、有魄力、有能力去攀登网络科学与应用的高峰。能够急国家和国防之所需，在应用上多下功夫，为人类的和平、进步和繁荣作出应有的贡献。; 个人分类: 信息交流|4959 次阅读|2 个评论

关于《Scinece》上复杂系统与网络专辑的杂感（4）(附照片): Fangjinqin 2009-11-20 09:13; 关于《 Scinece 》上复杂系统与网络专辑的杂感（ 4 ）方锦清这二天我去参加在 11 月 18 日至 20 日在北京国家会议中心召开的中国核学会 2009 年学术年会，会议主题是:创新核科学技术发展的不竭源泉.会议规模之大是少见的，包括44位院士在内的来自我国核工业、核基础科学、核应用技术等领域的知名专家、教授及一线青年核科技工作者近1100人围绕核科学技术创新和核技术产业可持续发展等话题进行学术交流和研讨。这是一次我国核科学技术领域的老中青的空前盛会，座无虚席，还有许多人在后面站着，十分爆满，热闹非凡。整个会议学术气氛浓厚。有 3位院士作大会邀请报告，其余的院士在会议的11个分会作报告（例如，陈佳洱和方守贤等）和4区张贴报告.本届年会前期共征集1706篇论文，将最终评选出优秀学术论文一、二、三等奖和青年优秀科技论文奖.我也在分会报告了核科技领域的复杂网络研究进展与应用前景.顺便提一下，我这篇综述文即将发表在今年出版的原子能科学技术杂志为纪念创刊5 0 周年的专辑上。因为参加上述盛会，因此，关于《 Scinece 》上复杂系统与网络专辑的杂感（ 4 ），才拖延到今天来写。这次杂感（ 4 ），我想在这里说的是，对反恐怖分子网络以及其他复杂网络研究中存在问题的一些个人看法。根据无标度网络的特性，只要把处于网络中心的恐怖首领抓到，并消灭掉了，就以为能够使恐怖分子网络崩溃掉。只可惜，美国前总统布什大喊大叫，巨资投入，反恐了几年，结果一事无成，根本没有抓到本 . 拉丁，反而把美国拖入经济危机，并蔓延导致了世界经济危机，连阿富汗和伊拉克的目前局势都不太稳定。这些充分说明反恐形势非常严峻啊。那么，从复杂网络角度来考察恐怖分子网络，究竟有什么问题？从这个专辑似乎看到一点端倪。十年前，大部分的社会网络研究都是纯理论和学术性的。但在 9.11 事件以后，在如何应用这些研究到战争问题上爆发了一阵兴趣. Science 上介绍了目前反恐怖分子网络的研究情况。目前反恐怖主义网络和其他网络分析普遍存在的问题（缺陷），我认为，归纳起来有四点：一是网络数理理论不全面，灵活性和包融性不够，大多数只是建构静态网络，并不符合瞬息多变的实际情况；二是缺乏随时空不断改变的复杂动态统计网络理论，特别是涉及非平衡理论方法；三是缺乏能够与社会学等结合理论方法，难以更深入地理解更深层次的机制问题；四是缺乏消除各种因素引起的噪音的手段和方法。值得注意的是：新提出的所谓动态元网络分析技术， Carley 和 McCulloh 认为他们提出的模型可以处理随时间变化的恐怖分子网络。元网络分析的内容包括人物，时间，性质，地点，原因。通过掌握这些层面，他（她）们已经编了计算机程序。据说元网络开始在文化层面上有所收获，并超越通信网络去考虑日常规范、态度和信念等，以及角色性别、年龄和群体的分布。这个程序试图去做超过一般社会网络分析的事情。虽然 McCulloh 声称这个技术已经产生了异常的效果，使发生在伊拉克的狙击活动下降了 70% 。不过，连 Sageman 都很怀疑在伊拉克的军事进步归结为网络分析，他说我根本不相信（元网络分析）已经提供了有效的帮助。即便不是所有的研究者都在反恐中接受了网络分析技术，美国军方还是已经于 2 年前在美国马里兰州的 Aberdeen 建立了一个网络科学研究中心，说明美国是多么重视深入开展网络科学与应用的研究。另一个引我注意的消息是，欧盟委员会近期已经对该领域将来四年的研究工作投入了两百亿欧元，据此，他们认为，复杂系统的研究在欧洲发展是最快的，好象美国则面临着更为困难的基金问题。分析上述说法，我觉得情况并非如此。我们看到，实际上美国一开始就最高度重视网络科学与应用的研究。 2009 年 9 月由美国麻省理工大学等十所著名大学联合组成了美国网络科学与工程委员会，该委员会提出了一个专题报告：网络科学与工程的研究议事日程，报告空前强调美国今后加强网络科学与工程应用研究的重大意义和研究方向，并要求政府必须加大研究经费的投入力度。为此，委员会向美国政府的基金机构推荐必须大力支持研究的四大方面：未来互联网技术的实验研究工作；重建和扩大实验室规模、改善实验方法与技术，加大奖励制度以促进网络工作者发挥重大作用；大力培养和支持网络工程设计有关的科技活动，并包括理论计算机科学、网络科学新课题和其他相关的理论课题的研究；支持更广泛的交叉科学研究活动，以便深刻理解和设计未来的各种网络（包括互联网在内）等。今年美国军事研究实验室已经斥资 1.62 亿美元在一个新项目网络科学与技术联盟上，让学术、产业和军事研究人员在网络中心战上一条龙工作。因此，我认为，特别是考虑到美国国防部空前重视网络中心战，把它看成比美国原子弹工程和阿波罗登月两大计划还重要的国家创新任务。最近美国总统奥地巴马提出要成立网络司令部，美国国防部在积极筹划中,种种迹象表明，美国不论是民间、政府，还是军方，都可以说比任何国家都要加紧科学网络与应用的研究，因此，我们怎么能相信欧洲超过了美国？这只能说明美国格外强调开展这个领域研究的紧迫感和国际竞争态势，以更大促进美国的研究工作。不论怎么样，上述只是反映了国外的情况。我们更关心的是，我国也该是把网络科学与工程（应用）提到议事日程时候了！最近听说，复杂系统与复杂网络已经被列入我国十二五计划，这对于我们确实是个好消息。希望国家有关部门尽快抓紧落实和实施这个网络科学任务，使我国在国际这个领域竞争中能够与他们并驾齐驱，为建设创新型国家作出贡献。左边第二位是高能所方守贤院士; 个人分类: 信息交流|6479 次阅读|0 个评论

《新发现》奥运专题系列之三《吃的奥运》: songshuhui 2008-9-4 14:39; 庄发表于2008-01-2 星期三 12:00 分类: 专辑 , 奥运 | | 《新发现》杂志供文北京，一个拥有近1500万常住人口、300万流动人口的特大消费型城市。2008年奥运会期间，来自200多个国家和地区的运动员10500名，另外还有20万名左右的奥运会注册人员和700万人次的观众将一涌而至。届时，这样庞大的机体如何健康安全地运转，成为备受食品专家关注的问题。那么，我们的奥运食品准备好了吗？食品安全是办好奥运会的重中之重，为此，北京奥组委专门成立了食品安全领导小组办公室，而且从2005年7月就建立了北京奥运食品安全专家委员会。当时共有15名成员，其中8位外国专家格外引人注目，他们来自美国、澳大利亚、希腊等国以及世界卫生组织，曾直接参与过巴塞罗那、悉尼、雅典奥运会和盐湖城冬奥会的食品安全工作，在食品安全监管、运动管理、反兴奋剂等方面极富经验。这是历届奥运会从没有过的大手笔，同时标志着北京奥运食品安全行动计划开始全面启动。世界最大临时厨房据统计，北京奥运会期间，运动员及随队人员将达18100人，奥林匹克大家庭的贵宾5950人，技术人员和裁判3000人，赞助商1000人，媒体21600人，志愿者18万人，受薪工作人员217500人。在70天的时间里，要管理好这个世界上最大的临时厨房还真不是一件容易的事情。首先要对奥运会食品的原料、辅料供需求总量进行预测和评估，目前具体人数还无法确定下来，只能给大概数值加上一个保险系数，保证足量又不浪费。做到足量、安全、营养三项原则。从目前的食品规模做一个规划，仅在奥运村，就要消耗约7.5万升牛奶、330吨水果、82吨海产品、750升番茄酱、300万份饮料，还有21吨奶酪、131吨肉类、2500片式面包、19万吨鸡蛋和20万吨水。如果再加上超过27万的奥运会注册人数、现场观众700万人次、入境旅游者约500万，以及高达1.2亿的国内旅游者，仅蔬菜一项，估计就会吃掉5000吨以上。此外，奥运会食品的原料、辅料的数量是动态的，需要各方面进行不间断、互动的沟通。因此在奥运供给上采取了几道防线，除了一线供应点，还有二线供应点，甚至启用应急预案。四大体系保证安全北京奥运会食品安全专家委员会专家、中国农业大学教授蔡同一介绍，奥运会食品安全控制难点可以概括为：盛夏季节、中毒高发；规模宏大、人群集中；食品繁多、供应链长。为了解决这些问题，专家委员会制定了《2008年北京奥运食品安全行动计划纲要》，中心议题就是要在北京建立一个食品安全保障体系（其他地方的奥运场馆也是如此）。这套体系目前已基本建成，主要包括四个部分。第一是从原料到餐桌再到源头的双向溯源体系。将实现从原材料生产到初级产品加工、配送、到终端产品最后上架的全程监控。一旦有问题发生，它能够尽早尽快地找到根源并加以解决。由于对农药、肥料都有记载，这一追溯体系在田间还有督导作用。第二是重点针对食源性疾病的危害的检测体系，综合运用化学检验方法及红外线、射频技术、原子吸收光谱等物理方法，能够在最短时间内快速、准确地辨认食物是否安全，微生物、农药残留、重金属是否超标。有人认为奥运食品不安全不少个案的发生也的确为整个中国的食品安全蒙上了一层阴影。实际上，食物的安全是靠安全生产出来的，并不是靠检测出来的。检测只不过是一种保障的方法，企业和食品工作者有自己的责任和使命。蔡教授谈到，我们把重点放在农产品生产的环境监测、土壤监测、大气监测，来确保农作物在一个比较良好的环境下来进行生产。许多问题的出现还是在原料源头本身上，如果我们原料能够确保安全了，以后做成食品的过程也容易得到安全。因此我们现在完全按照国际标准来做，有些甚至还要超过，比如农药、兽药、重金属等的残留控制上。这方面也取得了成效，蔬菜农药残留的超标率2001年为40.3%，而到了2007年上半年，已大幅缩减到3%左右。第三是市场准入体系，即QS（质量安全）标准。严格按照市场准入制度，实施生产许可、强制检验，食品经过检验合格并加贴QS标志后才能进入包括超市、农贸市场在内的各种市场，从源头保证食品安全。目前，北京市已确定了28大类454个品种的食品安全主体标准。这套系统是大大提升了北京食品安全保障的能力。现在米、面、油、醋、酱油五类食品的合格率已达到91.5%，果汁类已达到97.5%。第四是跟监管部门接合的不安全食品召回体系。当然，企业若发现产品不符合要求、存在潜在危险或已过期，也可以自身召回、下架，确保公众的安全。打造奥运食品的专用基地对大米、油、小麦、面粉、蔬菜、水果等跟生活息息相关的主要食品原料和农产品进行基地建设，按照绿色食品的要求，建立相应的奥运食品主体标准。这是一个浩大的工程。此外，食材的准备还要具体到每种食物。由于8月份是蔬菜的供应淡期，有约40类蔬菜会比较缺乏，主要是西餐经常用到的芳香类蔬菜，如法国香芹、鼠尾草和百里香等，又不方便远程运输，经过三年试验，北京北部的怀柔、密云、延庆三地海拔为500～800米的山区建立了奥运蔬菜基地，分3个播种期，培育了上千亩错季蔬菜，就此解决年奥运会期间5000吨新鲜蔬菜的供应问题，也作出了新鲜、无病虫、无公害的承诺。由于食品的供应十分庞杂，其中还有些是无法满足供应的，有许多特殊食品的供应将挑战北京的协调能力。比如欧洲运动员喜欢的奶酪，不仅消费量大，而且所需品种多达140种，仅凭国内生产无法完全满足。因此需要提前考虑自己的供给量，通过其他途径采购。食品运输，专车专送北京8月的炎热天气并不适合保持食物的新鲜度，尤其是易腐性食品，更要确保在食物所适宜的温度下进行运输。而以往，冷藏、冷冻设施和设备严重不足，易腐食品装车大多在露天操作，80%~90%的蔬菜、水果、禽肉、水产品都是用普通卡车运输，大量牛奶、豆制品也是在没有冷链保障的情况下进行运输，极不安全。如今，冷链技术派上了大用场，它让食物在到消费者手中之前的每个环节都处于适宜的低温，这种状况下的菜可以储存一个月，甚至半年，不仅防止了污染，也减少了损耗。现在奥运会所需的蔬菜和肉类等都将进行冷藏运输。原料的运输全程使用GPS定位系统和温度自动记录装置，对运送路线和温度控制都将严格监控。如果超出要求的路线或温度不达标，甚至车门非正常开启，它会自动报警。运输工作将细化展开：食品经检验合格后放到运输车上，由卫生部门的相关人员贴上封条，分冷链、热链进行运输，到了目的地，再由卫生部门人员开启封条，再进行抽样检验，确保食品安全和食物品质。整个过程都是专人专库专车，每道环节都要签字。而且，场馆与公司还实行一对一、点对点供应。冷链物流的环境设定是一项技术。通常动物性食品需要低温，但蔬菜、水果等易腐性食物就不同了，举例来说，黄瓜需要8℃，洋白菜则需要2℃，青的西红柿要放在0℃，熟的西红柿则要放在4℃另外，黄瓜、茄子、青椒、豆类等温度高了，容易出现腐烂，但它们都属于喜温性，温度过低也会感冒，出现冷害对人体也不利，所以要找出储藏的产品最适合的温度。混装蔬菜就更加复杂了。为了完善物流冷链系统，蔡同一还主持研究了不同种类、不同比例的蔬菜在混装情况下所适宜的温度、湿度及能忍受的时间，最后确定了5℃和10℃，分别适合耐温的和喜温类蔬菜。绿色技术与环保为了保障奥运食品安全，不少新技术将会亮相，这些新技术不仅仅有效，而且要比过去的技术更佳环保，这才符合绿色奥运的需要。比如对于蔬菜及餐具的消毒和清洗，过去多用化学合成物，对于杀死病原性微生物的确是有效的，但杀毒期间遗留下的大量的消毒剂过于稳定，现在无法分解，只能埋藏在地下。现在，采用物理方法来消毒的无污染、无残留的酸化氧化还原电位水则成为秘密武器。这是一种环保设备，只要在其中加入一些盐，它就可以将水电解成PH值为2.2～2.7的酸化的氧化还原电位水，产生的有效氯可以高效杀灭病原微生物一般的病菌只要在酸化氧化还原电位水中浸泡40秒就会被完全杀灭。并且它最终还原成水，没有任何化学成分残留，可以再进行重复、循环利用。这样的技术已经在一些奥运签约饭店中试用。烹饪过程也不简单奥运期间的饮食是非常重要的，吃得如何会影响运动员的情绪，影响运动员的成绩。蔡教授介绍说：北京奥运会光是肉类就会有24个品种的猪肉、5种牛肉、9种羊肉，蔬菜也将达到65种。运动员食品更是分为28个大类，450多个品种，菜谱保证七天不重样。但是运动员的饮食还有特殊要求。即使是普通人可以食用的食品，对于运动员来说并不一定安全。例如考虑到运动员的能量摄入，提供的罐头中会尽量使用低能量的木糖醇来代替砂糖，烤鸭选用的鸭子也要低脂肪，还要杜绝鸟类疾病对鸭的传播；而且，动物所吃的饲料中若是混入兴奋剂元素，运动员就会出现误食兴奋剂的现象，因此北京奥运所有使用的饲料以及农药成分都会经过严格化验。据悉，北京奥运期间将进行4500例兴奋剂成份检测，比雅典时多了2.5%。按奥运管理，为各国代表团准备的菜肴要标明原料产地，对产地进行长达两年的跟踪，确认原料中没有农药残留、兴奋剂等有毒有害物，调配料检验合格，营养成分的蛋白质、脂肪、维生素也要实现量化。每一种呈现给运动员的美食，都会经过国际奥委会运动服务部餐饮处的认可，从配料到口味都会考虑外国人的接受程度。还要考虑到欧美人忌讳海参，穆斯林人不吃无鳞鱼、无鳍鱼，等等。奥运安全追溯系统还将在奥运场馆就餐的运动员身份信息与其消费的菜单食谱、食品原料信息相连，形成了一个实时更新的信息库。通过读取他们所佩戴的胸卡，吃过的食物、原料、配送中心、加工企业，甚至源头，比如生猪的饲养、防疫、饲料及用药等信息，都能迅速检索到。食品安全系统还跟医疗系统有配合。每个场馆都有医院工作人员负责。一旦不舒服，医药专家就会及时出现。中国菜走向世界 2008年北京奥运会给中国餐饮的发展带来了一个百年不遇的良机。历届奥运会都是西餐一统天下，但是北京奥运会经过国际奥组委的批准，第一次在奥运餐饮中设立了30%的中餐和亚洲餐，希望给外国友人一个品尝中国菜的机会。有关专家还向奥组委推荐了1000种中餐菜品和食品供选择，除了原有的中文菜名，它们已被翻译为英文，还配有拼音，今后还要配上图谱、典故，将其中最具代表性的食养、食治、食疗、食忌等饮食文化和养生理念向世界传播。而且，奥运场馆与奥运村的厨师都是经过层层选拔与专门培训的，因为要在70天里24小时不间断地提供餐饮服务，所以对年龄也作了相应的限定。中餐因为复杂，所以以前缺乏规范性，经验性比较多，烹饪工艺都是靠经验代代相传，没有量化的概念。同样一道菜，每个师傅做的味道都不一样。这次奥运会是完善中餐的一个机会，可以加速中餐的标准化。北京奥运会，是我们弘扬中国餐饮文化的最佳机遇。场馆周边餐饮奥运会期间，北京的餐饮行业也将借此东风红火起来。为了保证食品安全，北京市还花大力气还对餐饮业开展了专项整治，各级餐厅将按照世界卫生组织制定的级别，分批从卫生管理、卫生设施和加工过程等方面进行评定挂牌，按得分分为A、B、C、D四等。目标是奥运会前，在城区消除不合格的D级，全市餐饮A、B、C级的比例要达到95%以上，其中A、B级达到50%，为奥运提供饮食的签约饭店和奥运场馆周围1公里内、旅游景区、繁华街道的所有饭店都要达到A级，而且凡是为奥运提供饮食的企业的所有餐饮数据包括生产流程都可以在网上进行查询。中小餐饮企业是这次食品安全卫生整治的重点，采取了保护一批、提升一批、取缔一批，允许其中达标的继续经营，稍差的帮助、督促至合格，而不合格的就直接取缔。城乡结合部、农村流动食品摊点虽然无法完全取缔，也要严格控制、属地管理，不能进入城区范围。受益者是市民奥运食品安全计划不仅涉及运动员、参会官员、媒体记者等与奥运会直接相关的人员，也惠及北京的每一位市民。很多方面现在就可以看到。比如在食品安全监控中，对源头和运输的控制是难点。一方面，北京已经对18类食品实施了重点监控，形成一个覆盖各环节的监控网络，另一方面，随着各种测试赛的进行，奥运食品原料的安全供应及全程追溯、奥运期间场馆内及重点地区食品安全的实时监控和风险控制措施、奥运食品反恐等举措和监控系统都得到了全面检验和完善，北京对奥运食品安全的整体控制能力也将得到提升。目前，食品安全保障体系已经惠及民众，北京市食品合格率已达到97%~98%，蔬菜农药残留合格率为93.6%。不仅如此，奥运会也给中国食品安全保障能力带来了一个全面升级的契机。北京的食品安全标准不会因为奥运会的结束而降低，相反，这套食品安全保障在奥运会后还会得到更大范围乃至全国的推广。说这话时，蔡教授很欣慰。而今年年初，质检部门全国抽查的结果也表明，小麦、面粉合格率已达到100%，大米合格率也在99%以上。他最后表示：食品安全是与人类共同存在的问题，也是每个国家都要面对的世界性问题。我确实感觉到，为了办好奥运会，中国在食品安全方面确实投入了很多物力、财力、精力来保障食品安全，应该让大家看到。我还希望告诉国际友人，请他们放心到北京来。标签：专辑 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《新发现》奥运专题系列之四《行的奥运》: songshuhui 2008-9-4 14:37; 庄发表于2008-01-2 星期三 12:00 分类: 专辑 , 奥运 | | 《新发现》杂志供文现代社会，如果没有交通，生活方式将会完全改观。然而，全球80%的大都市都逃脱不了交通拥堵的局面，北京也不例外汽车越来越多、道路越来越堵。申奥的成功，对北京市的交通系统提出了更高的要求：奥运期间，何以应对？北京工业大学交通研究中心的杨孝宽教授介绍，为了整合交通资源，早在2002年，北京就率先成立了专门的交通委员会。北京市政府投入了1800亿，用于改善交通拥堵的状况。据悉，奥运交通将为不同的人群提供服务，包括运动员及领队、技术官员、媒体成员、赞助商、工作人员及志愿者等奥运大家庭成员及贵宾，以及普通观众及参观者，而今后，这一改进的体系将带给北京市民更大的实惠。让我们去看看规划后的北京交通。公交系统日渐完善有个响亮的口号叫要想富，先修路，挪用在今天的北京身上却可能是想不堵，先修路。2008年，北京公共汽车的运送能力将达到45亿人次/年，运营车辆达到18000部；公交线路将达到650余条，线网密度达到2.16公里/平方公里。再加上轨道交通作为城市公交系统的重要辅助，能够使得公共交通承担的比例由目前的28.1%提高到赛时的42%，对地面的车流、交通流，起到有效的减缓作用。根据调查，在纽约、伦敦、东京这样的国际性大都市，公共交通系统的使用率都超过了50%，而北京却只有23.4%。如今，以快速轨道交通为骨干、地面公共汽车为主体的公共客运体系将承担市民日常上下班出行的60%，在全日出行总量中分担的比重也将提高到40%以上，出租车空驶率已经从之前的48%降到了25%以下。 BRT闪亮登场除了地铁和公交系统以外，如今，在北京还出现了一件新玩意BRT。 BRT快速公交系统（Bus Rapid Transit）是一种介于快速轨道交通（Rapid Rail Transit， RRT）与常规公交（Normal Bus Transit，NBT）之间的独特的大容量城市公共客运系统。它利用现代化公交技术配合智能交通和运营管理，开辟出公交专用道路并配备新式公交车站，实现轨道交通式的运营服务。北京的第一条也是唯一一条正在运营的快速公交全程16公里，配备的两节车厢载客量大，是北京城南的交通大动脉。实现快速的关键词也在于路权，BRT享有独立的路权，有严格封闭的专用车道、封闭式车站，到了交叉口能得到系统设定的绿灯放行。其奥妙在于，当快速公交装过感应装置后，就能控制前方路口的红绿灯：如果是绿色，就尽量延长绿灯时间；如果是红灯，就尽快变成绿灯，自然可以悠闲地通过每一个路口。这是一次尝试，设置这样的快速公交主要是想改变小汽车和公交争夺路权的现状。杨教授指出，现在的路权分配并不合理，开车的人毕竟是少数，大多数人需要乘坐公交车，但如果从占用的道路面积看结果却完全相反，汽车和公交车的扫过比例介于1/2和1/3之间，若换算成乘客比例，至少在1：60。今后，BRT系统会得到推广，安立路、朝阳路、阜石路的建设都会加快，形成一个地面公交快线网络。根据规划，未来北京的BRT或将达到300公里。然而，快速公交也受到了人们的质疑，最大的焦点在于只有公交车可以通行，可能会过多占用资源，造成不该有的浪费。所以，专家们也在权衡。比较而言，美国的BRT不采用完全封闭的，而是允许其他车辆跟随在后面，或许值得借鉴。无障碍准公交系统奥运期间的无障碍工程也是交通专家关注的焦点。中国有近8000万残障人士，可是他们很少出行，我们可能也从未设想过，残障人士怎样搭乘公共汽车。奥运就是要解决这种问题，让他们都能去奥运场馆观赛，首当其冲的就是交通问题。借鉴国外的经验，奥运期间就准备不少无障碍公交车，这是一种准公交（prepare transport）系统，采用低底盘设计，专门为不方便出行的残障人士和老年人服务，方便他们搭乘。无障碍的理念最初源于建筑，如今逐渐跟交通结合，但需要改进的地方还很多。以地铁为例，目前很多城市的地铁都配有无障碍电梯，但使用率极低，仿如一件摆设。这里的原因是多方面的，除了宣传不够，最大的问题是没有做好相关衔接。我们可能从未设身处地的为他们考虑过，仅仅在地铁里配备无障碍设施，解决了上下问题是远远不够的，从住所到地铁怎么办？出了地铁又怎么办？这些都是没有任何保障的，无障碍交通设施的前后衔接存在很大的漏洞，最欠缺的就是系统化，但这项工作并非一个部门能完成的。然而，不管怎么说，这个问题开始引起人们的思考和逐渐重视。政府也投入了很多资金，希望这8000万残疾人也能像正常人一样享受到交通服务的发展和便利，也能有机会观看奥运会。智能交通系统实时可靠在奥运交通系统中，处处体现着科技奥运的理念，最典型的莫过于ITS智能交通系统（intelligent transport system）。智能交通系统并非只是一种对交通的疏导，而是在较完善的交通基础设施上，通过将先进的传感器技术、通信技术、自动控制技术、计算机技术、数据处理技术等有效集成，对交通管理实行远程实时控制，从而建立起实时、准确、高效的全方位交通运输综合管理和控制系统。 ITS在中国的起步较晚，此次奥运会带动了ITS的发展，它将用于奥运的交通管理领域、公共交通领域、紧急事件管理领域。在奥运会期间，管理人员、决策人员，甚至应急管理部门都需要大量的实时信息和数据来时刻追踪、调控某一路段的拥堵和运营情况，同时及时发布，给最普通的出行者有用的信息。ITS最大的亮点在于，能够利用现代科学技术在道路、司机和乘客之间建立起智能的联系，给我们每个出行者提供比较可靠、有效、实时的信息。比如，公共场所（尤其在奥运周边地区）的大屏幕提供的可变信息如果设计得很合理，会对前往奥运场馆观赛的人群有一定帮助，使得他们的出行更加迅捷便利。换而言之，如果人们通过网络、广播等渠道知道前方的目的地或沿线有问题，就可以更改出行路线，或者取消出行计划，从而缓解可能发生的更大的交通拥堵。目前，研究人员已经完成了奥运村的交通规划，但关于ITS的技术还仅限于奥运村周边地区使用，并在奥运会期间进行测试，如果其中的某些技术非常实用，会在今后得到更大范围的推广。ITS智能交通系统的技术在使用中的费用是非常昂贵的，目前还只能用在最需要的地方。管理大于建设即便有了诸多的建设，杨教授依然认为，加强交通管理的能力比建设更重要，是最行之有效的措施。解决北京交通拥堵不能全押在硬件设施上，根本出路在于合理规划。奥运期间交通最大的压力来自机动车数量的飞速膨胀，道路的建设已经跟不上车的增加。目前北京市机动车保有量超过300万辆，，每天售出车辆数量也超过1000辆，奥运期间预计将达到350万辆。一方面是首都发展繁荣的标志，但是从另一方面看，机动车的暴增也对环境带来了各种严重的负面影响，对交通状况造成了压力。 2006年中非论坛期间，北京对部分公车进行了限制，市政府有70%的公车停驶，中央在京单位也施行了一定的停驶措施，同时还倡导私车拥有者停驶或少开，使得交通状况大为好转。2007年8月17日~20日好运北京奥运综合测试赛期间，北京又有意识地实施了机动车单双号分流出行和封存公车的管理措施，削减了131万到136万的机动车数量，使得城市主干道的流量减少了30%，主干道高峰时的时速由原来19.2公里提高到32.1公里。同时，这一措施使得空气环境质量大大提高，监测到的数也表明，实行单双号起到了预期的缓解交通压力的效果。我特意去体验了一下，一路畅通。这可以看作是为奥运的交通做一个预演，奥运期间只会更好。杨教授介绍，按照历届奥运会的惯例，在奥运会期间要采取交通需求管理的措施，因此从今年7月20号开始，直至残奥会结束，北京都将采取汽车单双号限行上路的措施，所有行政单位的公车要封存50%~70%，如此一来，届时会有近200万辆车不能出行，奥运期间的交通状况值得看好。实施这种临时性的措施是有些无奈的，不是很人性化，但是反过来看，如果不实施，情况可能会更糟。杨教授觉得这次采取了提前告知的方式，可以让民众尽早适应。回归公共交通在确保奥运期间的交通便捷方面，经济杠杆和大力宣传也起到了积极的作用。通过市政补贴，公交和地铁的低票价都是很吸引人的，整洁的车厢，准确及时的报站，宣传公交优势，也是软件和硬件的配合。一系列的举措将不少人又拉回到乘坐公共交通出行的方式，目前30%以上的市民已经选择乘坐公交。而公共交通周、世界无车日、拼车理念的宣传和呼吁，虽然没有强制执行，但已经得到了收效。2007年五环路取消收费后，已经吸引了一部分三四环的车流量，缓解市内交通的作用非常显著。通过这些举措的实行，我们有理由相信，北京交通拥堵状况可以得到有效改善，让人们改变生活理念，放弃小汽车、回归自行车和一定范围内的步行也是可以想象的。然而，这条环保之路并不平坦，杨教授坦言，从整个交通系统来讲，换乘的便捷还没做到家，不仅地铁之间的换乘，地铁与地面交通之间的换乘等也没有解决好，再加上日益增多的私家车与地铁换乘的问题，都有待改进。奥运期间特事特办北京申奥时就向国际奥委会做出过交通方面的承诺，从运动员驻地出发，到任何一个比赛场馆，路上所需要的时间都不超过30分钟。为了兑现这个诺言，应对高峰期的车辆拥堵，北京借鉴了雅典和悉尼奥运会的经验，在相关的场馆附近的道路上施划了300公里的奥林匹克专用通道的网络，覆盖了二环、四环、五环、八达岭高速、京承高速上的107条相关道路，是历届奥运会中规模最大的。专用通道会在奥运会期间投入使用，能够保证运动员从奥运村到每个比赛场馆基本上在奥林匹克专用道上畅通无阻地行驶，时速可以达到60公里。而且，届时只有持牌车辆才能进入，这一点是跟国际接轨的。同时，已经试行过的弹性交通管制模式，也会奥运会期间被继续使用。它将原来的摄像头与新近增加的摄像头进行了连接，使运动员、技术官员和媒体记者，从驻地一出来，我们就能够实施全方位的跟踪，根据交通量的情况临时管制，随时调整一些道路的控制情况。一旦发生拥堵，就可以在不同地方采取不同的分流措施，确保道路的畅通。借助这种监控系统和运行模式，全长约9公里的道路上，只需要30名交通警察，就可以实现精确指挥和精确引导，其他车辆的正常行驶也不会受到太多限制。安全疏散秩序井然在奥运交通的研究中，北京工业大学首先主持研究了奥运交通规划的大型研究课题，指导整个北京交通。随后又参与了对每个场馆和附近道路的车流量预测，以便设计人员就场馆的规模、位置设计出满足需求的设施。其后，又主持了奥运交通仿真课题，用软件仿真出行人（主要是场馆中）进出的模型，估算周围的设施是否能够满足正常的人流量通行，目的主要是为了奥运会的行人交通组织及观众疏散问题。在奥运会比赛期间，除了满足比赛相关人员的交通需求外，观众的交通需求也是必须克服的难点，尤其是人群最集中的赛后散场时刻，观众必须得到及时和安全的疏散。据估算，奥运会比赛的第9天为高峰日，北京市全天的观众总数为36.4万人，人流疏散最集中的时间是22时到22时30分。专家们会通过一系列的措施来消减高峰的压力，比如在散场时安排一点活动，设计一些绕行的线路，拉长散场的绕行迂回的时间，以减轻在出入口、在公交场站和地铁口的压力。应急预案不可或缺如果奥运期间出现突发事件，相应的应急预案研究就是杨教授负责的重点了。对于火灾、爆炸等任何突发事件，不可能等到发生后再讨论对策，这就是预案的重要原因。 9.11之后，全球开始异常关注恐怖袭击，2003年SARS之后，国务院就开始制定针对各种情况的应急预案，而近年来频频发生的地震、雪灾、海啸、暴雨等各种由气候造成的紧急事件，也使得应急预案和应急机制越来越受到人们的关注。研究团队主要参考了美国的应急机制和疏散方案，也充分考虑了现实的不同。美国车辆保有率很高，发生危机时的车辆骤时流量会猛增至平时的三五倍，甚至10倍之多，更需要组织交通。而中国不同，他们最终确定，在奥运会期间，一旦需要撤离，60%~65%是有组织地通过公共汽车来疏散、撤离。突发事件按照严重程度分成特别重大、重大、较大、一般四类，为期17天的奥运会每天的赛事不同，在奥运村参加项目的运动员、观众人数不同，集中程度也不同，尤其是开幕式和闭幕式。因此他们还针对不同的日期或时段，为奥运设定了9种情景，并设计出数十种不同的应急预案，并通过仿真系统对预案一一进行模拟，目的是测试反应时间的快慢，以及对某一方案从撤离时间、安全程度、实施代价等方面来评估，以期达到资源合理配置。应急预案牵涉极广，甚至可以说，从应急的角度来说，交通只是其中的一部分。我们在构建整个体系的时候，想得更多的并不是交通。比如，在设计方案时对于奥运场馆地理位置和对于医疗救护、基本生活设施等资源的考虑，以及沿线的设施配置和建立临时性的和永久性的避难所的考虑。此外，这些设施还应该基本保证交通顺畅、生存所需（水和食物、医疗设施），以及通讯畅通。关于应急反应和应急交通撤离的课题还在继续，杨教授希望把所有的城市，尤其是大城市纳入其中。因为一旦发生地震等自然灾害，在密集的居民区，安全撤离是一个非常棘手的难题，即便灾害不严重，仅人群当时的恐慌就足以打败一个城市，更遑论之后不计其数的投入。杨教授还强调，培训、演习和日常的宣传作用都不可轻视，虽然花费的代价可能很高，效果也未必真实我们现在最欠缺的就是不能把事件真实化，突发事件的气氛很难营造出来。而且，人在恐慌时不够理智，我们应该在危难发生前、发生时和发生后给予人们简单易行的指导。漫长的寻找之路通过自己的20多年课题研究和体会，杨教授深切地感受到，奥运会改变了不少的人观念。他始终认为，从城市规划的角度讲，过去的决策者不太关注交通，而且从专业的管理的层面说，一直以来，北京的交通管理能力都不强，但通过奥运这个难得的契机，交通的重要性逐渐得到强化，现在交通这个关键词出现在电视、报纸、杂志、网络等媒体上的频率也越来越高。更加重要的是，奥运交通治理提升了北京的交通管理能力，人们也开始意识到管理的重要性。我们也在通过奥运这个难得的机会摸索什么才是适合北京和中国的交通模式。或许，我们需要的只是时间。 Tips BRT的发源地快速公交系统既适用于一个拥有小城市，也适用于特大型都市，它起源于上世纪70年代的巴西库里提巴（Curitiba）市。作为发展中国家的城市，当时面对城市人口和私人汽车迅速增长所带来的严重交通拥堵，却没有足够的资金建设轨道交通，因此设计人员在前市长、著名建筑设计师、BRT之父Jamie Lerner先生的领导下大胆开发并实施了一种新的公交方式，用只有轨道交通1/10的造价建成了具有轨道交通运营特性的快速公交，使得库里提巴的公交出行比例高达75%，日客运量高达19万人。标签：专辑 , 奥运 , 新发现 , 行; 个人分类: 奥运|1724 次阅读|0 个评论

《新发现》奥运专题系列之二《天的奥运》: songshuhui 2008-9-4 14:37; 庄发表于2008-01-2 星期三 12:00 分类: 专辑 , 奥运 | | 《新发现》杂志供文关于这个城市的天气与空气，又是一个不得不说的话题：她有闻名于世的沙尘暴，她有会下暴雨的闷热夏季，她有意味着污染的蒙蒙雾霾，她也有大风吹来的蓝天。奥运年的北京，人们开始重新审视这一切。北京：沙尘、蓝天、承诺 3月18日，北京来了一次沙尘暴，今年只此一回，这在该市近些年的记录中是绝无仅有的。据中国国家气象局的统计，仅仅在7年前的2001年，3~5月间就出现过18次沙尘天气，满天黄尘、人人带着口罩早已成了春天里最具有特色的北京街景之一。沙尘暴是一种广泛存在于沙源地带、沙漠与耕植区交界地带、植被严重遭破坏或荒漠化地带以及其下游地区的自然现象，由风与沙相互作用而形成。它与地球温室效应、厄尔尼诺现象、森林锐减、植被破坏等因素有着不可分割的关系。其中，人口膨胀导致的自然资源过度开发、森林砍伐和土地开垦是其频发的主要原因。目前世界上共有四大沙尘暴多发区，分别是北美、澳洲、中亚以及中东地区。轻度沙尘暴会给生活带来种种不便，而严重的沙尘暴对于人类来说则无异于一场浩劫。最为著名的是20世纪30年代美国西部大平原的黑风暴，曾造成几百万公顷的农田废弃和几十万人流离失所。在中国北京地区，沙尘暴天气过程大多与蒙古气旋或高原热低压或东北冷涡发展有关，黄土高原以及某些平原地区耕地的落荒被认为是沙尘天气向下风方扩展蔓延的主要源地，一些建筑工地也是源地。历史上，北京沙尘暴的兴衰与人对周边地区的开发和生态环境破坏关系密不可分。沙尘暴记录最早始于北魏对北京上风向大同地区的农业开发，当时的统治者为了发展经济，从中原掠来农民和商贾充实京城，并对周围土地进行大量无节制的开垦。而其后的隋唐时期，由于北方气候暖湿，而政治经济中心南移，北京地区少有风沙的记载。宋、辽之间战争频繁，大片森林毁于战火，而营造木船、修道填路、安营扎寨也要大量砍伐，加上辽金时期经常有数以万计的皇家贵族在近郊打猎，纵火围猎，使得整个生态环境急剧恶化。元代对北京西山森林的破坏尤为严重。至元四年(公元1267年)，郭守敬请开玉泉山水通漕运，同年凿金口导西山木石，为大都城的兴建提供木材、石料。掠夺式的采伐使西山的森林遭到毁灭，这时陡坡和岩石裸露的山地已失去自我恢复昔日葱郁景观的能力。明初统治者曾发布对北京周围森林采伐的禁令，但好景不长，战争又很快人为地导致了烧山和伐木，至后期，燕山山地天然森林已大部消失，大面积的草原也开垦为农田。文献记载至少在明朝中期前，整个北京西山和燕山都还生长着以松为主的茂密森林。但到清代乾隆年间，北京平原已是耕垦相望，地无余剩。上个世纪50年代以来，北京在治理沙尘暴方面投入非常之大，修建了官厅、十三陵、密云、怀柔、平谷等大型水库以消除新增沙源，并通过造林等方式增加植被覆盖度。沙尘暴的强度和次数逐年下降。 1998年北京提出了蓝天计划，意即保护环境，提高空气质量，使蓝天重现的计划。以城市空气达标的天数来衡量每年完成的质量，这是针对特大城市或重工业区等污染严重地区实行的一项治理。由于种种历史原因，北京的环境质量一直在不断下降，空气质量越来越差，沙尘暴、有毒雾霾和光化学烟雾等环境问题都时有发生。沙尘暴的主要影响是降低能见度，交通不便。尽管沙尘对人体健康也产生了一些危害，会引发刺激症状和过敏反应，但期间空气中的有毒有机物却比平时要少。同样都是空气质量五级，雾与沙尘暴相比，毒性却要大得多。对雾水样本进行分析发现，北京的雾中所含的二氧化硫、氮氧化物和其他有毒物质的含量会严重危及人的身体健康。中国气象局培训中心王强教授曾多次提醒人们更要注意的是雾霾天气，因期间首要污染物都是可吸入颗粒物。为防止出现类似于1952年伦敦的大型雾害事件，北京需要在准确预报雾霾天气的基础上，增强城市的应急响应能力。客观条件在某种程度上制约着北京的空气污染治理工作。一方面，北京属暖温带半湿润季风大陆性气候区，空气相对干燥，粉尘量比较大，治理难度相对较大。此外，城市北边靠太行山和燕山山脉，西南方向来的污染物容易在山脚下累积，造成大面积高浓度污染。有数据显示，当风向为南风时，北京市污染程度较高，而西北风则会将污染物带走，城市空气清洁程度会较高，所以经常出现大风一吹天就蓝了的景象。气象条件也在制约着空气质量的改善。据统计，北京每年只有60%的天数是有利或较有利于污染物扩散的气象条件。 2001年，申办2008年奥运会时，北京曾对奥运期间空气质量作出承诺：一是每天要对二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮和可吸入颗粒物进行监测；二是要致力于全年空气质量的改善；三是在奥运会期间，这四项污染物的指标要达到国家标准和世界卫生组织的指导值。这三项指标，北京已经兑现了两项，第三项承诺中四项污染物指标三项已经达标，只有可吸入颗粒物虽有下降，但全年还没有达标。奥运会之前以及奥运会期间，北京市将采取更加坚决的措施控制大气污染，周边五省区市也将同步采取控制污染措施。位于北京东南郊的北京焦化厂停产转型和首钢集团的搬迁则是改善北京加大环保力度的两个重要标志性事件。根据国家环保总局的测算，首钢搬迁至少可让北京每年减少1.8万吨可吸入颗粒物，这相当于上百家小型工业企业的排污总量。 1998年，北京只达到了100个蓝天日。2007年，蓝天日的数量已经上升到了246天。而2008年北京的蓝天指标是256天，为全年总天数的70%。前段时间，马拉松世界纪录保持者、埃塞俄比亚运动员格布雷塞拉西作出不参加北京奥运会马拉松比赛的决定，引发了一些世界级运动员的担心和国际奥委会对北京空气状况的再度关注。通过分析北京环保局去年8月测试提供的有关数据，并参考国际运动员该期间在北京参与一些比赛以及前年8月参与北京世界青年田径锦标赛的结果，国际奥委会医学委员会主席隆奎斯特表示，这次有关北京奥运会空气质量的评估结果超出他的预期，当地空气质量不会影响大多数比赛项目，但是超过一小时的耐力和体力项目可能会因为空气污染而受到影响。报告称，在今年8月奥运会比赛期间，医学委员会每天都会测量当地的空气质量，并根据测量结果决定是否推迟马拉松、竞走、长距离游泳等耐力和体力比赛项目。奥运气象服务北京每年都需要为各种大型政治、经济、文化、体育活动提供了气象服务，申奥成功后，中国气象局专门成立了北京奥运气象服务中心。北京奥运气象服务中心在2006年第11届世界青年田径锦标赛气象服务中，对182个国家和地区的2284名运动员、教练员和官员提供气象保障服务近2个月，其中现场气象保障10天。另外，在2006年第11届世界女子垒球锦标赛，以及青岛奥帆赛等重大赛事活动中都成功地提供了气象保障与服务。在去年4月举行的奥运气象服务筹备工作情况新闻发布会中，北京市气象局副局长王建捷强调，奥运比赛对气象服务的需求无论在时间、空间、精度和内涵中都具有特殊性。她举例说：青岛奥帆赛比赛赛场有五个赛区，要求提供五个赛区的海面风，要每小时预报和观测的情况。这个从北京二环到五环分布这么多赛区，我们把它作为一个点来考虑，但是到奥运的时候，它需要每个场馆的信息分别提供，作为每一个点的气象要素的情况都要分别提供。为了加强气象服务的综合能力和应急保障，2007年8月1~26日，一场针对奥运的全程综合模拟演练在京城上演，内容包括开闭幕式、10项好运北京赛事和其余模拟赛事的天气预报、信息发布、现场热线等。专家认为，奥运将全面提升整个北京市的气象预报水平。中国气象局还通过世界气象组织天气研究计划，牵头实施了北京奥运国际示范项目B08FDP/RDP项目，来自美国、加拿大、澳大利亚、中国香港和中国等多个国际先进的短时临近预报系统调试安装到北京，进行预报检验和评估。大型预测网奥运气象服务力求对天气气候资料的分析做到更加精细化。精细天气预报的前提是气象观测。从2003年起至今，多个奥运场馆都设立了自动气象站，它们除了观测温、压、湿、风向、风速等，还具备观测体育赛事需要的特殊观测项目功能。迄今为止，北京已建成自动气象观测站近200个，平均分布城区为5公里一个，郊区为10~15公里一个。除本地外，协办城市、火炬接力重要地区也建立了气象观测站，此外，顺义、昌平、朝阳、海淀、丰台、石景山等奥运场馆所在地的气象局也将在赛事期间提供协助。北京及周边共布设了7部世界先进的新一代多普勒天气雷达，每6分钟观测一次整个云、雨、大气等内部结构，并进行联网。这些举措，将保证奥运期间能够逐3小时滚动更新北京地区天气预报，逐小时更新奥运比赛场馆气象要素预报。中国从上世纪70年代起开始研制气象卫星，截至目前，已经成功发射8颗气象卫星，其中极轨气象卫星4颗，地球静止轨道气象卫星４颗，分别实现了极轨卫星和静止卫星的业务化运行，成为世界上同时拥有极轨气象卫星和静止气象卫星的少数国家之一。在奥运气象预测中，事先发射的卫星，如风云2C和2D，仍将发挥重要作用，而即将发射的风云三号分辨率为250米，并带有垂直遥感，每天可对北京进行两次观测。 2006年发射的12月风云2D，与2004年发射成功的风云2C一起，形成静止气象卫星的双星观测系统，2D的对地位置比2C西延15度，扩大了对地观测范围，双星错开观测，可使对地观测时效从每30分钟一次提高到每15分钟一次。据上海航天动力机械研究所主任设计师周红玲介绍，承担北京奥运会气象预测工作的主力卫星风云三号已在上海完成总装和出厂测试，即将运往发射基地，会在近期内发射，取代目前在轨的风云一号Ｄ星这颗2002年5月15日发射升空的气象卫星将于今年退出舞台。风云三号是中国研制的新一代改进型极轨太阳同步气象卫星，技术要求更高、难度更大，系统也更复杂，首次实现了全球、全天候、三维和定量化探测，支持未来10~15天的中期天气预报。在做好奥运气象服务的同时，还将有效提高对极端灾害性天气的预测能力。人工消雨北京申办时确定的奥运开幕日期是7月25日，但这一天正值主汛期，又是高温、高湿的桑拿天。因此，申奥成功后北京向国际奥委会提出了推迟请求，最终确定为8月8日。历史上8月8日北京的降水概率为47%，那么今年倘若真正出现降水，该如何应对？北京市人工影响天气办公室副主任张蔷已多次向媒体透露，奥运会前的6~7月之间将再次组织实施空中和地面相结合的人工消云、减雨气象保障服务演练实验。北京市从2002年起将人工消雨纳入科学实验计划，通过双边合作与交流，学习了解俄罗斯在人工影响天气方面的先进技术与作业经验作为借鉴。北京气象部门曾在去年的8月7日在延庆、昌平、海淀３个区县启动火箭、高炮拦截式人工消云、减雨试验作业，8月8日在内蒙古自治区呼和浩特实施多架飞机合作消云、减雨作业。他们采取的主要措施是：在云内温度0℃含有大量过冷水滴的冷云区，进行过量引晶催化，促使雨滴数增加，尺寸变小，不易降落至地面，从而减弱降水；在云内温度0℃主要为液态水的暖云区，播撒高浓度粒子群和吸湿性催化剂，促使云滴并合并造成下沉气流，抑制云和降水的发展，进而减弱降水。这几年的实验表明，对于小雨天气的消雨，气象部门已经较有把握，但若遇到大暴雨等强降水，就目前技术水平而言还做不到完全消雨。根据气象局自2005年起有针对性收集的信息显示，北京的8月多雷雨的对流云(雷暴云)相对较活跃，由于该云层受人工措施影响的效率只有19%，因此一旦降雨天气出现，就很难做到人为调整改变。据分析，北京市在开幕式当天出现暴雨等极端天气的概率是6％，近30年气象资料显示，奥运会举办期间，该市历史上曾经出现过一次暴雨和高温，其他极端天气事件几乎没有。专家表示，如届时遇到无法实施有效作业的暴雨等极端天气，将会及时通知奥组委，做好应急准备。空气监测与尾气控制汽车尾气是空气污染的一个重大来源，好运北京体育赛事期间，北京大学环境学院的一个团队承担了交通保障空气质量测试评估。幽静的北京大学老地学楼，朱彤教授难得清闲能够呆在他的办公室里，享受一点窗外透进来的下午的阳光，没有在开会，也没有在野外作业，但是我的到来马上又打破了这份清闲。 2005年，为制定2008年北京奥运期间空气质量保证方案和北京空气质量达标政策，经北京市科学技术委员会资助，北京市环境保护局承担了《北京与周边地区大气污染物输送、转化及北京市空气质量目标研究》项目，通过竞标，最终确定牵头单位为北大环境系的区域和全球大气化学团队，长江学者朱彤成了主要负责人。 CAREBEIJING 接下来的三年中，朱教授组织了针对对华北地区的大气环境(大气化学及大气物理)的大型综合观测国际合作项目CAREBEIJING(Campaigns of Air Quality Research in Beijing and Surrounding Region的缩写)。这个项目本身意义非常重大，所以很多国外机构主动找上门来，要求和我们合作。最后的合作团队可谓庞大，包括日本东京大学、韩国GIST研究所、意大利国家研究委员会大气污染研究所、美国乔治亚理工学院、台湾中研院环境变化研究中心、香港理工大学、中科院大气物理所、安徽光机所、中国气象科学研究院、中国环境科学研究院以及两家德国研究所在内的共20家机构都参与了进来。虽是连续观测，三年的侧重点各有所不同：2006年在于弄清楚地区性空气污染的来源和传递过程，2007年则主要进行交通方面的评估；2008年致力于长期政策的开发，及研究对人体健康的影响。通过卓有成效的工作，他们获取了大量北京及周边地区大气一次/二次污染物输送及二次污染物形成的三维观测数据。朱教授特别提到了2007年8月17~20日好运北京体育赛事期间实施的空气质量测试，当时他们采取了单双号出行、错峰上下班等方式削减行驶车辆等措施，以期得到一个削减机动车总量对改善环境质量有多大影响的实测依据，为奥运会期间环境质量达标做准备。在那些天里，北京地区每天停驶机动车130万辆左右，大幅度减少了机动车尾气排放量。这是一个国际上针对大型活动或赛事的比较常见的做法，雅典、亚特兰大、首尔在举办奥运会时都采取了相关措施，亚特兰大当时更是削减了250万辆机动车。因为汽车尾气是空气污染的一个重大来源，会产生大量氮氧化物、臭氧、一氧化碳、可吸入颗粒物等人体有害物质，我们所做的工作是从控制尾气排放这一方面，来减少这些污染物。长期规划测试动用了不少高科技手段和设施，包括区域背景站、综合站、车辆流动遥感等地面观测系统，以及铁塔、激光雷达、遥感观测、卫星资料分析、飞机等立体观测系统。而核心部分则是设立在大兴区榆垡镇北京黄埔大学校区内的榆垡综合观测站和设立在北京大学理科楼群顶上的北京大学综合观测站，这两个综合站负责研究大气污染的输送和化学转化过程，因此集中了各个机构选送的最先进观测仪器。此外，北京市环保局的27个监测站也全部参与，并纳入了中科院大气物理研究所和西南部永乐店的二个检测点。需要测试的不仅仅是市区的空气质量，还有周边的空气质量，因为处于上风向地区的空气状况完全可能对北京市区造成影响。针对车流量、车速、车辆结构的变化，研究团队进行了细致的数据收集，甚至包括公众对这一措施的反应。朱教授在评估报告中提到，他们发现控制二氧化硫是降低颗粒物浓度的有效手段，控制挥发性有机化合物(VOC)是降低臭氧的有效手段，而汽车尾气是VOC的主要来源，占总量的40~60%。以上工作，作为《第29届奥运会北京空气质量保障措施》的重要组成部分而被提交给奥组委，今年的报告也已经提交。这个保障措施，是由天津、河北、山西、内蒙古、山东等周边省市和北京共同制定的临时污染减排措施，目的是控制扬尘污染、机动车污染、工业污染、燃煤污染，在奥运会前实施环境综合治理。虽然我们是为了奥运做这些工作，但很多措施在奥运结束之后仍将继续，比如关于北京的机动车排放要实施国四标准，还有一些大型电厂都要求脱硫，国内很少有其他大城市做到这一点。其实很多工作对于北京空气质量改善是一个长期的规划，只不过如果不是因为奥运的话，不会那么紧迫。至于8月奥运比赛期间，交通保障的力度还会不会加大？朱教授的回答是肯定的，如所有黄标车都将禁行。北京自2003年对黄标车实行了限行，所谓黄标车，即那些排放量大、浓度高、排放稳定性差的车辆。它们大多于1995年以前领取牌证，尾气控制技术落后，达不到欧1标准，环保部门只发给黄色环保标志。一辆老旧黄标车，其污染物的排放量相当于一辆达到欧四排放的新车的14倍，目前北京约有30万左右辆黄标车。按照绿色奥运的承诺，北京已于2008年1月1日起施行和欧四相当的国四排放标准，具有国4标准的汽车燃油也开始全市供应。标签：专辑 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《新发现》奥运专题系列之一《水的奥运》: songshuhui 2008-9-4 14:36; 庄发表于2008-01-2 星期三 12:00 分类: 专辑 , 奥运 | | 《新发现》杂志供文北京，你的名字曾是水乡一座城市往往因水而活，或许你并不知道今日倍受缺水困扰的北京，历史上其实是一个水系极其发达、水资源丰饶的地区。这一点，从它街巷胡同的名称里就可以看得出来：三里河、莲花池、北河槽、水关、苇沟、白水洼、海淀、团结湖等等，无一不带着水的痕迹。地质活动留下痕迹大约1.5亿年前，中国东部地区迎来了剧烈的造山运动，燕山山脉和太行山以西的高地就是这期间被抬高起来的，并形成了北京三面环山、一面临海的地形。而造山带来崎岖不平的地貌，逐渐演变成许多坑塘、洼地、河流和湖泊。 1978年春天，地处北京最繁华的商业中心王府井金鱼胡同的中央美术学院在挖地道时发现了鲸鱼脊椎骨，一些专家推测，这和距今1万年左右的黄骅海浸有关。根据地质钻孔岩芯资料显示，渤海湾西岸近10万年发生过三次比较大的海浸，最近的一次，海水到达了河北省黄骅境内，在那里造成地下5～10米的一段海相沉积层，北京所处区域也在海浸范围之内。地质活动给后来的北京城留下了永定河、潮白河、拒马河、句河等四条主要天然河道，加上公元7世纪初隋朝时开凿的北运河，由此而生五大水系。永定河流经北京市西部、西南部、南部，属海河水系。历史上曾名治水、湿水、桑乾河、清泉河、卢沟河、浑河、小黄河、无定河等，清康熙三十七年(1698)钦定为永定河。它的上游有两支，桑乾河发源于山西省宁武县神头泉，洋河发源于内蒙古自治区兴和县。下游在商代、西周、春秋至西汉、东汉至隋等朝代间曾多次改道变迁。永定河在奔流中形成了明显的冲积扇，这些松软土地成为适宜的种植条件。潮白河上游分别为潮河和白河，潮河因时作响如潮而得名，白河因河沙洁白得名，这两条支流最终都注入了密云水库。拒马河古称涞水，后又称巨马河，巨马乃水大流急如巨马奔腾之意，后相传因曾拒石勒之马南下又被写作拒马。无论巨马还是拒马，都是形容它水势之大。因水大流急，拒马河对所经山地切割作用强烈，形成许多两壁陡峭的峡谷，一路下来尽是野三坡、十渡等风景胜地。句河发源于河北省，这条历史悠久的河流不仅浇灌了平谷东南部的土地，也给海子水库提供了丰富的水源。北运河是著名的南北大运河的北端，它的上游是温榆河。人类文明的烙印考古学家在北京周边地区发现过早期农耕和渔猎的遗迹，据考证出现于大约7000～4000年之前，距今3000多年前的琉璃河商周古城遗址已经显示出了某些城市的雏形，像世界上许多大城市一样，北京，也是傍水而生的。除了生活用水之外，这些河道还将要担任运输的重任，让文明得以发展并向周边辐射。这个城市后来成为辽、金、元、明、清五个朝代的都城。中国的封建都城每年都需要从国内产粮区调运大批的粮食，通过最经济的水路运抵，因此出现了漕运。元朝初年，为了彻底解决首都漕运的水源问题，元世祖忽必烈让水利学家郭守敬主持开凿了一条由大都直到通县的运河，后者踏遍了北京的山山水水，觉得利用卢沟河(永定河)的水源重新修整金口河是最简单的办法，1266年按计划完成了这一工程，但没过几年肆虐的河水便开始威胁两岸百姓，30年后不得不废弃掉这条河道。郭守敬又踏上寻找新水源的路途，当他来到昌平城东时，发现有一处汩汩作响的泉眼常年不断，这就是白浮泉，于是产生了一个新的治水想法。他将白浮泉水向西引到瓮山泊，也就是今天颐和园的昆明湖，又通过金代开凿的长河、高粱河，引水入城，注进积水潭。那时侯积水潭水面开阔，比今天的什刹海大得多。南方运粮的大船沿着京杭运河上行，一直能停泊到大都城内，皇城的北门外。此即通惠河的由来，除了大大小小的河流，北京历来湖泊也是众多，莲花池、北海、昆明湖等湖泊早在金代就已经开发利用，此后经元、明、清各代修缮，更成为风景优美的皇家御园。建国初期，城区共有湖泊12处，总面积4百万平方米。昆明湖是京西北部一座较大的人工湖泊，不仅作为通惠河的水源调节库，也是著名的风景区。明代以后更扩大为好山园、西湖景。后由于白浮引水工程的废弃，泉水减少，湖面积减少。清代乾隆年间，扩湖筑堤，形成北京西部的一座蓄水库。直到1957年永定河引水工程建成前，包括玉泉山水系在内的昆明湖始终是北京城区的唯一地表水源。什刹海古代是一大片水域，元代发展漕运将其作为停泊之用。明代扩城后，积水潭遂失去码头作用。至清代逐步发展成为三部分，西部仍称作积水潭，中部、南部因明代于北岸建有什刹海庙，故称什刹海。后来水面面积逐渐减少，稻田面积逐渐增加，环境有所恶化。北海和中海在古代又称为白莲潭，曾是一大片池沼水域。辽代在这一带水域开辟园林，金代在此建成大宁宫，元代则以这一水域为中心建设元大都城，北海成为只有宫廷内苑的太液池。明代将中海南部扩挖，形成北、中、南三海。由于明、清两代的精心营建，不仅使楼台殿阁交相辉映，还开挖了许多小溪、小池，成为皇家林苑。玉渊潭在古代为一片水乡，风景优美。金代开始拓为园林别墅，著名文人王郁在此隐居，筑台钓鱼，始称钓鱼台。园中水域修建水池，名玉渊潭。至清代为保京城不受西山洪水威胁，挖南旱河导洪水入玉渊潭，使玉渊潭成为西郊调节洪水的湖泊。乾隆皇帝又在湖东建养源斋行宫，重修钓鱼台，成为皇家的游乐场所。然而，人类的不当活动和保护意识的薄弱一直在侵害着这个城市的水。特别是到了近现代，工业化的加速发展、居民生活方式的变化和人口的越来越密集，使得北京市的水环境质量越来越低。清洁水被污染后排入河湖，为了改善这一状况又要动用清洁水去更替，导致大量的水浪费。市区可用作观赏的水越来越少，上个世纪五六十年代人们还可以随处找到游泳戏水的自然水体，现在已经很难找到。未经处理的污水不仅污染了下游水，还对土地和农作物造成再污染。2000年左右北京市平原约有1/2的地区表层地下水受到侵害。节水与治理到2007年为止，北京已经连续8年干旱。这个地区的水资源主要来自天然降水，部分来自境外，每年大约可提供40亿立方米的可用水，承担着1500万人口的生活用水、数万家工矿企业的生产用水和480万亩农田的灌溉用水。从水资源总量和城市发展需求来说，北京属于严重缺水地区，人均占有量不足300平方米，是全国人均水平的1/8，世界人均水平的1/30，在全世界120个国家首府和大城市中排在了百位以外。北京的缺水是和整个中国的水资源状况不可分的，中国国内660个城市中，有400个正受到水资源缺乏的影响，政府已将水资源缺乏作为影响经济发展的首要障碍之一。而放眼全球，形势一样严峻，淡水只占地球全部水量的3％，其中两极冰川和冰帽就占去2％，不能使用。因此世界上40％人口的80个国家都面临着缺水的危险。据瑞典水文学者马林福肯马科斯(Malin Falkenmarks)提出的研究论证，人均在1700立方米／年以上的基本没有缺水情况，1000～1700立方米／年的可能有缺水情况，1000立方米／年的已有供水不足情况，500立方米／年的即为绝对缺水。现行国际标准则规定为人均量2000立方米／年的为缺水边缘，1000立方米／年的为人类生存起码需求。而联合国估算2025年世界用水总量达到44840亿立方米，届时受水资源短缺困绕的世界人口将增加到总数的2/3，到2050年有44亿人(全球人口100亿)占有水量在1700立方米／年以下。雨水、再生水利用北京申办2008年奥运成功之后，提出了绿色奥运的口号，节水也成为这一主题的重要组成部分，即充分利用雨水、再生水，为奥运营造良好环境。据奥组委官方网站透露，在奥运场馆中，水立方、顺义水上公园、奥运村、奥林匹克森林公园及奥林匹克公园北区场馆群都建立了污水处理系统。其中在网球中心内，还特别建立了污水处理站，直接把各种污水转化成中水循环使用。同时，清河再生水厂和北小河再生水厂还将提供奥运中心区再生水水源。包括龙形水系在内的奥林匹克公园景观水系，将每年利用300多万吨中水。主场馆鸟巢就是一个典型的节水工程，70%的供水都要由回收水代替，其中23%来自雨水，这些回收水不但可以用于比赛跑道的冲洗，还能用于场馆的室外绿化工程建设者蓝星水处理公司开发的这套雨洪回用系统把建筑屋面、比赛场及周边地区约2万多平方米的雨洪水收集起来，集中在总容积为12000立方米的水池中，经过石英砂过滤、超滤膜过滤和纳滤膜过滤三道目前世界上最先进的处理工艺，对雨水进行深化处理，一年能处理雨水67000立方米，处理后的雨水是53000立方米，可以满足体育场至少50%的水量需求。而所有奥运绿化项目都使用了微喷、滴灌、渗灌等节水灌溉技术，部分绿化项目采用了雨水利用措施，一年可节约清洁水源80万立方米。虽然水体质量不高，但不容否认的是北京的水环境基础相当不错，具备富有层次的三环水系。一环水系为紫禁城的护城河，二环水系为整个外圈的护城河，三环水系是北面的清河、南面的小羊河、东面的坝河、东南方的北运河、西南方的永定河，清河段更是贯穿了奥运中心区，在这些水系中，大约有273公里的河道，水面积达到510公顷。近年来，北京持续对河道进行综合治理，大部分城市河湖水质都已得到改善，以其尽快达到三环碧水绕京城。而引温入潮跨流域调水工程，则将大大改善奥运水上运动场馆周边的水环境，为奥运会营造良好的生态景观。清洋河治理奥林匹克森林公园内的清洋河原称清河导流渠、仰山大沟，因2008年奥运会和综合整治工程而改此名，意为清澄北京，洋洒奥运。治理后的清洋河具备三大功能：一是确保奥运主场馆区及森林公园防汛排水安全；二是提升奥运森林公园的整体环境水平；三是为奥运水系的水质净化提供循环通道。河道治理将河道景观功能和防水排水功能并举，重点打造生态景观河道，景观效果与奥林匹克森林公园统一。为了贯彻科技和绿色的理念，工程建设中大量使用了生态砖、生态袋、鱼巢砖、铅丝石笼等生态型材料。整治后的清洋河目前最窄的地方有23米宽，最宽的地方达到了100多米，将成为鸟巢所在的奥运主场馆区域的排水河道。在清洋河沿岸的改造中还设计了多处草坪，形成河岸边的开放空间。河道周边为公园生态展示区，设计有湿地、招鸟区等。河道种植重点体现生物多样性，采用复层种植的手法，通过对乔、灌、地被、草及水生植物的合理搭配，并尽量利用现已自然形成的植物群落，形成层次丰富的植物群落，以期能在今后形成稳定性高、能自我维持、少人工管理的生态型绿地。密云：北京生命线北京林业大学水土保持学院曾和一些奥运相关部门建立合作，提出了一些切实可行的计划，以保证奥运期间的水质安全。虽说奥运只是一个短时间内的活动，但要做好也并不容易，需要长期、系统的安排。2005年，该学院院长、国家林业局水土保持重点开放实验室主任余新晓教授建议，应该尽快进行中幼林的抚育，即人工林的经营，作为保证整个水源安全的基础。北京市已经将这作为一个工程，几年来都坚持在做。水库保护与经营余教授多年来从事的主要工作之一就是研究密云水库流域植被和水之间的关系。起始于中国的商贸部及林业部与德国的技术合作部的一个合作项目，这是北京地区第一个国际合作环保项目，具体执行方为德国技术合作公司(GTZ)。他为此在德国慕尼黑大学呆了两年，为项目做储备。之后延续了很长时间，从1999年直到2008年，一直担任长达九年的密云水库保护与经营技术研究项目的中方专家。北京林业大学在北京做林和水的关系、水源保护，到现在已经20多年了。1987年他们和北京林业局(后改名为北京园林绿化局)就在密云水库边上建了一个生态站，并被国家林业局批准为首都圈森林生态定位研究观测站，主题是如何保护大都市的环境与水源。为什么要做密云水库，或者说这么关注密云水库呢？它是中国华北地区最大的一个生态水库，在全国来说这种规模的水库也是屈指可数，上世纪50年代末期开始修建，1961年开始蓄水，库容是43亿立方米。当初修建时是多目标的：防洪、发电、养殖、灌溉以及水源供应。随着水资源形势的变化，特别是到了90年代中期以后，其他的用途如工业、农业用水都退了出去，只剩下最重要的一个功能，即作为饮用水源。目前，北京共有1500万人口，其中70%～80%的人所喝的饮用水都来自与此。北京原来有两个大的水库：密云水库和官厅水库。但是官厅水库在建成和运行过程中有相当多的问题，它的上游主要部分位于河北境内，和密云水库一样，建成都是在上个世纪五十年代末六十年代初，这些年的发展过程中污染比较严重，九十年代初就退出了饮用水的供水系统，迫使密云水库从原来的多功能转向单功能，变成北京唯一的饮用水源地，因此很多人比喻密云水库是北京的生命线。密云水库作为北京的供水源主要有两种方式：一种是直接取水，进入水源厂进行处理，然后进入饮用水；另一种是水库放下来的水储存在以怀柔为中心的地下备用。此外还有一个重要原因，从五十年代以来，来水量(上游的入库水)和降水量都在减少，面临双重压力。整个积水面积是15790平方公里，在北京境内也就5000平方公里，其余都在河北境内，承德和张家口两地。这些上游地区也要发展，无论是农业和种植业的变化，还是工业的进展都需要用水，这就导致来水量减少。特别是从1999年开始，一直处于相对偏干旱的状况下，很多年份降水不足正常降水量(550～600毫升/年)的2/3。根据他们掌握的资料显示，历史上密云水库最大的库存都不到30亿立方米。在干旱年份，每年储水量就10亿多，而北京一年正常用水量不会低于10～12亿立方米。这就是北京现在面临的水资源状况。植被与水关于如何做好密云水库的水资源保护工作，水利、环保、农村各部门都有自己的做法。余教授的研究是关注如何以生物措施为主体，通过植被达到保护水源的目的。他表示：我们在科研方面做的工作就是如何通过植被来调节、涵养水源，让水量和水质都得到改善。从学科角度来说，做了大量基础性研究，要搞清楚森林以及森林植被到底对水有什么样的影响。反过来，水对植被又有什么影响。在国内在一个区域连续集中地做这么长时间，还是非常少见的。他们分别在群落水平、系统水平和景观水平这三个尺度上，选择典型流域和典型植被，长期观测现有植被，关注其水量、水质、土壤侵蚀状况，并且和生产结合进行一些处理，比如说原来植被较少，就采取人工造林或加强经营的方法让植被多起来，原来差的植被让它好起来，在时间上分别采集。通过这些工作，在理论上实现了几个比较重要的突破：搞清楚了三个层次植被的冠层、地表的地被物层、临地土壤层对水作用和影响的机制过程。在不同尺度上，森林植被对水的影响是不同的，越小的尺度影响越明显。产水量是一个很重要的指标。一个有趣的现象是在小流域和坡地尺度，或者说在生态系统和群落这个水平上，植被的增加，从少到多，或者从没有变到有，都会使产水量降低。但在大尺度，几千平方公里的景观水平上，植被的增加带来的影响就是产水量增加。这是一个在学术界存在重大争议的问题。余教授对此提出了自己的解释：小流域储水有限，森林对水的影响也是一个有限的短的过程。当流域范围增大之后，流域本身调节能力会加强，并不取决于森林。这时候有森林和没森林主要的区别在于：有森林的情况下可以使得地表水转化为地下水的量提高，所以从总径流角度来说，水并没有减少。无论哪个尺度上做，植被的增加对水质的影响都是很明显的，越小的尺度越明显。氮、磷和COD污染指标都在下降。这就回答了关于密云水库的一个重要问题：在大气降水和径流减少的情况下，它的水质为什么没有发生变化？主要的原因在于这些年，密云水库整个的植被状况越来越好，北京有专门的水源保护林等项目在做这个工作。再来谈谈土壤侵蚀的问题。无论哪个尺度，植被的增加都会使得侵蚀状况得到改善，而在小尺度上更明显。找到了一个重要的：生态用水定额。他们发现，在这个区域范围内，植被存在需要的最低用水量为375毫升，占这个区域平均降水量的68%。数字是枯燥的，但它反映出来一条重要信息，那就是，在北京和河北这个半干旱区域，年降水量在500毫升以上，所以植被建设是有足够空间的。因为一直以来很多人对中国北方地区的植被建设提出一些异议，主要担忧在于水的限制。而我们的研究结果说明了这不是问题所在，简而言之就是有足够的水。理论也支撑了大量技术工作，比如找到了适宜在这个地区生长的树。它需要的特质是抗性很强抗旱、低耗水、抗贫瘠，本身还得无污染。栎类的树种被认为比较适合，最典型的森林类型就是松栎混交型。华北地区是核桃和柿子的生长地，有的地方还是作为特产，但我们并不建议在一级保护区种植这两个树种，原因在于它们的根系中醌和酚的含量很高，这些物质进入水体以后，对水体的质量影响较大。他们还从林水平衡角度做了大量理论研究，大幅度降低了造林密度。现行国家规范是220～330株/亩，而余教授提出了一个低得多的数值：60～110株/亩为最佳。在整个华北地区，现有的天然林几乎为零。因为这个区域远古以来就是一个人类居住区，原来的树木几乎都不存在了，现有的主要是灌木，针对灌木，一些人工的、定向的恢复技术正在逐步实施起来，目的还是在于水源保护。标签：专辑 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奥运科技专辑(By 科学松鼠会): songshuhui 2008-9-2 14:17; 科学松鼠会发表于2008-07-28 星期一 15:49 分类: 专辑 , 奥运 | | 这里是科学松鼠会奥运科技专辑的总目录。本目录每天更新。伟哥：从床笫到赛场（By BOBO）运动员赛场受伤怎么办？（By BOBO）博闻网：开幕式科技大解密（By 姬十三）奥运会开幕式上用的缶到底是什么东西？（By 赵勃楠）开幕式现场直博一个美国平民眼中的开幕式（By 桔子）天赋体能？－－体育种族文化基因的是与非(连载之五) （By liunianlong）天赋体能？－－体育种族文化基因的是与非(连载之四) （By liunianlong）天赋体能？－－体育种族文化基因的是与非(连载之三) （By liunianlong）天赋体能？－－体育种族文化基因的是与非(连载之二) （By liunianlong）天赋体能？－－体育种族文化基因的是与非(连载之一) （By liunianlong）为了干净的奥运会（By fish）游泳画皮鲨鱼皮四代是不是在忽悠人？（By waterOrO）破纪录，靠泳衣？（By 安婆婆）《新发现》奥运专题系列之四《行的奥运》《新发现》奥运专题系列之三《吃的奥运》运动视觉：给运动员一双火眼金睛（By cobblest）《新发现》奥运专题系列之二《天的奥运》止咳药中为什么含兴奋剂 ? （By BOBO）奥运村的示范效应（By 小如）《新探索Quo》奥运专辑之体坛明星有隐疾《新探索Quo》奥运专辑之破纪录的秘密《新探索Quo》奥运专辑之赶走鸟巢上的乌云《新探索Quo》奥运专辑之编辑手记《新探索Quo》是怎么做起奥运来的？ (By 徐刚) 《新发现》奥运专题系列之一《水的奥运》看完热闹看门道奥运中的科学（系列连载）记者手记（By 张撞鹿）以下文章摘自赵致真著《奥运中的科技之光》一书。经赵致真先生授权，科学松鼠会网络发布。本系列每天更新一篇，经原作者同意，略有改动。序言（竞技体育运动的目标是更快、更高、更强，其中绝大部分都和力学有关）科技伴奥运同行（从某种意义上说，体育的竞争就是高科技的竞争）撑竿跳的变迁（撑杆跳高演变的历史讲述了新兴材料如何将这项古老运动推向峰巅）横杆下钻过去的跳高（明天会不会有新的跳高技术问世还很难逆料）力量的飞翔（无论标枪、铁饼、铅球、链球，牛顿力学始终主宰着赛场上的一切。）让重心一路平安（在许多运动项目里都需要尽量保持重心的匀速直线性。）跑道春秋（和当年的前辈们相比，今天运动员的双脚已经踏在完全不同的地面上了。）运动在空气海洋底部（奥运百年间，我们的无限心血和亿万财富都是为了对付空气而花费的。）漫长的奔跑（马拉松的深刻隐喻本来在于克服距离对信息的障碍）劈波斩浪走蛟龙（游泳时的三大阻力并非一成不变，总阻力基本和速度的平方成正比。）美丽的溅落（离开跳板时只做前后翻滚的运动员却能在此后凭空创造出围绕身体纵轴的旋转。）中流击水看飞舟（船体形状、材质和吃水的湿面积都是工程师殚精竭虑的课题。）直挂云帆济沧海 (当今帆船最高速度已经十分接近于公认的50节极限。) 体操ABCDE (当复杂而高速的空中运动在大约0.1秒间嘎然变成地上完全的静止状态，重力和翻转产生的冲击可达到体重的10多倍。) 靶场风姿 (在枪林弹雨的射击场上，随机干扰因素很多，最宝贵的品格是气定神闲和心无旁骛。) 射箭的弦外之音 (作为高效率的能量转换器，弓能够把70%至80%的弹性势能转化为箭的动能，剩余的能量则变成弓的阻尼震动。) 大力士的运动（举重选手最动人的姿态要数高高举起杠铃的瞬间了，如果说双臂形成的V字象征胜利，那么这种V型姿势确实和胜利大有关系。）自行车源流（自行车只有两个轮子却可以不倒，其中的道理曾引起人们长期的推究。这是一个可控制运动的稳定问题。）从香蕉球说开去（球的旋转必然带来飞行轨迹的弯曲，旋转和曲线共存，这大约可以视为球类运动的一个通则。）话说网球（随着网球拍制作技术提高和头部面积增加，甜区也不断扩大，让当代运动员尝到不少甜头。）羽球穿梭（看来当我们说羽毛球是速度最快的球时，还应该加上一句，羽毛球也是减速最快的球。）乒乓球的前世今生（上）（没有一种球像乒乓球那样，将花样百出的旋转作为常规技术形态和基本杀伤手段。）乒乓球的前世今生 (下) （和21分制之相比，11分制意味着更多的偶然性。）格斗的艺术（一个引人入胜的实事是，左撇子运动员在对抗性竞技中具有不容置疑优势。）软硬兼施的护身术（体育的终极意义在于强健体魄和增进健康，运动中人的安全越来越成为现代文明重要的价值取向。）运动鞋的功勋（今天的体坛明星有福了，许多厂商争相为他们量脚定做独一无二的运动鞋。）运动场上的时间简史（因此哪怕起跑确实在枪响以后，但只要时间少于0.1秒便可认定为抢跑。）明察秋毫谈测距（如何更快捷、准确、可靠地丈量距离，是体育运动的持久课题）球场变革始于足下（聚乙烯、聚丙烯草株即使近距离熟视和伸出手触摸都和天然草并无二致。）泳池哪得清如许（2008年北京奥运会的国家游泳中心水立方也许称得上当代科技与艺术的结晶。）体育场馆拾零（让我们把眼光离开运动场上那些高精尖的前沿科技，去观察一下许多司空见惯的鸡毛蒜皮，同样会发现有趣的知识。）五环旗下的马蹄声（上）（在所有哺乳动物中，马的眼睛是最大的，虽然看去炯炯有神，但视力却只有0.6左右并且对颜色十分迟钝。）五环旗下的马蹄声 (下) （可以预言，100年后的人类社会仍将马照跑。但人和马的关系大约还得调整。）冰雪盛会（也许我们总有一天能建造更多环球同此凉热的人工冰雪场，但作为奥运会的半边天，冬奥会大概永远只会在地球高纬度地区的冬季举行。）圣火不灭（历届奥运会曾经使用过火药、硫磺、树脂、萘、橄榄油、四氮六甲圜做火炬的燃料。）奥运金牌之路（计算机的应用使体育训练真正从传统的经验型转为定量的科学型，大大缩短了优秀运动员脱颖而出的周期。）后记标签：专辑 , 奥运 , 新探索 , 科学松鼠会 , 科技 , 科技之光; 个人分类: 奥运|922 次阅读|0 个评论

看完热闹看门道——奥运中的科学（三十二）: songshuhui 2008-8-28 11:35; 摘自《奥运中的科技之光》，赵致真著。经赵致真先生授权，科学松鼠会网络发布，转载请注明。在所有哺乳动物中，马的眼睛是最大的，虽然看去炯炯有神，但视力却只有0.6左右并且对颜色十分迟钝。五环旗下的马蹄声（上）马术是奥运会上唯一由人和动物共同参与的竞赛项目。当全世界的名马、上驷、良骏、神驹荟萃一堂，五环旗下震响着清脆激越的马蹄声时，奥运会便因此平添了磅礴气势和龙马精神。那些垂直障碍、伸展障碍、水坑障碍、组合障碍挑战着人与马的技巧、力量和勇气；典雅而华贵的盛装舞步被誉为马的芭蕾，展示了人马之间的神悟默契和灵犀相通；而三日赛是马术的全能项目，考验着人和马的综合素质与绝对实力。现代赛马运动起源于英国，1900年马术就在巴黎奥运会上占据了一席之地，不过早期只允许职业军官参加。直到1952年赫尔辛基奥运会，马术才对平民开放，并逐渐形成了人不分男女，马不分公母的竞赛模式。一百多年来，奥运会始终马不停蹄，著名的美国骑师迈克.普拉姆32年间参加过8届奥运会并接连披金戴银；德国盛装舞步之王让纳.克利姆克52岁上第6次在奥运上夺得金牌；法国驭手多里奥拉在两届奥运会上摘取桂冠。今天的赛马已经发展成为风靡全球、长盛不衰的娱乐和博彩产业链，每年创造价值数千亿美元。亚历山大大帝雕像世上没有任何一种动物像马这样深刻改变了人类文明的进程。马使地球上的距离缩短，加快了社会的运行速度。因为有了马，亚历山大大帝才能离开他的马其顿城堡，建立起横跨欧亚的庞大帝国；成吉思汗才能所向披靡，让西亚和欧洲大地在他的铁蹄下战栗。世界上几乎每一个城市都能看到当地英雄的骑马铜像，而白马王子如果失去坐骑徒步走来，恐怕就很难打动姑娘的芳心。对于中国老百姓，赤兔、乌骓、的卢的故事和秦叔宝、尉迟敬德二位骑马门神几乎家喻户晓，马踏飞燕的绝妙造型更成了今天中国旅游的标志。只有当现代工业迅速发展后，人类造出了更大马力的各种机械，马才渐渐退出了历史舞台中心。今天的马儿们再也不是马上得天下的国力象征，也不再是引车负重的主要生产力，他们渐渐集体跳槽到了体育界和娱乐圈，这一历史角色的根本转变，究竟是马的幸运还是马的悲哀？希腊陶罐上的御马图马在动物王国里被划归哺乳纲奇蹄目马科，而双数足趾着地的牛、猪等则属于偶蹄目。马的起源可以追溯到6000万年前的北美洲大陆，体型如狐狸大小的始祖马从灌木丛林迁徙到广阔平原后，依次历经了渐新马、中新马、上新马和真马等演化阶段。为了适应环境和利于奔跑，马的个头由小变大，短而弯曲的躯体变成平直的流线形，前脚由四趾变为单趾，后脚由三趾变为单趾，从而完成了软肉垫的脚掌向硬角质的单蹄转变。大约200万年前，马从它的发祥地北美完全灭绝，而顺着白令海峡陆桥迁往欧、亚、非洲的分支反倒延续了马的一脉香火。当我们知道马蹄不过是马在其他脚趾退化后硕果仅存的一个中趾，修钉马掌不过是给马在修剪脚趾甲时，不由追忆起马比起人类要早得多的历史。马的进化 2006 年12 月7 日，第十五届多哈亚运会全体运动员肃立默哀，悼念韩国马术运动员金亨七在三日越野赛跨过第八个障碍时落马身亡；2005 年7 月4 日, 英国著名骑师汤姆.哈里迪在跨越第三个障碍跌倒后多处受伤而宣告不治。历次奥运会上人仰马翻的事例不胜枚举。其中原因固然各不相同，但一个总体性的根本原因在于，马的视力天然地限制了它对栏杆与地面空间的准确判断。这还要从马的眼睛功能说起。自然界的动物在遇到危险时一般都有斗或逃两种应激反应，马却只有一种选择，便是逃。看看那些食肉类动物都将眼睛长在脸部的同一平面上，以便向前捕猎，而作为被捕食者，马的一切构造都服从于走为上的生存策略，两只眼睛长在面颊的两侧，这种布局使视野非常开阔，站立不动时也能将周围几乎360度的范围尽收眼底，以防来自任何方向的偷袭。不过除了尾部有个狭窄的盲区，马还会对额前近在咫尺的东西毫无觉察，越是天庭饱满眼距较宽的马，头部的盲点越大。难怪马总要抬起头或低下头来看清脸前的目标了。而周边任何突然的风吹草动都会使马受到惊吓。马的视野和盲区在所有哺乳动物中，马的眼睛是最大的，虽然看去炯炯有神，但视力却只有0.6左右并且对颜色十分迟钝。更加有趣的是，马的视觉能够在单眼模式和双眼模式之间进行转换。一般情况下使用单眼模式，两只眼睛互不打搅，各自独立看到一幅影像；只有需要判断距离时才切换到双眼模式，让两只眼睛集中注视同一个目标，但马的双眼能够重叠的视野仅有30%。我们知道，视觉中的立体感来自两个眼睛的视觉差，大脑将双眼互有差异的影像进行融合，才能分出前后和远近，使平面图景产生深度感。这也是肉食类动物捕猎精准的原因。马的双眼模式功能相对薄弱，因此难以准确辨析立体关系，难怪跨越双重栅栏和在深沟中落地时会勉为其难了。守株待兔中撞在树上的兔子提供了草食动物视觉立体感不强的一个旁证。此外，马的眼睛虽然对微弱光线比人敏感，但从明处突然转到暗处后却不能迅速调节瞳孔大小而惊恐不安。明白了这些道理，便会懂得为什么永远都不是马的错了，而骑手敏锐的距离感、速度感和时间感能够通过准确指令弥补马的视力不足。马的单眼视界和双眼视界 2为双眼模式清晰区，1、3 为模糊区，4为盲区人着盛装，马行舞步，观众常常瞪大眼睛也看不清骑手如何用细微隐秘的动作和马儿交流沟通，更不明白这种服从性、精确性与和谐性是怎样调教出来的。马术能够达到出神入化的境界，其实离不开马的生理基础。最重要的先决条件是马的惊人记忆力，老马识途自不必言，有报道说马能记住人拴它的动作并解开绳结。正是凭着过目不忘的良好天赋，马才能够牢记每个指令的准确含义。马十分善于学习和积累，因此一旦形成不良习性就需要及时用正确程序进行覆盖和刷新。马能够具有可操纵性的另一原因，在于它细腻灵敏的感觉，能够清晰分辨出主人动作的微妙差异。和那些肉糙皮厚、麻木迟钝的动物不同，马的身体各部位如同布满不同的按钮并很少失灵。手和腿是方向盘，脚是油门，缰是刹车，对于训练有素的良马，骑手的一整套肢体语言几乎是世界通用的。所以运动员能够很好驾驭训练有素的陌生马匹。赛马跨越障碍此外，马能站着睡觉，以保持随时撒腿就跑的状态；马嗅觉特别敏锐，能远远闻到熟悉和陌生的气味；马的耳朵能感知人类听觉接受范围以外的声波，并且用竖起与耷拉表达愉悦和沮丧；马没有胆囊且食道、肠子过于狭长，因此容易引发消化道疾患；马的巨大脾脏能在运动时释放足额的红血球，提高供氧能力；马的寿命约30岁，参加奥运会和世锦赛的马匹至少要年满7岁，而马的牙齿则和年龄对应，于是有了马齿徒增的成语。至于马尾巴的功能，则既可护后，又可在奔跑时起到尾舵的平衡作用。马的知识是一本大书，而深入了解马情应该是每个优秀骑师的基本功课。上一篇：体育场馆拾零标签：奥运 , 科学 , 科技之光 , 马术转载原创文章请注明，转载自：科学松鼠会本文链接: http://songshuhui.net/archives/1298.html 你也许会喜欢看完热闹看门道奥运中的科学（三十一）看完热闹看门道奥运中的科学（三十）看完热闹看门道奥运中的科学（二十九）看完热闹看门道奥运中的科学（二十八）看完热闹看门道奥运中的科学（二十七）; 个人分类: 奥运|916 次阅读|0 个评论

小红猪出品：来自人体内部的噪音（《新科学家》译稿）: songshuhui 2008-8-28 11:31; 原文链接： http://www.newscientist.com/channel/being-human/mg19826611.400-does-the-brain-feature-builtin-noise.html 原文全文： http://songshuhui.net/archives/1410.html 译：Denovo，生物学博士，科学工作者兼文艺女青（中？）年，海外飘荡n年，专业切换n次，至今面壁茫然，幸遇科学松鼠会，写文翻译凑热闹，聊以解忧。劳拉斯宾尼发现，无意义的随机神经信号能够大大增强大脑的效能。第二次世界大战期间，进行任务航线和炸弹弹道计算的空勤人员发现，他们的设备有大量齿轮传动装置的机械电脑在飞行时的效能比在地面上高。工程师们意识到，这是因为飞机的震动加强了设备中粘滞组件的活动性，于是开始在设备中加入小型震动马达，以提高其准确性。这是随机扰动（ dither ）也就是人工引入噪音的最早应用之一。住在飞机航道下面的人或者尝试过远距离收听调幅电台的人都知道，噪音通常是一种妨害。但它却可能是工程师的福音，甚至在生物中也有用处。十余年来的研究表明，加入少量噪音可以使生物体对环境的感觉变得更敏锐。比方说，小龙虾在紊流中比在静水中能更好地探测到食肉鱼鱼鳍的微小动作，而屏幕上微弱模糊的影像在加入一点噪音信号的情况下更容易为人眼所辨识。以上例举的噪音来自生物体之外，却暗示了一种有趣的可能性：会不会远在二战工程师应用随机扰动之前，进化就已经将它置入了大脑中？现在，一批神经科学家宣布他们发现了特意添加噪音的神经通路，刚好符合这种假设。如果他们是正确的，那么随机扰动可能是自然界中一个普遍的现象。噪音的一个应用定义是覆盖大量频率的广谱信号，例如白噪，它从低到高等量覆盖了人耳可接受的全部频段。与之相反，有意义的信号则将能量集中于波谱上一个相对狭窄的条带。噪音能够增强微弱信号的可识别性，这个现象称为随机共振，只适用于输出与输入不成比例的非线性系统。非线性系统一个很好的例子就是神经元，它只有在细胞膜内外电位差超过临界阈值时才会被激活。在这样的系统中，加入噪音可能将一个低于阈值的微弱输入信号提高到阈值以上。许多理论模型表明，随机共振可以加强神经元对信号的处理能力，也有实验证明在某些情况下引入外源噪音可以提高大脑效能。随机共振可以解释小龙虾的触觉毛细胞为何在紊流中更容易探测到远处的鱼鳍活动，也可以解释噪音信号为何能帮助人眼识别微弱影像。已经存在利用外源噪音来增强人体功能的例子，如探测微弱声音的人工耳蜗和帮助中风患者保持平衡的震动鞋垫。然而，人们至今尚未发现大脑产生内源噪音，利用随机共振的证据。牛津大学神经科学家杰罗密森伯克的工作可能填补了这一空白。密森伯克认为，他发现了果蝇嗅觉系统中一个专门产生噪音来增强大脑功能的回路。他说，果蝇的嗅觉系统结构不仅在昆虫中具有代表性，也接近于包括人类的脊椎动物，因此他的发现或许对于人类大脑也有意义。密森伯克的研究起初与噪音无关，只是试图解决一个困扰嗅觉系统研究者们多年的难题。果蝇嗅觉系统是一个巨大的神经回路，始于果蝇触角上大约 1200 个嗅觉受体神经元，每个神经元中只存在一种气味受体分子。受体分子共有大约 60 种，因此嗅觉受体神经元也有大约 60 种。这些对气味具有特异性的嗅觉受体神经元从触角上出发，聚集到被称为突触小球的节点，在这里它们和投射神经元细胞以神经突触相互连接。每个突触小球只接受一种嗅觉受体神经元的输入，因此很长时间以来，神经科学家认为每个投射神经元只会对一种气味产生反应。但是几年前，神经科学家们发现事实并非如此（《科学》杂志第 303 期， 366 页）。单个投射神经元的电信号记录表明，它们有时也会对不同的气味（即自身对应的嗅觉受体神经元类型之外的气味）产生反应。既然每个突触小球只接受一种嗅觉受体神经元的输入，这些投射神经元怎么会对其它气味产生反应呢？当时尚在耶鲁大学医学院的密森伯克和他的同事商昱华（音译）解决了这个难题。在一种变异的果蝇中，某个特定突触小球缺失与之联结的所有嗅觉受体神经元。通过寻找这个小球中的投射神经元所接收到的输入，他们发现了一个中间神经元网络，连接各个突触小球并传递神经信号（《细胞》杂志 128 期 601 页）。只要有任何气味存在，这些兴奋型局域神经元似乎都会给投射神经元提供弥散的兴奋信号输入。这个结果解释了前面提到的难题，却引出了另一个问题：为什么要在系统中加入干扰，打破气味受体与投射神经元之间特异的对应关系？这不符合直觉，密森伯克说，为什么要使本来分界清晰的输入模糊化，增加噪音？他提出的假说认为，噪音的加入是有意义的，或许兴奋型局域神经元特意向系统中输入噪音，利用随机共振来检测微弱气味。微调鉴于感觉输入信号接下来的传递过程，他的假说不无道理。投射神经元把信号发送到被称为凯尼恩细胞（ Kenyon cells ）的神经元，这些神经元所在组织被称为蘑菇体，是果蝇大脑中与学习和记忆相关的部分。每个凯尼恩细胞都接受很多投射神经元的输入，但它们的兴奋阈值很高，只有在大部分输入神经元同时放电的情况下才会被激活。因为投射神经元对自身对应的一种气味反应最灵敏，每个凯尼恩细胞就只会被这一种气味激活，整个系统因此重新获得了特异性。密森伯克的小组还找到了一篇 1983 年的论文，作者是马克斯普朗克神经生物学研究所的亚历山大博斯特，该研究所位于德国马丁斯瑞德。这篇论文中描述了一个联结突触小球的抑制型局域神经元网络。密森伯克认为，这些抑制型局域神经元可能与他发现的兴奋型神经元起相反作用，削弱嗅觉受体神经元传来的强烈信号。为什么要放大微弱信号，又降低强烈信号呢？密森伯克提出，这样做是为了应付气味浓度的极端情况。当一支玫瑰被放在你的鼻端，无论它只有微弱香气，还是正在盛放，你都需要能闻到并辨别出它是一支玫瑰。他说，必须要有适当的机理来消除这种气味浓度上的差别，我们认为信号处理的该中间层次正是起了这个作用。密森伯克的小组尚未完全证明这个特意添加噪音假说，不过他们正在继续努力，希望通过调节局域神经元来改变噪音的量。密森伯克预计，调低或完全消除噪音会使得凯尼恩细胞更不容易被微弱气味激活，因此果蝇对微弱气味的行为反应会减弱，研究者可以通过它们对臭味的回避行为来检验这一点。但是进行这样的操作很困难，原因之一是为了达到所需效果，他们要调节大部分的局域神经元，而果蝇的大脑中到底有多少局域神经元目前还不清楚。假设该研究成功，他们将进一步尝试证明哺乳动物大脑中也有类似情况。但同在牛津大学的托马斯克劳伯格认为，在哺乳动物大脑中找到一个类似果蝇局域神经元的噪音发生细胞非常困难。克劳伯格致力于在大鼠海马体中寻找新型中间神经元，哺乳动物的海马体类似于昆虫的蘑菇体，是大脑中与学习和记忆相关的部位。他指出，单这一个部位就有至少 21 种不同的中间神经元。 1993 年的小龙虾实验进行者，圣路易斯密苏里大学（译注：原文如此，密苏里大学为啥在圣路易斯？）的生物物理学家弗兰克莫斯认为，密森伯克的发现很惊人。他说，密森伯克可能很快就会证实他一直以来的猜想：动物利用随机共振来增加自身生殖优势。莫斯也参与了一篇 1999 年的论文（《自然》杂志 402 期 291 页）工作，这篇论文首次表明，外源噪音通过随机共振产生效果。他当时的研究对象是白鲟，这种鱼用鼻内的电感受器探测捕食对象浮游生物发出的微弱电信号，以寻找食物。莫斯把一条白鲟放在有浮游生物的水槽中，并在其中植入两根电极，发出随机变化的电场噪音。他测量了噪音的效果，发现在某个中间强度，白鲟觅食的成功率显著提高。中等噪音水平导致最佳表现是随机共振的特点之一：噪音太低，信号不能达到阈值，噪音太高，信号则被噪音淹没。因此，噪音 - 收益曲线是一个倒 U 型。最近，莫斯转而注意一种叫做水蚤的微型水生甲壳动物。他相信这种动物能为内源性随机共振提供另一支持证据。水蚤有一种特别的觅食行为，动作依次为跳，停顿，转弯，再跳。每个转弯的角度各不相同，这些角度在肉眼看来是随机的。莫斯却不这样认为。他和同事拍摄了五种不同的水蚤在浅槽中觅食的过程，并测量了数百个转弯角度，作出了这些角度的频率分布图，发现转弯角度并非完全随机，某些角度出现频率较高。角度频率的总体分布可以用一个称为噪音强度的参数作出数学描述，这个参数表示了该分布的随机性高低，或者说噪音大小。他们随后用不同的噪音强度作了水蚤觅食的电脑模拟，并发现对应于最佳觅食策略的噪音强度，恰好就是真实水蚤转弯角度分布所对应的强度。更低或更高的噪音强度都会降低觅食成功率，其效果符合随机共振的经典倒 U 型曲线（《数学生物科学》杂志 207 期 165 页）。虽然还不了解水蚤获得最佳角度分布的原理，但他们认为这是随机共振的结果，并且这种随机共振一定是内源的。它发生于水蚤体内某处，有可能是大脑，但我们还不清楚。莫斯说。他还说，最佳噪音强度的获得肯定是自然选择的结果，因为使用最佳强度的水蚤可以找到更多食物，因此具有最强的生存能力。但是，生物系统利用内源噪音的理论还存在不少问题，其中一大疑问是，果蝇的局域神经元所产生的是否真正的噪音。 2006 年出版的《噪音》一书的作者，洛杉矶南加州大学的电子工程师巴特科斯科说，他不相信那是真正的噪音。噪音有着严格的数学定义，复杂生物系统中貌似噪音的东西，通常是其它地方泄漏的信号。他们需要证明那种噪音源确实有噪音的统计标志。科斯科说。如果它并非真正的噪音，那么从定义上说，我们得到的便不是随机共振。新泽西州立大学的神经科学家约基布察奇则更进一步地指出，假如大脑中确实存在将微弱信号提升到阈值的机理，那也不太可能是噪音。产生噪音的代价太高，他说，一个好的系统，例如我们心目中的大脑，不会付出这样的代价。布察奇同意密森伯克的说法，哺乳动物体内可能有调节脑活动的类噪音信号。但是他认为这不需要特殊的噪音发生回路，遍布大脑的神经元自发放电就可以支持这一功能。神经元放电活动有两种方式，自发放电和触发放电。前者与外源刺激无关，后者则是对外源刺激的反应。自发放电可以在神经元网络中扩散，造成大约每秒 40 次频率的瞬时同步放电。神经科学家对自发放电很感兴趣，因为它为大脑中高级精神活动的发生提供了一种可能机理。例如有人提出，将不同的认知过程组合到一起产生感觉的方式，可能是通过所谓的伽玛波。布察奇说，微弱的输入信号可以叠加于这些自发放电活动的波形上，从而超过阈值。他说，因为自发放电消耗的能量很少，用这种方式来增强微弱信号有更高的性价比。当然，这两种方式在关键之处是相同的：都用一个信号来帮助另一个信号超过阈值。原理是一样的。密森伯克说。但是弄清楚细节仍然很重要，这关系到我们如何理解大脑的基本工作原理，以及将来如何利用随机共振制造感觉辅助器材，例如人工视网膜。我们还要过些时候才能知道，自然选择究竟是在大脑中内置了噪音发生机制，还是仅仅让大脑利用其它神经信号作为噪音。但不论怎样，看来随机扰动在果蝇的大脑中是不可或缺的，或许在我们的大脑中也一样。作者：劳拉斯宾尼写手劳拉斯宾尼住在伦敦和巴黎。标签：内源噪音 , 噪音 , 生物转载原创文章请注明，转载自：科学松鼠会本文链接: http://songshuhui.net/archives/1411.html 你也许会喜欢运动员赛场受伤怎么办？ 7月26日将永载松鼠会史册人体的精密相机眼睛（发于《新探索》）记者手记－桔子漫游小蜜蜂王国对人类不离不弃的小动物实验室模式生物之一; 个人分类: 小红猪翻译小分队|1831 次阅读|0 个评论

奥运科技专辑(By 科学松鼠会)【置顶】: songshuhui 2008-8-28 11:30; 这里是科学松鼠会奥运科技专辑的总目录。本目录每天更新。运动员赛场受伤怎么办？（By BOBO）博闻网：开幕式科技大解密（By 姬十三）奥运会开幕式上用的缶到底是什么东西？（By 赵勃楠）开幕式现场直博一个美国平民眼中的开幕式（By 桔子）天赋体能？－－体育种族文化基因的是与非(连载之五) （By liunianlong）天赋体能？－－体育种族文化基因的是与非(连载之四) （By liunianlong）天赋体能？－－体育种族文化基因的是与非(连载之三) （By liunianlong）天赋体能？－－体育种族文化基因的是与非(连载之二) （By liunianlong）天赋体能？－－体育种族文化基因的是与非(连载之一) （By liunianlong）为了干净的奥运会（By fish）游泳画皮鲨鱼皮四代是不是在忽悠人？（By waterOrO）破纪录，靠泳衣？（By 安婆婆）《新发现》奥运专题系列之四《行的奥运》《新发现》奥运专题系列之三《吃的奥运》运动视觉：给运动员一双火眼金睛（By cobblest）《新发现》奥运专题系列之二《天的奥运》止咳药中为什么含兴奋剂 ? （By BOBO）奥运村的示范效应（By 小如）《新探索Quo》奥运专辑之体坛明星有隐疾《新探索Quo》奥运专辑之破纪录的秘密《新探索Quo》奥运专辑之赶走鸟巢上的乌云《新探索Quo》奥运专辑之编辑手记《新探索Quo》是怎么做起奥运来的？ (By 徐刚) 《新发现》奥运专题系列之一《水的奥运》看完热闹看门道奥运中的科学（系列连载）记者手记（By 张撞鹿）以下文章摘自赵致真著《奥运中的科技之光》一书。经赵致真先生授权，科学松鼠会网络发布。本系列每天更新一篇，经原作者同意，略有改动。序言（竞技体育运动的目标是更快、更高、更强，其中绝大部分都和力学有关）科技伴奥运同行（从某种意义上说，体育的竞争就是高科技的竞争）撑竿跳的变迁（撑杆跳高演变的历史讲述了新兴材料如何将这项古老运动推向峰巅）横杆下钻过去的跳高（明天会不会有新的跳高技术问世还很难逆料）力量的飞翔（无论标枪、铁饼、铅球、链球，牛顿力学始终主宰着赛场上的一切。）让重心一路平安（在许多运动项目里都需要尽量保持重心的匀速直线性。）跑道春秋（和当年的前辈们相比，今天运动员的双脚已经踏在完全不同的地面上了。）运动在空气海洋底部（奥运百年间，我们的无限心血和亿万财富都是为了对付空气而花费的。）漫长的奔跑（马拉松的深刻隐喻本来在于克服距离对信息的障碍）劈波斩浪走蛟龙（游泳时的三大阻力并非一成不变，总阻力基本和速度的平方成正比。）美丽的溅落（离开跳板时只做前后翻滚的运动员却能在此后凭空创造出围绕身体纵轴的旋转。）中流击水看飞舟（船体形状、材质和吃水的湿面积都是工程师殚精竭虑的课题。）直挂云帆济沧海 (当今帆船最高速度已经十分接近于公认的50节极限。) 体操ABCDE (当复杂而高速的空中运动在大约0.1秒间嘎然变成地上完全的静止状态，重力和翻转产生的冲击可达到体重的10多倍。) 靶场风姿 (在枪林弹雨的射击场上，随机干扰因素很多，最宝贵的品格是气定神闲和心无旁骛。) 射箭的弦外之音 (作为高效率的能量转换器，弓能够把70%至80%的弹性势能转化为箭的动能，剩余的能量则变成弓的阻尼震动。) 大力士的运动（举重选手最动人的姿态要数高高举起杠铃的瞬间了，如果说双臂形成的V字象征胜利，那么这种V型姿势确实和胜利大有关系。）自行车源流（自行车只有两个轮子却可以不倒，其中的道理曾引起人们长期的推究。这是一个可控制运动的稳定问题。）从香蕉球说开去（球的旋转必然带来飞行轨迹的弯曲，旋转和曲线共存，这大约可以视为球类运动的一个通则。）话说网球（随着网球拍制作技术提高和头部面积增加，甜区也不断扩大，让当代运动员尝到不少甜头。）羽球穿梭（看来当我们说羽毛球是速度最快的球时，还应该加上一句，羽毛球也是减速最快的球。）乒乓球的前世今生（上）（没有一种球像乒乓球那样，将花样百出的旋转作为常规技术形态和基本杀伤手段。）乒乓球的前世今生 (下) （和21分制之相比，11分制意味着更多的偶然性。）格斗的艺术（一个引人入胜的实事是，左撇子运动员在对抗性竞技中具有不容置疑优势。）软硬兼施的护身术（体育的终极意义在于强健体魄和增进健康，运动中人的安全越来越成为现代文明重要的价值取向。）运动鞋的功勋（今天的体坛明星有福了，许多厂商争相为他们量脚定做独一无二的运动鞋。）运动场上的时间简史（因此哪怕起跑确实在枪响以后，但只要时间少于0.1秒便可认定为抢跑。）明察秋毫谈测距（如何更快捷、准确、可靠地丈量距离，是体育运动的持久课题）球场变革始于足下（聚乙烯、聚丙烯草株即使近距离熟视和伸出手触摸都和天然草并无二致。）泳池哪得清如许（2008年北京奥运会的国家游泳中心水立方也许称得上当代科技与艺术的结晶。）体育场馆拾零（让我们把眼光离开运动场上那些高精尖的前沿科技，去观察一下许多司空见惯的鸡毛蒜皮，同样会发现有趣的知识。）五环旗下的马蹄声（上）（在所有哺乳动物中，马的眼睛是最大的，虽然看去炯炯有神，但视力却只有0.6左右并且对颜色十分迟钝。）五环旗下的马蹄声 (下)（可以预言，100年后的人类社会仍将马照跑。但人和马的关系大约还得调整。）冰雪盛会（也许我们总有一天能建造更多环球同此凉热的人工冰雪场，但作为奥运会的半边天，冬奥会大概永远只会在地球高纬度地区的冬季举行。）圣火不灭（历届奥运会曾经使用过火药、硫磺、树脂、萘、橄榄油、四氮六甲圜做火炬的燃料。）奥运金牌之路（计算机的应用使体育训练真正从传统的经验型转为定量的科学型，大大缩短了优秀运动员脱颖而出的周期。）后记标签：专辑 , 奥运 , 新探索 , 科学松鼠会 , 科技 , 科技之光转载原创文章请注明，转载自：科学松鼠会本文链接: http://songshuhui.net/archives/489.html 你也许会喜欢编辑手记《新探索Quo》是怎么做起奥运来的？看完热闹看门道奥运中的科学（二）看完热闹看门道奥运中的科学（三十二）看完热闹看门道奥运中的科学（三十一）看完热闹看门道奥运中的科学（三十）; 个人分类: 奥运|1152 次阅读|0 个评论

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