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大脑中的协同关系: 热度 2 Helmholtz 2012-3-28 12:34; 数学模型揭示了单个神经元之间的协同作用于利希 / 瓦科市（ Wako-Shi ）， 2012 年 3 月 8 日 - 大脑中的神经元是如何相互交流与沟通的？通常的理论是认为单个细胞元之间是没有彼此间信号交流，但是在神经集束之间则有交流。来自日本、美国和德国的科研究人员现在开发了一个可以用来检测这个假设的数学模型。他们的研究成果发表在最新一期的 “PLoS 计算生物学 ” 杂志上。操作执行各种大脑高级功能的大脑皮层中的每个神经元会接触到成千上万的其他神经元并且接收到这些神经元的各种各样的信号。此前，要想通过提取的信号解释这些神经细胞是如何一起工作，几乎是不可能的。日本理化研究所脑科学所（ BSI ）的科研人员与德国于利希中心和美国波士顿麻省理工学院的同行携手，联合开发了一套可澄清神经元协作方式的数学模型。 “这种新方法可以从多路同步测量到的信号中过滤出足以判断神经元是以单个相互的方式亦或是群组相互的方式起作用”， BSI 的岛崎英明博士解释说。“此外，模型也考虑到这些细胞的群组本身并不是固定的，相反，它们可以根据大脑中的电流的情况，在几个毫秒的时间内灵活地改变自身并加入到其他群组。 ” 于利希研究中心教授索尼亚 · 格吕恩（ Sonja Grün ）希望，该方法可以帮助研究人员更好地证明动态细胞群的存在，而且它们的活动都明确地对应于某些行为。科学家们已经证实，当一只动物在预期需要令它更快或更敏感地做出反应的信号时，神经元是如何协同工作的。今后科学家们还希望能学学如何采用这种方法同步测量源自数以百计的神经元的信号。这将有可能实现直接观察到神经元群组在做规划和控制时的相关变化。原始文献： Shimazaki H, Amari S-i, Brown EN, Gru ̈n S (2012) State-Space Analysis of Time-Varying Higher-Order Spike Correlation for Multiple Neural Spike Train Data. PLoS Comput Biol 8(3): e1002385. doi:10.1371/journal.pcbi.1002385 http://www.ploscompbiol.org/article/info:doi/10.1371/journal.pcbi.1002385; 个人分类: 2012亥姆霍兹科技新闻|5332 次阅读|2 个评论

如果每个“人”都主动考虑“邻域”的总体收益。。。: zhaoxc 2011-7-29 21:21; 不少童鞋知道“蛛网经济”的数学模型，在基本模型基础上有个改进，即如果商人决策时不仅仅考虑上一阶段的收益，而是将上两个阶段的收益做为本阶段决策的指标时，社会经济达到稳定的条件减弱了许多。由此简单的数学或经济学模型推而广之，如果修路人想着车辆和行人的安全，如果轮胎生产商想着车里人的安全，如果水泥商和钢铁商看到桥房路的安全，如果修桥人想着过桥人的安全，如果盖房人想着住房人的安全，如果住在公寓或别墅的房产商和政府主管想起人民倾其一生为房时，如果食品商想着消费者的安全，如果三鹿们想起充满信任的老百姓，如果奶商们想起可爱的娃娃和可怜的大头娃娃，如果饮料商想起man气十足的男孩和可憎的某某剂，如果马路上低空飞行的司机想起胆颤心惊的行人，如果肆意横闯的行人想起身心疲惫的司机，如果饭店老板用地沟油时想起无辜的顾客，如果医药老板数钱时想到有病干抗的百姓时，如果教育老板数钱时想起辍学孩子的时候，如果煤电石化老板高福利想起辛苦百姓时，如果高喊口号有累而想行政作为时，如果拿着纳税人血汗钱贪污炫富时，如果高铁工程师上项目时想起兴奋乘客安全的时候，（如果我写博客想到读博客者便利的时候，呵呵）我们只需要把思路和行为方式再递进一步，社会的各团体（各人）之间就不再是一个个离散的信息孤岛，而是有信息交流和利益共享的大网络，如果大家都想着自己节点（利益攸关者看作一个节点）和邻居节点的整体利益，每个节点与邻域之间有信息和利益流动，复杂网络和人工智能里应该有理论保证，这个社会应该能达到一种共赢的平衡状态，而不像现在，各个节点之间互补信任，没有正面信息和利益流，理论上其实是达到一种共输。如果我们都多想一步，世界将会怎样？即使有一些节点依然着眼自我，由于整个社会网络是连通的，由于自私的节点往往只是正向的信息和利益流入，出度很小，甚至是零，那么经过一定时间的网络进化，正面的信息和利益流肯定会绕过那些自私的节点，从而使得那些自私节点成为彻头彻尾的孤岛，而社会网络依然是鲁棒的。; 个人分类: 社会万花筒|2077 次阅读|0 个评论

非均匀沙数学模型的困难: swan 2011-1-26 16:04; 曾经有个愿望，想用数学模型模拟出河道或河口的泥沙运动状况和河床变形情况。经过半年多来的接触，发现还存在一系列困难，现总结如下。 1）非均匀沙挟沙能力如何分配，这个在理论上似乎还未完全解决。韩院士提出的统计理论无疑是一个重大突破，但实际模型运用中感觉有点儿复杂。 2）底床级配的调整。这个问题一方面涉及到底沙和悬沙的交换机理，另一方面需要大量的底床级配资料，尤其是在不同地层中的级配分布。 3）动边界处挟沙能力的计算。挟沙能力公式结构表明，挟沙能力随水深的变浅而增大。在动边界处，水深一般设置为几公分，这时候计算的挟沙能力会很大，明显与事实不符。; 个人分类: 泥沙模型|1564 次阅读|0 个评论

细胞内酶反应的简单数学模型: harveyho 2010-10-12 05:50; 酶(enzyme, E)是一种特殊的蛋白质，它与细胞内特定的目标分子(substrate, S)结合，然后起不可逆转反应生成细胞所需的物质(product, P)。其反应过程如下图所示：因为两种物质的反应速率与其浓度积成正比(the law of mass reaction), 这个过程可简化为一列微分方程：设初始条件为：，单位为系数为：，单位为解这个线性方程组有几个办法：（1）用Matlab ode45 (2) 用Newton-Raphson法作两个重要假设：(a) d /dt=0；(b) d /dt=0, 则上述方程组可简化为MichaelisMenten方程：推导过程见【2】。对其积分：参考文献：【1】Dunn SM et al, Numerical Methods in Biomedical Engineering, 2005 【2】 MichaelisMenten kinetics; 个人分类: 新知旧识|4094 次阅读|0 个评论

自然辩证法有数学模型吗: gongshiliang 2010-10-4 10:11; 自然辩证法有数学模型吗作者：赵克勤【刊于 1988 年 5 月 10 日出版的《自然辩证法报》(中国自然辩证法研究会主办)】学术界有一种观点认为：任何一门学科，不论它是自然科学的还是社会科学的，只有当它用数学方法来描述和刻画本学科所要解决的问题时，这门学科才算真正建立起来了，根据这种观点，可以提出这样的问题，自然辩证法可以有自己的数学模型吗？显然，对于这个问题，我们不能作简单的否定还是肯定的回答。但是，我们已经看到，辩证法早就随着变数的出现在数学中显现出来，稍后，关于偶然必然的问题又有了一门专门的数学分支概率统计学；20世纪60年代，人们又针对某些客观现象提出了一门新的学科模糊数学。自然辩证法本质上着眼于事物的联系、可变与转化，很多数学分支都反映了辩证法的规律。因此，实际情况是：一方面，辩证法渗透到数学的各个领域，并且不断地开拓出新领域；另一方面，无论是传统的经典数学，还是近些年创建的一些数学新学科、新分支，都从不同角度为自然辩证法的某些方面提供了数学模型。由此看来，自然辩证法数学模型的提出和建立应当是一件自然的事情。根据自然辩证法和数学这两门学科的特点，有关自然辩证法数学模型似应有以下两个功能，它将从一个比较广泛的角度为经典数学、模糊数学、突变论等学科提供一种近乎统一的模型，从而建立起基础理论；更主要的是，这种自然辩证法的数学模型应当使自然辩证法至少能在一定程度上进行定量的运算，从而从根本上改变人们长期来只能辩证地思维，不能辩证地运算的状况，后者对建立严密的自然辩证法理论体系，对人们掌握和运用自然辩证法以及对人工智能的进一步实现都具有重要意义。; 个人分类: 集对分析|4664 次阅读|2 个评论

林家翘先生提醒青年学者：千万不要Garbage in，garbage out: 热度 1 sqdai 2010-9-4 05:19; 我第一次听见 Garbage in, garbage out 这个说法是在 1983 年 10 月，那时美国科学院院士林家翘先生正在清华大学讲学，李家春和我（当时在中科院力学所）应邀参加了接待工作。林先生在一次演讲中提及这一语汇。我当时查《牛津高阶现代英语词典》第三版（ 1974 ），没查到该语汇；十几年后，在该词典第四版（ 1989 ）上查到了，此语汇的英文注释是： (in computing) if you input wrong data, the output will also be wrong ；在以它为蓝本的《牛津高阶英汉双解词典》（第四版， 1994 ）中的汉译是：（计算机运算中）错进，错出（若输入错误数据，则输出亦为错误数据）。林家翘先生是在何种情况下提到这个语汇的？对我们科研工作者有何启示？这里作一些概略描述。林先生在那次为时一个月的讲学中，系统地讲授了渐近分析及其在流动稳定性和星系密度波研究中的应用。在一次关于星系结构的演讲中，他首先简述了问题的背景。原来，在宇宙中，许多星系呈螺旋结构，譬如，我们太阳系所在的星系银河系，其星系盘就有一种双臂螺旋结构。这种结构是怎样形成和维持的？在天文学中是一个多年悬而未决的难题。然后，他阐述了从流体力学和应用数学的角度对这个问题进行数学建模的过程，说明了用渐近方法求解问题出现的难点。最后，他介绍了相应的数值模拟过程，并演示了模拟结果。最令人叹为观止的是他的现场演示。只见他在屏幕上，随机地放上一万颗恒星（小圆点），调出程序，轻轻地一按键盘上的一键，经过一两分钟，那些原本杂乱无章的恒星，乖乖地听从指挥，走向有序，最后形成一种双臂螺旋结构，与实际拍摄的星系盘的（俯视）天文照片一模一样。这个结果一出来，立即赢得了满堂喝彩！难怪林先生在哥本哈根的天文学界一次重要会议上报告这个结果时，引起了石破天惊般的震撼。在报告后的提问时间里，有一位青年学者提问：你的结果是否表明，现在我们有了先进的计算技术，凭它就可以轻而易举地解决一切难题。林先生立即回答：你的看法是片面的，甚至是要不得的！单凭先进的高速计算机而没有足够的科学分析，不可能解决任何问题。如果你对问题不进行科学的预处理，那么必然的结果是 Garbage in, garbage out ！也就是说，你往计算机输入一堆垃圾，输出的一定是一堆垃圾数据！他接着说，进行理论研究的正确做法是，首先对所研究的物理或工程问题进行深入细致的考察，通过观察、实验和通读文献，掌握足够的原始资料，洞察问题的内在本质和症结所在；然后，抓住主要因素，建立正确的、能反映事物本质的数学模型，并对其中出现的参数进行标定；接着对简化的数学问题进行初步的解析处理，了解其中的关键难点；最后进行数值模拟，归纳整理所得的结果，加以分析和演示，并与观察结果或实验结果进行比照验证。一般来说，这样的过程要循环往复多次。只有这样做，才可以在数值模拟中不至于 Garbage in, garbage out 。（由于当时的笔记未能保存下来，以上的记叙仅为大意；也请参看：袁旂，我认识的林家翘先生，《力学进展》 2006 年第 30 卷第六期，见 2009 - 1 - 28 的乐乎博文）。因为 1979 年我聆听过林先生前一次讲学，当时他阐释过理论研究的应用数学过程，所以马上体会到，他给大家讲述的实际上是应用数学过程的绝妙实例，感到茅塞顿开！在这个实例中，林家翘先生先建立了星系密度波的流体力学模型。大家知道，在星系中有大量的恒星，数量级达十万亿（太阳就是银河系的十万亿颗恒星之一）。他搜集了大量观测数据后发现，尽管恒星际距离要以光年来度量，但这种距离与这些恒星所占据的空间的尺度比，还是小量，可以在连续介质假设的框架下考虑问题，流体力学就有了用武之地；接着，为了解决困扰天文界已久的旋紧疑难，他大胆地假设在恒星向星系中心运移过程中，有不同的物质参与，实际上是一种波动过程，从而建立了星系密度波理论；随后，他又根据实际观测对其中的一些关键性参数进行了辨识（标定）；在具体求解所建立的方程时，遇到了数学困难，林先生采用他 1940 年代做流动稳定性的博士论文用过的 WKB 方法，成功地求得了合理的解，数值模拟的结果与实测结果吻合！因此就有了前面描述的令世界天文学界瞠目结舌的演示。实际上，钱伟长先生在指导我校我所的科研工作过程中，也反复强调了这一应用数学过程。有鉴于此，我后来在给研究生讲课时总是努力阐释应用数学过程，而且用上述实例作为佐证。（详见 2009 - 1 - 8 的乐乎博文）。从以上叙述，我们可以得到如下启发： 1. 在对一切物理或工程问题进行理论研究时，必须进行充分的科学预处理：通过观察、实验、调研，透彻了解问题的本质和症结； 2. 在进行数值模拟之前，必须经历如下过程：建模、解析分析、参数辨识、试算，事先预估可能的计算结果； 3. 在认定结果、下结论之前，必须反复验证，比照可资利用的实验、观测数据，充分保证它的基本上无懈可击的正确性。只有这样，年青学子在理论研究中才可避免 Garbage in, garbage out ，取得令人信服的科学结果，才会逐步走上正确的科研之路，把自己培育成有所作为的科技英才。写于 2009 年 2 月 22 日晨 http://blog.lehu.shu.edu.cn/sqdai/A58038.html; 个人分类: 科研方略|10594 次阅读|6 个评论

色觉的秘密图解: lcguang 2010-2-28 13:31; 流行的色觉阶段模型存在的问题： http://survivor99.com/lcg/books/color/zonemodel/ 笔者的译码模型见这里： http://survivor99.com/lcg/my/colormodel.htm 　　　　照片描述：译码模型怎样处理色觉三色素信号，以及互补处理. 更多图片见： http://user.qzone.qq.com/228550917/blog/1267334315 　　更详细讨论见这里：　　 http://survivor99.com/lcg/books/color/index.htm; 个人分类: 色觉问题和分析哲学|3775 次阅读|1 个评论

经济理性的数学模型——对奥曼“公开问题”的一个解答( Mathematical model of natural rationality——one answer: TIANLI99 2009-10-14 09:32; Mathematical model of natural rationalityone answer to Aumanns open problem Ai Wu Research on Financial and Economic Issues(in Chinese), No.7, pp.9-11,2007. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CJWT200707001.htm 《财经问题研究》 2007年07期加入收藏获取最新经济理性的数学模型对奥曼公开问题的一个解答武爱【摘要】：通过分析比较完全理性、有限理性的各自特点,提出了新的理性的公式化定义,并建立了理性选择的数学模型。本文认为理性是人的自然属性,自然理性的理论包容性、现象解释能力与完全理性、有限理性相比较更为突出,自然理性的数学模型有望成为一个关于理性的基础模型。从关于理性概念的形式化研究这一点,本文可以看作是对奥曼的公开问题的一个公开回答。【作者单位】：大连理工大学经济系【关键词】：数学模型自然理性完全理性有限理性理性选择【分类号】： F224 【DOI】： CNKI:SUN:CJWT.0.2007-07-001 【正文快照】：一、主流经济学的研究基础经济人的完全理性假设经济学对经济系统的研究与自然科学研究一样,也是建立在理论抽象的基础上,但与自然科学不同的是经济学的研究对象主要是以人为主体,因此,经济学的研究效果很大程度上决定于经济理论对人的抽象的正确程度。现代经济学推荐 CAJ下载 PDF下载不支持迅雷等加速下载工具，请取消加速工具后下载 CAJViewer7.0 阅读器支持所有CNKI文件格式， AdobeReader 仅支持PDF格式; 个人分类: 经济管理论文|3643 次阅读|0 个评论

从美元旅行到流感预测: eloa 2009-8-14 19:56; 量子熊猫发表于 2009-08-14 16:29 打开一个网址，一个表单出现在网站首页，要你填写美元的面值、印刷年代、序列号、你所在地区的邮政编码和你是在哪里得到这张钱的。别误会，这既不是美国政府或银行的网站，也绝不是现在流行的网上诈骗，而是一位叫汉克艾斯金（Hank Eskin）的美国程序员发起的游戏，这是10年前网络闲人中的一个流行游戏。家住马萨诸塞州布鲁克林的艾斯金是一位数据库专家，正出于工作原因，他对数据有着特别的兴趣。10年前，一次突发的奇想使他开始了这个游戏看看美金纸币是怎么在人世间游走的。没有任何专业调查机构和银行的支持，他用了一个最笨的方法：在每张纸币上盖上一个印章，上面仅仅留下一个网址，好奇人士一旦得到这张纸币，往往会查看这个网站，于是就出现了上面提到的这一幕：请填写你得到的是哪张钱，以及你是在哪儿得到它的。拜当时方普及几年而已的互联网所赐，许多人参与的热情很高。回复纷至沓来，不少人在得到印有标记的美元后不但把信息提交给网站，还主动要求参与进来，一起帮助在钱上盖印章。很快，关于这些钱的数据就多了起来，一些游戏也随之衍生，例如看看哪张钱一举环游了美国50个州，或者曾经出现在一些奇怪的场所。这个游戏一下就进行了10年，艾斯金的网站积累了非常多的数据。谁也想不到，10年后的今天，这些美金纸币流通的数据，会被科学家们用来预测甲型 H1N1流感。 2006年，马克斯-普朗克动力学与自组织研究所的德克布鲁克曼（Dirk Brockmann）教授发表在《自然》杂志的一篇文章称，他们根据艾斯金网站上的数据找到了研究人类交通活动规律的一种办法。我们知道，有时一张钱可能反复在同一地区流通，另一方面，一些钱可能会跨越千里，出现在另一个地方，这些情况往往反映了人在不同地区的交通流动情况，而交通交流则构成了现代传染病流行的重要条件。布鲁克曼团队通过艾斯金的数据，跟踪了40余万元美金的流向，发现其流动是有规律可循的，并由此建立了一个数学模型。因为难以验证，专家对这一模型的有效性一开始有些怀疑，直到2008年一个研究追踪移动电话数据，得出了和美元数据非常接近的结果。 2009年的甲型H1N1流感流行期间，布鲁克曼教授开始用研究所的超级计算机实时计算流感可能的传播趋势。这个程序运行一次需要超级计算机工作10个小时，它主要使用了航班和公共交通的数据，以及艾斯金网站上的美元流动数据。当时，布鲁克曼的研究小组和印第安纳大学的另一个利用全球的交通数据进行预测的研究团队，都在预测甲型H1N1流感的传播趋势。两个小组的研究结果非常接近，都预言纽约、加州和得克萨斯是首当其冲的爆发热点，这与事实也基本符合。当然，对以上预测成果，美国疾病预防与控制中心的发言人并未发表评论。不过，今天的研究让我们看到，除了天气能够进行预报以外，或许有一天疾病也能够有效预报，大家不要忘了，美元流动模型在这一成就上为我们出力不少，而这些数据缘起于一个程序员的个人网站：乔治华盛顿去哪儿了（Where is George? 指美元上印有华盛顿头像）。图片来源： Money! by Tracy O 文字编辑：小庄原文发表于《南方人物周刊》第172期 2009年8月3日; 个人分类: 其他|1801 次阅读|0 个评论

数学模型中的甲型H1N1流感: eloa 2009-7-7 20:05; 量子熊猫发表于 2009-07-07 13:14 编者按：印第安纳大学物理系生物复杂系统方向的博士生胡浩同学参与了一项重要的研究工作，使用计算机模拟的方法对甲型H1N1病毒的传播作出预警。他将这一信息投递到了科学松鼠会，并提供了极为详细的资料。本文为笔者在胡浩同学提供资料的基础上改写。此外，胡浩同学所在的研究小组授权我们使用他们公布在网上的图片。在此，我们对研究小组的全体成员致以深深的谢意。我们相信，这些科学工作者的工作将为我们抗击流行病传播的提供重要帮助。本文刊于《新发现》该小组的网站： http://www.gleamviz.org/ 撰文陈朝胡浩计算流行病 GLEaM研究团队这个初夏，甲型H1N1流感袭来。在抗击流感的第一线，除了医疗工作者，也少不了科学家在后者中，有这样一群人：不同于我们以往的想象，他们和媒体画面中包裹得严严实实的防护服形象无关。他们与流感病毒的战争，不是借助化学制剂和分析病毒样本，而是依靠计算机和数学模型。美国印第安纳大学信息学院的一间实验室，大型计算机的屏幕上，流感病毒蔓延开来。这当然不是真实的病毒，而是一套基于流行病学模型和全球交通模型的模拟程序。由亚历山德罗维斯皮那尼（Alessandro Vespignani）教授领导的这个研究小组由来自世界各地的科学家组成，正在进行一项名为 GLEaM(Global Epidemic and Mobility Modeler，全球疾病传播模型)的项目。这个项目依靠程序，根据病毒传播的特点和世界交通的数据，计算病毒可能的传播情况，从而使我们能够对将来可能发生的情况进行预警。帮病毒算算术大家知道，传染病流行是有一定规律可循的，比如，一些疾病有着固定的易传染时间段，从感染到发作的时间比较固定，传染能力、致死率等因素也可以被我们获知。这意味着，科学家可以建立一个流行病模型来描述传染病传播的特点，预测传播的规模、速度等。流行病学模型正是这项研究的核心。且来看看这个模型的情况：如各大媒体所报道的那样，现在每当发现一个新流感感染者，有关人员总会去寻找他的密切接触者。这种方法关心的是一个微观个体的情况，相对而言，流行病学模型则更为抽象，例如一个经典的流行病学模型是这样的：这个模型叫做S-I-R模型。S(susceptible)是易感人群，I(Infected)是感染人群，R(Recovered)是已经康复的人群。感染人群有一定几率传染易感人群，使其转变成为感染人群。而感染人群也可能得到治愈成为已康复的人群。感染的强度和恢复天数的长短可以由参数控制。实际上，流感的情况更为复杂。在模拟时还要考虑潜伏期、感染后有无症状等因素。无论怎么复杂，科学家的工作还是通过类似的模型模拟不同人群中疾病传播的情况。在这个模型中，最重要的因素之一是流行病的传播能力，也就是一个患者平均可以传染几个人，这个数值叫做再生数。如果再生数小于1，那么流行病就能被控制住。如果大于1，就有流行的风险。根据推算，1918年的西班牙流感期间，再生数大于2.5，所以造成了大面积的杀伤。这一次甲型H1N1流感，几个研究组通过开始阶段的观察，初步估计是这个数值大约在1.4~2.5之间。给世界划格子有了流行病的模型，如果要模拟现实世界的传播情况，一个十分重要的因素是人们的日常行为对疾病传播规律的影响，即如何和他人接触(contact pattern)，以及人们的移动模式（mobility pattern，包括旅行、上下班等活动）。过去，传染病的传播途径可能是动物（禽类、猪、昆虫等）、污染的水源。因为交通不便，主要依靠近距离空气传播的疾病（比如这次的甲型流感）不会迅速出现跨越遥远距离的传播。至少，当北美发现病例时，远在亚洲的我们不会马上被威胁。但今天发达的交通完全改变了这一点。繁忙的空中交通网能够在一夜之间将一名病毒携带者从疫区带到地球另一面的某个国家。因此，对这种交通因素的模拟就非常必要了。只有将流行病模型和交通因素都考虑进来，才有可能帮助我们预测流行病可能出现的传播情况。研究小组的数学模型以模拟全球范围内人们的移动为基础，根据全球的航空数据和大约30个国家的每日的城际交通(daily commuting)数据构建出一个交通网。如何计算各个地区的感染几率呢？科学家主要考虑城市和人口数据。他们将3300多个机场的位置划分到各个城市。把全球有大量人口的地区划分为一个个小网格，把一个机场附近的人口网格划入这个机场为中心的区域来计算。下面是以芝加哥和印第安纳州附近地区作为例子。红色的点是机场，每一个格子是人口网格，而边界是划分的城市边界。这样的划分能够把全世界大部分人口划分到他们居住区的主要交通网络中。目前，流行病传播的主要途径集中在天空中飞来飞去的航班，而不同城市间航班的数量是明显不同的。这次流感的源头墨西哥和美国、加拿大之间的交通联系明显比到欧洲、中国的多。因此，我们可以猜到，传染首先可能发生在美洲大陆，然后是欧洲，然后是亚洲和南半球。实际的情况也确实如此。研究小组不仅考虑了航班的情况，还涉及了城市间短途旅行。综合起来，就可以建立一个完整的交通模型。有了这个模型，研究者就可以预测疾病从发源地向其他地区传播的路径和速度。好了，有了流行病的数据，又有了全球交通网络，接下去把它们输入大型计算机，进行反复多次的模拟，简单来说，就是模拟上文中提到的感染人群在各个区域之间流动，计算有多大几率传染该地区的易感人群。如此就能找出流感在全球传染的可能情况，从而对将要发生的威胁作出预测。目前，维斯皮那尼教授等人领导的小组正在通过网站向全世界提供风险报告。报告包含了他们这个模型计算出的全球主要国家发现病例的风险几率，以及大致的感染者人数。这些预测有以没有防控措施估算出的最坏情况，也有针对一部分高危人群使用抗病毒药后会出现的较好情况。现在看来，流感爆发的初期已经过去，而它给全世界带来的影响似乎也没有开始想象的那么严重。可是，对病毒仍然不能掉以轻心。不久之后，维斯比那尼小组将把报告发布从短期预测转为长期预测，研究各种可能情况对流感传播的影响，发布基于不同条件下的模拟结果，比如考虑季节因素、各国采取的防控因素等。相信这些结果能对北半球冬天可能出现的第二次爆发，以及未来的流行病学研究起到作用。除了提供预警，研究小组还指出，目前封闭各国边境的作用是十分有限的，根据他们的研究，只有在交通流量减少到现有流量的10%左右时，才有可能有效地减少流行病传播。这个控制措施显然是不可能达到的，因为封闭边境造成的交通流量减少效果并不明显，同时考虑到造成的经济损失，可说得不偿失。研究小组为中国地区流感趋势绘制的地图算出来的结果可信吗？在甲型H1N1流感爆发之初，研究小组也把自己的结论和其他研究者得出的结论做过比较。如美国西北大学德克布洛克曼（Dirk Brockmann）教授的研究组用美元旅行的数据来实时估算流感在美国之内的传播（见贴士）。美元的移动实际上就代表了人的移动，因此这个网络也可以反映出人群大致的移动规律。经过开始几周的比较，这两个研究组的结果很相近，并且和实际情况也比较符合。根据最坏假设计算出的世界流感风险地图 2009年5月31日此外，印第安纳小组在流感爆发之初给出了两三周之后的风险预测，这些预测显示了一定的准确度。比如在芝加哥还没有病例的时候，模型预测出这是一个高危地区，结果两天之后果然出现了几百个病例报告，其他的高危地区像是加州，德州、纽约等地也都出现了很多病例。但是美国西北部比较偏僻的几个州以及东部的西弗吉尼亚等地，病例数就一直很少或者为0，这也一再支持了研究小组计算得出的结果。在本次流感之前，该小组曾经模拟过2003年SARS的传播情况，曾取得比较接近真实情况的结果。但小组成员也指出，这项研究还存在着很多缺陷。比如，目前只模拟了在各国不采取防控措施或者防控措施极少情况下的结果。例如现在国内正在采取的措施（隔离观察和追踪高危人群），或是人们改变日常行为等（比如取消旅行，不去人多的地方），这些因素目前还无法全部考虑进去。在这次流感爆发之初，研究者也只有非常有限的数据，因此很多参数都是靠经验和过去的流行病数据。随着各国和世界卫生组织不断公布数据，研究组也可以更准确的修正初始条件的参数。根据不同年龄群体、不同季节、不同地区的新模型正在不断的修正中。相信随着这些研究不断的深入，人类对于流行病的防控又会有新的武器。只不过，这些武器不是疫苗、药剂，而是运行在大型计算机中的模拟程序。它们计算出的数据，将帮助我们得到防治流行病传播的预警，从而避免大瘟疫的发生。贴士：美元与流行病传播十年前，一个叫做汉克埃斯金（Hank Eskin）的程序员在每张自己经手的美元上都做了注释，提示这张钞票的下一位主人到乔治去哪儿了？网站（www.wheresgeorge.com）上记下它的序列号以及接收地的邮政编码，他这么做的初衷仅仅是出于好玩，想知道这张钞票能够走多远，到了2006年，这个网站已经记录下了一亿美元的流通历史，比如其中的一张共穿梭了各种各样的饭店、赛马场、脱衣舞夜总会马普动力学与自组织研究所（Max-Planck-Institute for Dynamics and Self-Organization）的德克布洛克曼发现了这个很好的数据库。2006年发表在《自然》上面的文章称，他和同事仔细检查了价值464670美元的钞票的来龙去脉，由此建立了一个数学模型，并认为非常适合应用在流行病传播研究中。一开始，研究小组对于这类模型能否反映反映人群活动还不是很拿得准，直到去年另外一项以追踪无线电话为主线的模型研究成功画出了迁徙地图之后，才对它的有效性坚信不疑。这次的H1N1预测中，美元模型和印第安纳小组交通模型在再生数方面的估计都是一个偏小的数值，并得到了实际情况的印证。增补：接到胡浩来信，增补如下内容：前几天wired杂志也用我们的模型来模拟如果这次的H1N1流感再生数和1918年流感的再生数相当的结果，以证明这次流感的传染能力比之前的弱，这是我们组一个postdoc帮忙做的。原文和yeeyan的译文在这里。 http://www.wired.com/special_multimedia/2009/st_infoporn_1707 http://www.yeeyan.com/articles/view/82531/48502; 个人分类: 医学|5910 次阅读|4 个评论

清华大学博士后招聘: hexm89267 2009-4-28 09:47; 主要从事锂离子动力电池相关的应用基础研究，包括电池安全性设计、电池一致性制备技术、动力电池数学模型、先进电池材料制备机理等研究。研究单位：清华大学核能与新能源技术研究院新型能源与材料化学研究室（ 202 室）研究方向：锂离子动力电池研究项目：（ 1 ）锂离子电池数学模型；（ 2 ）先进电池材料的制备机理研究；（ 3 ）电池制备技术机理研究。招聘人数： 2 ～ 3 人专业要求：化学工程（传递过程）、热能工程（数学模型）、电化学（锂离子电池材料、电化学分析）、材料学、流变学及其相关专业。生活待遇：按清华大学博士后管理规定。有兴趣者请将个人简历、研究成果目录、博士论文小结以及两封专家推荐信（其中一封应为导师推荐）邮寄或通过 E-mail 、传真发送给何向明副教授。具体进站时间可以协商。通信地址及邮编：清华大学能科楼 A 座 317 ， 100084 联系电话： 010-62773274 ， 62794226 ， 13701010570 传真： 010-89796073 电子邮箱： hexm@tsinghua.edu.cn; 个人分类: 生活点滴|7578 次阅读|0 个评论

活性污泥数学模型开发和应用的现状和未来的趋势: zhironghu 2009-3-27 09:13; 摘要 : 活性污泥模型借助于免费的和商业化的模拟软件在活性污泥工艺的优化设计和运行以及研究中得到了广泛的应用并积累了丰富的经验。可是，这些应用大多集中在一个污水处理厂的主流工艺部分即这种优化仅仅是局部的优化 , 并没有考虑污泥处理工艺对主流工艺影响的整体的优化。随着水污染控制要求的提高，污水处理厂出水氮磷的排放标准要求也变得更加严格 , 特别是在要求污水处理厂节能减排的情况下。因此，现在污水处理厂的数学模拟已经朝全污水处理厂模拟的方向发展，着眼于污水处理厂整体的优化设计和运行。随着厌氧消化模型和旁流工艺模型的开发，建立包括一个污水处理厂水区 (主流处理工艺)和泥区(污泥处理工艺)以及旁流处理工艺(厌氧消化，脱水，浓缩中产生的液体通常称为上清液，浓缩液，废弃水)在内的全厂污水处理工艺模型已经成为可能。全污水处理厂数学模拟将是污水处理厂节能减排方案分析和评价的重要工具。 BioWin 模型是一个综合的全污水处理厂模型已经经过十多年的开发并且已经在工程中得到广泛应用。为了对全污水处理厂的数学模拟有一个全面的了解 , 本文将对 BioWin 数学模型的主要特征作一综合的介绍。全污水处理厂数学模型; 个人分类: 城市污水处理工艺技术|5526 次阅读|0 个评论

污水处理厂数学模拟的几个基本概念: zhironghu 2009-3-26 09:24; 数学模型: 一个系统的数学模型由描述这个系统的状态变量和反映这些状态变量之间的关系式 (方程) 组成如活性污泥模型ASM1有13个状态变量8个反应过程, 不同的模型状态变量, 反应过程的数量不同。反应过程与状态变量的关系也有差别。但共同点是这些关系式中包括了大量的参数(或常数即动力学和化学计量参数) 如ASM1有19个模型参数，一旦这些参数确定以后，模型也就给定了。计算机模拟(或仿真): 就是对于特定的系统(污水处理工艺)，在模型参数(通常指的是动力学和化学计量参数)确定以后即模型给定的条件下，加上模型的输入参数 (污水特征，包括流量，浓度，化学计量等)和工艺的边界条件参数(物理尺寸，运行参数，水力联结)以及模型状态变量的初始条件参数利用实施数学模型的计算机程序得出所有状态变量值的过程。如果模型的输入参数与时间无关，则模拟称为稳态模拟；如果输入参数随时间变化则模拟称为动态模拟。; 个人分类: 城市污水处理工艺技术|4683 次阅读|0 个评论

数学模型用于工艺运行优化和改造 - 北京排水集团的应用: zhironghu 2009-3-26 07:35; 数字化城市污水处理厂的建设数学模拟技术对于污水处理工艺设计和运行优化是一种高效的工具。数字化城市污水处理厂的建设首先要求收集实验数据和污水处理厂现有数据，然后校正这些数据并输入模型进行模拟，再根据模拟的结果指导污水处理厂的运行。在运行的过程中又将产生新的数据并以此为依据进行下一阶段的模拟。这样不断的循环就真正实现了烧杯+鼠标=污水处理厂的理念。该项研究已取得成果：首次在国内大型污水处理厂中应用模拟技术进行工艺运行优化和提出改造方案，利用 Biowin软件模拟的污水厂流程示意图，如图1所示。在国内首次应用 5 点 pH值滴定法测定污水中低含量的挥发性脂肪酸（VFA），并总结出了一套适于城市污水处理厂COD 组分的确定方法。建立了一套指导污水处理厂运行实践的工艺参数图谱，如图 2所示。目前我国污水处理厂多数属于粗放型运行管理，数学模拟技术与现有污水处理厂的结合必将创造运行管理水平飞跃+低成本节能降耗的双赢局面，同时为城市污水处理厂数字化运营管理奠定坚实基础。北京排水集团数字化城市污水处理厂的建设; 个人分类: 城市污水处理工艺技术|4530 次阅读|0 个评论

活性污泥数学模型的应用目标与应用方法 – 回复游客Huhu的评论: zhironghu 2009-3-24 21:27; 游客Huhu的评论: 活性污泥工艺的商业软件不少，但大多价格很贵。其实如果稍稍学习一下 IWA 的 ASMs 资料，用 c++ 或者 c 来编写 ASM 模型还是很容易实现的。对于学习科研而言，自己编写的好处就是通过编写能够加深对活性污泥设计生化过程的理解，当然，对于工程应用而言，商业软件也许更容易操作。博主回复：非常感谢你的评论。你的评论实际上涉及到数学模型应用中一个非常重要的问题即模拟应用的方法取决于你模拟项目的目标。模拟的目标不同（即数学模型的应用目的不同如教学培训，新污水处理厂的设计，老污水处理厂的改造，还是已有污水处理厂的优化运行和控制），模拟项目的方法就不同，如选择的数学模型，模拟软件，模型校正的方法，特别是所要求的数据。当然，就是所需的时间和费用不同。; 个人分类: 城市污水处理工艺技术|4356 次阅读|0 个评论

基于GPS-X建立的污水处厂工艺模型可以解决哪些实际问题？: zhironghu 2009-3-20 08:04; 基于GPS-X建立的污水处理工艺模型包括全污水处理厂的数学模型可用于： · 工艺设计：可以进行全面高效的处理工艺的设计和比选。 · 工艺优化：可以有效协助处理厂进行工艺的升级和改造。 · 控制方案优化：可以对处理厂的各种控制方案进行模拟和评估。 · 节约建设与运行成本：通过模拟和优化，可显著减少建设投资、运行能耗、药耗及相关费用。 · 运行方案评估：预测进水水量水质变化导致的系统的动态响应，识别工艺运行故障，进行工艺调试。 · 运行管理人员的决策支持工具：通过离线或在线模拟，协助操作人员进行处理厂运行控制与管理。 · 实时控制：以模型和各种工况分析为基础进行污水处理厂在线控制。 · 学习与科研工具：帮助使用者对污水处理除碳、脱氮、除磷、厌氧发酵等过程加深理解与应用。数学模型应用于工程实践已经不是一个问题了。问题是如何使用模型。; 个人分类: 城市污水处理工艺技术|4757 次阅读|0 个评论

自然科学基金支持的一篇论文: jlpemail 2009-2-6 15:43; http://www.progeophys.cn/qikan/manage/wenzhang/2008-04-20.pdf 第２３卷　第４期地　球　物　理　学　进　展Ｖｏｌ．２３　Ｎｏ．４２００８年８月（页码：１１３８～１１４２）ＰＲＯＧＲＥＳＳ　ＩＮ　ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＳＡｕｇ．　２００８基金项目　国家自然科学基金项目（４０３７４００１，４０６７４０３９）联合资助．基于有限元方法的陆海大地水准面衔接刘缵武１，２，　陶大欣２，　姚　红１，２，　于锦海３，　陈　涛１（１．信息工程大学理学院，郑州４５０００１；　２．信息工程大学测绘学院，郑州４５００５２；　３．中国科学院研究生院，北京１０００４９）摘　要　大陆上用重力数据和ＧＰＳ水准数据确定（似）大地水准面，海洋上用卫星测高数据确定（似）大地水准面．由于沿海地区和近岸海域往往缺少完好的重力数据，近岸海域卫星测高数据质量相对较差，两类大地水准面在陆海相接区域精度偏低且存在拼合差．纯几何方法拟合陆海局部区域大地水准面，不能顾及大地水准面的物理特性，拟合结果不稳定．顾及到大地水准面的物理特性，依据其在局部所应满足的数学物理方程，拟合陆海局部区域大地水准面问题，转化为Ｌａｐｌａｃｅ第一边值问题．讨论了有限元法衔接陆海局部区域大地水准面的数学思想，给出了相应的数学模型．关键词　有限元法，陆海大地水准面衔接，数学模型中图分类号　Ｐ３１３　　　　　文献标识码　Ａ　　　　　文章编号　１００４?２９０３（２００８）０４?１１３８?０５; 个人分类: 时空与重力场|4614 次阅读|1 个评论

九根金条称两次问题: 热度 2 huabolin 2008-10-27 13:59; 九根金条称两次问题有九根金条，外观上看起来一样，但有一根是假的，给你一架天平，没有砝码，让你只称两次，把假金条挑出来。常规思维：每个托盘放四根，如果平衡，则找到答案；如果不平衡，则继续把轻的四个分组，再分时已是偶数，所以第一次取四根不行，遂改成三根，结果就出来了。分析如下：方案：从九根金条中任意取出三根放在天平的左盘，再任意取三根放在天平的右盘。如果天平不平衡，则假金条在高的那一盘里（假设假金条比较轻）；如果天平平衡，则假金条未在托盘里。这一次就可以把待检测金条数量由九根变成三根。然后同理，从三根金条中任取一根放在左盘，再任取一根放在右盘。如果天平平衡，则假金条为不在托盘上的那一根；如果天平不平衡，则假金条在高的那一托盘里。想出这个结论并不困难，一两分钟的时间就够了。那为什么是称三次呢。九根金条称两次，让9和2发生关系的数字是3，即3的平方等于9。3究竟指的什么呢？托盘，是的，一架天平只有两个托盘，但是没有砝码，就意味着有三个托盘了，即左盘、右盘及不在称上的盘。称两次是个平方的问题。所以没有砝码这个信息非常重要。; 个人分类: 逻辑逸趣|6921 次阅读|2 个评论

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