科学发展经济发展应用

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科学发展经济发展应用（精选十篇）

科学发展经济发展应用 篇1

1 农民问题的主要表现

现在的农民问题主要表现在以下几个方面:

1) 农民人口众多。至今还有9亿多农民。一个工业化现代化国家, 不应是一个农民占到了75%的国家。如何减少农民这是我们今后要完成的重大任务之一。

2) 农民较穷。农民穷是比较城市居民而言的, 是比较我们的经济成就而言的。十六大报告说我们要建设惠及十几亿人的全面的小康社会。从1978年到2001年, 我国的GDP翻了三番多, 年递增9.35%, 但农民的收入却没有得到很大的增加。这几年略有增加, 主要是靠打工和非农经营收入。事实上中国现在还有62%的农民单靠农业收入, 而这部分农民的收入, 这些年是在减少的。

3) 农民内部的分化。有些农民增收较快, 但有些农民在贫困线下。

4) 当前农民失地带来的问题。有不少地区在加快城镇化、经营城市等口号下, 空前规模地侵夺强占农民的土地。这种征地办法, 现在看是多快好省的, 实际上后患无穷, 既对农民不利, 对农村发展不利, 对国家对城市发展也是不利的。

2 导致农民问题的成因

对于我国的农民问题和农村问题, 需要进行认真反思, 找准原因, 科学制定出相应的方针和政策。我国存在农民问题和农村问题的原因主要有以下几个方面:

1) 从根本上说, 农村问题和农民问题的主要根源在于计划经济体制下所形成的一套农村、农业政策还没有得到改变。因此, 农村问题和农民问题从根本上说还是个深化改革的问题。

2) 户口制度形成了我国城乡分治、一国两策的二元社会结构。在经济上, 农业人口和城市人口在税赋、就业等方面所享有的国民待遇不同, 农村人口在教育、医疗、社会保障等方面与城市人口所享有的国民待遇也是不一样的。

3) 国民收入分配的格局不利于农村和农民。以卫生经费的分配为例, 国家每年的卫生经费支出是几千个亿, 但是绝大多数分配给城市, 很多地区的农村缺医少药。

4) 认识上的严重滞后。我国的城乡差距这些年不仅没有逐步缩小, 反而使得城乡之间的剪刀差越来越大。

3 坚持科学发展观是解决三农问题的有效途径

新的发展观提出统筹城乡经济社会发展, 要求把解决农村和农民问题作为一切工作的重中之重, 这为解决三农问题指明了方向。

3.1 科学发展观为解决“三农”提供了科学的理论基础

坚持以人为本, 坚持全面协调、可持续的科学发展观, 是从新世纪新阶段和国家事业发展全局出发, 提出了重大战略思想。科学发展观的树立与落实, 对于党和国家事业的发展具有伟大的历史意义与深远的政治意义。我们是一个农民大国, 现在正在向农业大国的行列前进。近几年城乡的收入并没有缩短而是拉大了距离, 农民人均收入明显滞后于国家工作人员与城镇居民。基于这些历史现状与我国九亿农民脱贫致富奔小康的大局, 党的十六大报告明确提出:“统筹城乡经济发展, 建设现代农业、增加农民收入, 是全面建设小康社会的重大任务”。这是我国目前经济结构中, 必须加大对农业、农村、农民的投入, 不断提高农业的产出效益, 增加农民的收入, 这是全面建设小康社会的关键, 是科学发展观的内涵。

3.2 科学发展观为解决“三农”问题提供了方法论指导

党的十六大报告中指出:“我国正处于社会主义初级阶段, 现在达到小康还是低水平的、不全面的、发展很不平衡的小康, 人民日益增长的物质同文化需要同落后的社会生产之间的矛盾, 仍然是我国社会的主要矛盾”。同时也指出:“全面建设惠及十几亿人口更高的水平的小康社会, 使经济更加发展, 民主更加健全, 科教更加进步, 社会更加和谐, 人民生活更加殷实”。科学发展观要求我们统筹城乡发展、统筹区域发展, 坚持城乡协调发展, 要站在国民经济发展全局的高度研究解决“三农”问题, 实行以城带乡、以工促农、城乡互动、协调发展, 逐步改变城乡二元经济结构。这提供了解决“三农”问题的方法论指导。解决“三农”问题, 或者说当前农村工作的任务有三条:保证有效供给, 增加农民收入, 保持社会稳定。

坚持科学发展观, 切实解决"三农"问题, 要求我们必须坚持以经济建设为中心、坚持经济社会协调发展、坚持城乡协调发展、坚持区域协调发展、坚持可持续发展、坚持改革开放、坚持以人为本, 并遵循以下“三个共同”原则:

1) 共同发展原则, 即发达地区和欠发达地区的正常关系不是谁先富谁后富, 而应当是共同发展、相互支持、相互带动;

2) 共同分享原则, 就是让全体人民共同分享经济增长的成果, 不仅要关心经济增长, 更要关心这种增长能否使包括低收入城市人口和农村人口在内的所有人共享;

3) 共同富裕原则, 从现实条件看, 中国发展极不平衡, 存在发达和欠发达地区, 要求各地达到共同富裕既不现实也不可能, 但共同富裕应当作为一项长期目标而不懈追求。

发展观是关于发展的本质、目的、内涵和要求的总体看法和根本观点, 是党的执政理念的重要组成部分, 在一定程度上标志着党的执政理念发展和进步的水平。它是在实践的基础上, 通过不断总结发展的经验教训, 总结共产党执政规律、社会主义建设规律和人类社会发展规律而逐步形成的。有什么样的发展观, 就会有什么样的发展道路、发展模式和发展战略, 也就会引导和推动着发展的实践朝着一定的方向前进。因此, 发展观对于整个国家的经济和社会发展起着全局性和根本性的作用。只要我们牢固树立全面、协调、可持续的科学发展观, 并把科学发展观落到实处。以人为本, 坚持“五个统筹”, 尤其要促进城乡统筹发展, 加快工业化、城镇化, 推进农业现代化, 就农业自身来讲, 要努力实现优质化、科技化、产业化、标准化、机械化, 提高农民的组织化程度, 就一定会加快农民脱贫致富奔小康的步伐, 切实解决三农问题。S

[责任编辑:杨扬]

摘要：改革开放以来, 我国经济发展取得了巨大的成就, 但也面临着很多问题和矛盾, 如果不认真加以解决, 势必影响国家经济全面、协调和健康地发展。本文运用科学发展观的观点, 针对我国目前的“三农”问题进行研究。笔者分析了农民问题的主要表现及产生的原因, 讨论了运用科学的发展观解决实际问题的基础, 并探讨了解决三农问题的原则。

现代科学在火灾预防中的应用与发展 篇2

现代科学在火灾预防中的应用与发展

在过去的几十年里,随着现代科学技术的日新月异,消防科学技术得到了迅速发展,从基础研究到应用技术的领域取得了重大成就.实践证明,科学技术的进步将成为提高消防安全水平提供更多的.先进方法和技术.这些先进方法和技术体现在现实的消防工作中,本文对防火领域中的应用和发展在以下几个方面进行简略分析.

科学发展经济发展应用 篇3

关键词：计算机科学;应用范围;发展趋势

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1671-864X（2015）03-0145-01

科学技术的快速发展让计算机科学在许多不同领域得到了广泛应用，通过对于计算机的实际运用，使科学工作者的办公效率也通过计算机科学得到了大幅度提升。可是，计算机的相关科学技术的开发与使用速度十分快，作为电子信息技术的其中一个部分，它所需的相关设备以及科学技术要求也非常高。所以，怎样合理运用计算机科学进行最大限度的提升实操效果，已经成为了众多专家和科学工作者们需要进行研究的重大课题。多年以来，计算机早已成为家喻户晓的电子产品，不同职业的人依据自身对于计算机科学的不同需求，开发了很多不同的软件以及应用程序。由此可见，计算机科学应该依据应用领域的不同，做出科学合理的调整，只有如此才可以提升计算机科学的实际运用效果。

一、计算机科学的使用现状

由于特殊的历史发展原因，使得我国的经济和科学技术相对于发达国家来说因为受教育程度低下而使得经济和科学技术的发展起步十分晚。一些发达国家在历经两次工业革命的洗礼之后，已经完全进入了工业时代。在那时我国依旧处在自给自足的封建自然经济时代。当那些发达国家通过第三次工业革命进入到信息化时代时，我国的工业发展才刚开始，所以我国现在使用的计算机操作系统和相关技术几乎都是发达国家的科技工作者研发的。近年来，鉴于政府的政策支持，出台的一些有利于发展的优惠政策，有效激励了当前我国计算机科学的发展，因而促进了其在各领域的应用。根据最近的调研数据可知，我国的网名数量在逐年上涨。据此可发现，我国的计算机个人用户和企业客户都有庞大的使用群体，这是因为计算机可以在一定程度上提升工作效率，这对于企业客户减少时间成本有着巨大的促进作用，不仅如此，计算机互联网的开发和广泛使用也让人们的日常生活更加丰富。为更好发挥计算机科学的使用价值，一些企业基于各种原因，甚至推行了无纸化办公，他们相形，这种理念能够让办公更高效。然而，我国计算机使用历史不长，因而对于计算机科学的研究也少，在使用时经常会遇到一些问题，因此影响计算机使用的总体效果。

二、计算机科学的应用范围

1.计算机科学在逻辑学中的应用

19世纪末期，作为现代逻辑学的分支的数理逻辑学，这一边缘学科不但与数学息息相关，而且与计算机科学、哲学、伦理学、语言学、心理发展学、经济学，世界法学等学科有着密切关系，其中，它与计算机科学的联系是我们重点关注的。作为传统的形式逻辑发展的产物，数理逻辑是基础数学研究的一个重要研究领域，对于计算机科学有着至关重要的基础作用。数理逻辑和计算机科学的关系极为密切，在计算机科学中有广泛的应用范围，计算机科学直接或间接为数理逻辑学的根本性发展提供了关键的思维方式和探究工具，正像是外国科学会议在题为“计算机科学对于逻辑学的重要影响”的议题中所论述的：“计算机科学在近年来对于数理逻辑学的影响作用远远超出了逻辑学在过去的历史中逻辑学对于计算机科学的影响。事实上，现代计算机科学的一些理论和方法在现代逻辑学领域中拥有重要地位，所以，计算机科学被称作是‘数理逻辑学的计算工具’。计算机科学对逻辑学的应用范围主要是：从人工智能技术到软件工程。总而言之，计算机科学不但为逻辑学的进一步发展有着促进作用，而且还对其模式构建和计算运用提供了良好的计算平台。

2.计算机科学对于我国经济的促进作用

在这个科学技术如同草长莺飞般发展的现代化社会里，人们已经越来越依赖于计算机科学的使用。计算机科学在现实生活中能够快速有效地提供信息资源、技术资料及其支持。此外，世界各国在不断发展经济的过程中寻找经济与计算机科学的联系点。我国的应用计算机科学现在已经对于经济的发展有了技术上的革新，它对未来的经济发展一定会有着很大影响。具体表现在：①将人们的日常生活带入计算机科学应用时代，让生活更加便利、人性化，比如电子商务的广泛应用;②有助于增强传统商业交易活动过程中的安全性，如提供密码安全保护设置等措施;③有助于我国企业在各个领域的发展，让现代企业管理更加科学化;④有助于我国企业相关机构组织进行人才培养，在互联网络上，人们可以足不出户就能享受丰富的教育资源。

3.离散数学在计算机科学中的应用

离散数学是现代数学理论的一个重要数学分支，计算机科学对其发展的影响有着不可动摇的主导作用，在计算机科学的所有基础理论课程里，离散数学是一门十分关键的学科。计算机科学当中的一些基础理论和思维方式及其计算方式已经被越来越多的离散数学理论运用，进而使计算机科学领域和离散数学领域的联系更多，两个领域也都因此得到了学科发展。离散数学主要研究离散量的结构和相互间的关系，研究对象基本上都是有限的、可数的元素.这也是和我们之前探究的连续数学有着相似之处.离散数学是伴随计算机科学应用的发展而逐步发展的，往往和数据模型、逻辑构建、系统梳理、操作过程等等课程都有着密不可分的联系.计算机科学对于离散数学重要贡献主要包括：函数相关关系、集合论、高等数学计算、代数分析、图论等这多个内容.理解计算机科学的一些基本思想，对数学分析能力、抽象能力、归纳总结能力的提高具有长远意义。

三、计算机科学的发展趋势

1. 人工智能化的超级计算机

超级高速度计算机运用平行处理科学改良计算机内部构造，促使计算机的运算程序同时进行多条指令操作分析或者同时对许多数据进行处理，进而逐步提升计算机的运行速度。超级计算机一般都是由成百上千甚至是更多的计算机处理器（机）构成的，能完成一般处理器和服务器不能完成的大量计算任务。从超级计算机获取大量数据并对其进行研发，能够有效促进各个领域高尖端课题的研究与推进，并且方便日常生活学习以及工作。

2. 新型高性能计算机问世

硅芯片技术高速发展应用的同时，也代表着硅材料的实际应用越来越接近其物理性质的极限。所以，世界各地的科研人员正在加快研究开发新型计算机，希望计算机的体系构造与相关技术的应用都会产生一次量变与质变。新型的量子计算机、光子计算机、分子计算机、纳米计算机等，都会在二十一世纪进入我们的生产生活，遍布各个研究领域。

四、结语

計算机科学的应用范围会随着科学技术的提升而被越来越多的领域所应用，它的发展趋势也会因此而越来越贴近人们的日常生活。在这里，笔者将会怀着对计算机科学发展越来越好的美好祝愿，希望计算机科学能够带动整个科技领域的不断进步。

参考文献：

[1] 蔡芝蔚.计算机技术发展研究[J].电脑与电信，2008（02）.

[2] 陈相吉.未来计算机与计算机技术的发展[J].法制与社会，2007（10）.

科学发展经济发展应用 篇4

为贯彻实施《全国海洋经济发展规划纲要》, 促进我国海洋经济持续快速发展, 实现“全面建设小康社会, 加快推进社会主义现代化目标”, 针对我国近海海域综合调查程度和基本状况认识度比较低的情况, 提出开展“我国近海海洋综合调查与评价”专项。2003年9月8日, 国务院批准该专项, 简称“908专项”, 2004年启动。2005年, 国家908专项专家组评审通过了江苏908专项总体实施方案。江苏908专项相继成立了领导机构和工作协调班子, 包括领导小组、专家技术组、协调指导组和专项办公室。组建了908专项质量、经费、档案管理等工作机构。制定并印发了江苏908专项质量、经费、档案等6个监督管理办法、实施细则, 以保障江苏省908专项工作按照规范要求和相应程序开展调查与评价。2006年开始, 江苏908专项在3万多平方千米的海域, 全面开展了13个专题的调查与评价工作, 包括7项综合调查:近岸海域基础、海岸带与海岛、海域使用现状、沿海地区社会经济基本状况、南黄海辐射状沙脊群调查及稳定性和资源环境保护利用。6项综合评价:近岸重点海域环境质量、海滨湿地保护与土地利用潜力、近岸重点海域渔业资源保护与开发利用、潜在海水增养殖区评价与选划、潜在滨海旅游区评价与选划和江苏省海洋经济可持续发展综合评价以及江苏“数字海洋”信息基础框架构建。目前, 各专题已经按原定计划完成了调查与评价的室内外任务, 除了形成合同规定的数据、样品、报告、图件、软件等成果外, 江苏省将在全面系统总结908专项取得成绩基础上, 充分利用大量宝贵的数据资料, 结合江苏省沿海开发、海洋管理和经济建设等实际和需求, 凝练和升华908专项研究成果, 切实总结归纳出一批有较高利用价值的理论研究与开发利用成果, 全面开展908专项的成果集成工作。已经确定了的专项综合集成成果有总报告、图集、三部专著、数据集、白皮书及政策建议等8个方面。

据初步统计, 截至2009年, 有38个单位, 1200多人参加江苏908专项的调查与评价工作, 其中具有高级职称的有238人, 调查研究人员累计工作量达到13万多人·天;海洋调查与分析使用了320多台套仪器设备;共出动调查船只255艘次, 累计调查2268船·天 (不含渔业等调查) ;调查使用车辆4800多车·天, 行程8万多千米。

二江苏“908”专项成果简介

江苏908专项是继20世纪80年代以来又一次较全面的基础调查。取得的成果可以归纳为:基本摸清了江苏近海资源状况, 基本摸清了江苏近海海域环境状况, 摸清了江苏海域使用现状, 摸清了江苏沿海地区社会经济状况, 更新补充了辐射沙脊群水下地形、物理海洋等基础数据, 初步构建了江苏“数字海洋”框架。以下为部分成果情况。

海岸线资源:为高质量完成岸线等勘察, 海岸带与海岛调查专题增设了沿海平面和高程控制网布设子课题, 采用GPS技术施测和四等水准测量, 确定不同坐标系的转换模型和转换参数, 统一坐标系统, 不仅为这次908专项勘测提供支持, 查清了江苏海岸线、海岛岸线、数量、类型及分布, 而且为未来海洋调查测量、海岸线测量、海域使用的测量奠定了基础。

通过野外测量, 完成了海岸带60个剖面和海岛14个剖面 (秦山岛5个、东西连岛4个、永隆沙和兴隆沙5个) 共计74个岸滩剖面的地形测量。掌握了海岸带和海岛岸滩演变的基础资料。绘制出理论最低潮面以上2m线、0m线, 辐射沙脊群海区理论最低潮面以上0m线, 为计算江苏滩涂面积提供了基础。根据江苏908专项调查数据, 目前江苏全省滩涂总面积约750万亩, 其中潮间带面积约704万亩 (含辐射状沙脊群约302万亩) , 潮上带滩涂面积约46万亩。

908专项共采集鱼类98种, 甲壳类42种, 头足类7种。发现大鳞舌鳎、中线天竺鲷、蓝氏棘、短头跳岩鱼尉等鱼类, 经初步鉴定和检索, 尚未收入江苏鱼类志等江苏地方记录, 属新记录种。与80年代相比, 优势种所含经济鱼类减少, 低值小型鱼类增加。游泳生物资源方面, 传统重要渔业资源面临较大的捕捞和环境影响压力, 群体组成趋向小型化、低龄化, 总渔获物物种所占比例下降。潮间带底栖生物资源调查显示, 江苏近岸潮间带底栖动物种类有一定减少, 总平均生物量与80年代接近, 密度比80年代大为减少。908专项调查显示四角蛤蜊、沙蚕、海豆芽、托氏虫昌螺、光滑河篮蛤、泥螺为优势种。而80年代的调查中文蛤、四角蛤蜊、青蛤、泥螺、日本大眼蟹、沙蚕为优势种。908专项采集到大型底栖生物物种283种 (80年代为183种) , 弥补了江苏80年代调查中缺失的底栖生物部分种类。首次基本掌握了国家二级保护动物文昌鱼在江苏的栖息地, 中心位于 (119°30′37″E, 35°10′20″N) 附近。调查发现, 江苏近海大型水母、海域绿潮 (浒苔等) 大量出现, 直接影响渔业生产、生态健康和渔业资源的再生。

对海洋大气质量的调查显示, 江苏近海大气环境质量较好, 大多能满足国家相应标准的一级或二级, 仅有总悬浮颗粒物等少量指标超标较为明显;夏季大气环境质量最好, 冬季大气环境相对较差;大多数海区相对较好, 海州湾和吕四港次之, 新洋港附近海区相对较差。海水环境质量方面, 江苏近海海水质重金属含量总体较低, 其中铜、镉、砷、铬均符合一类海水水质标准;少量站位中锌、铅、汞符合三类海水水质标准。影响江苏近海水质的主要污染物是氮、磷营养盐, 严重污染区域主要集中在主要入海河口近岸海域。与20世纪80年代海岸带调查相比, 氮、磷营养盐含量显著增加, 最高增幅达100多倍。

水体无机氮、活性磷酸盐、亚硝酸盐等分布特征等可查阅相应的专题报告。

江苏近海表层沉积物质量总体状况良好, 有机碳、硫化物、油类、铜、锌、铅、镉、总铬、汞全部符合第一类海洋沉积物质量标准, 长效有毒有机物 (POPs) (多环芳烃、多氯联苯、有机氯农药、多溴联苯醚) 浓度较低, 毒性和生态风险处于较安全水平。对99份样品分析结果表明, 沿海生物质量总体较好, 但As、石油和Zn超标样品数较多。

江苏省远海海域水质保持良好, 但近岸海域存有不同程度的污染, 江苏省海水污染总体水平依然较高, 较为严重污染区域主要集中在长江口北支海区、辐射沙洲海区和海州湾海区等排污河口邻近海域。各污染物含量的时空分布基本呈现近岸高、远岸低, 表层高、底层低, 夏季高、冬季低的特点。

南黄海辐射状沙脊群地形测量与遥感反演子课题对4600多平方千米海底地形进行测量, 对15000平方千米海域进行了遥感反演, 取得相应区域现场1:10万测图和遥感反演1:25万地形图。

共计进行24个定点, 夏冬两季的水文泥沙调查, 分布于连云港海区、废黄河口、辐射沙洲等不同区域。初步分析显示江苏沿海的潮流场基本呈现南北两翼小, 中间速度大的格局, 除连云港海区为旋转性潮流以外, 江苏近岸基本为与地形相应的往复流性质。其中海州湾为旋转流, 流速较小;废黄河口为往复流, 流速较大;辐射沙脊群区域潮流场与滩槽相间地形一致, 西洋深槽流速较大, 小庙洪水道流速则相对较小。水体含沙量基本态势为南北低、中间高。高含沙量区为废黄河口、辐射沙脊群中部。离岸较远海区含沙量较小, 南北趋均匀。

三江苏沿海开发展望与建议

目前江苏海洋的开发获得了前所未有的机遇, 《江苏沿海地区发展规划》已上升为国家战略, 新亚欧大陆桥东方桥头堡规划着力建设中国重要的综合交通枢纽, 调整江苏沿海产业布局, 建设沿海新型工业基地, 以形成中国东部地区重要的经济增长极, 海域滩涂资源开发规划以围海造地工程为龙头工程, 应用908最新数据成果, 2009-2020年全省新辟垦区21个, 总面积270万亩, 其中连云港市规划垦区4个, 围垦面积10万亩;盐城市规划垦区9个, 围垦面积131.5万亩;南通市规划垦区8个, 围垦面积128.5万亩。远景规划设想 (2021-2050年) 增围430万亩, 大幅增加岸线, 形成多处深水岸线, 发展海上大交通, 推进综合交通枢纽建设, 构建江苏沿海优良和谐的生态环境和人民生活富足的宜居区。

江苏海洋资源丰富, 但江苏近海海洋自然条件并不优越, 近海海洋动力条件、泥沙来源、海岸地形地貌及演变过程复杂多变, 江苏海洋发展还面临一系列挑战:

江苏海港岸线资源丰富, 海港建设潜力巨大, 但相应的海港建设技术难度亦大。江苏港口的发展已实现淤泥质海岸建深水港、潮汐通道建大港的两大突破, 填海造陆建设离岸深水港期待新的突破。港口离岸化、深水化面对的港口浪、潮、流环境更为恶劣, 回淤强度大、地基软弱, 气象、水文、地质等基础资料更难获取, 不确定性因素更多, 港口建设将面临许多新难题。

江苏滩涂资源丰富, 后备土地潜力巨大, 但泥沙来源与填海造地技术难度有一定的相关性, 同时江苏入海河道众多, 围填海与防洪矛盾突出, 沙洲围填海面临堤防安全、材料等技术的一系列问题, 大规模围填海也会与淡水资源保障产生矛盾, 围垦需要更多的科学论证, 需要多方权衡。

江苏近海海域水环境质量总体良好, 但近岸水体环境不容乐观, 尤其入海河口附近水污染较严重。随着沿海地区发展, 沿海城市化、重化工、港口建设、旅游等项目实施, 陆源污染加剧, 生态环境治理任务加重, 将最终影响江苏海洋经济的可持续发展。

鉴于这些难题与挑战, 有必要加强江苏省近海海洋后续调查工作, 积累地形、岸滩、波浪、潮汐等资料, 不断完善充实江苏省海洋基础数据库, 建好公共数据共享服务平台, 做好并推广应用908专项成果, 更好地服务于江苏沿海地区发展和江苏海洋科技进步。有必要以江苏沿海地区发展规划为基础, 组织开展关于水动力、泥沙、地质环境、生态环境影响、工程关键技术等系统的前期研究工作。有必要加强涉海管理事务的协调、统筹, 设立海洋发展专项基金, 加大对海洋科技的投入, 重视沿海地区发展对海洋生态、环境影响的研究, 整合现有海洋研究力量, 组建“江苏海洋研究院”, 为政府提供技术研究、咨询、科技支撑服务。

四结语

科学发展经济发展应用 篇5

计算机（Computer）是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。随着计算机的性能的完善以及各种科学研究软件的丰富，计算机在材料科学中的作用变得越来越显著了，如新材料的设计，计算机模拟，工艺过程的优化及自动控制，数据和图像处理，信息检索等等，这些都体现了计算机在材料科学中的广泛应用，其发展前景极为可观。

下面我就几种计算机在材料科学中的应用来说明计算机与材料科学研究的关系。

温度场的计算，各种材料的加工、成型过程中与加热、冷却等传热过程有着密切的联系，所以利用计算机解决传热问题是极为有力的。

材料科学与行为工艺的计算机模拟，材料行为工艺是通过调整材料在加工过程中的组织性能来改善其使用性能，利用计算机模拟材料可以部分代替传统的真实试验，提高了效率、节省费用。

相图是描述相平衡系统的重要几何图形，通过相图可以获得某些热力学资料；反之通过热力学数据可以建立一定的模型，从而计算和绘制相图。相图计算CALPHAD(Calculation of Phase Diagram)更是在前人收集、总结热力学数据的基础上发展形成的一门新的介于热力学、相平衡和计算机科学之间的交叉学科。

材料的组成和结构与计算机模拟，材料的组成和结构采用各种大型分析设备进行，如扫描电镜、透射电镜、分析电镜、扫描探针显微镜，各种谱仪和各种衍射仪，这些均是在计算机控制下完成各自的分析工作，而且设备随之提供了各种功能强大的分析模拟软件及其数据库，从而更加有效地提高了分析时的数据处理能力。

金属材料加工与计算机模拟，用计算机模拟实现试生产、减少实验次数、动态显示材料加工和制备工艺的各个物理量的演变历程和空间分布、预测缺陷和优化工艺流程，极大地缩短了试制周期、减少劳动力成本、提高生产率。

塑料加工中的计算机模拟，利用各种加工技术和计算机辅助工程CAE，实现对塑料制品造型、大量数据调用、人机对话，屏幕显示模拟实际的成型过程、预测塑料制件设计、模具设计和成型条件对产品质量的影响，从而能够方便、快捷地修改，寻求最佳的成型过程，使新的成型制品在较短的周期内顺利投产。

材料数据库将数据的进行集合及其管理、利用，从而对工程数据建立数据库系统，用于存储、管理和使用面向工程设计所需要的工程数据和数据模型，这是将工程方法与数据库技术结合起来，并将人工智能及专家系统与数据库相结合，建成智能化的CAD/CAM集成系统。数据库管理系统极大地方便了用户对数据的使用与管理，减轻用户的工作量和复杂性，提高了数据库的安全性，数据库系统可以提供数据共享即多用户同时使用全部或部分数据，数据库的具有数据的独立性即每个用户所使用的数据有其自身的逻辑机构，数据库的使用减少数据冗余，使数据的结构化，使数据的相互关联和记录类型的相互关联，统一的数据保护功能，并发控制的问题，加强了对数据的保护

数据库经历了第一代的层次数据库系统和网状数据库系统，第二代的关系型数据库系统，直到现在的第三代的面向对象数据库系统，从而满足了现在要在数据库中存放和管理的诸如多媒体数据、空间数据、实时数据、复杂对象、图像对象、知识和超文本等工程数据的需求，也就有了面向对象的工程数据库系统。

工程数据库系统可以适合于CAD、CAM、CIM等工程应用领域。要建立工程数据库系统首先需要选择合适的DBMS作为其开发平台，再将工程数据映射成DBMS支持的数据模型，利用DBMS提供的数据定义语言和数据操纵语言，设计数据库的结构，提供操纵数据库数据的用户界面。

对于材料数据而言，其数据量十分庞大，目前世界上已有的工程材料数据库有数十万种，各种化合物大几百万种。材料的成分、结构、性能及使用等构成了庞大的信息体系，它们依然在不断更新和扩大。

材料中成分的组合若进行实验的话，将耗时、耗力，如果利用材料数据库和其他信息处理技术则可以极大地减少研制工作量、缩短研究周期、降低成本和提高效率。

计算机材料性能数据库储存信息量大且存取速度快，查询方便，由材料查性能，也可以由性能查材料，通过比较不同材料的性能数据，进行选材或材料代用。，使用灵活，即使对材料的数据进行补充、更新和修改，功能强大，实现单位的自动转换、图形化表示数据、进行数据的派生。其应用广泛，配合CAD、CAM实现计算机辅助选材，还可以设计材料性能预测或材料设计的专家系统。

现有的材料数据库主要是欧美等发达国家开发研制的，而国内的相关单位也进行了不断的探索，取得了一定成绩，如清华大学材料研究所等单位于1990年联合建成的新材料数据库，它采用Oracle数据库，含有新型金属和合金、精细陶瓷、新型高分子材料、先进复合材料和非晶态材料五个子库，今后的材料数据库是向网络版方向发展。

专家系统(Expert System)源于人类专家的知识，应用人工智能技术，工具一个或多个人类专家提供的特殊领域的只是、经验进行推理和判断，模拟人类专家作出决断的过程，解决那些原来只有工业专家自己才能解决的各种各样的复杂问题，专家系统实际上是一种计算机程序，在某一特定领域内，能够利用知识和推理来解决人类专家才能解决的问题。

完整的专家系统由六个部分组成：

1.知识库：用于存放领域专家提供的专门知识，它有知识的数量和质量之分，要选择合适的知识表达方式和数据结构、把专家的知识形式化并存入知识库中.工作数据库：包含问题的有关初始数据和求解过程的中间信息组成。

2.推理机：它要解决如何选择和使用知识库中的知识，并运用适当的控制策略进行推理来实现问题的求解。

3.知识获取机制：实现专家系统的自我学习，在系统使用过程中能自动获取知识，不断完善扩大现有系统功能。

4.解释机制：专家系统在通用户的交互过程中，回答用户提出的各种问题，包括与系统运行有关的求解过程和与运行无关的关于系统自身的一些问题。

5.人机接口：实现系统与用户之间的双向信息转换，即系统将用户的输入信息翻译成系统可以接受的内部形式，或把系统向用户输出的信息转换成人类所熟悉的信息表达方式。

解释专家系统：通过对已知信息和数据的分析与解释，确定它们的含义，如图像分析、化学结构分析和信号解释等。

下边是几种专家系统还有它们各自的应用

1.预测专家系统：通过对过去和现在已知状况的分析，推断未来可能发生的情况，如天气预报、人口预测、经济预测、军事预测。

2.诊断专家系统：根据观察到的情况来推断某个对象机能失常（即故障）的原因，如医疗诊断、软件故障诊断、材料失效诊断等。

3.设计专家系统：工具设计要求，秋初满足设计问题约束的目标配置，如电路设计、土木建筑工程设计、计算机结构设计、机械产品设计和生产工艺设计等。

4.规划专家系统：找出能够达到给定目标的动作序列或步骤，如机器人规划、交通运输调度、工程项目论证、通信与军事指挥以及农作物施肥方案等。

5.监视专家系统：对系统、对象或过程的行为进行进行不断观察，并把观察到的行为与其应当具有的行为进行比较，以便发现异常情况，发出警报，如核电站的安全监视等。

6.控制专家系统：自适应地管理一个受控对象的全面行为，使之满足预期的要求，如空中交通管制、商业管理、作战管理、自主机器人控制、生产过程控制等。

材料加工过程的计算机控制，微机和可编程控制器在材料加工过程中的应用可以减轻劳动强度，显著改善产品质量和精度，从而提高产量。计算机在材料加工中的应用有物化性能测试数据的采集和处理，加工过程自动控制（主要探讨的内容），计算机辅助模具设计和制造，材料加工过程的全面质量管理

在材料加工控制领域中，运用较多的是微机和可编程控制器（Programmable Controller，简称PC），材料加工过程中的基本单元控制一般由可编程控制器或微机控制系统完成，而复杂的生产线可由可编程控制器和微机控制系统共同完成。

计算机工业控制系统基本功能：模拟量参数的采集、转换及屏幕显示，模拟量参数的越线报警（声、光的形式），被控参数的闭环自动控制，各种流量的累计计算，用于统计计算，各种开关量输入信号的检测与各种开关量输出信号的控制，用于设备的启停与各种连锁保护，生产工艺流程图及各种被控参数的动态趋势曲线的屏幕显示、便于操作人员及时掌握设备运行状态，实现对生产过程的操纵和控制，工艺参数的记录及打印，以便保存生产技术资料做经济指标考核，完成与上位机的通信，将下位机的各检测参数和各流量累计值通过数据线传输到上位机，从而接收到上位机的监督控制

计算机在材料检测中也有非常广泛的应用，材料的性能主要决定于它的化学成分和组织结构，化学成分不同的材料具有不同的性能，而相同成分的材料经过不同的加工处理而具有不同的组织结构时，也将具有不同的性能。所以通过对材料的化学成分、组织结构、力学性能及物理性的检测，能更加清晰地揭示材料的深奥秘密。如材料成分的检测即通过改变材料的成分可以调整材料的性能，这是利用材料的合成和制备完成的，所以对材料的成分进行细致的检测是必要的。

目前有许多大型分析设备（扫描探针显微镜（SPM），扫描电镜（SEM），透射电镜（TEM），X射线衍射仪，电子衍射仪，红外光谱仪，原子吸收谱仪，激光光谱仪）用于材料成分的检测

材料组织结构的检测直接影响材料性能的材料组织，评价材料缺陷，进行计算机仿真。材料缺陷的计算机评定，材料缺陷检测、分级评定和材料缺陷对性能的影响研究也是材料组织检测的一项，它们也是保证产品质量的主要环节之一。

选择可以利用计算机图像处理与模式识别技术来进行材料缺陷特征参数的研究，可以实现材料缺陷图像获取、材料缺陷检出、材料缺陷识别、材料缺陷尺寸测量和分级评定等功能，基本上是自动化的。

对材料研究中的数据作进一步处理，如计算、绘图、拟合分析等，这些功能现在均可利用软件来完成。

计算机科学与材料科学研究相结合，改进了研究工具和研究方法，促进了学科的发展。过去，人们主要通过实验和理论两种途径进行科学技术研究。现在，计算和模拟已成为研究工作的第三条途径。计算机与有关的实验观测仪器相结合，可对实验数据进行现场记录、整理、加工、分析和绘制图表，显著地提高实验工作的质量和效率。计算机辅助设计已成为工程设计优质化、自动化的重要手段。在理论研究方面，计算机是人类大脑的延伸，可代替人脑的若干功能并加以强化。古老的数学靠纸和笔运算，现在计算机成了新的工具，数学定理证明之类的繁重脑力劳动，已可能由计算机来完成或部分完成。计算和模拟更是一种新的研究手段。计算机在材料科学中的广泛应用，常常产生显著的经济效益和社会效益，从而引起产业结构、产品结构等方面的重大变革。

科学发展经济发展应用 篇6

摘 要 计算流体力学在许多理论研究领域和实际工程应用中都扮演着十分重要的角色，但其在农业环境科学中的应用却并没有受到广泛的关注。基于此，简要介绍计算流体力学的基本原理，归纳并总结其在农业环境科学中的相关研究与应用，并探究此类研究与应用的发展趋势。

关键词 计算流体力学；农业环境科学；应用；发展趋势

中图分类号：O35；X53 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2015）15--02

计算流体力学是模拟流场特性、热传递、流体扩散等应用的重要技术之一。随着计算机技术的不断发展，计算流体力学在诸多理论研究领域和实际工程应用里面都获得了很高的关注度，其在国外已被很大程度上投入到了农业环境科学里面，但国内对于这一方面的研究还不是很成熟还属于比较落后的状态[1]。因此，国内基本上没有学者对计算流体力学在农业环境科学中的应用展开研究和总结。本文在大概介绍计算流体力学的基本原理同时，阐明其可以应用在农业环境科学里面的原因；归纳并总结其相关应用以鼓励农业环境工作者在具体实际工作里面能够最大程度的利用这一类型的工具；同时，探究其未来的走向用来激发以后的学者对这一方面展开更加深入的研究，促进我国在计算流体力学在农业环境中的具体运用，催动我国农业环境的发展和提高[2]。

1 基本原理

计算流体力学主要是将连续流体离散化并对各个单元进行Navier-Stokes及其它相关方程的求解。连续、动量和能量方程是流体运动的主要控制方程，其中连续方程描述了质量守恒，动量方程由牛顿第二定律推导而得，而能量方程则基于能量守恒。在计算流体力学中，解此控制方程的重要一步是将方程离散化从而使偏微分方程转换为离散方程，广泛应用的离散方法有3种：有限差分法、有限元法和有限体积法[3]。其中，有限体积法结合了前两种方法的优点，而且在计算机计算方面有很大的优势。因此，有限体积法在计算流体力学里面是最为常见的。当控制方程和离散方法选定后，设定相应的边界条件与初始条件则可对研究问题的流场进行计算，若同时在计算中结合了其它方程，如泥沙运输方程，则可对研究现象进行耦合模拟。综上，只要根据具体问题选取合适的控制方程、离散方法、边界条件、初始条件和耦合方程，计算流体力学则可以应用在此问题当中，当然包括许多农业环境科学的应用中。

2 相关应用

计算流体力学在农业环境科学中的应用主要能够分归为3类：农业建筑物的设计、农业水土治理以及气味与灰尘散播。

2.1 农业建筑物的设计

随着科学技术的不断发展与提高，近几十年计算流体力学已经在大量的农业建筑物设计中得到了普及推广与使用，如温室、禽舍和畜舍的优化设计。其中，在农业水利建筑物的设计里面是众多设计里面最为成功。在农业挡水建筑物方面，计算流体力学可以预测挡水闸的应力与表面压力。闸门运动与流体分析可以结合起来，分析闸门在不同状态下的水流及压力特性，得到的动态数据可用于高效地优化设计挡水闸门。在农业泄水建筑物方面，计算流体力学可以用于溢洪道的流量和气穴分析中。农业灌溉排水渠道的模拟相对较为复杂，因为其具有明显的湍流与三维特性、非规则的几何边界、非光滑的河床以及自由表面。目前，在这方面的模拟一般使用流体体积法进行自由表面的追踪，模拟结果与测量或实验数据的比较证明了此方法的有效性。

2.2 农业水土治理

在农业水土方面，计算流体力学可以用于确定污染物在水土中的传播以及对水土质量的影响，对合理选用肥料、保证灌溉水源及土壤的健康进行指导。计算一般需要一定的观测数据以确定模拟参数，其结果可以用于分析水资源退化的影响因素、化学物质对地下水的影响及污染物在含水层的散输等。除了对水质的分析，计算流体力学也可用于预测土壤侵蚀。例如，可以整合三维湍流和非均匀泥沙运输模型并考虑影响河岸侵蚀的其它因素，以此来模拟冲积河道在河岸侵蚀作用下的形态变化等，对农业工程选址提供信息。

2.3 气味与灰尘散播

气味与灰尘散播是农业环境科学里面的另一个比较重要内容，其对自然环境尤其是空气环境有着非常大的影响作用。计算流体力学既可以模拟温室还有禽畜舍内部的空气流通的具体特点，也可以模拟其气味在外部的传输散播。对气味散播的准确预测相对难度比较大，因为其范围及速度在很大程度上取决于气味散发点、气味浓度、地形条件及气象特性等多种不确定因素。传统的观测法可得到准确数据，但是这个方法难以分析大量的影响条件。经过验证的数值模型则可以更加经济地对不同情况进行试验研究，此类研究的例子有：考虑了降雨、蒸发和热量传输的气味传播模型、风及空气温度对气味散播的影响、喷洒农药后温室气味散播对周边环境的影响等。另外，计算流体力学也可以用于模拟灰尘扩散，可对农业荒漠化防治提供参考。

3 发展趋势

计算流体力学在农业环境科学领域里面的应用已经取得了非常大的成功，对于未来的展望，它一定能够获得更大程度上的发展，取得更高的成就，具体的主要表现在下面3个方面：第一，将来其一定能在更多的农业环境问题里面得到推广和普及，并且通过具体的实践与应用得到验证；第二，随着科学的不断前进与发展，技术也在不断的提升，所以进行计算精确度也会有很大的提高，因为会有越来越多的细微的影响因素将会被考虑进模拟系统里面而且其作用机制也会有更深层次的了解和认识。此外，随着计算技术的进步以及模型操作的大众化需求，它在计算速度和操作方式的简易度方面也将会有很大的提高。

4 结语

计算流体力学可以在农业环境工程的很多地方发挥非常重要的作用，如在农业建筑物的设计中、农业水土治理中以及气味及灰尘扩散分析里面。在未来，它将应用到更多的农业环境问题之中，精度会不断提高。同时，计算速度与简易程度也会进一步提升。农业环境工作者通过计算流体力学的应用能够在具体实际工作里面最大限度的运用这些工具，用来提升工作效率和工作质量。促进我国在计算流体力学在农业环境中的具体运用，促进我国农业环境的发展与提高。

参考文献

[1]周启星，魏树和.农业环境研究及国际发展趋势 [J]. 作物杂志，2006（2）：1-3.

[2]金杉，庄达民，张向阳.计算流体力学在现代建筑消防设计中的应用[J].消防科学与技术，2003（3）.

[3]陈耀松，单肖文，陈沪东.计算流体力学的新方向及其在工业上的应用[J].中国科学，2007（9）.

科学发展经济发展应用 篇7

《经济应用数学》是财经类专科院校在课程设置中, 经教育部统一规范的主干课程之一, 是各专业必修的核心课程.在高校招生规模不断扩大的过程中, “学生不学、老师难教”的现象表现得尤为突出.目前, 这个问题已经到了必须认真加以研究并找出新的改革方案的时候.十六届三中全会进一步明确提出了“坚持以人为本, 树立全面、协调、可持续的发展观, 促进经济社会和人的全面发展”.随着当前经济应用数学教育的快速发展和教学改革的逐步深入, 在经济应用数学教学实践中各种矛盾正凸显出来.运用科学发展观来指导经济应用数学教学, 是对如何正确处理经济应用数学教学改革与发展的关系的理论创新, 体现了当前形势下对数学教育发展内涵的深刻理解和科学把握.在经济应用数学教学中坚持以科学发展观为指导, 使数学教学的发展健康有序, 切实落实课程标准提出的目标和任务, 具有非常重要的意义.

二、教学中现存的问题

1.《经济应用数学》应当是数学与经济学的交叉学科, 是数学在经济上的应用, 或者说是用数学方法解决经济学问题的应用学科.对于财经类专业的学生来说, 通过数学的学习, 可以使学生树立明确的数量观念, 注意经济问题的数量关系及其变化规律, 然而我们从事实际教学的教师都是大学数学系科班出身, 对财经类各专业对数学应用的需求缺乏必要的了解, 这样在教学中往往会出现两种倾向:一是将《经济应用数学》上成了一般的纯正的理论数学;二是仅仅成为“数学知识+经济实例”的课程, 没有把数学理论与经济应用有机地结合起来, 在教学方法上没有真正意义的改革突破.

2.随着近几年高校的连续扩招, 以及高职高专学生就业的困难, 使得高职高专院校学生的数学水平有所下降.这一点在财经类高职高专的文科类学生中表现得尤为突出.学生中两极分化严重, 程度较高的学生认为教学内容过于简单;成绩较差的学生, 已经把《经济应用数学》作为一个沉重的负担, 对其学习产生了恐惧心理, 以致在学生学完数学后大都远离数学.还有相当一部分学生认识不到《经济应用数学》的重要性, 认为“经济数学不经济” (花了时间, 收获不大, 没什么用) “应用数学不能用” (专业课用不上, 学习就是为了及格) .

3.教学内容与实践应用严重脱节.数学作为一种工具是有用的, 许多经济问题的定量分析和科学决策的方法都离不开数学方法, 这已是普遍的共识.然而令人遗憾的是, 现行的《经济应用数学》教材徒有其名, 却无经济应用之实, 其内容多少年来始终没有变化:一味的按照完整的数学体系, 讲授纯粹的数学理论, 却极少涉及经济应用方法的专门介绍, 由此造成了教学内容与实际应用的严重“脱节”, 以至于学生认为数学没用和缺乏应有的学习兴趣.当然, 许多数学教师往往不了解起码的经济常识与概念, 因而也就无法将数学内容与经济问题联系起来进行课堂的教学活动, 这显然也是产生上述问题的一个重要原因.

三、用科学发展观引领经济应用数学教学改革

1.围绕现代化教学方法和手段等理论与实际问题进行探讨和研究, 积极推行数学建模, 制作多媒体教学课件.作为数学教育改革的一部分, 经济数学课程改革是一项庞大而复杂的工程.将数学建模教学作为这项改革的一个切入点, 无疑是一种有益的尝试.事实说明, 数学建模教学活动在经济数学教学改革中是大有可为的.

2.教师应激发学生学习数学的动机.动机是在需要的基础上产生的.因此要激发学生引起学生学习数学的需要.如证明数列的极限undefined.很多学生认为证明它没用, 认为这是显而易见的事情.于是我反问学生, 这个数列的极限为2, 你们有理由驳倒我吗?学生哑言.要让学生了解这证明的必要性, 当然还要培养学生学习的兴趣, 并逐步让兴趣转化为数学学习动机.

3.加强应用.应用是数学的特征之一, 在应用中数学获得发展的动力.数学为解决经济问题提供有力手段, 经济发展为数学提出需要解决的具体问题, 数学与经济的结合使两者获得共同的发展.因此, 经济数学课程必须贯彻应用性原则.我们在调研的基础上修订了教学大纲, 突出经济数学的应用性, 实现由知识向能力的转化.

4.对教师而言, 组织好经济应用数学课堂教学是直接关系到经济应用数学教育的发展方向与水平的, 那么我们不妨在数学课堂教学中每节课都还给学生5分钟的“自由”, 不要小看这5分钟的自由, 它在课堂教学和学生学习过程中会有很大作用.第一、课堂中的“5分钟自由”便于学生理解消化理论知识, 促进师生互动.第二、课堂中的“5分钟自由”便于增强学生的问题意识, 促进学生的创新能力.第三、课堂中的“5分钟自由”便于培养学生学习兴趣, 促进学生学习能力的形成.

以科学发展观为指导, 这一点是这次教学改革中最重要的一点, 因为教师给学生自由的空间有利于他们理解消化课堂知识, 促进学生提高创新能力和对学习的兴趣, 因此高等数学教师不妨在课堂上给学生“5分钟自由”来增强学生的这些能力, 效果显著.

摘要：本文分析了知识经济时代经济数学教学中存在的主要问题, 在科学发展观的指导下提出了经济数学课程改革的一些设想.

关键词：科学发展观,经济应用数学,5分钟自由

参考文献

[1]李大潜.数学科学与数学教育刍义[J].大学数学, 2004 (4) .

[2]赵树螈.经济应用数学基础 (修订本) [M].北京:中国人民大学出版社, 1999.

[3]李迎.浅谈高等数学课中学生“五分钟自由”.科技资讯, 2006.

科学发展经济发展应用 篇8

我们多年来一直从事小学科学、信息技术与课程整合、网络应用系统的研究。本文就是围绕教育信息化建设, 尝试运用多元化互动网络系统促进科学教师专业发展, 以科学教师的专业发展带动学生的全面发展, 从而实现教育的可持续发展。

一、多元化互动网络系统———新型网络教师发展云平台

多元化互动网络系统 (Diversification Interactive Network System, 简称DINS) 是基于现代信息技术发展前沿的新型教育云平台, 它整合教育资源系统 (EDU-RES) 、教育博客系统 (EDU-BLOG) 、教育论坛系统 (EDU-BBS) 、教育培训系统 (EDU-TRAINING) 和教育交流系统 (EDU-EXCHANGE) 等众多系统功能, 是一个综合网络教育云平台。多元化互动网络系统构成示意如下:

多元化互动网络系统改进了传统单一网络系统的应用功能, 是符合新一代标准的网络应用系统。多元化互动网络系统采用积件设计理念, 具有统一建设标准、统一用户认证、统一数据接口等特点, 能够充分整合现有资源, 体现新课程理念, 强调探究过程, 注重交互性能, 整合E-learning特性, 方便广大教师和学生使用。

经过几年的研究与尝试, 笔者发现:应用多元化互动网络系统能够改变“教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式”, 实现网络应用与教师发展的高度整合;能够逐步获得现代教育理念, 形成既具备新课程理念和教学能力, 又具备信息素养和研究意识的高素质教师队伍, 从而实现教师的全方面发展。

二、教育资源系统———教师专业阅读、教学与成果展示平台

教育资源系统 (EDU-RES) 融合资源库系统、电子期刊系统、数字图书馆系统、成果交流评价系统、在线教学系统等功能, 是教师进行专业学习、教学与成果交流的重要的网络应用系统。

教育资源系统能够提供比较全面的各类教育资源。教师利用聚合功能将教育资源制作成网络课程或专题学习网站, 有利于学生进行探究性学习、自主学习与合作学习, 有利于教师掌握网络资源应用, 展示教育成果, 使教师专业发展得以保证。例如:在小学科学《太阳系》一课, 太阳系距离学生生活比较远, 学习起来比较困难, 但是教师通过教育资源系统, 整理制作成专题学习网站, 学习方式得以改变, 学生对所学内容产生浓厚兴趣, 提高了学习效果。教师在这个教学过程中, 各方面能力也得以发展。另外, 教育资源系统也能够自主上传、管理自建的教育资源和作品, 能够提供必要的共享、交流与评价功能, 使资源系统更为完善, 更能促进教师专业发展。

三、教育博客系统———教师专业写作、交流与成长记录平台

教育博客系统 (EDU-BLOG) 融合了博客系统、网络空间系统、网络家园系统等功能, 是教师交流教育心得、交流阅读成果、进行专业写作的重要的网络应用系统。

教师通过建立教育博客, 定义具有个性特点的页面风格, 交流研读的专业书籍, 书写课堂教学日志, 随时将自己的心得体会、所思所感以图文并茂的方式进行记录, 形成各具特色的网络成长记录册, 这样既体现了教师的成长历程, 也能够促进教师的个性发展。同时, 教师还可以在教育博客系统中寻找尺码相同的人, 将其添加为好友, 或是加入各类专业发展共同体 (圈子) , 共同围绕一定主题进行更为深入的交流, 形成别具特色的网络教师专业发展共同体, 相信随着交流的深入, 每一位参加共同体的教师都能够得到不同程度的发展。

四、教育论坛系统———教师专业发展共同体在线交流研讨平台

教育论坛系统 (EDU-BBS) 融合了论坛系统、电子邮件系统、专题系统等功能, 是教师专业发展共同体进行教育教学主题交流、互动研讨的重要网络应用系统。

教师进入教育论坛系统, 围绕交流主题, 能够随时与教育专家、教师、学生之间进行交流, 扩展交流的时间和空间, 便于解决教师在教育教学中存在的问题以及学生在成长过程中存在的问题。例如:小学科学《地震》一课, 学生通过主题网站学习了地震的知识后, 对于在不同环境中应如何进行避震, 可以在“科学避震方法”主题贴中, 交流、讨论避震的知识。这样, 通过交流、讨论, 教育论坛系统能够留下丰富的教育学习资源, 便于提高学习和工作效率, 促进教师的专业发展。

五、教育培训系统———教师专业发展共同体互动研修与学习平台

教育培训系统 (EDU-TRAINING) 融合了E-Learning系统、网络教室系统、网络会议系统、远程电子白板系统、培训互动系统等功能, 是教师专业发展共同体进行远程视频培训、研修、教学与学习的重要网络应用系统。

教育培训系统可以将教育专家的讲座、骨干教师的课程实时传送至网络, 便于教师和学生随时进入课堂听课, 参与培训和学习。教育培训系统具有强大的互动教学功能, 可以实现远程实时互动教学交流。培训及授课结束后, 教育培训系统能够自动生成标准的视频课件, 使培训和学习更具延展性。教师通过运用教育培训系统, 可以随时进行学习和交流, 能够充分促进自身专业发展。

六、教育交流系统———教师专业发展共同体在线即时交流平台

教育交流系统 (EDU-EXCHANGE) 融合了视频聊天系统、即时交流系统等功能, 是教师专业共同体进行远程即时交流与研讨的重要的网络应用系统。与教育培训系统不同的是, 教育交流系统更方便于教师个体与个体之间的即时交流。

教育交流系统能够方便教师进行多种形式的即时交流与研讨。对于新近发生的问题, 教师随时可以与教育专家或其他骨干教师进行快捷、便利的沟通, 从而使教育教学活动更具时效性, 更有利于教师的专业发展。

科学发展经济发展应用 篇9

1 工业4.0与智能科学

工业4.0, 简单来说, 就是以智能制造为主导的第四次工业革命。具体是指利用信息物理系统 (Cyber—Physical System, 简称“CPS”) 将生产中的供应、制造、销售信息数据化、智慧化, 最后达到快速、有效、个人化的产品供应。随着工业4.0时代的到来, 传统的高倍冗余和高度集中的生产设计理念将会被摒弃, 现阶段普遍应用的传统工业技术也将会逐渐被淘汰。随着一批批智能化与网络化融合的高端工业技术快速引入到实际的生产应用中去和高端智能产品如潮水般的涌现, 动态优化、高度灵活的个性化和数字化生产设计理念将会得到普及。

可以预见, 工业4.0将推动工业由“制造”向“智造”转型, 智能化技术无疑是新工业革命的核心技术之一。随着工业4.0的逐步推进, 人们普遍意识到, 智能制造的理论研究及应用开发对进一步提高产品质量、生产效率和制造业响应巿场变化的能力和速度以及降低生产成本具有重大意义。智能科学作为一门新的学科, 越来越受到高度重视。

智能科学是由脑科学、认知科学、人工智能等学科共同研究智能性质和规律的交叉学科, 是探索自然智能的基本理论和机器智能的实现技术。脑科学从神经系统内分子水平、细胞水平、细胞间的变化过程、行为水平等方面出发, 研究生物脑的结构和功能。认知科学是关于心智研究的理论和学说, 研究人类的学习、记忆、思维、理解等行为和在认知过程中发生的其他行为。脑科学和认知科学属于自然智能, 研究智能的本质是智能科学的基础, 自然智能研究的任何突破性进展都会对智能科学的研究和应用起到极大的推动作用。人工智能则借鉴和利用自然智能的研究成果, 构造具有一定智能的人工系统, 模仿、延伸和扩展人和动物的个体或群体的智能, 使机器能够从事过去只有人才能处理的智能工作。人工智能的重要研究领域包括机器感知、机器思维、机器学习、机器行为、计算智能、分布智能、群体智能、社会智能、集成智能和智能系统等。

2 智能科学在工业4.0时代的应用与发展

随着工业4.0的急速推进, 技术创新浪潮的不断涌现, 智能科学将逐渐渗透到工业4.0时代的每一个角落。

2.1 生产系统设计理念的应用与发展

在传统的工业中, 所有的生产系统设计理念都建立在以固定的高倍冗余的资源投入来保障可靠的产品产出的原则基础上, 目的是在最恶劣的条件下也能够保障生产活动的持续性。但是, 以这种理念为基础所设计的各种各样的工业生产系统却使得人类社会普遍面临“高投入、高消耗、高排放、高污染”的困境。如果按照智能科学与技术来设计, 它将彻底摒弃一劳永逸保安全的设计理念, 利用人工智能的自主技术来实现动态优化的全新设计理念。具体来说, 假设系统原来处于优化状态 (尽可能少的资源投入和尽可能好的产品产出) , 现在, 如果外界条件变化了, 那么就通过自主检测技术来获得外部条件变化的信息, 然后通过自主学习技术来提炼知识和生成策略, 再通过自主调整技术使生产系统的参数调整到在新条件下的优化状态, 仍然保持尽可能少的资源投入和尽可能好的产品产出, 从而实现自主适应的要求。

工业4.0正是在网络化和智能化的渗透中, 逐步实现着由传统的高倍冗余和集中大批量生产向自主灵活适应和分散个性化生产的模式转变, 其目标是打破传统行业的界限, 重组产业链分工, 建立新的活动领域和生产形式, 最终建立一种高度灵活、自主适应的个性化和智能化产品与服务的全新生产模式。

具体来说, 工业4.0是在现代智能机器人、传感器、数据存储和计算能力实现突破的条件下, 让所有的加工设备、原材料、运输车辆、装料机器人等都“能说话, 会思考”, 并通过工业互联网将供应链、生产过程和仓储物流智能连接。按照智能科学与技术的生产系统设计理念, 摒弃现行的大规模、批量化生产, 利用人工智能的自主技术来实现动态优化, 即让整个生产系统中的设备、原材料等都高度智能化, 可以独立、自主地运转, 并通过互相交流和交换讯息等及时自主调整工艺流程, 而且具备互相监控和监测生产环境的能力, 最终确保多批次、小产量状态下产业的获利能力, 确保工艺流程的灵活性和资源利用率, 从而实现智能生产的“四化”, 即供应和仓储成本较小化、生产过程全自动化、需求相应速度较大化和产品个性化。可以预见, 在工业4.0进程中, 随着智能科学生产系统设计理念的逐步渗入, 越来越多的智能科学研究成果将应用到工业中, 无数传统行业将发生颠覆性重构, 产业链和社会分工将重新组织, 世界工业版图将被重新描绘。

2.2 机器学习在工业4.0时代的应用与发展

工业4.0正催生着大数据时代的到来, 计算技术通常只是用来分析数据, 机器学习使得捕获和挖掘数据→理解数据→从中萃取有价值的数据→预测未来趋势成为可能, 成为了解决大数据问题的一种重要、关键的工具。

机器学习是人工智能发展中一个极其重要也是应用潜力最大的研究领域, 其专门研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为, 以从纷繁复杂的现实世界中通过识别、利用现有知识来获取新的知识或技能, 并建立学习的计算理论, 重新组织已有的知识结构, 使其不断提升和完善自身的性能, 从而构造各种新的学习系统并将其应用到各个领域中去。常见的几种机器学习方法有分类学习、归纳学习、类比学习、解释学习、基于神经网络的学习和知识发现等, 每一种学习方法都对应其主要解决的问题和解决相应问题的算法, 例如, 分类学习主要解决将实例数据划分到合适的分类中的问题, 归纳学习主要用于预测数值型数据。

实践证明, 机器学习在很多工业应用领域发挥了重要的实用价值, 特别是在数据挖掘、语音识别、图像识别、机器人、车辆自动驾驶、信息安全、遥感信息处理和工业过程控制领域取得了令人瞩目的成果。

工业4.0的核心发展方向——智能制造是一种由以机器学习为代表的智能机器和人类专家共同组成的智能系统, 目前这方面成功的应用系统有机械设备智能诊断系统、故障诊断专家系统、基于机器学习理论的智能决策支持系统、智能制造系统等, 每类系统都有其特定的机器学习机制和方法。这类智能系统能在制造过程中能进行诸如获取信息、判断和筛选有用信息、分析和推理、最后进行构思和决策等的智能活动。智能系统的构建初衷, 就是要打破传统的大批量流水线制造自动化的概念, 转变为智能化和高度集成的柔性生产方式。与传统的制造相比, 智能生产具有超柔性、自主学习、自主适应、自主维护和自我监督和相互监控、虚拟实现等能力和特征, 最终能够达到取代、扩大和延伸原本需要大量群体智慧和经验才能完成的脑力劳动。

然而, 机器学习系统的建立是缓慢、耗时和易出错的一个过程。目前其开发存在相当大的困难, 例如需要开发者具备深厚的专业知识;收集、合并和分析一个系统中不同类数据的工具互相孤立不兼容, 缺乏系统的整合工具;需要相当大的实验能才能建立、评估、调试和验证模型, 以保证模型的精确性等。

另外, 机器学习方法的研究应兼顾纵向深度方向和横向结合方向的研究, 例如针对不同的研究环境和领域开发相适应的学习体制和方法, 开发多种学习体制和方法的集成学习系统, 以便完成复杂任务等。在机器学习的研究中, 要让机器逐步从从事计算工作到从事创造性的思维工作转变, 这样才能为工业4.0的技术革命作出更大的贡献。

2.3 计算智能在工业4.0时代的应用与发展

随着工业4.0的推进, 制造业对智能化提出了更高的要求, 而工程实践往往遇到的都是难以建立精确的数学或逻辑模型的问题, 因此, 传统的计算方法在解决这类复杂问题时很难求出精确的解, 即便能求解, 耗时也相当长。因此, 人们一直在寻求能在求解时间和求解精度上取得平衡的计算方法, 在人工神经网络取得新突破时, 计算智能便应运而生。作为人工智能的一个重要领域, 计算智能 (Computational Intelligence, CI) 利用仿生学思想模仿生物体系的某些规律和机制, 例如生物进化、细胞网络等, 用数学语言的抽象描述来设计求解问题的算法。用智能算法求解问题, 即使是对象模型和边界条件不够精确和完整, 也能够得到一个合理的解, 尤其是能够有效解决系统中一些非线性和不确定性的问题。核心的计算智能有方法神经网络、进化计算和模糊逻辑。这些方法都能处理不完整、不精确或不确定的数据, 建立的模型也具有自主控制能力、自扩展性、系统稳健性和适于并行处理等优点。

基于计算智能的上述特点和研究的不断突破, 其在工业领域得到越来越广泛的应用, 取得了丰硕的成果。计算智能的工业应用领域已经逐渐扩展到了优化计算、模式识别、计算机网络、故障诊断、图像处理、信息安全、风险分析与控制、加工系统、调度系统、智能控制与自动化和通讯工程信息安全等诸多领域。这些应用都显示出了计算智能强大的信息处理和问题求解能力, 具有广阔的研究前景。

智能工厂是工业4.0的两大主题之一, 无线感测器将是实现智能工厂建设的三大基础技术之一。以微处理器和计算智能研究为主的智能化仪器仪表正是运用包括神经网路、遗传演算法、进化计算等计算智能技术, 使仪器仪表具有高效、多功能、高灵敏等性能。这些智能化仪器仪表构成的专家控制系统、模块逻辑控制系统等也是目前智能工厂相关复杂问题解决方法的研究热点。

计算智能目前还处于不断发展和完善的过程, 其在理论方面仍存在着许多不足, 比如缺乏稳健的数学基础、神经网络的学习问题等, 制约着计算智能的实际应用。在以后的研究中, 还应根据不同的应用环境和应用需求, 加强各种算法之间的融合, 使之融合成为一个复合协同或综合集成计算应用系统, 这样融合后的系统可实现优势互补。我们相信, 计算智能技术在不断提高其自身性能后, 其在工业4.0的应用中也将会不断完善和拓展。

2.4 群体智能在工业4.0时代的应用与发展

在工业发展的进程中, 人们发现某些复杂困难的问题难以建立有效的形式化模型而使得问题求解变得困难, 甚至不可能, 群体智能因具有自组织性、层次性、涌现性和不确定性等特点, 在没有集中控制且无法提供全局模型的问题求解上表现出了明显的优势。

群体智能 (Swarm/collection intelligence) 这个概念来自对自然界中昆虫群体的观察, 群居性生物通过协作表现出的宏观智能行为特征被称为群体智能。群体中的单个个体往往行为简单, 智能也有限, 但在不存在指挥中心的情况下, 个体之间却能通过相互协作完成复杂的任务, 表现出很高的群体智能。

群体智能的群体可以适应随时变化的系统或环境, 某个或者某几个个体的故障不会影响整个问题的求解, 个体的活动无需中央控制, 也不需要相互之间的监管, 仅仅通过个体之间的通信就能进行流畅的合作, 相互合作的个体是分布的, 个体的执行时间比较短, 而且因个体的增加而引起的通信开销增加很小。群体智能潜在的并行性和分布式特征使其成为了智能科学一个重要的研究方向。

研究蚁群算法和粒子群体算法是目前群体智能最具有代表性和研究最为成熟的算法。蚁群算法主要包括蚁群优化算法、蚁群聚类算法等, 其研究方向包括蚁群寻食行为、群体分工和任务分配行为、群体合作搬运行为、巢穴组织行为等。粒子群体算法模拟鸟群捕食过程, 在多维搜索空间中, 每个粒子根据自身的经验和邻近粒子的经验调整它的位置, 群体之间通过集体协作找寻最优解。

自提出以来, 群体智能在组合优化、机器人协作、电力系统、工业模型设计、控制器控制策略等工业领域表现出了较好的优化求解性能, 因此受到了广泛的关注。

举例来说, 群体智能算法在电力系统优化中有着广泛的应用, 例如在配电网扩展规划、检修计划、机组组合、谐波分析与电容器配置、配电网状态估计、参数辨识、优化设计等方面。

群体智能能够满足工业工程问题中日益复杂的信息处理需求, 尤其是动态特性突出的问题。在将来的研究工作中, 群体智能系统底层机制和群体机器人的研究将会成为重点和热点, 其应用也将具有广阔的前景。另外, 还会扩展群体智能与其他各种先进智能, 例如计算智能的融合, 以改善自身或相应计算方法的性能。

3 结束语

科学发展经济发展应用 篇10

关键词：控制科学,信息技术,应用

1 控制科学与技术的发展概况

控制科学与技术是一门多学科交叉的学科, 不仅研究关于控制的理论, 更注重其在工程实践中的应用。进入20世纪以来, 它对人类科技进步起到巨大的推动作用, 它在理论上的发展及其技术上的进步始终与社会生产和实践的需求紧密联系在一起。这一学科最早可以追溯到我国北宋时代, 当时用于观测天文的水运仪象台就采用了闭环控制这一思想。但控制科学与工程学科的真正形成与发展却是从20世纪20年代开始的, 以频域法为主的经典控制理论的建立并在工业中应用成功。回顾近一个世纪的发展历程, 控制科学与技术可以分为几个发展时期, 从上世纪初的Lyapunov稳定理论和PID控制率概念, 到20年代的反馈放大器, 30年代的Nyquist稳定判据与Bode图, 随着空间技术的发展, 60年代诞生了状态空间法, 80年代出现了鲁棒控制, 主要针对系统的不确定状况, 90年代计算机技术的发展带动了智能控制理论的产生和发展, 并与社会生产需求相结合, 极大的推动了工业技术的更新步伐。近20年来, 控制科学的研究主要集中在非线性系统、分布参数系统、系统辨识、鲁棒控制及智能控制等方向, 并取得相当大的进展。目前, 控制科学已经普遍应用到工农业生产、军事、医学、经济、交通等众多领域, 对人类的生活和生产产生越来越重要的影响。

2 控制科学与技术的特点

(1) 控制科学与现代高科技的发展互相推动。在航空航天、工业生产过程等领域发展迅速, 如登月舱最优飞行轨迹的导航;飞行器软着陆;机动性能高、开环不稳定新式战斗机的设计;雷达阵、空间望远镜等大型空间结构的高精度瞄准及镇定;对机器人的鲁棒控制及多臂协作控制;对包含随机突变因素的电力系统的控制;带钢冷却的温度控制等。

(2) 控制科学是一门多学科多领域交叉的学科。控制理论现在已经不仅仅局限在技术领域, 已经渗透到社会、环境、生命科学、经济等诸多领域。如人工受控热核聚变, 不仅可以节省能源、减少环境污染, 也为人类开发出一种新的能源;通过控制理论研究生物生理学, 认识其内部非线性作用, 可以设计出更好的药物疗法、医疗器械等。

(3) 控制理论朝复杂系统发展。复杂系统有以下一些主要特征:动态模型具有不确定性;测量信息具有粗糙性;离散和连续层次具有混杂性;动力学的非线性;子系统间具有的强耦合性。相较传统自动控制, 复杂系统控制具有更大的规模性, 更复杂的结构性, 更强的灵活性。

3 控制科学与技术的研究热点

3.1 非线性系统控制

对仿射非线性系统, 已证明可以用Lie代数、分布来表达, 并在机械臂与直升飞机等实际应用中得到验证。在工程设计中的非线性模型就可以很容易的使用等价的线性系统取代, 但这只对局部系统有效, 对于如何求全局解, 仍是一个较为棘手的问题。近年来, 使用Lyapunov函数、微分动力学并结合计算机研究含有参数和结构不确定性的非线性系统受到重视, 主要集中在在多机器人协调系统, 大型电网稳定性控制, 混沌生成、抑制和同步化的混沌系统控制等领域。在非线性最优价值函数方面, 虽然有国外学者用“粘性解”的概念深化了极大值原理, 但这一长期问题仍未解决。

3.2 系统辨识

系统辨识就是通过测量系统的数据来构造并估计系统内部结构及参数, 进而对此估计进行可靠性和精度性研究, 从而避免了从基本定律直接推导系统数学模型这一难题。在系统辨识的理论研究中, 最小二乘 (LS) 参数估计法和AIC、BIC定阶准则曾产生了重要作用。近年来, 系统辨识主要研究领域有三个方面: (1) 时变参数估计。此估计采用有限记忆算法, 对旧的数据进行折扣, 著名算法如“遗忘因子RLS”, 关于时变参数估计的稳定性、优化设计等理论基础直到90年代才真正建立起来。 (2) 鲁棒辨识。鲁棒控制是研究存在各种不确定因素的情况下仍能保持良好的控制性能。适用于鲁棒控制的数学模型的建立, 推动了鲁棒辨识的发展, 各种相关模型理论也正在大力研究中。 (3) 非线性系统辨识。主要集中在小波和人工神经元网等方法中, 以避免传统方法中需要估计大量未知参数的缺陷, 但是尚需相关严格理论的建立。

3.3 稳健控制

稳健控制的出现是因为实际系统与所建立的系统数学模型有一定差异, 需要系统对外界有较强的抗干扰性和稳定性。在80年代诞生的方法采用经典函数论和算子理论奠定了稳健控制的理论基础, 应用此方法可以使频响函数的模达到极小, 即有频率法的直观性, 又继承了状态空间方法的一些优点。然而需要解决的基本理论问题是使系统不确定性尽量降低, 形成基于复杂性的适应控制。近年来, 稳健控制的研究领域主要集中在利用凸规划把问题转化为LMI (线性矩阵不等式) 和利用IQC (积分二次不等式约束) 来研究稳健。

3.4 最优控制

如果已知系统初始条件、状态方程和约束条件, 求一个最优向量来控制系统的状态和输出使之满足所期望的标准或达到最优值, 这就是最优控制问题。最优控制的解决方法有极大值原理、变分法、动态规划法等。在实际应用中, 人们往往要求能在短的时间内投产, 而且产量高、质量优、能耗少等, 即“多、快、好、省”, 这时, 只需建立起一个相应的数学模型, 用数学表达式表达约束条件等变量, 就可以转换为最优控制问题来解决, 这也大大促进了最优控制理论的发展。

3.5 离散事件动态系统

离散事件动态系统 (DEDS) 的状态是随离散事件瞬时改变的, 如交通系统、柔性制造系统、计算机通信系统等, 这时传统的微分和差分方程等动态方程已不能满足使用要求。随之出现了诸如Petri网、扰动分析法、有限状态马氏链、极大代数法等方法来处理DEDS, 已经取得了较大的进展, 但其成熟的理论体系的建立尚需时日。目前DEDS的研究得到普遍重视, 尤其是随着国家“863”计划CIMS课题的推动, DEDS在周期配置、鲁棒性、渐近性能估计、Petri网并发机制方面的研究形成了相当规模, 而且混合动态系统 (HDS) 正成为一个新的研究热点。

4控制技术与信息技术的结合

21世纪是信息时代, 信息作为一种重要资源, 在使用过程中不仅不会损耗, 反而通过流通不断增值。如今计算机是储存和处理信息的主要手段, 计算机网络则是采集、传输信息的主要载体。随着全球信息高速公路的建设, 国际互联网迅速发展, Internet对人类的生产和生活方式产生深远影响, 通过高速通信网络将分布在世界各地的设计部门和制造部门集成为一个整体, 一体化运作, 实现全球化生产, 各个部门之间共享信息, 减少重复过程, 大大提高了设计、准备、生产到销售全过程的效率, 有效的降低了成本, 提高产品质量和新品开发速度, 进而提高企业的市场竞争力。

控制科学的发展与信息、通信技术的发展是紧密相连的, 在控制论的创始人维纳的《控制论》一书中就曾明确提出他们之间的关系。Inter网、计算机网络、虚拟网络、现代信号处理等的应用深刻改变了工业控制系统的体系、产品、控制、人机交互等的方式。控制系统未来的发展方向将与网络联系的更加紧密, 通信和网络会更深层次的渗透进工业控制和自动化中, 通信网络的管理也会应用更多的控制理论, 即实现网上控制和将控制入网。

5 控制理论的未来

控制理论对人类社会的发展发挥了重要作用, 随着人工智能、计算机技术的发展, 开启了智能化的时代, 智能控制将成为主要研究方向。智能控制在水净化处理、机器人制造中都有广泛应用, 未来在神经网络、模糊专家系统等中都有极大的开发和应用潜力。现今的智能技术两个主要分支是人工智能和神经网络, 人工智能的研究对象的符号, 神经网络则是联接, 人类的思维活动就是基于这两种信号系统而展开的, 这两种主义 (符号和联接) 的结合则有可能发展成为智能技术新的增长点。

参考文献

[1]陈翰馥.控制理论的现状及对它的期望[J].信息与控制, 1994年;

[2]郑南宁, 贾新春, 袁泽剑.控制科学与技术的发展及其思考[J].自动化学报, 2002年;