科学量化（精选七篇）
科学量化 篇1
一、研究设计
(一) 问卷调查
本次采用分层不按比例抽样问卷调查某高校300名学生, 实际发放问卷300份, 回收问卷300份, 回收率100%。调查对象中, 本科生占74%, 专科生占26%;贫困生190名, 非贫困生110名;来自农村的在校学生80.68%;男女生平均比例约为1:1.5。
(二) 个体访谈
访谈对象是学校资助工作人员2名, 分管学生工作的系党支部副书记、辅导员和班主任每系约谈3名。访谈主要从系部评定过程中贫困生认定出现的问题、对策两个问题入手。
二、高校家庭经济困难学生界定工作存在的问题
(一) 学生家庭经济困难认定标准单一, 存在造假情况
如何确定家庭经济困难生真实身份, 并区分困难等级, 是保证有限资助额最优化分配的前提。学校对家庭经济困难学生认定仅凭一个标准, 即是《家庭经济情况调查表》, 缺乏多方位、多层面的配套标准, 难以保障公平性。此外, 有部分学生提供的《家庭经济情况调查表》存在造假情况, 为了拿到助学金, 他们在“家庭人均年收入一栏”竞相比惨, 甚至有的填写年人均低到几十元, 存在严重失真。问卷中72.95%的学生认为家庭经济情况存在虚报。在问及“您认为假贫困生现象严重吗”时, 33.34%的学生认为严重, 很多人都虚报;39.61%的学生认为不太严重, 虚报人比较少;27.05%的学生不知道, 没有了解过。此外, 一些地方政府、民政部门或乡镇 (街道) 、村委工作浮于表面, 把关不严, 草率不负责任地盖了公章, 加之学校资助队伍根本没有时间、精力和财力去核实, 假贫困生掺杂其中, 占用相当一部分比例的受助名额, 助长了投机主义之风。
(二) 学生家庭经济困难认定主观因素大, 缺乏客观的认定程序
在界定贫困生时, 除了进行家庭经济调查外, 还需要辅导员或评议小组成员观察学生日常消费情况, 来确定学生的家庭经济状况。现今, 人们的生活水平已经提高很多, 衣着寒碜的学生如凤毛麟角, 手机是学生最常用的通讯工具, 电脑也成了学生必不可少的学习工具, 贫困生消费的标准是什么, 仅仅依据这些未免过于简单化。不恰当的人为因素的存在且缺乏可信服的认定程序, 使得国家助学金的公平公正性受到了质疑。70.62%的学生认为贫困生界定困难是评选制度的不严谨, 其导致了评选的不公平。没有量化指标核实家庭经济基本情况, 只能粗略判断, 不宜区分困难层次。对贫困生认定工作缺乏科学量化的标准体系导致高校贫困生认定工作实践性不强, 可行性和可比性不高 (2) 。
(三) 评选参考指标单一, 打消学生的积极
家庭经济困难是大多数高校在国家助学金评选中主要的参考指标, 而其他的限定条件, 如思想品德、学习态度、生活作风等, 则考虑很少, 以致于出现了受资助的学生中存在学习松懈、纪律散漫等不良现象, 这不仅严重影响了学生的学习积极性, 还助长了他们的懒惰思想, 进而对班风和学风造成了不利的影响。
三、完善高校助学金评定的对策
(一) 尽早建立贫困生档案
新生刚入校, 动机纯正, 无私心, 弄虚作假几乎没有, 我们可趁家长送学生到校的有利时机, 收集学生家庭成员人数、学历、职业、健康状况等基本信息, 填写家庭经济情况调查表, 在这个基础上建立贫困生档案真实度较高。对于因突发事件致贫的新贫困生, 要及时动态调整档案信息, 为评选提供相对真实的材料。
(二) 建立高校贫困程度量化细则, 增强贫困认定的可操作性, 用科学量化的方式来确定学生的资助名额
逐级评定如下:
第一, 家庭经济困难程度测评。学生自愿提出申请, 根据量化细则《学生家庭困难测评表》 (见附表:表1) 进行自评, 并提交《家庭经济情况调查表》及辅助证明, 如低保证、残疾证、烈士证、医院出具的疾病证明、受灾证明、下岗证等。班级投票选出20%非贫困生组成评议小组成员, 根据申请者自评和提供证明材料核算出家庭经济困难程度分值, 并根据总分值划分为家庭经济特殊困难、特别困难、一般困难和不困难四种情况。这样可以避免学生难为情的上台自述家庭情况及搞“小团体”拉选票, 突显了客观性和公平性。
第二, 操行民主测评。学生根据《学生操行评议表》 (见附表:表2) 对申请者思想道德、学习态度、生活作风三个方面进行评分, 取平均分得出民主评议测评分值。
第三, 对贫困等级定量分析可以划分为四个维度:思想道德 (T) 、学习态度 (S) 、生活作风 (L) 和经济困难程度 (E) , 并确定其四个维度的权重分别为0.1、0.1、0.2和0.6 (见附表:表3) , 最后根据求和公式算出申请者的总分, 按照该成绩的高低确定候选人及资助等级 (3) 。
对申请者贫困程度及操行进行量化排名, 贫困程度清晰、客观性强、可信度高, 学生怨言少 (4) 。根据此种方法评选, 调查中79.22%的学生满意现行的评比制度和办法。另外, 我们也做了国家助学金评定满意度的影响因素分析, 有无贫困程度量化细则与评审满意度显著相关, 相关系数为0.389, p﹤0.01, 即在国家助学金认定过程中有量化评分细则的学生满意度高于无量化细则的学生, 这表明评定方式越完善, 评定结果越令人信服, 学生越认可结果。
附表
摘要：家庭经济困难学生界定工作是高校学生资助工作的关键一环, 是保证资助工作公平、公正和高效开展的前提。但当前大多数高校资助工作存在界定标准单一、困难证明失真、操作不规范等问题。本文针对这些问题提出家庭经济困难学生界定的科学量化体系, 旨在促进高校资助工作的规范性和公平性。
关键词：高校家庭经济困难学生,界定,科学量化
注释
1郑燕玲.高校家庭经济困难学生界定体系初探[J].2008 (2) :161-163.
2邬洪涛.高校资助体系现状的调查与研究[J].科技文汇, 2009 (28) :44.
3李婷婷, 李逸龙.对我国高校国家助学金合理分配的思考, 2013 (8) :22-24.
管理科学与工程系班级量化考核细则 篇2
为了加强班级管理，促进我系学风建设和精神文明建设，使班级管理工作逐步走上制度化、规范化，充分调动广大学生争创“先进班级”的积极性，结合我系实际并参照有关规定，特制定本考核细则。
每个班级量化分基础分值为50分。
一、出勤
加减分说明：出勤率达到百分之百，则给予两分加分，大于百分之九十五，则给予一分加分，低于百分之九十视情况给予相应扣分。对一下情况对出勤进行检查，并根据出勤制度给予加减分。
① 早操出勤率。每天对早操出勤情况进行统计，然后汇报。② 不定期抽查班级的上课出勤率 ③ 班级有无迟到早退的现象。
④ 晚自习上课情况。根据晚自习的上课学习情况，学习氛围，以及去自习的人数，给予其相应的给分或者扣分处理。
二、班级的各个宿舍安全、卫生、纪律等方面：
①生活部会定期或者不定期的对我系宿舍进行检查，如果在检查的时候发现宿舍脏乱的，直接扣除班级量化分1分。
②如果发现宿舍有大功率用电器的，生活部会没收用电器。并且直接扣除5分
③检查期间如果发现在宿舍酗酒，抽烟等不良举动的话，也将会扣除班级量化分5分
④如果宿舍在检查的时候卫生等各方面表现良好，奖励1分。注：由于系部的宿舍是以专业为单位分的。所以在检查的时候，奖励分数或者是扣除分数，直接涉及所属班级的班级量化分。
三、集体活动：
①在学院或者系部举行的集体活动中，需要以班级为集体参加的，对积极参加，并且态度积极，出勤情况良好的班级奖励2分，而对态度消极，集合缓慢，出勤率不好的班级扣除2分
②在学院举行的活动中，如果某个班级的同学为系部夺得荣誉的，将给予其所在班级2分的奖励。对积极提供运动员，或者是其他直接参加活动的班级而没有取得较好成绩的给予1分的奖励。
③每次的期末考试中，对于成平均成绩较好的班级应给予5分的奖励。
⑤ 对于得到学院公开提出批评或者是处分的学生所在的班级，给予扣除2分惩罚
四、政治学习
股票量化策略：科学爱好者的游戏 篇3
他们精于各种数理统计，用数学模型捕捉市场机会，由电脑作出交易决策，一般也不对市场作主观判断。对于其他策略尤为看重的调研，即使是以基本面量化为主的阿尔法投资经理，他们也有另类看法，认为调研获取信息的深度和及时性，长期来看并不是很有利，因此不如从宽度上弥补深度。
在他们眼中，精选个股的主动投资策略经理老想抓牛股、黑马股，但抓到的概率5%可能都不到，如果抓不对，风险还很大；放弃5%，反过来可能盘活另外95%，抓出来的股票可以跑赢平均水平，再对冲掉系统性风险，比抓黑马股更靠谱。在他们看来，未来的投资竞争并非量化与量化策略之间的竞争，而是量化与其他策略的竞争。
基本面量化投资经理中，有诸多经过严格经济学、金融学、会计学训练的BGI海归派，他们善于从财报中抽丝剥茧，取得了骄人的业绩。不过，在策略本土化应用等方面，其还需要针对A股新兴市场的特点进行调整。
在中国市场上运用最为广泛的量化投资策略，是市场中性策略。其利用沪深300、中证500、中证50的股指期货对冲构建的股票多头组合来实现市场中性，并获取绝对的Alpha收益，策略主要包括多因子模型和统计套利两大类，其中，多因子模型利用成长、价值、分析师等因子进行建模，而统计套利主要基于数理统计、利用标的资产短期价格的超买超卖波动获利。
本次评选中，“新财富私募TOP50”股票量化策略组的投资经理充分表现出市场中性策略的特性，风险显著低于市场和其他股票型策略，3年期组的收益与大盘指数以及同类策略相近，1年期组则获得高于市场和同行的收益，同时两组都很好地控制了下行风险和回撤。特别要指出的是，2014年12月股市中性策略普遍遭遇大幅回撤，但本次入围和入选的股票量化策略投资经理回撤都很小（表 1、2）。
多因子模型投资
从组合的构建来说，不同基金大同小异，无非是通过价值、成长等因子建模选股，再经过市值、风格等中性处理，用股指期货对冲掉系统性风险，获得阿尔法收益，只不过，整个过程用程序和模型来完成。一般来说，都会经过“数据—建模—回测—实盘”4个步骤，但有少部分投资经理在这四个步骤之前加一步逻辑支持。
多因子策略的独特之处在于细节，“好比同样是50种原材料，米其林3星厨师和街边师傅做饭，做出来的饭是不一样，有些细节很难量化”。实践中，有些基金经理会偏向基本面一些，有些会偏向技术面一些，有些人更均衡一些。
基本面量化，建模之前需要的调整
在本届榜单中，盈峰资本张志峰、喜岳投资周欣、龙旗科技朱笑槺均是出自BGI（巴克莱全球投资公司，Barclays Global Investors）的海归流派，他们经过严格的金融学、会计学和经济学训练，善于从财报中抽丝剥茧，取得了骄人的业绩。不过，由于A股新兴市场的特点，以基本面为主的多因子策略经理在本土化等方面还需要进行调整和适应。
第一是本土化的调整。一位BGI流派的基金经理表示，所有市场均有共性，因此，有些策略能够应用到全球绝大部分市场，比如价值投资，从数据观察，在A股市场上长期有效，只不过收益率没有那么可观，约有年化10%的超额收益。但同时A股有自己的特性，有些甚至与海外经验完全相反，比如定增作为一个事件，在A股市场非常受追捧，定增中募集资金的目的就是收购公司，作为资产增长的手段，是受市场追捧的公司行为，这与全球很多市场是相反的。再比如，其他市场早期一些简单的策略，在A股市场非常有效，复杂的新策略反而无效，只因这一市场还没有进化到有效的程度。所以，海外的经验进入本土之后需要改良、改进。
第二，财务报表质量，是在中国做基本面研究的很大挑战。当然，如果市场数据普遍存在一定水分，用相对选股+持仓分散的方法，即使有一些公司造假，也不会有致命性的影响。在建模时，也有一些方法避免被虚假的财报数据所迷惑而做出错误的决定。比如，公司净利润作假会在两方面做手脚，销售额（sales）的确认方法可以导致收入5亿变6亿元，还有主营业务成本（COGS）的折旧方法，但是现金流比较难造假，1亿增加到2亿元很难，所以，有基金经理表示，投资时会考虑现金流指标。
也有受访基金经理表示，会计可以做很多手脚，但要么得在时间上做平（今年报多明年报少），要么得在空间上做平（这个报多那个报少），因此，可以对财务报表会进行还原，还原出真实的财务数据。比如，从过去10年来看，港股和美股公司的ROE都呈正态分布，唯一不遵循正态分布的地方在0左右，ROE比0多一点的公司超过正态分布，比0小一点的公司低于正态分布，说明ROE在0附近很敏感。中国过去8年上市公司的ROE，0左边就消失了，对比香港市场，A股公司ROE大都挤在0-0.3左右（0.5以上还有很多公司），连盈利的公司也没有了。这就存在问题。
第三个问题是，基本面的选股基于财务指标，财务数据是按季度披露，难免会有一些滞后。所以一般来说，在选择的因子中，除了财务指标，还会加入一些动量指标、情绪指标等。另一位受访基金经理在谈及滞后性问题时说，虽然滞后可以用分析师预期来代替，但总体并不令人担心，因为投资是相对的，信息流入到投资领域本身有一定特征，报表是季度披露，公众获取的信息也就这些信息量，并不需要刻意拿到全市场最快的信息，只要不滞后其他人，处于前40%就及格。剩下的是判断和科学分析。
同时，其认为，虽然调研并非无用，但问题在于，一个研究员能做好的股票不超过10只，现在中国市场有近3000只股票，美国市场有上万只，需要多少研究员才能覆盖？调研获取信息的深度和及时性，长期来看并不是很有利，因此不如从宽度上弥补深度。
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基本面多因子策略背后的投资理念与精选个股的主动投资策略不同：主动投资经理老想抓牛股、黑马股，但抓到的概率5%可能都不到，如果抓不对，风险还会很大；放弃5%，反过来可能盘活另外95%，抓出来的股票可以跑赢平均水平，再对冲掉系统性风险，比抓黑马股更靠谱。
在过去几年，很多阿尔法策略的投资经理会选择在风格因子上加大暴露而增强收益。
几个关键的时间节点
一般而言，阿尔法策略会尊重模型的运行，不做或不过多干预，但是遇到关键的时间节点，把投资完全交给机器依然很危险，基金经理的应变能力非常重要，并且一定要知道模型的原理、适用范围、有效性、假设等。
回溯近年市场，一个关键时点是2014年12月。这是量化策略的暗黑时代，有不少过往业绩非常优秀的私募投资经理都栽了跟头，一只市场中性策略高达20%多的最大回撤，这是其投资者不可想象并不能接受的。
当时，市场上大盘股和小盘股的风格差在2014年11月21日到12月9日的30个工作日中超过了历史最大幅度的1.5倍。也就是说，过去如果风格差是20%的话，当时达到50%。如果用恢复的时间长度和深度来衡量，优秀的市场中性策略投资经理，也会快速地调整策略，收复失地，比如有资深投资经理所管理的市场中性策略产品在2014年11月到2015年1月回撤了20%多，一方面其相信模型，并没有切换至沪深300，而市场正好有个修正；另一方面，团队发生变动，新接手的成员替换了成长因子，很快切换模型，但该成长因子偏重于风格因子，把风格因子放大了，造成选股会偏向小盘股。经过调试之后，该产品净值在5个月内创新高。也有一些基金经理对模型进行调整，包括选股方式，变为选取相对市值比较大的股票。
2015年4月16日，中证500股指期货上市之后，大小盘的风格暴露比以前好多了，很多基金经理将对冲工具切换至中证500。
第二是股灾期间对大比例停牌的应对。这相当复杂，Alpha策略是能停就暂时停掉，最被动的是新开的仓却面临股票停牌，又面临赎回。那么，已经开仓的怎么办？一般有三种方法应对。
第一是科班式做法—移仓，等流动性恢复。但是因为每个产品的开放日不一样，有的产品每月开放一次，会存在赎回问题，而且选择移仓，可能面临更多的贴水，风险更大。
第二是平掉能平的股票，平掉相应市值的股指期货头寸，对冲停牌股票的市值。有部分受访投资经理采取了这种方法，首先每天计算停牌比例和市值，这在原来的程序上并没有，需要人为的特殊处理；除了需要做到资金规模上没有敞口，每个因子上都要计算停牌的个数和市值。比如，停牌比例很大，完全对冲，如果反弹就非常危险。1亿元的空头，停牌50%，5000万元对冲是合理的，如果还用1亿元对冲，反弹时会亏很多。但这种方法也有明显的缺点，停牌部分可能只占20%-30%，与指数是两个概念，会存在一定风险。
第三种方法是：平掉能平的现货和空头，剩下停牌的裸头寸。有位采取这种办法的基金经理表示，回头看，没有选择移仓是对的，贴水更多。当时计算其产品净值，能忍受2-3个跌停，净值回撤4%左右。该基金经理是7月开的仓，当时停牌股票占20%左右，其采取偏保守的操作，第一个涨停直接出货，而没有等第二个涨停。
第三是熔断期间如何处理？如果事前未平仓，熔断期间很难躲过去。有受访基金经理表示，实际上其择时信号有报警，只是当时择时策略还没有正式运行，2016年1月4日早上交易团队决定了降仓，但是熔断很快发生，当时分不清是基本面的变化还是交易规则的变化导致的。因为熔断很快发生打断交易节奏，处理得不够果断。
也有受访基金经理表示，熔断没做好，对机制的理解慢了一步，当时应该减仓，因为2015年限仓10手必然使得现货波动率加大，做绝对收益的人只能通过仓位控制来规避风险，加大现货波动率。事后算确实是，原来放在7%勉强超过一个标准差，可能到1.5个标准差的波动率，但是限仓10手后，就把熔断的坎放到了1个标准差之内，也就是说，触发熔断不是小概率事件了，正常的市场波动就会触发。
股指期货限仓期的应对
股指期货限仓之后，加之贴水严重，阿尔法策略的管理规模急速萎缩，有些过百亿规模的市场中性策略基金，萎缩了80%以上。
如何应对这一局面？在受访的基金经理看来，主要有两种方法。第一，择时对冲，是在目前监管和市场环境下性价比较好的策略。股指期货受限后，对冲成本30%以上，通过量化择时的方法把对冲的时间占比减少，风险暴露可能100%。第二，将市场中性的策略和方法应用到其他资产领域，如商品、固定收益。
股指期货市场化之后的策略生命周期
目前在国内，阿尔法策略的超额收益远远高于美国，其原因何在？核心在于散户比例非常高，估计85%的交易金额由50万元以下的散户提供，散户缺乏系统性的优势、科学的投资理念和方法，相对来说，专业投资者比较容易挣到阿尔法。只要散户比例维持在高位，就会保持比较高的阿尔法。而监管层出于保护投资者的好心，也在某种意义上延缓了投资者机构化的过程。
虽然长期看，中国市场会回归到美国的状态，阿尔法策略的整体收益率会降低，但有效因子何时会发生衰减，令其从超额收益走向微利？多位量化基金经理预测，多因子至少还有5年甚至10年的好光景。美国也经历过10年好光景，到上世纪90年代之后才越来越难做。而且，未来的投资竞争也并非量化与量化策略之间的竞争，而是量化与其他策略的竞争。
套利策略
在中国市场，目前适用的套利策略主要集中于以下五类，其各有收益和风险特征。
跨期套利策略。通过买卖不同到期月份的期货合约进行套利，专注于发现市场定价的偏差，基于价差的波动来获利。合约价格相关性高，价差已出现稳定的统计特征，价差比价格更容易预测。这一策略不依赖于对市场涨跌的判断，表现与市场大盘的涨跌基本上没有相关性。
其中，股指期货跨期套利以沪深300股指期货的4个合约作为套利标的，属于统计套利模式。当市场产生波动时，4个合约在短期内可能会发生不一致的波动。此时，卖出上涨快的或下跌慢的合约，同时买入上涨慢或下跌快的合约，当二者价格波动回归正常时，平仓获利。商品期货跨期套利策略以商品期货市场中同一品种不同合约为套利标的，该策略同样以程序化交易为手段，但是更加注重于模型的建立和对数据的回归分析。
期现套利策略。股指的期现套利，是以沪深300ETF以及沪深300成分股为标的，股指期货为对冲工具的跨市场套利策略。其风险极低，与之对应的收益率也会低于其他套利策略。当期货合约和期货现货（一篮子股票或ETF指数基金）之间的价差大于理论值时，套利机会产生。由于现金交割的制度安排，使期现价差收敛具有很强的可靠性。这一策略不依赖于对市场涨跌的判断，表现基本与市场大盘的涨跌无关。目前股票市场难融券和贴水导致股指的期现套利无法展开。
跨市场、跨品种套利。当期货和现货市场之间的价差或者市场不同品种间的价差大于理论值时，进行套利交易；价差收敛平仓获利了结。其中的子策略—贵金属跨市场套利策略，以不同市场间的贵金属现货和期货为套利标的。贵金属既有类似于金融期货完全的均值回归，又有商品期货较高收益率的属性，但是该策略的风险特性却与股指期货套利一样，属于一种低风险的稳定投资策略。
分级基金套利策略。利用母基金净值和分级AB基金价格之间的差别，根据配对转换来进行折溢价套利；由于交易价格和基金净值的关系，提供了获利的有效性；这一策略风险低，收益相对传统套利较高。与此类似的还有基金封转开等事件策略。
波动率套利。通过在现货和指数期货的组合里加入期权，增加对冲的方式选择以及盈利机会， 对期权的Delta、 Gamma等指标实时监测，保持整个组合的市场中性。在满足市场中性的前提下，运用不同期权合约出现的波动率套利机会增加收益。
科学量化 篇4
1 我国当前药事服务的现状
近年来，我国各个医院的收入一般都来源于医疗服务收入、政府财政收入和药品收入。但是很多地方的财政投入都不足，所以政府就允许了医院通过药品销售所获得的差价来弥补医院的亏损，这样就出现了“以药补医”的补偿机制。我国的医院药学已经发展了几十年，无论是人员的素质还是药学服务的水平，都得到了很大的提升，可是在市场经济的大背景下，医院通过药品获得相应的利益，通过销售利润来弥补药事成本，就严重隐藏了相关药学专业人员的工作价值，其工作得不到相应的激励，更没有合理的考核制度，所以医药人员严重缺乏提高服务水平的动力，药师的地位及职业得不到社会的认可和尊重，而且有些药师没有能力承担相应的职能，所以就出现了诸多不合理用药的现象。医院采购、储存、调配药品的各个环节都需要投入大量的资源以及专业人员的服务，而这些成本都需要通过合理的方式得到相应的补偿，药事服务费的出现，将有效地保障了药学服务水平的提高，并完善我国公立医院的补偿机制。
2 如何科学量化药事服务费
从广义上讲，一切为相关的药事活动提供相应服务发生的费用都可以称之为药事服务费。而人们通常所说的药事服务费是狭义上的概念，一般是针对医疗药事活动成本提出的，是一种医疗服务收费项目，主要是向那些受到药学专业服务的患者收取的一项费用。
3 如何收取药事服务费
药师的核心工作和重要职责就是调剂药事服务中的处方，而补偿药师药品调剂服务的费用一般都是药品调剂费，这是一种比较常见的收费项目。药品调剂服务主要是指药师对相应医师开具的处方中的药品进行相关的审核、配制、调剂和用药指导等方面的服务。国际上对于调剂费的收取方式多种多样，既可以按人头、处方、药品种类进行收费，也可以按照药品的数目、金额、住院天数等进行收费。
我国当前的情况是，如果按照药品的金额进行收费，那么就同现有的补偿机制没什么区别，一方面不容易体现药师的劳动价值，另一方面还容易出现开大处方的现象；如果按照相应的处方进行收费，因为处方的差异性，可能导致医务人员多开处方，减少相应处方上的药量和药物种类，加大患者的负担；如果按住院天数收费，就很难体现不同患者入院后不同阶段对药事服务的不同需求。所以结合我国的具体情况，可以将药事服务费分为两个部分进行收取，也就是门诊药房和住院药房，前者可以按照药品的数目或者医嘱进行收费，而后者可以按照入院后患者所需的药学监护程度进行分级收费。
4 科学制定药事服务费的收费水平
确定完药事服务收费方式, 就要确定药事服务费的收费水平, 因为它才是实现药事服务费科学量化的一个关键问题。相关的管理人员要根据药事服务成本核算出药事服务收费的水平。各地的药事服务收费的标准存在很大的差异, 究其原因是经济水平、卫生服务机构及药事服务内容的不同而造成的。药品调剂成本是药事服务成本的一个重要组成部分, 另外药师参与临床的会诊, 监测血药浓度、指导患者合理用药等都是药事活动的成本, 加上相应的培训成本和管理成本, 都是药事服务的成本, 而这些成本具有很强的技术性, 不能用单纯的劳动时间、物质损耗和劳动强度来衡量。为了科学制定药事服务水平, 就要对药事成本进行分层次计算, 明确药师的职责, 从而对其进行量化考核, 有利于激励药师不断提升服务水平。
5 结论
随着医疗事业的不断发展, 药事服务也越来越规范、科学, 药师的工作对于医院和患者而言都十分重要, 所以为了有效保证社会对药师的尊重和认可, 就要制定出比较科学的药事服务收费方式和水平, 从而提升药师的服务质量, 促进我国医疗卫生事业的健康发展。
参考文献
[1]吴可, 万劫, 韩晟.我国药事服务费概念初探[J].药品评价, 2010 (7) .
[2]海沙尔江吾守尔, 赵志刚, 史录文.日本医院调剂费发展介绍[J].药品评价, 2010 (7) .
[3]王雅静.台湾药事服务费收费情况[J].药品评价, 2010 (7) .
[4]侯宁, 李军, 张敏.法国药师的活动和作用[J].中国药学杂志, 2001 (36) .
[5]吕景睿, 王迪龟, 张新平.我国药事服务费项目设置分析[J].医学与社会, 2009 (22) .
科学量化 篇5
一、企业成本控制的瓶颈
全面预算管理中的成本控制被视为关系企业生存和发展的重大问题。而预算体系中, 财务预算指标体现了预算管理及执行的有效性, 指标的完成与否乃成本控制中的一个关键性环节。但预算指标如何科学的制定, 成本控制怎样与生产实际相结合等方面的问题, 又是预算管理遇到的难点, 在近几年的工作中, 总结了以下方面的问题:
( 一) 成本指标的制定不能与生产经营有机结合
传统的预算管理模式为:预算执行单位编制、上报指标, 管理部门履行审核职责, 公司下达指标, 执行预算、预算分析和考核。由于在其过程中, 预算管理部门大多依靠历史成本及经验判断来制定和控制预算, 难以掌握众多预算单位的生产、管理的实际情况, 与预算执行者之间存在着信息不对称, 造成指标的制定依据不够充分, 不能完全与执行预算单位的实际生产经营状况紧密衔接。
( 二) 成本指标缺乏专业标准依据
成本指标的制定几乎涵盖了企业各条专业线的工作职能, 制定过程必须依靠专业标准进行判断。但许多企业缺乏一套衡量成本标准的专业流程指引, 使部分指标的核定只能依靠编制部门与预算单位间的博弈产生, 这样容易影响指标制定的标准统一性和专业性, 削弱了预算单位对指标的执行力。
(三) 成本转化为经济效益的关联度不足
在预算编制过程中, 成本指标没有体现出与经济效益的关联性, 该项成本的发生是否有必要, 能否为公司带来经济效益, 经济业务的投入产出能否量化, 成本与收益是否平衡, 没有统一的执行标准, 造成预算指标执行的盲目性。
( 四) 缺乏标准化的成本分析、评估和考核机制
对预算完成的执行分析时, 由于缺乏生产和成本的标准, 往往只能依靠完成的数据结合简单定性分析, 难以将预算执行和生产过程结合起来, 深入问题的实质进行分析, 动态控制。同样在评估和考核时, 面对出现需要剔除成本或超预算完成的情况, 很难做出客观的判断。
二、建立标准化成本管理体系的必要性
( 一) 标准化成本管理是预算管理工作不断深化的需要
由于传统的成本指标核定方法较为单一, 只考虑历史水平和当年效益目标来确定, 对具体的支出缺乏统一的定量标准, 对成本动因和成本结构把握不清。而标准成本管理的重要内容是制定统一的成本费用定额, 成本费用定额是全面预算编制的重要依据, 有利于提高预算编制的科学性、合理性、公平性, 是加强预算执行控制、有效开展评价分析的重要标准和依据。
( 二) 标准化成本管理能提高预算工作效率, 使指标更加专业化, 更能显现企业的生产经营能力
制定出科学的标准化成本可以提高预算编制、审核、分析、考核流程的工作效率, 使预算工作能更加有序开展。专业化的标准生产流程和标准成本指标的设计, 通过与同行业进行比较, 找准存在的差距, 有利于改善生产, 促进经营效益。
( 三) 建立标准化生产流程是标准成本控制的基础, 更是进一步加强生产全过程监控和精细化管理的需要
建立标准化生产流程为基础的标准成本管理, 将标准化的生产作为全过程监控和精细化管理工作的标杆, 指导日常工作的开展。逐步形成以生产为单元的预算、核算、考核管理机制, 使绩效评价能有依可循, 责任才能落实到位。
三、供水企业标准化成本体系的构建与运用
供水企业可从建立作业标准化系统, 重塑生产标准化流程入手, 将标准化生产与标准成本结合起来, 相应完善预算指标制定, 成本分析与控制, 绩效评估与考核。构建一整套标准化成本体系。
( 一) 建立标准化生产体系的步骤
制定标准化成本, 必须建立企业的标准化生产经营体系。首先在实现安全供水, 保障服务的基础上, 以提高生产效率为目的, 理顺生产工艺流程, 减少其中繁冗的步骤, 通过对生产每一个环节的标准化设计, 力求实现统一、高效的生产流程。
其次, 在标准化的生产流程中由专业部室制定出合理的标准成本参数, 根据参数可直接制定各项标准成本预算指标。各项参数可随经济环境和标准生产体系的变化而调整, 实现成本预算与生产经营的联动。
再次, 各预算单位将预算指标进行精细化分解, 建立标准成本控制责任人制度, 将标准化生产结合标准成本进行同步管控, 对预算周期内的生产经营与预算指标进行动态分析, 及时修正生产流程中的异常情况, 同步滚动调整本单位的内控预算, 达到完成年度预算指标的目的。
最后, 建立标准成本控制绩效评价机制, 对标准化生产工作和标准成本控制完成的效果进行全面客观的评价。
( 二) 各项标准成本的具体应用
1. 实现日常生产性费用的标准化是第一步
日常性的生产费用预算指标可以根据成本的属性按照标准生产作业下的资源配置乘以相关标准系数确定, 以下列举一些影响基层单位的生产费用标准成本核定的因素以供探讨: ( 见表1)
2. 变动成本标准化是未来的变动成本控制管理的方向
原材料和动力成本是自来水生产的主要成本, 在确保供水水质和安全调度的前提下, 有效地控制变动成本极为重要。其中动力成本可利用供水量、出厂水压力、用电设备功率等指标设置出标准动力成本;而对于供水企业来说, 净水原材料成本受原水水质和生产工艺等多重因素的影响, 难以简单地建立起统一的生产标准化体系, 但随着未来企业制水工艺的不断更新和自动化程度的提高, 也能够根据原水水质指标、供水量制定相应的原材料投加量标准, 以标准化成本的思路对变动成本进行科学控制, 将生产与成本控制有机结合。
( 三) 加强标准化成本控制须进一步提高信息化手段
标准化成本控制的实施必须以提高信息化管理为保障。可以通过生产和预算信息化管理系统的运用, 将大量标准化设置和相关参数集成于软件管理平台, 更加快速地采集数据, 精确分析, 全面提升生产全过程标准化和成本控制的效率。
科学量化 篇6
教育学是哲学社会科学的重要组成部分,博士教育居于高等教育的塔尖,教育学博士生作为教育学领域专业化程度最高的精英人群,承载着更多知识发现与传承创新的重任。 因此,博士教育的数量和质量是衡量教育学发展程度的重要标志,它不仅关涉学科人才培养的整体质量,而且影响到与之相关的学术声誉与学科形象。我国从1984年开始招收教育学博士生, 当时招生数量极为有限,但经过30余年的发展,招生数量整体呈现出持续上升趋势。 2013年,我国共招收教育学博士生1353人,另有5455人在读［1］,在数量上已经跃居世界前列。但是,数量不等于质量。与其他学科一样,当前我国教育学博士教育面临着如何提高培养质量的挑战。
我国教育学博士教育一直实行导师制,导师无疑是提高培养质量最为关键的因素。博士与其导师之间的关系概括起来具有两个方面的特殊性: 1终身性, 博士生与其导师一旦确立便持续至终生; 2全面性, 在以导师为中心的研究团队中,博士生需要在导师的指导下完成科研任务和论文,导师不仅对博士生的就读体验、学业完成产生影响,而且在一定程度上影响着博士生学业成就和职业生涯发展。
导师对博士生发展的影响不断获得印证。 科尔(Cole)等人认为,如果年轻科学家在学术事业开始时师从著名学者,不仅能提升研究技能,也扬名于有权分配研究费用和研究奖励的人,知名科学家几乎都有一个有名有姓的“教父”［2］;朱克曼发现师承效应是科技精英成长的一条规律。通过追溯诺贝尔科学奖的师徒相承的脉络可以发现, 有师徒关系的比例高达40%以上, 其中物理学奖和化学奖的比例超过70%, 导师是博士生求学生涯中有重大影响的 “重要他人”［3］;姚云发现1999—2007年教育学学科的全国优秀博士学位论文获得者与导师的学术水平、学术地位及学术声望有很大的相关性［4］;李祖超等人对24位国家最高科学技术奖获得者成才因素分析后发现,获得名师指导对于拔尖创新人才的成长至关重要［5］;古继宝等人认为导师的学术经验、学术地位和所给予的指导量是顶尖博士生培养的关键点［6］;李艳、马陆亭从导师个体特征视角证实:导师的学术水平是对博士学位论文质量和学术产出影响最为显著的因素［7］。 这些研究不仅系统地论证了师承效应对人才培养的重要性,而且发现初期学术启蒙、独特治学方法是“名师出高徒”的重要原因。 但这些研究以简单的描述统计或质性调查为主,尚未对“师承效应”进行过精确的计量研究。
本文以“高等学校科学研究优秀成果奖(人文社会科学)”为例,聚焦于教育学博士培养中学术导师与其博士生的关系。该奖项由教育部在1995年设立,当时名为 “中国高校人文社会科学研究优秀成果奖”, 2008年经国务院批准更名为现在的奖励名称, 每3年评选一次,迄今已成功评选了七届1。 “高校科学研究优秀成果奖(人文社会科学)”作为目前我国高校哲学社会科学领域最高级别的政府奖项,对学科实力提升以及获奖者本人均具有重要价值。教育学属于该奖项的评奖范围,且存在着显著的“师门聚集”现象。 陈平对第四至第六届高校科学研究优秀成果奖(人文社会科学)获奖者的教育背景和年龄分布进行过统计分析［8］,王永斌等人分析了第一至五届评奖结果所揭示的我国高校人文社会科学研究的变化和发展趋势［9］, 王日春、王玉明也进行过类似的研究［10］。 但师承效应对教育学博士学位获得者获奖过程的影响尚无研究。 开展学术型师承关系的量化研究,可以为观察教育学博士的培养和成长提供一个独特视角,为提高我国博士生培养质量和国际竞争力提供有益的启示。
二、数据来源与数据准备
本文数据在以下数据集基础上汇总和完善而来: 1历届高等学校科学研究优秀成果奖(人文社会科学)获奖者中教育学博士学位获得者信息。 根据教育部社科网公布的资料,本文选取历届高等学校科学研究优秀成果奖(人文社会科学)中“教育学”获奖成果类型中的“专著”和“论文”,并删除以课题组署名的成果;2分别在中国知网《中国博士学位论文全文数据库》、万方知识数据《博士学位数据库》和国家图书馆 《馆藏博士论文与博士后研究报告数字化资源库 》等数据库中查找获奖者的博士学位信息,确定获奖的博士学位获得者姓名、导师姓名、获奖成果完成时间及博士学位获得年份的数据;并删除了在职的博士学位获得者;3出生年份数据。 由于教育部社科网不提供获奖者出生年份信息,本文依据这些具有博士学位的获奖者在申报单位的简历分析,查阅获奖者在学术期刊上发表论文的作者简介, 问询这些获奖者同事、学生甚至向获奖者本人求证等多种方式,最终收集到获奖者的出生年份数据; 4经反复多次的比对和校核, 最终确定本论文所用数据:历届高等学校科学研究优秀成果奖(人文社会科学)的117名教育学类博士学位获得者2的姓名、出生年份、获奖成果完成时间、博士学位获得时间及师生关系等数据。
三、研究方法与数据处理
优势积累理论(cumulative advantage)认为,在科研活动中, 当个人的表现超出规范要求的一定标准时,就会逐渐进行优势的积累,具有积累优势的个人将不断获得进一步扩展其能力的机会,从而不断扩大自己和条件相似同伴之间的差距。当导师具备更高的学术地位、更有能力承担更多的国家或国际重大科研项目以及兼任极为重要的社会兼职,都会给博士生提供很多优势的积累。 “未来科学精英通过他们的精英导师的名声,使自己很快被科学界所接受,从而能够创造一个良好的成才环境”［11］。 本文依据优势积累理论对师承效应进行解释,聚焦于研究历届“高校科学研究优秀成果奖(人文社会科学)”教育学博士获奖者之间的博士师承关系。
1. 非参数检验与随机实验。 考虑顺序数据或偏态分布数据的组间差异,以及检验分类变量间关系的统计测验,被称作非参数检验。 非参数检验不需要利用总体信息, 而是以样本信息对总体分布做出判断; 研究的样本数据可为连续数据、离散数据。在本文中, 如果以有资格申报该奖项的所有教育学博士学位获得者为总体,实际获奖的教育学博士学位获得者为总体的一个样本,实际获奖者从与之具有相同或相似学术实力的有资格申请者中随机产生。虽然假设了样本总体, 但无法对其分布形态做出简单推定和假设,故本文采用非参数检验进行定量分析。需强调的是非参数检验主要考察不同分组间是否存在差异,对相关系数的值不做太高要求。相关系数是一个反映变量之间相关关系密切程度的统计指标。 在实际分析过程中, 不刻意追求相关系数大小,只要相关关系显著即可。
当优秀的成果申报者和实际获奖者比例足够大时,可以将获奖者的评定过程视为自然状态下进行的随机实验。 以第七届为例,教育部社科司审查合格的教育学申报成果为497项,公示教育学总获奖成果为74项, 教育学实际获奖成果占教育学申报成果的比例为14.9%。 但申报成果在上报教育部社科司进行资格审查前,还要经过学校限额申报和省级教育行政部门组织的初审,实际获奖比例远低于10%。 随着我国教育学博士培养规模的扩张和积累,有资格申报该奖项的人数不断增加, 但每次获奖名额并没有相应增加,因此,比例会变得越来越小。获得该奖项从来都不是一个自动程序,不是获得博士学位或达到某种学术水平就能成功获奖。 作为一项竞争十分激烈的奖项, 成功获奖的教育学博士学位获得者,只占全部有资格获奖者总数的极小部分,可以将获奖过程视作一个自然进行的随机实验。
2. 同期群分析。 同期群分析是对同一特征的分析对象随时间变化而发生变化的分析。同期群分析方法最初提出来是用于人口研究,目前被广泛应用于医学和教育领域。 正如其定义所说,在对研究对象进行分析时,它的关注点不在寻找某个或者某类完全相同的人,而只需要确定研究对象是具有相似的生活经历即可［12］。 在本文中,教育学博士学位的获奖者数据是重复截面数据,即在不同时期内出现的多个具有相似经历的不同个体,但在考察这一特殊群体中存在的师生关系时可以将这些个体看作相互独立、随机发生的自然实验和处于不同师生关系的群组。 在本文的117份样本中具有师承效应的获奖者中, 有97%获奖时间晚于其导师, 这说明师生关系中隐藏着时间变量, 符合同期群效应中的时期效应。 综上所述,本文可以同期群分析方法对高等学校科学研究优秀成果奖(人文社会科学)的教育学类博士获奖者进行研究。
3. 数据预处理。 首先将本论文所用数据的指标进行定义,具体内容如表1所示。 1“性别”为逻辑变量,根据获奖者的性别取值:若为女性,其值为0;若为男性,其值为1。 2“获奖者师承效应”为逻辑变量, 取值依据为是否师从高校人文社科奖获得者,若导师获得过该奖项,其值为1,否则为0;3“师生关系步长”指的是师生关系链中某个获奖者与师生链源头间延续的代数(其值为整数),具体取值依据获奖者在师生关系链中的位置以及其导师获奖与否而定。为了让师生关系步长对未来获奖者的影响更显著,针对“一徒从多师”现象,本研究选取其师生关系链最长的一条。同时,“获奖者师承效应”判断中的类似情况,取值方式依照“师生关系步长”。图1为部分师生关系链举例及“师生关系步长”的定义。
四、数据分析
(一)“师承效应”对获奖者各项指标的影响
1. 描述性统计。 将历届高等学校科学研究优秀成果奖(人文社会科学)的117名教育学博士学位获得者, 根据是否具有师承效应这一指标分为两组,对两组数据进行描述性统计分析,结果如表2所示。 由表2可知,“师承效应”这一变量对获奖者的四项指标均有不同程度的影响:其中,无师承效应组“博士学位年龄”“成果产出年龄”“获奖年龄”的均值、标准差、标准误均大于师承效应组对应的指标。 “师承效应”对 “性别”这一指标的影响仍需验证。 经计算,无师承效应组男性获奖者的比例(88.2%)略高于师承效应组(71.2% ); 无师承效应组女性获奖者的比例(11.8% ) 略低于师承效应组(28.8%)。
2. 相关系数显著性检验。 以 “师承效应”为分组变量对117名获奖者进行Spearman相关性分析。 Spearman秩相关系数由Spearman在1904年提出,该系数是一个与样本分布无关、非参数性质的秩统计参数,用来计量两个变量之间联系的强弱。 检验结果如表3所示:“师承效应”与未来获奖者“成果产出年龄” “获奖年龄”呈显著负相关。即师从获奖者将显著减小未来获奖者的“成果产出年龄”“获奖年龄”;虽然“师承效应”与“博士学位年龄”“性别”也呈负相关,但是其对“博士学位年龄”“性别”的影响并不显著,即“博士学位年龄”“性别”这两个指标与“师承效应”没有明显的联系。
注:* 在置信度(双侧)为0.05时,相关性是显著的。 ** 在置信度(双侧)为0.01时,相关性是显著的。
深入分析具有师承效应的数据发现: 有64位学生(占有师承组总获奖人数的97%)成果产出时间晚于其导师的成果产出时间。可以说明时间变量与师生关系有一定的相互关系。 在教育学博士的培养中,导师扮演着重要角色。 博士生教育的特殊性,使博士生导师及其弟子的“师徒”关系非同一般［13］。相关系数显著性检验结果论证了师承效应的重要作用:教育学博士如果能获得高水平导师的指点,可以在知识继承与创造过程中,比同行少走弯路,达到事半功倍的效果。
(二)“师生关系步长”对获奖者各项指标的影响
为更深入考察时间变量对师承效应的影响作用, 接下来分析“师生关系步长”对未来获奖者的影响。师生关系链会受到任意节点变化的影响,由于存在“一徒从多师”现象,故文中得到师生关系链126条。
1. 描述性统计。 以“师生关系步长”为分组变量(组号分别记为0、1、2) 对117份样本数据进行描述性统计,如表4所示。从表4可知,“师生关系步长”对获奖者的 “博士学位年龄”“成果产出年龄”“获奖年龄”这三个指标均有影响,对“性别”的影响需要进一步验证。 “成果产出年龄”和“获奖年龄”随“师生关系步长”的增加呈现下降趋势。
2. 相关系数显著性检验。 对于样本总体的分布状态仍不明确, 所以本部分依然使用非参数检验方法。接下来以“师生关系步长”为分组变量对获奖者所在的师生关系链进行检验,分析“师生关系步长”对未来获奖者的影响,见表5。 根据表5可得,“师生关系步长”与“成果产出年龄”“获奖年龄”呈显著负相关, 其中,“成果产出年龄”和“获奖年龄”的相关系数大于表3中以“师承效应”为分组变量进行显著性检验的相关值。 而“博士学位年龄”“性别”虽呈现负相关,但是并不显著。 我们可以从图2中更加直观地感受到 “师生关系步长”这一指标对获奖者的影响。散点图中的直线表示:所分析数据均值的连线及趋势线,代表了数据总体的走势。 通过计算直线的斜率得到,随着 “师生关系步长”的增加,未来获奖者“博士学位年龄” “成果产出年龄”“获奖年龄” 分别下降1.14岁、2.73岁、2.86岁。
注:* 在置信度(双侧)为0.05时,相关性是显著的。 ** 在置信度(双侧)为0.01时,相关性是显著的。
五、结论
本文选取1995—2015年共七届的获奖者为研究对象,采用定量的方法分析获奖者的师承效应。同时, 以历届教育学类获奖者作为总体,将具有博士学位的 “教育学”类“专著”和“论文”的获奖者作为总体的样本,研究教育学类博士学位获奖者的师承效应,有以下结论:
1. 师承效应有助于形成 “师生人才链”。 根据本文中的数据分析, 发现有59%的获奖者具有师承效应。 高校是人才培养的主阵地,而博士生是高层次的精英人才,导师在培养精英人才中占有核心地位。 师承关系使学术思想和精华得到继承和发扬,学术队伍得以延续和壮大。 同时,导师做出的重大成果对博士生的后续研究具有不可估量的价值。
2. 师承效应显著降低未来获奖者的知识积累所需的时间成本。 通过分析表2发现,有师承效应组的获奖者的均值小于无师承效应组的获奖者。结合散点图深入分析可得,随着“师生关系步长”的增加,未来获奖者“博士学位年龄”平均下降1.14岁。 学术是世世代代积累起来的,具有传承性。 年轻的博士生通过导师的学术领路,辨明方向,减少挫折,提升学术水平,可以显著降低其知识积累所需的时间成本。
3. 师承效应显著缩短博士生做出科研成果、 获得学术认同所需时间。 自古学者必从师,而师承的高低又影响着学者学艺的深浅,即所谓“师承效应”。 根据分析数据可知,随着“师生关系步长”的增加,未来获奖者“成果产出年龄”平均下降2.73岁。 说明在导师学术熏陶和悉心指导下的博士生,研究继承与创造过程中与条件相似的同行相比,少走弯路,达到事半功倍的效果。师生间知识的传承和发展可显著促进人才的成长,培养精英人才要重视发挥师承作用。
4. 师承效应可以显著降低未来获奖者的获奖年龄。 据统计,美国的诺贝尔奖获得者,一半以上的人跟前辈诺贝尔奖获得者学习过,而另一部分获奖者获奖的时间要比前者平均滞后7年［14］。 本文的分析表明, 随着“师生关系步长”的增加,未来获奖者的“获奖年龄”平均下降2.86岁。 说明,关系链上的导师获奖产生的累积效应可以使导师指导的未来获奖者带来有效帮助,显著降低未来获奖者的获奖年龄［15］。同时,对引领博士生积极进行科学研究,努力创造新的科研成果是一种极大的鼓舞。
博士生教育是我国培养高层次精英人才的重要途径。 如前所述,优秀导师的悉心指导会显著缩短博士生成果产出的时间,这凸显了导师学术水平及其规范指导的重要性。导师是博士生学术训练的主要引导人和实施者,导师自身水平和指导方式与博士生的发展之间存在举足轻重的关系。“名师出高徒”说明优秀的导师有利于培养杰出的优秀人才,这对“名师”的作用进行了很好地诠释。 因此,提高导师的质量对博士生的培养尤为重要。
科学量化 篇7
关键词：数字水印,盲水印,量化公式,最优化分析
0 引言
随着信息网络技术和数字媒体技术的发展、普及和应用,进行共享和开放的数字信息越来越丰富,但同时,数字信息被非法复制、使用与篡改的现象也越来越突出。为解决这一问题,数字水印技术孕育而生,并发展成为了实现数字信息内容认证、版权保护等方面的一个有效手段。
图像的数字水印方法是数字水印技术中研究最多的部分,并且其近年来发展迅速,到目前已有了大量不同的方法。总的来说,图像数字水印方法可分为两类:一是在提取或检测水印时需要原始图像或者原始水印的非盲水印方法,二是提取或检测水印时无需原始信息的盲水印方法。相比非盲水印方法,盲水印方法要更为实用,因而它将是今后图像数字水印方法研究和发展的趋势。
量化,是实现盲水印方法的一种非常有效的策略。当前已有了大量不同的基于量化的图像盲水印方法。在这些方法所采用的量化公式中,存在多种不同的形式。而在这些不同形式的量化公式中,有优有劣、有相互等价。其中的许多方法,由于没有采用最优的量化公式进行水印的嵌入和提取,使得这些方法本应可以具有更好的性能和效果却打了折扣。为此,本文对这些不同形式的量化公式进行分析与比较,以得出其中最优的量化公式,为图像量化水印方法的优化设计提供强有力的支撑。
1 量化公式的描述
基于量化的图像数字水印方法一般以有意义的二值图像作为水印。这类方法通过对图像经整体变换或分块变换后的系数根据量化公式修改其特定的系数或系数表达式的值来实现水印的嵌入。其采用的量化公式,把待嵌入水印的系数或系数表达式的值,根据量化步长和其相应的一个bit水印信息(1或0)量化为奇数或偶数以嵌入水印。
量化公式分为水印的嵌入公式和提取公式。为方便公式的描述,本文把作为水印的二值图像用非负列向量来表示。为此,记向量w=(wi)l和分别表示待嵌入的原始水印和提取出的水印,其中,l表示二值水印图像的像素总数。设pi和分别表示待嵌入和已嵌入一个bit水印信息wi的系数或系数表达式值,其中,i=,1,2,l。于是,当前图像量化水印方法中采用的不同形式的几种量化公式可归纳描述如下:
1)文献[1-3]等采用的水印嵌入公式为
其中:iλ=round(pi/Δ),round为舍入取整函数,mod为模运算函数,Δ为量化步长。其相应的水印提取公式为
式中:,floor为向下取整函数。
2)文献[4-6]等采用的水印嵌入公式为
其中:ki=floor(pi/δ),ri=pi/δ-ki,δ为量化步长。其相应的水印提取公式为
式中。
3)文献[7-10]等采用的水印嵌入公式为
其中:zi=mod(pi,Q),Q为量化步长。其相应的水印提取公式为
其中。
4)文献[11-13]等采用的水印嵌入公式为
其中:si=floor(pi/d),d为量化步长。其相应的水印提取公式为
式中。
5)文献[14-17]等采用的水印嵌入公式为
其中ni=round(piq),q为量化步长。其相应的水印提取公式为
2 量化公式最优化的理论分析
2.1 等价性分析
上述5种量化公式的形式各不相同,但事实上,式(1)、式(2),与式(3)、式(4),以及式(5)、式(6)是完全等价的。下面将对这三对量化公式进行等价性分析和证明。
首先,证明当量化步长Δ=δ时式(1)、式(2)与式(3)、式(4)的等价性。注意到,对任意实数x有
于是,当Δ=δ时,对式(1)中的λi有λ3=floor(pi/δ+1/2),再结合ki=floor(pi/δ),ri=pi/δ-ki,则:
将上式及Δ=δ代入式(1),则式(1)变化为
此即为式(3)。所以,式(1)等价于式(3)。对于式(2)和(4),显然当Δ=δ时两者完全相同。这样,就证明了式(1)、式(2)等价于式(3)、式(4)。
接着,证明当Q=2δ时式(3)、式(4)与式(5)、式(6)的等价性。记zi′=mod(pi,δ),则当Q=2δ时,有
再结合pi-z'i=pi-mod(pi,δ)=δfloor(pi/δ)=kiδ及z'i/δ=(pi-kiδ)/δ=pi/δ-ki=ki=ri,则式(5)变为
此即证明了式(3)等价于式(5)。对于式(4)和(6),由于,因而
于是,当时,有;当时,有。此即可知式(4)等价于式(6)。
这样,就证明了式(1)、式(2),与式(3)、式(4),以及式(5)、式(6)之间的等价性。为方便描述,在本文余下部分将以式(1)、式(2)代表这类等价的量化公式。
2.2 最优性分析
式(1)、式(2),与式(7)、式(8),以及式(9)、式(10)相互之间不等价,事实上,式(7)、式(8)和式(9)、式(10)实现的效果都要比式(1)、式(2)实现的效果差。
下面,本文将在式(2)、式(8)和式(10)实现相同效果的前提下,对式(1)、式(7)和式(9)实现的效果在统计意义上进行分析与比较。这里的相同效果是指,利用这些提取公式提取水印的稳健性相同。而量化水印方法的稳健性强弱则由量化步长的取值大小所决定。因此,当量化步长Δ=d=q时,式(2)、式(8)和式(10)可实现相同的效果。为方便描述,量化步长Δ、d、q统一用δ来表示。
一般的,我们以峰值信噪比(PSNR)作为评价水印嵌入公式实现的效果(即原始图像嵌入水印后的图像视觉效果)的客观评价。设原始图像为A、嵌入水印后的图像为,则PSNR定义为
其中:NM×为原始图像的尺寸、L为原始图像的最大灰度值(比如对于256级的灰度图像,L即为255)。
从PSNR的定义式,我们可以看到,越小(大)则PSNR越大(小)。这样,评价水印嵌入公式实现的效果就转化为看水印嵌入后对图像改变量(即图像差值的F-范数)的大小。由于图像数字水印方法一般采用正交变换(如DFT、DCT、DWT、SVD等),因而根据F-范数的正交不变性,有
于是,评价水印嵌入公式实现的效果,又可转化为用来度量。
我们知道,评价一个数字水印方法的好坏,不能仅仅只看几个实例,而是要从总体上来看,也就是要对原始图像和水印进行一般化。当我们对原始图像进行一般化后,pi即可视为随机变量,于是就有
这样,评价水印嵌入公式实现的效果,又转化为用数学期望来度量了。
根据统计分布规律,pi减去由量化步长δ进行量化取整后所得的尾数pi-δfloor(pi/δ)服从区间[,0δ)上的均匀分布。更一般的,对任意常数C,pi-δfloor(pi/δ)+C服从区间[C,δ+C)上的均匀分布。再结合式(11),可得知pi-δround(pi/δ)+C服从区间[-δ/2+C,δ/2+C)上的均匀分布。
又因pi-(λi-1/2)δ服从区间[,0δ)上的均匀分布,pi-(λi+1/)2δ服从区间[-δ,0)上的均匀分布,从而有式(1)对应的数学期望:
又因pi-(si+3/2)δ服从区间[-3δ/,2-δ/)2上的均匀分布,pi-(si+1/2)δ服从区间[-δ/,2δ/)2上的均匀分布,从而有式(7)对应的数学期望
又因pi-niδ服从区间[-δ/,2δ/)2上的均匀分布,pi-(ni+)1δ服从区间[-3δ/,2-δ/2)上的均匀分布,从而有式(9)对应的数学期望:
综上,有E1
即,在一般情况下,利用式(7)或式(9)实现水印嵌入后对图像的改变量将大于式(1)实现的,也就是说,式(7)、式(8)或式(9)、式(10)实现的效果要比式(1)、式(2)实现的效果差。
另外,可以看到:式(5)非常繁杂,式(3)分段的条件有3个并且较为复杂,而式(1)分段的条件仅有2个并且非常简洁。显然,由形式、计算量等方面来看,式(1)、式(2)要更优于式(3)、式(4)和式(5)、式(6)。再结合上述的最优性分析与比较,可知:量化公式式(1)~式(10)中,式(1)、式(2)最优。
此外,由于水印是0~1二值的,因而水印的量化嵌入和提取公式最优化的分段条件应为2个,而式(1)、式(2)恰好仅为2个。此即说明,在量化公式中,式(1)、式(2)已达到了最优。
3 量化公式最优化的实验验证
下面将以实验来验证水印量化嵌入和提取公式式(1)、式(2)和式(7)、式(8)以及式(9)、式(10)中式(1)、式(2)的最优性。
本文实验以512×512大小的256级灰度图像作为原始图像(如图1(a)、1(b)、1(c)),以64×64大小的二值图像作为水印(如图1(d)),并以文献[4,13,16]的3种水印方法为基础,将其所采用的量化嵌入和提取公式分别替换为式(1)、式(2)和式(7)、式(8)以及式(9)、式(10)来进行实验,其相应的图像分块大小取为8×8。
3.1 水印透明性验证
首先,将在式(2)、式(8)和式(10)实现相同效果,即相同的水印稳健性的前提下,对式(1)、式(7)和式(9)实现的效果,即水印的透明性进行验证。为此,各个公式均取相同的量化步长32。
为方便描述和比较,本文以PSNR作为原始图像嵌入水印后图像的水印透明性评价。表1给出了3个原始图像基于文献[4,13,16]的3种水印方法分别采用3种量化公式获得的含水印图像的PSNR值。可以看到,式(1)、式(2)相应于每个原始图像的PSNR值均为最大,即水印透明性最好。此即表明,式(1)、式(2)实现的效果最好,这与理论分析得到的结论完全相符。
3.2 水印稳健性验证
接着,将在式(1)、式(7)和式(9)实现相同效果,即相同的水印透明性的前提下,对式(2)、式(8)和式(10)实现的效果,即水印的稳健性进行验证。
为方便描述和比较,本文以文献[18]提出的两极化相关值来度量从含水印图像中提取出的水印与原始水印的相似程度,并以此来评价水印的稳健性。对于二值水印,两极化相关值ρ定义为
其中e=(1,1,…,1)T为与水印w维数相同的向量。
表2给出了基于文献[4,13,16]的3种水印方法分别采用3种量化公式获得的3个含水印图像受各类攻击后提取出的水印的ρ值。可以看到,式(1)、式(2)相应于每个含水印图像受各类攻击后提取出的水印的ρ值均为最大,即水印稳健性最强。此结果表明,式(1)、式(2)实现的效果最好,这同样与理论分析得到的结论完全相符。
4 结论
本文对当前不同形式的多种量化公式,在严格的理论上进行了等价性分析和在统计意义上进行了最优性分析并以实验进行了验证,得出了其中最优的量化公式为式(1)、式(2)。
