第一篇:氣象防雷技術(shù)未來發(fā)展趨勢研究
氣象防雷技術(shù)未來發(fā)展趨勢研究
摘 要:目前我國的經(jīng)濟(jì)飛速的發(fā)展,人們的生活品質(zhì)有了明顯的提升,城市中高層建筑以及超高層建筑也越來越多,這樣建筑遭受雷電襲擊的概率大大的增加。而氣象防雷技術(shù)的廣泛應(yīng)用,能夠有效的預(yù)防該問題,減少了建筑受雷電襲擊的概率,雷電對(duì)人們的生命以及財(cái)產(chǎn)安全的威脅大大的降低。本文就氣象雷電技術(shù)未來的發(fā)展進(jìn)行了深入的剖析。
關(guān)鍵詞:氣象雷電技術(shù) 未來發(fā)展 趨勢研究引言
調(diào)查研究表明,我國最近幾十年出現(xiàn)雷電事故的概率大大的增加,一方面是因?yàn)槲覈邔咏ㄖ臄?shù)量有了明顯的增加,另一方面是因?yàn)槿藗內(nèi)鄙俜婪兑庾R(shí)。氣象防雷技術(shù)沒有及時(shí)的預(yù)報(bào)雷電情況,未能提前預(yù)防。相關(guān)人員需要加大研究的力度,掌握未來的發(fā)展趨勢,確保氣象防雷技術(shù)能夠真正的落實(shí)下去。伴隨著我國氣象法的不斷健全,不同部門也加大了氣象雷電災(zāi)害的管理力度,嚴(yán)格了檢測環(huán)節(jié),為了你能夠顧更好的滿足社會(huì)的發(fā)展需求。雷電的種類以及影響
近幾年來,社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,高層建筑的數(shù)量、電氣設(shè)備的使用量有了明顯的增加,很多用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)和電氣依賴性也越來越強(qiáng),這些都造成了建筑雷電災(zāi)害出現(xiàn)的概率大大的增加,所以,做好氣象防雷技術(shù)的研究顯得極為重要。
2.1 直擊雷以及傷害性分析
直擊雷的出現(xiàn)主要是云層和地面的凸起物之間的放電形式,直擊雷可以在短暫的時(shí)間將人或者是牲畜擊傷或者擊斃。因?yàn)槔纂娏鲿?huì)流入到地下,造成雷擊點(diǎn)和連接她的金屬部分產(chǎn)生較高的對(duì)地電壓,會(huì)直接接觸電壓,引發(fā)跨步電壓的觸電現(xiàn)象。
2.2 雷電感應(yīng)以及傷害性分析
在雷電放電的過程中,會(huì)依附周圍的導(dǎo)體出現(xiàn)電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)的現(xiàn)象。因?yàn)榻饘俨考徒饘俨考g會(huì)出現(xiàn)火花,造成設(shè)備受損的情況,這其中靜電感應(yīng)是因?yàn)槔自坪偷孛嫦嘟佑|,在地面的凸起物的頂部能夠感受到大量的異性電荷引發(fā)的。在雷云和其他的部位放電之后,凸出物頂部的電荷不受限制,主要是以雷電波的狀態(tài),沿著突出物飛速的傳播。電磁感應(yīng)因?yàn)樵诔霈F(xiàn)雷擊之后,大量的雷電流會(huì)在附近的空間出現(xiàn)明顯的變化,這種磁場可以在周圍的金屬導(dǎo)體中感受出較高的電壓,給人體帶來二次放電,會(huì)進(jìn)一步的造成電器的損壞。
2.3 球形雷以及傷害性分析
和直擊雷存在有明顯的區(qū)別,球形雷是一種有著極亮白光或者是紅光的火球,它可以從門、窗和煙囪等通道進(jìn)入到室內(nèi),較為危險(xiǎn),但是出現(xiàn)球形雷的概率要比出現(xiàn)直擊雷的概率低得多。關(guān)于球形雷的形成有很多種說法,但是對(duì)球形雷的預(yù)防以及預(yù)報(bào)尚處在摸索環(huán)節(jié)。我國氣象防雷技術(shù)的發(fā)展趨勢
3.1 智能建筑的防雷更加完善
3.1.1 外部防雷設(shè)置的廣泛運(yùn)用
因?yàn)橥獠糠览自O(shè)置一般設(shè)在建筑的外部,所以他能夠起到擴(kuò)散電流的作用,雷電帶來的電流來源量是無法有效控制的,所以說只能在過程中盡可能的削減,將建筑物上的電流要降到最低,盡可能減少損失。
3.1.2 內(nèi)部防雷設(shè)置的廣泛運(yùn)用
之所以要在建筑物的內(nèi)部設(shè)置防雷設(shè)施主要是為了減少因?yàn)槔讚艚o建筑內(nèi)部帶來的損害,來有效的預(yù)防接觸電壓帶來的二次雷擊傷害,調(diào)查研究表明,二次雷擊所引發(fā)的??害是極大的。
3.1.3 綜合防雷裝置的廣泛運(yùn)用
綜合防雷裝置的廣泛運(yùn)用主要是采取了攔截直擊雷的設(shè)置,因?yàn)楸芾揍槙?huì)對(duì)電子設(shè)備有較大的干擾,所以采用屏蔽裝置主要是為了避免表層的電磁干擾對(duì)電子設(shè)備的影響,通過這種方式電磁場可以被阻隔在空間入侵的通道之外,減少對(duì)電子設(shè)備能量的干擾,借助分流指引下線的設(shè)置是為了能夠減少分流效果帶來的影響,對(duì)建筑物的減壓電感減少之余,也能夠削減反擊電壓的作用。
3.2 提升氣象防雷檢測工作的效率
3.2.1 提升氣象防雷檢測的覆蓋率
對(duì)氣象防雷檢測的考核指標(biāo)加以健全完善,有助于進(jìn)一步的提升防雷預(yù)測信息的整體質(zhì)量,目前的氣象防雷信息較廣泛的用在了大建筑物和國家規(guī)定的避免雷擊的場所中,但是分析目前我國氣象防雷信息的發(fā)展,已經(jīng)很難滿足社會(huì)發(fā)展的需要,信息的完整性、及時(shí)性以及信息的準(zhǔn)確性需要進(jìn)一步的提升。
3.2.2 提升技術(shù)人員的專業(yè)素養(yǎng)
對(duì)氣象防雷技術(shù)的工作人員加大培訓(xùn)的力度,讓工作人員能夠掌握先進(jìn)的氣象防雷技術(shù)之余,還可以增進(jìn)工作人員和工作人員之間的溝通和交流,在理論業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)和交流的基礎(chǔ)之上,確保氣象防雷技術(shù)的有效運(yùn)行,也正是借助這種方式和平臺(tái),氣象防雷技術(shù)的工作人員在實(shí)際的工作中,才能嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真和負(fù)責(zé),也這是在不斷的摸索中,提升技術(shù)人員的整體素養(yǎng)。
3.3 加大新技術(shù)的廣泛應(yīng)用
3.3.1 網(wǎng)絡(luò)防雷技術(shù)的廣泛應(yīng)用
現(xiàn)今,我們已經(jīng)步入了智能建筑時(shí)代,因?yàn)橛兄^大規(guī)模的集成電路的網(wǎng)絡(luò)電子設(shè)備,所以在高電流和高電壓的情況下,被燒毀。之前一直使用的避雷針、電源防雷已經(jīng)無法滿足智能建筑的發(fā)展需要。需要在對(duì)前端網(wǎng)絡(luò)防雷器進(jìn)行保護(hù)的前提下,讓線路、設(shè)備和大地組成一個(gè)等電位體,很好的將雷電流阻擋下來,內(nèi)部設(shè)置能夠感受到雷電流穩(wěn)定的排入地面,和電源、避雷針的防雷器一起組成了全方位的防雷體,保證了后接設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性。
3.3.2 新型避雷針的廣泛應(yīng)用
新型避雷針的主要特點(diǎn)是無輻射和無源,所以當(dāng)雷擊出現(xiàn)的情況下,會(huì)在臨界點(diǎn)的位置產(chǎn)生一個(gè)向上先導(dǎo),預(yù)先形成雷電通路,這個(gè)傳統(tǒng)的避雷針有著明顯的差異,新型避雷針提前放電的較為精準(zhǔn),采取的是主動(dòng)式的引雷。同時(shí),在同樣的背景之下,新一代避雷針技術(shù)還具有安全性、可靠性、不需要維修的特點(diǎn),這些優(yōu)勢也是傳統(tǒng)的避雷針無法企及的。
3.4 氣象防雷預(yù)測朝著準(zhǔn)確、高效的方向發(fā)展
氣象防雷預(yù)測是氣象防雷技術(shù)的重要一部分,伴隨著我國建筑物的不斷增加,防雷的需求方位也在不斷的擴(kuò)大。氣象防雷預(yù)測工作朝著精準(zhǔn)化的方向發(fā)展。我國的氣象防雷檢測考核指標(biāo)在不斷的健全,氣象信息的準(zhǔn)確度也有了明顯的提升,為氣象防雷預(yù)測工作的有序開展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。結(jié)束語
于氣象防雷技術(shù)的發(fā)展而言,我們還有很長的一段路要走,所以我們務(wù)必要明確方向,在不斷的實(shí)踐中,確立起氣象防雷工作的規(guī)劃,并且不斷的修正,培養(yǎng)出大量的專業(yè)性人才,積極的引進(jìn)國外的先進(jìn)資源和設(shè)備,保證防雷工作的有效開展。
參考文獻(xiàn)
[1]鄧志明,吳建雄,林文波.氣象防雷檢測工作常見問題及措施[J].石化技術(shù),2017,24(04):225+223.[2]羅偉.現(xiàn)代氣象防雷設(shè)備與技術(shù)探討[J].南方農(nóng)業(yè),2015,9(21):225-226.
第二篇:淺談物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)未來發(fā)展趨勢
《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》講座聽后感
——淺談物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)未來發(fā)展趨勢
摘要:
物聯(lián)網(wǎng)主要技術(shù)就是把網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)用于萬物,組成“物聯(lián)網(wǎng)”。比如把感應(yīng)器嵌入裝備到油網(wǎng)、電網(wǎng)、路網(wǎng)、水網(wǎng)、建筑、大壩、等物體中,然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與“互聯(lián)網(wǎng)”整合起來,實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)與物理系統(tǒng)的整合,并且由超級(jí)計(jì)算機(jī)群對(duì)“整合網(wǎng)”的人員、機(jī)器設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)施實(shí)時(shí)管理控制,以精細(xì)動(dòng)態(tài)方式管理生產(chǎn)生活,提高資源利用率和生產(chǎn)力水平,改善人與自然關(guān)系。
The main technology of the Internet of Things is to apply network technology to all things to form the “Internet of Things”.Embedding sensors such as network equipment to oil, power grids, roads, canals, buildings, DAMS, such as the object, then the “Internet of things” and “Internet” together, realizes the human society and the integration of the physical system, and by a supercomputer group of persons on the integration of network, implement the real-time control machinery, equipment, infrastructure, management production and living in fine dynamic way, improve the level of resource utilization and productivity, improve the relationship between man and nature.關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品,Arduino,Linux,iBeacon,藍(lán)牙技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)對(duì)我來說既新穎陌生又十分熟悉;說它新穎陌生是因?yàn)樵谖疑磉呥€沒有運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù),但是卻又非常令人著迷;說它十分熟悉是因?yàn)槔蠋熍c我們學(xué)生時(shí)常談?wù)撨@個(gè)內(nèi)容。
物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)詞最先是由國外提出的,叫做:Internet of Things。在我國正式由溫家寶總理提出:2009年8月總理提出“感知中國”,物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一,寫入“政府工作報(bào)告”,物聯(lián)網(wǎng)在中國受到了全社會(huì)極大的關(guān)注,其受關(guān)注程度是在美國、歐盟、以及其他各國不可比擬的。
物聯(lián)網(wǎng)主要技術(shù)就是把網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)用于萬物,組成“物聯(lián)網(wǎng)”。比如把感應(yīng)器嵌入裝備到油網(wǎng)、電網(wǎng)、路網(wǎng)、水網(wǎng)、建筑、大壩、等物體中,然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與“互聯(lián)網(wǎng)”整合起來,實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)與物理系統(tǒng)的整合,并且由超級(jí)計(jì)算機(jī)群對(duì)“整合網(wǎng)”的人員、機(jī)器設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)施實(shí)時(shí)管理控制,以精細(xì)動(dòng)態(tài)方式管理生產(chǎn)生活,提高資源利用率和生產(chǎn)力水平,改善人與自然關(guān)系。
關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用,我覺得可以應(yīng)用與很多方面。生活中,我們通過物聯(lián)網(wǎng)可以管理家里電器。而在學(xué)習(xí)上,我們可以利用它進(jìn)行交互式學(xué)習(xí)。醫(yī)學(xué)方面的運(yùn)用更加有利,比如,連續(xù)監(jiān)測高血壓患者的人體特征參數(shù)、周邊環(huán)境信息、感知設(shè)備和人員情況等。我們以為這個(gè)技術(shù)很高深,但其實(shí)原理很容易理解,就拿其運(yùn)用于醫(yī)學(xué)方面來說。醫(yī)學(xué)物聯(lián)網(wǎng)中的“物”,就是各種與醫(yī)學(xué)服務(wù)活動(dòng)相關(guān)的事物,如健康人、亞健康人、病人、醫(yī)生、護(hù)士、醫(yī)療器械、檢查設(shè)備、藥品等等。醫(yī)學(xué)物聯(lián)網(wǎng)中的“聯(lián)”,即信息交互連接,把上述“事物”產(chǎn)生的相關(guān)信息交互、傳輸和共享。醫(yī)學(xué)物聯(lián)網(wǎng)中的“網(wǎng)”是通過把“物”有機(jī)地連成一張“網(wǎng)”,就可感知醫(yī)學(xué)服務(wù)對(duì)象、各種數(shù)據(jù)的交換和無縫連接,達(dá)到對(duì)醫(yī)療衛(wèi)生保健服務(wù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控、連續(xù)跟蹤管理和精準(zhǔn)的醫(yī)療健康決策。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)我們來說是十分有利的技術(shù),但由于硬件方面跟進(jìn)不足,導(dǎo)致現(xiàn)在發(fā)展緩慢,以至于現(xiàn)在普通人對(duì)它的印象還只是想象之中的東西。但是一旦物聯(lián)網(wǎng)技發(fā)展起來,對(duì)整個(gè)社會(huì)將會(huì)產(chǎn)生革命性的的影響,到時(shí)候,我們的生活更加豐富多彩。我期待物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,期待它造福我們。
物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)在以后人們的生活中有很大的應(yīng)用空間,下面就:是幾個(gè)生活中的應(yīng)用的例子:電子支付的發(fā)展完全取代現(xiàn)金,現(xiàn)金從此不再存在電子交付的發(fā)展可以很方便的完成所有支付行為、商場超市等、購物醫(yī)院看病、乘坐各種交通工具、旅館住宿、飯店吃飯、各種費(fèi)用繳納等,你的一切消費(fèi)行為都可以電子交付且必須電子交付。因?yàn)闆]有現(xiàn)金而支付用的卡就是你的身份證,身份證具有全球唯一的安全號(hào)碼,具有身份識(shí)別和支付功能。
手機(jī)已經(jīng)不僅僅是通訊的工具,手機(jī)的發(fā)展成為人不能離開的工作、學(xué)習(xí)、娛樂、通訊的信息中心、手機(jī)功能的強(qiáng)大完全可以代替現(xiàn)有的臺(tái)式機(jī)筆記本電腦,你的一切工作學(xué)習(xí)娛樂等全部在手機(jī)上完成。如果需要大屏幕顯示、辦公室或家里或公共場合都有無線鍵盤和顯示器打印機(jī)等。如果去野外有無線可折疊鍵盤、顯示器等,離開手機(jī)你將什么也不能干手機(jī)定位技術(shù)使政府隨時(shí)隨地知道你的精確位置和正在干什么。
在交通運(yùn)輸方面也會(huì)產(chǎn)生很大的影響:智能交通的作用主要體現(xiàn)在對(duì)交通的疏導(dǎo)管理,而智能運(yùn)輸則側(cè)重對(duì)運(yùn)輸業(yè)全流程的監(jiān)管,最有代表性的案例是電子關(guān)鎖的應(yīng)用。目前已有部分地區(qū)的海關(guān)開始了電子關(guān)鎖的應(yīng)用,其流程如下①海關(guān)工作人員上門為企業(yè)服務(wù),在貨物裝箱后即進(jìn)行驗(yàn)關(guān)操作并辦理好相關(guān)手續(xù)②裝載貨物集裝箱的門]被海關(guān)工作人員鎖上電子關(guān)鎖③集裝箱被集裝箱貨車?yán)a頭④集裝箱被運(yùn)到集裝箱碼頭上船,不必再進(jìn)行驗(yàn)關(guān)。在這整個(gè)流程里,電子關(guān)鎖起到的作用是運(yùn)輸過程的智能監(jiān)控,通過監(jiān)控運(yùn)輸?shù)穆肪€、耗時(shí)、及上鎖開鎖工作人員的操作等一系列信 息,確保運(yùn)輸過程貨物不會(huì)被掉包。電子關(guān)鎖有效提高企業(yè)通關(guān)效率,最大程度地簡化企業(yè)通關(guān)成本。而有了電子關(guān)鎖作為支撐,海關(guān)就能更好地為企業(yè)提供服務(wù)。
物聯(lián)網(wǎng)不是傳統(tǒng)意義上的互聯(lián)網(wǎng)的延伸,也不是下一代互聯(lián)網(wǎng)。它是以“物的特性為基礎(chǔ)的,通過大里的統(tǒng)計(jì)學(xué)應(yīng)用和經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),結(jié)果作用于”物",從而為人類服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。他與互聯(lián)網(wǎng)根本的區(qū)別在于數(shù)據(jù)的來源與服務(wù)的目的:互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)來自于人或操縱于人,大量冗余,信息量大,信息熵(就是信息的意義價(jià)值)較小,網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的目的減輕人的勞動(dòng)強(qiáng)度,更多的便利性和娛樂性;物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)來自于物,作用于物,服務(wù)于人,是真實(shí)的可靠的有意義的,網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的目的使人過上更加科學(xué)、綠色、適用的生活。
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第三篇:未來之家——淺談住宅智能化技術(shù)發(fā)展趨勢
未來之家——淺談住宅智能化技術(shù)發(fā)展趨勢
摘要: 在“信息技術(shù)、信息化、信息 時(shí)代 ”,我們來談?wù)劇白≌悄芑币约白≌悄芑?dāng)前 問題 和住宅智能化 發(fā)展 趨勢。
關(guān)鍵詞: 住宅 智能化 網(wǎng)絡(luò) 信息 在“信息技術(shù)、信息化、信息時(shí)代”,甚至土洋結(jié)合的“ IT 技術(shù)”這些 時(shí)尚 詞語充斥于各種媒體上的今天,人們都在自覺不自覺地試圖把自己生活中的一切和“信息”這兩個(gè)字聯(lián)系到一起,這應(yīng)該說也是時(shí)代和未來發(fā)展的大趨勢。而對(duì)于現(xiàn)在的房地產(chǎn)行業(yè)來說,信息、寬帶、智能化也正是最為火熱的賣點(diǎn),是房地產(chǎn)商們熱衷于炒作和經(jīng)營的重點(diǎn),甚至有的房地產(chǎn)商宣稱說住宅的智能化就和家中的水龍頭一樣,是生活的必需品。那么,住宅智能化果真與信息化一樣,是房地產(chǎn)業(yè)當(dāng)前和未來發(fā)展的必然趨勢嗎? 住宅智能化的含義 首先,讓我們來了解一下究竟什么是“住宅智能化”。在這個(gè)概念里,“智能化”應(yīng)該是定位在廣泛意義上的,它包含了信息的方便、快捷、自由獲取,信息自動(dòng)分類與存儲(chǔ),全新的多媒體傳遞方式,家居的自動(dòng)化控制以及住宅的安全防范功能等多個(gè)層
面上。比如:在住宅廚房中安裝煤氣泄露探測器檢測室內(nèi)的煤氣泄露狀況;在窗口安裝感應(yīng)窗簾根據(jù)時(shí)間和陽光的強(qiáng)弱自動(dòng)開閉;在住宅門口安裝影象或聲音識(shí)別裝臵自動(dòng)識(shí)別主人,完成開門等等。而不是象現(xiàn)在眾多的產(chǎn)品生產(chǎn)商、系統(tǒng)集成商、房地產(chǎn)開發(fā)商們不遺余力、大張旗鼓宣傳的安防系統(tǒng)、寬帶入戶、背景 音樂 等等那些簡單意義上的所謂“智能化”。簡而言之,住宅智能化就是為信息時(shí)代的家居生活提供便利而快捷的各種開放信息,在家務(wù)勞動(dòng)中節(jié)約人力勞動(dòng)和能源,拓展家庭娛樂 內(nèi)容 和空間,使得生活更方便、更安全,其最終的目的是使人們的居住環(huán)境更加安全、舒適、方便,更加富于人性化特點(diǎn)。住宅智能化當(dāng)前問題 由于住宅智能化所包含的內(nèi)容比較多,因此 應(yīng)用 的各種新技術(shù)也非常多。目前 雖然大家都在提住宅智能化,但還是僅僅局限于住宅控制自動(dòng)化、住宅安全防范、信息家電、寬帶入戶等幾個(gè)層面上,人們還無法在日常生活中真真切切地感受到智能化所帶來的好處。其實(shí),從未來的發(fā)展和實(shí)際的使用考慮,住宅智能化是不能脫離了建筑環(huán)境、家庭裝修、居住環(huán)境以及居住使用人這些因素單獨(dú)存在的,它必須以人為核心,結(jié)合現(xiàn)有的信息技術(shù)、通訊技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和信息家電技術(shù),為信息時(shí)代的家居生活提供全面、高質(zhì)量的服務(wù)。市場調(diào)查顯示:當(dāng)前人們?cè)谫彿繒r(shí)最關(guān)注的 5 個(gè)問題是:房價(jià)、位臵、物業(yè)管理、戶型和環(huán)境,在行業(yè)內(nèi)被大張旗鼓炒作的
智能化概念根本不是關(guān)注的重點(diǎn)。之所以如此,一個(gè)最關(guān)鍵的問題就是:目前行業(yè)內(nèi)的物業(yè)管理水平大多數(shù)還處在比較低層次的階段,智能化物業(yè)管理的概念和作用還沒有被充分理解、認(rèn)識(shí)、消化以至付諸具體實(shí)踐。而住宅智能化功能的完美實(shí)現(xiàn)是絕對(duì)不能脫離物業(yè)管理獨(dú)立存在的,由此導(dǎo)致的最直觀結(jié)果就是住宅智能化無法切切實(shí)實(shí)地為購房者帶來各種看得見的利益。當(dāng)然形成這種局面有多方面的原因。首先國內(nèi)的 經(jīng)濟(jì) 發(fā)展水平和人們普遍的生活水平還沒有達(dá)到比較高的層次,仍然停留在解決大多數(shù)人居住空間的階段,還沒有把如何提高居住的環(huán)境和住宅的品質(zhì)當(dāng)作重點(diǎn)解決的問題。其次國內(nèi)住宅智能化的技術(shù)發(fā)展水平也相對(duì)較低,各個(gè)廠家、各種技術(shù)、各種標(biāo)準(zhǔn)各自為政,還沒有形成統(tǒng)一規(guī)范的技術(shù)解決標(biāo)準(zhǔn),更談不上從集成的角度來整體解決相關(guān)的技術(shù)問題了。同時(shí)目前住宅智能化的功能也比較單一,除了接收信息、簡單的家電控制和安全防范,就沒有什么真正成熟、實(shí)用的功能了。很多家電本身的智能功能根本沒有融入到住宅智能化中去。最后,也是最重要的一點(diǎn):住宅智能化是一個(gè)跨行業(yè),多專業(yè)協(xié)調(diào)的系統(tǒng)工程,需要各個(gè)行業(yè)的廠家、公司和有關(guān)服務(wù)、管理等職能部門協(xié)作完成,而不是象現(xiàn)在這樣各廠家、公司各自為戰(zhàn),互不相關(guān),有關(guān)管理、服務(wù)措施嚴(yán)重滯后,難以規(guī)范,從而造成住宅智能化目前這種遍地開花,不見結(jié)果的尷尬局面。住宅智能化 發(fā)展 趨勢
雖然住宅智能化建設(shè) 目前 存在著上述種種 問題 和矛盾,但有一點(diǎn)是無庸臵疑,不可否認(rèn)的:隨著 計(jì)算 機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)的迅猛發(fā)展和人們生活水平的不斷提高,人們會(huì)越來越重視自己居住環(huán)境的舒適、安全、便利,獲取內(nèi)外部信息的方便、靈活、快速,這些需求正為住宅智能化建設(shè)提供了廣闊的發(fā)展空間和 歷史 性的發(fā)展機(jī)會(huì)。因此可以預(yù)見:未來的住宅智能化建設(shè)是大有可為的。根據(jù)目前的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展方向,筆者認(rèn)為住宅智能化技術(shù)將有如下發(fā)展趨勢:
1、Internet 網(wǎng)絡(luò)的家庭化。這種趨勢正在被許多事實(shí)驗(yàn)證: 2001 年被發(fā)展商、ISP 們炒得沸沸揚(yáng)揚(yáng)、如火如荼的小區(qū)寬帶網(wǎng)建設(shè)實(shí)質(zhì)上就是把以前的辦公局域網(wǎng)、校園網(wǎng)技術(shù)引入到小區(qū)內(nèi),進(jìn)而引入住戶家庭。另外,互聯(lián)網(wǎng)站和網(wǎng)頁的 內(nèi)容 也將逐漸趨向于個(gè)性化和專業(yè)化,出現(xiàn)專門針對(duì)家庭生活,以及家庭中個(gè)性對(duì)象(如主婦、老人、孩子等)的專業(yè)網(wǎng)站和網(wǎng)頁內(nèi)容,如:專業(yè)的物業(yè)管理、商務(wù)服務(wù)、生活服務(wù)、教育 服務(wù)、醫(yī)療服務(wù)、娛樂服務(wù)等等。
2、信息家電的普及。隨著技術(shù)的發(fā)展,家用電器會(huì)越來越趨向于信息化、集成化。家用電器廠商們通過將功能不斷強(qiáng)大的微電腦芯片植入產(chǎn)品來提高家用電器的自動(dòng)化水平,完善功能。而且隨著嵌入式操作系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展和 應(yīng)用平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化,信息家電的產(chǎn)品種類會(huì)越來越多,功能會(huì)越來越強(qiáng)大,集成度會(huì)越來越高。將來的家用
電腦將不在是一個(gè)簡單的信息處理和存儲(chǔ)設(shè)備,它可能會(huì)集數(shù)字電視、音響、可視電話等功能于一身,成為名副其實(shí)的家庭信息終端設(shè)備,互動(dòng)電視、VOD 點(diǎn)播、上網(wǎng)沖浪等都將成為基本功能。目前很多公司已經(jīng)把信息家電列為下一步的重點(diǎn)發(fā)展計(jì)劃,比如微軟(Microsoft)的“.net ”計(jì)劃,聯(lián)想(Legend)的“.home ”計(jì)劃,目的就是要將傳統(tǒng)的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)向信息家電行業(yè)轉(zhuǎn)變,因?yàn)檫@里蘊(yùn)藏著無限的商機(jī)和廣闊的市場。
3、家庭網(wǎng)絡(luò)和住宅自動(dòng)化控制系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用。家庭綜合網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)是住宅智能和信息產(chǎn)品不斷完善和投入實(shí)際應(yīng)用的必然結(jié)果。因?yàn)樗兄悄墚a(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)都有賴于信息的傳遞,傳輸介質(zhì)必不可少,而目前國內(nèi)還沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范,各種技術(shù)和協(xié)議互不兼容,致使住宅內(nèi)的布線網(wǎng)絡(luò)紛繁雜亂,不僅增加了投資,造成不必要的浪費(fèi),而且增加了管理和維修的難度。統(tǒng)一協(xié)議、統(tǒng)一介質(zhì)的家庭綜合網(wǎng)絡(luò)會(huì)從根本上解決這些問題,是可以預(yù)見的發(fā)展趨勢。統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)必然要求統(tǒng)一的自動(dòng)化控制系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)功能完善、可操作性好、利用價(jià)值高的住宅智能化控制,相信隨著信息家電的普及和家庭網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步完善,住宅自動(dòng)化控制系統(tǒng)將越來越成熟。
4、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的物業(yè)管理。未來的智能小區(qū)和住宅,借助眾多智能化系統(tǒng)功能的充分應(yīng)用,將使物業(yè)管理的水平和質(zhì)量得到極大提高,同時(shí)大大降低管理和運(yùn)行成本,讓物業(yè)
公司和住戶都從中受益。比如:通過智能系統(tǒng)的應(yīng)用,小區(qū)和住宅的安全保衛(wèi)能力得到提高,小區(qū)設(shè)備設(shè)施的管理更加有效,小區(qū)住戶綜合與信息服務(wù)更加方便、快捷等等。同時(shí),住宅和小區(qū)的智能化應(yīng)用以及物業(yè)公司眾多業(yè)務(wù)的智能化管理使許多管理數(shù)據(jù)和服務(wù)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)了信息化,為物業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化管理創(chuàng)造了方便條件,使物業(yè)的遠(yuǎn)程、異地、集中管理成為可能,從而使高素質(zhì)、高水平的物業(yè)公司能夠擴(kuò)大服務(wù)規(guī)模,增加服務(wù)手段,使之有條件為住戶提供更高質(zhì)量、更多內(nèi)容的服務(wù)和管理。參考 文獻(xiàn) : 《住宅小區(qū)智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工程實(shí)施》 程大章 同濟(jì)大學(xué)出版社 《智能建筑技術(shù)與思考》溫伯銀 出自《建筑電氣》
《智能建筑工程設(shè)計(jì)與實(shí)施》程大章 同濟(jì)大學(xué)出版社
第四篇:未來之家——淺談住宅智能化技術(shù)發(fā)展趨勢
? ? 簡介:在“信息技術(shù)、信息化、信息時(shí)代”,我們來談?wù)劇白≌悄芑币约白≌悄芑?dāng)前問題和住宅智能化發(fā)展趨勢。關(guān)鍵字:住宅,智能化,網(wǎng)絡(luò),智能化技術(shù)
在“信息技術(shù)、信息化、信息時(shí)代”,甚至土洋結(jié)合的“IT技術(shù)”這些時(shí)尚詞語充斥于各種媒體上的今天,人們都在自覺不自覺地試圖把自己生活中的一切和“信息”這兩個(gè)字聯(lián)系到一起,這應(yīng)該說也是時(shí)代和未來發(fā)展的大趨勢。而對(duì)于現(xiàn)在的房地產(chǎn)行業(yè)來說,信息、寬帶、智能化也正是最為火熱的賣點(diǎn),是房地產(chǎn)商們熱衷于炒作和經(jīng)營的重點(diǎn),甚至有的房地產(chǎn)商宣稱說住宅的智能化就和家中的水龍頭一樣,是生活的必需品。那么,住宅智能化果真與信息化一樣,是房地產(chǎn)業(yè)當(dāng)前和未來發(fā)展的必然趨勢嗎? 住宅智能化的含義
首先,讓我們來了解一下究竟什么是“住宅智能化”。在這個(gè)概念里,“智能化”應(yīng)該是定位在廣泛意義上的,它包含了信息的方便、快捷、自由獲取,信息自動(dòng)分類與存儲(chǔ),全新的多媒體傳遞方式,家居的自動(dòng)化控制以及住宅的安全防范功能等多個(gè)層面上。比如:在住宅廚房中安裝煤氣泄露探測器檢測室內(nèi)的煤氣泄露狀況;在窗口安裝感應(yīng)窗簾根據(jù)時(shí)間和陽光的強(qiáng)弱自動(dòng)開閉;在住宅門口安裝影象或聲音識(shí)別裝置自動(dòng)識(shí)別主人,完成開門等等。而不是象現(xiàn)在眾多的產(chǎn)品生產(chǎn)商、系統(tǒng)集成商、房地產(chǎn)開發(fā)商們不遺余力、大張旗鼓宣傳的安防系統(tǒng)、寬帶入戶、背景音樂等等那些簡單意義上的所謂“智能化”。簡而言之,住宅智能化就是為信息時(shí)代的家居生活提供便利而快捷的各種開放信息,在家務(wù)勞動(dòng)中節(jié)約人力勞動(dòng)和能源,拓展家庭娛樂內(nèi)容和空間,使得生活更方便、更安全,其最終的目的是使人們的居住環(huán)境更加安全、舒適、方便,更加富于人性化特點(diǎn)。住宅智能化當(dāng)前問題
由于住宅智能化所包含的內(nèi)容比較多,因此應(yīng)用的各種新技術(shù)也非常多。目前雖然大家都在提住宅智能化,但還是僅僅局限于住宅控制自動(dòng)化、住宅安全防范、信息家電、寬帶入戶等幾個(gè)層面上,人們還無法在日常生活中真真切切地感受到智能化所帶來的好處。其實(shí),從未來的發(fā)展和實(shí)際的使用考慮,住宅智能化是不能脫離了建筑環(huán)境、家庭裝修、居住環(huán)境以及居住使用人這些因素單獨(dú)存在的,它必須以人為核心,結(jié)合現(xiàn)有的信息技術(shù)、通訊技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和信息家電技術(shù),為信息時(shí)代的家居生活提供全面、高質(zhì)量的服務(wù)。
市場調(diào)查顯示:當(dāng)前人們?cè)谫彿繒r(shí)最關(guān)注的5個(gè)問題是:房價(jià)、位置、物業(yè)管理、戶型和環(huán)境,在行業(yè)內(nèi)被大張旗鼓炒作的智能化概念根本不是關(guān)注的重點(diǎn)。之所以如此,一個(gè)最關(guān)鍵的問題就是:目前行業(yè)內(nèi)的物業(yè)管理水平大多數(shù)還處在比較低層次的階段,智能化物業(yè)管理的概念和作用還沒有被充分理解、認(rèn)識(shí)、消化以至付諸具體實(shí)踐。而住宅智能化功能的完美實(shí)現(xiàn)是絕對(duì)不能脫離物業(yè)管理獨(dú)立存在的,由此導(dǎo)致的最直觀結(jié)果就是住宅智能化無法切切實(shí)實(shí)地為購房者帶來各種看得見的利益。
當(dāng)然形成這種局面有多方面的原因。首先國內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和人們普遍的生活水平還沒有達(dá)到比較高的層次,仍然停留在解決大多數(shù)人居住空間的階段,還沒有把如何提高居住的環(huán)境和住宅的品質(zhì)當(dāng)作重點(diǎn)解決的問題。其次國內(nèi)住宅智能化的技術(shù)發(fā)展水平也相對(duì)較低,各個(gè)廠家、各種技術(shù)、各種標(biāo)準(zhǔn)各自為政,還沒有形成統(tǒng)一規(guī)范的技術(shù)解決標(biāo)準(zhǔn),更談不上從集成的角度來整體解決相關(guān)的技術(shù)問題了。同時(shí)目前住宅智能化的功能也比較單一,除了接收信息、簡單的家電控制和安全防范,就沒有什么真正成熟、實(shí)用的功能了。很多家電本身的智能功能根本沒有融入到住宅智能化中去。最后,也是最重要的一點(diǎn):住宅智能化是一個(gè)跨行業(yè),多專業(yè)協(xié)調(diào)的系統(tǒng)工程,需要各個(gè)行業(yè)的廠家、公司和有關(guān)服務(wù)、管理等職能部門協(xié)作完成,而不是象現(xiàn)在這樣各廠家、公司各自為戰(zhàn),互不相關(guān),有關(guān)管理、服務(wù)措施嚴(yán)重滯后,難以規(guī)范,從而造成住宅智能化目前這種遍地開花,不見結(jié)果的尷尬局面。住宅智能化發(fā)展趨勢
雖然住宅智能化建設(shè)目前存在著上述種種問題和矛盾,但有一點(diǎn)是無庸置疑,不可否認(rèn)的:隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展和人們生活水平的不斷提高,人們會(huì)越來越重視自己居住環(huán)境的舒適、安全、便利,獲取內(nèi)外部信息的方便、靈活、快速,這些需求正為住宅智能化建設(shè)提供了廣闊的發(fā)展空間和歷史性的發(fā)展機(jī)會(huì)。因此可以預(yù)見:未來的住宅智能化建設(shè)是大有可為的。根據(jù)目前的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展方向,筆者認(rèn)為住宅智能化技術(shù)將有如下發(fā)展趨勢:
1、Internet網(wǎng)絡(luò)的家庭化。這種趨勢正在被許多事實(shí)驗(yàn)證:2001年被發(fā)展商、ISP們炒得沸沸揚(yáng)揚(yáng)、如火如荼的小區(qū)寬帶網(wǎng)建設(shè)實(shí)質(zhì)上就是把以前的辦公局域網(wǎng)、校園網(wǎng)技術(shù)引入到小區(qū)內(nèi),進(jìn)而引入住戶家庭。另外,互聯(lián)網(wǎng)站和網(wǎng)頁的內(nèi)容也將逐漸趨向于個(gè)性化和專業(yè)化,出現(xiàn)專門針對(duì)家庭生活,以及家庭中個(gè)性對(duì)象(如主婦、老人、孩子等)的專業(yè)網(wǎng)站和網(wǎng)頁內(nèi)容,如:專業(yè)的物業(yè)管理、商務(wù)服務(wù)、生活服務(wù)、教育服務(wù)、醫(yī)療服務(wù)、娛樂服務(wù)等等。
2、信息家電的普及。隨著技術(shù)的發(fā)展,家用電器會(huì)越來越趨向于信息化、集成化。家用電器廠商們通過將功能不斷強(qiáng)大的微電腦芯片植入產(chǎn)品來提高家用電器的自動(dòng)化水平,完善功能。而且隨著嵌入式操作系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化,信息家電的產(chǎn)品種類會(huì)越來越多,功能會(huì)越來越強(qiáng)大,集成度會(huì)越來越高。將來的家用電腦將不在是一個(gè)簡單的信息處理和存儲(chǔ)設(shè)備,它可能會(huì)集數(shù)字電視、音響、可視電話等功能于一身,成為名副其實(shí)的家庭信息終端設(shè)備,互動(dòng)電視、VOD點(diǎn)播、上網(wǎng)沖浪等都將成為基本功能。目前很多公司已經(jīng)把信息家電列為下一步的重點(diǎn)發(fā)展計(jì)劃,比如微軟(Microsoft)的“.net”計(jì)劃,聯(lián)想(Legend)的“.home”計(jì)劃,目的就是要將傳統(tǒng)的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)向信息家電行業(yè)轉(zhuǎn)變,因?yàn)檫@里蘊(yùn)藏著無限的商機(jī)和廣闊的市場。
3、家庭網(wǎng)絡(luò)和住宅自動(dòng)化控制系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用。家庭綜合網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)是住宅智能和信息產(chǎn)品不斷完善和投入實(shí)際應(yīng)用的必然結(jié)果。因?yàn)樗兄悄墚a(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)都有賴于信息的傳遞,傳輸介質(zhì)必不可少,而目前國內(nèi)還沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范,各種技術(shù)和協(xié)議互不兼容,致使住宅內(nèi)的布線網(wǎng)絡(luò)紛繁雜亂,不僅增加了投資,造成不必要的浪費(fèi),而且增加了管理和維修的難度。統(tǒng)一協(xié)議、統(tǒng)一介質(zhì)的家庭綜合網(wǎng)絡(luò)會(huì)從根本上解決這些問題,是可以預(yù)見的發(fā)展趨勢。統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)必然要求統(tǒng)一的自動(dòng)化控制系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)功能完善、可操作性好、利用價(jià)值高的住宅智能化控制,相信隨著信息家電的普及和家庭網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步完善,住宅自動(dòng)化控制系統(tǒng)將越來越成熟。
4、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的物業(yè)管理。未來的智能小區(qū)和住宅,借助眾多智能化系統(tǒng)功能的充分應(yīng)用,將使物業(yè)管理的水平和質(zhì)量得到極大提高,同時(shí)大大降低管理和運(yùn)行成本,讓物業(yè)公司和住戶都從中受益。比如:通過智能系統(tǒng)的應(yīng)用,小區(qū)和住宅的安全保衛(wèi)能力得到提高,小區(qū)設(shè)備設(shè)施的管理更加有效,小區(qū)住戶綜合與信息服務(wù)更加方便、快捷等等。同時(shí),住宅和小區(qū)的智能化應(yīng)用以及物業(yè)公司眾多業(yè)務(wù)的智能化管理使許多管理數(shù)據(jù)和服務(wù)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)了信息化,為物業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化管理創(chuàng)造了方便條件,使物業(yè)的遠(yuǎn)程、異地、集中管理成為可能,從而使高素質(zhì)、高水平的物業(yè)公司能夠擴(kuò)大服務(wù)規(guī)模,增加服務(wù)手段,使之有條件為住戶提供更高質(zhì)量、更多內(nèi)容的服務(wù)和管理。參考文獻(xiàn):
《住宅小區(qū)智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工程實(shí)施》 程大章 同濟(jì)大學(xué)出版社 《智能建筑技術(shù)與思考》溫伯銀 出自《建筑電氣》 《智能建筑工程設(shè)計(jì)與實(shí)施》程大章 同濟(jì)大學(xué)出版社
第五篇:數(shù)學(xué)未來發(fā)展趨勢研究
數(shù)學(xué)未來發(fā)展趨勢研究
哈爾濱商業(yè)大學(xué) 林榮強(qiáng)
我們正在領(lǐng)會(huì)到所有科學(xué)和數(shù)學(xué)的知識(shí)是相互關(guān)聯(lián)和相互依賴的,我們也開始看到這些知識(shí)作為原理和關(guān)系的集合體,已從不可見的原子擴(kuò)展到地球上巨大的生物和社會(huì)系統(tǒng)。其結(jié)果使我們更加清晰地認(rèn)識(shí)到,需要將理論研究和應(yīng)用研究緊密地靠近。
趨勢一:研究從直線模型到動(dòng)態(tài)模型
第一個(gè)重要趨勢應(yīng)當(dāng)是我們描述研究的方式。不少人在討論科學(xué)政策時(shí),都認(rèn)為基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究不同。他們說基礎(chǔ)研究是為了自身的緣故而探索知識(shí)的,用不著多想它將會(huì)有何用途。而應(yīng)用研究不同,這種研究在思想上具有比較特定的目標(biāo)。許多人談?wù)撗芯康摹敝本€模型”,他們說知識(shí)只沿一個(gè)方向運(yùn)動(dòng),從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用研究再到開發(fā),最后到應(yīng)用。但是這種模型與現(xiàn)實(shí)世界的情況并不完全符合,即便是最簡單的研究項(xiàng)目也都包含思想和信息沿多個(gè)方向的動(dòng)態(tài)流動(dòng)。
研究者對(duì)這一點(diǎn)也不會(huì)感到驚奇,因?yàn)樗麄兊难芯恳恢比绱?。但是?duì)于給研究者提供經(jīng)費(fèi)的機(jī)構(gòu)來說,可能會(huì)感到意外。如果這些機(jī)構(gòu)認(rèn)識(shí)到研究的這個(gè)動(dòng)態(tài)過程,他們可能會(huì)更有效地資助研究,從而把事情做得更好,例如,一個(gè)機(jī)構(gòu)可能會(huì)明智地同時(shí)資助基礎(chǔ)和應(yīng)用研究,而不僅只資助一種研究,如果他們因?yàn)橄胍苯油七M(jìn)實(shí)際應(yīng)用,而決定只資助應(yīng)用研究,他們可能會(huì)嚴(yán)重地扭曲科學(xué)的進(jìn)程。
我們可以想出許多個(gè)例子,表明最有創(chuàng)見的研究如何同時(shí)依賴于基礎(chǔ)和應(yīng)用的思考,偉大的法國生物學(xué)家路易?巴斯德(1)(Louis Pasteur)常常從醫(yī)學(xué)、釀制啤酒、制造葡萄酒和農(nóng)業(yè)方面的實(shí)際問題中得到研究的動(dòng)力,促使他得到基礎(chǔ)生物學(xué)和疾病方面的一些基礎(chǔ)性發(fā)現(xiàn)?,F(xiàn)代基因?qū)W之父孟德爾(Gregov Mendel)是在研究如何改進(jìn)農(nóng)作物這樣很實(shí)際的問題時(shí),發(fā)現(xiàn)基因基本定律的。舉一個(gè)近一些的例子。物理中基礎(chǔ)光學(xué)的研究具有傳統(tǒng)的目標(biāo):為相機(jī)和望遠(yuǎn)鏡生產(chǎn)更好的鏡頭,但現(xiàn)在給我們帶來了現(xiàn)代電信業(yè)最重要的基礎(chǔ)之一:纖維光學(xué)。我們需要設(shè)置不同類型研究人員的職位,并以多種方式使他們聯(lián)合在一起,以使研究工作保持平衡和多樣化。
趨勢二:從理論+實(shí)驗(yàn),到理論+實(shí)驗(yàn)+計(jì)算
第二個(gè)趨勢是研究過程自身的擴(kuò)展。就在不久以前,我們把研究方式還歸結(jié)為兩種手段:理論與實(shí)驗(yàn)?,F(xiàn)在由于計(jì)算機(jī)能力的開發(fā),我們又加上了第三種重要的手段:計(jì)算,這第三種手段使我們可以對(duì)于直接測量或定量化太復(fù)雜的一些系統(tǒng),來設(shè)計(jì)它的數(shù)學(xué)模型,從而回答幾十年前不能理解的一些問題。臭氧洞
需要大規(guī)模計(jì)算的一個(gè)人們熟知的例子是海洋與大氣的混合體,我們?cè)噲D把流體力學(xué)和非線性動(dòng)力學(xué)組合起來去了解這個(gè)混合體,模擬它所基于的物理和化學(xué)過程,但是它比諸如墨水在水中運(yùn)動(dòng)這種快速擴(kuò)散過程要復(fù)雜得多。
例如,兩種環(huán)境中均有非混合流體的”孤島”,另一種介質(zhì)無法從外部穿入進(jìn)來在海洋中這種現(xiàn)象對(duì)魚的生死是至關(guān)重要的,因?yàn)轸~依賴于營養(yǎng)物、化學(xué)物質(zhì)、浮游生物和其他魚這種混合環(huán)境,在大氣中,這些孤島可決定污染和溫室氣體的傳播。例如每年冬天在南極上空形成的臭氧洞就是這種孤島之一。洞中的臭氧幾乎完全被上層云的化學(xué)反應(yīng)所破壞,洞由臭氧包圍,大氣被湍流攪動(dòng),但是周圍的臭氧不能進(jìn)到洞內(nèi),這是由于它在強(qiáng)大的渦流中心。而數(shù)學(xué)模型正確地預(yù)示出渦流的外沿是阻礙混合的壁壘。每年春天溫度上升后渦流被破壞,阻礙消失,新的臭氧便回到洞內(nèi)。
理解這個(gè)問題需要科學(xué)研究中的所有三種手段:流體力學(xué)的理論,對(duì)大氣層條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn),最后還需要計(jì)算,然后檢查它與初始觀察是否一致。在過去我們沒有強(qiáng)有力的計(jì)算機(jī),這種研究是不可能進(jìn)行的。KepIer球填裝猜想
計(jì)算機(jī)的威力還可使我們解決數(shù)學(xué)的一個(gè)重大難題,這就是關(guān)于球填裝(sphere packing)的開普勒(Kepler)猜想,它曾經(jīng)難倒了將近四個(gè)世紀(jì)的數(shù)學(xué)家,這個(gè)問題始于十六世紀(jì)后半期,Walter Raleigh爵士寫信給英國數(shù)學(xué)家Thomas Harrot,希望他給出一種快速方法來估計(jì)船甲板上堆積的炮彈個(gè)數(shù)。Harrot又寫信給德國天文學(xué)家開普勒,后者對(duì)堆積問題頗有興趣:如何在空間排放一種球,使球之間的空隙最少?開普勒找不到比船員堆放炮彈或者水果店老板堆放水果的最自然的方式更好的辦法,這個(gè)最自然方式就是以正方體諸面的中心作為球心的安排方式,上述推斷就成為著名的開普勒猜想。
這個(gè)問題之所以困難,是因?yàn)橐懦薮髷?shù)量的可能性。在二十世紀(jì)中期,數(shù)學(xué)家們?cè)瓌t上知道如何把它歸結(jié)于一個(gè)有限性問題,但即便如此,對(duì)當(dāng)時(shí)可行的計(jì)算來說該問題仍是太大了。1953年取得重大進(jìn)展,匈牙利數(shù)學(xué)家Laszlo Fejes-Tóth把問題簡化成由許多特殊情形組成的一個(gè)巨大的計(jì)算,他還提出了用計(jì)算機(jī)解此問題的新途徑。
Hales給出的證明非常復(fù)雜。他的方程有150個(gè)變量,每個(gè)變量都要變化,用于描述想象出來的各種堆放方式。證明中大量采用整體優(yōu)化理論、線性規(guī)劃和區(qū)間算術(shù)的方法。證明共有250(教科書)頁和3個(gè)gigabytes(3×10^9個(gè)字節(jié))的計(jì)算機(jī)程序和數(shù)據(jù)。只有到證明的末端才能知道 Hales的將問題簡化為一個(gè)有限問題是合理的。他本人也承認(rèn)這個(gè)證明又長又復(fù)雜,要?jiǎng)e人來確認(rèn)所有細(xì)節(jié)還需要時(shí)間。
值得提及的是,這項(xiàng)工作照亮了其他相關(guān)領(lǐng)域。球填裝問題屬于數(shù)學(xué)的一個(gè)重要部分,可應(yīng)用于差錯(cuò)檢測碼和糾錯(cuò)碼的研究。這兩種碼被廣泛應(yīng)用于在壓縮盤內(nèi)存儲(chǔ)信息,以及用于壓縮信息以在世界范圍內(nèi)傳送,在今天的信息社會(huì)中,很難再找到比這更重要的應(yīng)用。理論計(jì)算機(jī)科學(xué)
計(jì)算屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)這個(gè)大領(lǐng)域,而它的理論方面己成為今天最重要和活躍的一個(gè)科學(xué)研究領(lǐng)域。它在半個(gè)世紀(jì)之前才真正開始,那時(shí)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)還不存在,圖靈(Alan Turing)和他的同代人用數(shù)學(xué)方法定義計(jì)算概念,并研究計(jì)算的威力與極限。這導(dǎo)致馮?諾依曼(von Neumann)建造了第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī),再后來便是我們今天目睹的計(jì)算機(jī)革命。
計(jì)算機(jī)的實(shí)際使用和”計(jì)算”概念的出人意外的深度,使理論計(jì)算機(jī)科學(xué)得到更大的擴(kuò)展。在最近25年里,理論計(jì)算機(jī)科學(xué)已成長為一個(gè)富饒而美妙的領(lǐng)域,并與其他科學(xué)建立了聯(lián)系,同時(shí)吸引了一批一流的年輕科學(xué)家,其中一個(gè)重要的發(fā)展是把研究的焦點(diǎn)從”計(jì)算”轉(zhuǎn)到更加難以捉摸的”有效計(jì)算”。其他重要問題有: NP?完備性,用隨機(jī)性使算法理論革命化以及發(fā)展現(xiàn)代密碼學(xué)和復(fù)雜性理論.理論計(jì)算機(jī)科學(xué)除了這些內(nèi)部發(fā)展之外,還有它與數(shù)學(xué)(諸如組合學(xué)、代數(shù)、拓?fù)浜头治觯┲g重要的交叉成果。甚至理論計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本問題異軍突起,進(jìn)入數(shù)學(xué)的中心問題之列。愈來愈多的數(shù)學(xué)家正在考慮他們研究領(lǐng)域的”計(jì)算”問題。換句話說,他們始于理論結(jié)果: “這個(gè)問題有解”,然后他們緊接著問:”能以多快的速度和多大的近似程度找到解?”
理論計(jì)算機(jī)科學(xué)最后一個(gè)方面也是不少人特別感興趣的,就是其他科學(xué)提出的一系列全新的算法問題。在這些問題中所需要的輸出不能預(yù)先定義,并且它幾乎可以始于任何類型的數(shù)據(jù):一張圖畫,聲波顯示,從哈勃空間望遠(yuǎn)鏡中讀出的資料,股票行情,DNA序列,動(dòng)物對(duì)刺激的神經(jīng)反應(yīng)的記錄等,數(shù)學(xué)模型是試圖使這些數(shù)據(jù)有意義,或者預(yù)測它們的未來值。
一般來說,”計(jì)算”一詞本身和它周邊一些主要問題,既具有實(shí)際的也具有深刻的哲學(xué)意義和推論。這個(gè)領(lǐng)域集中于幾個(gè)明確而深刻的問題。例如:隨機(jī)性是否能幫助計(jì)算?構(gòu)成一個(gè)困 的成長和加深新的基本性理解的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟。趨勢三:從學(xué)科內(nèi)研究到跨學(xué)科研究
從學(xué)科內(nèi)研究轉(zhuǎn)向跨學(xué)科研究。學(xué)院式的研究機(jī)構(gòu)在傳統(tǒng)上是按學(xué)科組織的,研究方案和成果由同領(lǐng)域的某些研究人員來鑒定。一個(gè)成功的學(xué)術(shù)生涯仍然主要依靠于學(xué)科內(nèi)研究的成功程度,而這主要由發(fā)表的論文、學(xué)術(shù)職稱的選舉(這也按學(xué)科部門進(jìn)行)和得到研究經(jīng)費(fèi)的能力來衡量。
總的說來,各學(xué)科在研究的深度和焦點(diǎn)問題上都取得了很大的成功:物理學(xué)探索了物質(zhì)的構(gòu)作部件,化學(xué)創(chuàng)造了具有特定性能的新的合成物質(zhì),生物學(xué)判定了控制和調(diào)節(jié)生命的許多基因和蛋白質(zhì),與此同時(shí),一些現(xiàn)代問題要求新的更廣闊的研究態(tài)度,新的跨學(xué)科研究小組正在探索更大的問題,其復(fù)雜程度遠(yuǎn)大于任何一個(gè)學(xué)科中的問題。生命科學(xué)
在生命科學(xué)方面,這個(gè)趨勢特別明顯,在這里,新的技術(shù)和知識(shí)極大地改善了理解正常生物功能和疾病的能力。廣闊的科學(xué)學(xué)科正在開始相互交織,成為生物、化學(xué)、物理和數(shù)學(xué)的新的聚合體.物理學(xué)為許多公共醫(yī)療的臨床實(shí)踐提供了基礎(chǔ)性原理,有了諸如X光透視,CAT掃描,纖維光學(xué)視儀,激光外科手術(shù),ECHO心動(dòng)描記器和胎兒測音等。材料科學(xué)幫助制作新的人工關(guān)節(jié),心臟閥門和其他人工組織。同樣地,對(duì)核磁共振和正電子的理解有助于成像實(shí)驗(yàn),使我們能跟蹤大腦伴隨思考、運(yùn)動(dòng)、情感、會(huì)話和藥物使用而活動(dòng)的位置和時(shí)間?;谌S蛋白體結(jié)構(gòu),將X射線晶體學(xué)、化學(xué)和計(jì)算機(jī)建模相結(jié)合,現(xiàn)在可以用來改進(jìn)藥物設(shè)計(jì).如果沒有重組DNA的方法,人類基因組計(jì)劃(目前,正在對(duì)從微生物到人的有機(jī)體的染色體,進(jìn)行作圖和排出核苷酸序列)就不會(huì)存在。反過來,如果沒有早期對(duì)合成、切斷與重組DNA的各種酶的研究,也沒有可能進(jìn)行分子克隆。再進(jìn)一步,今天打算到2005年完成人體DNA的3×10^9個(gè)基本序列的圖譜,要依賴干機(jī)器人的加工采樣和計(jì)算機(jī)對(duì)資料的存取比較能力。其他更專門的子領(lǐng)域的研究也不可缺少。目前正致力于以商業(yè)化的規(guī)模從事DNA的序列研究(如篩選出許多能導(dǎo)致某些癌癥的突變的個(gè)體),使用的是毫微級(jí)技術(shù)和光化學(xué),把接近于10^5個(gè)DNA的不同短鏈合成到一個(gè)小芯片上。傳染病
數(shù)學(xué)和生物學(xué)在研究人體傳染病方面的結(jié)合呈現(xiàn)為一種新的發(fā)展很快的伙伴關(guān)系。這項(xiàng)工作的基礎(chǔ)建于二十世紀(jì)二十年代,意大利數(shù)學(xué)家Vito Volterra發(fā)展了捕食與被捕食(predator-prey)關(guān)系的第一個(gè)模型。他發(fā)現(xiàn)魚類中的捕食與被捕食種群的增減可以很好地用數(shù)學(xué)描述。二戰(zhàn)以后,對(duì)動(dòng)物群體變化建立的數(shù)學(xué)模型擴(kuò)展到流行病學(xué)研究中。用類似于種群生物學(xué)的方法研究大的人群中的疾病變化狀態(tài)。
在分子基因方面的成果已啟發(fā)和鼓舞科學(xué)家用同樣的方法來研究傳染病,此時(shí)的研究對(duì)象不是有機(jī)物或人的群體,而是細(xì)胞群體。例如,在細(xì)胞系統(tǒng)中,捕食者是病毒群體,而被捕食者為人體細(xì)胞群體。這兩個(gè)群體在復(fù)雜的達(dá)爾文式的戰(zhàn)斗中此起彼伏,而這種戰(zhàn)斗正可以用數(shù)學(xué)進(jìn)行描述.生物數(shù)學(xué)家已經(jīng)可以定量地預(yù)測細(xì)胞受病毒感染后的生命期望值。在研究艾滋病傳染方面發(fā)現(xiàn)了一些奇妙的結(jié)果,這又反過來幫助我們理解艾滋病病毒在受感染病人體內(nèi)變化情況。流行的觀點(diǎn)是艾滋病病毒有10年左右的潛伏期,然后開始感染宿主細(xì)胞并引起疾病。但是數(shù)學(xué)模型表明引起主要疾病的艾滋病病毒沒有潛伏期;它們不間斷地快速增長,半生命周期只有兩天左右.同樣的數(shù)學(xué)模型已使我們理解為什么抗艾滋病病毒藥物要組合服用并且在感染期間要盡早服用。組合服用效果最好,是由于病毒每次極少產(chǎn)生多種變異。另一方面,應(yīng)當(dāng)在病毒還沒進(jìn)化得太遠(yuǎn)之前就要服用。
趨勢四:簡化主義伴之以復(fù)雜系統(tǒng)研究
從傳統(tǒng)的集中致力于簡化方法轉(zhuǎn)到更多地研究復(fù)雜系統(tǒng)。把一個(gè)系統(tǒng)簡化成一些最小系統(tǒng)的簡化主義一直到最近仍是主流。許多人把研究最小粒子的物理學(xué)作為科學(xué)的最真確部分。盧瑟福(Rutherford)爵士曾有句名言:”所有的科學(xué)或者是物理學(xué),或者是收集郵票?!北R瑟福爵士顯然是簡化主義信條和早期物理定律簡明性的熱情崇拜者。
但是,盡管有關(guān)世界的定律是簡明和有序的,但世界本身并不如此。讓我們看看任何一個(gè)地方,比如教室外面,到處都是復(fù)雜的現(xiàn)象:起伏山峰的排列,沙丘表面呈現(xiàn)的紛亂模式,金融市場的相互影響,生物學(xué)中種群的忽漲忽落。
因?yàn)槭澜缡菑?fù)雜的,就需要較為復(fù)雜的模型。復(fù)雜的模型不只是使問題本身更大和更煩瑣,而且會(huì)有根本的差異。我們不能用研究具有良好行為的系統(tǒng)的工具來刻劃復(fù)雜系統(tǒng),只采用將基本定律用于大規(guī)模方程組的外推方法是不夠的,對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的研究比這要困難得多。
研究氣候是一個(gè)好的例子。確定大氣變化的基本方程??Navier-Stokes方程是非線性的。這意味著每個(gè)要預(yù)測的變量(如風(fēng)速或風(fēng)向)在方程中均有方冪。這些指數(shù)使系統(tǒng)對(duì)初值的微小變化或測量的誤差均非常敏感:初值稍有改變就會(huì)有很不同的結(jié)果,這就是使天氣預(yù)報(bào)有效期只有3-5天而更長期預(yù)報(bào)則不準(zhǔn)的原因之一。
工程師們?cè)缇陀龅竭^這種復(fù)雜性。例如每個(gè)奔騰芯片包含數(shù)百萬個(gè)小元件:晶體管,連線和縱橫交織的各種門元件陣列。每個(gè)元件的基本功能是清楚的,但集成之后這些元件相互影響的方式則不簡單。設(shè)計(jì)師要精心制作模型程序來預(yù)測這些相互影響,以消除對(duì)錯(cuò)誤(bugs)的敏感性。
生命科學(xué)已經(jīng)在復(fù)雜系統(tǒng)的研究中得到了豐富的成果。經(jīng)過幾十年的努力,已成功地把關(guān)于生命的基本問題歸結(jié)為個(gè)體基因和蛋白質(zhì)的問題,現(xiàn)在生物學(xué)家的興趣則是要用更系統(tǒng)的方法考察這些構(gòu)成要素?;蚺判蚝推渌夹g(shù)在不久的將來就會(huì)把細(xì)胞的各個(gè)部件分開,并讀出它們的個(gè)體功能?,F(xiàn)在研究者想要知道作為一個(gè)系統(tǒng)它們的功能是什么。
一個(gè)重要的挑戰(zhàn)性問題是要了解控制細(xì)胞功能的化學(xué)網(wǎng)絡(luò),它是個(gè)高度復(fù)雜的系統(tǒng)。例如單個(gè)的基因表達(dá)(2)(expression of individual genes)通常不是由1個(gè)、2個(gè)或5個(gè)蛋白質(zhì)來控制的,而需要許許多多的蛋白質(zhì)。其中有些一直與DNA相連,有些只是暫時(shí)相連.細(xì)胞分子之間的相互作用有反饋效應(yīng),這會(huì)增加或減少其他分子的表達(dá)。
這里所說的是用計(jì)算機(jī)為細(xì)胞系統(tǒng)建模的初期嘗試,可把它稱作生理學(xué)研究的第三個(gè)方面。第一方面是 “in vivo”(活體內(nèi)),然后是”in vitro”(活體外,即試管內(nèi)),現(xiàn)在則是”in silico”(利用硅片,即用計(jì)算機(jī))。這種基本的模擬就可以告知我們當(dāng)營養(yǎng)和環(huán)境發(fā)生簡單變化時(shí)細(xì)胞是如何反應(yīng)的。目前正在進(jìn)行的另一些跨學(xué)科研究方案,著力于了解病毒如何”決定”它是在載體中復(fù)制,還是潛伏以等待更好的機(jī)會(huì)。看起來,病毒好像有反饋控制機(jī)制,是它本身固有的”噪聲”,從而在同樣條件下并不全都做出同樣的決定。這個(gè)聰明的適應(yīng)性能保證在別的途徑有危險(xiǎn)時(shí),總會(huì)有一些生存下來.趨勢五:全球化和知識(shí)的擴(kuò)散
各種類型的研究,基礎(chǔ)性的和應(yīng)用性的。這個(gè)思想的引伸,就是在國際性競爭中每個(gè)國家都需要進(jìn)行所有類型的研究,二十世紀(jì)七十和八十年代,曾經(jīng)有人相信一個(gè)國家可以使用其他國家的研究成果,只要有好的制造業(yè)和市場運(yùn)作技巧就可拿來受益。但是現(xiàn)在看來,這種”技術(shù)第一”的戰(zhàn)略并不如我們預(yù)想的那么有效。近年來,曾經(jīng)采用此戰(zhàn)略的日本、韓國和其他一些國家均改變方針,建立自己的研究隊(duì)伍。他們認(rèn)識(shí)到,為了理解和擴(kuò)展別人得到的發(fā)現(xiàn),需要自己有高水平的隊(duì)伍。
這個(gè)趨勢的第二層含義是指知識(shí)在發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家同時(shí)進(jìn)行全球性交流。這個(gè)趨勢對(duì)于發(fā)展中國家特別重要,這些國家迫切想要提高自身的科技實(shí)力。在一代人以前,這些國家的科學(xué)家只能去他國尋找最好的研究機(jī)會(huì)和設(shè)備?,F(xiàn)在情況開始轉(zhuǎn)變,這些國家最好的科學(xué)家逐漸地愿意留在家里為本國科學(xué)事業(yè)效力。
最近世界銀行發(fā)起一項(xiàng)動(dòng)議,在世界各地的一些國家建立小型示范性的研究所,稱作”新干年科學(xué)啟動(dòng)項(xiàng)目”(The Millennium Science Initiative)。它從Packard基金會(huì)得到種子基金,再從世界銀行貸款便開始運(yùn)作。第一批新千年科學(xué)研究所(The Millennium Science Institute,簡稱MSI)現(xiàn)已建在智利,以后還將陸續(xù)在拉丁美洲和世界各地的其他國家建立MSI。
這些MSI的目標(biāo)是使科學(xué)家能在自己的祖國工作,他們?cè)诒就翉氖卵芯?,并通過培養(yǎng)研究生和博士后來訓(xùn)練下一代科學(xué)家。他們將與現(xiàn)有的研究單位建立聯(lián)系,并能幫助促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。這些研究所將形成一個(gè)全球網(wǎng)絡(luò),通過電子設(shè)備連在一起,并具有共同的目標(biāo)。我預(yù)言你們?cè)趯頃?huì)聽到更多建立這種研究所的消息。
一些挑戰(zhàn)
影響相互交叉的一個(gè)障礙是我們自己的孤立傳統(tǒng),我們數(shù)學(xué)家過去總是與數(shù)學(xué)其他分支隔絕,與科學(xué)的其他領(lǐng)域隔絕,更是與非學(xué)術(shù)領(lǐng)域特別是與私人公司或單位隔絕。重要的是應(yīng)在研究所內(nèi)和研究所之間建立更多的橋梁。比如說,大學(xué)文化和私人工業(yè)的文化很不相同,幾乎沒有數(shù)學(xué)系大學(xué)生具有起碼的工業(yè)知識(shí),使他們將來在工業(yè)界能有滿意的職業(yè)生涯。在美國,新的數(shù)學(xué)博士中大約80%只考慮從事數(shù)學(xué)研究。而我在前面提到過許多非常活躍的工業(yè)領(lǐng)域,例如生物信息和通信技術(shù),在那里有許多前途廣闊的發(fā)展機(jī)會(huì)。
使我們感到不適的更基本原因可能是在二十世紀(jì)我們所受的教育:最艱深的數(shù)學(xué)問題才是最重要的。我們的文化也教導(dǎo)我們說:最有價(jià)值的是數(shù)學(xué)在心智上使人激動(dòng),數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的精巧和簡單,以及探究有趣問題的自由性,不管這種探究將你帶到何方。
為數(shù)學(xué)而研究數(shù)學(xué)的這個(gè)傳統(tǒng)起著決定性的作用。比如說,哈代(Hardy)的書《數(shù)學(xué)家的自白》(A Mathematician’s Apology)具有很大的影響。哈代講數(shù)學(xué)的內(nèi)在美。他認(rèn)為我們作數(shù)學(xué)是由于它作為美學(xué)的和心智的活動(dòng)的重要性。任何與實(shí)際應(yīng)用或與物理世界的關(guān)聯(lián)都是不恰當(dāng)?shù)纳踔潦俏覀兯幌M?。沒有老師教我們?nèi)パ芯肯裨诠こ?、生物、化學(xué)或氣象學(xué)等方面看上去亂糟糟或者沒有精確解的那種問題。我們總喜歡”純粹”的問題,而”純粹”這個(gè)詞給出了表明我們態(tài)度的一幅清晰的圖畫,仿佛所有其他類型的活動(dòng)都不是那么純粹。
但是,讓我們?cè)倩氐綌?shù)學(xué)悠久的歷史中看一看,這會(huì)有所幫助。在前面提到的巴斯德和孟德爾兩個(gè)例子中,我們看到基礎(chǔ)數(shù)學(xué)中的發(fā)現(xiàn)是由于實(shí)際問題的驅(qū)使。我們?cè)傧胍幌肱nD、歐拉、高斯、黎曼、龐加萊和其他一些數(shù)學(xué)家,他們的數(shù)學(xué)都跟對(duì)物理世界的研究相結(jié)合。從大部分歷史中,我們都已分享到物理的數(shù)學(xué)方面,并且發(fā)現(xiàn)它們實(shí)際上很有趣。
不過在二十一世紀(jì),逐漸發(fā)展了為數(shù)學(xué)而做數(shù)學(xué)的傳統(tǒng)。我們所設(shè)計(jì)的大學(xué)中,不再鼓勵(lì)跨越學(xué)科邊界的合作。我們?nèi)藶榈匕选睉?yīng)用數(shù)學(xué)”系從”純粹數(shù)學(xué)”系里分出去,這反映了對(duì)數(shù)學(xué)思維的一種狹隘的觀點(diǎn),結(jié) 論
在結(jié)論中我要強(qiáng)調(diào),無論是觀察我們的研究活動(dòng),還是我們彼此工作的方式,我們都正在看到全球性的相互交流與合作的大的發(fā)展趨勢。研究工作正在變得更為復(fù)雜,因?yàn)槲覀円M(jìn)行大量計(jì)算工作。研究也愈來愈要跨學(xué)科進(jìn)行,因?yàn)檫@是理解復(fù)雜系統(tǒng)的最好方式/世界各國都開始認(rèn)識(shí)到,如果要參加二十一世紀(jì)的知識(shí)和經(jīng)濟(jì)競賽,一定要有自己的研究能力。