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序論:好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程,我們為您推薦十篇生物學博士論文范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質,帶來更深刻的閱讀感受。
回顧2年多的留學生活,我感到學到的不僅僅是知識,更重要的是找到了獲得知識的方法和適合自己的研究方法。通過與國內外導師和有經驗的博士后,學長的交流溝通,我強烈地意識到必須建立適合自己的研究方法,才能高效、創新地開展研究工作。從閱讀參考文獻,確立研究課題,到提出新的思路和觀點,再到設計出科學的實驗方案,最后完成相關的實驗,證實新思路和觀點,經歷了很多失敗,也走過不少彎路,我終于找到了適合自己的研究方法,高效地完成了博士論文。同時,這段留學生活經歷也鍛煉了我的生活能力,交際能力和合作能力。
辛彥虛心地向張蔭昌教授和其他老師學習,不懂就問,踏踏實實地學瘤病理學的專業知識和臨床病理診斷技術。從常規病理診斷人手,不斷豐富著自己知識的積累。為適應研究工作的需要,辛彥先后于1984和1991年考取了中國醫科大學腫瘤病理學專業醫學碩士研究生和醫學博士研究生。并以優異成績畢業,獲得了相應的學位。她所完成的畢業論文被專家認為達到國內領先水平。1993年、1995年連續被破格晉升為副教授、副主任醫師和教授、主任醫師。
1993年。辛彥考取了世界衛生組織獎學金(WHO Fellowship)。赴英國倫敦大學Chafing Cross&
Westminster
Medical
School(CXWM)組織病理學系留學,師從國際著名病理學家K?Henry教授進行胃惡性腫瘤病理生物學行為的研究,1994年11月學成回國。1995年9月,應愛爾蘭皇家外科學院病理系主任Mary Leader教授邀請,赴都柏林在該院病理系進行胃癌相關國際合作研究工作1年。因為胃癌研究室的工作需要,她放棄了已經再次與愛爾蘭皇家外科學院病理系簽署的工作協議,1997年回國工作。
校、院領導的支持,辛彥組建了自己的研究室――腫瘤所第四研究室,帶領全室同志和研究生忘我地投入到科研工作之中。經驗的積累和不斷的學習,使她承擔起了學科帶頭人的工作,站在更高層次的辛彥沿著老一輩科學家開創的道路,開始了新的征程。中國醫科大學腫瘤研究所是教育部腫瘤學博士點學科和省重點學科,肩負著為我國抗腫瘤事業培養高層次人才的使命。辛彥教授多年來一直負責中國醫科大學碩士/博士研究生專業基礎課《腫瘤病理學》的全程教學工作并出色完成教學任務。
辛彥身體力行,兢兢業業,長期的工作實踐,使她深深懂得大學老師的教學是建立在科學研究的基礎上的,沒有深入的研究工作,就不可能有好的教學水平。因此,她在講授專業知識的同時,總是以嚴謹的科學態度,教導研究生要樹立誠信、實事求是的科學作風,注意培養鍛煉專業基本技能和獨立完成科學實驗的能力,結合自己的研究課題,教授同學們研究方法,以及如何選擇研究方向等問題。每年2-3月份是辛彥教授最忙的時候,為了指導當年畢業的研究生撰寫和修改學位論文,辛彥教授經常在實驗室伏案工作到深夜,直到把論文修改到滿意為止。在辛彥指導的研究生中有2人獲得中國醫科大學優秀碩士論文和優秀博士論文獎勵,4人獲得中國醫科大學優秀研究生和優秀畢業研究生榮譽稱號。在辛彥的教授下,她的學生在科學研究方面取得了令人驕傲的成績。多年來辛彥教授指導的研究生在國內外本專業核心雜志共60余篇,其中SCI收錄10篇;2名研究生獲得國家自然科學基金青年基金課題的資助;1名博士研究生作為第一負責人獲得遼寧省科技進步一等獎;2名出站的博士后目前都擔任所在科室的主任,成為學有所成、脫穎而出的中青年學科帶頭人。目前辛彥指導的已畢業的研究生均在國內腫瘤臨床、腫瘤病理診斷及科研工作中努力工作,積極為我國癌癥的防治事業奉獻著他們的青春和汗水,不斷成長進步。看到自己培養的研究生們已經成才,辛彥由衷地感到欣慰。
近年來,作為研究生導師,辛彥招收指導腫瘤病理學專業碩士研究生20名、博士研究生15名、博士后2名,為我國抗癌事業培養了一批優秀的腫瘤病理學專業人才。辛彥常這樣說,“我非常幸運,搞研究是我的興趣,我能從事自己喜愛的工作,剛一畢業就能跟隨張蔭昌老師這樣的國內外著名專家學習和一起工作,有一個明確的科研方向和國內外很高起點的專業平臺,多么令人羨慕。”她還說“我今天所取得的成績,是站在前輩的肩膀上走過的,也是我對前輩培養自己的一個報答。”
辛彥從一名初出茅廬的大學生,成長為在我國腫瘤病理生物學行為及侵襲轉移機理的研究領域內,科研成績突出的優秀中青年腫瘤學專家和學科帶頭人,她付出了怎樣的努力。參加工作以來,對辛彥來說幾乎沒有節假日,實驗室就是她最衷情的“家”。她把自己所從事的研究工作當作是自己生命和生活的一部分,每天都工作在10小時以上。熟悉她的人,深深感受到她的毅力、持之以恒的韌性;不熟悉她的人,無論如何也不會相信眼前這位瘦弱的女子竟會是拿了國家大獎的科學家。
博士畢業后,李仕貴教授毅然放棄了出國做研究的機會,繼續留在四川農大任教,之所以選擇在農大從事教育和科研工作,他認為這是責任所在。他用實際行動證明了自己會將師輩付出畢生心血的科研成果,傳承和發揚下去的決心。并表示,人生短暫,一個新水稻品種從研發到推廣,需要十年乃至更長的時間,如果不抓緊,人生又有幾個十年可以浪費?于是,四川農大少了一位留洋學者,卻多了一位兢兢業業的科研工作者。
專注科研奠定理論基礎
1995年,李仕貴教授開始攻讀由周開達院士和朱立煌研究員聯合指導的博士。為了彌補傳統水稻育種方法的周期長、效率低等不足,他毅然選擇了“水稻分子生物學及其在育種中的應用”作為自己的研究方向。3年來,他如饑似渴地汲取著分子生物學的前沿知識,刻苦鉆研,利用中科院遺傳發育所的先進實驗條件,完成了題為《水稻幾個重要性狀的遺傳分析和分子標記定位》的博士畢業論文,該論文被評選為2000年度“全國百篇優秀博士學位論文”。
在論文原創性的發現基礎上,李仕貴教授對水稻種質資源的挖掘和利用研究有了重大進展,近些年來,通過開發新的分子標記,發現了控制水稻抗病和雜種優勢等一系列具有重要育種價值的新基因,如抗稻瘟病基因Pi-d1、Pi-d2和Pi-f;與稻米品質相關小粒優質基因Ik-4;與生育期相關的遲熟隱性基因lf-3(t)和早熟高千粒重基因OsELF3;與雜種優勢利用相關的溫敏顯性核不育基因(TMS)、無花粉型核不育基因ABCGl5和隱性核不育基因SC-ms-2等,提高了育種效率,為分子標記輔助選擇育種方法提供了材料基礎和技術支持。
新理論的建立離不開開拓性的思維。為了解析水稻雜種優勢的分子機理,李仕貴教授對稻米品質、抗病、抗逆、高光合效率等農藝性狀進行了分析和定位,系統研究了不同生態環境對水稻農藝性狀的影響,并轉育了一批優質、高千粒重、大穗和高結實率的水稻群體,為水稻產量、品質、抗性相關基因克隆和功能解析及雜種優勢的分子機理研究奠定了物質基礎。作為第一完成人,主持的題為“水稻分子遺傳圖譜的構建、重要基因的分子標記定位及應用研究”的研究成果獲2004年度四川省科技進步一等獎。
執著進取開拓特色研究
科研的成功不僅需要勤勞不輟的決心,更需要扎實的理論基礎和正確的科研方向。重穗型雜交稻育種理論是周開達院士等老一輩水稻育種家針對西南稻區“寡日、高濕、小溫差”生態條件提出的創造性理論,李仕貴教授帶領的課題組以此為基礎,提出了以提高雜交稻親本千粒重和單穗重為重點,選育重穗型雜交稻骨干親本,組配重穗型雜交稻的育種技術路線。
而在育種方法的改進上,李仕貴教授課題組探索并運用了一套行之有效的育種策略:選擇親緣關系遠、性狀差異大的國外優良品種及中間材料作育種親本,通過漸滲雜交來增加恢復系的遺傳多樣性,將常規的育種手段和分子標記相結合,成功育成了重穗型雜交稻骨干恢復系蜀恢527和抗白葉枯病蜀恢527。2009年1月在北京召開的“全國植物分子育種會”上,與會專家均認為該成果是我國分子育種的重要進展之一,被國家“973”項目“主要農作物骨干親本遺傳構成和利用效應的基礎研究”列為重要研究材料。
近年來,李仕貴將現代生物技術和傳統育種方法有機結合,進行多性狀同步選擇,來提高選擇效率。利用快速檢測、分子標記輔助選擇、轉基因等現代生物技術,使雜交育種、系統選育等傳統育種手段不斷升級,并使兩者有機結合。建立了高效的多優良基因聚合的育種新體系,使新品種的快速定向培育更加精準,育種效率不斷提高,成功培育出一系列新的重穗型雜交稻親本。
理論來源于實踐,又用于指導實踐。李仕貴教授理論方面的鉆研,為其更進一步的科學實踐奠定了基礎。
創新科研開創新紀元
創造財富,造福于民,是科研的重要目的。
李仕貴教授通過上述創新的育種方法成功育成了重穗型雜交稻骨干恢復系蜀恢527,組配出經國家或省級審定的三系和兩系雜交稻組合37個,其中18個國家審定,5個被農業部遴選為超級稻,13個國標優質米,5個被評為四川“稻香杯”優質米。蜀恢527也是新恢復系選育的優良親本和遺傳研究的重要材料,被全國30余家科研單位和企業引用,已衍生育成新恢復系38個,組配出40余個雜交稻新組合通過國家或省級審定。蜀恢527是繼明恢63以來我國雜交稻恢復系育種上的重大突破。
蜀恢527系列組合的研制成功及推廣應用,對提高雜交稻產量和品質,保障糧食安全,提高農民收入作出了巨大貢獻。據不完全統計,至2010年,蜀恢527系列組合累計推廣2億多畝,新增稻谷87億多公斤,新增產值1 30多億元,國外推廣800多萬畝,創收外匯近千萬美元,贏得巨大社會經濟效益,為持續保持我國雜交水稻的世界領先水平和雜交稻走向世界提供了物質基礎和理論支撐。它也為李教授帶來了眾多榮譽:先后在2008年和2009年,分別獲四川省科技進步一等獎和國家科技進步二等獎。
然而,在獎勵面前,李仕貴教授并未“居功自傲”,而是試圖“得隴望蜀”。近年來,針對蜀恢527抗倒性的不足、難以適應機械作業的難題,李教授通過完善“重穗型雜交稻育種理論”,借鑒玉米輪回育種成功經驗,以隱性單基因控制的無花粉核不育材料ABCG15為基礎,結合系譜選擇和抗稻瘟病等相關基因的分子標記輔助選擇技術,建立了分子輪回育種方法,育成了新一代重穗抗倒型優質抗病恢復系蜀恢498和不育系川農1A等,組配出新一代川農優498等重穗抗倒型雜交稻組合,正在大面積推廣應用。
教書育人桃李滿天下
陶行知先生有言:學高為師,身正為范。李仕貴教授在四川農大深受周開達院士、黎漢云研究員、林文君教授、任正隆教授等人的影響和教育,所以他深刻理解教師對于學生的作用。李仕貴
教授也以自己的實際行動來教育學生。
培養學生踏實的作風。每逢暑假,正是水稻的生長期,剛剛結束教學任務的李仕貴便趕往稻田,埋首其中。他曾說:“結實飽滿的水稻,總是低下高貴的頭,稗子的腦袋則在風中飄蕩。人就要像水稻一樣實誠,每一步都走得踏實。”這種踏實的學術作風,為學生樹立了良好形象。在學生眼里,李教授沒有架子:“在炎熱的天氣里,挽起褲腳,跟學生一起育種,即使身上被曬脫皮也不在乎!”
李教授認為,興趣很重要,可以激發人的潛力。他把對水稻育種的熱愛作為自己不斷前進的動力。因此,他很注重培養學生的興趣,多給學生做實驗、交流的機會。在搞好研究的同時,李教授很喜歡給學生上課,將自己研究的前沿東西融入到課堂,達到教學相長的目的。他經常是周末從溫江趕回雅安給本部的同學上課,每次兩天持續的講課,由此患上了慢性咽炎。
在指導學生做研究方面,要求學生嚴謹認真又不失開拓精神。他要求課題組堅持每兩周開一次例會,一起探討研究、學習心得。但又不會過多干涉學生的實驗,課題安排好后,給予學生足夠的信任,并盡可能為學生的自由發揮提供平臺。部分學生先后在國家留學基金資助下,到耶魯大學、加州大學伯克利分校和美國農業部水稻中心的等著名實驗室從事相關研究,并在《PlantCell》、《Plant Journal》等國際知名刊物上發表系列高水平研究論文。迄今,李仕貴教授已培養博士和碩士研究生60余名,為我國農業科學研究和推廣應用培養了一批高級專業人才。
榮譽等身,低調謙遜
何梁何利基金獎被稱為業界的“中國的諾貝爾獎”,是目前國內規模最大、影響最廣和最具權威的社會力量所設獎項,在中國開辟了重獎杰出科技人員的先河。2010年,李仕貴教授獲得何梁何利基金科學與技術創新獎。他是四川農業大學繼周開達、顏濟之后,第三位獲得這一殊榮的教授。
關鍵詞: 虛擬森林;環境模擬;遺傳算法;L系統;二叉樹
Key words: virtual trees;environmental simulation;genetic algorithm;L system;binary tree
中圖分類號:TP34文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)28-0155-02
1概述
虛擬森林環境(Virtual Forest Environments, VFE)是虛擬現實技術在林業科學上的應用實踐,它以林業空間數據為依托,以虛擬現實技術為特征,構建森林對象,表達及分析復雜的森林現象,這種不同與以往二維圖形的表達方式誘發了三維可視化的新方法,新思想,新發展。虛擬森林環境是一個可進行森林實驗的虛擬工作室或人與人交流研討、協同工作的媒介平臺,在虛擬森林環境中可以做定性與定量的綜合分析,解決復雜森林管理規劃問題、科學地協同決策。虛擬森林環境可用于對現實世界的森林數據進行模擬、分析、解釋、預測等,幫助理解復雜的森林生長現象,支持林業規劃、決策和調控。因此,面向林業的虛擬森林環境的研究,是一個十分復雜而迫切需要解決的問題,它將為林業建設提供一個廣泛而形象化的信息處理環境及支撐工具,為專家提供林業決策的新平臺,有效推動森林資源的合理保護和營林生產等林業各個環節的信息化進程,進而提高林業管理的現代化水平,促進資源、環境、社會、經濟的可持續發展問題的討論,具有重要的理論和現實意義。
地球表面上只要有植物生活所必須的環境條件就會有植物聚集生長并形成種群。植物種群的基本特征是植物與植物,植物與環境之間的相互關系。植物種群是植物群落的基本單元,具有以下三個基本特征:①空間特征:種群具有一定的分布區域、分布形式和空間等級結構;②數量特征:種群在單位面積上(空間內)有一定的個體數量,并將隨時間而發生變化;③遺傳特征:種群有特定的基因構成,種群內的所有個體具有一個共同的基因庫,基因頻率具有空間分布型,并隨時間而進化。
虛擬森林環境中的研究重點是對植物種群的研究,最終是要說明植物種群的動態分化與適應過程。然而,虛擬自然景物技術發展到今天,構造虛擬植物的模型已經很多,但多數都側重于圖形學方面,主要研究對象在某一時刻的具體形態。本文受達爾文生物進化論思想啟發,借鑒生物界自然選擇和進化機制,從植物種群著手,利用遺傳算法構造了虛擬植物模擬器,為實現虛擬森林中植物個體間優勝劣汰的競爭關系提供實現手段,在一定程度上實現虛擬森林反演過去,再現現實,預測未來的動態功能。
2模擬與實現
在為虛擬植物建模時,本文使用了基于二叉樹的L系統,該方法的特點是在L系統文法生成初期就已經體現了節點之間的上下文關系,并且在內部生長因子和外部環境因子的共同作用下,將枝干的粗度、偏轉角度、長度、出芽點個數等信息存儲在相關結點中。二叉樹的建立是從頂向下遞增完成的,需要遍歷生長狀態對應的字符串。該算法的創新在于各個狀態節點之間的邏輯關系在L系統建立時就已經存在,結點與其相鄰的結點間存在著上下文的關系,這種新型的基于二叉樹的L系統結構在描述環境敏感型虛擬植物方便有效。枝條彎曲的模擬對于形象地模擬植物的形態很重要。彎曲模擬一般用參數曲線擬合的方法來模擬枝條的彎曲。該方法雖然能模擬各種枝條的彎曲,但需要對枝條彎曲形狀做大量測量,通過統計數據得出曲線控制參數。這種方法不適合模擬植物生長的過程。本文通過分析枝干的受力情況,確定分枝偏轉的角度。分枝的空間位置體現了枝條受重力作用表現出的屈地性以及受光照影響表現出的向光性。使得不同生長長度和不同生長位置的枝條彎曲的程度不相同。因此建立了基于環境敏感型植物的虛擬森林模型。該模型包括了虛擬植物模型、虛擬植物模擬器、環境模擬器、環境模型和環境因子(陽光、溫度等)。該模型從宏觀和微觀兩個方面來實現虛擬植物與環境之間的交互。宏觀方面,虛擬植物和環境之間存在交互,環境因子作用于虛擬植物的生長模擬,當環境變化后,植物個體需要改變其形態來適應環境的變化;微觀方面是從植物生態屬性出發,利用遺傳算法通過改變植物的基因片段體現虛擬森林環境下種群中植物個體之間的競爭關系,模擬自然界中的優勝劣汰的選擇規律。該模型的提出使得環境敏感型植物的模擬更加真實自然,有效地反映出植物之間的競爭關系,在一定程度上實現了虛擬森林環境反演過去、再現現實、預測未來的功能。
3總結與展望
植物是自然場景的重要組成部分,在虛擬現實/環境、計算機動畫與仿真中,植物模型的精細程度和外觀效果直接影響室外場景的真實感。因此,植物的建模表示與真實感繪制一直是計算機圖形學領域研究的熱點和難點之一。隨著計算機硬件和軟件系統的飛速發展,特別是可編程圖形卡及相應編程語言的功能日益完善和強大,人們開始考慮動態自然場景的真實感繪制問題;另一方面,數字娛樂與媒體如影視特效、視頻游戲等也迫切希望圖形學提供有效、快捷的算法來處理動態變化的室外場景,并在獲得更為逼真的動態效果的同時加快制作工序并節省成本。注意到植物形態各異、結構復雜,其生長和運動蘊含著錯綜復雜的物理和生物學規律與機理。因此,在保證一定的形態真實感的前提下,構造合適的物理模型和生物學模型,加速模擬計算,以便最大限度獲得運動或變化真實感顯得頗為重要。本文基于物理和生物學原理,從植物的表達模型出發,研究植物的動力學模擬與生長模擬,力求在形態真實感、運動真實感以及效率之間取得較好的平衡,以滿足相關應用的需求。
參考文獻:
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中圖分類號:G804.6文獻標識碼:B文章編號:1007-3612(2007)10-1381-03
隨著現代科技水平的不斷提高,運動生物力學研究手段與方法也不斷地更新,研究內容和層次不斷深入、系統,運動生物力學的研究方法在許多運動項目中有了廣泛的應用,對于認識運動項目技術的規律和提高運動技術水平,起到了重要的作用。
對于運動生物力學的原理和方法在乒乓球運動項目中的應用,國內外已進行了許多研究,但已有的研究不夠系統和深入,所用的運動生物力學研究方法比較單一,乒乓球專項化的運動生物力學儀器很少,對于乒乓球與球臺或球拍碰撞的原理、乒乓球飛行的運動狀態、乒乓球動作技術原理等有些方面揭示得還不夠全面或尚未揭示,對于運動器材、服裝的研究很少。
近年來,國際乒聯對乒乓球競賽規則的三大改革,以及現代世界乒乓球技術的迅猛發展,都要求我們要借助于科技的力量和手段,更加全面地、深刻地認識乒乓球運動的規律,不斷地更新觀念,技術上不斷創新進步,訓練方法上要更加科學合理,以促進乒乓球運動的發展。本文根據乒乓球運動專項運動生物力學研究的現狀、運動生物力學學科發展趨勢、以及乒乓球運動發展的實際需求,對運動生物力學在乒乓球運動中應用的研究領域和研究方法的發展趨勢進行展望,以期對乒乓球運動規律有更加深刻而全面的認識,為運動生物力學如何更好地結合乒乓球專項特點為乒乓球運動實踐服務提供借鑒。
1運動生物力學在乒乓球運動中應用的研究領域的展望
從運動生物力學角度來看,乒乓球運動是通過乒乓球和球拍位置的變化(平動和轉動)與運動員機體的活動相結合的一項運動。運動員的擊球動作使球拍和球碰撞后,擊出的球以一定的動量、動量矩落到對方臺面,與臺面發生碰撞,反彈后再與對方的球拍相碰撞。歸納起來,乒乓球項目中的運動包括:運動員的運動(動作技術)、乒乓球在空中的運動(速度、旋轉、弧線)、乒乓球的碰撞運動(乒乓球與球臺或球拍碰撞)。對乒乓球這三個方面的運動生物力學研究分析需要一定的設備儀器與方法。與乒乓球運動相關聯的還有球、球臺、球拍等器材以及運動員的服裝。
以往對乒乓球運動的運動生物力學研究在上述方面已進行過一定的研究,但對于乒乓球與球臺或球拍碰撞的原理、乒乓球飛行的運動狀態、乒乓球動作技術原理等有些方面尚未揭示,或揭示得還不夠全面,對于運動器材、服裝的研究很少。根據運動生物力學和乒乓球運動的發展趨勢,運動生物力學在乒乓球運動中應用的研究領域,可以預計運動技術研究仍將會占較大比例,同時,在全民健身、運動醫學、康復醫學、運動器材、服裝及實驗儀器設備等方面也會開展研制。具體可以開展以下幾個方面的研究:
1) 動作技術診斷;
2) 乒乓球與球拍碰撞、與球臺碰撞的研究;
3) 對乒乓球拍運動的研究;
4) 乒乓球拍、乒乓球運動鞋的研制與優化;
5) 乒乓球運動員肌肉、骨骼力學特性的研究;
6) 乒乓球專項測試儀器的開發;
7) 乒乓球運動員損傷機理和預防的研究。
2運動生物力學研究方法在乒乓球運動中的應用與展望
按研究方法劃分,運動生物力學應用在乒乓球運動中的研究大體可分為兩類: 一是力學理論研究方法,二是實驗研究方法。兩者應當緊密結合,才能使運動生物力學更好地在運動實踐中應用。
2.1運動生物力學的力學理論研究方法在乒乓球運動項目中的應用與展望該研究方法因為是通過模擬手段對人體運動仿真,一般包括5個步驟:1) 確定運動恃征,建立目標函數;2) 選擇模型確定剛體的自由度;3) 建立動力學模型(拉氏方法、Kane方法、雅各賓法等);4) 實測已知數據并求解;5) 根據求解結果解釋運動規律,這一步驟是將求得的數學規律化為體育運動語言對運動技術進行合理的指導。
縱觀運動生物力學在乒乓球運動中應用的現狀,可以看到,以往用的最多的是運用力學原理對一些現象進行解釋。而利用力學理論研究的方法卻很少。根據此研究方法,可以對乒乓球中許多問題進行研究。
如對于乒乓球運動員的傷病的研究,至今還沒有在擊球過程中對腕、肘、肩關節、頸椎、腰椎等的關節力和力矩的定量分析,而對其認識有助于對乒乓球運動員運動損傷的認識和預防。可以利用力學理論研究的方法對關節力和力矩進行推算。以計算上肢各關節的關節力和力矩為例。首先確定乒乓球運動員擊球過程中上肢的運動特征。二、建立上肢模型,整個上肢可分為上臂、前臂和手(包括器械)三個部分,根據上肢實際的生理結構和以往生物力學建模的經驗,可將人體上肢簡化為3剛體7自由度的物理模型。三、運用多剛體系統動力學理論中的Kane方法,建立系統運動學和動力學方程,四、通過攝像的方法獲取上肢的運動學參數以及鄭秀媛公布的人體環節參數,求出腕、肘、肩關節的關節力和力矩。五、根據關節力和力矩對乒乓球運動員的傷病進行認識。
2.2運動生物力學的實驗研究方法在乒乓球運動中的應用和展望運動生物力的實驗研究方法在乒乓球運動項目中應用現狀是,動力學研究幾乎沒有,運動學測試也不多,所運用到的生物力學儀器很少。所以實驗研究方法在乒乓球運動項目中有極大的發展空間。
2.2.1常用的生物力學儀器將在乒乓球項目中的廣泛應用許多已經在其他專項中運用較為廣泛的生物力學儀器在乒乓球運動項目中尚未廣泛使用。比如,三維測力臺,肌電儀,足底壓力鞋墊。
三維測力臺可以反映地面對人體的反作用力。運動員擊球的力最終是通過人體蹬地面,同時地面給人體的反作用力而實現的。而對乒乓球運動員地面反作用力的動力學特征的描述至今尚無。
通過在運動員的鞋子里放上壓力鞋墊,可以得出在移動過程中,腳底壓力的分布圖,可以為乒乓球運動員鞋子的設計提供參數。
通過肌電儀可對完成某動作所參與的肌肉活動的強度和時間進行描述,確定主要的參與肌群。用在乒乓球運動員身上,就可以很清楚的知道完成某動作的肌肉用力順序是什么,哪些是主動肌,哪些是被動肌,可為力量訓練提供參考。
2.2.2開發乒乓球專項化、反饋快速化的運動技術測試儀器這是運動生物力學測試儀器的發展趨勢,至今為止,在乒乓球界中尚無有此類測試儀器的研發成功。近年來其他運動項目共用運動學、動力學及生物學指標,測試儀器的質量、功能、效率不斷提高,同時,某些運動項目專用的測試儀器不斷出現。例如,體操項目單杠、雙杠、高低杠、跳馬、吊環的測力系統、賽艇多參數遙測分析系統、起跑蹬力測試系統、蹬冰力測試系統、游泳出發測力系統等。
其他專項的研究可為乒乓球專項化的測試儀器提供借鑒,比如考慮是否可以在乒乓球拍上安裝加速度傳感儀。隨著科學技術的迅速發展,加速度傳感器體積和質量都可以做到非常小,精度可以達到很高,此儀器可以實時監控球拍三個方向上的速度、加速度和角速度,并可據此推算球拍的受力情況,以及擊打乒乓球后,球體獲得的初速度。而對乒乓球拍的運動情況的所做的研究非常之少。
如果這些設想可以實現的話,將豐富乒乓球理論知識,對乒乓球運動的實踐將會有快捷的幫助。
2.2.3多機同步測試的研究多機同步測試研究是運動生物力學研究的發展趨勢。人體運動十分復雜,因此,多機同步測試方法對各項運動技術研究十分重要。由于多機同步測試研究需要的儀器多、經費多、時間長、技術人員多,而且多數動力學指標和生物學指標的測試在正式大賽中很難進行,所以,多機同步研究的報道較少。隨著科學技術的進步和對運動技術研究的深入,多機同步測試研究將會得到較快發展。
對于乒乓球這項精密的運動,以往的研究多是從一維的視角來進行的,對乒乓球運動的生物力學的研究應朝著多維的研究視角發展。比如,將攝像系統和測力臺系統同步的測試方法,綜合運動學和動力學的數據對乒乓球運動進行更加深入、全面的認識。
2.2.4生物反饋技術將在乒乓球運動技術訓練中應用運動生物力學測試中提供給運動員、教練員的技術動作的速度、幅度、方向、力量等指標數據,運動員在訓練中很難掌握,如將測試的數據轉換成聲、光信號直接提示給運動員,表示其當前的動作是否達到了要求或某個范圍,運動員接收到聲、光信號后,便馬上做出反應,調整動作的幅度、強度、速度等就容易得多。這方面研究在其他專項中已經取得了一定進展,例如北京體育大學金季春教授指導其博士生閆松華所研制的用于短跑訓練的“測試鞋”,對每一步的著地時間和騰空時間進行實時監控,正朝著生物反饋的方向發展。
生物反饋技術在乒乓球運動技術訓練中的應用也是乒乓球運動項目生物力學發展的趨勢。
2.3將力學理論研究方法和實驗研究方法緊密結合是運動生物力學在乒乓球運動中應用的研究方法的發展趨勢力學理論研究方法的基礎是經典力學理論,并應用它解釋分析生物體運動及探索其運動規律。力學理論研究方法優點是能使研究工作更加嚴謹和深人,但由于模擬研究目標和對運動數學化描述的困難,這類研究難度很大,且研究結果與運動實踐尚有一定的距離。所以力學理論研究方法必須輔之實驗和經驗,才能使它在實際應用方面的作用得以發揮,力學理論方法與實驗測試方法兩者應當緊密結合。前者提供了運動普遍規律,對分析有理論指導意義,后者是理論研究與實際應用的橋梁,能使研究更好地為運動實際服務。實驗研究方法,通過各種實驗手段,測試記錄體育運動過程,并以此作為依據,結合經驗,對運動技術進行分析對比,從而提出改進技術的意見和建議。這種研究方式是以具體運動員的具體動作作為研究對象。
實驗通常用高速攝影、錄像、測力臺測得運動學和外力參數,用肌電測試儀測得人體內力參數,然后通過數據處理和分析,來診斷運動技術的優劣及動作的合理性。這種方法以實驗手段為主,與運動實踐聯系緊密,能對運動員的技術訓練直接施加影響。但由于該方法研究和實驗的對象是具有個體特征的人,不可避免地造成對共性的運動規律研究的困難,從而使研究結論難以達到理論升華。因此實驗方法必須和力學理論研究共同發展、相輔相成,才能使運動生物力學學科漸趨深入完善。
用理論力學理論研究方法和實驗研究的方法對乒乓球運動進行運動生物力學的研究,將提供認識乒乓球運動規律的多維視角,會對乒乓球運動規律有更加深刻而全面的認識,進而可使運動生物力學更好地為乒乓球實踐服務。是運動生物力學在乒乓球運動中應用的發展趨勢。
3總結
根據乒乓球運動專項運動生物力學研究的現狀、運動生物力學學科發展趨勢、以及乒乓球運動發展的實際需求,運用多種運動生物力學的理論力學和實驗研究相結合的方法,對乒乓球運動中的多個領域進行分析和研究,是運動生物力學在乒乓球運動項目中的研究發展趨勢。
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馮?諾依曼從小聰穎過人,興趣廣泛,6歲時,他就能心算做八位數乘除法,8歲時掌握微積分,12歲就讀懂領會了波萊爾的大作《函數論》要義。
馮?諾依曼的記憶力驚人,讀書過目不忘。他對讀過的書籍和論文,能很快一句不差地將內容復述出來。
馮?諾依曼一生掌握了7種語言,最擅德語,他在用德語思考種種設想時,又能快速譯成英語。據說,6歲時他就能用古希臘語同父親閑談。
在計算機領域,他被譽為“計算機之父”。在經濟學領域,他被譽為“博弈論之父”。在物理領域,馮?諾依曼在20世紀30年代撰寫的《量子力學的數學基礎》對原子物理學的發展有極其重要的價值。在化學方面他也有相當的造詣,曾獲蘇黎世高等技術學院化學系大學學位。 30歲時,馮?諾依曼已經是純粹數學學者中的巨人;45歲時,他被全球公認為20世紀最具世界性、最多才多藝、最才思敏捷的數學家。從遍歷定理的第一個有力證明到天氣控制方法,從原子彈的聚爆裝置到博弈論,從一種用于研究量子物理學的新代數學到帶有預先儲存程序的計算機的裝配,到處都可以看到他的設想。他在格論、連續幾何、理論物理、動力學、連續介質力學、氣象計算、原子能和經濟學等領域都做過重要的工作,被稱為上世紀“最偉大的全才之一”。
米哈伊爾?瓦西里耶維奇?羅蒙諾索夫Михаи?л Васи?льевич Ломоно?сов
他創辦了俄國第一所大學――莫斯科大學;由于他淵博的學識,他也被普希金贊譽為“俄羅斯的第一所大學”;他是“俄國科學史上的彼得大帝”,俄國百科全書式的科學家、語言學家、哲學家和詩人。他在俄國的地位,有如伽利略在意大利、牛頓在英國、笛卡兒在法國、萊布尼茲在德國和富蘭克林在美國的地位。
為了躲避繼母的責罵、爭取更好的學習環境和機會,19歲的他帶著兩本啟蒙書――《斯拉夫語法》和《算術》,憑著借來的3個盧布,離開家鄉、踏上了漫長的求學之路。他冒充教會執事的兒子進入了斯拉夫-希臘-拉丁學院,用1年時間掌握了拉丁文,并自修了希臘文,用5年時間修完了8年的課程,被選派到彼得堡國家科學院大學深造。半年后,又被派往德國學習采礦和冶金。1736年秋,他進入馬爾堡大學學習物理學和化學,期間精通了德語、法語,后又到弗賴堡學習礦業和冶金學。在克?伏爾夫教授的手下,他學習了數學、哲學、物理學,又選學了化學、力學、礦山測量、水利工程學課程。
他在物理、化學、語言學、文學、哲學、歷史、天文、地質、礦物、航海等領域都有杰出的成就:
他是一個出色的人文學者,在歷史學、語言學、哲學方面都有研究,被譽為“俄羅斯現代語言之父”,著有《修辭學》《俄語語法》和《論俄文宗教書籍的益處》等。
他在觀測金星凌日時第一個發現了金星上存在著大氣;他創立了熱動力學說,指出熱是物質本身內部的運動,從本質上解釋了熱的現象;他提出了氣體分子運動論,認為空氣微粒對容器器壁的撞擊是空氣產生壓力的結果;他對氣體壓強給以正確解釋,即是空氣質點對器壁撞擊的結果;1741年,他創立了物質結構的原子――分子學說,為俄國的物理化學的發展奠定了基礎。他用實驗證明化學反應前后物質的質量相等,這一發現比拉瓦錫發現物質不滅定律早18年;他是最早應用天平來測量化學反應重量關系的化學家。
他是俄羅斯的“全能才子”,是俄國“文藝復興式的人物”。他的名字叫米哈伊爾?瓦西里耶維奇?羅蒙諾索夫。
戈特弗里德?威廉?萊布尼茨Gottfried Wilhelm Leibniz
萊布尼茨,德國自然科學家、物理學家、哲學家、數學家、歷史學家。他的研究成果遍及力學、邏輯學、化學、地理學、解剖學、動物學、植物學、氣體學、航海學、地質學、語言學、法學、哲學、歷史學、外交學等等,他是歷史上少見的通才,被譽為“十七世紀的亞里士多德”。他還是最早研究中國文化和中國哲學的德國人,而他的職業,是一名律師。
萊布尼茨在數學史和哲學史上都占有重要地位。在數學上,他和牛頓先后獨立發明了微積分。有人認為,萊布尼茨最大的貢獻不是發明微積分,而是發明了微積分中使用的數學符號,他也因此被稱為“符號大師”。萊布尼茨還對二進制的發展做出了貢獻。
在哲學上,萊布尼茨的樂觀主義最為著名,例如他認為“我們的宇宙,在某種意義上是上帝所創造的最好的一個”。他和笛卡爾、巴魯赫?斯賓諾莎被認為是17世紀三位最偉大的理性主義哲學家。
萊布尼茨對物理學和技術的發展也做出了重大貢獻,并且提出了一些后來涉及廣泛(包括生物學、醫學、地質學、概率論、心理學、語言學和信息科學)的概念。萊布尼茨在政治學、法學、倫理學、神學、哲學、歷史學、語言學諸多方向都留下了著作。他的著書,約四成為拉丁文,約三成為法文,約一點五成為德文。
萊布尼茨的求學經歷也堪稱傳奇。
15歲,他進入萊比錫大學學習法律, 一進校便跟上了大學二年級標準的人文學科的課程。期間他還抓緊時間學習哲學和科學。
17歲,他以《論個體原則方面的形而上學爭論》一文獲學士學位。
18歲,萊布尼茨完成了論文《論法學之艱難》,獲哲學碩士學位。
19歲,萊布尼茨向萊比錫大學提交了博士論文《論身份》。次年,審查委員會以他太年輕為由而拒絕授予他法學博士學位。他對此很氣憤,于是毅然離開萊比錫,前往紐倫堡附近的阿爾特多夫大學并立即向學校提交了早已準備好的那篇博士論文。
21歲,阿爾特多夫大學授予萊布尼茨法學博士學位,還聘請他為法學教授。
據稱,經當代智商測試研究,萊布尼茲的智商高達205,是人類歷史上少有的天才。
托馬斯?楊Thomas Young
英國物理學家托馬斯?楊是個奇才,同學們都稱他為“奇人楊”。上帝在造人方面從來都不是公平的,托馬斯?楊就是個例子。表面上,他的身份是醫生、物理學家,但這僅僅只是他的社會角色而已。他涉獵的廣泛程度讓人瞠目,他的才華橫溢讓人吃驚。
他在光波學、聲波學、流體動力學、造船工程、潮汐理論、毛細作用、虹的理論、力學、數學、光學、聲學、語言學、動物學、埃及學等領域均有建樹。他還對藝術頗有興趣,他熱愛美術、音樂,幾乎會演奏當時的所有樂器。他會制造天文器材,還研究了保險經濟問題。他擅長騎馬,并且會耍雜技走鋼絲。
小時候的托馬斯是個神童,2歲會閱讀,4歲能將英國詩人的佳作和拉丁文詩歌背得滾瓜爛熟;不到6歲已經把圣經從頭到尾看過兩遍,還學會用拉丁文造句;9歲掌握車工工藝,能自己動手制作一些物理儀器;幾年后他學會微積分和制作顯微鏡與望遠鏡;14歲之前,他已經掌握10多門語言,包括希臘語、意大利語、法語等等,不僅能夠熟練閱讀,還能用這些語言做讀書筆記;之后,他又把學習領域擴大到了東方語言――希伯來語、波斯語、阿拉伯語;他閱讀了大量的古典書籍,在中學時期,就已經讀完了牛頓的《自然哲學的數學原理》、拉瓦錫的《化學綱要》以及其他一些科學著作,才智超群。托馬斯26歲時,著名的羅塞塔石碑被發現。石碑上刻了三種文字:古埃及象形文、古埃及通俗文字和希臘文。首先闡釋這些象形文字的人是法國人商博良,但托馬斯卻是把碑文的譯文發表成書的第一人。
【關鍵詞】 胰腺;缺血再灌注;重組蛋白酶抑制劑;淀粉酶;腫瘤壞死因子α
胰腺移植能增加患者胰島素分泌細胞,從而有效地控制血糖,防止和改善糖尿病的并發癥。早期胰腺炎是胰腺移植術后的常見并發癥,而缺血再灌注(I/R)損傷是引起移植胰腺炎的主要原因,因此術后使用高效治療胰腺炎的藥物可取得較好的效果。重組蛋白酶抑制劑(RPI)是含有Kunitz結構域(Kunitz domain)的一個片段(289~345),由57個氨基酸殘基組成多肽,具有Kunitz型絲氨酸蛋白水解酶抑制(KPI)活性,能夠有效地抑制胰蛋白酶、彈性蛋白酶、纖溶酶、胰血管舒緩素等蛋白水解酶的活性。研究表明,成功地利用DNA重組和分子克隆技術制備重組人Kunitz型RPI優選的表達系統是巴斯德畢赤酵母表達系統〔1〕,并通過藥效學實驗證實RPI對急性胰腺炎有明顯的治療作用〔2〕。本研究旨在觀察RPI在胰腺I/R損傷的保護作用,為臨床防治胰腺I/R損傷提供實驗依據。
1 材料與方法
1.1 動物、試劑及儀器 Wistar大鼠30只,雌雄兼用,由吉林大學醫學動物研究中心提供。RPI由吉林大學藥學院制備。淀粉酶和脂肪酶測定試劑盒購自南京建成生物工程研究所。COLE PARMERP酶標儀 (新加坡 ) TJ6低溫高速離心機(美國BACPKMA公司);2700型生化分析儀(日本SANYO公司);KUBOT KR2000T高速離心機(日本)。
1.2 動物模型與分組 術前實驗動物禁食 12 h,自由進水,隨機分為假手術組、I/R模型組和RPI組。術前30 min假手術組、I/R模型組尾靜脈推注生理鹽水1 ml,RPI組尾靜脈推注RPI(8×104 kIU/kg) 。3%戊巴比妥鈉 30 mg/kg腹腔注射,腹正中切口,分離胃脾韌帶,結扎脾門血管,夾持脾臟,將胃翻向大鼠右側,暴露膈肌與左腎動脈之間的腹主動脈,游離腹腔干至脾動脈,用無創動脈夾閉脾動脈,造成胰腺體尾缺血模型,30 min后松開動脈夾進行再灌注,松開動脈夾前各組按上述方法再次給藥 1 次。假手術組以相同的手術方法切開顯露腹腔干及脾動脈,但不夾閉血管。再灌注時間均為 6 h。
1.3 大鼠血清淀粉酶(AMY)和脂肪酶(Lipase)測定 各組動物分別在再灌注后 6 h腹主動脈取血約 3 ml,2 000 r/min 離心 10 min,分離血清,測定血清AMY、Lipase。
1.4 大鼠血清腫瘤壞死因子α(TNFα)和白細胞介素1β(白介素1β)的測定 標本采集同1.3,分離血清,采用ELISA方法測定血清TNFα、IL1β,具體步驟按試劑盒要求進行。
1.5 統計學分析 采用SPSS10.0統計軟件,實驗數據以x±s表示,各組數據的均數比較采用單因素方差分析。
2 結 果
2.1 RPI對胰腺I/R損傷大鼠血清AMY和Lipase的影響 I/R模型組大鼠血清AMY及Lipase含量均明顯增高,與假手術組比較具有顯著性差異。RPI組與I/R模型組比較,大鼠血清AMY及Lipase含量均明顯降低(P
2.2 RPI對胰腺I/R損傷大鼠血清TNFα和IL1β的影響 I/R模型組大鼠血清TNFα和IL1β水平均明顯增高,與假手術組比較差異顯著(P
3 討 論
I/R損傷是造成胰腺移植后各種并發癥的主要原因之一,如移植術后早期胰腺炎、移植術后胰島細胞功能不良,這些都大大降低了胰腺移植的效果〔3〕。I/R損傷的具體發病機制復雜,目前認為與能量代謝障礙、 氧自由基的產生以及中性粒細胞激活并釋放炎性細胞因子等有關〔4〕。
基因工程制備的RPI是一種小分子量β淀粉樣蛋白前體(APP),包含一段KPI結構域,具有強抑制活性,氨基酸序列與KPI家族的抑肽酶43%同源性,具有與KPI相同的生物學活性和藥理作用。本研究中通過建立大鼠胰腺I/R損傷模型后,血清AMY和Lipase明顯升高,而給予RPI治療后則明顯降低,說明RPI可有效地抑制胰酶的分泌和釋放。
另外炎性細胞因子的釋放在胰腺I/R損傷的病理生理中起重要作用。炎性細胞因子主要由機體的免疫細胞分泌,在各種因素刺激如感染、 外傷、 缺血后其表達可急劇增加,過度表達可導致或加重組織損傷〔5〕。其中,TNFα 和 IL1β 已被普遍認為是介導胰腺I/R損傷的主要細胞因子,其水平異常增高時,可直接作用于細胞,使組織細胞溶解;作用于中性粒細胞時,刺激中性粒脫顆粒,生成自由基,釋放各種蛋白酶和其他水解酶,誘導細胞凋亡,造成局部組織損傷和毛細血管通透性增高,進一步加重微循環障礙,微循環障礙反過來又誘發炎癥介質的釋放。本研究也顯示,RPI可明顯降低I/R模型組血清TNFα、 IL1β,說明胰腺I/R后,RPI通過抑制炎性細胞因子的作用而達到對胰腺I/R的保護作用。
參考文獻
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DNA計算中的DNA是重要的遺傳物質攜帶著生物體的所有遺傳信息,而遺傳算法也是采用生物的遺傳信息進行操作的算法,其不同是DNA計算是實驗室中進行的而遺傳算法是在計算機上編程進行的,將二者混合使用可以使遺傳算法在生物的遺傳調控機理中更深層次的進行模擬,從而使遺傳算法的計算性能得到進一步的提升。由于遺傳算法的優越性和良好的性能,將其混合到DNA計算中可以突破其計算的局限性[1]【2】。因此學者開始對該混合的DNA遺傳算法進行深入的研究,并取得了一定的成果。本文是在前人研究的基礎之上,對遺傳算法和DNA計算的混合使用中的算子進行了深入的研究。
1.算法中改進的新型算子的提出
1.1 改進算子中的采用技術
受到DNA分子結構的啟發,本文將用DNA的四種堿基對問題的潛在解進行編碼,由于DNA的編碼方式不能直接被計算機處理,本文將使用二進制表示的數0123對堿基進行編碼。在這種編碼方式中,令0與鳥嘌呤相對應,1與腺嘌呤對應,2與胸腺嘧啶對應,3與胞嘧啶對應,并且0、1、2、3四個整數將采用二進制的形式進行表示。為了在在編碼中實現簡易的數學和邏輯操作,將二進制數中的第一位作為區分嘌呤和嘧啶的編碼位即0代表嘌呤而1代表嘧啶。同時與互補堿基對對應的代碼也呈現互補關系,如堿基對C和G互補組合由0(00)與3(11)構成,而1(01)與2(10)構成的A和T堿基對。這樣的互補配對關系,有助于新操作算子的設計。
下面是以上面的編碼方式為依據的一個n維的最小化問題:
示長度為的四進制數字串,單個個體的編碼長度為,每個變量編碼精度由求得。
DNA-GA與遺傳算法用二進制進行計算編碼時的解碼方式相似。其均是以n維十進制向量的形式對個體進行解碼,其中:
上公式中的為整數串中的第維第列的數字。因為變量取值范圍的不同,所以按比例將變量進行轉換,這樣就可以得到對應問題的解。
按照這種模式進行編碼,就可以引入更多的基因操作到遺傳算法中,這樣就可以設計算法效率更高更有效的算子。
本文所采用的適應度函數和選擇算子是原遺傳算法中所采用的,這里就不再贅述。
1.2 改進的新型算子
1.2.1 交叉算子
交叉操作是遺傳操作中的重要的生物信息遺傳操作,故本文對現有的交叉算子進行了改進,在其中加入了DNA計算中的生物操作技術,形成了新的算子。
(1)移位交叉算子
移位交叉的父體為一個,操作過程如圖1所示。移位操作是移換個體中的堿基子序列。設父代的基因為ATCGGTACAT,在父代中隨機選取一段子序列,這段子序列所包含的堿基數目和所選堿基的位置也是隨機選定的。然后將該段子序列移動到一個新的位置,形成一個新的個體。移位交叉算子的執行概率為。如所選子序列是CGGT將其移動到C的后面形成新的個體。
(2)對換交叉算子
對換交叉操作在兩個隨機配對的個體之間進行,操作過程如圖2所示。首先在優質的群體中隨機挑選兩個個體作為對換交叉操作的父體。然后在兩個父體中分別隨機選取一段堿基序列,且命名這個堿基序列為轉座子。如圖2,在兩個父體中隨機選擇兩段個數相同的堿基序列,交換這兩個父體所選中的堿基序列,形成新的個體。對換交叉操作的執行概率為。
(3)抽換交叉算子
抽換交叉操作是需要從種群中選取兩個個體作為父代。而抽換交叉的目的就是改變個體之間的相似性,因此該操作中所選的父代不是隨機的,而是選擇兩個相似的個體。首先在適應度較好的優秀種群中隨機選取一個個體作為父代之一,在隨機選取兩個個體作為候選父代。然后通過對比候選父體與已知父體的相似度,選擇與已知父體更相似的個體作為抽換交叉操作的另一個父體。操作過程如圖3所示。抽換交叉算子的執行概率為。
以上三種算子,都可以對單個的DNA序列進行操作,而且各有特點。但是同時執行三種算子將大大增加計算復雜度。本文將對換算子作為基本的交叉算子,移位算子和抽換算子則依據概率執行。
1.2.2 新型變異算子
與以往的同變異算子不同,本文所提出的變異算子是以生物體內的DNA轉錄成RNA并且通過其配對的反密碼子決定蛋白質肽鏈的合成過程,并且計算在反密碼子中各個堿基所出現的概率,然后用低概率替換高概率或者高概率替換低概率的最大最小變異算子,最后形成新的DNA分子。生成一個新的個體。其變異概率為。其過程如圖4所示。
2.新提算子的運算步驟
步驟1:在運行算法之前,先對算法中所涉及到的參數進行設置,如種群大的大小、終止闕值、最大進化代數和所改進新型算子的運行概率,普通變異概率等。
步驟2:隨機產生size個個體,組成初始種群,并將當前的進化代數設置為1.
步驟3:對個體進行編碼串解碼,求出各個個體的適應度值。
步驟4:按照適應度值的大小將種群中的個體分為高適應度個體和低適應度個體,令交叉后產生的新個體數為Ncnew,并且從第一代交叉算起,不交叉時Ncnew為0。
步驟5:對種群中進行交叉操作,選擇個體為父代個體,按其隨機產生的概率數與交叉。
概率、,進行比較,所產生的隨機數小于哪個交叉算子的概率就執行哪個交叉算子,最后產生新的個體,并且此時產生的新個體數為+1。
步驟6:對經過交叉操作產生的個體以概率進行變異操作。產生新個體。
步驟7:對經過交叉和變異操作產生的個體用精英保留選擇機制進行選擇保留,選出適應度大的個體,此時進化代數加1.
步驟8:判斷是否終止運行,其判斷條件是最大進化代數或者是最大進化代數的闕值。滿足就結束,輸出結果;否則返回步驟3繼續進行。
3.實驗測試
為了測試出本文所提出的DNA遺傳算法的有效性和搜索性能,從以往的文獻中選取了兩個具有代表性的無約束的函數作為測試函數。本文使用改進的DNA遺傳算法求解從文獻中選取的測試函數,它們的局部最優點較多,欺騙性很強,一般的算法不易求解到這兩個函數的全局最優點。其中,的最優解為3600,在點(0,0)處取得,而的最優解在點(0,0)處取得。
將這兩個函數分別用未經過改進的遺傳算法、基于進化策略的遺傳算法(EGA)[3]和本文所提出的新的混合DNA遺傳算法(DNA-GA)進行求解,并將所得到的結果進行比較,三種算法的種群大小均為60,當最大的進化代數時終止運算。
為了對三種算法都進行比較,在三種不同的算法下每個函數都運行了50次,三種算法的對比結果如表1、表2所示。
綜上所述,可以發現,本文所設計的遺傳算子對提高DNA遺傳算法的搜索性能有了很大的作用。對于和兩個函數而言,新型的變異算子在算法求解問題的收斂速度等方面提高比新型的交叉算子作用更大,因此將兩種新型的算子配合一起來使用,可以進一步提高DNA遺傳算法性能。
4.結束語
本文在前人研究的基礎前提之上,對已有的算法進行了改進與創新,通過實驗函數的驗證本文所設計的遺傳算子對提高DNA遺傳算法的搜索性能有了很大的作用。
但是本文所改進提出的新型算子還是只用于實驗研究,需要進一步的使用實踐來證明與改進。
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中圖分類號:G446 文獻標識碼:A
Analyse on Anxiety Theory of Rollo May
LIANG Yuanyuan, MENG Xiangrui
(Educational Science College, Harbin Normal University, Harbin, Heilongjiang 150025)
AbstractRollo May is the famous contemporary humanistic psychologist which called " father of American existing psychology". In his important contribution to psychology, anxiety theory takes an important position.
Key wordsRollo May; anxiety; existentialism
羅洛?梅是當代著名的人本主義心理學家,也是存在主義哲學在美國的積極倡導者,被稱為“美國存在心理學之父”。20世紀中葉他把歐洲的存在主義哲學和心理學介紹到美國,開創了美國的存在分析學和存在心理治療。
羅洛?梅一生著述頗豐,對心理學的發展貢獻極大,曾被美國心理學基金會授予心理學終身成就獎章。在其對心理學的重要貢獻中,焦慮理論占有十分重要的地位。羅洛?梅選擇焦慮作為他的突破點,他仔細閱讀了弗洛伊德的《焦慮的問題》(《The problem of Anxiety》)、克爾凱郭爾的《焦慮的概念》(《The concept of Anxiety》)等人的著作。羅洛?梅結合自己的病情,吸取前人的經驗,尤其是克爾凱郭爾的存在主義哲學的理念,在蒂利希的指導下完成了他的博士論文《焦慮的意義》(《The meaning of Anxiety》)。1949年他以優異的成績獲得哥倫比亞大學授予的第一個臨床心理學博士學位。在羅洛?梅的論文中,他對焦慮進行了系統的研究,他在考察哲學、生物學、心理學和文化學的基礎上,通過借鑒克爾凱郭爾的觀點,結合臨床案例提出了自己的觀點。他將焦慮置于人的存在的本體論層面上,認為焦慮是人的存在受到威脅后的反應。
所謂“存在主義”,最早是由法國哲學家馬賽爾在1942年提出的,“存在主義是一種看待人的方式……存在主義在時間和空間的情況中看待人。”①存在主義哲學中的存在和以往哲學中的存在是不同的。存在主義的存在特指人的存在。因為人的存在在存在主義哲學家看來不是生物的存在,也不是社會的存在,而是個人的經驗和覺知。個人只有存在時才具有意義。克爾凱郭爾認為焦慮是人們在選擇時產生的一種相互矛盾,不知如何抉擇的心態。存在主義的理念與被死亡與疾病折磨的羅洛?梅“一見如故”,在存在主義的基礎上羅洛?梅提出了他的焦慮理論。
1 什么是焦慮
羅洛?梅認為人是一種持續發展的存在,在這種發展之中,人的存在不僅僅是生物的客觀,更大意義上是人的主客觀的統一的發展,即人對自我存在知覺及對此知覺的知覺。那么人對自我存在的知覺,即存在感調節整合著人的本性與人的存在,而對存在感的知覺也就構成了存在的意義。而焦慮就是對存在感的威脅而形成的一種反應。這種對存在感的威脅不僅僅是對生理上自我存在的威脅,也包括對個人價值、意識等存在的威脅。在所有威脅之中,最大的就是死亡的威脅和人基本價值的威脅。因為死亡威脅著人的客觀存在而人的基本價值一旦受到威脅,人存在的意義也就受到了沖擊。
羅洛?梅將焦慮定義為:“焦慮是因為某種價值受到威脅時所引發的不安,而這個價值則被他個人視為存在的根本。”這種威脅可能來自于對肉體生命的威脅,例如死亡焦慮;也可以是對心理存在造成的威脅,例如失去自由的威脅;也可以是個體所認為的其他的存在價值,例如愛國主義,對他人的愛等。雖然每個人所認定的存在的價值不同,即“某種價值與自己人格的存在等同”但威脅必定是針對某人認定的存在的價值,及其衍生的人格安全感而言。
2 焦慮的根源
焦慮是對個人存在感的威脅而出現的反應。所以焦慮總是出現在“存在”與“不存在”之間。當個體意識到他的存在受到威脅,可能被毀滅的時候,他就會感到焦慮。與傳統的精神分析學派從人格的角度解釋焦慮有所不同的是,羅洛?梅從社會與價值觀的角度進一步闡明他的觀點。羅洛?梅認為有三種傳統的價值觀已被現代社會拋棄。第一種價值觀是競爭的價值觀。羅洛?梅所說的競爭是指個體為維護自身健康和合理利益而奮斗努力的競爭。但這種競爭被時代拋棄。競爭變為為達到目的不擇手段。第二種價值觀是理性與感性并存的價值觀。人之所以為人就在于人是理智與情感的“混血兒”。而現代社會過于重視人的理性,而忽略人的感性。過于理性必然會導致人的理性與感性的嚴重不均衡共存,最終也極有可能導致人格的分裂。第三種價值觀是人的價值感與尊嚴感。羅洛?梅歷經兩次世界大戰,感受到了個人力量的微弱與生命的“不足道”。在戰爭的時代,人的價值與尊嚴受到完全的沖擊。人的價值感與尊嚴感受到沖擊也必然會引起焦慮。
人的存在感一價值觀受到沖擊后必然會帶來空虛與孤獨。羅洛?梅認為,空虛感是20世紀中期人們的主要心理問題,許多人不知道自己要什么,也對自己正在經驗的東西沒有任何清晰的概念。②而這種空虛感與孤獨感將會促成焦慮的再“發酵”,更加加深了焦慮的水平。除此之外,羅洛?梅還認為諸如愛的能力的喪失,人與自然關系的剝離等等因素也會影響到個人的焦慮的產生。
3 焦慮的種類與應對
羅洛?梅認為個體作為人的存在的最根本的價值受到沖擊,自身安全受到威脅而產生的反應即為焦慮。焦慮是存在的特征之一。所以焦慮是本體意義上的。而且這種存在也是不可以避免的。羅洛?梅將焦慮分成兩類:正常焦慮和神經癥焦慮。由于焦慮是作為人的存在的一個特征,所以每個人都無法在成長中避免焦慮的產生。這種由于特定事件而引發的,時間較短,對象明確的焦慮即為正常焦慮。這種焦慮在更大意義上是個體的存在受到威脅的指示燈,同時這種威脅不足以毀滅存在,故而產生焦慮。面對這種焦慮時,我們應該直視其及其背后的威脅,坦然處之,將注意力集中在過好當下的生活以及威脅的處理。
第二種焦慮是神經癥焦慮。神經癥焦慮是指,行為與威脅不均衡,個體對客觀威脅做出不適當的反應。一般而言,個體在威脅發生時采取防御機制。神經癥焦慮是正常焦慮的病態發展。面對威脅時,個體不能正視,而試圖回避,逃跑,保護脆弱的自我免受焦慮沖擊。針對神經癥焦慮,羅洛?梅認為關鍵是要幫助焦慮的個體建立起自尊,讓個體能感受到自己的存在,甚至可以用等方式來喚醒個體對自我存在的覺知。
4 對羅洛?梅焦慮理論的評價
羅洛?梅綜合了傳統精神分析學派和克爾凱郭爾的兩方面觀點,提煉出基于存在主義的焦慮理論。一方面他吸收了傳統精神分析學派關于“焦慮是一種內心沖突”的觀點,但他摒棄“性”的出發點,將人格中本能的矛盾與受阻而引發焦慮提升為本體論意義上人的存在受到威脅而產生的焦慮。對于克爾凱郭爾,羅洛?梅進一步豐富了他的理論,羅洛?梅從臨床的角度更加詳盡的闡述了焦慮喚起的根源、特征與應對方式。羅洛?梅在對傳統精神分析學派與存在主義的揚棄中逐漸形成了自己的焦慮理論。并且羅洛?梅通過對焦慮的研究,逐漸形成了以人的存在為核心的思想,為其系統的存在心理學研究奠定了基礎與基本框架。尤其是他將焦慮分為正常焦慮和神經癥焦慮,以及對焦慮產生機制的研究與焦慮根源的價值觀喪失理論對焦慮的后續研究作出了巨大的貢獻。
走在尋索的路上
記者的筆下,是一位職業女性的心靈之語。自從22歲走進自己的職業生涯以來,她便沉浸在這條長路上,用心地走好每一步。在她身后,深深淺淺的足跡,證明著她的勤奮和執著,以及收獲的豐碩。
記者:馬教授,您應該是一個豐富多彩的女性,這是從您的網站上看到的信息。
馬芙蓉:這要看從哪個方面來斷定。
記者:學術方面?
馬芙蓉:豐富多彩這個成語是夸張化了的,其實,不論是誰,特別是在學術方面,永遠是無止境的。
記者:因此,有一天,你把眼光投放到了國外。
馬芙蓉:國內與國外,在耳鼻咽喉領域各有千秋。走出國門,重在開闊視野,取長補短。
記者:在異域做訪問學者的經歷,不論在生活上還是在學術上留下的記憶肯定是極其深刻的。
馬芙蓉:第一次是在1996 年,我去了德國,在科隆大學耳鼻咽喉頭頸外科,師從于德國著名的面神經專家E.Stennert 和O.Michel 教授。
記者:這應該是您事業發展中的重要一步,具有里程碑的意義。
馬芙蓉:在這里,我匆忙地度過了緊張而有序的半年時光。在那些日子里,我的心靈非常愉悅,因為,我感覺到了一個豐富的存在,其實是很讓人舒心的。
記者:從您的語言里,我似乎看到了學術的詩意化,這是一種超然,學術和心靈的超然。
馬芙蓉:這主要取決于自己的認知,其實學術不是枯燥的,學術的背后有著五彩斑斕的人生意義。
記者:正是這種對學術的執著追求,后來,您又一次遠赴瑞士,開始了新的學術之旅。
馬芙蓉:2000 年,我又一次強烈地受到了新的國際醫學思潮的誘惑,毅然遠赴瑞士,再一次踏上了異域的土地,在蘇黎世大學醫院耳鼻咽喉頭頸外科鉆研電子耳蝸植入技術及耳神經外科技術,并在世界耳神經科學之父、著名的耳鼻咽喉科權威Ugo Fisch和Thomas Linder教授的指導下,獲瑞士蘇黎世大學醫學博士學位。之后,還被聘為蘇黎世大學耳鼻咽喉頭頸外科的特邀嘉賓,教授顳骨解剖知識。
記者:在瑞士的經歷,是否更加豐富多彩?
馬芙蓉:在瑞士時,除了盡最大可能地出去領略西方的文化和史跡外,我更是把專業的學習和完成我的博士論文課題的研究放在首要位置。我的博士論文課題是用目前世界上最先進的激光多普勒測振儀器,探究在新鮮的尸頭標本上聲音是如何在聽骨中傳導的,如果替換成人工聽骨,聲音傳導的有效性如何等等。
記者:這一次收獲頗豐。
馬芙蓉:是的,盡管遠離家鄉和親人,備受異域陌生生活的折磨,但堅定的信念和堅忍不拔的倔強性格支撐著我,讓我擷取了異域新的醫學理念和技術,我像一個收獲了整個秋天的農婦,背負著沉甸甸的碩果回到我們的國家,并把這些嶄新的醫學元素運用到我的醫療實踐中,為眾多患者送去福祉。我心里是幸福的。
科研,與同行齊肩對話的主題
記者:據了解,北醫三院在耳鼻咽喉頭頸外科領域的科學研究方面,在國內起步是比較早的。
馬芙蓉:是的,特別是在耳聾、耳鳴和眩暈的研究方面。我們屬于學院派,曾發表過多篇國內高水平的臨床科研和基礎科研文章,科室有嚴謹、求實、不斷探索和創新的良好學術氛圍和研究傳統,非常重視科學研究。
記者:據我了解,現在這個科室,其實還承擔著多個方面的任務,比如醫療、教學和科研任務等。我們和世界其他國家相比,在一些領域,我們的診斷水平、手術技能以及科學研究,可以說是一點兒都不遜色。
馬芙蓉:可以這樣說,我們在耳鼻咽喉頭頸外科的一些領域,學術水平已經和國際同行相當。因為,作為北醫三院這樣的三級甲等醫院、大學附屬教學醫院的耳鼻咽喉頭頸外科,我們代表的是一個國家層面的水平,因此,我們就要不辜負“國家隊”的聲望,要求團隊中的每一位成員都必須具備良好的職業道德修養、高尚品格和情操,必須拿出自己的尖端技術和成果,這就需要我們在人才培養、醫療、教學、科研、科室文化和精神文明建設等多個層面打造自己,不能僅僅停留在一般層面上。
記者:同時,還能與國際同行齊肩對話和交流。
馬芙蓉:對,這也是我們工作的重點之一,也是我們一直在做的。其實,我們在很多方面已經做到了,并取得了豐碩的成果,特別是我們的耳科診治技術。每當我和一些國際知名專家如Ugo Fisch教授等進行學術交流時,他們對我們的技術和水平是很欣賞的。他們說,中國人的手上功夫好,手巧,手術漂亮。他們對我們的那種真誠的贊賞時時溢于言表。我作為中國對外交流的學者之一,深深感悟到了我們國家的醫療技術和學術水平,在國際上有我們中國學者的地位,這常常讓我心里流淌著幸福、愉快和自豪。
記者:據了解,在科研方面,你們很重視跨學科交流與合作,如利用北京大學醫學部、中科院化學所等我國一些高水平科研機構的研究方法和技術進行眩暈、耳鳴、耳聾和嗅覺障礙等方面的研究,以期對臨床工作有指導作用。
馬芙蓉:我曾經重點在耳蝸微循環和中耳傳聲機制方面做了一些研究,在瑞士蘇黎世大學的博士論文的題目就是在新鮮顳骨制作的標本上研究耳硬化癥手術中影響聲音傳導的因素,受到了瑞士同行的高度評價。回國后帶領我的學生們研究了尸頭中影像學與手術中解剖參數的差異,以期為臨床找到在手術前就能夠為患者制定個體化的有價值的影像學參數。同時在臨床中探索一些新的、創傷小而患者受益大的手術術式。今后微創和最大限度地保存、重建功能是我們在診治疾病時所要恪守的原則。
記者:在內耳微循環的研究方面,您成就卓著。
馬芙蓉:談不上卓著。近年,我科運用組織化學和分子生物學技術研究一氧化氮合酶在耳蝸的分布及內耳缺血、噪聲暴露等條件對其在耳蝸表達的影響,并有了一些突破。
我一直在追求完美
記者:作為科室主任,又作為女性,對于工作、對于事業,有著諸多方面的障礙,但您在多個方面兼顧得幾近完美,是很多女性都做不到的。
馬芙蓉:我是一個女性,我柔弱的骨子里其實也凝結著剛性。我和其他男性一樣,都在努力地撐起一片天空。我柔情,有時不乏粗獷;我細膩,有時又不乏豪放。其實,我也常常解讀自己,我在自己的事業上還有哪些不足?前人為我們鋪就了很多學術坦途,我們走在這條路上,心里時時有一種情愫在鼓勵自己,時時提醒自己還應不斷自我超越,因此,我總是不斷地尋求完善自己的一個又一個支點。
記者:接任科室工作以后,最大的感慨是什么?
馬芙蓉:感到了肩上的擔子非同一般,有壓力。因為這是全國同行非常矚目的一個很高的學術平臺,前輩們已經做得很好了。如何站在巨人的肩膀上再向前邁一步,是歷史賦予我們這代人的使命和責任。勤能補拙,我只有用超出常人的付出帶領大家一起奮斗了。所以,我首先注重科室文化和凝聚力的挖掘,后來整個科室在醫療、教學、科研和科室設備等硬件建設方面都表現出良好的發展勢頭。
記者:從20世紀80年代開始,耳鼻咽喉科李哲生、李學佩主任就培養了一批又一批耳科學人才,這是有目共睹的。您作為新的掌門人,接過了接力棒,為我國的耳科學人才的梯隊建設作出了很多貢獻。
馬芙蓉:我們科室作為國家級的醫學博士點,為我國的耳鼻咽喉頭頸外科學界輸送了大批優秀的人才。我在2006年獲得北醫優秀教師稱號。我科年輕醫師在北京市高校青年教授授課比賽中獲大獎,我科連續多年都被評為北醫三院教學優秀集體。如今,我們有5位老教授還在出專家門診,中青年專家有13位。他們個個都是最棒的。
記者:對于自己的團隊,有沒有比較獨特的標準和要求?
馬芙蓉:我的團隊成員必須具備三種素質,那就是有理想和抱負、有高尚的情商、有豐富的潛質。不積極進取、沒有愛心、缺乏潛能者,不可能做好工作,這道理不言自明。
記者:你是一個完美主義者。
馬芙蓉:我一直在追求完美,我們的團隊可以說是比較完美的,德行上有目共睹,學術水平有目共睹,我們科室出色的文娛生活也是有目共睹,在我們醫院大大小小的文藝演出和體育活動中都收獲了不菲的榮譽,這些都在證明著我們這個團隊的精神風貌和醫學靈魂的閃現。可以這樣說,我們北醫三院的耳鼻咽喉科集結的人才都是最優秀的,不論在醫療實踐,還是在教學、科研等各方面都應該是代表了國家級的水平。我們視野的廣度、深度以及我們的科研項目都是具有前瞻意義的。
智慧且溫暖的心靈
記者:有人說您是鐵姑娘,有人說您是女莊主,這些稱呼,無疑都是對您的褒揚。
馬芙蓉:女莊主也罷、鐵姑娘也罷,我挑起了耳鼻咽喉科這個大梁,責任在肩,使命在肩,我沒有理由不讓自己變得更加堅韌、更加智慧。在這個舞臺上,科主任就是這個節目的導演,節目能否漂亮、能否讓觀眾滿意,就看導演能否把每一個演員的技能發揮得淋漓盡致,這就要考驗這個導演的謀略和智慧了。
記者:在學術領域里鉆研了這么多年,有沒有浮躁過?
馬芙蓉:我一直很單純,至少在2000年以前是這樣,因為我一直生活在追求事業的真空里,出污泥而不染,但這種學術的單純并不代表我是柔弱的,或者是空乏的。我的心靈是純凈的、細膩的、豐富的、平和的,不渴慕繁華和張揚,這么多年的積淀和錘煉讓我變得漸漸成熟。
記者:您總是懷著一顆感恩之心回報著國家和社會,這種思想境界,應該是很多醫務工作者應該追求的境界。
馬芙蓉:我常常想,自己在醫學學術上的收獲,都是國家和社會給予的,患者給了我很多機會,沒有他們,我談何技術和榮譽?因此,我應該回報這個造就與歷練我的這片熱土,這種感恩的心態,常常使自己在心胸內蕩起激情。我喜歡我的工作。我從事了20多年的這份工作讓我快樂。
記者:這份快樂促使您把每一個患者看成自己的朋友或者親人。
馬芙蓉:我對我的每一個病人都有著深深的感情,也希望我們團隊中的每一個人,把病人看成是自己的朋友甚至親人。病人來到醫院看病,其實就是把自己的一切都交給了醫院,為了病人明天的微笑和家庭的幸福,我們有責任與他們一同度過難關。
記者:醫生這個稱號應該是和病人的安危捆綁到一塊的。
馬芙蓉:我們每時每刻都是在和病人一同抗擊疾病。我們必須用最科學、最精確、最完善、最嚴謹的治療方案為患者治療身心的苦痛,這樣的追求是催動我不斷探索的永恒的力量。我特別喜歡和諧這個詞。與病人的和諧交流與相處,我認為非常重要。病人就是在這種和諧的氛圍中感受到理想和生命的偉大,希望會強烈地、快速地復燃。他們在和諧精神的感召下,一天一天遠離病痛的折磨,這對于病人和醫生,都是很幸福的事情。因此,我們致力于打造和諧科室,致力于為患者建造一個真善美的世界。目前,令我欣慰和快樂的是,我們這個團隊達到了這個境界,在修煉并架構這個境界的過程中,雖然艱辛,但我們感悟到了人性的美好光輝。
記者:對于您的團隊,據說您始終站在一個廣義的文化層面來進行鍛造,不僅要求他們有良好的醫療技術和學術水平,還要求他們同時要具備高尚的職業道德。
馬芙蓉:沒有醫德,那會更害人。一個醫務工作者,他的博愛、他的溫暖、他的寬容、他的良善之心,與他身邊的患者時時都是息息相連的。醫生與患者心靈的親近將會對患者的康復起著極大的激勵和催化作用。醫生治療的不僅僅是患者身體的痛苦,更重要的,是要給他們的心靈帶來溫暖和慰藉。我想,這才應該是一個好醫生的標準,雖然這個標準在任何法律條文的字里行間,都沒有強制性的文字體現。
記者:患者的康復會給您帶來振奮和愉快。