内容和运动方向感知计算模型

对视野中的物体及运动方向进行感知是视觉感知的基本问题之一,较高级视皮层从V1区的简单细胞开始分为两个通路：“What通路”和“Where通路”．前者对物体的形状、颜色、纹理等内容感知,后者对空间运动速度和方向等感知．本文利用仿脑视觉信息处理计算结构,研究视觉内容和运动方向上的感知计算模型、计算机理和学习算法．该计算模型是一个三层的神经网络,第一层是视觉信号输入层,用于接收外界图像刺激．第二层是神经信息内部表象层,与第一层的网络联结是通过神经元稀疏表象原理自适应形成神经元的感受野．为此,引入Kullback_Leibler散度描述神经元响应的独立性,极小化该代价函数导出网络联结权值的学习算法．从自然图像块中学习得到图像基函数,这些基函数具有局部性、朝向性和带通滤波性．这些性质与生理实验结果中的V1区简单细胞感受野特征相吻合．将这些基函数作为神经元的感受野,并在第三层对较高级视皮层的内容感知和运动感知神经元进行建模．在理想刺激中加入一定量的噪声后,该模型对内容和运动方向的感知仍有较高的准确率和较好的鲁棒性．最后给出的实验仿真结果说明模型的可行性和学习算法的简单有效性．     

一个生物种群非线性泛函微分方程模型整体解的聚集性

自然界的种群,如鱼类、鸟类和有蹄兽类有聚集成群的现象,研究种群的聚集性是生物数学中的一个有趣的课题．本文讨论了一个有关生物种群的非线性泛函微分方程模型整体解的聚集性和稳定性问题．     

规范信念、感知风险与农户转基因水稻种植意愿

从认知心理学的角度,在现有TAM模型基础上,提出了农户技术选择意愿模型,将规范信念、感知风险等要素纳入模型的概念框架,利用SEM的测量模型与结构模型研究方法,基于湖北地区农户调研,对所提出的模型与假设进行了实证检验与分析。结果表明：不同的农户特征对转基因水稻的易用性与有用性的感知有显著差异;农户对转基因水稻的感知易用性对感知有用性存在显著的正向影响;农户关于转基因水稻的感知易用性、主观规范信念对感知有用性存在显著的正向影响;农户关于转基因水稻的感知有用性对其种植意愿存在显著的正向影响;不同类型的风险感知对农户转基因水稻种植意愿的影响也存在较大差异。最后,提出了转基因水稻推广的政策建议。     

生态模型的灵敏度分析

灵敏度分析用于定性或定量地评价模型参数误差对模型结果产生的影响,是模型参数化过程和模型校正过程中的有用工具,具有重要的生态学意义．灵敏度分析包括局部灵敏度分析和全局灵敏度分析．局部灵敏度分析只检验单个参数的变化对模型结果的影响程度;全局灵敏度分析则检验多个参数的变化对模型运行结果总的影响,并分析每一个参数及其参数之间相互作用对模型结果的影响．目前,在对生态模型的灵敏度分析中,越来越倾向于使用全局灵敏度分析的方法．但国内仍多采用局部灵敏度分析方法,很少采用全局灵敏度分析方法．文中详细论述了局部灵敏分析和全局灵敏度分析的主要方法(一次变换法、多元回归法、Morris法、Sobol’法、傅里叶幅度灵敏度检验法和傅里叶幅度灵敏度检验扩展法),希望能为国内生态模型的发展提供一个比较完善的灵敏度分析方法库．结合国内外的灵敏度分析发展现状,指出联合灵敏度研究、灵敏度共性研究及空间直观景观模型的灵敏度分析将为生态模型灵敏度分析研究中的热点和难点．     

物种分布模型在海洋潜在生境预测的应用研究进展

海洋生物的栖息分布与环境要素的关联性一直是海洋生态学研究的热点之一.近年来,物种分布模型被广泛应用于预测海洋物种分布、潜在适宜性生境评价等研究,为保护海洋生物多样性、防治外来物种入侵及制定渔业管理措施等提供了一条有效途径.物种分布模型主要包括生境适宜性指数模型、机理模型和统计模型.本文对物种分布模型的理论基础进行了归纳和总结,回顾了物种分布模型在预测海洋物种潜在地理分布研究中的开发与应用,重点介绍了不同类型统计模型在海洋物种潜在分布预测中的研究实例.比较各种选取变量和模型验证方法,认为赤池信息准则对于选取模型变量具有优势,Kappa系数和受试者操作特征曲线下面积在验证模型精度中应用最广泛.阐述了物种分布模型存在的问题及未来发展趋势,随着海洋生物生理机制研究的进一步深入,机理模型将是今后物种分布模型发展的重点.     

一种羊群跟随行为模型的研究

羊群效应是指羊群在紧急情况下羊群跟随头羊、行为表现无序和惊恐现象,建立羊群的模型是一个有意义的研究课题.根据Boid群体模型,提出了一种羊群跟随行为模型,解释了羊的虚拟视觉感知,引入跟随系数来驱动羊的跟随行为,并构造了相应的公式,仿真实验表明,本文的模型能很好地模拟了羊群效应.     

湿地水文生态学模型的理论与方法

定量模拟生态模式与水文机制间的关系是当前生态学、水文学和湿地科学的一个热点研究领域。本文介绍了湿地水文生态学的概念、多学科理论体系以及跨学科特征,概括了湿地水文生态模型构建原理与方法,及国内外研究进展和特点。分析了湿地水文生态模型存在的尺度冲突、模型变量选择与模型不确定性,缺少有效校验方法等主要问题。指出湿地水文生态模型未来发展中与新兴交叉学科和地学信息技术耦合的特征由当前数学模型为主逐步过渡到物理模型的趋势。本文还以内陆平原淡水湿地为例,构建了以生境湿度特征为核心的湿地水文生态概念模型,同时设计了一个在集水区尺度上基于RS和GIS方法的湿地水文生态模型范式,以便于增加对此类模型的理解和认识。     

一类微生物食物链模型的持续生存

讨论了一类n维微生物食物链模型的持续生存问题,假设模型中微生物的增长率具有Monod内在代谢形式．证明了模型有一个解平面．并且模型所有的解以此解平面为ω极限集,因此所有的解是有界的;并证明了满足一定条件时,n维食物链模型是持久的．     

湿地生态水文模型研究进展

建立湿地生态因素和水文因素之间的响应模型是当前湿地研究的一个新领域,可为湿地的保护、评价和管理提供科学依据。本文依据湿地生态水文过程特征,将湿地生态水文模型分为湿地生态水分循环估算模型、湿地生态水文化学过程模拟模型和湿地生物对水文过程的响应模型,综述了当前湿地生态水文模型的研究进展,并在此基础上探讨了湿地生态水文模型的研究重点和发展趋势。     

水土保持林效益评价研究综述

水土保持林是防护林的一个重要林种,具有生态效益、社会效益和经济效益．水土保持林综合效益的评价是当前的一个重要课题．效益评价的方法有多种,因效益种类的不同而有所不同．效益评价的过程是,首先要建立一套完整的指标体系,确定指标体系中各要素的权重;然后通过相应的数学方法进行效益的评价计算,并在此基础上,确立水土保持林综合效益评价的评估模型．文中还对几种有代表性的评价方法和评估模型做了点评,指出了在水土保持林效益评价研究中存在的问题和今后的发展趋势     

小鼠对不同拓扑性质图形的识别

视觉感知的一系列研究都支持大范围拓扑感知的理论．拓扑性质作为整体性质,是视觉感知的基础．视觉对图形拓扑特征差异的感知要优先于对局部特征差异的感知．采用Y迷宫研究了小鼠对不同拓扑性质图形的识别．训练小鼠学习识别圆环和实心矩形这一对拓扑性质不同的图形,之后用拓扑特征相同或不同的其他图形测试小鼠,这些图形包括空心矩形、实心圆、缺口的圆环、缺口的空心矩形．实验结果表明,学会识别圆环(奖励)和实心矩形(无奖励)的小鼠无法区分实心圆和实心矩形以及圆环和空心矩形,但是能够分别从缺口圆环、缺口的空心矩形、实心圆与空心矩形组成的图形对中识别出空心矩形．因此证实了小鼠的视觉系统能够感知拓扑特征的差异并且具有对拓扑性质的概括能力．结果为拓扑知觉对视觉系统来说是基本的这一假设提供了证据．     

血液循环在大脑信息处理过程中的时序控制作用

自2006年以来,作者已陆续在一些杂志,网站和学术会议[1-3]上发表一些文章和证据,主要探究如下几个问题:(1)讨论各种脑电波现象的起源,大脑信息处理过程,血液循环三者之间关系.(2)提出了血液循环在大脑处理信息的过程中起到了基础时钟的作用;提出其可能的一个分子机制,其中H 浓度,O2浓度,微循环系统的工作机制,NMDA受体的H 位点是几个关键因素.(3)大脑如何感知时间的生理机制.提出时间感(或者时间流逝感)其实是一种压感,来源于当血液流经大脑的血管网的时候,造成的压感;而大脑对连续物理过程的感知则是大脑中记录情景(照片)的一个细胞群序列兴奋的信号和压感通过"捆绑效应"整合给人的感觉(即有点像放电影).在本文中,将对这些观点和证据进行回顾:文章第1节在整体上叙述所建立的脑电波模型,和"血液循环在大脑处理信息上具有时序控制作用"的观点.第2～5节将从各方面给出支持第1节中所叙述模型和观点的证据,并对一些问题进行澄清.第6～8节将该模型应用于解释一些脑电波和神经生理现象,解决目前一些问题(例如α波的起源问题,睡眠的脑电现象等).     

中性景观模型在景观生态学中的应用和发展

中性景观模型可以模拟产生大量具有相似统计特征而不包含特定生态过程或自然地理过程的格局,为研究真实景观提供一个参照系统,在大范围景观格局变化研究等方面提供便利.目前,中性景观模型成为景观生态学研究的一种重要方法和手段,已成功应用于检验现有景观指数并发展新的景观指数、景观格局对种群动态影响和干扰过程研究等多个领域.本文介绍了中性景观模型的产生、内涵和类型,阐述了中性景观模型在景观生态学中的应用.同时,展望了中型景观模型研究的发展方向:模型类型趋于多样化,结构趋于复杂化,着重模型模拟结果的验证,以及随着景观生态学理论和实践的发展、结合中性景观模型和景观生态学研究方法,深入地应用于格局和过程两者之间关系的研究.     

植物根系吸水模型研究进展

植物根系吸水模型是当前生态水文和陆面过程建模领域最为活跃的研究方向,是研究流域水文、生态、环境以及水资源可持续利用等科学问题中最为关键的部分,研究植物根系吸水的物理和生理机制及其影响因素,是建立植物根系吸水模型的基础.本文通过对植物根系吸水模型研究的回顾,讨论了水分和盐分胁迫在根系吸水中的作用、根系吸水的多维模型、根系吸水在陆面过程中的作用等问题,指出植物根系吸水模型发展所面临的问题并展望了未来的发展方向.     

一个增加渔业产量的最优策略

本文研究了Logistic模型在渔业收获中的应用．我们脉冲的在湖泊中增加鱼的食物（水草）,以此来增大湖泊的环境容纳量．因此,经过一段时间后,鱼的数量可以达到一个很高的水平．我们从生态和经济学的角度出发,找到了最优策略,通过例子（表1一表10）给出了具体的策略．在最后一个例子（表11）中,我们比较了参数A和T对模型的不同影响．最后,我们指出了本文的数学和数值模拟结果在生态学和经济学中的应用,并且作了简短的讨论．     

遥感和GIS辅助下流域养分迁移过程的计算机模拟

农业非点源污染问题已成为我国重要的环境污染类型之一．利用空间模型对流域N、P的迁移过程进行计算机模拟,是研究非点源污染控制方法的一个有效手段．设计了遥感和GIS技术辅助下的流域水分和养分迁移过程分布式的模拟方法,包括模型选择、流域的空间离散化和参数化、模型模拟和结果验证3个步骤,为控制流域水肥流失提供了思路．以江西兴国潋水河流域(579km^2)为研究区域,选择美国农业部设计的SWAT模型,设计了流域．子流域-水文响应单元的空间离散方案和实现步骤．首先依据地形特征,将整个流域分割成多个子流域,每个子流域内部通过叠加统计分析,生成单一土地利用类型和土壤类型组合的水文响应单元．土地利用参数用TM遥感图像进行监督分类获得,土壤参数化利用地统计学采样和插值分析获得．对1991～2000年的初步预测结果表明,SWAT模型能够较好地模拟潋水河流域的径流水量和泥沙的变化,产水和产沙10年平均预测精度分别为89．9％和70．2％．     

植被格局的分形特征

目前植被格局研究存在一些问题,分形模型是解决这些问题的有力工具。选择从分枝到景观的各个等级层次上若干有代表性的研究实例进行介绍。给出了尺度,自相似性和分形维数在植被格局研究中的应用方法,说明了分形模型描述植被格局的实用性和优越性。在此基础上提出了植被格局的分形机制,认为植被格局是具有自组织特征的分形体。最后对植被格局的分形模型进行了评价,提出了研究中需要注意的若干问题以及未来的发展方向。     

一种感知视觉运动信息的简化脑模型

视觉运动信息的感知过程,包括从局域运动检测到对模式整体运动的感知过程.我们以蝇视觉系统的图形-背景相对运动分辨的神经回路网络为基本框架,采用初级运动检测器的六角形阵列作为输入层,构造了一种感知视觉运动信息的简化脑模型,模拟了运动信息应该神经计算模型各个层次上的处理.该模型对差分行为实验结果作出了正确预测.本文并对空间生理整合的神经机制作了讨论.     

心肌胞钙波随机性研究

钙波作为一种胞内的钙释放通道相互触发而产生的连锁反应广泛存在于多种细胞．在心肌中,由于与心律失常的发生有关,心肌细胞中的钙波近年来引起广泛关注．为了在微观上研究钙波的产生和传播过程,利用激光共聚焦钙成像技术对心肌细胞中的钙波进行了成像．实验和分析发现,钙波的起始是钙火花连续随机募集的过程,因此正常细胞中钙波发生概率很低．钙波传播过程中相邻位点开放的时间间隔接近正态分布,显示传播过程具有较大的随机性．且钙波速度越慢,位点间时间间隔的离散度越高．为了进一步研究这种随机性产生的内在机制,构建了一个数值模型对心肌细胞中的钙波进行模拟．研究证明,钙释放位点开放的随机性能够完整地解释实验中观察到的钙波传播的随机行为．实验分析和数值模拟相互印证,首次明确证明,钙波起始和传播过程的随机性,并揭示了该随机性与钙释放位点开放概率的关系．     

草地生态系统碳循环及其对全球变化的响应Ⅰ.碳循环的分室模型,碳输 …

概述了草地生态系统碳素循环的一般特征,介绍了一个草地碳循环的分室模型;对世界草地生态系统的碳贮量和碳输入量的有关数据进行了归纳整理,并初步讨论了草地生态系统在全球碳循环中的作用。