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序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇生物学博士论文范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
回顾2年多的留学生活,我感到学到的不仅仅是知识,更重要的是找到了获得知识的方法和适合自己的研究方法。通过与国内外导师和有经验的博士后,学长的交流沟通,我强烈地意识到必须建立适合自己的研究方法,才能高效、创新地开展研究工作。从阅读参考文献,确立研究课题,到提出新的思路和观点,再到设计出科学的实验方案,最后完成相关的实验,证实新思路和观点,经历了很多失败,也走过不少弯路,我终于找到了适合自己的研究方法,高效地完成了博士论文。同时,这段留学生活经历也锻炼了我的生活能力,交际能力和合作能力。
辛彦虚心地向张荫昌教授和其他老师学习,不懂就问,踏踏实实地学瘤病理学的专业知识和临床病理诊断技术。从常规病理诊断人手,不断丰富着自己知识的积累。为适应研究工作的需要,辛彦先后于1984和1991年考取了中国医科大学肿瘤病理学专业医学硕士研究生和医学博士研究生。并以优异成绩毕业,获得了相应的学位。她所完成的毕业论文被专家认为达到国内领先水平。1993年、1995年连续被破格晋升为副教授、副主任医师和教授、主任医师。
1993年。辛彦考取了世界卫生组织奖学金(WHO Fellowship)。赴英国伦敦大学Chafing Cross&
Westminster
Medical
School(CXWM)组织病理学系留学,师从国际著名病理学家K・Henry教授进行胃恶性肿瘤病理生物学行为的研究,1994年11月学成回国。1995年9月,应爱尔兰皇家外科学院病理系主任Mary Leader教授邀请,赴都柏林在该院病理系进行胃癌相关国际合作研究工作1年。因为胃癌研究室的工作需要,她放弃了已经再次与爱尔兰皇家外科学院病理系签署的工作协议,1997年回国工作。
校、院领导的支持,辛彦组建了自己的研究室――肿瘤所第四研究室,带领全室同志和研究生忘我地投入到科研工作之中。经验的积累和不断的学习,使她承担起了学科带头人的工作,站在更高层次的辛彦沿着老一辈科学家开创的道路,开始了新的征程。中国医科大学肿瘤研究所是教育部肿瘤学博士点学科和省重点学科,肩负着为我国抗肿瘤事业培养高层次人才的使命。辛彦教授多年来一直负责中国医科大学硕士/博士研究生专业基础课《肿瘤病理学》的全程教学工作并出色完成教学任务。
辛彦身体力行,兢兢业业,长期的工作实践,使她深深懂得大学老师的教学是建立在科学研究的基础上的,没有深入的研究工作,就不可能有好的教学水平。因此,她在讲授专业知识的同时,总是以严谨的科学态度,教导研究生要树立诚信、实事求是的科学作风,注意培养锻炼专业基本技能和独立完成科学实验的能力,结合自己的研究课题,教授同学们研究方法,以及如何选择研究方向等问题。每年2-3月份是辛彦教授最忙的时候,为了指导当年毕业的研究生撰写和修改学位论文,辛彦教授经常在实验室伏案工作到深夜,直到把论文修改到满意为止。在辛彦指导的研究生中有2人获得中国医科大学优秀硕士论文和优秀博士论文奖励,4人获得中国医科大学优秀研究生和优秀毕业研究生荣誉称号。在辛彦的教授下,她的学生在科学研究方面取得了令人骄傲的成绩。多年来辛彦教授指导的研究生在国内外本专业核心杂志共60余篇,其中SCI收录10篇;2名研究生获得国家自然科学基金青年基金课题的资助;1名博士研究生作为第一负责人获得辽宁省科技进步一等奖;2名出站的博士后目前都担任所在科室的主任,成为学有所成、脱颖而出的中青年学科带头人。目前辛彦指导的已毕业的研究生均在国内肿瘤临床、肿瘤病理诊断及科研工作中努力工作,积极为我国癌症的防治事业奉献着他们的青春和汗水,不断成长进步。看到自己培养的研究生们已经成才,辛彦由衷地感到欣慰。
近年来,作为研究生导师,辛彦招收指导肿瘤病理学专业硕士研究生20名、博士研究生15名、博士后2名,为我国抗癌事业培养了一批优秀的肿瘤病理学专业人才。辛彦常这样说,“我非常幸运,搞研究是我的兴趣,我能从事自己喜爱的工作,刚一毕业就能跟随张荫昌老师这样的国内外著名专家学习和一起工作,有一个明确的科研方向和国内外很高起点的专业平台,多么令人羡慕。”她还说“我今天所取得的成绩,是站在前辈的肩膀上走过的,也是我对前辈培养自己的一个报答。”
辛彦从一名初出茅庐的大学生,成长为在我国肿瘤病理生物学行为及侵袭转移机理的研究领域内,科研成绩突出的优秀中青年肿瘤学专家和学科带头人,她付出了怎样的努力。参加工作以来,对辛彦来说几乎没有节假日,实验室就是她最衷情的“家”。她把自己所从事的研究工作当作是自己生命和生活的一部分,每天都工作在10小时以上。熟悉她的人,深深感受到她的毅力、持之以恒的韧性;不熟悉她的人,无论如何也不会相信眼前这位瘦弱的女子竟会是拿了国家大奖的科学家。
博士毕业后,李仕贵教授毅然放弃了出国做研究的机会,继续留在四川农大任教,之所以选择在农大从事教育和科研工作,他认为这是责任所在。他用实际行动证明了自己会将师辈付出毕生心血的科研成果,传承和发扬下去的决心。并表示,人生短暂,一个新水稻品种从研发到推广,需要十年乃至更长的时间,如果不抓紧,人生又有几个十年可以浪费?于是,四川农大少了一位留洋学者,却多了一位兢兢业业的科研工作者。
专注科研奠定理论基础
1995年,李仕贵教授开始攻读由周开达院士和朱立煌研究员联合指导的博士。为了弥补传统水稻育种方法的周期长、效率低等不足,他毅然选择了“水稻分子生物学及其在育种中的应用”作为自己的研究方向。3年来,他如饥似渴地汲取着分子生物学的前沿知识,刻苦钻研,利用中科院遗传发育所的先进实验条件,完成了题为《水稻几个重要性状的遗传分析和分子标记定位》的博士毕业论文,该论文被评选为2000年度“全国百篇优秀博士学位论文”。
在论文原创性的发现基础上,李仕贵教授对水稻种质资源的挖掘和利用研究有了重大进展,近些年来,通过开发新的分子标记,发现了控制水稻抗病和杂种优势等一系列具有重要育种价值的新基因,如抗稻瘟病基因Pi-d1、Pi-d2和Pi-f;与稻米品质相关小粒优质基因Ik-4;与生育期相关的迟熟隐性基因lf-3(t)和早熟高千粒重基因OsELF3;与杂种优势利用相关的温敏显性核不育基因(TMS)、无花粉型核不育基因ABCGl5和隐性核不育基因SC-ms-2等,提高了育种效率,为分子标记辅助选择育种方法提供了材料基础和技术支持。
新理论的建立离不开开拓性的思维。为了解析水稻杂种优势的分子机理,李仕贵教授对稻米品质、抗病、抗逆、高光合效率等农艺性状进行了分析和定位,系统研究了不同生态环境对水稻农艺性状的影响,并转育了一批优质、高千粒重、大穗和高结实率的水稻群体,为水稻产量、品质、抗性相关基因克隆和功能解析及杂种优势的分子机理研究奠定了物质基础。作为第一完成人,主持的题为“水稻分子遗传图谱的构建、重要基因的分子标记定位及应用研究”的研究成果获2004年度四川省科技进步一等奖。
执着进取开拓特色研究
科研的成功不仅需要勤劳不辍的决心,更需要扎实的理论基础和正确的科研方向。重穗型杂交稻育种理论是周开达院士等老一辈水稻育种家针对西南稻区“寡日、高湿、小温差”生态条件提出的创造性理论,李仕贵教授带领的课题组以此为基础,提出了以提高杂交稻亲本千粒重和单穗重为重点,选育重穗型杂交稻骨干亲本,组配重穗型杂交稻的育种技术路线。
而在育种方法的改进上,李仕贵教授课题组探索并运用了一套行之有效的育种策略:选择亲缘关系远、性状差异大的国外优良品种及中间材料作育种亲本,通过渐渗杂交来增加恢复系的遗传多样性,将常规的育种手段和分子标记相结合,成功育成了重穗型杂交稻骨干恢复系蜀恢527和抗白叶枯病蜀恢527。2009年1月在北京召开的“全国植物分子育种会”上,与会专家均认为该成果是我国分子育种的重要进展之一,被国家“973”项目“主要农作物骨干亲本遗传构成和利用效应的基础研究”列为重要研究材料。
近年来,李仕贵将现代生物技术和传统育种方法有机结合,进行多性状同步选择,来提高选择效率。利用快速检测、分子标记辅助选择、转基因等现代生物技术,使杂交育种、系统选育等传统育种手段不断升级,并使两者有机结合。建立了高效的多优良基因聚合的育种新体系,使新品种的快速定向培育更加精准,育种效率不断提高,成功培育出一系列新的重穗型杂交稻亲本。
理论来源于实践,又用于指导实践。李仕贵教授理论方面的钻研,为其更进一步的科学实践奠定了基础。
创新科研开创新纪元
创造财富,造福于民,是科研的重要目的。
李仕贵教授通过上述创新的育种方法成功育成了重穗型杂交稻骨干恢复系蜀恢527,组配出经国家或省级审定的三系和两系杂交稻组合37个,其中18个国家审定,5个被农业部遴选为超级稻,13个国标优质米,5个被评为四川“稻香杯”优质米。蜀恢527也是新恢复系选育的优良亲本和遗传研究的重要材料,被全国30余家科研单位和企业引用,已衍生育成新恢复系38个,组配出40余个杂交稻新组合通过国家或省级审定。蜀恢527是继明恢63以来我国杂交稻恢复系育种上的重大突破。
蜀恢527系列组合的研制成功及推广应用,对提高杂交稻产量和品质,保障粮食安全,提高农民收入作出了巨大贡献。据不完全统计,至2010年,蜀恢527系列组合累计推广2亿多亩,新增稻谷87亿多公斤,新增产值1 30多亿元,国外推广800多万亩,创收外汇近千万美元,赢得巨大社会经济效益,为持续保持我国杂交水稻的世界领先水平和杂交稻走向世界提供了物质基础和理论支撑。它也为李教授带来了众多荣誉:先后在2008年和2009年,分别获四川省科技进步一等奖和国家科技进步二等奖。
然而,在奖励面前,李仕贵教授并未“居功自傲”,而是试图“得陇望蜀”。近年来,针对蜀恢527抗倒性的不足、难以适应机械作业的难题,李教授通过完善“重穗型杂交稻育种理论”,借鉴玉米轮回育种成功经验,以隐性单基因控制的无花粉核不育材料ABCG15为基础,结合系谱选择和抗稻瘟病等相关基因的分子标记辅助选择技术,建立了分子轮回育种方法,育成了新一代重穗抗倒型优质抗病恢复系蜀恢498和不育系川农1A等,组配出新一代川农优498等重穗抗倒型杂交稻组合,正在大面积推广应用。
教书育人桃李满天下
陶行知先生有言:学高为师,身正为范。李仕贵教授在四川农大深受周开达院士、黎汉云研究员、林文君教授、任正隆教授等人的影响和教育,所以他深刻理解教师对于学生的作用。李仕贵
教授也以自己的实际行动来教育学生。
培养学生踏实的作风。每逢暑假,正是水稻的生长期,刚刚结束教学任务的李仕贵便赶往稻田,埋首其中。他曾说:“结实饱满的水稻,总是低下高贵的头,稗子的脑袋则在风中飘荡。人就要像水稻一样实诚,每一步都走得踏实。”这种踏实的学术作风,为学生树立了良好形象。在学生眼里,李教授没有架子:“在炎热的天气里,挽起裤脚,跟学生一起育种,即使身上被晒脱皮也不在乎!”
李教授认为,兴趣很重要,可以激发人的潜力。他把对水稻育种的热爱作为自己不断前进的动力。因此,他很注重培养学生的兴趣,多给学生做实验、交流的机会。在搞好研究的同时,李教授很喜欢给学生上课,将自己研究的前沿东西融入到课堂,达到教学相长的目的。他经常是周末从温江赶回雅安给本部的同学上课,每次两天持续的讲课,由此患上了慢性咽炎。
在指导学生做研究方面,要求学生严谨认真又不失开拓精神。他要求课题组坚持每两周开一次例会,一起探讨研究、学习心得。但又不会过多干涉学生的实验,课题安排好后,给予学生足够的信任,并尽可能为学生的自由发挥提供平台。部分学生先后在国家留学基金资助下,到耶鲁大学、加州大学伯克利分校和美国农业部水稻中心的等著名实验室从事相关研究,并在《PlantCell》、《Plant Journal》等国际知名刊物上发表系列高水平研究论文。迄今,李仕贵教授已培养博士和硕士研究生60余名,为我国农业科学研究和推广应用培养了一批高级专业人才。
荣誉等身,低调谦逊
何梁何利基金奖被称为业界的“中国的诺贝尔奖”,是目前国内规模最大、影响最广和最具权威的社会力量所设奖项,在中国开辟了重奖杰出科技人员的先河。2010年,李仕贵教授获得何梁何利基金科学与技术创新奖。他是四川农业大学继周开达、颜济之后,第三位获得这一殊荣的教授。
关键词: 虚拟森林;环境模拟;遗传算法;L系统;二叉树
Key words: virtual trees;environmental simulation;genetic algorithm;L system;binary tree
中图分类号:TP34文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)28-0155-02
1概述
虚拟森林环境(Virtual Forest Environments, VFE)是虚拟现实技术在林业科学上的应用实践,它以林业空间数据为依托,以虚拟现实技术为特征,构建森林对象,表达及分析复杂的森林现象,这种不同与以往二维图形的表达方式诱发了三维可视化的新方法,新思想,新发展。虚拟森林环境是一个可进行森林实验的虚拟工作室或人与人交流研讨、协同工作的媒介平台,在虚拟森林环境中可以做定性与定量的综合分析,解决复杂森林管理规划问题、科学地协同决策。虚拟森林环境可用于对现实世界的森林数据进行模拟、分析、解释、预测等,帮助理解复杂的森林生长现象,支持林业规划、决策和调控。因此,面向林业的虚拟森林环境的研究,是一个十分复杂而迫切需要解决的问题,它将为林业建设提供一个广泛而形象化的信息处理环境及支撑工具,为专家提供林业决策的新平台,有效推动森林资源的合理保护和营林生产等林业各个环节的信息化进程,进而提高林业管理的现代化水平,促进资源、环境、社会、经济的可持续发展问题的讨论,具有重要的理论和现实意义。
地球表面上只要有植物生活所必须的环境条件就会有植物聚集生长并形成种群。植物种群的基本特征是植物与植物,植物与环境之间的相互关系。植物种群是植物群落的基本单元,具有以下三个基本特征:①空间特征:种群具有一定的分布区域、分布形式和空间等级结构;②数量特征:种群在单位面积上(空间内)有一定的个体数量,并将随时间而发生变化;③遗传特征:种群有特定的基因构成,种群内的所有个体具有一个共同的基因库,基因频率具有空间分布型,并随时间而进化。
虚拟森林环境中的研究重点是对植物种群的研究,最终是要说明植物种群的动态分化与适应过程。然而,虚拟自然景物技术发展到今天,构造虚拟植物的模型已经很多,但多数都侧重于图形学方面,主要研究对象在某一时刻的具体形态。本文受达尔文生物进化论思想启发,借鉴生物界自然选择和进化机制,从植物种群着手,利用遗传算法构造了虚拟植物模拟器,为实现虚拟森林中植物个体间优胜劣汰的竞争关系提供实现手段,在一定程度上实现虚拟森林反演过去,再现现实,预测未来的动态功能。
2模拟与实现
在为虚拟植物建模时,本文使用了基于二叉树的L系统,该方法的特点是在L系统文法生成初期就已经体现了节点之间的上下文关系,并且在内部生长因子和外部环境因子的共同作用下,将枝干的粗度、偏转角度、长度、出芽点个数等信息存储在相关结点中。二叉树的建立是从顶向下递增完成的,需要遍历生长状态对应的字符串。该算法的创新在于各个状态节点之间的逻辑关系在L系统建立时就已经存在,结点与其相邻的结点间存在着上下文的关系,这种新型的基于二叉树的L系统结构在描述环境敏感型虚拟植物方便有效。枝条弯曲的模拟对于形象地模拟植物的形态很重要。弯曲模拟一般用参数曲线拟合的方法来模拟枝条的弯曲。该方法虽然能模拟各种枝条的弯曲,但需要对枝条弯曲形状做大量测量,通过统计数据得出曲线控制参数。这种方法不适合模拟植物生长的过程。本文通过分析枝干的受力情况,确定分枝偏转的角度。分枝的空间位置体现了枝条受重力作用表现出的屈地性以及受光照影响表现出的向光性。使得不同生长长度和不同生长位置的枝条弯曲的程度不相同。因此建立了基于环境敏感型植物的虚拟森林模型。该模型包括了虚拟植物模型、虚拟植物模拟器、环境模拟器、环境模型和环境因子(阳光、温度等)。该模型从宏观和微观两个方面来实现虚拟植物与环境之间的交互。宏观方面,虚拟植物和环境之间存在交互,环境因子作用于虚拟植物的生长模拟,当环境变化后,植物个体需要改变其形态来适应环境的变化;微观方面是从植物生态属性出发,利用遗传算法通过改变植物的基因片段体现虚拟森林环境下种群中植物个体之间的竞争关系,模拟自然界中的优胜劣汰的选择规律。该模型的提出使得环境敏感型植物的模拟更加真实自然,有效地反映出植物之间的竞争关系,在一定程度上实现了虚拟森林环境反演过去、再现现实、预测未来的功能。
3总结与展望
植物是自然场景的重要组成部分,在虚拟现实/环境、计算机动画与仿真中,植物模型的精细程度和外观效果直接影响室外场景的真实感。因此,植物的建模表示与真实感绘制一直是计算机图形学领域研究的热点和难点之一。随着计算机硬件和软件系统的飞速发展,特别是可编程图形卡及相应编程语言的功能日益完善和强大,人们开始考虑动态自然场景的真实感绘制问题;另一方面,数字娱乐与媒体如影视特效、视频游戏等也迫切希望图形学提供有效、快捷的算法来处理动态变化的室外场景,并在获得更为逼真的动态效果的同时加快制作工序并节省成本。注意到植物形态各异、结构复杂,其生长和运动蕴含着错综复杂的物理和生物学规律与机理。因此,在保证一定的形态真实感的前提下,构造合适的物理模型和生物学模型,加速模拟计算,以便最大限度获得运动或变化真实感显得颇为重要。本文基于物理和生物学原理,从植物的表达模型出发,研究植物的动力学模拟与生长模拟,力求在形态真实感、运动真实感以及效率之间取得较好的平衡,以满足相关应用的需求。
参考文献:
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中图分类号:G804.6文献标识码:B文章编号:1007-3612(2007)10-1381-03
随着现代科技水平的不断提高,运动生物力学研究手段与方法也不断地更新,研究内容和层次不断深入、系统,运动生物力学的研究方法在许多运动项目中有了广泛的应用,对于认识运动项目技术的规律和提高运动技术水平,起到了重要的作用。
对于运动生物力学的原理和方法在乒乓球运动项目中的应用,国内外已进行了许多研究,但已有的研究不够系统和深入,所用的运动生物力学研究方法比较单一,乒乓球专项化的运动生物力学仪器很少,对于乒乓球与球台或球拍碰撞的原理、乒乓球飞行的运动状态、乒乓球动作技术原理等有些方面揭示得还不够全面或尚未揭示,对于运动器材、服装的研究很少。
近年来,国际乒联对乒乓球竞赛规则的三大改革,以及现代世界乒乓球技术的迅猛发展,都要求我们要借助于科技的力量和手段,更加全面地、深刻地认识乒乓球运动的规律,不断地更新观念,技术上不断创新进步,训练方法上要更加科学合理,以促进乒乓球运动的发展。本文根据乒乓球运动专项运动生物力学研究的现状、运动生物力学学科发展趋势、以及乒乓球运动发展的实际需求,对运动生物力学在乒乓球运动中应用的研究领域和研究方法的发展趋势进行展望,以期对乒乓球运动规律有更加深刻而全面的认识,为运动生物力学如何更好地结合乒乓球专项特点为乒乓球运动实践服务提供借鉴。
1运动生物力学在乒乓球运动中应用的研究领域的展望
从运动生物力学角度来看,乒乓球运动是通过乒乓球和球拍位置的变化(平动和转动)与运动员机体的活动相结合的一项运动。运动员的击球动作使球拍和球碰撞后,击出的球以一定的动量、动量矩落到对方台面,与台面发生碰撞,反弹后再与对方的球拍相碰撞。归纳起来,乒乓球项目中的运动包括:运动员的运动(动作技术)、乒乓球在空中的运动(速度、旋转、弧线)、乒乓球的碰撞运动(乒乓球与球台或球拍碰撞)。对乒乓球这三个方面的运动生物力学研究分析需要一定的设备仪器与方法。与乒乓球运动相关联的还有球、球台、球拍等器材以及运动员的服装。
以往对乒乓球运动的运动生物力学研究在上述方面已进行过一定的研究,但对于乒乓球与球台或球拍碰撞的原理、乒乓球飞行的运动状态、乒乓球动作技术原理等有些方面尚未揭示,或揭示得还不够全面,对于运动器材、服装的研究很少。根据运动生物力学和乒乓球运动的发展趋势,运动生物力学在乒乓球运动中应用的研究领域,可以预计运动技术研究仍将会占较大比例,同时,在全民健身、运动医学、康复医学、运动器材、服装及实验仪器设备等方面也会开展研制。具体可以开展以下几个方面的研究:
1) 动作技术诊断;
2) 乒乓球与球拍碰撞、与球台碰撞的研究;
3) 对乒乓球拍运动的研究;
4) 乒乓球拍、乒乓球运动鞋的研制与优化;
5) 乒乓球运动员肌肉、骨骼力学特性的研究;
6) 乒乓球专项测试仪器的开发;
7) 乒乓球运动员损伤机理和预防的研究。
2运动生物力学研究方法在乒乓球运动中的应用与展望
按研究方法划分,运动生物力学应用在乒乓球运动中的研究大体可分为两类: 一是力学理论研究方法,二是实验研究方法。两者应当紧密结合,才能使运动生物力学更好地在运动实践中应用。
2.1运动生物力学的力学理论研究方法在乒乓球运动项目中的应用与展望该研究方法因为是通过模拟手段对人体运动仿真,一般包括5个步骤:1) 确定运动恃征,建立目标函数;2) 选择模型确定刚体的自由度;3) 建立动力学模型(拉氏方法、Kane方法、雅各宾法等);4) 实测已知数据并求解;5) 根据求解结果解释运动规律,这一步骤是将求得的数学规律化为体育运动语言对运动技术进行合理的指导。
纵观运动生物力学在乒乓球运动中应用的现状,可以看到,以往用的最多的是运用力学原理对一些现象进行解释。而利用力学理论研究的方法却很少。根据此研究方法,可以对乒乓球中许多问题进行研究。
如对于乒乓球运动员的伤病的研究,至今还没有在击球过程中对腕、肘、肩关节、颈椎、腰椎等的关节力和力矩的定量分析,而对其认识有助于对乒乓球运动员运动损伤的认识和预防。可以利用力学理论研究的方法对关节力和力矩进行推算。以计算上肢各关节的关节力和力矩为例。首先确定乒乓球运动员击球过程中上肢的运动特征。二、建立上肢模型,整个上肢可分为上臂、前臂和手(包括器械)三个部分,根据上肢实际的生理结构和以往生物力学建模的经验,可将人体上肢简化为3刚体7自由度的物理模型。三、运用多刚体系统动力学理论中的Kane方法,建立系统运动学和动力学方程,四、通过摄像的方法获取上肢的运动学参数以及郑秀媛公布的人体环节参数,求出腕、肘、肩关节的关节力和力矩。五、根据关节力和力矩对乒乓球运动员的伤病进行认识。
2.2运动生物力学的实验研究方法在乒乓球运动中的应用和展望运动生物力的实验研究方法在乒乓球运动项目中应用现状是,动力学研究几乎没有,运动学测试也不多,所运用到的生物力学仪器很少。所以实验研究方法在乒乓球运动项目中有极大的发展空间。
2.2.1常用的生物力学仪器将在乒乓球项目中的广泛应用许多已经在其他专项中运用较为广泛的生物力学仪器在乒乓球运动项目中尚未广泛使用。比如,三维测力台,肌电仪,足底压力鞋垫。
三维测力台可以反映地面对人体的反作用力。运动员击球的力最终是通过人体蹬地面,同时地面给人体的反作用力而实现的。而对乒乓球运动员地面反作用力的动力学特征的描述至今尚无。
通过在运动员的鞋子里放上压力鞋垫,可以得出在移动过程中,脚底压力的分布图,可以为乒乓球运动员鞋子的设计提供参数。
通过肌电仪可对完成某动作所参与的肌肉活动的强度和时间进行描述,确定主要的参与肌群。用在乒乓球运动员身上,就可以很清楚的知道完成某动作的肌肉用力顺序是什么,哪些是主动肌,哪些是被动肌,可为力量训练提供参考。
2.2.2开发乒乓球专项化、反馈快速化的运动技术测试仪器这是运动生物力学测试仪器的发展趋势,至今为止,在乒乓球界中尚无有此类测试仪器的研发成功。近年来其他运动项目共用运动学、动力学及生物学指标,测试仪器的质量、功能、效率不断提高,同时,某些运动项目专用的测试仪器不断出现。例如,体操项目单杠、双杠、高低杠、跳马、吊环的测力系统、赛艇多参数遥测分析系统、起跑蹬力测试系统、蹬冰力测试系统、游泳出发测力系统等。
其他专项的研究可为乒乓球专项化的测试仪器提供借鉴,比如考虑是否可以在乒乓球拍上安装加速度传感仪。随着科学技术的迅速发展,加速度传感器体积和质量都可以做到非常小,精度可以达到很高,此仪器可以实时监控球拍三个方向上的速度、加速度和角速度,并可据此推算球拍的受力情况,以及击打乒乓球后,球体获得的初速度。而对乒乓球拍的运动情况的所做的研究非常之少。
如果这些设想可以实现的话,将丰富乒乓球理论知识,对乒乓球运动的实践将会有快捷的帮助。
2.2.3多机同步测试的研究多机同步测试研究是运动生物力学研究的发展趋势。人体运动十分复杂,因此,多机同步测试方法对各项运动技术研究十分重要。由于多机同步测试研究需要的仪器多、经费多、时间长、技术人员多,而且多数动力学指标和生物学指标的测试在正式大赛中很难进行,所以,多机同步研究的报道较少。随着科学技术的进步和对运动技术研究的深入,多机同步测试研究将会得到较快发展。
对于乒乓球这项精密的运动,以往的研究多是从一维的视角来进行的,对乒乓球运动的生物力学的研究应朝着多维的研究视角发展。比如,将摄像系统和测力台系统同步的测试方法,综合运动学和动力学的数据对乒乓球运动进行更加深入、全面的认识。
2.2.4生物反馈技术将在乒乓球运动技术训练中应用运动生物力学测试中提供给运动员、教练员的技术动作的速度、幅度、方向、力量等指标数据,运动员在训练中很难掌握,如将测试的数据转换成声、光信号直接提示给运动员,表示其当前的动作是否达到了要求或某个范围,运动员接收到声、光信号后,便马上做出反应,调整动作的幅度、强度、速度等就容易得多。这方面研究在其他专项中已经取得了一定进展,例如北京体育大学金季春教授指导其博士生闫松华所研制的用于短跑训练的“测试鞋”,对每一步的着地时间和腾空时间进行实时监控,正朝着生物反馈的方向发展。
生物反馈技术在乒乓球运动技术训练中的应用也是乒乓球运动项目生物力学发展的趋势。
2.3将力学理论研究方法和实验研究方法紧密结合是运动生物力学在乒乓球运动中应用的研究方法的发展趋势力学理论研究方法的基础是经典力学理论,并应用它解释分析生物体运动及探索其运动规律。力学理论研究方法优点是能使研究工作更加严谨和深人,但由于模拟研究目标和对运动数学化描述的困难,这类研究难度很大,且研究结果与运动实践尚有一定的距离。所以力学理论研究方法必须辅之实验和经验,才能使它在实际应用方面的作用得以发挥,力学理论方法与实验测试方法两者应当紧密结合。前者提供了运动普遍规律,对分析有理论指导意义,后者是理论研究与实际应用的桥梁,能使研究更好地为运动实际服务。实验研究方法,通过各种实验手段,测试记录体育运动过程,并以此作为依据,结合经验,对运动技术进行分析对比,从而提出改进技术的意见和建议。这种研究方式是以具体运动员的具体动作作为研究对象。
实验通常用高速摄影、录像、测力台测得运动学和外力参数,用肌电测试仪测得人体内力参数,然后通过数据处理和分析,来诊断运动技术的优劣及动作的合理性。这种方法以实验手段为主,与运动实践联系紧密,能对运动员的技术训练直接施加影响。但由于该方法研究和实验的对象是具有个体特征的人,不可避免地造成对共性的运动规律研究的困难,从而使研究结论难以达到理论升华。因此实验方法必须和力学理论研究共同发展、相辅相成,才能使运动生物力学学科渐趋深入完善。
用理论力学理论研究方法和实验研究的方法对乒乓球运动进行运动生物力学的研究,将提供认识乒乓球运动规律的多维视角,会对乒乓球运动规律有更加深刻而全面的认识,进而可使运动生物力学更好地为乒乓球实践服务。是运动生物力学在乒乓球运动中应用的发展趋势。
3总结
根据乒乓球运动专项运动生物力学研究的现状、运动生物力学学科发展趋势、以及乒乓球运动发展的实际需求,运用多种运动生物力学的理论力学和实验研究相结合的方法,对乒乓球运动中的多个领域进行分析和研究,是运动生物力学在乒乓球运动项目中的研究发展趋势。
参考文献:
[1] 国家体育总局《乒乓长盛考》研究课题组.乒乓长盛的训练学探索[M].北京:北京体育出版社:2002.
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[3] 王向东,刘学贞,等.运动生物力学方法学研究现状及发展趋势[J].中国体育科技,2003 (2):15-18.
冯・诺依曼从小聪颖过人,兴趣广泛,6岁时,他就能心算做八位数乘除法,8岁时掌握微积分,12岁就读懂领会了波莱尔的大作《函数论》要义。
冯・诺依曼的记忆力惊人,读书过目不忘。他对读过的书籍和论文,能很快一句不差地将内容复述出来。
冯・诺依曼一生掌握了7种语言,最擅德语,他在用德语思考种种设想时,又能快速译成英语。据说,6岁时他就能用古希腊语同父亲闲谈。
在计算机领域,他被誉为“计算机之父”。在经济学领域,他被誉为“博弈论之父”。在物理领域,冯・诺依曼在20世纪30年代撰写的《量子力学的数学基础》对原子物理学的发展有极其重要的价值。在化学方面他也有相当的造诣,曾获苏黎世高等技术学院化学系大学学位。 30岁时,冯・诺依曼已经是纯粹数学学者中的巨人;45岁时,他被全球公认为20世纪最具世界性、最多才多艺、最才思敏捷的数学家。从遍历定理的第一个有力证明到天气控制方法,从原子弹的聚爆装置到博弈论,从一种用于研究量子物理学的新代数学到带有预先储存程序的计算机的装配,到处都可以看到他的设想。他在格论、连续几何、理论物理、动力学、连续介质力学、气象计算、原子能和经济学等领域都做过重要的工作,被称为上世纪“最伟大的全才之一”。
米哈伊尔・瓦西里耶维奇・罗蒙诺索夫Михаи?л Васи?льевич Ломоно?сов
他创办了俄国第一所大学――莫斯科大学;由于他渊博的学识,他也被普希金赞誉为“俄罗斯的第一所大学”;他是“俄国科学史上的彼得大帝”,俄国百科全书式的科学家、语言学家、哲学家和诗人。他在俄国的地位,有如伽利略在意大利、牛顿在英国、笛卡儿在法国、莱布尼兹在德国和富兰克林在美国的地位。
为了躲避继母的责骂、争取更好的学习环境和机会,19岁的他带着两本启蒙书――《斯拉夫语法》和《算术》,凭着借来的3个卢布,离开家乡、踏上了漫长的求学之路。他冒充教会执事的儿子进入了斯拉夫-希腊-拉丁学院,用1年时间掌握了拉丁文,并自修了希腊文,用5年时间修完了8年的课程,被选派到彼得堡国家科学院大学深造。半年后,又被派往德国学习采矿和冶金。1736年秋,他进入马尔堡大学学习物理学和化学,期间精通了德语、法语,后又到弗赖堡学习矿业和冶金学。在克・伏尔夫教授的手下,他学习了数学、哲学、物理学,又选学了化学、力学、矿山测量、水利工程学课程。
他在物理、化学、语言学、文学、哲学、历史、天文、地质、矿物、航海等领域都有杰出的成就:
他是一个出色的人文学者,在历史学、语言学、哲学方面都有研究,被誉为“俄罗斯现代语言之父”,著有《修辞学》《俄语语法》和《论俄文宗教书籍的益处》等。
他在观测金星凌日时第一个发现了金星上存在着大气;他创立了热动力学说,指出热是物质本身内部的运动,从本质上解释了热的现象;他提出了气体分子运动论,认为空气微粒对容器器壁的撞击是空气产生压力的结果;他对气体压强给以正确解释,即是空气质点对器壁撞击的结果;1741年,他创立了物质结构的原子――分子学说,为俄国的物理化学的发展奠定了基础。他用实验证明化学反应前后物质的质量相等,这一发现比拉瓦锡发现物质不灭定律早18年;他是最早应用天平来测量化学反应重量关系的化学家。
他是俄罗斯的“全能才子”,是俄国“文艺复兴式的人物”。他的名字叫米哈伊尔・瓦西里耶维奇・罗蒙诺索夫。
戈特弗里德・威廉・莱布尼茨Gottfried Wilhelm Leibniz
莱布尼茨,德国自然科学家、物理学家、哲学家、数学家、历史学家。他的研究成果遍及力学、逻辑学、化学、地理学、解剖学、动物学、植物学、气体学、航海学、地质学、语言学、法学、哲学、历史学、外交学等等,他是历史上少见的通才,被誉为“十七世纪的亚里士多德”。他还是最早研究中国文化和中国哲学的德国人,而他的职业,是一名律师。
莱布尼茨在数学史和哲学史上都占有重要地位。在数学上,他和牛顿先后独立发明了微积分。有人认为,莱布尼茨最大的贡献不是发明微积分,而是发明了微积分中使用的数学符号,他也因此被称为“符号大师”。莱布尼茨还对二进制的发展做出了贡献。
在哲学上,莱布尼茨的乐观主义最为著名,例如他认为“我们的宇宙,在某种意义上是上帝所创造的最好的一个”。他和笛卡尔、巴鲁赫・斯宾诺莎被认为是17世纪三位最伟大的理性主义哲学家。
莱布尼茨对物理学和技术的发展也做出了重大贡献,并且提出了一些后来涉及广泛(包括生物学、医学、地质学、概率论、心理学、语言学和信息科学)的概念。莱布尼茨在政治学、法学、伦理学、神学、哲学、历史学、语言学诸多方向都留下了著作。他的著书,约四成为拉丁文,约三成为法文,约一点五成为德文。
莱布尼茨的求学经历也堪称传奇。
15岁,他进入莱比锡大学学习法律, 一进校便跟上了大学二年级标准的人文学科的课程。期间他还抓紧时间学习哲学和科学。
17岁,他以《论个体原则方面的形而上学争论》一文获学士学位。
18岁,莱布尼茨完成了论文《论法学之艰难》,获哲学硕士学位。
19岁,莱布尼茨向莱比锡大学提交了博士论文《论身份》。次年,审查委员会以他太年轻为由而拒绝授予他法学博士学位。他对此很气愤,于是毅然离开莱比锡,前往纽伦堡附近的阿尔特多夫大学并立即向学校提交了早已准备好的那篇博士论文。
21岁,阿尔特多夫大学授予莱布尼茨法学博士学位,还聘请他为法学教授。
据称,经当代智商测试研究,莱布尼兹的智商高达205,是人类历史上少有的天才。
托马斯・杨Thomas Young
英国物理学家托马斯・杨是个奇才,同学们都称他为“奇人杨”。上帝在造人方面从来都不是公平的,托马斯・杨就是个例子。表面上,他的身份是医生、物理学家,但这仅仅只是他的社会角色而已。他涉猎的广泛程度让人瞠目,他的才华横溢让人吃惊。
他在光波学、声波学、流体动力学、造船工程、潮汐理论、毛细作用、虹的理论、力学、数学、光学、声学、语言学、动物学、埃及学等领域均有建树。他还对艺术颇有兴趣,他热爱美术、音乐,几乎会演奏当时的所有乐器。他会制造天文器材,还研究了保险经济问题。他擅长骑马,并且会耍杂技走钢丝。
小时候的托马斯是个神童,2岁会阅读,4岁能将英国诗人的佳作和拉丁文诗歌背得滚瓜烂熟;不到6岁已经把圣经从头到尾看过两遍,还学会用拉丁文造句;9岁掌握车工工艺,能自己动手制作一些物理仪器;几年后他学会微积分和制作显微镜与望远镜;14岁之前,他已经掌握10多门语言,包括希腊语、意大利语、法语等等,不仅能够熟练阅读,还能用这些语言做读书笔记;之后,他又把学习领域扩大到了东方语言――希伯来语、波斯语、阿拉伯语;他阅读了大量的古典书籍,在中学时期,就已经读完了牛顿的《自然哲学的数学原理》、拉瓦锡的《化学纲要》以及其他一些科学著作,才智超群。托马斯26岁时,著名的罗塞塔石碑被发现。石碑上刻了三种文字:古埃及象形文、古埃及通俗文字和希腊文。首先阐释这些象形文字的人是法国人商博良,但托马斯却是把碑文的译文发表成书的第一人。
【关键词】 胰腺;缺血再灌注;重组蛋白酶抑制剂;淀粉酶;肿瘤坏死因子α
胰腺移植能增加患者胰岛素分泌细胞,从而有效地控制血糖,防止和改善糖尿病的并发症。早期胰腺炎是胰腺移植术后的常见并发症,而缺血再灌注(I/R)损伤是引起移植胰腺炎的主要原因,因此术后使用高效治疗胰腺炎的药物可取得较好的效果。重组蛋白酶抑制剂(RPI)是含有Kunitz结构域(Kunitz domain)的一个片段(289~345),由57个氨基酸残基组成多肽,具有Kunitz型丝氨酸蛋白水解酶抑制(KPI)活性,能够有效地抑制胰蛋白酶、弹性蛋白酶、纤溶酶、胰血管舒缓素等蛋白水解酶的活性。研究表明,成功地利用DNA重组和分子克隆技术制备重组人Kunitz型RPI优选的表达系统是巴斯德毕赤酵母表达系统〔1〕,并通过药效学实验证实RPI对急性胰腺炎有明显的治疗作用〔2〕。本研究旨在观察RPI在胰腺I/R损伤的保护作用,为临床防治胰腺I/R损伤提供实验依据。
1 材料与方法
1.1 动物、试剂及仪器 Wistar大鼠30只,雌雄兼用,由吉林大学医学动物研究中心提供。RPI由吉林大学药学院制备。淀粉酶和脂肪酶测定试剂盒购自南京建成生物工程研究所。COLE PARMERP酶标仪 (新加坡 ) TJ6低温高速离心机(美国BACPKMA公司);2700型生化分析仪(日本SANYO公司);KUBOT KR2000T高速离心机(日本)。
1.2 动物模型与分组 术前实验动物禁食 12 h,自由进水,随机分为假手术组、I/R模型组和RPI组。术前30 min假手术组、I/R模型组尾静脉推注生理盐水1 ml,RPI组尾静脉推注RPI(8×104 kIU/kg) 。3%戊巴比妥钠 30 mg/kg腹腔注射,腹正中切口,分离胃脾韧带,结扎脾门血管,夹持脾脏,将胃翻向大鼠右侧,暴露膈肌与左肾动脉之间的腹主动脉,游离腹腔干至脾动脉,用无创动脉夹闭脾动脉,造成胰腺体尾缺血模型,30 min后松开动脉夹进行再灌注,松开动脉夹前各组按上述方法再次给药 1 次。假手术组以相同的手术方法切开显露腹腔干及脾动脉,但不夹闭血管。再灌注时间均为 6 h。
1.3 大鼠血清淀粉酶(AMY)和脂肪酶(Lipase)测定 各组动物分别在再灌注后 6 h腹主动脉取血约 3 ml,2 000 r/min 离心 10 min,分离血清,测定血清AMY、Lipase。
1.4 大鼠血清肿瘤坏死因子α(TNFα)和白细胞介素1β(白介素1β)的测定 标本采集同1.3,分离血清,采用ELISA方法测定血清TNFα、IL1β,具体步骤按试剂盒要求进行。
1.5 统计学分析 采用SPSS10.0统计软件,实验数据以x±s表示,各组数据的均数比较采用单因素方差分析。
2 结 果
2.1 RPI对胰腺I/R损伤大鼠血清AMY和Lipase的影响 I/R模型组大鼠血清AMY及Lipase含量均明显增高,与假手术组比较具有显著性差异。RPI组与I/R模型组比较,大鼠血清AMY及Lipase含量均明显降低(P
2.2 RPI对胰腺I/R损伤大鼠血清TNFα和IL1β的影响 I/R模型组大鼠血清TNFα和IL1β水平均明显增高,与假手术组比较差异显著(P
3 讨 论
I/R损伤是造成胰腺移植后各种并发症的主要原因之一,如移植术后早期胰腺炎、移植术后胰岛细胞功能不良,这些都大大降低了胰腺移植的效果〔3〕。I/R损伤的具体发病机制复杂,目前认为与能量代谢障碍、 氧自由基的产生以及中性粒细胞激活并释放炎性细胞因子等有关〔4〕。
基因工程制备的RPI是一种小分子量β淀粉样蛋白前体(APP),包含一段KPI结构域,具有强抑制活性,氨基酸序列与KPI家族的抑肽酶43%同源性,具有与KPI相同的生物学活性和药理作用。本研究中通过建立大鼠胰腺I/R损伤模型后,血清AMY和Lipase明显升高,而给予RPI治疗后则明显降低,说明RPI可有效地抑制胰酶的分泌和释放。
另外炎性细胞因子的释放在胰腺I/R损伤的病理生理中起重要作用。炎性细胞因子主要由机体的免疫细胞分泌,在各种因素刺激如感染、 外伤、 缺血后其表达可急剧增加,过度表达可导致或加重组织损伤〔5〕。其中,TNFα 和 IL1β 已被普遍认为是介导胰腺I/R损伤的主要细胞因子,其水平异常增高时,可直接作用于细胞,使组织细胞溶解;作用于中性粒细胞时,刺激中性粒脱颗粒,生成自由基,释放各种蛋白酶和其他水解酶,诱导细胞凋亡,造成局部组织损伤和毛细血管通透性增高,进一步加重微循环障碍,微循环障碍反过来又诱发炎症介质的释放。本研究也显示,RPI可明显降低I/R模型组血清TNFα、 IL1β,说明胰腺I/R后,RPI通过抑制炎性细胞因子的作用而达到对胰腺I/R的保护作用。
参考文献
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2 颜波群. rhKD/APP对实验性大鼠急性坏死性胰腺炎的作用〔A〕.吉林大学博士论文,2006.
DNA计算中的DNA是重要的遗传物质携带着生物体的所有遗传信息,而遗传算法也是采用生物的遗传信息进行操作的算法,其不同是DNA计算是实验室中进行的而遗传算法是在计算机上编程进行的,将二者混合使用可以使遗传算法在生物的遗传调控机理中更深层次的进行模拟,从而使遗传算法的计算性能得到进一步的提升。由于遗传算法的优越性和良好的性能,将其混合到DNA计算中可以突破其计算的局限性[1]【2】。因此学者开始对该混合的DNA遗传算法进行深入的研究,并取得了一定的成果。本文是在前人研究的基础之上,对遗传算法和DNA计算的混合使用中的算子进行了深入的研究。
1.算法中改进的新型算子的提出
1.1 改进算子中的采用技术
受到DNA分子结构的启发,本文将用DNA的四种碱基对问题的潜在解进行编码,由于DNA的编码方式不能直接被计算机处理,本文将使用二进制表示的数0123对碱基进行编码。在这种编码方式中,令0与鸟嘌呤相对应,1与腺嘌呤对应,2与胸腺嘧啶对应,3与胞嘧啶对应,并且0、1、2、3四个整数将采用二进制的形式进行表示。为了在在编码中实现简易的数学和逻辑操作,将二进制数中的第一位作为区分嘌呤和嘧啶的编码位即0代表嘌呤而1代表嘧啶。同时与互补碱基对对应的代码也呈现互补关系,如碱基对C和G互补组合由0(00)与3(11)构成,而1(01)与2(10)构成的A和T碱基对。这样的互补配对关系,有助于新操作算子的设计。
下面是以上面的编码方式为依据的一个n维的最小化问题:
示长度为的四进制数字串,单个个体的编码长度为,每个变量编码精度由求得。
DNA-GA与遗传算法用二进制进行计算编码时的解码方式相似。其均是以n维十进制向量的形式对个体进行解码,其中:
上公式中的为整数串中的第维第列的数字。因为变量取值范围的不同,所以按比例将变量进行转换,这样就可以得到对应问题的解。
按照这种模式进行编码,就可以引入更多的基因操作到遗传算法中,这样就可以设计算法效率更高更有效的算子。
本文所采用的适应度函数和选择算子是原遗传算法中所采用的,这里就不再赘述。
1.2 改进的新型算子
1.2.1 交叉算子
交叉操作是遗传操作中的重要的生物信息遗传操作,故本文对现有的交叉算子进行了改进,在其中加入了DNA计算中的生物操作技术,形成了新的算子。
(1)移位交叉算子
移位交叉的父体为一个,操作过程如图1所示。移位操作是移换个体中的碱基子序列。设父代的基因为ATCGGTACAT,在父代中随机选取一段子序列,这段子序列所包含的碱基数目和所选碱基的位置也是随机选定的。然后将该段子序列移动到一个新的位置,形成一个新的个体。移位交叉算子的执行概率为。如所选子序列是CGGT将其移动到C的后面形成新的个体。
(2)对换交叉算子
对换交叉操作在两个随机配对的个体之间进行,操作过程如图2所示。首先在优质的群体中随机挑选两个个体作为对换交叉操作的父体。然后在两个父体中分别随机选取一段碱基序列,且命名这个碱基序列为转座子。如图2,在两个父体中随机选择两段个数相同的碱基序列,交换这两个父体所选中的碱基序列,形成新的个体。对换交叉操作的执行概率为。
(3)抽换交叉算子
抽换交叉操作是需要从种群中选取两个个体作为父代。而抽换交叉的目的就是改变个体之间的相似性,因此该操作中所选的父代不是随机的,而是选择两个相似的个体。首先在适应度较好的优秀种群中随机选取一个个体作为父代之一,在随机选取两个个体作为候选父代。然后通过对比候选父体与已知父体的相似度,选择与已知父体更相似的个体作为抽换交叉操作的另一个父体。操作过程如图3所示。抽换交叉算子的执行概率为。
以上三种算子,都可以对单个的DNA序列进行操作,而且各有特点。但是同时执行三种算子将大大增加计算复杂度。本文将对换算子作为基本的交叉算子,移位算子和抽换算子则依据概率执行。
1.2.2 新型变异算子
与以往的同变异算子不同,本文所提出的变异算子是以生物体内的DNA转录成RNA并且通过其配对的反密码子决定蛋白质肽链的合成过程,并且计算在反密码子中各个碱基所出现的概率,然后用低概率替换高概率或者高概率替换低概率的最大最小变异算子,最后形成新的DNA分子。生成一个新的个体。其变异概率为。其过程如图4所示。
2.新提算子的运算步骤
步骤1:在运行算法之前,先对算法中所涉及到的参数进行设置,如种群大的大小、终止阙值、最大进化代数和所改进新型算子的运行概率,普通变异概率等。
步骤2:随机产生size个个体,组成初始种群,并将当前的进化代数设置为1.
步骤3:对个体进行编码串解码,求出各个个体的适应度值。
步骤4:按照适应度值的大小将种群中的个体分为高适应度个体和低适应度个体,令交叉后产生的新个体数为Ncnew,并且从第一代交叉算起,不交叉时Ncnew为0。
步骤5:对种群中进行交叉操作,选择个体为父代个体,按其随机产生的概率数与交叉。
概率、,进行比较,所产生的随机数小于哪个交叉算子的概率就执行哪个交叉算子,最后产生新的个体,并且此时产生的新个体数为+1。
步骤6:对经过交叉操作产生的个体以概率进行变异操作。产生新个体。
步骤7:对经过交叉和变异操作产生的个体用精英保留选择机制进行选择保留,选出适应度大的个体,此时进化代数加1.
步骤8:判断是否终止运行,其判断条件是最大进化代数或者是最大进化代数的阙值。满足就结束,输出结果;否则返回步骤3继续进行。
3.实验测试
为了测试出本文所提出的DNA遗传算法的有效性和搜索性能,从以往的文献中选取了两个具有代表性的无约束的函数作为测试函数。本文使用改进的DNA遗传算法求解从文献中选取的测试函数,它们的局部最优点较多,欺骗性很强,一般的算法不易求解到这两个函数的全局最优点。其中,的最优解为3600,在点(0,0)处取得,而的最优解在点(0,0)处取得。
将这两个函数分别用未经过改进的遗传算法、基于进化策略的遗传算法(EGA)[3]和本文所提出的新的混合DNA遗传算法(DNA-GA)进行求解,并将所得到的结果进行比较,三种算法的种群大小均为60,当最大的进化代数时终止运算。
为了对三种算法都进行比较,在三种不同的算法下每个函数都运行了50次,三种算法的对比结果如表1、表2所示。
综上所述,可以发现,本文所设计的遗传算子对提高DNA遗传算法的搜索性能有了很大的作用。对于和两个函数而言,新型的变异算子在算法求解问题的收敛速度等方面提高比新型的交叉算子作用更大,因此将两种新型的算子配合一起来使用,可以进一步提高DNA遗传算法性能。
4.结束语
本文在前人研究的基础前提之上,对已有的算法进行了改进与创新,通过实验函数的验证本文所设计的遗传算子对提高DNA遗传算法的搜索性能有了很大的作用。
但是本文所改进提出的新型算子还是只用于实验研究,需要进一步的使用实践来证明与改进。
参考文献
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中图分类号:G446 文献标识码: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
罗洛・梅是当代著名的人本主义心理学家,也是存在主义哲学在美国的积极倡导者,被称为“美国存在心理学之父”。20世纪中叶他把欧洲的存在主义哲学和心理学介绍到美国,开创了美国的存在分析学和存在心理治疗。
罗洛・梅一生著述颇丰,对心理学的发展贡献极大,曾被美国心理学基金会授予心理学终身成就奖章。在其对心理学的重要贡献中,焦虑理论占有十分重要的地位。罗洛・梅选择焦虑作为他的突破点,他仔细阅读了弗洛伊德的《焦虑的问题》(《The problem of Anxiety》)、克尔凯郭尔的《焦虑的概念》(《The concept of Anxiety》)等人的著作。罗洛・梅结合自己的病情,吸取前人的经验,尤其是克尔凯郭尔的存在主义哲学的理念,在蒂利希的指导下完成了他的博士论文《焦虑的意义》(《The meaning of Anxiety》)。1949年他以优异的成绩获得哥伦比亚大学授予的第一个临床心理学博士学位。在罗洛・梅的论文中,他对焦虑进行了系统的研究,他在考察哲学、生物学、心理学和文化学的基础上,通过借鉴克尔凯郭尔的观点,结合临床案例提出了自己的观点。他将焦虑置于人的存在的本体论层面上,认为焦虑是人的存在受到威胁后的反应。
所谓“存在主义”,最早是由法国哲学家马赛尔在1942年提出的,“存在主义是一种看待人的方式……存在主义在时间和空间的情况中看待人。”①存在主义哲学中的存在和以往哲学中的存在是不同的。存在主义的存在特指人的存在。因为人的存在在存在主义哲学家看来不是生物的存在,也不是社会的存在,而是个人的经验和觉知。个人只有存在时才具有意义。克尔凯郭尔认为焦虑是人们在选择时产生的一种相互矛盾,不知如何抉择的心态。存在主义的理念与被死亡与疾病折磨的罗洛・梅“一见如故”,在存在主义的基础上罗洛・梅提出了他的焦虑理论。
1 什么是焦虑
罗洛・梅认为人是一种持续发展的存在,在这种发展之中,人的存在不仅仅是生物的客观,更大意义上是人的主客观的统一的发展,即人对自我存在知觉及对此知觉的知觉。那么人对自我存在的知觉,即存在感调节整合着人的本性与人的存在,而对存在感的知觉也就构成了存在的意义。而焦虑就是对存在感的威胁而形成的一种反应。这种对存在感的威胁不仅仅是对生理上自我存在的威胁,也包括对个人价值、意识等存在的威胁。在所有威胁之中,最大的就是死亡的威胁和人基本价值的威胁。因为死亡威胁着人的客观存在而人的基本价值一旦受到威胁,人存在的意义也就受到了冲击。
罗洛・梅将焦虑定义为:“焦虑是因为某种价值受到威胁时所引发的不安,而这个价值则被他个人视为存在的根本。”这种威胁可能来自于对肉体生命的威胁,例如死亡焦虑;也可以是对心理存在造成的威胁,例如失去自由的威胁;也可以是个体所认为的其他的存在价值,例如爱国主义,对他人的爱等。虽然每个人所认定的存在的价值不同,即“某种价值与自己人格的存在等同”但威胁必定是针对某人认定的存在的价值,及其衍生的人格安全感而言。
2 焦虑的根源
焦虑是对个人存在感的威胁而出现的反应。所以焦虑总是出现在“存在”与“不存在”之间。当个体意识到他的存在受到威胁,可能被毁灭的时候,他就会感到焦虑。与传统的精神分析学派从人格的角度解释焦虑有所不同的是,罗洛・梅从社会与价值观的角度进一步阐明他的观点。罗洛・梅认为有三种传统的价值观已被现代社会抛弃。第一种价值观是竞争的价值观。罗洛・梅所说的竞争是指个体为维护自身健康和合理利益而奋斗努力的竞争。但这种竞争被时代抛弃。竞争变为为达到目的不择手段。第二种价值观是理性与感性并存的价值观。人之所以为人就在于人是理智与情感的“混血儿”。而现代社会过于重视人的理性,而忽略人的感性。过于理性必然会导致人的理性与感性的严重不均衡共存,最终也极有可能导致人格的分裂。第三种价值观是人的价值感与尊严感。罗洛・梅历经两次世界大战,感受到了个人力量的微弱与生命的“不足道”。在战争的时代,人的价值与尊严受到完全的冲击。人的价值感与尊严感受到冲击也必然会引起焦虑。
人的存在感一价值观受到冲击后必然会带来空虚与孤独。罗洛・梅认为,空虚感是20世纪中期人们的主要心理问题,许多人不知道自己要什么,也对自己正在经验的东西没有任何清晰的概念。②而这种空虚感与孤独感将会促成焦虑的再“发酵”,更加加深了焦虑的水平。除此之外,罗洛・梅还认为诸如爱的能力的丧失,人与自然关系的剥离等等因素也会影响到个人的焦虑的产生。
3 焦虑的种类与应对
罗洛・梅认为个体作为人的存在的最根本的价值受到冲击,自身安全受到威胁而产生的反应即为焦虑。焦虑是存在的特征之一。所以焦虑是本体意义上的。而且这种存在也是不可以避免的。罗洛・梅将焦虑分成两类:正常焦虑和神经症焦虑。由于焦虑是作为人的存在的一个特征,所以每个人都无法在成长中避免焦虑的产生。这种由于特定事件而引发的,时间较短,对象明确的焦虑即为正常焦虑。这种焦虑在更大意义上是个体的存在受到威胁的指示灯,同时这种威胁不足以毁灭存在,故而产生焦虑。面对这种焦虑时,我们应该直视其及其背后的威胁,坦然处之,将注意力集中在过好当下的生活以及威胁的处理。
第二种焦虑是神经症焦虑。神经症焦虑是指,行为与威胁不均衡,个体对客观威胁做出不适当的反应。一般而言,个体在威胁发生时采取防御机制。神经症焦虑是正常焦虑的病态发展。面对威胁时,个体不能正视,而试图回避,逃跑,保护脆弱的自我免受焦虑冲击。针对神经症焦虑,罗洛・梅认为关键是要帮助焦虑的个体建立起自尊,让个体能感受到自己的存在,甚至可以用等方式来唤醒个体对自我存在的觉知。
4 对罗洛・梅焦虑理论的评价
罗洛・梅综合了传统精神分析学派和克尔凯郭尔的两方面观点,提炼出基于存在主义的焦虑理论。一方面他吸收了传统精神分析学派关于“焦虑是一种内心冲突”的观点,但他摒弃“性”的出发点,将人格中本能的矛盾与受阻而引发焦虑提升为本体论意义上人的存在受到威胁而产生的焦虑。对于克尔凯郭尔,罗洛・梅进一步丰富了他的理论,罗洛・梅从临床的角度更加详尽的阐述了焦虑唤起的根源、特征与应对方式。罗洛・梅在对传统精神分析学派与存在主义的扬弃中逐渐形成了自己的焦虑理论。并且罗洛・梅通过对焦虑的研究,逐渐形成了以人的存在为核心的思想,为其系统的存在心理学研究奠定了基础与基本框架。尤其是他将焦虑分为正常焦虑和神经症焦虑,以及对焦虑产生机制的研究与焦虑根源的价值观丧失理论对焦虑的后续研究作出了巨大的贡献。
走在寻索的路上
记者的笔下,是一位职业女性的心灵之语。自从22岁走进自己的职业生涯以来,她便沉浸在这条长路上,用心地走好每一步。在她身后,深深浅浅的足迹,证明着她的勤奋和执著,以及收获的丰硕。
记者:马教授,您应该是一个丰富多彩的女性,这是从您的网站上看到的信息。
马芙蓉:这要看从哪个方面来断定。
记者:学术方面?
马芙蓉:丰富多彩这个成语是夸张化了的,其实,不论是谁,特别是在学术方面,永远是无止境的。
记者:因此,有一天,你把眼光投放到了国外。
马芙蓉:国内与国外,在耳鼻咽喉领域各有千秋。走出国门,重在开阔视野,取长补短。
记者:在异域做访问学者的经历,不论在生活上还是在学术上留下的记忆肯定是极其深刻的。
马芙蓉:第一次是在1996 年,我去了德国,在科隆大学耳鼻咽喉头颈外科,师从于德国著名的面神经专家E.Stennert 和O.Michel 教授。
记者:这应该是您事业发展中的重要一步,具有里程碑的意义。
马芙蓉:在这里,我匆忙地度过了紧张而有序的半年时光。在那些日子里,我的心灵非常愉悦,因为,我感觉到了一个丰富的存在,其实是很让人舒心的。
记者:从您的语言里,我似乎看到了学术的诗意化,这是一种超然,学术和心灵的超然。
马芙蓉:这主要取决于自己的认知,其实学术不是枯燥的,学术的背后有着五彩斑斓的人生意义。
记者:正是这种对学术的执著追求,后来,您又一次远赴瑞士,开始了新的学术之旅。
马芙蓉:2000 年,我又一次强烈地受到了新的国际医学思潮的诱惑,毅然远赴瑞士,再一次踏上了异域的土地,在苏黎世大学医院耳鼻咽喉头颈外科钻研电子耳蜗植入技术及耳神经外科技术,并在世界耳神经科学之父、著名的耳鼻咽喉科权威Ugo Fisch和Thomas Linder教授的指导下,获瑞士苏黎世大学医学博士学位。之后,还被聘为苏黎世大学耳鼻咽喉头颈外科的特邀嘉宾,教授颞骨解剖知识。
记者:在瑞士的经历,是否更加丰富多彩?
马芙蓉:在瑞士时,除了尽最大可能地出去领略西方的文化和史迹外,我更是把专业的学习和完成我的博士论文课题的研究放在首要位置。我的博士论文课题是用目前世界上最先进的激光多普勒测振仪器,探究在新鲜的尸头标本上声音是如何在听骨中传导的,如果替换成人工听骨,声音传导的有效性如何等等。
记者:这一次收获颇丰。
马芙蓉:是的,尽管远离家乡和亲人,备受异域陌生生活的折磨,但坚定的信念和坚忍不拔的倔强性格支撑着我,让我撷取了异域新的医学理念和技术,我像一个收获了整个秋天的农妇,背负着沉甸甸的硕果回到我们的国家,并把这些崭新的医学元素运用到我的医疗实践中,为众多患者送去福祉。我心里是幸福的。
科研,与同行齐肩对话的主题
记者:据了解,北医三院在耳鼻咽喉头颈外科领域的科学研究方面,在国内起步是比较早的。
马芙蓉:是的,特别是在耳聋、耳鸣和眩晕的研究方面。我们属于学院派,曾发表过多篇国内高水平的临床科研和基础科研文章,科室有严谨、求实、不断探索和创新的良好学术氛围和研究传统,非常重视科学研究。
记者:据我了解,现在这个科室,其实还承担着多个方面的任务,比如医疗、教学和科研任务等。我们和世界其他国家相比,在一些领域,我们的诊断水平、手术技能以及科学研究,可以说是一点儿都不逊色。
马芙蓉:可以这样说,我们在耳鼻咽喉头颈外科的一些领域,学术水平已经和国际同行相当。因为,作为北医三院这样的三级甲等医院、大学附属教学医院的耳鼻咽喉头颈外科,我们代表的是一个国家层面的水平,因此,我们就要不辜负“国家队”的声望,要求团队中的每一位成员都必须具备良好的职业道德修养、高尚品格和情操,必须拿出自己的尖端技术和成果,这就需要我们在人才培养、医疗、教学、科研、科室文化和精神文明建设等多个层面打造自己,不能仅仅停留在一般层面上。
记者:同时,还能与国际同行齐肩对话和交流。
马芙蓉:对,这也是我们工作的重点之一,也是我们一直在做的。其实,我们在很多方面已经做到了,并取得了丰硕的成果,特别是我们的耳科诊治技术。每当我和一些国际知名专家如Ugo Fisch教授等进行学术交流时,他们对我们的技术和水平是很欣赏的。他们说,中国人的手上功夫好,手巧,手术漂亮。他们对我们的那种真诚的赞赏时时溢于言表。我作为中国对外交流的学者之一,深深感悟到了我们国家的医疗技术和学术水平,在国际上有我们中国学者的地位,这常常让我心里流淌着幸福、愉快和自豪。
记者:据了解,在科研方面,你们很重视跨学科交流与合作,如利用北京大学医学部、中科院化学所等我国一些高水平科研机构的研究方法和技术进行眩晕、耳鸣、耳聋和嗅觉障碍等方面的研究,以期对临床工作有指导作用。
马芙蓉:我曾经重点在耳蜗微循环和中耳传声机制方面做了一些研究,在瑞士苏黎世大学的博士论文的题目就是在新鲜颞骨制作的标本上研究耳硬化症手术中影响声音传导的因素,受到了瑞士同行的高度评价。回国后带领我的学生们研究了尸头中影像学与手术中解剖参数的差异,以期为临床找到在手术前就能够为患者制定个体化的有价值的影像学参数。同时在临床中探索一些新的、创伤小而患者受益大的手术术式。今后微创和最大限度地保存、重建功能是我们在诊治疾病时所要恪守的原则。
记者:在内耳微循环的研究方面,您成就卓著。
马芙蓉:谈不上卓著。近年,我科运用组织化学和分子生物学技术研究一氧化氮合酶在耳蜗的分布及内耳缺血、噪声暴露等条件对其在耳蜗表达的影响,并有了一些突破。
我一直在追求完美
记者:作为科室主任,又作为女性,对于工作、对于事业,有着诸多方面的障碍,但您在多个方面兼顾得几近完美,是很多女性都做不到的。
马芙蓉:我是一个女性,我柔弱的骨子里其实也凝结着刚性。我和其他男性一样,都在努力地撑起一片天空。我柔情,有时不乏粗犷;我细腻,有时又不乏豪放。其实,我也常常解读自己,我在自己的事业上还有哪些不足?前人为我们铺就了很多学术坦途,我们走在这条路上,心里时时有一种情愫在鼓励自己,时时提醒自己还应不断自我超越,因此,我总是不断地寻求完善自己的一个又一个支点。
记者:接任科室工作以后,最大的感慨是什么?
马芙蓉:感到了肩上的担子非同一般,有压力。因为这是全国同行非常瞩目的一个很高的学术平台,前辈们已经做得很好了。如何站在巨人的肩膀上再向前迈一步,是历史赋予我们这代人的使命和责任。勤能补拙,我只有用超出常人的付出带领大家一起奋斗了。所以,我首先注重科室文化和凝聚力的挖掘,后来整个科室在医疗、教学、科研和科室设备等硬件建设方面都表现出良好的发展势头。
记者:从20世纪80年代开始,耳鼻咽喉科李哲生、李学佩主任就培养了一批又一批耳科学人才,这是有目共睹的。您作为新的掌门人,接过了接力棒,为我国的耳科学人才的梯队建设作出了很多贡献。
马芙蓉:我们科室作为国家级的医学博士点,为我国的耳鼻咽喉头颈外科学界输送了大批优秀的人才。我在2006年获得北医优秀教师称号。我科年轻医师在北京市高校青年教授授课比赛中获大奖,我科连续多年都被评为北医三院教学优秀集体。如今,我们有5位老教授还在出专家门诊,中青年专家有13位。他们个个都是最棒的。
记者:对于自己的团队,有没有比较独特的标准和要求?
马芙蓉:我的团队成员必须具备三种素质,那就是有理想和抱负、有高尚的情商、有丰富的潜质。不积极进取、没有爱心、缺乏潜能者,不可能做好工作,这道理不言自明。
记者:你是一个完美主义者。
马芙蓉:我一直在追求完美,我们的团队可以说是比较完美的,德行上有目共睹,学术水平有目共睹,我们科室出色的文娱生活也是有目共睹,在我们医院大大小小的文艺演出和体育活动中都收获了不菲的荣誉,这些都在证明着我们这个团队的精神风貌和医学灵魂的闪现。可以这样说,我们北医三院的耳鼻咽喉科集结的人才都是最优秀的,不论在医疗实践,还是在教学、科研等各方面都应该是代表了国家级的水平。我们视野的广度、深度以及我们的科研项目都是具有前瞻意义的。
智慧且温暖的心灵
记者:有人说您是铁姑娘,有人说您是女庄主,这些称呼,无疑都是对您的褒扬。
马芙蓉:女庄主也罢、铁姑娘也罢,我挑起了耳鼻咽喉科这个大梁,责任在肩,使命在肩,我没有理由不让自己变得更加坚韧、更加智慧。在这个舞台上,科主任就是这个节目的导演,节目能否漂亮、能否让观众满意,就看导演能否把每一个演员的技能发挥得淋漓尽致,这就要考验这个导演的谋略和智慧了。
记者:在学术领域里钻研了这么多年,有没有浮躁过?
马芙蓉:我一直很单纯,至少在2000年以前是这样,因为我一直生活在追求事业的真空里,出污泥而不染,但这种学术的单纯并不代表我是柔弱的,或者是空乏的。我的心灵是纯净的、细腻的、丰富的、平和的,不渴慕繁华和张扬,这么多年的积淀和锤炼让我变得渐渐成熟。
记者:您总是怀着一颗感恩之心回报着国家和社会,这种思想境界,应该是很多医务工作者应该追求的境界。
马芙蓉:我常常想,自己在医学学术上的收获,都是国家和社会给予的,患者给了我很多机会,没有他们,我谈何技术和荣誉?因此,我应该回报这个造就与历练我的这片热土,这种感恩的心态,常常使自己在心胸内荡起激情。我喜欢我的工作。我从事了20多年的这份工作让我快乐。
记者:这份快乐促使您把每一个患者看成自己的朋友或者亲人。
马芙蓉:我对我的每一个病人都有着深深的感情,也希望我们团队中的每一个人,把病人看成是自己的朋友甚至亲人。病人来到医院看病,其实就是把自己的一切都交给了医院,为了病人明天的微笑和家庭的幸福,我们有责任与他们一同度过难关。
记者:医生这个称号应该是和病人的安危捆绑到一块的。
马芙蓉:我们每时每刻都是在和病人一同抗击疾病。我们必须用最科学、最精确、最完善、最严谨的治疗方案为患者治疗身心的苦痛,这样的追求是催动我不断探索的永恒的力量。我特别喜欢和谐这个词。与病人的和谐交流与相处,我认为非常重要。病人就是在这种和谐的氛围中感受到理想和生命的伟大,希望会强烈地、快速地复燃。他们在和谐精神的感召下,一天一天远离病痛的折磨,这对于病人和医生,都是很幸福的事情。因此,我们致力于打造和谐科室,致力于为患者建造一个真善美的世界。目前,令我欣慰和快乐的是,我们这个团队达到了这个境界,在修炼并架构这个境界的过程中,虽然艰辛,但我们感悟到了人性的美好光辉。
记者:对于您的团队,据说您始终站在一个广义的文化层面来进行锻造,不仅要求他们有良好的医疗技术和学术水平,还要求他们同时要具备高尚的职业道德。
马芙蓉:没有医德,那会更害人。一个医务工作者,他的博爱、他的温暖、他的宽容、他的良善之心,与他身边的患者时时都是息息相连的。医生与患者心灵的亲近将会对患者的康复起着极大的激励和催化作用。医生治疗的不仅仅是患者身体的痛苦,更重要的,是要给他们的心灵带来温暖和慰藉。我想,这才应该是一个好医生的标准,虽然这个标准在任何法律条文的字里行间,都没有强制性的文字体现。
记者:患者的康复会给您带来振奋和愉快。