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生物系统工程研究生论文

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生物系统工程研究生论文

如果是毕业论文,写起来比较难,但是把握的好的话,也不怎么难,不过,我还是建议你可以去找一个叫品学论文网的帮你,应该是没有问题的。之前我的论文也是想自己写,但是写到第三章写不下去了,我是采用建模的方法做的,连建模软件都不会,要重新学至少得一个多月啊,哪有时间,还好找品学论文网的老师帮了忙,特别省心,呵呵,如果没找他们,肯定又得拖一年了。建议自己不会的话,最好找品学论文的高手参谋下。

呵呵,为了周一的晚上的选修作业吧

跟你是一个专业的,之前我也在为论文苦恼了半天,网上的范文和能搜到的哎,专业的事还是要找专业的人来做啊,建议有问题参考下 品学论文网吧 ..

生物医学工程回顾与展望生物医学工程(Biomedical Engineering,BME)是一门生物、医学和工程多学 科交叉的边缘科学,它是用现代科学技术的理论和方法,研究新材料、新技术、新仪器设备 ,用于防病、治病、保护人民健康,提高医学水平的一门新兴学科。 生物医学工程在国际上做为一个学科出现,始于20世纪50年代,特别是随着宇航技术的进步 、人类实现了登月计划以来,生物医学工程有了快速的发展。在我国,生物医学工程做为一 个专门学科起步于20世纪70年代,中国医学科学院、中国协和医科大学原院校长、我国著名 的医学家黄家驷院士是我国生物医学工程学科最早的倡导者。1977年中国协和医科大学生物 医学工程专业的创建、1980年中国生物医学工程学会的成立,有力地推进了我国生物医学工 程的发展。目前,我国许多高校科研单位均设有生物医学工程机构,从事着生物医学的科研 教学工作,在我国生物医学工程科学事业的发展中发挥着重要作用。 显微镜的发明 “解剖”一词由希腊语“Anatomia”转译而来,其意思是用 刀剖割,肉眼观察研究人体结构。17世纪Lee Wenhock发明了光学显微镜,推动了解剖学向 微观层次发展,使人们不但可以了解人体大体解剖的变化,而且可以进一步观察研究其细胞 形态结构的变化。随着光学显微镜的出现,医学领域相继诞生了细胞学、组织学、细胞病理 学,从而将医学研究提高到细胞形态学水平。 普通光学显微镜的分辨能力只能达到微米(μm)级水平,难以分辨病毒及细胞的超微细结构 、核结构、DNA等大分子结构。而20世纪60年代出现的电子显微镜,使人们能观察到纳米(nm )级的微小个体,研究细胞的超微结构。光学显微镜和电子显微镜的发明都是医学工程研究 的成果,它们对推动医学的发展起了重要作用。 影像学诊断飞跃进步 影像学诊断是20世纪医学诊断最重要发展最快的领域 之一。50年代X光透视和摄片是临床最常用的影像学诊断方法,而今天由于X线CT技术的出现 和应用,使影像学诊断水平发生了飞跃,从而极大地提高了临床诊断水平。即计算机体断层 摄影(computed tomography CT),即是利用计算机技术处理人体组织器官的切面显像。X线CT 片提供给医生的信息量,远远大于普通X线照片观察所得的信息。目前,螺旋CT(spiral CT 或helicalet CT)已经问世,能快速扫描和重建图像,在临床应用中取代了多数传统的CT, 提高了诊断准确率〔1〕。医学工程研究利用生物组织中氢、磷等原子的核磁共振(nu clear magnetic resonance)原理。研制成功了核磁共振计算机断层成像系统(MRI),它不仅 可分辨病理解剖结构形态的变化,还能做到早期识别组织生化功能变化的信息,显示某些疾 病在早期价段的改变,有利于临床早期诊断。可以认为MRI工程的进步,促进了医学诊断学 向功能与形态相结合的方向发展,向超快速成像、准实时动态MRI、MRA、FMRI、MRS发展。 根据核医学示踪,利用正电子发射核素(18F,11C,13N)的原理,创造 的正电子发射体层摄影(PET),是目前最先进的影像诊断技术。美国新闻媒体把PET列为十大 医学生物技术的榜首。PET问世不过30年历史,但它已显示出对肿瘤学、心脏病学、神经病 学、器官移植,新药开发等研究领域的重要价值〔2〕。影像学诊断水平的不断提高 ,与20世纪生物医学工程技术的发展密切相关。 介入医学问世 介入医学是一种微创伤的诊疗技术。Dotter和Judkin(1964 年)是最早使用介入技术治疗疾病的创始人,他们用导管对下肢动脉阻塞性病变进行扩张治 疗取得成功。1967年Margulis首先使用过介入放射学(Interventional Radiology),这是医 学文献出现“介入”一词的最早记载。1977年 Gruenzing成功地进行了首例冠状动脉球囊扩 张术获得成功以后,介入性诊疗技术由于其创伤小、患者痛苦少,安全有效而倍受临床欢迎 。20世纪80年代随着生物医学工程的发展,高精度计算机化影像诊查仪器、数字减影血管造 影(DSA)、射频消融技术以及高分子(high-polymer)新材料制成的介入技术用的各种导管相 继问世,使介入性诊疗技术发生了飞速进步,临床应用范围不断扩大,从心血管、脑血管、 非血管管腔器官到某些恶性肿瘤等都具有使用介入诊疗的适应证,并使诊疗效果明显提高,患者可减免许多大手术之苦。有人把介入诊疗技术视 为与药物诊疗、手术诊疗并列的临床三大诊疗技术之一,也有人把介入诊疗技术称之为20世 纪发展起来的临床医学新领域--介入医学〔3,4〕。 人工器官的应用 当人体器官因病伤已不能用常规方法救治时,现代临床医疗技术有可能使用一种人工制造的装置来替代病损器官或补偿其生理功能,人们称这种装置 为人工器官(artificial organ)。如20世纪50年代以前,风湿性心脏瓣膜病的治疗,除了应 用抗风湿药物、强心药物对症治疗外,对病损的瓣膜很难修复改善,不少患者因心功能衰竭 死亡。而今天可以应用人工心肺机体外循环技术,在心脏停跳状态下切开心脏,进行更换人 工瓣膜或进行房、室间隔缺损的修补,使心脏瓣膜病、先天性心脏病患者恢复健康。心外科 之所以能达到今天这样的水平,主要是由于人工心肺机的问世和使用了人工心脏瓣膜、人工 血管等新材料、新技术的结果〔5〕。 肾功能衰竭、尿毒症患者愈后不良,而人工肾血液透析技术已挽救了大量肾病晚期患者的生 命,肾病治疗学也因此有了很大进步。 现代生物医学工程中人工器官的发展也非常迅速,除上述人工器官外,人工关节、人工心脏 起搏器、人工心脏、人工肝、人工肺等在临床都得到应用,使千千万万的患者恢复了健康。 可以说,人体各种器官除大脑不能用人工器官代替外,其余各器官都存在用人工器官替代的 可能性。 此外,放射医学、超声医学、激光医学、核医学、医用电子技术、计算机远程医疗技术等先 进的医疗技术和仪器设备都是现代医学工程研究开发的成果,综上可见,20世纪生物医学工 程的发展,显著提高了医学诊断和治疗水平,有力地推动着医学科学的进步。 21世纪生物医学工程展望 纵观医学新技术诞生和发展的 历史,从伦琴发现X线到今天X射线诊疗技术的发展,从朗兹万发现超声波到今天B超诊断的 广泛应用,从布洛赫和伯塞尔发现核磁共振到今天MRI的问世,从赫斯费尔德发明CT到今天C T成像系统的应用,都是以物理学工程技术为基础、医学需求为前提发展起来的医学新技术 。循着20世纪医学发展的轨迹,我们有理由预测21世纪新的医学诊疗技术可能在以下10个方 面有重大突破和创新: (1)各种诊疗仪器、实验装置趋向计算机化、智能化,远程医疗信 息网络化,诊疗用机器人将被广泛应用。〔6〕 (2)介入性微创,无创诊疗技术在临床医疗中占有越来越重要的地位。激光技术,纳米技术 和植入型超微机器人将在医疗各领域里发挥重要作用。 (3)医疗实践发现单一形态影像诊查仪器不能满足疾病早期诊断的需要。随着PET的问世和应 用,形态和功能相结合的新型检测系统将有大发展。非影像增显剂型心血管、脑血管影像诊 查系统将在21世纪问世。 (4)生物材料和组织工程将有较大发展,生物机械结合型、生物型人工器官将有新突破,人 工器官将在临床医疗中广泛应用。 (5)材料和药物相结合的新型给药技术和装置将有很大发展,植入型药物长效缓释材料,药 物贴覆透入材料,促上皮、组织生长可降解材料,可逆抗生育绝育材料、生物止血材料将有 新突破。 (6)未来医疗将由治疗型为主向预防保健型医疗模式转变。为此,用于社区、家庭、个人医 疗保健诊疗仪器,康复保健装置,以及微型健康自我监测医疗器械和用品将有广泛需求和应 用。 (7)除继续努力加强生物源性疾病防治外,对精神、心理、社会源性疾病的防治诊疗技术和 相应仪器设备的研制受到越来越多的重视与开发,研制精神分析、心理安抚、生物反馈型诊 疗技术和设备将是生物医学工程的新起点。 (8)创伤是造成青年人群死亡的主要原因,研制新型创伤防护装置、生命急救系统是未来生 物医学工程的重要课题。 (9)即将迎来的21世纪是分子生物学时代,有关分子生物学的诊疗新技术将快速发展,遗传 、疾病基因诊疗技术,生物技术和微电子技术相结合的DNA芯片、雪白芯片和诊疗系统将被 广泛应用。 (10)空气污染、环境污染严重危害着人类健康,研究和开发劳动保护、家庭保健、个人防护 用的人工气候微环境是未来不能忽视的问题。 1997年我国发布了关于卫生工作改革与发展的决定,提出了奋斗目标:“到2000年,基本实 现人人享有初级卫生保健”,到2010年国民健康的主要指标在经济发达地区达到或接近世界 中等发达国家水平,在欠发达地区达到发展中国家的先进水平。1999年国家科技部召开了“ 发展生物医学工程技术战略研讨会”,国家工程院开展了有关发展我国医疗器械工业战略研 究等,对推动生物医学工程产业发展、落实创新工程战略布置起着重要作用。20世纪人类与 疾病做斗争,在医学诊疗技术上取得了重大成就;但面向21世纪的巨大挑战,我们要动员起 来,调整政策,制定规划,改革医学研究教学的旧模式,发挥现代科学多学科交叉合作的优势,创建全新的生物医学,为人民造福。

生物系统工程研究生论文费用高吗

每一个杂志的费用都不一样你得看是什么类型什么级别的杂志在职的和研究生的费用应该是差不了多少的

研究生和在职的发表费用都是一样的。级别不同他们收费就不同。你研究的方向是什么。你们学校有什么特殊的要求吗?你不说清楚我们没办法帮你选期刊。有需要就加我的名字详细给你解答。

很多刊物都按版收费了,一版就要300. 我知道一些地方的不太有名的专科院校的学报,现在仍然在按篇收费一篇300-500元,但不会给你太多版面,一般要求不超过4个版,8600子。因为他们首先是服务于本校老师的科研需要,所以学校会投入一定的资金支持。其次才是要尽量挣回点成本,对稿件的质量要求也不是太高。看你是哪个专业的论文,比如法律的就要往法律专业院校投。

这个就是要看你发的是什么期刊,每个期刊都是不一样的。

生物工程研究生论文

基因工程制药------浅谈摘要: 主要介绍基因工程的概念、基因工程技术开发药物的一般过程及基因工程药物,同时探讨了今后利用基因工程技术进行药物开发、研究的发展方向。正文:1 基因工程概述所谓的基因工程是指在体外将核酸分子插入病毒、质粒或其它载体分子,构成遗传物质的新组合,并使之参入到原先没有这类分子的寄主细胞内,而能持续稳定地繁殖。基因工程的第一个重要特征是跨越天然物种屏障的能力,即把来自任何一种生物的基因放置在与其毫无亲缘关系的新寄主生物细胞中去的能力。这表明人们有可能按照主观愿望创造出自然界中不存在的新物种。第二个特征是,它强调了一种确定的DNA小片段在新寄主细胞中进行扩增的事实.才能制备到大是纯化的DNA片断,从而拓宽了分子生物学的领域,使之在生物制药领域有巨大的应用。基因工程自从20世纪70年代初期问世以来,无论是在基础理论研究领域,还是在生产实际应用方面.都已经取得了惊人的成绩。基因组核苷酸全序列的测定与分析,是基因工程技术促进基础生物学研究的一个出色范例。2001年2月12 日,由6国的科学家共同参与的国际人类基因组公布了人类基因组图谱及初步分析结果,这结果为人们提供了约3000 多个基因可用来制药,将推进基因制药产业的快速发展。由于基因克隆技术的发展,已使得基因工程技术在工业生产尤其是制药生产中发挥了重要作用。以前人们利用微生物自身生产有用的产品,如利用青霉菌生产青霉素、利用链霉菌生产链霉素等。但是从这些生物体中分离纯化这些药物,不仅成本昂贵,而且技术上也相当困难。如今将编码这些药物的基因克隆并转移到合适的生物体内进行有效的表达,就可以方便地提取到大量的有用药物。2 基因工程技术开发药物的一般过程利用基因工程技术开发一个药物,一般要经过以下几个步骤:①目的基因片断的获得:可以通过化学合成的方法来合成已知核苷酸序列的DNA片段;也可以通过从生物组织细胞中提取分离得到,对于真核生物则需要建立cDNA文库。 ②将获得的目的基因片断扩增后与适当的载体连接后,再导入适当的表达系统。③在适宜的培养条件下,使目的基因在表达系统中大量表达目的药物。④将目的药物提取、分离、纯化,然后制成相应的制剂。以上方法大部分是以微生物或组织细胞作为表达系统.通过微生物发酵或组织细胞培养来进行药物生产。近年来,通过转基因动物来进行药物生产的"生物药厂"成为目前转基因动物研究的最活跃的领域,也是基因工程制药中最富有诱人前景的行业。转基因动物制药具有生产成本低、投资周期短、表达量高、与天然产物完全一致、容易分离纯化等优势,尤其是适合于一些用量大、结构复杂的血液因子,如人血红蛋白(Hb)、人血白蛋白(HSA)、蛋白C(Protein C)等。英国的爱丁堡制药公司通过转基因羊生产α1-抗胰蛋白酶(α1-AAT)用于治疗肺气肿,每升羊奶中产16g AAT,占奶蛋白含量的 30%,估计每只泌乳期母羊可产70g AAT。另外,转基因植物制药比转基因动物制药更为安全,因为后者有可能污染人类的病原体。目前,已经开发出许多转基因植物药物,例如脑啡肽、α-干扰素和人血清蛋白,以及两种最昂贵的药物即葡萄糖脑苷脂酶和粒细胞-巨噬细胞群集落因子等。3 基因工程药物基因工程药物自20世纪70年代末期以来,有了飞跃的发展。1978年首次通过大肠杆菌生产由人工合成基因表达的人脑激素和人胰岛素,1980年美国联邦最高法院裁定微生物基因工程可以获得专利.1982年第一个由基因工程菌生产的药物--胰岛素.在美国和英国获准使用以来,各种基因工程药物犹如雨后春笋,得到了蓬勃发展。我国的医药技术的研发和产业化也取得了长足的进展。(1) 抗生素类 传统的抗生素生产,主要利用化学合成或微生物发酵来获得,其生产过程中菌种的表达水平比较低,生产成本比较高,而且在使用过程中容易产生耐药菌群。而利用基因工程技术可以对生产菌种进行基因改造,得到表达水平高、产品目的性强的菌株,如大肠杆菌生产青霉素酞胺酶。德国一个科研小组对生产半合成青霉素的材料6APA.用基因工程来增强大肠杆菌的青霉素酰胺酶活性。将大肠杆菌的基因 PBR322的质粒克隆化所形成的菌株,其酶活力比原株提高 50倍.从而提高6APA生产能力。我国王以光利用基因重组技术对螺旋霉素产生菌进行改造,增强了丙酰基转移酶的基因在螺旋霉素产生菌中的表达,并提高了丙酰螺旋霉素的产量。(2) 活性多肽类 在人体中存在一系列含量较低,但生理活性很高,而且在人体代谢过程中起着重要的调节作用的活性多肽类物质如激素等,这些物质在临床上可以作为药物来治疗相应的因此类物质失衡而造成的疾病。此类药物的制剂多来源于各种动物的脏器,生产方法复杂,成本高,个别产品还必须从动物的尸体中进行提取,无法进行大规模工业化生产,自基因工程技术问世以来,通过基因重组技术,可以由微生动进行生产,这是基因工程技术的最大成就之一,以下是这类药物中比较典型的两个。胰岛素: Genentech公司在1978年,由Goeddel等学者应用基因重组技术开发出使用大肠杆菌生产人胰岛素。随着基因工程技术的不断发展,生产胰岛素的工艺和技术也不断得到完善,在临床上已经完全取代了由动物脏器提取得到的产品。目前,我国新疆转基因羊已能够成功表达人胰岛素原,为胰岛素的生产开发了新途径。生长素: 人类生长素临床用于治疗侏儒症和肌肉萎缩症.传统制造方法是由人脑下垂体抽提精制而得,其原料来源困难,产量受到极大限制。全世界侏儒症患者中仅有1%可以得到治疗,原因是生长素价格极其昂贵,达每克5000美元。1979年Genentech公司由Goeddel等学者应用基因重组技术首先开发出使用大肠杆菌生产人生长素.近年来还开发了以酵母菌来生产生长素,其产量可达到×106~× 106分子/细胞。目前,我国基因工程人生长素已研制成功,并投入市场和用于临床使用。除上述药物外,运用基因工程技术生产的这类药物还有神经生长因子(PDGH)、人基底成纤维细胞生长因子、绒毛膜促性腺激素等。(3) 细胞免疫调节因子 基因工程技术用于细胞免疫调节因子的产品较多,临床广泛应用于抗肿瘤和免疫调节等。近年来,由于基因重组和细胞融合两大技术的进步,加上高压液相层析技术、氨基酸序列分拆装置以及蛋白质的精制和解析技术的改进,使一些调节细胞免疫活性物质的研究和开发得到快速发展,如干扰素(INF)、白介素(IL)、集落刺激因子(CSF)和肿瘤坏死因子(TNF)等。干扰素是其中研究较为广泛,技术比较成熟,产业化较早的一个产品。第一代干扰素是从血液中进行提取而得到。据芬兰的K Canted报道,处理23000L血液,所得纯度1%以下的干扰素不足100mg.所以产量很低。而且由于血源质量不能保证,可能造成血源性传染病的传播。第二代干扰素是采用基因工程技术进行生产的,其生产水平可达250000分子/细胞,每升可含亿单位,成本显著下降,产品纯度很高,含量可达90%以上。目前,已经商品化的基因工程干扰素有α、 β、γ三种,而且生产技术也在不断完善。俄罗斯科学家构建了以假单胞菌为载体的表达系统来生产基因工程干扰素.与传统的大肠杆菌表达系统相比其培养周期短,细胞易于破碎便于提取。随着基因重组技术的不断发展,一些研究人员对干扰素基因进行改造,构建靶向干扰素基因及表达载体。夏小兵等利用限制性内切酶分别从含有抗乙型肝炎S抗原(HbSAg)人源单链抗体与人干扰素α质粒中切出目的基因,连接到 pET22b质粒中,构建成单链抗体靶向干扰素表达载体,在大肠杆菌中表达成功。(4) 疫苗传统的疫苗是病源微生物的减毒或灭活物质,但这些疫苗都不理想,有可能发生回复突变,恢复毒性;或者因为灭活不适当引起疾病流行。利用基因工程技术生产的新型疫苗,可以克服传统疫苗价格昂贵、安全性能差等缺点,能为目前尚无有效疫苗的某些特殊疾病如艾滋病,提供有效的治疗手段。第一个商品化的基因工程疫苗是抗人乙型肝炎病毒(HBV)的疫苗。我国大约有10% 的人口受到HBV的侵害, HBV的感染通常还与特殊的肝癌(HCC)有着密切的关系,每年全世界死于HCC的病人有30万左右。HBV具有高度的寄主专一性,只能感染人类和黑猩猩,这意味着只能从肝炎患者身上才能获得有限数量的病毒,供做疫苗使用,而且从患者血液中提取制备的疫苗,还有传染艾滋病的可能。利用基因工程技术生产的抗HBV疫苗克服了传统疫苗的缺点,质量和安全性高,用量极少,一般剂量为10mg以下,接种3次,为普通药品用量的千分之一。1982年P Valenzuela等人将S基因(HBV表面抗原基因)的一个片段克隆在一种载体上,结果在酵母中合成出来HBV表面抗原(HbsAg)颗粒,其产量达25 μg/L,酵母表达系统现在已经能够大规模生产供给人类使用的重组肝炎疫苗。大约20年前,人们发现"裸露"DNA注入体内能够诱发免疫反应,科学家们进行了大量研究,开发出了新型的核酸疫苗。所谓核酸疫苗,是指将编码某种抗原蛋白的外源基因(DNA或RNA)直接转移到动物体内,通过宿主表达系统合成抗原蛋白,诱导宿主对该抗原蛋白产生免疫应答,以达到预防和治疗疾病的目的。现已开发出多种核酸疫苗,例如:流感核酸疫苗、艾滋病疫苗、狂犬病疫苗、结核病疫苗和乙型肝炎疫苗和戊肝疫苗等。(5) 基因治疗制品 基因治疗在1990年开始进行实验, 1993年美国FDA给人类基因治疗下的定义为:"基于对活性细胞遗传物质的改变而进行的医学治疗,这种改变可以在活体外进行,然后应用于人体,或者直接在人体内进行"。因此,基因治疗存在两种方式,即间接体内法和体内法。间接体内法主要是通过在体外进行基因转移,筛选可表达外源基因的细胞,然后再转移到体内;体内法则是直接在体内改变与修复遗传物质。随着分子生物学、基因重组技术的发展,有关目的基因的获得方法已趋成熟,但是,目的基因的转移传递系统、目的基因的表达调控以及疗效和安全性还需进一步研究证实。目前,基因转移系统主要是两类:一类是由病毒介导的基因转移系统,主要包括逆转录病毒(Rt)、腺病毒(Ad)、疱疹病毒(HSV)和腺病毒相关病毒(AAV)载体等。Nnldini等开发出一种基于HIV的重组Rt载体,不需要辅助细胞,能广泛感染各种非分裂细胞,同时保留了能整合在宿主染色体上的特点。世界上第一例基因治疗所采用的载体即是Rt载体,治疗腺苷酸脱羧酶缺乏所致的严重联合免疫缺乏症(ADA-SCID)。另外一类是非病毒介导的基因转移系统,包括脂质体、分子偶联载体、基因枪和裸DNA等。另外,反义核苷酸技术也应用于基因治疗,尤其在抗乙肝病毒的基因治疗方面,包括反义DNA、反义RNA和核酶 RNA等。2001年,Robaczewska等首次通过静脉给予反义 DNA,选择性抑制北京鸭HBV在鸭肝脏中的复制和表达,证明了反义DNA在动物实验中的有效性。美国Viagene公司研究出一种被称为"艾滋病毒免疫制剂",该药为一种鼠逆病毒与核心蛋白编码的基因序列和HIV表面抗原RNA结合产物,在小鼠和灵长类动物试验中确定该药能诱导出强的 HIV-特异性杀伤细胞。4 结束语基因工程技术使药品开发发生了根本性的转变。传统的药品开发方式是在大量的化学合成物质和微生物代谢产物中进行随机筛选,得到其中的有效成分作为新的药物。采用基因工程技术开发新药,是通过对致病机理的研究,找到那些可用于治疗目的的有效成分以及其编码基因,经过基因重组将其转入适当的载体,大量表达其有效成分作为治疗药物。同时,基因工程技术给药品生产技术带来了革命性变化。过去一些生产困难的产品,如激素、酶、抗体等一些生物活性物质,通过基因工程手段可以高质量、高收率地付诸生产,同时生产成本也大幅度降低,提高了患者的用药水平和生活质量。基因工程技术在传统医药不能有效治疗的一些疾病,如癌症、艾滋病、遗传病等的诊断、治疗和预防等方面提供了有效的新手段,并取得了一些重大的突破。如发现了致癌基因,可使癌症的早期诊断和治疗药物的开发成为可能。随着分子生物学和基因重组技术的发展,我们相信这些严重危害人类生命的疾病,在不久的将来会得到有效的预防和治疗。

我国生物工程发展的现状与展望摘要我国在年代初即将生物工程确定为科技和产业发展的重要领域, 制订了发展的战略目标和具体规划组织了攻关队伍, 采取各种措施, 使我国生物工程的发展走上了有计划的迅速发展道路取得了许多重大的突破性进展为在本世纪末形成一定规模的生物工程新产业, 跻身世界生物工程先进行列, 打下了坚实基拙。关键词基本情况战略目标重大进展我国生物工程发展的基本情况鉴于生物工程的发展直接关系到医药卫生、轻工、食品、农牧渔业以及能源、化工、冶金、等国民经济的各个行业, 涉及有关传统产业的改造和新兴产业的建立, 我国在年代后期,即把生物工程确定为科技与产业发展的重要领域, 并积极研究对策, 抓住机遇, 迎接挑战。研究对策层层制定规划年方毅同志代表国务院和国家科委召开了第一次基因工程座谈会。翌年, 又召开了第二次座谈会, 并在全国科技大会上将生物工程的核心一基因工程, 列为重点发展的八大新兴技术领域和带头学科之一。年全国分子生物学与基因工程会议在北戴河召开, 会上不仅进行了学术交流, 而且还讨论了今后发展规划。年, 国家科委又决定把基因工程列入“ 六五” 年期间的科技攻关计划,主要课题包括乙型肝炎病毒表面抗原, 口蹄疫病毒表面抗原、人一干扰素以及植物基因工程等。年国家科技攻关项目中又增补了酶工程及发酵工程。年国务院领导亲自动员并组织了近百位专家和有关部委领导, 组成了“ 全国科学技术发展长远规划工作组” , 根据国际高科技发展情况, 结合我国国情, 历时年制订出科技与经济同步发展的长远规划一。 国务院组织了“ 迎接世界新技术革命的挑战对策讨论会” , 制订了发展我国生物工程的对策。年国务院又组织了有关生物工程发展政策的讨论会, 制订和发表了“ 我国生物技术发展政策” 的白皮书和蓝皮书。在我国科技发展的“ 七五” 一一年、“ 又五” 一年以及目前正在制订的“ 九五” 一。。年规划中, 均把生物工程列为重点发展领域, 拨专款予以支持。特别是年, 国务院根据小平同志的批示亲自领导并组织了全国多位专家, 制订了立足于本世纪末下世纪初参与国际竞争的高科技规划即“ ”计划, 生物工程列为七项高技术之首位, 极大地鼓舞了全国的生物科学工作者。

淀粉生产中浸泡大米蛋白酶法改性及酶解物功能特性研究 剂亚硫酸的替代工艺

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生态系统研究生论文

[环保]气候变化关键科学问题的分析摘要:美国国家科学院的国家研究委员会地球与生命研究部气候变化科学委员会最近向白宫提交了一份关于气候变化科学问题的咨询报告,以供布什政府以及相关机构决策参考。该报告根据美国的全球变化研究工作对100年以来以全球气候变暖趋势为特征的全球气候变化的认识,对IPCC关于气候变暖的的研究成果与预测作了剖析。该咨询报告在承认全球变暖研究中仍存在一些不确定性的同时,指出全球变暖确实存在,并对白宫与民众所关心的一些关键科学问题作了回答,这些问题是:自然气候变化的幅度;温室气体和其它对气候变化具贡献作用的气体的排放是否在加速增长及其增长速率与来源;气溶胶的驱动作用;降低温室气体以及其它一些对气候变化具贡献作用的排放物的增加趋势所需的时间;气候变化是否正在发生以及如何发生;温室气体是否导致气候变化;未来100年温度的变化幅度以及发生地点;所预计的气候变化有多少是气候反馈过程(如水蒸气、云和冰雪融化)造成的;不同程度的全球变暖的后果;科学研究是否已经确定温室气体浓度有一个“安全”水平;为了提高对气候变化的认识,还有哪些专门领域需要更深入地进行研究。最后指出在气候变化研究中独立自主开展工作意义重大,以及今后需要加强的研究领域和关注重点。 关键词:气候变暖;全球变暖;美国;京都议定书 背景介绍 受白宫2001年5月11日的委托,隶属美国国家科学院的国家研究理事会地球生命研究部气候变化科学委员会(以下简称气候变化科学委员会)于2001年6月6日向白宫提交了一份关于气候变化科学问题的咨询报告,以供布什政府以及相关机构决策参考。该报告根据美国的全球变化研究工作对100年以来以全球气候变暖趋势为特征的全球气候变化的认识,对IPCC关于气候变暖的的研究成果与预测作了剖析。IPCC一直呼吁各国对温室气体排放采取更加严厉的控制措施,并于1997年12月达成了控制温室气体排放的《京都议定书》, 《议定书》中明确指出在2008年至2012年期间,世界38个发达国家6种温室气体(以CO2作用最为突出)的排放量要在1990年的基础上平均减少%,其中美国减少7%,欧盟成员国减少8%。但布什政府对是否存在全球变暖趋势、变暖的程度以及其在温室气体排放中应承担的义务持怀疑态度,这引起了国际上尤其是欧洲各国的不满。事实上,美国离《京都议定书》规定的减排目标却越来越远。按照美国在1995年至2000年间CO2排放的平均增长速度,到2008年时,美国的CO2排放量不但不会减少,而且要比1990年高出35%,这将严重影响全球减排计划的实现(ENERDATA能源信息统计所,2001年6月8日)。如何履行美国政府在温室气体减排中的义务,成为布什于6月12日的首次访欧中的第二大焦点问题(首要问题是国家导弹防御计划)。 该咨询报告承认在全球变暖问题上仍然存在一些不确定性,如关于自然变化对全球变暖的作用有多大等,但总体上支持欧洲国家领导人和环保组织以及IPCC的观点。气候变化科学委员会主席Ralph J. Cicerone说:“我们知道地球大气层的温室气体越来越多并导致地面气温上升。但对于迄今为止的气温上升,我们还不清楚究竟在多大程度上受人类活动的影响。但是,根据物理原理和计算机模拟,我们认为气候变暖会继续加剧,因为温室气体排放仍在继续”。 对于在全球变化认识上的不确定性,气候变化科学委员会认为主要是由于假设的差异、模型的差异以及替代数据的准确性等原因造成的,但即便按照最保守的估计,全球变暖以及海平面的上升都将伴随着整个21世纪。为减少目前全球气候变化模型预测中的不确定性,需要在以下两点的认识与模拟上取得较大进展:①决定大气温室气体与气溶胶浓度的因子;②决定气候系统对温室气体增加的敏感性的反馈机制。对气候监测来说,规划一个全球观测系统是一项紧迫的任务。 由于人类活动,温室气体在地球大气中不断积累,引起了陆表与海表温度的升高。在过去的几十年中所观测到的变化很可能主要是由人类活动引起的,但是我们不能排除这些变化的一些重要部分也是自然变化的反映。人类引起的变暖以及与之有关的海平面的上升预计会持续整个21世纪。由计算机模型模拟和基本的理论推算得出的一些相关影响(包括雨量的增加、半干旱地区干旱程度的增加)十分依赖于变暖的程度及其发生的概率。 由IPCC(气候变化政府间工作小组)对人为引起的全球变暖进行的基本可信的评估是以气候驱动力*增加为前提的,如CO2将加速全球变暖的进程。到21世纪末,全球温度升高3℃的预测是与云层和大气相对湿度影响全球变暖的假设相一致的。这一预测也与通过比较冰期-间冰期的温度振荡所得到的气候敏感性结论相一致,冰期-间冰期的振荡导致了气候驱动力的变化。所预测的温度升高对有关温室气体和气溶胶浓度的升高的反应极为敏感。因此,国家的决策在目前以及今后较长时期内将影响脆弱的人类社会和生态系统所遭受损害的程度。因为目前对气候系统在自然状态下如何变化以及如何响应温室气体和气溶胶的排放的认识还存在相当大的不确定性,所以这一预测结果应当看作是暂时的,需要根据未来的变化进行调整。 气候变化科学委员会所提交的咨询报告中力求对气候变化科学问题以及IPCC研究成果的可信度进行更为清晰的描述。详尽的表述对政策制定者很有帮助,因为他们需要考虑缓解气候变化或是适应气候变化等多种选择。该咨询报告主要回答了以下一些白宫以及民众关注的关键科学问题。 1 自然气候变率的幅度有多大? 众所周知,在局地和区域空间尺度上,以及短至十年的时间周期上,自然气候变化的幅度十分宽广(超过几个摄氏度),降雨的变化也十分大。例如,有证据证明像20世纪30年代的“尘盆(Dust Bowl)”的剧烈干旱,在10-14世纪的美国中部非常普遍。通过冰川反复进退的对比研究得出,局部地区的平均温度变化已经超过10℃。评估全球平均温度的自然变化非常困难,因为现有的数据空间覆盖较小,且替代数据推断温度难度大。虽然如此,仍有证据表明,在最近一次冰期的冰川后退期间,全球变暖的速率是2℃/千年。 2 温室气体和其它对气候变化具贡献作用的气体的排放正在加速增长吗?不同的温室气体与排放物是按不同的速率增长吗?温室气体与其它对气候变化具贡献作用的排放物浓度的增加是人类活动引起的吗? 一些温室气体的排放正在增加,但也有一些温室气体的排放呈减少趋势。在某些个例中,气体排放的减少是决策的结果,但是在另外一些事例中,气体排放的减少却很难理解。 在直接受人类活动影响的温室气体中,最重要的是CO2、CH4、N2O和CFCs。人类活动排放的气溶胶也可以影响气候(表1列出了大气中的气候驱动因素所产生的驱动力)。 分析取自格陵兰和南极的冰芯所获得的CO2浓度变化的记录具相当代表性,其范围从冰期的接近190ppmv(百万分之体积浓度)到较温暖的间冰期(如开始于大约1万年前的最近一次间冰期)的接近280ppmv。 直到业革命为止,CO2浓度一直没有超过280ppmv。当1958年开始系统大气测量的时候,CO2浓度已经到达了315ppmv,目前其浓度大约为370ppmv,并以年的速率增长(这个数值比1958年有记录以来的早期的增长速率略高)。人类活动应该对这种增长负主要责任。化石燃料的燃烧是碳的主要排放源,其实际排放量大约是所观测结果的两倍。在过去的几十年里,热带森林的砍伐对CO2排放也具贡献作用。过量的CO2由海洋和陆地生物圈吸收。 目前CO2、CH4等大气层中的气体含量高于其它的任何时期。从1978年以来,温室气体的浓度大致以每年1%的速率平稳增长,到20世纪90年代其增长的速率变得缓慢,但更具不确定性。大约当前2/3的CH4是由于人类的活动产生的,如水稻种植、畜牧业增长、矿业开采、秸杆回填、天然气处理,所有这些在过去的50年中都有所增加。 对流层中的臭氧一小部分是平流层中的自然过程产生的,到了20世纪,又有一部分臭氧补充进了这部分“对流层臭氧”。在局部区域,这部分臭氧是由阳光对污染大气(由机动车辆尾气、化石燃料燃烧、电力工厂以及生物燃烧等产生的气体造成)的光化学反应产生。 N2O由土壤和水中大量的微生物的反应形成,但含氮化肥的大量生产与使用也造成N2O的增加。能够产生N2O气体的一些人工化学过程已经得到确定。在过去的200年里N2O的浓度增加了大约13%。 自1928年首次合成CFCs以来,其在大气中的含量一直稳定增长,到20世纪90年代初其含量达到最高。许多工业上有用的其它含氟化合物(如CF4和SF6)在大气中具有很长的寿命,尽管有些气体在大气中的浓度还不足以产生大的辐射驱动,但已引起了研究者的关注。CFCs的替代产品HFCs具有温室效应,因为其在大气中寿命较短,其作用尚不明显。 3 还有哪些排放物是气候变化的驱动因素(如气溶胶、CO、煤烟等)?它们对气候变化的贡献是什么? 除了温室气体,人类活动还增加了大气气溶胶的含量,这些气溶胶包括硫酸盐颗粒和黑碳(煤烟),由于它们在大气中的寿命很短,分布具有不均衡性。硫酸盐颗粒将太阳辐射散射回外层空间,从而在一定程度上减缓温室效应。最近由于“洁净碳技术”和低硫燃料的利用,使得硫酸盐浓度逐渐降低,在北美这一作用更为明显,但也降低了其对温室效应的抵消作用。黑碳气溶胶是生物燃烧(森林火灾和秸杆焚烧)以及化石燃料不完全燃烧的最终产物,它们直接或间接地影响太阳辐射的收支,尽管要量化其影响还存在难度,但这一点是确定无疑的。 4 降低温室气体以及其它一些对气候变化具贡献作用的排放物的增加趋势需要多长时间?不同的温室气体以及其它的排放物是否具有不同的消亡时间。

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气候变化对陆地生态系统水循环功能的 影响(主要对中国的影响)姓名:罗深学号:291305116专业:生物化学与分子生物学年级:2009级 一 引言 全球气候变化对人类的生存环境造成了极大地影响。最近几年,海啸,台风,地震等自然灾害,在不断的发生。最近几周中国一些大的城市也遭受了洪涝灾害,而前一段时间,中国的大部分地区正经受了严重的干旱灾害,这种极端的气候对大到人类的生存化境小到人民的生活都造成了极大的影响,而这些影响的由来则正是“气候变化”。气候变化同样对陆地水循环产生了一定程度的影响,在此对气候变化对陆地水循环产生的影响做简单叙述。二 气候变化对陆地生态系统调节陆地水分循环功能的影响(一) 气候变化 气候变化是指气候平均状态随时间的变化,即气候平均状态和离差(距平)两者中的一个或两个一起出现了统计意义上的显著变化。离差值越大,表明气候变化的幅度越大,气候状态越不稳定[1]。气候变化(climate change)主要表现为三方面:全球气候变暖(Global Warming)、酸雨(Acid Deposition)、臭氧层破坏(Ozone Depletion),其中全球气候变暖是人类目前最迫切的问题,关乎到人类的未来!本文所说的气候变化默认为全球气候变暖。过去100年间地球气温虽然有波动出现,但总体上上升了℃。北半球地面平均气温上升幅度约在℃,且随着纬度的升高而加大:北纬0°-30°N纬度约上升°,30°-60°N纬度约上升1℃,60°-90°约上升2℃[2]。气候变化对水循环的影响有直接和间接两种方式.直接影响主要来自大气环流变化引起的降水时空分布、强度和总量的变化、雨带的迁移以及气温、空气湿度、风速的变化等.间接的影响主要来自陆面过程,土地利用、地表反照率、粗糙度及界面水汽交换乃至土壤水热特性的变化.这些下垫面因素的变化是气候变化和人类活动综合影响的结果,同时又对气候系统有着反馈作用.因此气候变化引起了不同时空尺度的降水、土壤水、蒸发、地表水及地下水的变化.水循环陆地分支由降水、出入本区的径流、蒸发及土壤水含量的变化组成。陆地水循环是大气环流的重要组成部分,它既受大气环流的支配,又通过陆—气间的水量能量交换对大气进行反馈。 表 一 全球十大受灾人数最多的灾害(1900-2008) [3]国家 灾害类型 年份 受灾人数印度 旱灾 印度 旱灾 中国 水灾 中国 水灾 印度 旱灾 1972 中国 水灾 .30 中国 水灾 印度 水灾 中国 水灾 中国 水灾 (二) 全球水循环的变化 陆地上因气温升高和灌溉的范围的扩大等增加了蒸发。特别是北半球中高纬地带的内陆与海洋的普遍曾暖,将导致明显的蒸发量的增加。由此导致的高纬温带地区空中的云量增加,以及该地区的降水量也有多增加。在我国,全球温度变化与我国各地降水变化趋势不仅存在成片的正相关区与负相关区,而且其空间分布特征也相当清晰,在我国西北,内蒙古至东北北部的夏季风边缘地区,即在北方干旱带中轴线以北以西的地区,当全球变暖时降水同步增加,变冷时降水同步减少。而在半干旱带以南以东一夏季风盛行的潮湿区,除了长江中下游干流区和东南沿海等区域外,大部分地区在全球变暖时降水有所减少,全球变冷时降水有所增加[4]。Hardy认为,全球平均年降水量将会增加10%以上,但有季节性和区域性差异[5]。随着全球气温上升,水循环加快,21世纪全球的的降水液将有增加的趋势。(三) 中国水循环的变化1 云南高原上的降水变化 大陆近地面的增暖,产生陆地上升气流的增强,一则造成地球表层区域性大气环流的增高,特别是自海洋向陆地气流活动的增强;二则产生陆地上空水汽凝结高度及降落的变化。中国云南省受地理位置及山地高原地形复杂的影响,云南省也比较复杂,云南高原绝大部分地区成为雨季,具体表现为云多,湿度大,日照时间短而降水集中。 表 二 云南省行政分区多年平均降水量长短系列对比 (据金德山,2004)行政区 雨量站点数 年平均降水量 长短系列偏差/% 1956-1979年 1956-2000年 昆明 44 856.7 曲靖 48 玉溪 32 昭通 36 楚雄 35 红河 47 文山 34 思茅 30 版纳 13 大理 30 保山 23 德宏 20 丽江 27 怒江 10 迪庆 14 临沧 36 通过上表可知云南高原,大部分地区长系列多年平均年降水量明显的减少,但是原来降水比较丰富的西侧山地区,近二十年来降水明显的增多。2 西北干旱地区的对气候变化的响应 中国西北干旱地区深居亚欧大陆的中部,本来是十分典型的温带大陆性气候,气温年变幅与日变幅大,降水稀少,区内高山与盆地,内补水平方向与垂直方向的气候差异也相当明显。该地区对全球变化的响应自然是全球最关注的问题之一。西北干旱区平均气温呈升高趋势,近五十年西北干旱区得气温平均上升率为℃/10a表 三 西北干旱区各年代降水量距平百分率/%年代 全年 春季 夏季 秋季 冬季1956-1960 2.1 由上表可知,西北干旱区年降水量增加趋势明显。春季降水量变化趋势不大,夏季降水量又增加趋势,秋季略有增加趋势而冬季增加趋势明显。西北干旱区除了河西内陆河径流量变化不大外,其他内陆河流都又增加的趋势。气候变化对径流有明显的影响,对于以降水为主要补给源的山区,径流变化主要取决于降水的变化,气温升高的影响其次。对于以冰川积雪融化为径流主要补给源的山区,气温升高将使冰川积雪消融,短期可以使山区径流量增加,但随着冰川变薄后退及小冰川的消失,冰川对年经流的调节作用将减弱。3 长江流域的影响 对温室气体增加导致的全球变暖,长江流域的升温显得滞后而较弱,各个地区有着不同的区域响应。20世纪80年代以来,长江中下游地区升温为℃,长江上游地区降温℃左右,长江流域增温℃值主要出现在长江三角洲地区[6]。随着全球变暖,水循环加快,长江流域的降水也发生了变化。从1951年以来,长江流域年降水在中下游地区呈不显著意义的微上升趋势,上游地区呈现下降趋势[7]。表 四 20世纪后50年长江流域各区各年代平均降水量距平变化特征表/mm年代 1950 1960 1970 1980 1990宜昌以上 汉口以上 大通以上 34.1 对长江流域1950-2000年107各气象站20cm蒸发皿蒸发量进行计算分析,表明长江流域年蒸发在全域上中下游均呈现显著下降的趋势,而且中下游是下游趋势最显著的区域。汛期5-9月蒸发在全流域各个区域也都呈现下降趋势,但在上游不明显。从季节蒸发趋势来看,上游地区蒸发季节变化不大,各季节没有明显的变化趋势,而全流域与中下游变化趋势较一致,夏秋季均呈现下降趋势尤以夏季下降趋势更加明显。长江流域降水充沛,径流丰富。年际变率小,加上长江流域集水面积广阔,因此长江流域径流的年际变化也较小。 三 总结与展望 全球气候变化给人类带来的影响是全方位的,多尺度和多层次的,对灾害频率和强度生态环境等造成了重大影响。例如最近最近几年世界各地频繁发生大的海啸和洪水灾难等,同时中国在这半年来先后在一些省份遭受了旱灾和洪涝灾害,这些事件与全球气候变暖导致的降雨变化有着密切关系。 (一) 为实现对全球气候变化的适应,至少需要在两个关键科学问题上开展工作:要认识多面临的全球环境变化问题。全球环境变化本身是一种自然现象,然而在其身后可能存在人类的驱动作用;要认识到全球环境变化可能造成的后果及规避风险的可能途径。 (二) 面对气候变化带来的影响,我们应采取的应对措施:推行适应气候变化的对策,把气候变化及其影响纳入社会经济发展规划;控制温室气体的排放,减少其在大气中的含量;加强气候变化的监测和研究;加强森林和植被保护,加快流域水土流失治理;重视气候变化问题的宣传,教育这一点尤为重要[8]。参考文献 [1] 国家气候变化对策协调小组办公室:全球气温变化——人类面临的挑战.17页,北京,商务印书馆,2004[2] 郑国光.正确认识并应对全球气候变暖.中国环境观察,2007(1)[3] 胡鞍钢,管清友.中国应对全球气候变化,北京:清华大学出版社,2009:62[4] 张素琴,任振球,李松琴.全球温度变化对我够降水的影响.应用气象学报,1994,5(3):333-339[5] Hardy J T. Climate Change .England :John Wiley & Sons Ltd, 2003,240[6] 沙万英,邵雪梅,黄玫。20世纪80年代以来中国的气候变暖及其对自然区域界限的影响.中国科学,2002,32(4):317-326[7] 苏布达,姜彤,施雅风等.1990年长江流域降水趋势分析.湖泊科学,2003,15(增刊):38-48[9] 杨达源,姜彤.全球变化与区域响应,北京:化学工业出版社,2005:184-185

中国环境污染造成了1875亿元损失 在我国,环境污染问题越来越得到重视。然而,对于环境污染造成的经济损失的估算却仍然是一个新鲜话题。日前,中国社会科学院最新公开发表的一份关于“90年代中期中国环境污染经济损失估算”的报告给予了公众一个参考。根据估算,1995年环境污染和生态破坏对我国造成的经济损失达到了1,875亿元,占当年GNP值的。该报告引起了社会各界的广泛关注。水污染造成的损失是大头 报告认为,他们计算得来的1875亿元经济损失主要由三部分组成,一是大气造成的经济损失,二是水污染造成的经济损失,三是固体废弃物和其它污染造成的经济损失。在这三部分中,水污染造成的经济损失是最为庞大的一个组成部分。 不考虑因地球物理原因形成的水污染造成的损失,仅仅计算人类生产活动中产生和排放的废弃物进入自然界水体所造成的水体污染而带来的经济损失,这数目就达到了亿元,占环境污染造成的全部经济损失值的。 其中,工业污染性缺水是各项损失中最严重的一项。1995年,全国工业污染性缺水就造成直接工业经济损失750亿元,占了水污染造成的损失的一半以上。 另外,报告指出,水污染对人体健康造成的损失(包括南方水网地区和北方农村地区)、水污染对渔业的损失、水污染对农业的损失、水污染对旅游业的损失也是不可忽视的损失组成项目。大气污染损失也不可轻视 除了水污染之外,大气污染对经济造成的损失也不可轻视。报告指出,大气污染已对我国经济建设构成了严重的威胁。总悬浮颗粒物(TSP)、二氧化硫(SO2)等对我国人民的健康损害尤其大,1995年全国因为大气 TSP(和SO2)污染影响导致的人体健康损失估算达到171亿元。 另外,酸雨也是一个“大杀手”。酸雨不仅对农作物和森林损害极大,而且酸雨对于建筑材料也有极其大的腐蚀作用,从而对建筑物造成危害。报告估算,1995年,我国因为酸雨造成的经济损失就高达130亿元。 损失还来自多方面 水污染和大气污染已给我国造成了巨大的经济损失,与此同时,固体废弃物和其它因素的损失也日渐增多。这多方面组成的第三大部分损失已达亿元。 该报告所计算出来的损失1875亿元虽然已是数目庞大,骇人听闻,然而,撰写该报告的专家指出,我国因为环境污染造成的经济损失还远远不止此数目,该数字只是部分可以计算的环境损失。由此看来,我国保护环境的任务还任重道远。

系统工程研究论文

1 基于BSSDEs的一般跳过程的可违约期权的定价模型2 移动核心网故障数据二重联合线性判别模型与应用3 信用债券的最优投资策略4 常弹性方差模型下保险人的最优投资策略5 基于已实现二阶矩预测的期货套期保值策略及对股指期货的应用6 国债市场利率期限结构建模——负指数立方L_1平滑样条7 电力零售市场中的惠卖定价竞争——基于多类型用户和差异化转换成本8 增加就业的政策选择:扩大政府支出还是为企业减负9 植入BPO服务外包的农户联合与合作经营研究10 最小化车辆数的供应商直接配送策略11 物流运行指数构造方法及其应用12 集装箱班轮运输两阶段舱位分配与动态定价模型13 基于CPFR的供方可选择的协同补货模型与仿真14 基于两维语义的科学基金立项评估方法15 直觉不确定语言集成算子及在群决策中的应用

可以,没问题

信道编码技术及电子系统工程应用的探讨论文

根据信道编码理论及编码、译码方法和技术的发展,结合工程实际从理论到实践进行了简要的阐述。

随着信息及信号传输技术的发展,应用电子领域也随之扩大并得到发展。通过对信源编码、信道编码、编码的方法,以及对压缩后的信息进行纠错编码,以抗击信道、网络及传输过程的误码或数据丢失,即信道编码问题的系统认识与理解对实际工程应用具有重要的意义。从电子系统工程的应用角度,对相关知识的理解与应用体会更为深刻。在此,就实际应用中贯穿其中的相关知识及带来的思考与启发扼要介绍。

一、信道编码理论及编、译码问题

衡量任何一个信号通信系统性能优劣的基本因素是有效性和可靠性,有效性是信道传输信息的速度快慢,可靠性是信道传输信息的准确程度。在数字通信系统中,信源编码是为了提高有效性,信道编码是为了提高可靠性,而在一个通信系统中,有效性和可靠性是互相矛盾的,也是可以互换的。我们可以用降低有效性的办法提高可靠性,也可以用用降低可靠性的办法提高有效性。而纠错编码,即信道编码问题是重点。

(一)编、译码问题

信道编码是以香农第二定理和香农第三定理为理论支持。在错误控制编码方面,主要是纠错线性分组码与非分组的卷积码。对于线性分组码,采用增加冗余码作为监督码,这样编出的码具有一定的检错和纠错能力。在译码方面,根据最大似然法译码,判断码的汉明距离,找到汉明距离最小的码,那就是在发送端传输过来的码。编码是一个比较抽象的概念,采用矩阵的描述方式表示编码,将输入的信息序列与生成矩阵相乘,那么就可以得到编码后的符号。在译码方面,通过奇偶校验矩阵就可以检测译码是否正确。

(二)关于卷积码

卷积码是编码不一样的领域,因为这种码在判决时用到过去的信息,也就是说,它是需要记忆的。这也就是卷积码得名的由来。卷积码的编码器由一个移位寄存器和相关逻辑电路组成,对每一个进入的信息帧,编码器都产生一个码字帧。当然,还可以画编码器的状态图,比较直观表示编码器根据输入情况而变化。根据状态图可画出网格图;由网格图很容易地知道卷积码的距离,这是卷积码译码的一个依据。卷积码用一个生成多项式矩阵表示,在编码方面极为方便,编码操作可以简单地描述为信息量矩阵与生成矩阵的乘积。而更加严谨、方便地表达,则需要生成函数。通过修改状态图,很容易得到生成函数。对生成函数的级数展开,可以很直观地得到汉明距离和输入路径的信息,最后还可以知道给定汉明距离全零路径的数量。

(三)Turbo码和LDPC码

Turbo码与LDPC码是两种性能接近香农极限的信道编码。Turbo码在低信噪比的情况下,性能比其他编码要好。Turbo码的优良性能在非实时数据通信方面被广泛采用。Turbo码是分组码和卷积码的“准”混合物。Turbo码有并行级联卷积码、串行级联卷积码和混杂级联卷积码三种不同的排列。因为有交织器的存在,所以编码器的纠错能力很好。LDPC码是一类可以用非常稀疏的校验矩阵或二分图定义的线性分组码,其特点是:译码算法具有线性复杂度可采用并行迭代方式,具有译码自校验特性,在高信噪比条件下能有效降低译码复杂度,提高误比特率性能;可以满足高性能信号通信要求。LDPC码以最低的复杂度提供了最好的性能。这意味着在同等性能情况下, LDPC码的复杂度只有Turbo码的1/4。与Turbo码相比,LDPC码尤其是非规则LDPC码具有非常出色的性能,优于迄今为止已知的其它编码方式。LDPC码与其它编码相比还有一些独特的优点:译码可以完全并行,因此可以获得更高的译码速度;译码器的复杂度大幅降低;译码是可验证的;非规则LDPC码具有天然的不等错误保护能力。

二、从信道编码定理看编、译码方法的发展

(一)信道编、译码方法的多样性

信道编码的'核心是“纠错”;信道编、译码的最终目的是实现信道与信号通信系统在可靠性指标下的优化。其方法是纠错编码,即抗干扰编码。奇偶校验码是一种检错分组码;由此原理派生出改进的:水平奇偶校验码、垂直奇偶校验码、群计数码等。定比码是一种只能发现错误的简单检错码,且需通过反向信道系统方能实现抗干扰。而重复码是前向纠错码,也是一种最简单的纠错码,实际应用较广泛。而由汉明码引出的线性分组码是一种具有线性代数关系的编码。在实际应用中,为得到希望的码长和信息位长度,将信息位缩减而得到原码的缩短码。在汉明码的基础上增加一位监督元,则产生增余汉明码或扩展汉明码,使纠错能力得到提高。而由完备码产生的完备译码、非完备译码,则反映了分组码的纠错能力是全部用于纠错,还是部分纠错检错。循环码是线性分组码中重要的一类码,从应用角度其编码与译码电路较为简单,易于实现;且编、译码方法方便、成熟。

(二)信道编、译码方法的发展过程与启示

不难看出,信道编码的方法是丰富多彩的。也是渐进发展,逐步完善的过程。由此可见,理论指导是发展的方向。对信道编码的理论支撑及方向的指引,使得信道编码方法沿着丰富而日臻完善、接近而趋于极限的方向发展。从这一发展过程可以看出,任何一种新的或衍生的方法,都是有局限性的。但这种局限和不完善性,并不会阻碍新的方法的产生和发展。旧的矛盾解决的同时,新的矛盾又会出现。正如,纠错检错能力的提高,对信息进行错误保护,以抵御信道或网络等信息传输过程的干扰所产生的误码或数据丢失的同时,也将使编码及信息传输效率降低。由于信道编码增加了数据量,其结果只能是以降低传送有用信息码率为代价。因此,不同的编码方式,其纠、检错的能力不同,编码效率(信息传输效率)也有所不同。

三、从工程应用实例看理论支撑点

(一)智能住宅小区建设中信道编码技术的应用

在工程中首次接触的,应用于数字电视地面广播(DTTB)的编码调制方案中,涉及到:以多级分组乘积码代替传统的串行级联编码结构,提高了频谱效率;同时采用一种多分辨率星座图,可在一个DTTB信道中提供3种级别的服务.在接收端采用基于MAX—LOG—MAP准则的迭代Turbo译码算法以获得可靠接收。仿真结果表明,在视觉门限BER=3×10-6处,高优先级码流的比特信噪比约为7dB,适用于高可靠性的服务.中优先级和低优先级码流可支持室外固定接收。由此,也加深了对并行级联卷积码的反馈迭代结构的理解。

(二)网络编码与网络安全

在网络工程中,接触到多址信道中联合网络编码和信道编码的设计方案。该方案利用LDPC码和网络编码的线性特性以及软输入软输出模块设计,不仅减少了编译码的复杂度,而且提高了编译码效率。同时,了解了网络——信道编码分离定理,以及该定理成立的条件,即当网络中的信道是确定型广播信道时,分离定理不成立。而信道安全编码与网络安全编码同样重要,又有所区别。信道编码问题,其核心是对传送的信息进行错误保护,以抗击信道或网络等信息传输媒介所带来的误码或数据丢失。而网络中的通信安全是网络编码研究的重要课题之一,网络安全编码更侧重于网络使用者信息及使用的安全层面。网络编码技术的发展可以大幅度提高网络的吞吐量。

四、结束语

专业技术的专长与拓展并存,这是专业技术发展的必然趋势。身处信息时代,信息科学是研究信息的获取、传输以及应用的科学,是信息资源与技术开发及其推广应用的理论基础,是信息技术及信息产业的核心。通信工程、电子信息工程、计算机科学、计算机应用等众多应用技术与信息科学、信息技术及信息产业息息相关。信道编码从理论上要解决理想编码器、译码器的存在性问题,即解决信道能传送的最大信息率的可能性和超过这个最大值时的传输问题;同时构造性的编码方法以及这些方法能达到的性能界限。筒言之,通过信道编码器和译码器来实现的用于提高信道可靠性的理论和方法。

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