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中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）16-0036-02
隨著社會和經(jīng)濟的快速發(fā)展，應用型人才的需求量正不斷增加。高等院校人才培養(yǎng)應以提高學生的實踐創(chuàng)新能力為重點，不斷加強實踐教學環(huán)節(jié)，努力探索應用創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)模式。金屬材料工程是一門理論知識抽象、應用性很強的學科，與生產(chǎn)實際緊密結合。由于實驗教學在高校實踐教學中扮演著重要角色，因此，金屬材料工程專業(yè)實驗課程在整個專業(yè)培養(yǎng)方案中就顯得更為重要。金相技術是綜合研究金屬及合金成分、組織與性能之間內(nèi)在關系的重要研究方法，因此，改進金相實驗教學方法、提高教學質(zhì)量具有重要的意義。
一、金相實驗教學的現(xiàn)狀
以往的金相實驗教學模式是學生先在課堂上學習理論知識，包括金相顯微鏡的原理、使用方法和金相樣品制備方法，然后再分組進入實驗室學習實驗技能。由于受到實驗場地大小、金相顯微鏡老舊和試樣種類數(shù)量的限制，教師很難直觀系統(tǒng)地講解和指導，也很難對所有學生進行實驗演示，教學過程中學生和教師之間缺乏互動和共同分析探討的機會。此外，由于做實驗的時間有限，學生可能沒有認真體會和掌握具體的實驗操作方法，對于金相顯微鏡的構造、原理和使用方法很可能是一知半解，很難達到實驗要求。因此，在傳統(tǒng)的金相實驗課中存在著互動交流性差、實踐機會少等問題，造成學生學習積極性不高，興趣不濃，一些學生沒能很好地掌握金相技術，也就很難利用金相技術進一步分析金屬材料顯微組織結構，教學效果不理想。對這種傳統(tǒng)的金相教學方法進行改進顯得十分必要。
二、金相實驗教學方法的改進思路和實踐
1.引進多媒體互動金相實驗教學系統(tǒng)。隨著信息化的發(fā)展和本科生教學規(guī)模的擴大，傳統(tǒng)的實驗課教學方式已經(jīng)很難實現(xiàn)小班教學的模式。由此而來的大班教學模式也帶來了諸多問題，比如實驗的演示無法顧及所有學生，學生也很少有機會在課堂上直接與教師之間有所互動，學生上機操作機會大大減少，等等。為進一步提升本科實驗教學質(zhì)量，改善實驗教學效果，引進了多媒體互動金相實驗教學系統(tǒng)。多媒體互動金相實驗教學系統(tǒng)是建立在“多媒體網(wǎng)絡教室”上的互動式金相圖像分析系統(tǒng)?！岸嗝襟w網(wǎng)絡教室”是一套應用于校園局域網(wǎng)和多媒體網(wǎng)絡教室的教學應用軟件，它針對多媒體網(wǎng)絡技術和實際學校應用環(huán)境進行分析和優(yōu)化處理，具有強大的教學能力和便捷的操作能力。該系統(tǒng)中教師機是控制中樞，學生機是受控終端，教師機與學生機構成一個小型局域網(wǎng)。在課堂上，教師機可以實時播放或演示金相顯微鏡中的活動影像，監(jiān)視各個學生的顯微鏡視場和計算機運行狀態(tài)，因此，教師可以將金相顯微鏡的調(diào)焦和尋找最佳視場等過程都演示出來，實時對照講解，學生可以邊聽邊自己調(diào)焦，選擇視場，加深了印象，使學生能更快地掌握金相顯微鏡的使用方法和注意事項。教師還可以針對金屬材料顯微組織中的特征相或組織進行講解，指導學生觀察顯微圖像，辨別各種類型組織。教師可以在教師主機上查看所有學生樣品的觀測情況，制備金相樣品時教師可以切換有代表性的學生觀察視場演示給所有學生看，現(xiàn)場進行針對性講解，讓學生相互比較，相互交流，知道了如何才能制備出高質(zhì)量的金相試樣。通過讓所有學生都參與討論，使得整個課堂氣氛活躍起來。這樣不僅可以具體指導學生實驗，而且鍛煉了學生的動手能力和分析問題能力，極大地激發(fā)了學生的學習興趣。在以往的金相實驗課中，學生遇到金相顯微鏡的操作問題或者看不懂的組織要詢問教師時，學生只能站在一旁，由教師看顯微鏡，再給學生演示或講解，由于學生的專業(yè)基礎還不夠扎實，學生經(jīng)常表述不清具置或問題，教師就很難具體講解，很多時候要反復多次才能解決一個問題，費時費力，效率很低?，F(xiàn)在，借助系統(tǒng)中的監(jiān)控軟件，教師和學生能同時在各自的計算機上觀察同一個圖像畫面，學生如果在實驗操作中遇到問題，可以通過電子舉手的方式隨時向教師發(fā)出互動交流請求或提問，教師可與任意選定的學生通話，進行圖像的實時指導，或是參與學生們的討論，方便了教師及時解決學生在實驗中遇到的疑難問題，提高了實驗課的教學質(zhì)量。學生還可以以小組的形式，在自己設備上觀察自己小組其他成員的金相照片，便于根據(jù)不同工藝尋找金相組織演變規(guī)律。同時，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)計算機之間的文檔傳輸和資源共享，學生可以隨時提交自己拍攝的金相照片給教師作為課堂作業(yè)，教師查看后將信息反饋給學生，也可以將學生提交的實驗結果通過投影儀進行演示，供所有學生一起探討和學習。在監(jiān)控系統(tǒng)的控制下，教師在自己的計算機上能夠監(jiān)視所有學生計算機的狀態(tài)，上課時如果有學生利用計算機做與本次實驗課無關的事情，教師能馬上在教師機上察覺并提醒學生注意，有效地改善了課堂紀律，提高了實驗教學的效果。
2 移動通信技術發(fā)展歷程
第一代移動通信技術（1G）誕生于20世紀70年代到80年代，主要采用模擬技術。它使移動通信走下神龕，真正進入個人領域。然而，囿于技術的限制，它只能用于本地通話，無法進行長途漫游，數(shù)據(jù)業(yè)務更無從談起。第一代移動通信技術的通訊工具主要為“大哥大”，在當年，擁有一部大哥大，絕對是身份的象征。2000年中國移動成立后，第二代移動通信技術（2G）迅速在全國普及，2G技術完成了模擬向數(shù)字的演變，手機開始有了收發(fā)電子郵件、互聯(lián)網(wǎng)瀏覽等功能。這一時代讓手機這個以往的奢侈品飛入尋常百姓家，“人手一機”成為當時社會最普遍的現(xiàn)象。就在人們認為手機不過是用來打電話、發(fā)短信的時候，3G時代的到來，徹底顛覆了這種傳統(tǒng)觀念。與前兩代技術相比，第三代移動通信技術（3G）傳輸速率和質(zhì)量大幅提高，手機屏幕變得豐富多彩、有聲有色。3G將無線通信與互聯(lián)網(wǎng)融為一體，提供網(wǎng)頁瀏覽、收發(fā)郵件、視頻會議、電子商務等豐富多彩的移動多媒體業(yè)務，給人們帶來前所未有的“移動生活”新體驗。4G的到來，更讓一切有了新的突破，與3G的漸進式發(fā)展不同，4G從一面世便呈現(xiàn)爆炸式發(fā)展，并向各行業(yè)廣泛蔓延。4G的速度是3G的10倍乃至幾十倍，移動互聯(lián)網(wǎng)可以拓展的空間更大了，所有終端都可以連接到互聯(lián)網(wǎng)上。移動互聯(lián)網(wǎng)拉近了時間和空間，產(chǎn)生了豐富多彩的內(nèi)容應用，像高清視頻、流行音樂、移動游戲等，通過網(wǎng)絡的變革，給更多的消費者帶來越來越豐富的服務體驗，并且?guī)恿诵碌木W(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)，越來越多的創(chuàng)業(yè)者投入其中。
3 通信行業(yè)發(fā)展格局
眾所周知，目前我國共有三家傳統(tǒng)電信運營商，移動、電信、聯(lián)通成三足鼎立之勢。數(shù)據(jù)顯示，三大傳統(tǒng)電信運營商移動用戶數(shù)達到12.9億，意味著94.5%的中國人是手機用戶。[1]傳統(tǒng)電信運營商擁有龐大的用戶群、雄厚的資金實力、強大的運營能力。他們的盈利模式較為簡單直接，主要通過建造基礎網(wǎng)絡，營銷基于通信網(wǎng)絡的基礎產(chǎn)品，比如語音、流量、專線等業(yè)務；同時也運營增值業(yè)務，如短信、手機報、鈴聲下載、彩鈴等業(yè)務，依托強大的網(wǎng)絡支撐和穩(wěn)定的客戶群保持穩(wěn)定的盈利模式，但存在經(jīng)營理念固化、產(chǎn)品創(chuàng)新性不足的問題，與虛擬運營商的競爭中往往不被看好。
與傳統(tǒng)電信運營商不同，虛擬運營商自己不建造基礎網(wǎng)絡。它們一般采用在傳統(tǒng)電信運營商基礎網(wǎng)絡和產(chǎn)品的基礎上來設計自己的產(chǎn)品。與傳統(tǒng)電信運營商相比，企業(yè)理念先進、經(jīng)營方式靈活多變，產(chǎn)品創(chuàng)新性強，但對傳統(tǒng)電信運營商的基礎網(wǎng)絡有著絕對的依賴。虛擬運營在我國剛剛出現(xiàn)不久，但在國外已經(jīng)開展多年。截至目前，全球共有1200多家虛擬運營商，主要集中在歐洲和北美等發(fā)達地區(qū)。在這些地區(qū)，虛擬運營商的市場規(guī)模占整體市場份額可達到7%～10%，而其他市場的規(guī)模較小，僅有3%左右的占比。[2]我國的虛擬經(jīng)營業(yè)務起步晚，但發(fā)展速度迅猛。目前我國已向42家虛擬運營商牌照，移動通信行業(yè)正在由三足鼎立時代走向群雄逐鹿時代。
虛擬運營商應運而生，順應了移動互聯(lián)網(wǎng)時代的大趨勢，其發(fā)展有助于使移動互聯(lián)網(wǎng)更開放、應用更豐富、客戶體驗更好，同時也存在一定的問題。也就是說，既有好的方面，也有不好的方面。好的方面，一是培育市場新需求。與傳統(tǒng)電信運營商總是愿意關注企業(yè)和客戶群的穩(wěn)定不同，虛擬運營商則更愿意開展創(chuàng)新性的客戶需求研究和開發(fā)，因而培育了新的市場空間，促進移動互聯(lián)網(wǎng)市場日趨繁榮。二是轉(zhuǎn)變產(chǎn)業(yè)新模式。虛擬運營商的到來，為通信行業(yè)競爭注入了新活力、新色彩、新對抗及新合作，迫使傳統(tǒng)運營商不得不提升能力，加快轉(zhuǎn)型，加快技術革新和產(chǎn)品創(chuàng)新，有利促進了移動通信行業(yè)更快地發(fā)展。三是創(chuàng)新產(chǎn)品多樣化。虛擬運營商具有天生的創(chuàng)新精神和個性，它的加入會使得市場更加多樣化、個性化，越來越多的針對性的個性化產(chǎn)品和服務將會被創(chuàng)造出來，給消費者帶來前所未有的多樣化選擇和個性化新體驗。不好的方面，一是管理困難。越來越多的虛擬運營商加入通信行業(yè)，市場規(guī)范化將面臨難題，市場監(jiān)管部門的管理能力受到考驗；二是消費者信息泄密問題。第一個問題直接導致第二個問題的出現(xiàn)，同時，各家虛擬運營商信息安全防范水平不一，對消費者產(chǎn)生不利影響。
4 物聯(lián)網(wǎng)時代的思考
中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）23-17-02
高等動物體內(nèi)的巨噬細胞、單核細胞和中性粒細胞等多具有吞噬功能，均由骨髓干細胞分化而來，是機體非特異性免疫功能的重要組成部分。當病原微生物或其他異物侵入機體時，由于巨噬細胞具有趨化性，便向異物處聚集，巨噬細胞可將之內(nèi)吞入胞質(zhì)，形成吞噬泡，然后在胞內(nèi)與溶酶體融合，將異物消化分解，這在機體非特異性免疫中具有重要意義。靜息的巨噬細胞吞噬功能低下，只有活化狀態(tài)下的巨噬細胞才具有較強的吞噬能力。現(xiàn)在所用細胞實驗教材[1-4]所編列吞噬實驗大多用雞紅細胞、羊紅細胞、墨水、桿菌[5]、熒光微球等作為吞噬物，本文首次使用魚血細胞作為吞噬物，對小鼠腹腔巨噬細胞的吞噬效果進行了探索和研究，以期避免使用家禽作為實驗材料，并進一步完善了實驗方法。
1 材料與方法
1.1 材料
1.1.1 魚血紅細胞稀釋液的制備 從市場上購買鯽魚，用注射器尾靜脈采血，或解剖后從魚血竇或心臟抽取魚血。抽取的魚血，不添加抗凝劑，直接用無血清L15培養(yǎng)基（Gibco，invitrogen Corporation），稀釋10倍。配成10%魚血紅細胞懸液備用。
1.1.2 3%可溶性淀粉溶液的制備 稱取可溶性淀粉3g，溶于100mL生理鹽水中，混勻后121℃高壓滅菌20min備用。
1.2 方法
1.2.1 小鼠腹腔巨噬細胞的誘導 在實驗前3d，連續(xù)3d定時給小鼠腹腔注射3%淀粉液。注射部位在腹部中央，持針以45°斜角刺入，注意勿傷及內(nèi)臟或注入腸內(nèi)，注射后揉動腹部，分散淀粉粒，并觀察注射后動物狀態(tài)，以免小鼠死亡。
1.2.2 魚紅細胞的注射及腹腔液的收集 實驗時，小鼠腹腔注射10%魚紅細胞懸液1mL，輕按小鼠腹部，使懸液分散。60min后，用頸椎脫臼法處死小鼠。將小鼠腹面朝上，于腹部中央用有齒尖鑷夾起皮膚層，用剪刀剪一環(huán)口，撕開腹部皮膚，充分暴露腹膜。此時，向腹腔注射1mL生理鹽水，并輕揉腹部片刻。隨后用剪刀剪開腹膜成一縱形口，用鑷子將兩邊皮膚夾起來，以防腹腔液流出。把內(nèi)臟推向一側后，可用不裝針頭的注射器或吸管吸取腹腔液，小心操作，以免腹腔內(nèi)血管破裂，吸取到小鼠腹腔外周血細胞。
1.2.3 制片及染色方法 取腹腔液滴于潔凈的載玻片上，按血涂片制備法制備細胞涂片?？諝飧稍锖螅d片放入100%甲醇液的固定缸中固定5min。固定后的載片，采用扣染法，即用牙簽架起載片，細胞面朝下反扣在玻板上，用Giemsa染色液（Giemsa原液1份，0.075mol/L磷酸緩沖液9份）染色載片，染色時間為20min。染色完成后，揭起載片，用滴管吸取蒸餾水輕緩沖洗載片，洗去多余的染液。
1.2.4 顯微觀察及吞噬百分率和吞噬指數(shù)的計算 載片空氣干燥后，在OLympus BX41顯微鏡下觀察，用DP70攝像頭進行顯微拍攝，并用IPP5.0軟件進行顯微照片標尺標記。40倍物鏡下已能觀察到游離的魚紅細胞及吞噬魚紅細胞的巨噬細胞。實驗共用小鼠5只，實驗過程中未出現(xiàn)死亡，每只小鼠制備5片涂片。每片隨機觀察數(shù)個視野，記錄100個吞噬細胞的吞噬結果，計算吞噬百分率、吞噬指數(shù)。吞噬百分率（%）=吞噬魚紅細胞的巨噬細胞數(shù)/計數(shù)的總巨噬細胞數(shù)（吞噬及未吞噬的）×100。吞噬指數(shù)=巨噬細胞中所吞噬的魚紅細胞數(shù)/計數(shù)的總巨噬細胞數(shù)。
2 實驗結果
2.1 巨噬細胞吞噬狀態(tài) 在普通光學顯微鏡下，可清晰觀察到主要的三類細胞，魚紅細胞、未吞噬魚紅細胞的巨噬細胞（圖1中1）及吞噬一個或數(shù)個魚紅細胞的巨噬細胞（圖1中2～4）。鯽魚紅細胞多為長橢圓形，核常位于細胞中部，胞核染為深紫色。巨噬細胞大多呈不規(guī)則形狀，胞體表面不光滑，常有突觸，細胞核較大，呈腎形、圓形或其他不規(guī)則形狀，染為紫紅色。巨噬細胞吞噬魚紅細胞，常能觀察到以下幾種吞噬狀態(tài)：巨噬細胞內(nèi)魚紅細胞膜仍完整；巨噬細胞內(nèi)魚紅細胞膜不完整或破裂；巨噬細胞內(nèi)具有一個或數(shù)個大小不等的魚紅細胞細胞核；還可觀察到巨噬細胞膜凹陷，魚紅細胞緊貼在凹陷處正在被吞噬。圖1顯示激活狀態(tài)的巨噬細胞及多種吞噬魚紅細胞的狀態(tài)。
2.2 吞噬率和吞噬指數(shù) 實驗測得小鼠腹腔巨噬細胞吞噬魚紅細胞的吞噬率為25.0%，吞噬指數(shù)為0.31。與雞紅細胞的吞噬率和吞噬指數(shù)相近[6-7]。
3 討論
小鼠腹腔巨噬細胞吞噬實驗是生物科學及醫(yī)學專業(yè)本科層次細胞生物學課程開設的實驗必修項目。近年來，由于禽流感[8]的流行，細胞生物學教學實驗室通過多次試驗、反復摸索和研究“小鼠腹腔巨噬細胞吞噬實驗”這一實驗內(nèi)容，在傳統(tǒng)方法的基礎上不斷改進。主要的改進有以下3個方面：一是采用小鼠實驗前連續(xù)3d定時免疫，有效增加了腹腔內(nèi)處于激活狀態(tài)的巨噬細胞數(shù)量。二是取魚血紅細胞作為吞噬物，且所取魚血不用添加抗凝劑，直接用不加血清的L15細胞培養(yǎng)液來稀釋血細胞，實驗效果明顯，完全符合實驗要求。三是染色方法的好壞直接關系到對實驗結果的觀察，本實驗應用Giemsa染色扣染法，巨噬細胞及魚紅細胞染色均清晰，細胞的形態(tài)結構更加明顯，能有效地分辨各類細胞的細胞核、細胞漿及吞噬魚紅細胞的各種狀態(tài)。此實驗方法已用于我院本科生實驗教學，師生們普遍認為實驗結果便于學生觀察和計數(shù)，有助于學生對吞噬細胞吞噬作用的理解和掌握，提高教學效果。
綜上所述，采用魚血細胞作為吞噬物，實驗結果明顯，吞噬率及吞噬指數(shù)均高于或接近于雞紅細胞的數(shù)據(jù)，并進一步完善了實驗方法，實驗結果更直觀與清晰。同時巨噬細胞吞噬實驗常用于免疫增強藥物活性的測定，其中以體內(nèi)法最能反應實際吞噬能力，這一方法常用雞紅細胞來進行測定，是否也可用便于取材的魚紅細胞來測定，值得進一步實驗和探討。
參考文獻
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人的眼睛是由眼瞼（上下眼瞼）、眼球、眼底組成。眼球由前向后為角膜、房水、晶狀體、玻璃體。這4種物質(zhì)均具屈光性，組成了人眼的屈光系統(tǒng)。人眼的屈光系統(tǒng)相當于一組凸透鏡，睫狀肌的收縮及舒張可調(diào)節(jié)其屈光力。兒童期此調(diào)節(jié)力最強，隨著年齡的增加而逐漸減弱，其視覺發(fā)育規(guī)律為：3歲前為視覺功能快速發(fā)育期，3～13歲為視覺功能慢速發(fā)育期。因此，孩子在13歲以前一定要保護好自己的眼睛。
1 近視的影響因素
從出生至6歲是兒童視力發(fā)育的關鍵時期，不良的用眼習慣、照明不良、用眼衛(wèi)生知識缺乏、早產(chǎn)、飲食不當及遺傳因素等均可影響視力的發(fā)育。
1.1年齡和性別 正常情況下，小兒出生后不久視力處于遠視狀態(tài)，隨著生長發(fā)育逐漸趨于正視，至學齡前基本達到正視。因此，兒童在學齡前視力未達到正常標準并不表示異常。
1.2遺傳因素 在人眼形成和生長發(fā)育過程中，以及最終所形成的屈光狀態(tài)中，遺傳是其重要影響因素。近視的發(fā)展是一個多基因和多因素的模式，遺傳因素影響的結果相對穩(wěn)定、保持不變，而長期環(huán)境因素的影響超過了3代遺傳因素的影響[1]。
1.3飲食與營養(yǎng) 兒童、青少年的體質(zhì)和發(fā)育狀況對視力低下的發(fā)生、發(fā)展都有顯著意義[2]。視力的正常發(fā)育包括視覺器官及視神經(jīng)的發(fā)育，均需要蛋白質(zhì)、脂肪、無機鹽、維生素、微量元素等營養(yǎng)物質(zhì)。一旦發(fā)生營養(yǎng)物質(zhì)的缺乏，可能出現(xiàn)相應的疾病，甚至影響到視力的發(fā)育。研究發(fā)現(xiàn)，常飲牛乳的孩子其視力不良的發(fā)生率明顯低于不喜歡牛乳的孩子。若能在兒童中提倡多飲牛乳，可能會使兒童的整體視力水平有所提高。有學者認為營養(yǎng)不良，特別是微量元素鋅的缺乏是近視發(fā)生的危險因素，還有學者研究表明貧血的發(fā)病率與視力低下率顯著相關，認為貧血可造成近視。
1.4出生情況對近視的影響
1.4.1早產(chǎn)及低出生體重 早產(chǎn)兒及低體重兒近視眼的患病率較高，已引起人們注意。眼的重要發(fā)育期是胚胎4～6個月，而視網(wǎng)膜血管系統(tǒng)發(fā)育一般在胎兒8個月終止，其中10%在28w左右結束，但10%在出生后仍未完成。早產(chǎn)兒及低出生體重兒均可能存在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育不完整，且因生命力不足，圍產(chǎn)期內(nèi)常合并窒息、呼吸暫停、缺氧缺血性腦病等，在造成腦功能損害的同時，可對視覺系統(tǒng)的高級中樞造成損害，影響視覺發(fā)育，最終導致視覺功能下降。
1.4.2出生時窒息或缺氧 窒息和缺氧可影響全身各個系統(tǒng)，尤其大腦對缺氧極為敏感，受損害最嚴重。若神經(jīng)系統(tǒng)受到損傷，則視神經(jīng)亦受影響，從而影響視力的發(fā)育。有資料表明，如果新生兒窒息伴有腦電圖、CT異常，則出現(xiàn)視覺障礙的發(fā)病率將明顯上升。
1.5環(huán)境與行為因素 ①視近負荷：有研究提出，用眼疲勞與近距離看電視有關。長期在光線不足或光線不穩(wěn)定的環(huán)境下閱讀，書本與眼球的距離過近，書本印刷不清、用眼時間過長等，均可增加視近負荷，加之一些兒童未養(yǎng)成良好的讀書、寫字姿勢，桌椅不合適、不注意用眼衛(wèi)生、視力保護意識差等，更會加重視力疲勞，加速近視發(fā)展；②用眼時間過長：看電視時間是影響兒童視力發(fā)育的重要因素?？磿?、畫畫、練琴等連續(xù)用眼1h以上中間經(jīng)常不休息者視力低下率明顯升高；③戶外活動。戶外廣闊的空間和自然光線有利于兒童視力的發(fā)育。家長要鼓勵兒童經(jīng)常在戶外活動，減少室內(nèi)活動時間，保護兒童視力。
2 預防保健
2.1早期進行視力篩查 早期視力篩查，是防治兒童視力異常的一項有效措施。及早發(fā)現(xiàn)近視，及時配戴眼鏡矯正視力，可保持正常的閱讀距離，有利學習和生活，避免視力惡化。有研究報道，從嬰兒9個月開始，進行視力篩查并對其進行干預，可有效地改善兒童的視力。
2.2針對兒童近視的影響因素進行干預 ①加強兒童視力保護教育，培養(yǎng)其正確的坐、看、書寫等姿勢；②加強幼兒園視覺環(huán)境的改良及兒童膳食合理搭配等的管理，從而降低兒童近視眼的患病率；③做好圍產(chǎn)期保健，降低早產(chǎn)兒和低出生體重兒的發(fā)生率，在視覺發(fā)育的關鍵期給予充分的視覺刺激，可降低兒童視力異常的發(fā)生率；④多開展體育鍛煉，增加室外活動的時間。體力活動，可鍛煉眼肌肉協(xié)調(diào)功能，降低眼壓，使視力得到調(diào)整和改善。
2.3積極預防假性近視 假性近視是影響學齡前兒童視功能的疾病之一。學齡前兒童在屈光度上表現(xiàn)為生理性遠視。由于兒童調(diào)節(jié)能力較強，故生理性輕度遠視并不影響其視力。隨著電視、電腦的普及，許多兒童沉溺于觀看電視節(jié)目及玩電腦游戲，使眼球睫狀肌處于長期調(diào)節(jié)緊張狀態(tài)，導致暫時的調(diào)節(jié)痙攣，形成假性近視。假性近視眼的調(diào)節(jié)痙攣如果不能及時有效地得到緩解，就會發(fā)展成為真性近視，從而對患者的生活帶來不便和煩惱。所以在兒童眼保健工作中，不僅要做好視力普查，早期發(fā)現(xiàn)和治療假性近視，還要將其作為一個重要的兒童保健工作內(nèi)容。
2.4注意社會綜合防治 兒童視力低下不僅是一個醫(yī)學問題，而且已成為一個社會問題。需要衛(wèi)生、教育、家庭等多方面參與，采取綜合防治措施，加強兒童視力保護健康教育工作；需要在廣大醫(yī)務、教育工作者和家長等各方面的共同努力下，降低兒童近視患病率，促進兒童身心發(fā)育。
“遞進循環(huán)式”教學屬于一種循序漸進式的教學方法。該方法的核心就是教師以某個主題技能為中心，通過某主要知識點引出其他相關知識點，并以此循環(huán)不斷推進教學內(nèi)容，從而引導學生不斷高效掌握新的知識內(nèi)容。
2.“遞進循環(huán)式”教學的特點
在傳統(tǒng)的小學語文教學中，很多相關理念已不再適用于現(xiàn)代多元化的社會發(fā)展，更不利于小學生的學習和成長。很多教師在教學中只顧強調(diào)重復背誦和書寫。這不僅使得語文教學變得枯燥，而且容易使學生大腦產(chǎn)生疲勞。而“遞進循環(huán)式”教學具有以下兩大特點：
（1）知識面得到拓展。“遞進循環(huán)式”教學注重將課堂與現(xiàn)實結合。教師可以引導學生以課堂內(nèi)容榛本點，從而進行課外知識拓展，并通過課外的見聞來幫助學生理解以及記憶課堂內(nèi)容，這無形中為課堂教學補充了大量課外素材，從而提升了課堂效率和質(zhì)量。
（2）記憶更容易?！斑f進循環(huán)式”教學主張“滾動式復習”，在學習新知識的同時強化對舊知識的再學習，對一份語言材料進行反復閱讀和理解，從而加深理解、強化記憶、深化應用，這使學生對知識點的記憶變得更容易。
二、“遞進循環(huán)式”教學方法的應用
1.識字方面
首先，課堂上對識記生字進行分步教學，讓學生讀課文以對生字有一個初步的了解，對重點的生字詞進行識記，給生字注音以及讓學生將其與造句相結合運用，回歸課文理解生字詞的意思并再次進行朗讀。
其次，“遞進循環(huán)式”教學方法使得學習氛圍更加輕松活潑，這種讀記相結合的方式，不僅帶動了教學氛圍，也讓學生在不斷學習和鞏固中記住了生字，從而大大提高了學習效率。
最后，對于小學生而言，理解課文并非難事，因此不需要對文章內(nèi)容做過多的分析，這樣只會讓他們覺得枯燥無味。而通過識讀教學的模式既可以幫他們識記生字，同時又能增強他們的語感，提高他們的言語表達能力，寓教于樂，才能讓課堂變得簡單有趣。
2.閱讀方面
傳統(tǒng)閱讀教學只注重對內(nèi)容和字詞的分析，而在一定程度上忽略了閱讀對言語表達能力的培養(yǎng)，這就使得學生語言表達能力有所欠缺，這種閱讀教學是不完整的、低層面的?，F(xiàn)代的語文教師應更注重對學生語言表達能力和閱讀興趣的培養(yǎng)，進而對文章進行分析理解。如《風娃娃》這篇課文講述的是風娃娃去幫助別人，卻不料好心辦了壞事，文章告訴我們，在現(xiàn)實生活中，不要好心辦壞事，幫助別人的時候不要從自己的角度出發(fā)，應該站在別人的立場，多動腦。大多數(shù)教師會先帶學生學習生字詞，然后帶學生理解課文內(nèi)容，采取生搬硬套的方法，然后告訴學生這其中的道理，而忽略了閱讀中的豐富語言表達，沒有使閱讀教學發(fā)揮應有的效果。在閱讀教學中，我們應該整體感知課文，應該讓學生多讀，從讀中去感悟、思考，然后引導學生進行模仿創(chuàng)作，注重語言的積累以及方法的運用，從而激發(fā)學生的閱讀興趣，為學生理解文章的思想感情做鋪墊，同時也可培養(yǎng)學生的語感和言語表達能力。
3.寫作方面
在小學語文教學中，學生由于掌握的詞匯量和句子并不多，經(jīng)常在寫作中出現(xiàn)錯別字、病句等。一旦學生在寫作中頻繁出現(xiàn)錯別字，就會打擊學生學習的積極性，降低學生的學習興趣。教師可以采用“遞進循環(huán)式”的教學方法，引導學生養(yǎng)成在閱讀中積累好詞好句的習慣，增強自己的知識儲備和語言積累，為作文寫作打下堅實的基礎。
“遞進循環(huán)式”教學方法引入課堂教學中，不僅能在很大程度上有效地活躍課堂教學氛圍，調(diào)動學生學習的積極性，提高小學語文課堂教學的效率，也是新時期促進學生全面發(fā)展和促進我國教育事業(yè)深化改革的內(nèi)在要求。
參考文獻：
《唐代進士行卷與文學》是南京大學著名學者程千帆先生的一部力作，1980年由上海古籍出版社刊行，在當時海內(nèi)外引起強烈反響，流舟先生稱其為“一把開啟疑竇的鑰匙”。（1）雖然這本書只有六萬多字，但是卻以犀利的視角、新穎的研究方法、扎實的考證和深厚的學術功底讓人折服，至今仍充滿著學術生命力。這本薄薄的小書不僅在知識上給我們以啟迪，更在方法上具有里程碑意義，對以后的學術研究影響深遠，使文學研究出現(xiàn)跨學科和綜合化的趨勢，推動研究向深層次進一步發(fā)展。
《唐代進士行卷與文學》一書共分九個部分，程千帆先生開門見山，在第一部分就提出問題：行卷風尚與文學發(fā)展的關系問題；第二、三、四部分，程先生展現(xiàn)了他扎實的史學功底和考證功夫，詳細探討了唐代進士行卷的由來、具體內(nèi)容和行卷雙方態(tài)度等諸多問題，在充分弄清歷史事實的前提下闡述了進士行卷與文學發(fā)展的關系；第五部分，程先生旁征博引，在梳理前人關于唐代文學與進士科舉諸種言論的基礎上，考察各家觀點的得失，肯定唐代進士科舉對于文學的影響，并提出應該區(qū)分省試與行卷的不同作用；第六、七、八部分，程先生分別揭示了行卷對于唐詩、古文運動及傳奇小說等唐代最富代表性的文體地推動促進作用，把歷史現(xiàn)象與文學發(fā)展緊密地結合起來；第九部分程先生總結全文，得出結論：進士行卷“無論是從整個唐代文學史發(fā)展的契機來說，或者是從詩歌、古文、傳奇任何一種文學樣式來說，都起過一定程度的促進作用”。（2）此外，程先生還指出了研究中可能存在拔高研究對象的誤區(qū)，即“強調(diào)到不符合事實，也就是不恰當?shù)牡夭健?。?）
通觀全書，程千帆先生以文史兼治的方法為立論的基礎，另外運用批評與考證結合，以小見大、辯證法，歸納法，比較法等研究方法，但歸納起來主要有以下幾個方面：文史結合；以小見大；考證與文藝批評相結合。
一、文史結合
歷來都有文史不分家的說法，而文史結合更是中國古典學術的傳統(tǒng)研究方法之一，被廣泛地運用于古典文學研究中。從孟子的“知人論世”到陳寅恪的“詩史互證”，這一研究方法有了長足的進步，運用方式也越來越靈活多樣。
程千帆先生擁有深厚的史學造詣，他不僅對于中國歷史了如指掌，更深入研究過中國古代的史學理論，其《史通箋記》一書，廣搜善本，博采眾家校記及有關論著，被史學家周一良先生譽為“子玄（劉知幾）之功臣”。（4）程先生的史學成就不僅體現(xiàn)于史學專著中，更散見于他的文學研究之中，《唐代進士行卷與文學》可以說是一本文史結合的典范之作。
進士行卷指的是應試的舉子將自己的文學創(chuàng)作加以編輯，寫成卷軸，在考試以前送呈當時在社會上、政治上和文壇上有地位的人，請求他們向主司即主持考試的禮部侍郎推薦，從而增加自己及第的希望的一種手段。這是與科舉制息息相關的一種社會現(xiàn)象，很長時間都被人們認為是史學的范疇，一般從事文學研究的人很少涉及，即使陳寅恪等人注意到了這一問題，也沒有進一步探究。因此每每論及科舉制與唐代文學發(fā)展的關系，多是大而化之地說詩賦取士促進了唐詩的繁榮，很少能進行深入具體地分析。程千帆先生正是抓住這一點進一步挖掘，提出“對于唐代文學發(fā)展起著積極的促進作用的，并非進士科舉制度本身，而是在這種制度下形成的行卷這一特殊風尚”。（5）
程千帆先生的這一觀點是有堅實的史實依據(jù)的。他從唐代科舉考試不糊名開始談起，介紹了唐代科舉錄取人才的標準：不僅依據(jù)試卷，“還要參考甚至完全依據(jù)舉子平日的作品和譽望”，這就助長了行卷之風的盛行。（6）他還以豐富的歷史材料區(qū)分了省卷與行卷的區(qū)別：省卷是向尚書省所屬官府――禮部交納，而行卷則是獻給私人的作品。不僅如此，他還指出只有進士科才存在行卷之風，這與進士科的考試內(nèi)容有關。接下來，程千帆先生又通過大量筆記、書信等材料地梳理，介紹了行卷之風的具體內(nèi)容，從作品的題材、體裁到行卷所用的紙張，包括行卷時的服飾，展示了深厚的歷史功底。程先生通過對《北夢瑣言》、《唐詩紀事》、《唐音癸簽》等相關條目的引用，介紹了舉子及顯人對待行卷的態(tài)度，并嚴格區(qū)分了兩種不同性質(zhì)的行卷：省卷帶有敷衍性質(zhì)，而行卷才是決定是否能夠高中的因素之一，因此行卷才是文人的心血之作，最能代表他們的創(chuàng)作水平和藝術成就。所以真正對唐代文學發(fā)展起促進作用的應該是行卷而不是省卷，這就指出前代認識存在的誤區(qū)，將前人大而化之的結論具體化、精確化。
書中的第二、三、四甚至第五部分大多是史學的考證和分析，但是程千帆先生并不僅僅局限于歷史的研究，而是站在文史結合的高度統(tǒng)觀歷史背景下的文學發(fā)展。他抓住行卷的特點，著重分析了行卷與詩歌、散文以及小說的相互關系，以宏闊的眼光去審視《唐百家詩選》、韓柳古文運動、傳奇小說的發(fā)展與成熟等文學現(xiàn)象，試圖尋找他們與進士科舉之間剪不斷理還亂的關系。歷史在他的手下不僅是一種背景，更是一種工具。在歷史的土壤中，文學這朵奇葩必然會有自己扎根的一方田地。程千帆先生在本書中所做的工作，就是把根須挖出來，讓我們清晰地看到文學與歷史之間的互動。
不得不承認，程千帆先生這本書的選題非常新穎，他站在交叉學科的臨界點上進行了一次有深度有廣度的開掘。他憑借自己淵博的學識和過人的眼光，游走于歷史與文學之間，旁征博引，信手拈來，將進士行卷與唐代文學的關系考察得清清楚楚，盡顯大家風采，這本書可以說是文史結合的典范之作。同時，我們也要看到，文史結合的方法并不是所有人都能運用自如的，它要求使用者必須具有深厚的史學修養(yǎng)和文學功底，二者缺一不可。有史無文，文章會淪為史實的羅列；有文無史，文章沒有扎實的根基。如果僅僅具備了這兩方面的能力還是不夠的，如何將兩方面貫穿起來才是最考功夫的地方。因此，這種方法對于我們這種初學者來說，沒有十成把握就不要輕易嘗試，因為我們在知識儲備和學術眼光上都還有所欠缺。以后隨著知識和閱歷的增長，運用也會越來越純熟了。
二、以小見大
以小見大是一種很常用的研究方法，它往往從一位詩人、一件軼事、一首作品甚至一句詩句入手，從微觀一步步走向宏觀，乃至輻射到整個文化歷史背景，最終得出帶有普遍意義的結論。以小見大也是程千帆先生文學研究慣用的方法之一，在《一個醒的和八個的――讀杜甫札記》一文，他從《飲中八仙歌》這首詩歌入手，把杜甫與飲中八仙對立起來，在盛唐的浪漫氣息之下嗅到了杜甫的與眾不同，提出此時杜甫已經(jīng)從浪漫主義詩人的詩歌陣營中分裂出來，從而深化了盛唐到中唐詩歌轉(zhuǎn)變的研究，也豐富了對杜甫思想感情的探究。以小見大的方法到了程先生的手中，被運用得出神入化。
在《唐代進士行卷與文學》一書中，程先生以進士行卷這一唐代特有而又普遍存在的歷史現(xiàn)象為切入點，開拓了唐詩研究甚至古代文學研究的一個新領域。關于唐代進士科舉與文學的關系，陳寅恪先生等已經(jīng)有所涉獵，但是程先生敏銳地捕捉到進士行卷這一問題的學術價值，并進行了一番“小題大做”，上升到文學發(fā)展史的層面得出自己的結論。第二到五部分程先生圍繞著行卷的問題，進行了扎實地考證，將這個問題弄得清清楚楚。如果文章到這里就結束了，整部書的價值將大打折扣，第六到八部分，程先生展示了他銳利的學術眼光，他分別探討了行卷對詩歌、古文、傳奇的影響，幾乎將唐代最有成就的文體一網(wǎng)打盡，說到了行卷促使詩人對自己的作品精益求精，韓、柳等人也正是通過批點行卷的方式來宣傳和傳授古文，“唐代進士曾用傳奇小說行卷是個事實，現(xiàn)存唐代傳奇小說的作者與進士科舉有關的，又占有一定的數(shù)量，為古今學者所認為是曾被用來行卷的三部專集又是比較優(yōu)秀的作品”。（7）在此基礎上，程先生在第九部分得出的結論也就不存在拔高的嫌疑?？梢哉f，第六、七、八這三個部分是最見功力的，沒有數(shù)十年的積淀是不可能達到的，這也是本書運用“以小見大”方法成功的關鍵所在。程千帆先生一直都很重視“大”的發(fā)掘，主張把具體的小問題放到大的歷史背景中考察，“從更大的范圍來看，中國古代文學又是中華傳統(tǒng)文化的一個組成部分，它與古代的哲學、史學、藝術乃至科技等各種文化形態(tài)都有千絲萬縷的聯(lián)系。它作為古人心靈活動的最鮮活、最細微的記錄，理所當然地反映著中華民族文化性格的各種特征。所以，研究古代文學，又不能不考慮到它所處的歷史文化背景，這樣才能更準確地把握它的精神實質(zhì)，才能提高這種研究的學術品位”。（8）
以小見大，是我們這些初入門者最經(jīng)常使用的方法之一，它在一定程度上那能夠彌補我們閱讀面不廣、無法駕馭宏觀題目的弱點，但也對我們提出了新的要求。以小見大首先要選擇合適的“小”。不是所有的“小”都能見到“大”，這就要求我們要有敏銳地學術觸覺，挑選真正有研究價值的“小”。譬如唐代進士投卷有行卷和省卷之分，如果程先生沒有犀利的學術眼光，而是把省卷作為自己的研究對象，那么也就不會有本書了。其次，如何從“小”上升到“大”更是對自己眼光的考驗。如何從偶然中得出必然，又如何讓這個必然具有深刻的學術價值，這都非一朝一夕能夠解決的，需要長期的熏陶。如陳文忠老師在《中國古典詩歌接受史研究》一書中提到《漱玉詞》的接受史研究，普通讀者一般能想到李清照的接受史，而陳老師則從中看到了婉約詞在各代地位的變遷和女性作家在歷代的評價。
雖然以小見大的方法對于研究者的眼光有著較高的要求，但是作為初學者的我們還是可以去試一試的，即使選題不是很巧妙，論述不夠深刻，但這是一個拓展自己思維的好方法，能夠激勵自己如深入挖掘一些東西（也許挖不了多深），提高自己的眼界和見識。
三、考證與文藝批評相結合
考證與批評相結合是以后興起的一種新趨勢，它將中國傳統(tǒng)的考證與西方文藝批評結合起來，采二家之長，在文獻的整理與考據(jù)的基礎上運用現(xiàn)代的批評方法，深入到文學內(nèi)部進行研究，即擺脫了傳統(tǒng)考證重視作家作品、生平而輕視文學內(nèi)部研究的缺憾，又避勉了一味注重批評而疏于文獻整理的偏差，為以后的文學研究開辟了道路。
程千帆先生在《唐代進士行卷與文學》一書中，以扎實的文獻整理和考證為基礎，運用文學批評的方法對考證的結果加以提升，即保證了研究結論的可靠性，又賦予考證結果以新的生命。如他在研究行卷風尚的盛行與唐代傳奇小說的勃興時，首先對唐代進士為何使用傳奇這種新興文體行卷這個問題提出了自己的觀點。他通過對《國史補》、《云麓漫鈔》、《南部新書》等材料的整理，認為唐傳奇可以發(fā)揮作者在敘事文學方面的能力，而這正是科舉考試科目中所不能體現(xiàn)的；并推斷出《幽怪錄》、《傳奇》、《續(xù)玄怪錄》等，很可能是行卷之文。在此基礎上，程先生運用分析綜合的方法，提出傳奇小說的創(chuàng)作受到行卷的影響。為了證明這一結論，程千帆先生考證了《幽怪錄》、《續(xù)玄怪錄》、《傳奇》這三本唐人傳奇小說集的基本情況，有力地支持了自己的觀點。
在具體的行文中，程千帆先生又不拘泥于某一種模式，往往根據(jù)不同的情況選擇不同的方法，有時甚至將幾種方法結合起來使用，從而是自己的研究靈活多變。如他在研究進士行卷與古文運動的關系時，他不僅從《郡齋讀書志》、《幽閑鼓吹》等書中尋找自己需要的材料，將韓、柳等人放在中唐大的歷史背景下進行考察，還運用文本內(nèi)部證明的方法，通過對作家作品的分析考察來支持自己的觀點?？梢哉f，考證與文藝批評相結合的方法在程先生的手里收放自如，成為眾人學習的典范之一。
相對于前兩種方法而言，考證與文藝批評相結合的方法是最難的。考證需要扎實的文獻功底，而批評則要求很高的理論素養(yǎng)，能夠?qū)⑦@二者完美結合的學者，目前學術界也為數(shù)不多。精通兩門之中的一門已屬不易，要將二者融會貫通更是談何容易，因此這種方法是很見學術功底的。
總之，《唐代進士行卷與文學》這本書雖然只有87頁，卻是多種研究方法的結晶。程千帆先生在本書中闡述，不僅給人知識上的啟迪，更帶來方法上的思考。此后的傅璇琮《唐代科舉與文學》、戴偉華《唐代幕府與文學》等著作，無一不是本書啟發(fā)下的產(chǎn)物，對八十年代以后的學術界影響深遠。
參考文獻：
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注釋：
（1）流舟：一把開啟疑竇的鑰匙――讀程千帆《唐代進士行卷與文學》.青海民族學院學報（社會科學版）.1982（2）.P84.
（2）程千帆：程千帆全集（第八卷）.河北教育出版社.2000.P85.
（3）程千帆：程千帆全集（第八卷）.河北教育出版社.2000.P87.
（4）見周一良先生1981年6月6日致程先生書，《程千帆友朋詩札輯存》第十冊下.
（5）程千帆：程千帆全集（第八卷）.河北教育出版社.2000.P4.
金融市場中不但有資金上億的基金或整合的利益集團，又有不計其數(shù)的中小散戶。故市場的漲落即在整體上具有統(tǒng)計特征也體現(xiàn)了小團體的意愿。因此，模擬金融市場就需要一個既能反映個體特性又能體現(xiàn)市場統(tǒng)計特征的理論模型。這就成了引入元胞自動機(Cellular Automata，簡稱CA)的原因。CA通過簡單的元胞和規(guī)則產(chǎn)生復雜的現(xiàn)象，依據(jù)確定的簡單局部規(guī)則作同步更新，成為研究高度復雜系統(tǒng)演化的有力工具。
金融市場作為復雜系統(tǒng)，必須使用基于復雜性的理論與方法求解此類問題。應尚軍等在《元胞自動機及其在經(jīng)濟學中的應用》中介紹了元胞自動機在經(jīng)濟學領域的應用，提出了它在金融市場中的應用的基本設想和研究方法。
1 從眾行為(羊群行為)
金融市場中存在與有效市場假說相的現(xiàn)象，投資行為表現(xiàn)為從眾行為(羊群行為)。應尚軍等建立了基于CA的證券市場投資行為演化模型，通過對多種市場狀態(tài)下、證券市場復雜系統(tǒng)的演化的模擬與分析，得出個人投資偏好與宏觀因素是影響證券市場穩(wěn)定的關鍵性因素，因此，建議投資者應該減少跟風從眾行為，以促進證券市場的穩(wěn)定和發(fā)展。
由于現(xiàn)實中從眾行為形式十分復雜，簡單的規(guī)則并不能如實模擬市場狀態(tài)，如投資者的身份不同，其初始規(guī)則就應有差別，所以還需進一步對CA模型優(yōu)化?？捉▏冉⒘薈A開放性金融市場模型，可以通過擴充或重構其預測策略庫來獲得更精確的預測結果。
2 分形
CA與分形理論有著密切的聯(lián)系。CA的自復制、混等特征，往往導致CA模型在空間結構上表現(xiàn)出自相似的分形特征。應尚軍等基于CA模型，運用分形結構特征變量和穩(wěn)定性變量來刻畫股票市場的復雜性特征，通過新提出的離散度來度量市場的穩(wěn)定性。研究表明，股票市場的復雜性特征變量與投資者心理存在著明顯的相關關系。隨后應尚軍等開始把研究聚焦于股票市場的價格，并在重構的相空間中去發(fā)現(xiàn)是否存在混吸引子，同時，通過相空間的分形維的計算探討建立股票市場的系統(tǒng)動力學模型的可能性。范英等建立了基于CA的州煤業(yè)股票市場演化模型，證實演化模型與現(xiàn)實市場在復雜性特征上的相似性，出現(xiàn)了混現(xiàn)象和分形維。但演化模型僅對單支股票建立了模型。楊帆、徐世英以上海股票交易市場為研究對象，建立了基于投資分析的CA模型，以分形理論為工具，應用重標級差(R／S)方法，通過改變初始值和初始規(guī)則，如除去無從眾心理狀態(tài)、從眾概率偏移，進一步分析了股票市場的復雜性。高建喜、董宏光等建立了描述投資者心理和股票交易量的CA模型。綜合零鄰居、Moore和V.Neumann三種不同的鄰居形式，用模糊隸屬度函數(shù)刻畫投資者的選擇心理。
3 其他
證券市場的復雜性還表現(xiàn)在投資者地位的差異。王佳佳、李青等區(qū)分了證券市場上的基于基本面因素和模仿者兩類投資者，通過模型反映出股票市場中尖峰厚尾、波動聚集與投資者交易行為有關的特點。
【Abstract】 Based on deep identification of the conception and character of the Internet of Things (IoTs), the paper argued that “the Internet of Things is the intelligent information network connected to physical objects”. After the retrospect on evolution history and intrinsic rules of IoTs’ development from the perspective of information technology progress, concentrating on the construction of new generation network infrastructure and the breakthrough of key technologies, it disclosed the challenge and opportunity encountered by IoTs in future development, as well as which implications to our country.
【KeyWords】 Internet of Things(IoTs);Conception and Character; Evolution Rules; Challenge and Opportunity
2012年7月的《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確提出實施物聯(lián)網(wǎng)與云計算創(chuàng)新發(fā)展工程。世界范圍內(nèi)看,2009年以來,包括美國、歐盟、日本在內(nèi)的發(fā)達國家相繼出臺物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略與相關行動計劃,標志著物聯(lián)網(wǎng)技術與產(chǎn)業(yè)在經(jīng)過早期的宣傳“熱潮”之后,其發(fā)展正漸趨理性與務實。但與此同時也應看到,在對物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)涵實質(zhì)、發(fā)展規(guī)律、挑戰(zhàn)機遇等重要問題的研究上,仍然存在許多含混不清的認識,甚至是帶有誤導性的觀點。本文試圖就上述問題進行深入討論,為加速物聯(lián)網(wǎng)推廣應用與產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供參考。
1 物聯(lián)網(wǎng)的概念與實質(zhì)
物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of Things)的概念最早是由麻省理工學院Auto-ID實驗室的Ashton于1999年提出的。當時的定義是:把任何物品通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協(xié)議與互聯(lián)網(wǎng)連接起來,進行信息交換和共享,以實現(xiàn)智能化識別和管理的一種網(wǎng)絡[1]。
2005年國際電信聯(lián)盟(ITU),正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。報告指出,無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時代即將來臨,世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過因特網(wǎng)主動進行交換。射頻識別技術(RFID)、傳感器技術、納米技術、智能嵌入技術將到更加廣泛的應用[2]。根據(jù)ITU的描述,在物聯(lián)網(wǎng)時代,通過在各種各樣的日常用品上嵌入一種短距離的移動收發(fā)器,人類在信息與通信世界里將獲得一個新的溝通維度,從任何時間任何地點的人與人之間的溝通連接擴展到人與物和物與物之間的溝通連接。然而,ITU的報告對物聯(lián)網(wǎng)缺乏一個清晰的定義。
2009年9月15日,歐盟第7框架下的RFID和物聯(lián)網(wǎng)研究項目組研究報告,給出了對物聯(lián)網(wǎng)的明確定義:物聯(lián)網(wǎng)是一個動態(tài)的全球網(wǎng)絡基礎設施,它具有基于標準和互操作通信協(xié)議的自組織能力,其中物理的和虛擬的“物”具有身份標識、物理屬性、虛擬的特性和智能的接口,并與信息網(wǎng)絡無縫整合。物聯(lián)網(wǎng)將與媒體互聯(lián)網(wǎng)、服務互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)一道,構成未來互聯(lián)網(wǎng)[3]。
我國著名物聯(lián)網(wǎng)專家、中科院院士鄔賀銓認為物聯(lián)網(wǎng)中的“物”應該是“Anything that can be connected and would benefit from being connected will be connected”。意即物聯(lián)網(wǎng)應該是把一切有用的且能連接的“物”連接起來,而不是萬事萬物。鄔賀銓院士進一步指出:物聯(lián)網(wǎng)相當于互聯(lián)網(wǎng)上面向特定任務來組織的專用網(wǎng)絡(VPN)。與其說物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡,不如說物聯(lián)網(wǎng)是業(yè)務或應用,物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)應用的拓展[4]。
總結起來,目前學術界和實踐界對物聯(lián)網(wǎng)的認識,主要有三類觀點,其中主流并為人們所廣泛接受的是“網(wǎng)”的觀點,即將物聯(lián)網(wǎng)視為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的高級階段,或?qū)⑵湟暈橐环N新型的網(wǎng)絡基礎設施,強調(diào)物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的自然演進,是將作為物理實體的“物”接入了互聯(lián)網(wǎng)。第二種是“聯(lián)”的觀點,主要從技術角度出發(fā),強調(diào)物聯(lián)網(wǎng)的關鍵在于物物“聯(lián)接”,強調(diào)物與物之間的互聯(lián)、互通與互操作,從而將無線傳感技術、近場通訊技術、衛(wèi)星通信技術等與互聯(lián)網(wǎng)技術相并列的信息技術視為物聯(lián)網(wǎng)的基礎和關鍵技術。第三種是“物”的觀點,強調(diào)通過物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接起來的“物”應具有獨特的特征,即能夠自我感知或感知“他物”(對象或環(huán)境),能夠與其他“物”相通訊,能夠自我控制(自動化)或控制“他物”(智能化),即不僅能夠?qū)崿F(xiàn)“物感”“、物聯(lián)”、同時也能實現(xiàn)“物控”。
The research progress of corrosion residual life prediction method of oil and gas pipelines
Cui Yuedong1 Wang Changyou1 Liang Kaiwu1 Li Sen1，2
（1.College of Safety Engineering of Chongqing University of Science & Technology，Chongqing，401331）
（2.Chinahuanqiu Contracting & Engineering Corp，HQCEC，Beijing，100000）
[Abstract]The oil and gas pipeline corrosion residual life prediction methods are mainly discussed in this paper.There are these pipeline corrosion residual life prediction methods，mainly based on the probability and statistics method，Markov chain theory，the theory of structural reliability analysis，the theory of residual strength，etc.In this paper，the methods have been carried on the simple introduction and discussion.At the same time，the paper points out that the questions should be paid attention to when the pipeline corrosion residual life is predicted.And it puts forward the systematicness，reliability and economy are the development direction of oil and gas pipeline corrosion residual life prediction.
[Key words]oil and gas pipeline；corrosion；residual life；prediction method
中圖分類號：Y65 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）07-0302-02
引言
目前，國內(nèi)絕大部分油氣管道已步入中老年期。隨著使用時間的遞增，管道外壁與防腐涂層之間的粘合力有可能逐漸喪失，防腐涂層有可能老化、龜裂甚至剝離，土壤腐蝕性介質(zhì)浸入，從而為腐蝕的發(fā)生、發(fā)展提供了條件，管道遭受腐蝕的可能性就大為增大。帶有腐蝕缺陷的管道在運行中隨時會發(fā)生破裂而導致泄漏，從而導致火災、爆炸等惡性事故的發(fā)生，造成巨大的財產(chǎn)損失，甚至人員傷亡。但是，對有腐蝕缺陷的管道盲目地進行更換或維修則又會帶來巨大的浪費。因此，需要對管道的腐蝕剩余壽命進行預測，即通過預先判斷管道的腐蝕剩余壽命，從而事先制定合理的檢測和維修周期，做到預防事故的發(fā)生和避免因過早更換管道而造成的不必要的浪費，并對降低管道腐蝕穿孔泄漏事故發(fā)生的概率和由此帶來的經(jīng)濟及資源損失具有巨大的重要性。本文主要對管道腐蝕剩余壽命的預測方法進行了探討，并指出了管道腐蝕剩余壽命預測需注意的問題，及以后的發(fā)展方向。
1.腐蝕剩余壽命預測方法
壽命預測是以管道當前實際環(huán)境和工況下，能夠穩(wěn)定安全運行的時間，用于指導管道維檢修和更換周期。腐蝕壽命預測研究起步較晚，美國于1983年率先對這一領域進行探索，我國于1990年后也開始這一方面的研究[1]。目前在建立腐蝕壽命預測模型方面并沒有出臺統(tǒng)一標準，但科學研究者們開展了許多這方面的工作，取得了一些成果，其主要預測方法有：
1.1 概率統(tǒng)計方法
埋地管道表面多見局部腐蝕和孔蝕。而導致管道腐蝕穿孔的往往是最深的點蝕區(qū)域，當管道最深的點蝕坑深度超過了管道允許的最大腐蝕深度，管道就有可能發(fā)生腐蝕穿孔，導致事故的發(fā)生。因此，管道局部發(fā)生的最大點蝕深度決定了管道的使用壽命，而不是管道平均腐蝕深度。Evans認為腐蝕的本質(zhì)具有概率特征，而在局部腐蝕中，這種概率特征更加明顯。后來腐蝕工作者根據(jù)這一結論提出了利用概率統(tǒng)計的方法來預測埋地管道的剩余使用壽命[2]?；诟怕式y(tǒng)計的極值分布規(guī)律的剩余壽命預測模型，在前期腐蝕數(shù)據(jù)采集時，需要采集大量檢測數(shù)據(jù)，然后將采集到的腐蝕數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計篩選，最后預測時，要考慮外防腐層的失效時間。目前國內(nèi)概率統(tǒng)計方法已經(jīng)廣泛應用于管道剩余壽命預測中，張斌、梁成浩、楊靜、翟云浩[3-6]分別應用概率統(tǒng)計方法預測長輸管道、化工設備、油氣田集輸管道的腐蝕壽命。
1.2 馬爾可夫鏈理論
俄國著名社會學家、數(shù)學家馬爾可夫在利用數(shù)學方法研究事物發(fā)展過程時，于1906-1912年提出了馬爾可夫過程，即在已知當前事物所處的狀態(tài)，事物發(fā)展的未來狀態(tài)與過去狀態(tài)無關[7]。馬爾可夫過程的優(yōu)點在于只要掌握事物的現(xiàn)在狀態(tài)，就可以預測其未來的狀態(tài)，故馬爾可夫過程具有無后效性，這使得馬爾可夫過程廣泛應用于經(jīng)濟學、生物學、醫(yī)學、意外事故等方面。國外學者Kleiner Y[8]利用威布爾概率模型和馬爾可夫鏈模型建立了管道壽命預測模型。國內(nèi)學者袁庚[7]利用馬爾可夫過程建立了大連新港油氣管道的壽命預測模型，利用馬爾可夫決策過程給出大連新港油氣管道的維修方案；李恒[9]利用馬爾可夫鏈建立油氣管道外防腐層劣化模型，預測了防腐層剩余壽命。
1.3 結構可靠度分析法
可靠度函數(shù)分析法首先對管道的材料，腐蝕缺陷尺寸和腐蝕發(fā)展規(guī)律進行統(tǒng)計，然后得出管道失效的概率分布，根據(jù)管道實際位置，設置目標可靠度，最后確定管道維修方案和檢測周期[10]。美國天然氣管道公司在前人研究成果的基礎上，于2006年成功開發(fā)了NOLAN軟件（系統(tǒng)故障樹分析軟件），該軟件廣泛在管道安全分析中應用，通過對管道多次反復分析，可以大大提高發(fā)現(xiàn)管道危險情況的概率。我國管道工程專家潘家華[11]于1988年首次將斷裂力學與管道安全研究中，并且在1995年將W.Kent Muhlbauer 撰寫的《管道風險管理手冊》引入到我國。張都清[12]等于2001年利用可靠性函數(shù)分析法對發(fā)電廠主蒸汽管道進行壽命預測；羅金恒[13]于2006年采用結構可靠性理論，成功預測了新疆紅淺油氣管道的腐蝕剩余壽命。
1.4 剩余強度理論
管道剩余強度分析是基于先進的智能檢測設備和力學理論評估管道剩余壁厚的承壓能力。國外在這方面的已經(jīng)形成了一系列的標準，我國使用這些標準在埋地鋼制管道剩余壽命預測上開展了許多工作?；谑Ｓ鄰姸冉?jīng)驗公式的管道壽命預測模型，該模型需要收集管道材質(zhì)和尺寸等基本信息，采集管道腐蝕數(shù)據(jù)，包括腐蝕深度和腐蝕軸向長度，一般忽視周向腐蝕對管道的影響，而隨著腐蝕的進展，其腐蝕深度和腐蝕軸向長度同時變化，利用C語言編程求解，結合腐蝕速率模型，管道剩余強度因腐蝕減薄會不斷下降，最終如果管道承壓能力不能超過工況壓力一定程度時，管道會處于爆管的危險中，此時即為管道的使用壽命。
2.腐蝕剩余壽命預測需注意的問題
（1）目前腐蝕壽命預測方法都是通過歷史的檢測數(shù)據(jù)，利用合理的數(shù)學模型進行預測，這種預測在短時間內(nèi)有較好的可信度，隨著預測時間的延長，預測的可信度不高。
（2）由于埋地管道所受腐蝕因素影響極為復雜，導致同一條管道不同位置腐蝕情況也有很大不同，而同一條管道的不同位置對管道的安全性的影響也不相同。因此，對管道進行壽命預測時要遵循分段預測原則，要重點預測對管道安全運行影響較大的位置、腐蝕速率較快的位置和土壤腐蝕性較強的位置。
（3）不同區(qū)段管道的腐蝕情況各不相同甚至出現(xiàn)差別很大其原因是復雜的，因為不同位置管道的腐蝕環(huán)境和機理是大不相同的。以管道內(nèi)腐蝕為例，腐蝕主要與原油中二氧化碳氣體和硫化氫氣體含量、管道內(nèi)積水中陰陽離子種類和總礦化度、含有微生物數(shù)量等有關。對油田站間集輸管道而言，里面原油是經(jīng)聯(lián)合站油水分離工藝處理后輸送的，管道內(nèi)部的水含量極少，只有在管道低洼處、閥門彎頭等地方會有少量積水存在，會發(fā)生輕微的內(nèi)腐蝕，所以對油田站間管道而言，其腐蝕形式以土壤腐蝕為主。
（4）管道被土壤腐蝕的破壞程度受下面幾個條件作用：其一，當老齡油氣管道使用到一定年限，防腐層會逐漸與管道剝離，此時土壤中的腐蝕性物質(zhì)會直接作用在鋼制管道的外壁上，所以程度上跟防腐層與管道剝離的時間和腐蝕物質(zhì)接觸管壁的時間有關。其二，防腐層與管體剝離后，腐蝕程度也跟防腐層的破壞程度和土壤的腐蝕性有關。其三，還跟管道沿程是否穿越不同土質(zhì)的土壤，陰極保護能否為管道提供完全保護，管道周圍是否有雜散電流，環(huán)境溫度高低有關?？偠灾?，正是由于腐蝕因素的錯綜復雜，導致了同一條管道的不同位置腐蝕程度、類型大不相同。
3.腐蝕剩余壽命預測發(fā)展方向
國內(nèi)外在管道腐蝕剩余壽命預測研究上，目前已經(jīng)取得了一系列有用的成果，但至今還沒有制定統(tǒng)一的腐蝕壽命預測標準和規(guī)范性的研究準則，使得管道腐蝕剩余壽命的預測方法之間彼此相互獨立。因此腐蝕剩余壽命預測研究的系統(tǒng)性問題，是亟待解決的關鍵問題，也是腐蝕剩余壽命預測以后重點的研究方向。
雖然已經(jīng)存在一些先進的檢測儀器和數(shù)據(jù)分析方法及手段，但是因為管道腐蝕剩余壽命預測是一個一直變化的過程，使得腐蝕剩余壽命預測的準確性難以得到保證。而且每種預測方法都存在一定缺陷，往往通過綜合使用多種預測方法，可以大幅提高管道腐蝕剩余壽命預測的準確性，從而確保預測方法的可靠性。很顯然，管道腐蝕剩余壽命預測研究的可靠性，也將是在該領域的科研工作者們以后主要的攻克方向。
另外，檢測腐蝕缺陷所要付出的費用通常很高，這使得腐蝕剩余壽命預測的深入研究受到了一定的限制，因此，經(jīng)濟性方面的問題，即如何花費較低的費用去完成腐蝕壽命的研究，也是科研工作者們今后需要著重開展研究的方向。
4.結束語
國內(nèi)外在管道腐蝕剩余壽命預測的研究上正在不斷地向前發(fā)展，目前已經(jīng)產(chǎn)生了比較有益的腐蝕剩余壽命預測的研究方法，但每種腐蝕壽命預測方法都存在一定的缺陷，在腐蝕剩余壽命預測上還有一些應注意的問題，因此需要管道腐蝕科研工作者們繼續(xù)在管道腐蝕剩余壽命預測的系統(tǒng)性、可靠性和經(jīng)濟性上深入地展開研究，使得腐蝕剩余壽命的研究更加科學合理。
參考文獻
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基金項目
[中圖分類號] S513 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650 （2015）06-0064-01
1 癥狀特點
玉米灰斑病主要危害葉片，也可侵染葉片和苞葉。發(fā)病初期病斑淡褐色，具有褐色暈圈，以后逐漸擴展為黃褐色，在感病品種上病斑長達5-6mm，嚴重時病斑匯合連片，致使葉片變黃枯死，病害從下部葉片開始發(fā)生，氣候條件適宜可擴展至整株葉片，后期在葉片兩面都可產(chǎn)生灰黑色霉層，即病菌的分生孢子梗和分生孢子，分生孢子以葉背產(chǎn)生較多。
2 病原及發(fā)生規(guī)律
2.1 病原：玉米灰斑病是由尾孢菌（Cercospora）侵染引起的一種世界性病害。
2.2 發(fā)生規(guī)律
在鹽津縣，病菌以菌絲和分生孢子在玉米秸桿等病殘體上越冬，成為第二年的初次侵染源，當年病斑上產(chǎn)生的分生孢子可進行重復浸染，不斷擴展蔓延，分生孢子萌發(fā)產(chǎn)生蚜管通過氣孔浸入，病菌在地表病殘體上可存活7個月以上，但埋在土壤中病殘體上的病菌則容易喪失生活力，因此病菌數(shù)量逐年累加；病菌可以在種子表面安全越冬，成為下一年度的侵染源；其遠距離傳播靠種子，近距離傳播靠風、雨，據(jù)監(jiān)測觀察，玉米大喇叭口期至抽雄初期開始發(fā)病，7月下旬到8月上中旬玉米灌漿至乳熟期進入發(fā)病高峰期。
3 發(fā)病條件
根據(jù)近年玉米灰斑病發(fā)生、流行觀測，主要有菌源感病品種，適宜氣候條件，播種期、海拔、栽培管理技術、施肥水平等有關。
3.1 溫濕度：分生孢子在10-30℃下均可以萌發(fā)，但萌發(fā)最低相對濕度不能低于81%，大于90%的條件有利于萌發(fā)，且濕度越大、萌發(fā)率越高。
3.2 海拔：海拔高度大于800m時有利于發(fā)病，尤其是1000m以上的山區(qū)更易發(fā)病。
3.3 生育期：在大部分地區(qū)于玉米大喇叭口期后，病害開始發(fā)生。實際上，在此前的時間里，玉米下部葉片上便可見到少量病斑，只是少而不易見。一般地說來，雨水偏多的年份，在6月上旬便可見到病斑。大量可見病斑時間是在8月上中旬，到玉米進入灌漿期，條件適宜田間見到大爆發(fā)危害癥狀。
3.4 菌源：無病區(qū)，若不從病區(qū)調(diào)入病種或者不讓病株殘體傳入，種植感病品種，環(huán)境條件也適宜，植株并不含感病，也可以不發(fā)病或發(fā)病較輕，因此，有無菌源是發(fā)病的先決條件，若病區(qū)秸桿還田，菌源就豐富，發(fā)病往往較嚴重。
3.5 環(huán)境條件。灰斑病的發(fā)生，受氣候條件影響明顯，尤其以濕度為關鍵，病害多在溫暖潮濕、霧日較多，連年種植感病品種的地區(qū)發(fā)生，苗期低溫多雨，成株期高溫多濕，長期陰雨連綿，暴風暴雨日多年份，適宜病害流行和發(fā)生，植株葉片生理年齡直接影響病害發(fā)生、發(fā)展，生理年齡越大越易感病，加此病害多從下部葉片開始發(fā)生，隨著向上部葉片蔓延。海拔高低對病害的影響，玉米灰斑病的發(fā)生與海拔的高低成正相關，海拔越低病害越輕，海拔越高病害越重。
3.6 品種的抗病性和生育期。
玉米品種之間存在抗性差異，灰斑病發(fā)生流行因素中，不同品種的發(fā)病程度都不同，栽培品種中，本地老品種鹽墨23品種較抗灰斑病，同一品種在不同的生育期抗病性不同，玉米苗期抗病基本不發(fā)病，拔節(jié)到抽雄期開始發(fā)病，灌漿期至乳熟期達發(fā)病高峰期。
3.7 栽培管理
在栽培措施中，關系最密切是種植密度，施肥管理、播種節(jié)令、少耕或密耕的地塊的田塊由于病殘體積累菌源豐富，發(fā)病重，播種時間推遲，栽培密度過大，使玉米埴株過于蔭蔽，不施底肥和磷鉀，偏施氮肥，管理粗放，后期脫肥的地塊植株抗病力弱均有利于灰斑發(fā)生發(fā)展，選用抗病品種，合理密植，改善通風透光條件，施足基肥，在施用氮肥的基礎上，增施磷肥和鉀肥，可使植株生長健壯，提高植株抗病能力。
4 防治措施
玉米灰斑病有傳染迅速，危害嚴重的特點，在防治上要堅持“預防為主，綜合防治” 的植保方針，建議農(nóng)業(yè)防治為基礎，農(nóng)藥防治相結合。做好灰斑病的調(diào)查，查清歷年灰斑病嚴重發(fā)生地塊底數(shù)，品種，如開培訓會，深入田間地頭開展現(xiàn)場培訓，讓大家認識防治的重要性，印發(fā)防治灰斑病藥劑、配方資料，不斷提高防治意識和防治水平。
4.1 選用抗病品種、選用抗性好，適應性廣，豐產(chǎn)性好的雜交玉米良種作為當家品種，經(jīng)過年幾年的種植觀察，抗性好、產(chǎn)量高、綜合性狀表現(xiàn)好的如鹽墨23、資玉2號、雅玉等。
4.2 合理密植、清除田間病殘體等農(nóng)業(yè)防治技術。玉米收獲后，及時清除田間病株殘體燒毀，玉米桿葉堆匯農(nóng)家肥的，肥料要充分腐熟后才能施用于地塊、田間，以便消滅和減少菌源；生產(chǎn)時期增施磷鉀肥，每畝種植密度3500株左右，增加通透性，促使玉米健壯生長，提高抗病力。
4.3 藥劑防治，根據(jù)玉米灰斑病發(fā)生、發(fā)展和危害特點，在藥劑防治上主要在玉米大喇叭口期、抽雄期和灌漿初期三個關鍵時期進行藥劑防治，在噴藥時最好先從玉米下部葉片向上部葉片噴施，以每張葉片正反面噴濕為標準，由于玉米灰斑病是從玉米的腳葉自下而上發(fā)生危害和蔓延，早期摘除病葉集中燒毀，目的是控制下部葉片上的病菌不要往上部葉片蔓延，防止重復浸染，達到控制病害蔓延的目的。
中圖分類號：TP18文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2011)04-0862-02
The Research and Improvement of the Face Recognition Method Based on the BP Neural Network
FANG Xu
(PLA Chongqing Communication College, Chongqing 400035, China)
Abstract: The recognition of human faces is an important subject in the area of the computer pattern recognition, which has a wide range of applications. And the key is face detection and feature extraction. In this paper, we use BP neural network for the feature extraction and recognition, the choosing principle of the number of hiding layer cells are proposed, the initial values setting principle are also discussed. And the BP algorithm is improved. It improves the precision, reduces the training time and the calculation.
Key words: face recognition; face detection; neural networks
近年來，在計算機視覺和模式識別領域中，對人臉識別系統(tǒng)的研究變得非?；钴S。作為人類幾個重要外在鑒別特征之一，人臉識別對自動鑒別和人類自動分辨有著重要的意義。相對于指紋識別和虹膜識別來說，人臉識別有著其特殊性，即人臉圖象受其成象角度、光照條件等外界因素的影響較大，所以人臉識別起來難度也較大。
現(xiàn)階段的人臉自動識別系統(tǒng)包括兩個主要技術環(huán)節(jié)：一是人臉的檢測與定位，即判斷一幅圖像中是否有人臉。如果有，定位每張人臉具置。二是人臉特征的提取與識別。包括對人的眼睛，鼻子，嘴部區(qū)域的定位以及對人臉圖像輪廓線的提取。研究表明，用BP神經(jīng)網(wǎng)絡進行特征的提取和識別，由于其良好的速度，識別率，容錯能力和并行計算能力，得到了廣泛的應用。
1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡
BP神經(jīng)網(wǎng)絡是一種按反向傳輸算法（Back Propagation）訓練的多層前饋網(wǎng)絡，是目前應用最廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡模型之一。它是一種能向著滿足給定的輸入輸出關系方向進行自組織的神經(jīng)網(wǎng)絡。當輸出層上的實際輸出與給定的輸入不一致時，用最速下降法修正各層之間舊的結合強度，直到最終滿足給定的輸出輸入關系為止。由于誤差傳播的方向與信號傳播的方向正好相反而稱為誤差反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡。
識別過程就是根據(jù)特征向量進行分類的過程，識別器實際上就是分類器。針對人臉圖像識別問題，選用BP網(wǎng)絡模型來設計分類器。理由如下:第一，人臉模式輸入向量的維數(shù)經(jīng)過特征提取之后已經(jīng)不是很高。第二，BP算法成熟簡單，可選擇的余地比較大。最后輸入樣本空間經(jīng)過特征提取后其聚類性能已經(jīng)有所改善，對BP算法進行適當改進，則會使得訓練時間不長。
2 BP算法
2.1 BP網(wǎng)絡的輸入與輸出
BP 網(wǎng)絡由輸入層，隱含層和輸出層構成，相鄰層之間用神經(jīng)元權互聯(lián)，同一層內(nèi)的神經(jīng)元無連接。
對于輸入層來說，輸出與輸入相同，即Oi= Xj。隱含層和輸入層的輸入輸出關系特征為：
Netj = ∑WjiOi
Oj = f(Netj)
其中，Wji表示前一層的神經(jīng)元i到本層的神經(jīng)元j的連接權值，Oj為神經(jīng)元j的輸出，Netj表示神經(jīng)元j接收到的總輸入，在函數(shù)f的作用下產(chǎn)生輸出Oj，f常取sigmoid函數(shù)：f(x)=1/(1+e-x)
2.2 隱含層神經(jīng)元數(shù)的選擇
通過輸入層與隱含層之間的連接權值的“自組織化”，隱含層起到對輸入模式進行特征提取的作用，然后將提取的特征傳給輸出層。隱含層神經(jīng)元數(shù)目過少不能使得網(wǎng)絡建立復雜的判斷界，過多則使得學習時間過長，影響效率，所以采用如公式（1）求出隱含層神經(jīng)元數(shù)：
（1）
其中m為輸出神經(jīng)元數(shù)，n為輸入神經(jīng)元數(shù)，a為1―10之間的常數(shù)。
2.3 BP網(wǎng)絡的學習算法
BP網(wǎng)絡的學習算法為：
1）初始化權值，每個權值的初始化值設置為為(0,1)之間的隨機數(shù)。
2）輸入訓練樣本及期望輸出值。
3）逐層計算各層的輸出。
4）從輸出層開始，調(diào)整權值，并反向傳播誤差值。
5）如果誤差小于設定的值，則算法結束。如果大于所設定的值，則轉(zhuǎn)向3， 繼續(xù)學習。網(wǎng)絡訓練結束達到穩(wěn)定狀態(tài)后，保存網(wǎng)絡的連接權值，以用于后面的識別。
其中，學習速率決定每一次循環(huán)訓練中所產(chǎn)生的權值變化量。大的學習速率有可能會導致系統(tǒng)的不穩(wěn)定，但是小的學習速率導致較長的訓練時間，可能收斂很慢，不過這樣能保證網(wǎng)絡的誤差值不跳出誤差表面低谷而趨于誤差最小值。所以一般情況下傾向于選擇較小的學習速率以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。學習速率的范圍是0.01-0.8。
3 BP算法的改進
雖然BP網(wǎng)絡得到了廣泛的應用，但是它并不是十分完美的網(wǎng)絡，主要包含以下一些缺陷：
1）由于學習速率是固定的，因此網(wǎng)絡的收斂速度慢，需要較長的訓練時間。而這種長時間和不確定的訓練過程，對于一個比較簡單的問題，有的時候需要幾百甚至上千次的學習才能收斂。對于復雜的問題，可能需要更長的時間來訓練這個網(wǎng)絡。
2）BP算法可以使權值收斂到某個值，不能保證收斂到全局最小值，容易陷入局部極小值。
3）網(wǎng)絡麻痹現(xiàn)象。在訓練過程中，加權調(diào)得較大時，可能迫使所有的或大部分節(jié)點的加權和輸出較大，從而工作在S型激發(fā)函數(shù)的飽和區(qū)，此時激發(fā)函數(shù)的導數(shù)處于非常小的區(qū)域。由于在計算權值修正量的公式中，各層誤差正比于激發(fā)函數(shù)的導數(shù)，當導數(shù)趨于0時，各層誤差趨向于0，相當于調(diào)節(jié)過程停滯。容易造成網(wǎng)絡達不到指定的誤差，訓練不出來 。
4）網(wǎng)絡隱含層的層數(shù)及每層的節(jié)點數(shù)的選取尚無理論上的指導，而是根據(jù)經(jīng)驗 確定。因此，網(wǎng)絡往往有很大的冗余，無形中增加了網(wǎng)絡學習時間。
5）網(wǎng)絡的學習、記憶具有不穩(wěn)定性。一個訓練結束的BP網(wǎng)絡，當給它提供新的記憶模式時，將使已有的連接權打亂，導致已經(jīng)記憶的學習模式的信息消失。要避免這種現(xiàn)象，必須將原來的學習模式連同加入的新模式一起重新進行訓練，而且要求新加入的模式的特征數(shù)目與原模式特征數(shù)目相同。
為了擬制迭代過程的振蕩，可以在每次對連接權進行校正時，按一定比例加上前一次學習時的校正量，即增加附加動量項。這樣連接權變?yōu)?
Wij(N+1)=Wij(N)+ β*ejk*αik+η*ΔWij(N)
式中β為學習速率，η為動量因子，ΔWij(N)為第N次迭代時權值變化量。由上式可知，N+1次迭代時，權值的調(diào)整量與第N次迭代相關，由于樣本群的各樣本間相關性很強，前一個樣本的學習結果為下一個樣本所用，這樣可以加快收斂速度。
連接權校正量與中間層的輸出有關。因此，當中間層的輸出為0或1時，連接權校正量為0，不起校正作用。中間層的輸出是由S函數(shù)的輸出所決定的，由S函數(shù)的飽和非線性輸出特性可知，當其輸入小于或大于某一數(shù)值后，其輸出接近于0或1。因而在相當次數(shù)的學習過程中，真正的校正量很小，校正速度十分緩慢。為此，要限制S函數(shù)的輸出，當S函數(shù)的實際輸出小于0.01或大于0.99時，將其輸出值直接取為0.01或0.99。這樣保證了每次學習都能進行有效的校正，從而加快收斂速度，可以很大程度避免網(wǎng)絡的麻痹現(xiàn)象。
4 結論
人臉識別是一個困難的研究課題, 目前還處于探索階段。本文利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡學習能力強、分類能力強的優(yōu)點, 實現(xiàn)了人臉特征提取和識別。雖然BP網(wǎng)絡在實際應用過程中存在一定的缺陷，但是對BP算法的改進則進一步加快了收斂速度，提高了識別的正確率。
參考文獻：
[1] 周志華,曹存根.神經(jīng)網(wǎng)絡及其應用[M].北京:清華大學出版社,2004.
