北京林业大学前沿

第一篇：北京林业大学前沿

学科前沿讲座 总结 中国矿业大学

计算机学院2011级信科 学科前沿讲座报告

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大数据与云计算

通过老师对云计算的相关概念的解析，云计算，这个在网络上十分火热的名词在我们的脑海里有了更为生动的概念。

云计算是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往用云来表示电信网，后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。因此，云计算甚至可以让你体验每秒10万亿次的运算能力，拥有这么强大的计算能力可以模拟核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势。用户通过电脑、笔记本、手机等方式接入数据中心，按自己的需求进行运算。

对云计算的定义有多种说法。对于到底什么是云计算，至少可以找到100种解释。 目前广为接受的是美国国家标准与技术研究院(NIST)定义：云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问， 进入可配置的计算资源共享池(资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务)，这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。

而大数据技术(big data)指的是所涉及的资料量规模巨大到无法通过目前主流软件工具，在合理时间内达到撷取、管理、处理、并整理成为帮助企业经营决策更积极目的的资讯。(在维克托·迈尔-舍恩伯格及肯尼斯·库克耶编写的《大数据时代》中[2] 大数据指不用随机分析法(抽样调查)这样的捷径，而采用所有数据的方法)大数据的4V特点：Volume(大量)、Velocity(高速)、Variety(多样)、Veracity(真实)。

那这两者之间到底存在着何种关系呢?

从技术上看,大数据与云计算的关系就像一枚硬币的正反面一样密不可分。大数据必然无法用单台的计算机进行处理,必须采用分布式计算架构。它的特色在于对海量数据的挖掘,但它必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库、云存储和虚拟化技术。

云计算为什么能盛行呢?在互联网领域应用系统的构建：客户群体是不确定的、系统规模不确定、系统投资不固定、业务应用有很清晰的并行分割特征、数据仓库系统的构建、数据仓库规模可估算、数据仓库的系统投资与业务分析的价值和回报相关、商业智能应用属于整体应用、Saas模式构建数据仓库系统。

大数据管理，分布式进行文件系统，如Hadoop、Mapreduce数据分割与访问执行;同时SQL支持，以Hive+HADOOP为代表的SQL界面支持，在大数据技术上用云计算构建下一代数据仓库成为热门话题。从系统需求来看，大数据的架构对系统提出了新的挑战：

1、集成度更高。一个标准机箱最大限度完成特定任务。

2、配置更合理、速度更快。存储、控制器、I/O通道、内存、CPU、网络均衡设计，针对数据仓库访问最优设计，比传统类似平台高出一个数量级以上。

3、整体能耗更低。同等计算任务，能耗最低。

4、系统更加稳定可靠。能够消除各种单点故障环节，统一一个部件、器件的品质和标准。

5、管理维护费用低。数据藏的常规管理全部集成。

6、可规划和预见的系统扩容、升级路线图。

生物特征识别技术

生物特征识别技术作为一种身份识别的手段,具有独特的优势,近年来已逐渐成为国际上的研究热点，并且具有广阔的应用领域和市场前景。以指纹自动识别系统为代表的生物特征识别技术已经在公安刑侦、人口管理等领域广泛应用;在边检、金融、教育、医疗、社保等领域的应用也在逐步扩大。研究此选题主要是为了加强对生物特征识别技术的更进一步的认识，并将其更好地应用到电子商务领域中，为人们的日常商务活动包括人员管理、资金管理、信息资源的规划等活动提供更加安全、方便、快捷、可实施性强的解决方案。

如今,随着国际互联网络的飞速发展，网上的电子交易日益频繁,这要求对身份的确认要有绝对的保证。每个从事商务活动的个体或团体都或多或少的拥有多个账户和密码，账户和密码越多越不易保密和管理，反安全技术也越来越发达。

人的许多生物特征包括指纹、DNA等是终身不变的，而且这些生物特征具有个体唯一性。因此，相比于，比如密码等技术而言，生物特征识别具有可靠性高，重复率小的特点。由于这些特点。生物识别技术是目前最为方便与安全的识别技术，它不需要记住复杂的密码，也不需随身携带钥匙、智能卡之类的东西。生物识别技术认定的是人本身，没有什么能比这种认证方式更安全、更方便了。由于每个人的生物特征具有与其他人不同的唯一性和在一定时期内不变的稳定性，不易伪造和假冒，所以利用生物识别技术进行身份认定，安全、可靠、准确。此外，生物识别技术产品均借助于现代计算机技术实现，很容易配合电脑和安全、监控、管理系统整合，实现自动化管理。

随着网络经济和互联网技术的发展, 我国的经济、军事、社会各方面活动都越来越依赖于互联网, 特别是电子商务和金融方面。与此同时，计算机网络上出现利用网络窃取盗用他人信息的电子攻击现象也越来越多。非法登录计算机的案件正呈上升趋势, 在电子商务中假冒当事人上网采购所造成的欺诈案也在逐渐增多，甚至有孩子假充家长上网采购的案例。另外，我国也出现了使用盗窃来的身份证造成移动电话通信的损失和用他人信用卡疯狂透支的案件。

广义的电子商务是指当事人或参与人利用计算机技术和网络技术等现代信息技术手段所进行的各类商务活动，包括货物贸易和知识产权贸易之间(主要是企业和企业之间、企业与消费者之间)利用现代信息技术和计算机网络按照一定的标准所进行的各种商务活动。狭义的电子商务是指通过Internet进行的商务活动。[14]电子商务的功能有：交易活动管理、市场调研、广告宣传与信息发布、咨询洽谈、网上购物、网上支付、网上金融服务、服务传递、在线服务支持等。[15]这些活动都离不开身份识别。身份识别是电子商务领域中的重要环节。目前电子商务中身份认证常用一种传统的身份认证方法, 在网上提供标识信息(使用者帐号+ 密码来表明本人身份)。这种方法的缺点是：标识信息容易遗忘或记错, 容易被非法用户在信息传递过程中截获，更关键的是身份识别系统无法辨清标识信息真正拥有者和取得标识信息的冒充者。[16]所以，无论是谁，只要获得了标识信息，就一样拥有了相同的权力。针对出现的问题, 有效的身份鉴别技术可以防止这类案件发生。随着网络技术的广泛应用, 电子商务的迅速发展。发展电子商务的当务之急是如何解决安全问题, 包

括如何解决用户的身份、密码、保障网上交易活动的安全性, 防止网上金融诈骗和各种犯罪活动等, 这是新时代提出的新课题。Bill Gates曾做过这样的断言, 生物识别技术, 利用人的生理特征, 例如像指纹等来识别个人的身份, 将成为今后几年IT产业的重要革新。

数字矿山与虚拟现实

本节课赵老师和我讲的是数字矿山和虚拟化技术，通过这节课我们对数字化、信息化的采矿技术有了基本的了解。我们也将意识到伴随中国改革开放的步伐，伴随中国矿山企业的高速高效发展，我国煤矿数字矿山的发展前景将会极为光明。

虚拟现实即真实幻觉(Virtual Reality，简称VR，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。

而数字化矿山技术中最为吸引人的就是虚拟现实技术在其中的运用。通过虚拟技术可以更为直观的了解矿区检测网络连接的每个角落。

通过几年来在数字化建设方面的探索，我们已在宏观上了解了国内外数字矿山的发展现状，并对其含义与内容有了进一步的认识：数字矿山是利用计算机技术，网络技术及数字化技术来描述矿山管理，监测与控制安全生产过程的数字化信息系统，其是实现矿山数字化的最终目标。

在很多人质疑数字矿山实践意义的阴霾之下，中国煤炭学术界提出了数字矿山的“五化”发展目标。我个人对于“五化”发展目标的理解归纳如下：

1数字化地集成管理与共享利用各类矿山数据与信息资源。从横向的角度收集庞大的信息量，对于指导实际工作有着客观，全面的意义;真正使矿山管理实现集成化、信息化、高效化。

2可视化地三维模拟和虚拟再现矿山地质采矿环境、过程及其相关现象。从视觉上对以往的二维图纸显现发生了空间及思维层次的超越。

3仿真化地模拟分析矿山采掘活动、采动影响与灾变过程。从以往的不可预测的，无法防治的漩涡之中，找到了清晰可见的研究道路。

4智能化地分析提取采动影响规律及环境与工艺参数。针对以往的经验性规律，数据性资料无疑更为精确与客观。

5自动化地预警矿山灾害并启动应急预案。更加全面科学的实践了安全生产这一煤矿开采的灵魂宗旨。

就目前我国矿山企业的具体情况而言，在承受着巨大经济压力与任务重量的同时，数字矿山对于企业的发展到底能给予什么样的利益与优势成为了很多人谈论与关注的焦点，我保守的总结一下，数字矿山的建设至少可以给矿山企业带来以下益处：

1拓展矿山企业的生存与发展空间，提高企业的实际竞争力。 2促进矿山企业组织结构的优化，使各种资源有效合理的配置。 3提供全面客观准确的对策分析，降低了决策的风险性。 4提高了企业快速反应的能力，为突发形势与状况的处理提供了技术上的有力支持。

从我国现有部分矿山企业的数字矿山发展的进程中，这些优势正在逐步地体现，其所取得的成果也是有目共睹的。

机器学习

上学期的丁老师所教的人工智能中我们初步接触了机器学习的概念。通过这一次陈伟老师为我们讲的有关机器学习的一些基本理论和发展前景，让我们对于这门学科有了更好的理解。 众所周知，学习是人类具有的一种重要智能行为，但究竟什么是学习，长期以来却众说纷纭。社会学家、逻辑学家和心理学家都各有其不同的看法。按照人工智能大师西蒙的观点，学习就是系统在不断重复的工作中对本身能力的增强或者改进，使得系统在下一次执行同样任务或相同类似的任务时，会比现在做得更好或效率更高。西蒙对学习给出的定义本身，就说明了学习的重要作用。在人类社会中，不管一个人有多深的学问，多大的本领，如果他不善于学习，我们都不必过于看重他。因为他的能力总是停留在一个固定的水平上，不会创造出新奇的东西。但一个人若具有很强的学习能力，则不可等闲视之了。机器具备了学习能力，其情形完全与人类似。

什么是机器学习?迄今尚没有统一的定义，由其名字可理解为机器学习是研究如何使用机器来模拟人类学习活动的一门学科。稍微严格的提法是机器学习是一门研究机器获取新知识和新技能，并识别现有知识的学问。这里所说的“机器”，指的就是计算机，现在是电子计算机，以后还可能是种子计算机、光子计算机或神经计算机等等。

机器能否像人类一样能具有学习能力呢?1959年美国的塞缪尔(Samuel)设计了一个下棋程序，这个程序具有学习能力，它可以在不断的对弈中改善自己的棋艺。4年后，这个程序战胜了设计者本人。又过了3年，这个程序战胜了美国一个保持8年之久的常胜不败的冠军。这个程序向人们展示了机器学习的能力，提出了许多令人深思的社会问题与哲学问题。 机器的能力是否能超过人的，很多持否定意见的人的一个主要论据是：机器是人造的，其性能和动作完全是由设计者规定的，因此无论如何其能力也不会超过设计者本人。这种意见对不具备学习能力的机器来说的确是对的，可是对具备学习能力的机器就值得考虑了，因为这种机器的能力在应用中不断地提高，过一段时间之后，设计者本人也不知它的能力到了何种水平。

机器学习的研究是根据生理学、认知科学等对人类学习机理的了解，建立人类学习过程的计算模型或认识模型，发展各种学习理论和学习方法，研究通用的学习算法并进行理论上的分析，建立面向任务的具有特定应用的学习系统。这些研究目标相互影响相互促进。

目前，机器学习领域的研究工作主要围绕以下三个方面进行： 1) 面向任务的研究。研究和分析改进一组预定任务的执行性能的学习系统。

2) 认知模型。研究人类学习过程并进行计算机模拟。 3)理论分析。从理论上探索各种可能的学习方法和独立于应用领域的算法，机器学习是继专家系统之后人工智能应用的又一重要研究领域，也是人工智能和神经计算的核心研究课题之一。现有的计算机系统和人工智能系统没有什么学习能力，至多也只有非常有限的学习能力，因而不能满足科技和生产提出的新要求。对机器学习的讨论和机器学习研究的进展，必将促使人工智能和整个科学技术的进一步发展。

计算机视觉(机器视觉)

姚老师在本堂课上为我们讲解了机器视觉的基本概念。通过较为生动的多媒体教学，让我们对这个学科有了基本的了解。

机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是指通过机器视觉产品(即图像摄取装置，分 CMOS 和CCD 两种)将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号;图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

如今，中国正成为世界机器视觉发展最活跃的地区之一，应用范围涵盖了工业、农业、医药、军事、航天、气象、天文、公安、交通、安全、科研等国民经济的各个行业。其重要原因是中国已经成为全球制造业的加工中心，高要求的零部件加工及其相应的先进生产线，使许多具有国际先进水平的机器视觉系统和应用经验也进入了中国。

经历过长期的蛰伏，2010年中国机器视觉市场迎来了爆发式增长。数据显示当年，中国机器视觉市场规模达到8.3亿元，同比增长48.2%，其中智能相机、软件、光源和板卡的增长幅度都达到了50%，工业相机和镜头也保持了40%以上的增幅，皆为2007年以来的最高水平。

2011年，中国机器视觉市场步入后增长调整期。相较2010年的高速增长，虽然增长率有所下降，但仍保持很高的水平。2011年中国机器视觉市场规模为10.8亿元，同比增长30.1%，增速同比2010年下降18.1个百分点，其中智能相机、工业相机、软件和板卡都保持了不低于30%的增速，光源也达到了28.6%的增长幅度，增幅远高于中国整体自动化市场的增长速度。电子制造行业仍然是拉动需求高速增长的主要因素。2011年机器视觉产品电子制造行业的市场规模为5.0亿人民币，增长35.1%。市份额达到了46.3%。电子制造、汽车、制药和包装机械占据了近70%的机器视觉市场份额。

通过上课的PPT我们可以知道一个典型的工业机器视觉系统包括：光源、镜头、 相机(包括CCD相机和COMS相机)、图像处理单元(或图像捕获卡)、图像处理软件、监视器、通讯 / 输入输出单元等。

系统可再分为

一、采集和分析分开的系统。 主端电脑(Host Computer) 影像撷取卡(Frame Grabber)与影像处理器 影像摄影机 CCTV镜头 显微镜头 照明设备

Halogen光源LED光源 高周波萤光灯源 闪光灯源 其他特殊光源 影像显示器 LCD 机构及控制系统 PLC、PC-Base控制器 精密桌台 伺服运动机台

二、采集和分析一体的系统 智能相机(图像采集和分析一体)

其他配套外围设备：光源、显示、PLC控制系统等等。 由于机器视觉系统可以快速获取大量信息，而且易于自动处理，也易于同设计信息以及加工控制信息集成，因此，在现代自动化生产过程中，人们将机器视觉系统广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。

但是机器视觉技术比较复杂，最大的困难在于人的视觉机制尚不清楚。人可以用内省法描述对某一问题的解题过程，从而用计算机加以模拟。但尽管每一个正常人都是“视觉专家”，却不可能用内省法来描述自己的视觉过程。因此建立机器视觉系统是十分困难的任务。

可以预计的是，随着机器视觉技术自身的成熟和发展，它将在现代和未来制造企业中得到越来越广泛的应用。

多尺度变化的图像处理

本次孙老师给我们讲的是多尺度变换和图像感知，这个学科目前研究的问题是基于子波的统计处理方法。

目前，研究者提出了包括Ridgelet，Curvelet，Bandelet，Contourlet等一系列多尺度几何分析工具，由于

它们主要以变换为核心，因此也称为多尺度多方向变换.为了能充分利用原函数的几何正则性，这些变换基的支撑区间表现为“长条形”，以达到用最少的系数来逼近奇异曲线.多尺度几何分析技术在图像压缩、去噪、增强及特征提取等领域，表现出的性能优势显示了其强大的发展和应用潜力。

正是由于多尺度几何变换的诸多优良特性，多尺度几何分析非常适合于进行诸如去噪、压缩、增强和特征提取等图像处理任务。

10多年来，图像多尺度几何分析技术的研究取得了不少进展，但是仍然存在很多问题，有许多方向有

待进一步研究.

1)自适应和非自适应方法的选取

近几年来，在图像多尺度几何分析领域，学者们普遍认为自适应 方法相对非自适应方法具有更好的逼近性能，

于是提出了各种各样的自适应分析方法，但在某些情况下，一些非自适应方法通过简单的硬阈值处理获得的非线性逼近性能并不比复杂的自适应方法差，因此，如何选择自适应和非自适应方法，一直是学者们研究的方向. 2)滤波器组的构造和设计

图像多尺度几何分析算法中滤波器组作为各种多尺度方向变换的重要

组成部分，其性能直接影响到多尺度方向变换在实际应用中的性能，因此，有很多学者投入到滤波器组的构造和设计中，以便取得更好的变换性能.

3)基本理论框架的建立

目前，多尺度几何分析理论都是针对不同应用目的提出来的，如何从根本

上揭示其数学本质，构建统一的多尺度几何分析理论是值得研究的方向之一.

4)快速处理工具的建立目前，多尺度多方向变换没有统一有效的变换工具，如何设计快速有效的算法，发展新的多维信号处理工具，也是值得研究的方向之一.

5)多维图像模型的建立当前，多尺度几何分析方法都是建立在简单的二维图像模型之上，然而真正的自然图像远比这个模型复杂，对于更复杂的自然图像模型，如包含纹理的模型等还需要建立更好的图像模型，以便得到更优的图像多尺度几何表示方法.

6)与其他领域的结合如何将多尺度几何分析方法与数学理论、谐波分析、视觉感知、计算机视觉和信息处理等多门学科相结合，相互发展，也成为研究方向之一.

7)“稀疏逼近”的发展方向不同的多尺度几何分析技术对不同的图像有不同的稀疏表示能力，如何将变换系数的能量更加集中，有助于提取和分析图像的重要特征，得到更稀疏的图像表示，也是值得研究的方向之一.

8)算法的效率和复杂度及评价标准目前，已有的多尺度几何分析算法很多，不少算法的效果还是不错的，然而各种解决方法都是以计算复杂度或冗余度的增加为代价来获得变换精度的提高，因此，如何在提高算法效率和降低复杂度之间获得最优的结果，也是值得研究的方向之一.同时，各种分析算法目前还没有统一的评价标准.一般采用真实的或由标准测试图像人工合成的低分辨图像序列来检验新算法及改进算法，如何对各种变换算法进行量化评价，也是值得研究的方向之一

自然语言处理

在本次讲座中，老师为我们大致讲解了自然语言处理的基本原理和发展趋势。自然语言处理是计算机科学领域与人工智能领域中的一个重要方向。它研究能实现人与计算机之间用自然语言进行有效通信的各种理论和方法。自然语言处理是一门融语言学、计算机科学、数学于一体的科学。因此，这一领域的研究将涉及自然语言，即人们日常使用的语言，所以它与语言学的研究有着密切的联系，但又有重要的区别。自然语言处理并不是一般地研究自然语言，而在于研制能有效地实现自然语言通信的计算机系统，特别是其中的软件系统。因而它是计算机科学的一部分。

众所周知，语言是人类区别其他动物的本质特性。在所有生物中，只有人类才具有语言能力。人类的多种智能都与语言有着密切的关系。人类的逻辑思维以语言为形式，人类的绝大部分知识也是以语言文字的形式记载和流传下来的。因而，它也是人工智能的一个重要，甚至核心部分。

用自然语言与计算机进行通信，这是人们长期以来所追求的。因为它既有明显的实际意义，同时也有重要的理论意义：人们可以用自己最习惯的语言来使用计算机，而无需再花大量的时间和精力去学习不很自然和习惯的各种计算机语言;人们也可通过它进一步了解人类的语言能力和智能的机制。

实现人机间自然语言通信意味着要使计算机既能理解自然语言文本的意义，也能以自然语言文本来表达给定的意图、思想等。前者称为自然语言理解，后者称为自然语言生成。因此，自然语言处理大体包括了自然语言理解和自然语言生成两个部分。历史上对自然语言理解研究得较多，而对自然语言生成研究得较少。但这种状况已有所改变。

无论实现自然语言理解，还是自然语言生成，都远不如人们原来想象的那么简单，而是十分困难的。从现有的理论和技术现状看，通用的、高质量的自然语言处理系统，仍然是较长期的努力目标，但是针对一定应用，具有相当自然语言处理能力的实用系统已经出现，有些已商品化，甚至开始产业化。典型的例子有：多语种数据库和专家系统的自然语言接口、各种机器翻译系统、全文信息检索系统、自动文摘系统等。

自然语言处理，即实现人机间自然语言通信，或实现自然语言理解和自然语言生成是十分困难的。造成困难的根本原因是自然语言文本和对话的各个层次上广泛存在的各种各样的歧义性或多义性(ambiguity)。

一个中文文本从形式上看是由汉字(包括标点符号等)组成的一个字符串。由字可组成词，由词可组成词组，由词组可组成句子，进而由一些句子组成段、节、章、篇。无论在上述的各种层次：字(符)、词、词组、句子、段，„„还是在下一层次向上一层次转变中都存在着歧义和多义现象，即形式上一样的一段字符串，在不同的场景或不同的语境下，可以理解成不同的词串、词组串等，并有不同的意义。一般情况下，它们中的大多数都是可以根据相应的语境和场景的规定而得到解决的。也就是说，从总体上说，并不存在歧义。这也就是我们平时并不感到自然语言歧义，和能用自然语言进行正确交流的原因。但是一方面，我们也看到，为了消解歧义，是需要极其大量的知识和进行推理的。如何将这些知识较完整地加以收集和整理出来;又如何找到合适的形式，将它们存入计算机系统中去;以及如何有效地利用它们来消除歧义，都是工作量极大且十分困难的工作。这不是少数人短时期内可以完成的，还有待长期的、系统的工作。 以上说的是，一个中文文本或一个汉字(含标点符号等)串可能有多个含义。它是自然语言理解中的主要困难和障碍。反过来，一个相同或相近的意义同样可以用多个中文文本或多个汉字串来表示。

因此，自然语言的形式(字符串)与其意义之间是一种多对多的关系。其实这也正是自然语言的魅力所在。但从计算机处理的角度看，我们必须消除歧义，而且有人认为它正是自然语言理解中的中心问题，即要把带有潜在歧义的自然语言输入转换成某种无歧义的计算机内部表示。

自然语言处理发展至今，任然有着许多有待突破的难点： 单词的边界界定、词义的消除句法的模糊性、有瑕疵的或不规范的输入、语言行为与计划。未来的自然语言处理发展必然离不开这些问题的讨论。

感知矿山(wsn能量优化路由与矿山CPS)

本次讲座时由姜老师为我们讲解感知矿山----矿山物联网的相关理论和具体是实例。

我们知道物联网是近年来新兴起的一种技术，目前在国际上还没有形成统一认识。美国和欧洲将其视为一种智能的、传感的、泛在的网络技术。国际电信联盟在 2005 年发表的网络报告《ITUInternet Reports 2005 ：The Internet of Things》中也没有对其的内涵进行明确的解释。而在 2009 年 9 月的中欧之间的物联网与企业环境研讨会上，当时的欧委会信息社会与媒体司，也就是现在的通信网络、网络数据和技术司的部门负责人则提出了他们对于物联网的理解：物联网是全球性的动态网络基础设施，它能够对标准化和能互相操作的通信协议进行自我组织，其中物既包括物理的也包括虚拟的，它有物理属性、虚拟属性、身份特征和智能接口，并能够与信息网络做到无缝结合。无论物联网的定义是什么，它都有其核心的四大技术基础，即传感网络技术、物对物的信息交换技术(M2M)、两化融合技术和传感技术(RFID)。

现如今，无论是国内外学者、研究机构还是企业都对物联网理论和其应用技术研究非常重视。在我们国家矿山物联网物联网建设进程正在不断深入，有关矿山物联网建设的理论模型已经逐渐建立起来了，也建立起了矿山物联网技术的开放性标准模型。

矿山作为物联网应用的一个重要发展区域，矿山物联网是通过各种传感、信息传输、处理技术、云计算、自动化控制技术、现代信息管理等与现代采矿及数据挖掘技术紧密相结合，构成矿山中人与人、人与物、物与物相联的网络，将原本各自独立的作业体系通过无形的纽带连成一个整体，并通过集成化的管理平台提供生产指导、安全调度、生产经营、辅助决策等功能，从而实现对真实矿山整体及相关现象的可视化、数字化及智慧化以保证矿山企业的又好又快发展。

矿山物联网的建设综合应用了物联网技术和可视化管理理论，主要是通过感知、信息传递以及信息处理，来对整个矿山及生产施工现场进行系统化、数字化和可视化的监控。潞安集团司马煤业公司在实践中试点应用了矿山物联网的物联网技术，为我们提供了宝贵的经验，矿山物联网的建设要将地质地理、采矿生产、安全监测、产品运输以及生态环境等多方面信息进行收集并数字化，把传感技术、信息处理技术、现代信息管理技术、现代监控技术等高科技与现代采矿业的生产加工技术紧密联系起来，最终形成人与人、人与物、物与物的全面联系的综合矿山网络，为详尽地感知和控制矿山生产和运营做准备，以保证整个矿山的安全与和谐。

在煤矿综合自动化建设的基础上,矿山物联网建设的核心问题是“三个感知”,即矿山物联网灾害风险,实现各种灾害事故的预警预报;感知矿工周围安全环境,实现主动式安全保障;矿山物联网设备工作健康状况,实现预知维修。“三个感知”的目标是减灾保安全为了实现“三个感知”,需要研究开发矿山特有的感知与测量技术。许多地质参数与岩层运动规律是影响矿山安全的关键因素,如地下水赋存情况、瓦斯与煤突出、岩层受力与冲击地压、采空区发火等。目前对这些影响煤矿安全的重要因素的感知技术还不是很成熟。电磁幅射、声发射、透地成像、微振监测、红外视觉识别等技术是研制矿用感知传感器的热点技术。还应加强各类新型MEMS传感器的研制。

需要利用先进智能传感器与物联网技术对煤矿有关环境与地质参数进行实时采集,根据采集的数据与理论分析,研究煤炭资源开采尤其是深部资源开采中重大灾害的成因、预测预报理论以及防治对策等关键问题;重点研究煤与瓦斯突出、矿井突水、顶板冒落与冲击地压等突发性动力灾害成灾机理、矿山重大灾害应急救援与事故分析理论与技术,为深部资源开发中重大灾害事故的预测、预报和防治提供可靠的理论基础和技术支持。

与煤矿生产密切相关的大型设备有很多,有些设备的运转状况会直接影响工作人员的生命安全,因此,对这些大型设备进行实时的健康状况监测一直是人们关注的热点。煤矿生产过程监测和控制与地面工厂生产线有很大的不同,这就是煤矿生产过程始终需要与许多未知的因素打交道,这些未知因素对煤矿安全生产起着决定性的影响作用。因而需要研究煤矿生产工作面各种设备的联动控制与煤层、顶底板的关系,建立拟人化控制模型。目前,开展了基于传感器网络的煤矿井下采煤装备远程定位、煤岩识别、大型设备姿态控制等技术的研究;在矿山机电设备变载荷的特殊工况、摩擦磨损的监测和诊断方面具有明显特色,形成了系列理论成果,开发了专用的实验装置。

第二篇：2015北京大学光学前沿博士生学术论坛征稿启事

Posted by on 2015-05-25 17:52:56: 以光学学科研究培养为出发点，为了培养和造就一批适应当代光学和 光子学发展需求的高级人才，引导学生以更广泛的学术视野开展研究，适应学术交流氛围，提高创新能力和学术交流能力，将在北京 大学举办“光学前沿博士生学术论坛”。

论坛将于2015年7月26日至7月29日在北京召开，王家骐院士将出席开营仪式并做报告 “敏捷对地观察技术”。

论坛拟设定6个光学前沿讨论方向： 超 快/非线性光学， 纳 米光子学， 光 电功能材料和器件， 分 子原子强场光物理， 量 子光学以及生物光子学。

论坛学术活动主要以 口头学术报告和墙报为主要形式，按上述拟定的6个前沿方向开展学术讨论。 并拟安排在每个子论坛方向邀请领域内知名学者进行一次前沿报告。

鼓励论坛期间参加 者访问光学学科相关实验室，与老师和同学充分交流。

光学前沿博士生学 术论坛将由会议由北京大学主办，北京大学物理学院介观物理国家重点实验室光学学科承办。我们热忱欢迎光学及相关专业博士生参加。

(1)征 稿要求：

本次论坛投稿时间即日起到2015年7月6日，请各位申请者将摘要和报名表以word文档格式，在投稿截止时间之前发送到邮箱optics_summerPHD@163.com， 邮件主题为“光学暑期_姓名_学校”。 (具 体要求请参见http:// 微信公共号：pku_optics_PhD

第三篇：燕山大学机电专业前沿讲座心得体会

题目：机电专业前沿讲座心得体会 姓名：

班级：10级机电

学号：

专业前沿讲座心得体会

摘要

机电一体化是当今自动化技术发展的最高阶段。早期的自动化技术主要是借助凸轮、机械机构等实现的,这一时期的自动化实际上是机械自动化;随着电子技术 的发展,凸轮、机械机构逐渐被继电器、接触器、电磁开关等机构所取代,实现了电气自动化,机械机构大大简化,自动化水平大为提高;机电一体化则是生产实践 对自动化技术进一步发展的需要,也是微电子技术、计算机技术、信息技术、控制技术和精密机械技术等发展的必然产物,是以计算机为主要特征的自动化技术。

并联机器人有着广泛的应用前景，是新兴的高技术，加强并联机构的理论研究与工程实践对于将这种高技术转化为生产力具有重要的意义。

前言

机电一体化是当今自动化技术发展的最高阶段。早期的自动化技术主要是借助凸轮、机械机构等实现的,这一时期的自动化实际上是机械自动化;随着电子技术 的发展,凸轮、机械机构逐渐被继电器、接触器、电磁开关等机构所取代,实现了电气自动化,机械机构大大简化,自动化水平大为提高;机电一体化则是生产实践 对自动化技术进一步发展的需要,也是微电子技术、计算机技术、信息技术、控制技术和精密机械技术等发展的必然产物,是以计算机为主要特征的自动化技术。如 果说机械系统处理的对象是运动、力、物质和能量,电子系统处理的对象是信息和知识,则机电一体化系统不仅有处理能量和物质的功能,而且还有处理信息和知识 的能力。机电一体化技术发展至今已成为一门有着自身体系的新型学科,其发展历程可分为4个阶段:①数控机床的问世是机电一体化发展的开始;②微电子技术为 机电一体化带来勃勃生机;③可编程序控制器的发展为机电一体化提供了坚强基础;④激光技术、模糊技术、信息技术使机电一体化跃上新台阶。机电一体化技术的 发展初期,人们的目的是利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能,那时研制和开发还处于萌芽状态,而且由于当时电子技术水平不高,机械技术与电子技术 的结合还不广泛和深入。其后计算机技术、控制技术、通信技术、大规模集成电路的发展,为机电一体化的发展奠定了技术和物质基础。

正文

以前去上学院的选修课总是抱着些应付的心态，然而这次的不同，我很喜欢听我们的这些优秀教授们讲授专业前沿上的东西，他们，赵永生教

授，史艳国教授，赵铁石教授，路懿教授，李仕华教授，姚建涛教授，李艳文教授...在每次短短的两小节课中我都被他们研究的这些东西深深吸引着。虽然好多东西以我现在的水平还不能弄懂，但却让我看到我们专业的前景。由于时间限制和我们有限的知识水平，老师们都从大处着眼，为我们大概介绍了他们的研究方向和内容，同时还简单向我们介绍这些研究将来的实际意义，以及和我们机电专业的联系。总体来说，也许理论上逻辑上的很专业的知识，我们没有学到多少，但老师们利用不到两个小时的时间，就基本上将一个新的领域在我们的脑海中勾勒了出来，使我们这些只知在学校死啃书本的同学也现实了一回，真正了解到与百姓的生活有直接联系的科学研究。各位老师不仅在学术领域给我们打开了新的窗户，使我们眼前一亮，也为我们介绍他们在工作学习中切身的体会及经验，提前向我们预警就业道路及工作生涯可能遇到的问题。

还记得当时有个老师在讲课前放了一段用纯英文介绍的视频，我记得当时老师说那个视频是他在欧美开一个会议时的开场视频，我很有感触，不仅是对专业上的，还有对英语上的，那个视频里的英语我大部分听不懂，原来自己的英语水平这么的有限，中国在走向世界，专业上已有相当的技术，语言上岂能落下?赵永生老师，系燕山大学机械工程学院教授、博士生导师，现任现任燕山大学机械工程学院院长，河北省并联机器人与机电系统实验室主任等职务。曾荣获“河北省学位与研究生教育管理先进工作者”称号，“首批河北省高校百名优秀创新人才”称号，并被评为“河北省模范教师”，“全国优秀教师”。拥有这么多成就的他给我们讲授课程，坐在下面听课的我感到很自豪，很自豪。在这次课上他简单介绍了并联机器人等理论，并联机床新工艺及其理论研究，并联机床现代设计理论研究中一些前沿上的东西，并联机床具有刚度重量比大、环境适应性强、响应速度快和技术附加值高等特点。自20 世纪90 年代中期问世以来, 便以迅猛的速度向前发展，并联机床机构的运动仿真, 通常都采用VC ++ 编程语言, 利用OPENGL 图形库实现三维实体模拟图形的显示, 这需要较高的编程技术,且要编写机构的运动学反解数学模型来求解出各个驱动杆的长度, 工作量很大。并联机床机构的运动学分析, 是评价并联机床机构性能的重要内容, 也是机构尺度参数优化设计的依据。并联机床机构的运动分析, 通常采用传统的解析法, 编写适用的计算应用程序来实现。解析计算过程相当复杂, 且常常难以建立解析数学模型。由于解析法求解过程复杂, 编程难度大, 特别在多解情况下难于确定合适解, 故在应用中受到限制。目前, 已有一些高级的具有机构运动仿真模块的CAD 软件可以完成这些工作, 如UGS( uni2graphic system, UGS) 、I - DEAS、ADAMS 等。但这些大型软件价格昂贵, 对硬件配置要求高, 且难以满足复杂轨迹仿真要求。所以, 用廉价小型CAD 软

件, 且不建立数学模型实现并联机构的运动仿真和运动学分析就非常好了。虽然听不太懂，但乐于听他为我们讲解那些专业在实际中的应用，喜于他与他的团队那些成就。 史艳国老师系机械电子工程系主任，硕士生导师;主要研究方向为虚拟制造技术、异地敏捷制造、网络化制造等。很多科研项目获得国家级，省级奖项，在讲授过程中提到了诚信的力量，他始终认为，不论是完成的科研成果还是在研的科研项目，不论是获得的奖励还是发表的论文，都是自己独立思考的结晶，他还鼓励我们工科学生要有意识地提高自己的素质。他说。 很喜欢他的课，不仅因为他在机械电子领域有这么多成就，还因为他的那些人生的态度。

路懿教授，路老师为人随和，上课认真，讲课内容丰富，能够调动同学的学习积极性，会在课堂上讲一些工厂的实际例子来帮助我们理解书本内容，注意理论联系实际。对于学生们提出的问题，能够做到讲解耐心细致，是一个很有魅力的好老师!”的确，听他的一节课，我确实感到了这一点，在他的课件中讲授了三自由度并联机器人机构，听不懂一些东西，但是很喜欢他的PPT上举的那些应用的例子。

赵铁石教授， 在并联机器人，并联机构关键科学问题 等这些专业的东西。我真的听得有点晕头转向了，老师介绍了很多专业问题的求解，说实在的，没怎么听懂，但老师大概要表达的意思，我觉得还是领会了一些。有一点可以肯定——赵铁石老师绝对是专家。

学科前沿讲座课程已经结束了，通过几次的讲座学习，我在其中收获了很多，不但了解到很多关于机电一体化技术在现代社会的众多应用，还了解到许多机电一体化技术的前沿领域，这为我们以后的就业和发展奠定了基础，最起码对未来有了初步的认识，不再有那么多迷茫。众多知名教授或院士为我们讲解了很多前沿领域的技术应用，近年来并联机器人的发展已成为机器人研究领域的热点之一，在某些方面它具有串联结构所无法相比的优点，因而扩大了机器人领域的应用范围。并联机器人机构学、运动学、系统控制策略等关键技术做了概括性分析，为高精度并联机构的设计提供了有利条件。对并联机构研究的热点问题做了详细分析并提供了新的解决方向，如高精度点位控制策略、误差分析与补偿等。最后对目前并联机构的应用及发展趋势进行了阐述，并指出了我国现阶段并联机构产业化中存在的一些问题与挑战。因此种种，他们的探索路是艰辛的。他还为我们展示了他们做的产品，并联机床，那是知识的产品，高端科技的产品，虽然那个东西看起来没什么特殊的，但在老师的讲解中它便深深吸引了我，就这样一种高端产品，产生的效益却是可观的，而且还走向了世界。这是科学的力量。虽然我的知识水平达不到研究高端产品的层次，我却被这种精神感染，为我们的老师能有这样的成就自豪。

并联机器人有着广泛的应用前景，是一种新兴的高技术，加强并联机构的理论研究与工程实践对于将这种高技术转化为生产力具有重要的意义。知识的海洋是无穷无尽的，老师们在其中游得很尽兴。也许将来我们也可以不要那么浮夸，将利益看得那么重，而是潜心做一些研究。在这样大好的形势下，说不定真的能有所建树，推出利国利民新技术。

参考文献

[1]黄真，赵永生，赵铁石.高等空间机构学[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]黄真，孔令富，方跃法.并联机器人机构学理论及控制[M].北京：机械工业出版社，1997.

第四篇：水利工程学科前沿讲座前沿讲座

遥感科学与技术

1.遥感：从远处探测、感知物体或事物的技术。泛指通过非接触传感器遥测物体的几何与物理特性，而又不直接接触物体的技术。 2.遥感的特点：①宏观性 ②综合性 ③多波段性 ④多时相性 ⑤重复探测，有利于进行动态分析 ⑥快速

3.遥感器：接收从目标中反射或辐射过来的电磁波的装置。其组成：传感器由收集、探测、信号、记录系统组成。

4.遥感平台：搭载遥感器的平台。 5.遥感技术系统的组成：遥感试验、遥感信息获取、处理、应用。

6.遥感的分类：按遥感工作平台分：地面遥感、航空遥感、航天遥感。按电磁波分：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感。按目的分：环境遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感、海洋遥感、水利遥感。

7.遥感技术研究的必要性：

① 人类及其生存的地球正面临着严峻的挑战。

(灾害频繁、资源耗失、环境污染、生态破坏。遥感是解决上述问题的基础：环境变化、灾害预报、资源预报)

② 国防建设与国家安全的需要。 ③ 经济和社会可持续发展的的需要：用于国土资

源规划与管理，城市的发展，精准农业，智能化交通等领域。

④ 国家科技发展战略的需要。

1、 遥感卫星：⑪气象卫星 ：①地轨和高轨卫星

②成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理③短周期重复观测④ 资料来源连续、实时性强、成本低。⑫陆地卫星(资源卫星) ⑬海洋卫星

2、 遥感在水利中的应用： ① 原理：水体的光谱特性，不同水体的水面特性，

悬浮物的性质和数量、水深和水底特性不同。 ② 在近红外图像上，水体成黑色 ③ 在雷达图像上，水体成黑色

④白天水体为暗色调，夜晚为浅色调

3、 遥感在水利中的应用：

① 在洪涝灾害遥感监测与评估方面的应用 ② 遥感在旱情监测方面的应用和研究 ③ 水土流失调查与动态监测方面的应用 ④ 应用遥感技术进行有效灌溉面积调查 ⑤ 在大型水库区环境容量方面的遥感应用

水利遥感在干旱沙漠区地下水资源的调查、古河道的变迁、河床及河口、三角洲的演变，大型水库坝址的地质调查，水利工程的前期规划以及水资源水环境污染的监测与调查等方面也都有不少的应用。

11、 效益分析

1、洪涝灾害的监测与评估 ：①社会效益 ②经济效益

2、在水土流失遥感调查方面

3、遥感在水利工程的前期规划、大型水库工程的地质调查、环境容量调查

12、遥感在水利应用中存在的问题

1、遥感应用单位性质和机制问题

2、遥感数据源问题

13、 未来的方向与需求： ① 开展遥感在险情、隐情快速探测方面的实验与研究

② 建立精度较高的基于灾情的评估和风险管理的地理信息系统

③ 发展我国自己的地球卫星

⑤ 继续开展大面积快速探测地表土壤前期含水

量并与水文气象等进行洪涝灾害监测 ⑥ 建立快速传输系统，全球定位系统

14、GPS(24卫星)

⑪GPS定义：利用人造地球卫星进行点位测量导航技术的一种(①空间部分 ②地面控制部分 ③用户设备部分

GPS信号接收机任务：捕捉GPS卫星发射的信号并进行处理

GPS的定位基本原理利用测距交汇确定点位 GPS点位的特点：

① 全球地面连续覆盖24颗均匀分布卫星保证地

面任何地点

② 功能多、精度高、操作简单

③ 实地定位速度快，可在1s内完成 ④ 抗干扰性强、保密性强 ⑤ 两观测点间不需要通视

14、GIS

① GIS信息：用文字、数字、符号、语言、图像、图形等介质来表达事件、事物或现象等内容、数量和特征，从而向人们提供的关于现实世界新的事实和知识。

信息特征：客观性、适用性、可传输性、共享性 ② 数据：一种未加工的原始资料，用文字、数字、符号、语言、图像、图形等都是数据。

③ 数据是信息表示载体，信息是数据的表示的内容。

④地理信息：关于地理信息实体、现象或关系的本质、特征及其运动状态、规律的表征和一切有用的知识。 ⑤ 地理数据：各种地理特征、现象和关系的符号化表示。包括空间位置及关系，周期性特征和时域特征的部分称为空间数据的基本特征。

⑥ 地理信息特征：

1、空间分不性

2、属性特征

3、数据量大

4、信息载体多样性

5、时序性

⑦ 信息系统：具有采集、管理、分析和表达数据能力的系统。

⑧ 地理信息系统：在计算机软硬件支持下是以采集、存储、管理、分析和描述整个或部分地球表面(包括大气层在内)空间和地理分布有关的数据的计算机空间信息系统(整个地球或部分区域的资源，环境在计算机内的缩影)

⑨ GIS发展阶段：

1、起始

2、发展巩固

3、推广应用

4、蓬勃发展

⑩ GIS构成：硬件、计算机、外设、网络设备、GIS平台软件、数据库软件、系统软件、地理信息系统软件、应用分析程序。

⑾、结构：知识维、逻辑维、时间维

⑿、GIS软件平台的功能组成：数据输入模块，图形与属性编辑块，数据存储与管理模块、数据分析与处理模块、数据输出与表示模块、用户接口模块 ⒀、5个方面的问题：位置问题、条件问题、变化趋势、模式

11、GIS可以做什么?

管理海量数据、浏览查询、叠加分析、缓冲区分析、生成数字地面模型(地形分析、网络分析、路径分析GIS应用构成)

12、空间数据结构类型

A、矢量数据概念(代表地图、图形的各离散)b、栅格数据

16、GIS的现状：基础空间数据建设部门、市政设施部门、公众服务部门、金融服务部门、社会经济部门、能源部门

水利信息化系统

1、系统组成：信息采集、洪水预报、防洪调度、灾情评估、信息服务、汛情监测、会商信息气象系统

2、防汛系统→水资源管理→水土保持系统

3、技术在水利中的应用：防汛抗旱、水资源利用、水环境保护、水土保持、水文监测、流域规划、农田水利

4、水资源利用：

① 水资源对生态影响分析

② 地下水流系统化学组成时空变化分析 ③ 高光谱对地下水分析 ④ 降雨后河流蓄水动态分析 ⑤ 水资源污染评估

⑥ 子象元分类用于水质分析 ⑦ 水体演变遥感动态分析 ⑧水政管理

⑨水资源水文地质图 ⑩水资源规划

⑾水资源对人类影响分析

⑿地下水质与土壤及水文化状况分析 ⒀区域水资源综合分析 ⒁水利设施分析

⒂水利制图，水土流失分析

5、水土保持：水评价、流域三维生态景观

6、水环境监测：a、高光谱、光谱分析 b、淹没地理分类 c、变化检测 d、基于专家系统的水资源分类

7、水利工程规划：a、南水北调水利工程规划 b、城市泄洪系统示意图 c、GIS与水利模型集成应用d、水利工程规划评估

远程自动化监控技术

1、设计原则：

①全面规划、分级段结合工程建设逐步设施 ②采用技术先进，稳定性好，抗干扰性强 ③灵活、方便，功能及扩充性强 ④愤青项目的主次

2、基本功能：数据采集、数据通信、管理、系统检测、系统显示、优秀的监控管理系统软件、防雷、抗干扰性功能、监控数据外部接口 水文自动检测系统：

⑪ 、a水情自动采集系统：数据采集、遥测站、中继站和中心站组成超短波通讯水情自动测报系统b流程：

⑫ 水质监测系统：a、设置水质检测站 b、对未实现，自动采集的重要水质参数、人工检测后输入c、建立水质数据库d、建立预测分析模型，水质评价等模型

⑬闸门监控系统功能：a、自动监测上、下游水位及各扇门的开度和运行状态信息b、可实现近地控制、远程测控c、根据设定模型自动监控启闭闸门d、故障传警，越线告警功能 ⑭泵站监控系统

1.“数字都江堰工程”五个方面的基本特征?①空间化：高精度的定点、定位。②数字化：对信息的数字化以便量化处理。 ③网络化：实现信息资源的共享与合理利用，实现互操作。

④智能化：应用3S技术和模拟方法进行分析研究，提供决策支持。

⑤可视化：在信息资源的输入、分析过程、输出

等方面实现虚拟现实的仿真。

第五篇：专业前沿论文

海洋生物制药现状及展望

王珍婷

(生物制药一班生命科学学院黑龙江大学哈尔滨 150080)

摘要：海洋生物中活性物质丰富，新发现的萜类化合物广泛分布于海藻、珊瑚、海绵以及一些海洋真菌等海洋生物中，主要以单萜、倍半萜、二萜、三萜结构型式存在;而糖苷类化合物在海藻、海绵、海参、海星等海洋生物中发现大部分以糖苷脂、甾体糖苷、萜类糖苷型式存在„

关键词：海洋生物萜类化合物糖苷类生物活性基因海藻

Marine biological pharmaceutical status and prospect

Wangzhenting

(The 1th class of Biopharmaceuticals,College of Life Science,Heilongjiang

University,Harbin,150080)

Abstract: Marine biological activity in material is rich, new discovery of terpenoids widely distributed YuHaiZao, coral, sponge and some Marine fungi such as Marine organism, mainly monoterpenes, sesquiterpenes terpene, two terpene, terpene structure forms of existence; And glycosidase-catalysed compounds in seaweed, sponges, sea cucumber, starfish etc Marine organism to find that most rkatsiteli fat, steroidal glycosidase, terpenoids glycosidase form...

Keywords: Marine organismterpenoidglycosidebioactivityGeneseaweed 正文：

海洋未被利用的有效面积约为陆地的5一10倍, 海洋生物中99%的物种尚未被利用。现代研究表明, 许多海洋生物都含有结构新颖的各种活性物质。近年来, 随着海洋开发步伐的加快和现代生物技术的广泛应用, 从海洋生物中发现活性天然产物, 并将其开发成新型药物得到了研究人员的普遍重视【1】。海洋生物制药已成为一个崭新的领域, 显示出广阔的研究和市场前景。

海洋是生命之源，由于海洋环境的特殊性，具有高压、低营养、低温(特别是深海)、无光照以及局部高温、高盐等生命极限环境，海洋生物适应了海洋独特的生活环境，必然造就了海洋生物具有独特的代谢途径和遗传背景，必定也会有新的、在许多陆地生物中未曾发现过的新结构类型和特殊生物活性的化合物。

目前已有10000多种新型结构的化合物被发现, 其中200多种已申请专利, 主要包括枯类、聚醚类、皂贰类、生物硫、多糖、小分子多肤、核酸及蛋白质等, 主要药理作用包括抗肿瘤、防治心脑血管疾病、抗艾滋病、抗菌、抗病毒、延缓衰老及免疫调节功能等。现已开发的海洋药物【2】【3】已在治疗癌症、艾滋病、心脑血管病、早老年痴呆症等一些至今仍困扰人类的疾病方面显示出巨大的潜力。

萜类物质是一类天然的烃类物质，其分子中具有异戊二烯(C5H8)的基本单位。故凡由异戊二烯衍生的化合物，其分子式符合(C5H8)n通式的均称萜类化合物(terpenoids)或异戊二烯类化合物(isopenoids)。但有些情况下，在分子合成过程中由于正碳离子引起的甲基迁移或碳架重排以及烷基化、降解等原因，分子的某一片断会不完全遵照异戊二烯规律产生出一些变形碳架，它们仍属于萜类化合物。海洋生物中萜类化合物主要以单萜、倍半萜、二萜、二倍半萜为主，三萜和四萜种类和数量都较少，且大部分以糖苷形式存在。萜类化合物是海洋生物活性物质的重要组成部分，广泛分布于海藻、珊瑚、海绵、软体动物等海洋生物中，具有细胞毒性、抗肿瘤活性、杀菌止痛等活性作用。

单萜

2005年M. G. Knott等人【4】对从红藻Plocamium corallorhiza中分离得到的三种多卤代单萜化合物plocoralides A-C(1～3)【5】【6】进行了活性研究，发现化合物Plocaralides B， C对食管癌细胞WHCOI具有中等强度的细胞毒作用，这些化合物具有卤素取代基。

倍半萜

从海泥来源的真菌Emericella variecolor GF10的发酵液中分离得到两个新型的倍半萜化合物6-epi-ophiobolin G和6-epi-ophiobolin N，化合物在1～3μM浓度时能使神经癌细胞Neuro 2A凋亡，同时伴随细胞萎缩和染色体聚集【7】。这一类ophiobolins是天然的三环或四环的倍半萜化合物，对线虫、真菌、细菌以及肿瘤细胞有着普遍的抑制活性。

糖苷的分类有多种方法，按照在生物体内是原生的还是次生的可将其分为原生糖苷和次生糖苷(从原生糖苷中脱掉一个以上的苷称为次生苷或次级苷);按照糖苷中含有的单糖基的个数可将糖苷分为单糖苷、双糖苷、三糖苷等;按照糖苷的某些特殊化学性质或生理活性可将糖苷分为皂苷、强心苷等;按照苷元化学结构类型可分为黄酮糖苷、蒽醌糖苷、生物碱糖苷、三萜糖苷等，海洋类的糖苷大部分是按照此特点分类的，主要包括鞘脂类糖苷、甾体糖苷、萜类糖苷和大环内酯糖苷等，在很多海洋生物如海藻、珊瑚、海参、海绵等中均发现有糖苷类化合物存在。已有的研究表明海洋糖苷类成分大都具有抗肿瘤、抗病毒、抗炎、抗菌、增强免疫力等生物活性。抗白血病和艾氏癌药物阿糖胞苷Ara-C(D-arabinosyl cytosine) 、抗病毒药物的AraA) 具有体外抗肿瘤活性

【12】。从蓝藻肠形链丝藻H . enteromorphoide中得到一种特殊的细胞毒性多肽, 它对多种癌细胞系有较强的抑制作用【13】 。蓝藻属胶须藻R. f irma 含有一种胶须藻素(Rivularin D3) , 即为多溴双吲哚化合物, 具有抗炎活性。鱼腥藻中含有心脏活性的环状多肽( Puwainaphycin C) 【14】 。从小头颤藻O. aculissima中分离出大环内酯类化合物, 即Acutiphycin,具有细胞毒作用和抗肿瘤活性, 体外试验当剂量大于50 Lg/ kg 时具有抗肿瘤作用。蓝藻phormid ium 的甲醇提取物, 亦具有明显的抗淋巴细胞白血病作用, 剂量大于12. 5 Lg/ kg时, 亦不产生慢性中毒反应, 剂量达10 Lg/ kg时, 对Ehrlich 腹水瘤有明显作用【15】。目前, 螺旋藻多糖具有潜在的生理活性, 能显著地增强免疫功能与抑制肿瘤细胞作用【16】【17】。

海洋生物制药产业化, 应当坚持“ 务实、高效”的原则, 一方面通过政府政策鼓励和宏观管理, 增加在海洋生物技术尤其是海洋生物医药产业方面的投人另一方面在大学、研究所和企业间建立密切联系, 发挥各自在人力、智力、财力上的优势, 协调合作, 重点发展几个社会效益高、市场前景广阔的项目。最终形成在基础研究方面不断取得进展,并将研究成果迅速转化为现实的生产力, 反过来支持和促进基础研究这一良性循环的局面。现代生物技术应用于海洋药物的研究, 改变了以往单纯从海洋生物中提取活性物质制药的模式,解决了海洋药物开发中规模化和合理化的矛盾, 使生物技术制药进人一个新的时代, 为海洋科

学和制药产业的发展以及人类可持续地开发海洋资源。

参考文献：

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【2】李光友, 刘发义海洋生物活性物质的研究与开发海洋开发与管理，1998.15(2)

【3】罗素兰, 张本, 长孙东亭等海洋药物研究新进展及其开发战略海南大学学报自然科学版,2003.21(4)

【4】M. G. Knott, H. Mkwananzi, C. E. Arendse, et al.Plocoralides A-C,

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