系统科学与工程论文精选(九篇)

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第1篇：系统科学与工程论文范文

关键词:系统模拟与仿真;课程教学;实例演示

中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)22-6369-03

Simulation Exemplars for System Simulation Course

HUANG Han-ming

(College of Computer Science and Information Engineering, Guangxi Normal University, Guilin 541004, China)

Abstract: This paper briefly narrates the general concepts of system and various system theories, and introduces the necessity of system simulation for the researches of systems. Then the teaching purpose and main contents of system simulation course are given. After that, some understandings in this course teaching experiences are presents. Finally, several having applied measures which might be helpful to enhance the effect of teaching are discussed:reinforce simulation principles teaching, guide students broadening scope of knowledge, use simulation case studies as education emphases

Key words: system simulation; course pedagogy; exemplar demonstration

系统是一个与环境相对的概念,任何相互联系、相互影响、相互作用的部分所组成的一个整体皆可称为一个系统。系统的各个组成部分之间,通过物质、能量和信息的交换而相互关联、相互影响、相互作用;系统与环境之间,亦存在着物质、能量和信息的输入、输出关系。早在古代中国和古希腊的哲学中,就包含朴素的系统思想。随着社会的发展和近、现代科学技术的兴起与进步,在军事、工程、经济、社会等诸多领域,都存在着大量的有关系统的问题。为解决这些问题,20世纪40年代相继产生了运筹学、控制论、信息论和一般系统论等系统理论;20世纪40年代以来,系统理论被大量应用于工程实践,系统工程应用学科迅速发展,同时其他科学技术学科也在不断获得新的突破与发展,从而对各种系统的性质和规律的认识在不断深入,产生的一些新的系统理论:耗散结构理论、协同学、动力系统理论、混沌理论、突变论等。

当前,对复杂及复杂适应系统的研究是系统科学这门学科的热点。国际上,有关复杂系统的系统科学研究可分为三个主要学派:“欧洲学派” ―― 以非线性自组织理论为核心内容的系统理论(系统元素为无机物,源于物理、化学系统);“美国学派” ―― 以圣菲研究所(SFI)为代表的理论框架(系统元素为有机物,具主动性,源于生物系统);“中国学派” ―― 以开放的复杂巨系统理论为核心的体系(系统元素为“人”,源于大工程协作系统)。其实,这三个主要学派的主要区别只是从系统的不同层次为出发点去把握系统的性质和规律;它们的共同点可认为是要从整体上去认识问题和解决问题,对系统的许多性质,部分和的累加并不一定等于整体,整体很可能大于部分和,由于涌现性,整体会出现一些任一部分所不曾拥有的新性质。

由于现实系统的广泛性、多样性和复杂性,如果直接对系统进行观测、实验和研究,可能会对真实系统造成破坏性影响而且可重复性很可能也差,或者用真实系统试验时间过长,或费用太昂贵。对于工程系统,在系统建立之前需要对其结构、行为特性开展研究,但真实系统尚不存在。这些情况下,系统的模拟仿真是唯一可行的研究手段。

1 系统模拟仿真课程的教学目的

系统模拟仿真课程的教学目的为:培养学生科学分析和解决各类学科中出现的一般复杂系统问题的能力,掌握多种解决各种复杂系统问题的研究、设计与分析方法。通过本课程的教学,希望学生能了解系统模型的形式化描述;掌握连续系统的时域与频域建模仿真方法:龙格-库塔法、线性多步法、离散相似法、替换法、根匹配法等;了解离散事件系统的一般概念和离散事件系统的建模工具――Petri网,掌握经典的离散事件系统:单服务台与多服务台排队系统,库存系统等的仿真方法;掌握离散事件系统的仿真输出数据的分析方法;了解现代仿真技术――虚拟现实技术的一般概念、分析建模方法和和基于Agent的的建模方法及Swarm仿真和分布建模仿真。

系统科学专业硕士点的设立是为了满足国家和广西的经济和社会发展的需要,旨在培养高层次的复合型研究与管理人才。系统科学专业硕士点有两个专业:系统理论和系统分析与集成,其中系统理论专业从2004年起开始面向全国招生,系统分析与集成专业从2006年起招生。系统模拟仿真课程是系统科学专业硕士生的必修课程,本人从2006年起到目前为止连续5年担任了本门课程的任课教师,在此对这几年的教学实践作些总结,以图对本课程后续的教学水平的提高和教学效果的完善能有所帮助。

2 课程基础建设

专业课程与选修课程的组成,不同课程的先后安排和教材的选择对教学目的之达成与教学效果之提高至关重要。系统模拟仿真课程的先修课程为:控制理论,概率统计,至少一种通用程序设计语言(如:C/C++程序设计语言和Matlab编程语言)。这几年教学过程中的有些学期,在本课程刚开始时,有些学生反映从未接触过其中一门或两门先修课程,应学生的要求,用一、两次课程的时间介绍相应课程,解释其中的重要内容,并鼓励学生自学相应课程,难懂之处同学之间互相探讨,并及时向老师请教。教材选择的是美国多家高校系统仿真类课程普遍采用的, 由清华大学出版社出版的原版影印英文教材[1]。该教材着眼于离散事件系统仿真的原理和方法学的阐述,基本概念通过实例加以阐述展开,对仿真方法、技术谈论深入,对新技术发展方向描述明确。该教材以C/C++和Fortran为仿真算法的主要编程语言。

开始的连续2年只使用该教材进行教学,有些学生反应跟不上教学进度,仔细了解,跟不上的原因是难以完全读懂教材中的英文内容和从未学过C/C++和Fortran语言。为让每位学生都能掌握好基本仿真方法、技术而又不失去对仿真前沿研究的了解,后增加系统科学与系统的一般理论及其工程应用[2]的介绍,连续系统仿真原理[3]的介绍和较容易编程实现的仿真实例教学[4]。作业与考试方式、频次的安排设置对加强学生的学习动力和提高学习效果起着极大的作用,除了常规作业和期末考试外,增加了每学期每位学生上讲台讲解至少30分钟提前布置的、要求学生课后完成的仿真建模实例小作业并接着深入讨论。还安排了学期结束时应完成的较复杂的系统仿真编程大作业,并撰写一份系统仿真应用的研究报告。

3 提高教学效果的措施

3.1 加强仿真原理教学

现代仿真是基于计算机、利用合适的算法通过模型(物理的或数学的)以代替实际系统进行实验和研究的一门学科和实验技术。 仿真过程中系统、模型与计算机(包括软、硬件)的关系如图1所示。这里模型通常是指数学模型。常用的数学模型[5]有:初等模型、确定性连续模型、确定性离散模型和随机模型。如该图所示,系统建模、仿真建模和仿真实验为系统仿真的三个基本活动。

系统的模型是实际系统的简化或抽象,分物理模型与数学模型。系统模型的形式化描述一般可表述为:

S=(T,U,Ω,X,Y,δ,f)

其中:T―时间基, 其若为整数,则系统S为离散系统,若为实数,则系统S为连续系统;U―输入集,U?奂Rn,n∈I+;Ω―输入段集,某时间内的输入模式,是(U,T)的子集;X―系统状态集,是系统内部结构状态建模的核心;Y―系统输出集;δ―系统状态转移函数;f―系统输出函数,可表达为:f:X×U×TY。

实际建模时,模型描述的详细程度可用如下3个水平来表示:(1)行为水平,只知系统的输入输出,系统被视为“黑箱”;(2)分解结构水平,系统输入输出及结构组成已知,系统被视为多个简单“黑箱”的组合;(3)状态结构水平,系统的输入输出,内部状态及转移函数皆为已知。要全面了解仿真过程的核心内容,需要较全面的数学知识、计算方法知识和编程语言知识。

由图1可知,系统仿真的第1步是建立系统的数学模型。虽然另有一门课程―《数学模型》(或称《数学建模》)(应用数学专业课程)专门介绍个各种数学建模方法,如不特别介绍,本专业学生或许不知有该课程的存在。在建立好系统数学模型的基础上,可能需要利用《计算方法》中的专门知识,基于学生熟悉的编程语言(Fortran,C/C++, C#或Matlab等),如学生对任一编程语言都不了解,推荐学生优先选择较容易入门且有大量编程工具箱可资利用的Matlab编程语言,把数学模型转化为计算机算法程序,得到仿真模型。在设置好各可调参数条件下运行仿真模型(即仿真算法程序),即可得到一系列的输出,这些输出要进行各种分析[1],如条件允许,并应该与实际系统的相应数据作对比分析。

3.2 引导学生扩展知识面

仿真技术广泛应用于工程领域--机械、航空、电力、冶金、化工、电子等方面,和非工程领域DD交通管理、生产调度、库存控制、生态环境以及社会经济等方面。几乎渗透于每一个需要计算的领域和学科,相关文献十分丰富。许多学术期刊都刊登有系统模拟仿真方面的研究论文,其中系统科学领域的期刊,尤其值得同学们去了解和学习,以扩展知识面和了解建模仿真方面的前沿研究。

应该特别留意的期刊有:中科院数学与系统科学研究院期刊学会(/)主办的《系统科学与数学》(中) ,《系统科学与复杂性》(英)和《系统工程理论与实践》,中国系统仿真学会与航天科工集团706所主办的《系统仿真学报》,美国伊利诺伊大学复杂系统研究中心主办的《复杂系统 》,美国UL控制与系统工程学会和弗罗茨瓦夫理工大学主办的《系统科学 》,IEEE的《智能系统》,圣菲研究所的《复杂系统学报》等。

每年都有多次由不同机构发起、在不同国家举办的有关系统仿真的国际学术会议。通过各个级别的系统科学学会或系统仿真学会网站,或直接通过搜索引擎(如, )可检索到最近举办过的系统仿真会议介绍或论文,以及即将举办的系统仿真会议的地点、时间和投稿须知, 如:国际系统科学学会(International Society for the Systems Sciences, ISSS)网站上 /world/index.php 有当年的年度会议信息和最近几年的会议资料。

3.3 以仿真实例教学为教学重点以提高学生的实际分析问题和解决问题的能力

课堂上详细讲解一些较简单的系统问题的仿真实例,可以使学生逐步明确并不断加深对建模仿真整个流程的理解:从分析系统结构或行为导出系统的数学模型,再根据所导出的数学模型使用某种编程工具实现仿真建模,形成相应的仿真算法程序,最后运行仿真算法程序,分析结果并与实际系统相应数据对比。

编程工具的介绍也要兼顾学习效率和算法理解彻底性, 教学过程中发现如只介绍通用编程语言(如C/C++)实现仿真算法程序,学生表示是可以彻底理解所讨论问题的算法及代码;但过后一段时间,再面对类似但稍微复杂些的问题,学生就显得有些不知如何下手改写原来的程序以解决当前的问题。而如使用Matlab .m源码文件实现仿真代码,学生基本能正确改写程序。如使用更高抽象层上的Simulink模型实现仿真,学生可以轻松解决类似新问题。现在采用初次碰到典型案例问题时,采用C语言实现仿真算法,再次碰到类似问题时使用Matlab.m源码,更多的或更复杂的仿真案例,则采用Simulink构建仿真模型。

所选择的仿真实例兼顾确定与随机系统,连续与离散系统。所列举过的离散随机系统有:单服务员排队系统(M/M/1)和多服务员排队系统(M/M/N)的仿真;多工作站排队系统的仿真;采用不同排队策略的银行排队系统仿真。 列举过的连续确定系统有: 机构运动仿真;传染病感染传播仿真;森林救火策略仿真;战斗减员仿真;游击战策略仿真;香烟有害物质进入人体体内的累积量仿真以及生物种群规模涨落(Volterra模型)仿真等。

下面以机构运动仿真和战斗减员仿真为例,对建模仿真的整个过程进行简要描述:

仿真实例一.曲柄滑块机构的运动学仿真:

对图示单缸四冲程发动机中常见的曲柄滑块机构进行运动学仿真。已知连杆长度:r2=0.1m,r3=0.4m,连杆的转速:ω2=2,ω3=3,设曲柄r2以匀速旋转,ω2=50r/s。初始条件:θ2=θ3=0。仿真以ω2为输入,计算ω3和1,仿真时间0.5s。

利用Simulink建模如下:

模块程序运行过程中自动显示如图4所示动画。

所求仿真时间0.5s内1和ω3的变化图像如图5。

图5 0.5s内的滑块运动速度1 (上图)和连杆转速ω3(下图)

仿真实例二.战斗减员问题仿真:

该战争模型只考虑双方兵力的多少和战斗力的强弱。 假设:(1) 用x(t)和y(t)表示甲乙交战双方时刻t的兵力,不妨视为双方的士兵人数;(2)每一方的战斗减员率取决于双方的兵力和战斗力,用f和g表示; (3)现只对甲方进行分析。甲方士兵公开活动,处于乙方的每一个士兵的监视和杀伤范围之内,一旦甲方某个士兵被杀伤,乙方的火力立即集中在其余士兵身上,所以甲方的战斗减员率只与乙方兵力有关,可以简单地设f与y成正比,即f=ay。a表示乙方平均每个士兵对甲方士兵的杀伤率(单位时间的杀伤数),称乙方的战斗有效系数。a可以进一步分解为a=rypy,其中ry是乙方的射击率(每个士兵单位时间的射击次数),py是每次射击的命中率。由这些假设可得本问题的连续时间模型(方程):

又设系统输入为甲乙方的射击率rx,ry,每次射击的命中率px,py,双方初始兵力x0,y0。系统输出为哪一方获胜以及获胜时的剩余兵力。要求有输入、输出界面及仿真过程。如何对微分方程进行求解,并判断哪一方获胜是本问题仿真的关键。

使用GUIDE(图形用户接口开发环境)接口实现以上简单的一阶微分方程。

调入该模型程序,按F5运行,出现如图6所示界面。

在界面中输入参数,点击“执行仿真计算”按钮,就会在结果栏中显示哪一方获胜,及其剩余人数。

设甲乙双方射击率都为0.03,初始兵力都为1000,每次射击的命中率分别为0.023和0.026。执行仿真计算后可知是“乙方获胜”,剩余兵力为339。如图7所示。

4 总结

努力加强系统仿真原理教学,以较简单的经典系统建模实例的仿真模型的建立为依托,让学生在仿真实例的课堂教学中逐步明确并不断加深对建模仿真整个流程的理解。仿真技术广泛应用于工程领域和非工程领域,相关文献十分丰富,涵盖面十分广阔的,而课堂教学的课时十分有限。如果我们把系统模拟与仿真这门学科比作是一片森林,文献可看作是其中的树木,仿真的实际应用则可看作生活于森林中的动物,当然动物也依赖于这片森林的邻域森林(其他学科)。课堂教学只是带学生来到这片森林边沿,仿真原理、理论教学是引导学生仔细观察了眼前的树木,而课堂仿真实例教学则是与学生一起欣赏了树枝上美丽的小鸟。 对这片森林更深入的了解需要学生自己出发去跋涉的、去游历、去探索、去欣赏。当然,带学生到这片森林应该先哪个边沿,才能让学生对这片森林有准确的了解并迅速喜欢上这片森林,需要带领者对这片森林整体的和更准确的了解,也需要到过这片森林的同学们的意见反馈。

参考文献:

[1] Law A M.Simulation Modeling and Analysis[M].北京:清华出版社,2000.

[2] 许国志.系统科学与工程研究[M].上海:上海科学技术出版社,2001.

[3] 肖田元.系统仿真导论[M].北京:清华大学出版社,2001.

第2篇：系统科学与工程论文范文

英文名称：Journal of System Simulation

主管单位：航天科工集团总公司

主办单位：中国系统仿真学会

出版周期：月刊

出版地址：北京市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1004-731X

国内刊号：11-3092/V

邮发代号：82-9

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1989

期刊收录：

SA 科学文摘(英)(2009)

CBST 科学技术文献速报(日)(2009)

中国科学引文数据库(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

期刊荣誉：

Caj-cd规范获奖期刊

联系方式

第3篇：系统科学与工程论文范文

“活到老，学习到老，前进到老”是钱学森对科学、对真理孜孜以求的精神境界。钱学森博学多识，从应用力学到工程控制论，从工程控制论又走到系统工程、系统科学、大成智慧学，直至现代科学技术体系及其中的各个学科，几乎都有自己的学术见解和论述。他一生的科学思想最为显著的特点是“系统思想”，而其“系统思想的形成和发展”的明显时间线索，在《钱学森文集》得到充分体现。他在耄耋之年，将以控制为中心的航天工程演绎为多学科、多专业的复杂巨系统，从现代科学技术推及哲学，不仅有学科的深度，更有跨学科的高度和广度。尽管现代科学技术发展很快，门类纷繁，但钱学森却用他的系统观点给我们理出了清晰的科学技术结构图。这张图镶嵌在《钱学森文集》的封面上（本是亲手绘制的，此处是重新排过的），既是对6卷内容的高度概括，又是理论精华的总结。

20世纪80年代，钱学森借用北大老哲学家熊十力的观点，把智慧分为“性智”、“量智”。他说：“人的智慧有两大部分：量智和性智。缺一不成智慧！此为‘大成智慧学’。”他认为，“量智”是侧重对事物从微观到宏观、从局部到整体、从量变到质变的发展过程去探索其本质和规律的学问；“性智”是侧重对事物从宏观到微观，从整体的、形象的感受上，从事物的“质”上入手去探索其本质和规律的学问。数学科学、自然科学、系统科学、军事科学等十大科学技术部门的知识是“性智”、“量智”的结合，主要表现为“量智”；而文艺创作、文艺理论、美学以及各种文艺实践活动，也是性智与量智的结合，但主要表现为“性智”。“有丰富的知识是必要的。但也要说清楚，不是有了知识就自然而然地有智慧了。这里有一个运用知识的问题。中国从前就笑话那些‘老学究’，说明有知识不会用，也不能达到智慧。”“大成智慧学教我们总揽全局，洞察关系，所以促使我们突破障碍，从而做到大跨度的触类旁通，完成创新。”钱学森如是说。

科学理论的价值不仅在于能解释一大堆凌乱无序、错综复杂的现象，更贵于它能预言现象。钱学森具有广阔的未来视野，他以前瞻者的视角站在现代科学技术之巅，从大至宏观、宇观，小至微观、渺观分析认识物质世界，阐述了现代科学技术的特点，构建出一个现代科学技术体系，奏响了巅峰上的交响乐。他的科学思想和理论不仅在过去几十年的社会发展中得到了证实，而且也将对我国当下和将来的发展依然有重要的指导作用。

音乐是一种能够表现人类内心最深处的本性的艺术。当我们把导弹、火箭、航空等与钱学森联系在一起的时候，经常忽略了与这位科学大师如影随形相伴的音乐、绘画、摄影、文学等艺术世界。钱学森特别喜欢贝多芬创作的乐曲，尤其喜欢贝多芬震撼人心的命运交响曲、英雄交响曲和第九交响曲。这些艺术作品里所包含的诗情画意和对人生的深刻的理解，带给钱学森勇气和力量，丰富了他对世界的认识，使他学会了艺术的广阔思维方法。在《钱学森文集》中钱学森不仅畅谈了导弹、火箭、航空等尖端科技，还带领我们进入了哲学、思维、文学、美学、音乐、园林、建筑等学科领域。有人说，理性和感性相结合，才是全部意义上的哲学。钱学森的科学思想具有浓厚的人文精神，人文思想中又体现出自然科学家严谨务实的态度，他以理性的智慧和感性的浪漫在科学世界和艺术世界中自由遨游，得出了科学思想家和人文科学家独到精辟的见解，同时取得了卓著的成就和真正的快乐。因此，他呼吁：“让科学与艺术联姻吧，那将会创造奇迹！”

美国著名原子物理学家韦斯科夫（V.Weisskopf）认为，尽管从科学上可以成功地了解大自然的一切领域，但是仅仅这一点还远远不足以历尽人类经验的每个方面。叔本华说：大思想家真是凤毛麟角，千万人里未必能择出一个大思想家来，他们是人类的灯塔；如果没有他们，人类就要流落在茫茫无际的大海里。钱学森的思想理论已超出自然科学技术范围，驰骋在自然科学和社会科学相结合的广阔领域。他的科学思想、创新思想、民主思想、人文思想，不仅在中国，而且在世界，不仅在当代，而且在未来，都将产生深刻的影响。

人，人类，人类文明之旅，按其本质都是历史的，隔断这种历史的继承性，我们就会倒退到洪荒原始时代。《钱学森文集》像一幅现代科学技术知识的“清明上河图”，以长卷的形式，以深入浅出的笔法，将科学技术、文艺理论和哲学思想等认识世界和改造世界的学问呈现给我们，启示我们更深刻地认识现实各种复杂的事物，包括认识我们自己、人和人的精神等本质和规律。同时，科学的观点、科学的精神和科学的道德还可以塑造我们的思想、情操，培养我们高尚的品德和美好的心灵，以至影响我们的行为，实现人与自然的和谐发展，让世界更美好、人类更幸福，如同贝多芬在《欢乐颂》中表达的理想：“人类同享幸福与欢乐，在这美丽的大地上”。

钱学森，用奔涌的智慧照亮一段历史，以卓越的灵魂感动一个民族。他出类拔萃的品格，让他挑得起历史的千斤重担，放得下个人的利害得失。贫弱的祖国、复兴的大志、国重于家的宽广胸怀赋予他恢弘的未来视野、冲天的豪情斗志，让他成为“大家中的大家”。《钱学森文集》以史学家的智慧，文学家的才情，数学家的缜密，逻辑修辞的严谨，描述深刻的自然科学、社会科学、系统科学、思维科学、军事科学、地理科学、建筑科学、人体科学、行为科学、文艺理论等，鸿论深入浅出却切中事机，学贯中西又文采斐然。它是迄今为止收录钱学森中文文稿最为系统、全面的个人文集，能够全面系统地反映钱学森一生丰富多彩的科学思想和令人崇敬的科学精神；是胸怀祖国的赤子的思想史、博学多才科学家的学术人生、着眼未来前瞻者的智慧结晶，更是研究者、学习者攀登高峰的进步阶梯。

这是一部启迪智慧、净化心灵的巨著；这是一笔不能用金钱衡量的财富，藏之于室，开卷有益。

作者简介：

邢海鹰，国防工业出版社总编辑。

邢海鹰同志始终倡导并积极推进以原创内容为主体的学术著作出版。担任责任编辑的图书曾获得中国出版政府奖图书奖提名奖1次，中国人民图书奖2次、图书奖提名奖2次，省部级图书奖5次，入选“三个一百”原创图书出版工程2次；发表了《用系统工程思想指导图书质量建设》等一系列学术论文。

孙慧波，国防工业出版社副总编辑。

第4篇：系统科学与工程论文范文

实践教学体系的设计必须符合本科教学大纲的要求，体现大学教育的本质，符合社会对人才的要求。必须注意遵循以下原则：

1.目标性原则。实践教学体系的构建必须符合社会经济发展的要求，紧紧围绕研究性大学人才培养目标进行，并注重创新型人才的培养。没有创新，就没有发展。现代社会对人才的要求是学生必须在具备理论知识的基础上，具备一定的社会实践能力，具备综合素质，具备创新意识和创新能力。

2.系统化原则。必须遵循认识规律和教育规律，运用系统科学的方法，按照组成实践教学活动各环节的地位、作用及相互之间的内在联系，使实践教学体系的各个环节做到互相衔接，彼此关联，具有连续型，并贯穿于全部学习过程。大学教育是通识教育与专业教育相结合，专业教育特点更突出。在大学基础教育阶段，大类内部的专业具有相似或相同的基础实践教学内容，但专业实践教学，各个专业具有其各自的特色，所以每个专业的实践教学体系明显具有学科的特点。实践教学体系必须系统，使得各专业的实践教学“不断线”。

3.整体优化原则。不仅要做到实践教学活动各要素之间的协调统一，还要从人才的全面素质和能力发展的要求出发，满足学生综合素质发展的要求。大学的素质提高需要有相应的教育环境和教学条件与之适应。实践教学体系的设计不应仅仅考虑其中一个方面，而必须全面考虑各种条件和实施因素，构建科学的全面的促进学生发展的内容。

4.规范化原则。在培养方案中要规范实践教学内容、形式，制定出相应的考核标准和要求。实践教学的内容多样，要根据不同的情况制定规范的考核标准。

5.理论联系实际原则。实践教学体系的建立必须建立在理论指导的基础上，没有理论指导的实践是盲目的实践。只有在教育理论的指导下，确定实践教学内容，才有可能建立实践教学的科学体系。

二、实践教学体系改革的具体要求

1.实践教学的内容要与科学研究密切结合。大学实践教学内容应抓住核心、突出重点，主要实践教学内容应与科学研究结合起来，通过一系列的科研训练，教会学生探求知识和创新知识的方法，使学生的创新意识不断增强，创新能力不断提高。

2.实践教学的方法应个性化。大学本科实践教学要充分利用自身资源优势，努力做到实践教学的个性化，使具有不同兴趣、特长和能力的学生都能得到很好的训练。

3.实践教学构架要立体化。本科实践教学无疑是由许多教学环节组成的一个环节链，但对本科实践教学来说，重要的是在设计各教学环节时要紧密围绕实践教学目标统筹设计，相互贯通，使实践教学立体化。一是在时间上要全程化，从大学一年级贯穿到大学四年级，做到大学四年实践环节不断线；二是在层面上要层次化，针对不同的学生，在诸如基本技能训练、综合能力培养、科研能力锻炼等不同的层次上设计不同的实践教学项目。三是实践教学形式要多元化。如工程设计、科学实验、市场调查、社会分析、模拟分析等。四、实践教学要综合化，不论是任何形式的实践教学，都应从单一化转化为综合化，以提高创造能力的成效度。

三、实践教学的具体内容

科学的、系统的、综合的、实践教学项目内容包括：第一部分为社会活动实践项目，包括公益劳动、社会调查、社会服务、军事训练、入学教育、毕业教育、读书报告等，同时也包含各种社团活动，如大学生三下乡活动、各种艺术展演活动等。

第二部分为实验教学内容，指与理论课衔接的各种实验以及独立设置的实验课，如每一门理论课程所含的课内课外实验、上机操作等，也包括学生自行设计的综合实验等。

第三部分为实习教学，包括各种工程训练、工程实习、生产实习、专业实习、课程设计、综合设计、学年论文、专业综合实践等。

第四部分为毕业论文（设计），这是每个专业都必须进行的专业研究阶段的实习过程。这部分实践具有很强的理论研究性质和实践过程。

第五部分为创新实践，包括各种大奖赛、科学研究项目、科技活动，如国家现行的数学建模竞赛、电子设计大赛、机械创新设计竞赛等。

四、结束语

本论文解决了沈阳理工大学应用技术学院实践教学体系设计中的关键问题，建立了实践教学质量保障体系。并为国内高校实践教学和质量保障体系的建立和实施提供了有益的思路和实施办法。

参考文献：

第5篇：系统科学与工程论文范文

关键词：工程硕士培养质量评价指标校企合作

中图分类号：G643文献标识码：A

研究生培养质量评价，是指运用一定手段，采取一定措施，对研究生的培养过程进行监控和对培养结果进行检验所采取的有关措施，是确保研究生培养质量的关键所在。全国工程硕士教育指导委员会一直以来非常重视培养质量评价制度建设，在1998年教指委成立之初即按照“自评为主、以评促建、专家咨询、政府监督”的原则，制定了包括招生、课程教学、学位论文、教学、管理、办学特色与效果等6个指标的培养质量评价体系。2009年，教育部《关于做好全日制硕士工程硕士培养工作的若干意见》，2015年又《深化工程硕士教育综合改革》，这些都是对工程硕士培养教育具有指导性意义的文件，也是确立评价指标的主要依据之一[1]。本文拟从双三螺旋模型理论出发，论述工程硕士培养质量评价体系的原则和指标，为提升工程硕士培养质量提供建议。

1双三螺旋模型

河海大学提出的双三螺旋模型是基于三螺旋理论，运用系统科学思维与方法，瞄准高层次应用型人才培养目标所构建的以知识链、能力链、素质链为内部三螺旋，以行政链、生产链和科学链为外部三螺旋的重要理论创新[2]。

1.1内三螺旋

内三螺旋是知识链、能力链和素质链的有机结合，在人才培养目标中，知识、能力和素质三者紧密相连、缺一不可，同时也具有内在联系与相互作用，它们之间呈相互交叉、重叠的螺旋式上升的关系，是个体成长成才的源动力。知识、能力和素质这种相互交叉相互促进的关系构成了人才培养的三螺旋关系，即知识链、能力链、素质链的内部三螺旋，对工程硕士来说，知识链包含的主要内容是基础知识、专业知识、管理知识、交叉学科和工程原理等；能力链由实践能力、创新能力、团队合作能力、组织协调能力和适应能力等构成；素质链则由政治思想、道德品质、审美素质、职业素养、人文素养和社会责任等内容构成。

1.2外三螺旋

外三螺旋是科学链（大学）、生产链（企业）和行政链（政府），分别代表了知识创新、技术创新和政策创新的主体。随着人类社会由工业经济时代向知识经济时代的转变，大学逐渐由社会的次要机构上升为主要机构，日益成为知识社会中原始创新和集成创新的关键，并将同企业一样成为未来经济社会发展的动力源和助推器。

1.3双三螺旋模型与人才培养质量的关系

知识链、能力链和素质链组成人才培养的目标链，目标链就是培养适应经济建设和社会发展的高层次应用型人才，人才培养质量是核心；行政链、生产链和科学链组成人才培养的外部环境链，是培养高层次应用型人才的外部保障。外部环境链和内部目标链通过相互作用、相互影响，构成双三螺旋关系，两股三螺旋形成强大合力，共同推动各项创新活动[2]。

2工程硕士培养质量评价指标

2.1制度建设

良好的制度体系是保证研究生整个培养过程顺利进行的前提，也是培养质量评价首先应考察的内容。许多培养高校管理制度不健全，权责分工不明确，管理方式落后，管理效率低等问题突出，因此，管理制度是否健全，管理方式是否高效，是否运用微信、微博、QQ群等新媒体平台提供便捷服务等应作为评价指标。

2.2生源质量

研究生入学考试是目前高校选拔学生的主要渠道，生源条件是决定培养质量高低的基础，优秀的生源不仅直接关系到整个研究生群体的整体水平，也直接关系到研究生培养的水平。研究生入学前学历参差不齐，学科专业各不相同，有些学生离校多年，专业基础不扎实，因此，具有工科背景的学生数量、第一志愿报考工程硕士的学生人数、调剂生数量等都构成了质量评价的指标要素。

2.3课程教学

目前，我国大多数高等学校的课程体系包括三部分：公共基础课、专业基础课和专业课。公共基础课是对全体学生的必学科目要求，如理论课和英语等，专业基础课和专业课是对学生专业知识的专门要求，学生获得课程学分的方式一般分为必修和选修。然而，“一刀切”的课程设置造成了“课程设置整齐划一”与“学生个性化需求”之间的矛盾，专业课程教材内容落后于生产实际也是制约我国工程硕士教育发展的重要问题。因此，课程教学中企业参与课程方案制定、课程与职业资格认证的结合度、教学组织形式、在线课程与案例库建设等均应纳入培养质量评价指标。

2.4实践基地

培养工程硕士，除了高校系统化的理论知识体系，更需要依托项目技术开展工程实践，积累工程实践经验，提升学生解决实际问题的能力，因此，联合培养基地作为产学研合作培养研究生的平台，是高校和企业、行业互动发展的必然产物。因此，联合培养基地的数量、企业实力、学生实践时间、实践经费支持、基地师资力量等均应作为评价的重要指标。

2.5双导师制

导师是工程硕士整个培养过程中至关重要的因素，对于参与到实践环节的工程硕士，在基地實践期间也应该有基地导师全程指导，“双导师”制度才是保障研究生培养质量的重要环节。基地导师的知识水平、能力水平、教育经验、教学方法对研究生实践的质量有着极为重要的影响。因此，是否实行双导师制，生师比，校内导师的资质和条件，基地导师的职称、数量和比例，导师的考核激励机制等也应纳入评价体系。

2.6学位论文

随着研究生教育结构调整和战略转型，硕士学位将逐渐过渡到以应用型与学术型并重，硕士学位论文的形式和内容也将向多样化发展。学位论文不以追求学术目标为唯一形式，工程硕士研究生的学位论文更强调解决工程实际问题，更注重职业导向，而在研究生培养的实际中，存在学术型研究生与工程硕士学位论文的论文内容、形式、评价标准等混淆不清。因此，学位论文的选题、研究方法、进展监督、成果转化、优秀率等应作为评价指标。

3建议

3.1完善选拔方式

在选拔方式上恪守严格的录取标准，科学合理地考察学生的报考资格、入学成绩、学术和科研潜能以及职业素养等，从而可以对生源以往的知识、能力和素质有一个全面认知。例如，除了一般的入学考试和面试外，还要有意识突出对创新能力的考察，择优录取专业基础扎实、动手实践能力较强的学生。另外，随着产学研合作的深入发展，企业参与面试的权利也会将在研究生的选拔工作中进一步落实和加强。

3.2优化课程体系

首先，高等学校在制定培养方案时，要提高企业的参与度。根据企业的发展需要设置课程。其次，高等学校在开设课程时，要增开选修课程，擴大学生选择范围，要紧扣社会经济发展，突出课程设置的时代性和前沿性。再次，高等学校要加强对研究生职业道德的培养，通过各种途径引导和加强研究生的职业道德意识，将职业道德教育融入课程中，必要时还可以将职业道德作为单独一门课程纳入到课程体系。

3.3加强双导师的指导作用

合理配备导师对研究生的培养至关重要，校内导师应具有丰富理论知识和较强工程素养，基地导师应具有充足的课题、经费及较丰富的实践经验。实行双导师制可以优势互补，提高人才培养的效率和质量。应通过制定各种政策确保导师在产学研合作培养研究生中的指导作用，并用各种制度使这种指导作用常规化和标准化。设置各种奖励性措施调动导师在合作培养研究生中的积极性。

3.4注重实践环节

实践环节是研究生丰富其实践经验、适应未来职业需求的重要环节，直接关系到研究生课程学习的成效和学位论文质量的高低。校企联合研究生模式下的实践环节主要是“顶岗实践”，实习时间在研究生培养计划中是作为一个“学期”或“学年”而存在，从而保证了有足够的时间进行实践锻炼[2]。在企业实习期间，研究生是以“职业人”的身份介入到生产领域中，可以切身体会到企业中的工作程序，深入了解到企业文化等。在科研环节方面，科研项目开放式的产学研合作培养研究生模式，使研究生有机会参与企业面向实际的科研项目，参与生产、科研第一线的科研活动，增长研究生的专业知识，提高他们的实践能力、创新能力和科研能力。

3.5加强学位论文工作

学位论文是研究生独立完成学业的重要表现形式，是培养研究生科研能力和独立地进行科研活动的主要环节，是研究生培养质量的重要体现。在校企联合培养研究生过程中，校外合作单位全程参与学位论文的指导，学位论文选题一般来自合作单位的实际科研攻关项目和急需解决的技术问题等。这可以保障研究生学位论文选题的前沿性与应用性，使学位论文既具有学术价值又具有应用价值。双导师制可以充分发挥各自优势、取长补短，有利于理论联系实际，有利于论文研究的顺利进展，也能确保论文的水平和质量。学位论文的评价由学校专家和合作单位专家共同参与，对学位论文选题、研究内容和形式等进行有效评价。

参考文献： 

[1] 张杰，胡涛，刘立，等.全日制工程硕士人才培养质量评估体系研究[C].全国学位与研究生教育文理科工作研讨会暨2013年学术年会论文集，2013. 

第6篇：系统科学与工程论文范文

    论文摘要:未来我们将远离抗病毒、抗肿瘤、抗细菌和抗寄生虫的研究,而将趋向于改变机体、促进机体防御能力的研究,对疾病采取“亲宿主(ProPost)的治疗”。着名科学家钱学森把现代医药学称为分析时代的科学,21世纪将是系统科学时代,亦即中医时代,并将引起整个科学界面貌的改观。未来的中药学也将是中药系统工程学,对药材的栽培(养殖)-采收-加工炮制-制剂-成分-药理-疗效实行最佳线形控制和网络控制。

    一、中药研究的思想史概述

    为了说明未来中药学的发展道路,首先有必要回顾既往在研究思想上的历程。

    从“医药俱度论”和“废医存药论”(或美其名为“中药科学化”)得到证明。产生的思想根源是完全迷信合成药物的作用,连植物药都否定了,何况中药。试图脱离中医来研究中药的疗效和有效物质,实践证明是行不通的。因为仅有少数中药能找出“有效成分”,其归宿也不再为中医所用,而是增加新的西药。现代医学的辉煌成就是在不断发现和纠正自身体系的谬误中取得的。就在盲目否定中医药的年代,西医“自身中毒论”和“病灶感染论”等理论上的错误造成滥施手术,危害甚广;西药氨基比林、非那西汀等因毒副作用严重而停用,以致我国取缔这些药品退了20~50年;利血平由于引起严重忧郁症、甚至自杀而在某些国家停用,我们却还未采取措施。这提示我们,分子药物不论是合成药还是天然产物所潜在的局限性。中药研究必须遵循中医药理论,扩展自己的学术发展途径。

    二、中药学发展的趋势

    近年来中药学的发展趋势可归纳如下:

    1、中药理论研究系统化没有理论,中医药学不可能存在到今天;没有理论,中医药科研教学等学术机构就没有存在的必要。中药理论除了中医的阴阳、脏象等基本理论外,还包括四气五味、升降浮沉、归经、反畏、配伍禁忌以及采制加工经验所包含的理论知识。现在已进行了文献方面的初步整理。

    2、研究思路多样化在药材研究方面大致可以分为:从亲缘关系和生物学研究人手,解决中药资源短缺问题;以传统用药经验和药性归类方面研究,产生二十世纪新中药材,如太子参、菊叶三七、景天三七、猫爪草、白花蛇舌草、川牛膝等的临床疗效得以确认,成为中医所用的新药材;从保证中药质量出发,研究地道、加工、贮存、制剂的系统质量控制;从中医治则和临床经验入手,对攻下药物和活血化淤等药物的共性研究。

    3、中药疗效评价客观化这种趋势表现在两方面:一是形成了一套根据中医理论辨证分型,并采用现代科学指标总结中药疗效的方法;二是复方研究成果逐年增多,统计和疗效分析规范化。

    4、中药生产工业化饮片和成药生产的企业化为机械化生产创造了良好条件。目前洗药机、切药机、碾压机、粉碎机、蜜九机、蜡壳机、泛九机、冲剂机、干燥机、包装机日益推广,并开始和计算机结合,由电脑自动控制。另一方面,中药材收购、生产、销售实行“三证”以后,管理和流通方面一体化加强,对保证和提高中药质量有利。

    5、中药质量标准化传统的方法是以地道、采收期、炮制制剂技术来对药材整体有效性加以控制,而不是针对其中某一成分。“望(形、色)、问(产地、加工方法等)、闻(气、味)、切(质地)”的特点是快速,而且不需要对样品作任何特殊处理,但量的标准不明确,需要人脑贮存大量特征信息。色谱和光谱技术以及生物测定引入中药质量控制中,将使中药标准化提高到一个新的水平。

    6、中药学教材规范化已有中药化学、中药药理学、中药鉴定学、中药炮制学和中药制剂学等五门专业课程和中药学、方剂学、中医基础、药用植物学等全国统编教材,有利于人才培养。

    7、药典内容现代化我国从63年版开始,药典分一、二两部,一部收载中药。从下表比较中可看出药典在突出中药特色和吸收现代科技方面的明显变化。

    8、中医中药研究同步化中医和中药研究相脱节,医不知药,药不为医用都将导致中医整体的消亡。把二者结合起来的途径是加强临床中药学的研究,把提高疗效和提高药材质量统一起来。

    9、中药科研国际化一中药独特疗效和从中药中发现新药的成功例子(如麻黄素、青蒿素等)吸引着国际学者对中药研究的兴趣。

    三、未来中药学的基本特征

    未来中药学无疑要吸收现代科技来武装自己,但在下述三大特征上必须一脉相承,按照固有的体系来发展。

    1、以“气味论”为基础的中药理论不变。中药的形色气味是中医几千年来用以解释药性的依据,并受阴阳五行学说的支配,形成特有的理论体系,今后中药理论的丰富和、发展取决于对人嗅味觉生理和药物气味本质的研究。“神农尝百草”的分子机理在21世纪可望阐明,与此相关的品质评价,药性解释必定有所突破。

    2、用于防治疾病的物质形式不变,即使用药材和中成药的方式不变。这是区别于“天然药物”或“植物药”研究的显着标志。“天然药物”是国外针对“合成药物”而提出的,其实二者本质都是分子药物。中医在可以预见的将来,不会丢掉麻黄、青蒿去利用麻黄素、青蒿素。因此,中药学物质基础的研究是提供安全、有效、精良的药材和成药。在此前提之下,借鉴一切现代化技术来确保“整体药物”疗效的发挥。

    3、辨证论治,采用饮片一汤剂的形式不变。辨证论治是中医精髓所在,与之相适应的是能随证加减的饮片一汤剂形式。既然如此,汤剂的药效研究和改进这一难题就是不可回避的。尽管在技术上还存在很多困难,但是到2000年,汤剂的化学成分谱和主要药效指标可能快速解决;医院用和家用煎药电器将普及;服用量也会大大减少;必要的矫味剂亦将研制成功;制备汤剂所需的饮片,即适于炮制和煎煮、能达到最佳煎出效果的片型和厚度的标准将要确定。目前全国有44家重点饮片厂,年产饮片达几万吨,这是一种不同于西药粉体工程的应用形式,而我们要保持和发扬这一特色,而不是抛弃它来另搞一套。

    四、小结

第7篇：系统科学与工程论文范文

【关键词】银行软件 集成项目管理 工程管理

计算机中银行软件系统集成工程项目管理的基本内容有以下几个方面：技术管理，实施管理，质量管理，安全与文明管理，成品保护，系统测试与验收。本论文将从施工管理，技术管理，质量管理和系统测试和验收几个方面进行详细阐述。

一、项目实施管理

计算机系统开发是一项综合性很强的管理工作，除了组织和协调两项主要工作外还包含了很多其他专业的管理内容。具体如下：

项目实施组织管理。项目实施管理的主要内容有总结项目整体状况制定合理的施工部署和施工方案，充分考虑项目的实际概况根据施工单位的人力、设备，技术状况、资本量以及总的实施方案等制定更为具体详尽的实施方案，实施组织管理要与施工进度管理相结合，以便更好地系统开发人员在质量达标的情况下按时完成任务。

项目实施进度管理。通过制定合理的实施进度实现开发周期、成本和资源安排合理，保证开发各个阶段的有序进行。

项目实施的界面管理。系统界面管理是将计算机系统集成项目施工，机电设备安装工程以及银行业务界面合理设置在工程施工内容界面内，由各子系统的工程负责人通过召开调度会的方式进行管理，将文件报告用书面方式记录，修改，协调等。

开发过程的安全管理。建立以项目经理为中心负责人的系统安全开发责任制，对技术人员定期的计算机安全知识培训、教育。

二、技术管理

计算机技术管理在整个开发过程中普遍存在，为了贯彻实施国家与地方的技术指导标准，计算机系统集成设计时要求对提供设备、安装要求、线材规格、隐蔽验收记录、验收标准和调试结果等进行技术监督和管理。

技术标准和规范管理。对计算机系统集成项目规定技术标准和规范管理是工程技术管理的重要内容。计算机系统集成工程中常常涉及国际、国家一级地方的标准和规范，所以在系统设计，设备提供与安装等各环节工作时，必须严格按照相关标准和规范认真核对，确保整个项目的合规实施。

系统模型的深化设计。因计算机系统集成项目的复杂性，由设计院出具的设计图纸在施工深度、节点选用等方面往往不符合施工单位的习惯和设计工艺。在实际施工时就需要开发人员对原来的模型进行再次修改设计。主要包括以下内容：模型类型，设计说明书，设备材料表，系统图，各个阶段的具体设计等。

技术文件管理。计算机系统集成工程中的技术文件必须进行系统科学的管理，以保证其能及时准确的为工程管理员提供技术文件。且对技术文件的收发，复制，修改，归档，保管，借用与保密

计算机系统集成工程中技术文件需要进行系统科学管理为了能够及时地向工程管理人员提供完整、正确技术文件必须建立技术文件收发、复制、修改、审批归档、保管、借用和保密等工作制定相应的规章制度，实现技术文件管理的科学有效进行。

系统安装过程管理。针对技术性要求很强的计算机系统集成工程，必须做好整体过程的技术管理工作。对各个阶段需要安装系统的技术条件与安装环境要求，安排专门的系统测试人员进行严格审核。若发现不符合规范与设计文件的情况或是需要修改的内容等均要做好实时记录工作，为系统的整体调试和开通提供技术管理档案与数据。

三、质量管理

计算机系统集成施工质量管理涵盖上述各子模型选取、模型优化与计算机语言选择等工作进行质量管理。这些管理工作除需系统总负责外，还需要银行方面提供功能需求等，确保质量管理流量的严格实施。但是开发阶段质量的最终确认是由各子系统分别进行测试的，每个子系统按照各自的功能与技术指标测试验收方案。计算机系统集成系统质量管理将从模型设计、具体开发和软件测试三个环节进行。开发过程的质量管控则主要从以下几点：前期项目组织和管理；中期项目开发的成本控制；开发进度控制；后期系统的测试与验收验收等方面。

四、项目管理过程

项目管理阶段主要由以下五个过程组成：

（1）启动阶段：是指通过研究商讨确定某个项目或是某个阶段的实行时间，并按照要求着手实施。

（2）计划阶段：是指开始实施项目计划，并且制定一份有效可行的计划步骤，保证项目预期目标的实现。

（3）执行过程：是指全面协调实施系统开发项目的人力资源以及其他使用资源，并按照计划执行。

（4）控制过程：对实施的项目进行监督和检查，保证项目目标能够有效实现，对于需要修正的环节进行纠正。

（5）收尾阶段：是指在项目的实施阶段，衡量项目的价值，以得到项目或者阶段的正式认可，按照项目计划有序完成项目，并由专门的软件测试人员对软件进行审核。

上述项目管理工作的五个过程是在其结果的基础上互相联系，一个过程的结果或是退出标志着另外一个过程的投入或是开始。尤其是项目的核心过程组，他们之间的联系是反复循环的，制定计划的目的是为了更好地执行项目，为项目的整体实施过程提供参考，执行过程中由于管控的因素，会对不合理的环节或是缺少的环节进行修正和补充。根据项目的实际实施提出更为详细的书面计划文件，用来展示项目目前的实施状况和实施进展。

五、结语

计算机系统集成工程项目管理是一个复杂的过程，其管理的各个阶段均是项目联系，相互作用和相互影响的。在实际操作过程中要保证项目管理过程处于最优状态，既要注重项目各阶段的实施，又要注重项目的整体实施过程，还要强调各阶段之间的和各阶段与整体过程之间的有效性，在执行过程中要严格注意修改和补充的部分，在总体趋势不变的情况下，最终通过各个阶段的相互作用、相互影响达到绩效的平衡，实现项目管理的成功。笔者认为将上述理论结合工程实践不仅能够优化管理理论，而且可以从理论中获得更多的利益，值得在项目中深入推广。

参考文献：

第8篇：系统科学与工程论文范文

一、合成生物学：新千年的科学技术

新的研究格局在世纪之交已经呈现，其中生物科学的地位日益凸显，数十年前还不敢想象的技术现在似乎可以实现。但是，新世纪面临着新挑战。世界人口日益增加，气候变化、粮食和能源需求增加、疾病传播等一系列新的问题随之出现。许多科学家和工程师认为，可以通过合成生物学这一新兴而又具有变革潜力的学科应对新世纪面临的部分挑战。

合成生物学是一门将科学和工程方法相结合进行生物学研究和操控的新兴学科。虽然合成生物学还处在“幼年期”――其核心研究内容主要局限于寻找和提炼可执行具体基因功能或生物化学功能的生物元件，并改善DNA合成和构建的方法――但目标远大。合成生物学家们希望设计并构建人工合成的生物系统，最终用于工业制造、粮食生产，并提高全球健康水平。

一般而言，合成生物学是指运用工程学原理，设计和构建新的生物元器件和系统，并重新设计现有的、天然的生物系统，用于有益目的。它源于生物学及相关领域一个世纪的研究成果，但离不开工程学、计算科学、信息技术等领域的重大突破。

合成生物学具有以下重要特点：（1）它是生物学研究的新颖方法。与传统的生命机制探索方法完全相反，合成生物学注重生产定制化的细胞、有机体和生命体。（2）应用工程学方法生产生命体。合成生物学通常应用工程学原理设计执行特定功能的简化的生物元素。（3）依赖于非等级化的科研和商业化网络。合成生物学向着横向的、全球化的研究方式发展，通过社交网络，它吸引了世界各地的年轻科学家。（4）需要响应社会关切。合成生物学是新兴的学科和技术，需要充分考虑该技术的伦理、法律和社会影响，以及人们对其生物安全、监管和知识产权问题的关切。

二、合成生物学发展战略

1.中国。中国认为合成生物学将带来技术推动的新一轮经济增长，因此努力成为该领域的国际领先者。目前，中国每年对合成生物学的研发投资达到2.6亿元，每年发表合成生物学论文400余篇，约占世界总量的10%，论文被引次数居全球第7。中国已经制订了合成生物学战略路线图，规划了技术、工业应用、医学和农业等方面的中长期目标。未来5年，将建立标准元件数据库，形成设计生物元器件的计算能力；形成化学品和生物材料的模块化设计和生产能力；对可增强植物耐旱性和耐碱性的生物元件进行验证设计。未来10年，将扩大标准元器件数据库，形成设计生物系统的计算能力；商业化生产某些化学品和生物材料；对合成固氮器件进行验证设计。未来20年，将形成生物系统设计、建模和验证一体化平台；商业化生产众多自然化合物、药品、化学品和生物燃料；临床应用生物元件和系统，用于检测、控制和治疗主要疾病；创造人工微生物。

2.英国。英国政府把合成生物学视为非常有商业前景的革命性平台，热切期望在合成生物学领域占据世界领先地位。英国政府决定成立合成生物学领导委员会，促进各领域的讨论与公私合作，由部长和资深业界人士担任联合主席。英国计划开展合成生物学投资如下：公共投资5000万英镑，其中多达650万英镑用于鼓励产业投资；英国工程与自然科学研究理事会投资600万英镑，鼓励大学探索新产品商业化；将合成生物学研发和相关的伦理、法律及社会影响研究的资助整合起来；生物技术与生物科学研究理事会支持16个机构从事5个跨国研究项目；拨款1亿英镑，用于未来3-5年对10万名患者进行全基因组测序。

3.美国。美国很早就是合成生物学领跑者。美国政府每年向合成生物学研究投入约1.4亿美元，其中美国国家科学基金会投入约7200万美元。2008年美国国家科学基金会投入1600万美元资助合成生物学工程研究中心。美国国防部力图将合成生物学提升为一种制造平台，美国能源部也围绕合成生物学启动了一些行动。不过，美国联邦政府还没有制订合成生物学投资或管理的整体规划。本届政府的《国家生物经济蓝图》虽然提到了合成生物学，但没有提出具体的行动计划。2010年，美国总统奥巴马指示总统生物伦理问题研究委员会对合成生物学进行评估，并制定伦理指南，意在使风险最小化的同时实现公共利益最大化。

三、合成生物学带来的机遇

合成生物学会带来新一轮产业发展浪潮。产业界大量投资合成生物学，认为伴随着基因组学和系统生物学的不断进步，合成生物学将通过生物制造给产品和物质开发带来革命性影响。到21世纪头十年的中叶，全球就约有3000家生物技术公司，其中基因合成公司遍及五大洲，每年生产约5万条基因。生物产品在经济上举足轻重。2010年，美国的生物经济（包括转基因作物、生物产品和工业生物技术）产值约为3000多亿美元，超过美国GDP的2% 。据市场研究公司BBC Research估计，2011年合成生物学（包括支撑技术、生物元件及其组合产品）全球市场价值为16亿美元，2016年将达到108亿美元。

企业纷纷投资颇具前景的人工改造的生物产品，包括微生物、植物橡胶、生物基丙烯酸树脂、产于生物废料的绿色化学品、维生素以及用可再生碳水化合物生产的生物柴油。美国安伦捷科技公司副总裁达琳・所罗门认为，合成生物学是产业发展的新一轮浪潮，生物制造将以可持续原料取代传统原料，从而改变所有产品的生产工艺，使全球经济更为可持续。

合成生物学的大规模应用及市场推广要耗费数十年时间，不过DNA测序、计算技术等相关技术的齐头并进会缩短这一进程。专家们预计：未来5年，将会形成数个全球性的合成生物学研究平台；未来10年，合成生物产品产值将达200亿美元，生产细胞以制造大宗化学品和精细化学品将成为常态；未来20-30年，将理性地合成多细胞组织或器官，细胞计算系统将得到广泛应用，新颖的生物制造工艺将被应用于生产非生物产品。

四、合成生物学发展面临的挑战

要充分释放合成生物学的潜力，需要克服技术、监管、知识产权等诸多挑战。

1.技术挑战。发展合成生物学在元件及应用、互操作、度量、量产成本控制、工具及软件等方面面临挑战。在元件及应用方面，开发一大批标准化、模块化、行为可预测、可广泛应用的生物元器件是近在眼前的挑战。尽管有数以千计的生物元件已编目，但可重复且可靠的生物元件并非广泛可用。在互操作方面，合成生物学发展的关键之一是开发出标准化的生物元件，像模块一样可靠地组装，视情调整。为了得到普遍认可和应用，生物器件和系统的每个元件以及数据库、度量单位和可扩充系统在不同尺度和水平上都要兼容。在度量方面，准确度量系统性能是合成生物学面临的迫切挑战，有必要形成能支持多种度量类型的基础设施，而且未来全球统一的度量单位与度量本身一样重要。在量产成本控制方面，经济合算地生产工业化学品需要工程化生产高效微生物株，然而，现在开发含有合成生物元件的可行产品仍是一项艰巨的任务。在工具和软件方面，改进数据收集工具、软件和硬件对于合成生物学发展也很重要。除了可降低合成生物元件成本的自动化工艺外，专业化计算工具（如计算机辅助设计和建模工具）的缺乏也阻碍了合成生物学的发展。

2.监管问题。科学进展往往快于政策制定，同时合成生物学的界限也在不断变化，因此在早期就应关注与合成生物学治理和监管相关的问题。

3.知识产权问题。构建新的生物元件带来了一系列问题：对生物元件的权利是否应私有？如何进行生物元件登记？是否应对其申请专利？不同的知识产权和分享安排如何影响合成生物学的进步与创新？目前各国专利法规定不一。合成生物学在现有或新的知识产权体系下能否蓬勃发展是研究人员关注的一个重大问题。鉴于已经开发的合成生物元件数量巨大，并且企业对商业化产品开发有浓厚的兴趣，解决知识产权问题异常重要。

4.包容问题。合成生物学是交叉性学科，既产生于多个学科，又回馈于这些学科。持续包容对于合成生物学的持续发展十分重要。一方面，要与产业界、监管和政策制定机构交流合作，使技术推动与市场拉动相结合。另一方面，还要使更多的公众参与合成生物学对话，了解其可能存在的内在风险，讨论有关的生物安全和伦理问题。

（作者：贾 伟，中国科学技术信息研究所副研究员，主要研究方向为国外科技政策与发展战略。

刘润生，中国科学技术信息研究所助理研究员，科技参考研究室负责人，主要从事科技战略与政策研究。）

链接：

合成生物学（synthetic biology），最初由Hobom B.于1980年提出来表述基因重组技术，随着分子系统生物学的发展，2000年E. Kool在美国化学年会上重新提出来，2003年国际上定义为基于系统生物学的遗传工程和工程方法的人工生物系统研究。

“合成生物学”更早可追踪到波兰科学家Waclaw Szybalski采用“合成生物学”术语，以及目睹分子生物学进展、限制性内切酶发现等可能导致合成生物体的预测。“系统生物学”则可追踪到贝塔朗菲的“有机生物学”及定义“有机”为“整体或系统”概念，以及阐述采用开放系统论、数学模型与计算机方法研究生物学。

第9篇：系统科学与工程论文范文

2016年6月24日，由《科学中国人》杂志主办的“开放共享论坛暨科学中国人（2015）年度人物盛典”在北京举行。上海大学理学院数学系李常品教授因其在分数阶微分方程的理论分析和数值计算方面的突出工作而获选“科学中国人（2015）年度人物”。

一个是为表彰引领学术进步的杰出学者而设立的在世界领域具有影响力的榜单；一个是授予中国杰出科学家，旨在将其人、其事、其学、其知呈现给学术界的荣誉。这二者不约而同地将青睐的目光投向李常品教授，并不是巧合。

李常品，上海大学理学院教授、博士生导师，中国计算数学学会理事，美国机械工程师协会会员。其主要研究方向为分数阶微分方程数值计算、分岔混沌的应用理论和计算。他先后应邀到香港、南非、新加坡、美国、澳大利亚等地区和国家的多所高校访问，是德国德古意特出版社TFractional Calculus in AppliedSciences and Engineering系列丛书的主编，是International Journal of Bifurcation and Chaos、Fractional Calculus and Applied Analysis、International Journal of Computer Mathematics等国际SCI杂志编委，是SCI杂志Philosophical Transactions of the Royal Society A：Mathematical，Physical and EngineeringSciences （2013年）、International Journal of Bifurcation Chaos（2012年）、European Physical Journal-Special Topic（2011年）的Lead Guest Editor，同时还是美国《数学评论》和德国《数学文摘》评论员。

李常品教授长期从事分数阶微分方程数值计算方面的研究工作，系统地建立了求解分数阶导数和分数阶微分方程的高阶数值方法，以及分数阶微分系统的线性化定理，并解决了法国学者提出的Audounet-Matignon-Montseny猜想。此外，他在分岔混沌的应用理论和计算、复杂网络动力学等方面亦做出有特色的工作。其工作被多位国际著名学者引用或在国际学术会议上被多次提到。他先后主持多项国家和省部级科研基金项目，在国际知名杂志上100余篇，SCI他引3000多次，2014年和2015年连续入选“Elsevier中国高被引学者榜单（数学）”。在World Scientific出版编辑专著1部、在Chapman and Hall/CRC出版专著1部。曾获分数阶微积分领域的黎曼一刘维尔理论文章奖、上海市自然科学奖和宝钢优秀教师奖。优秀的环境成就优秀的科学家

上海大学是上海市属、国家“211工程”重点建设的综合性大学，是国家教育部与上海市人民政府共建高校。

上海大学数学系有数学一级学科博士点、数学博士后流动站，数学、统计学等一级学科硕士点，先后有上海市教委重点学科――数学科学与技术、上海市重点学科――运筹与控制、上海高校一流学科、上海市高校高原学科。在2008年到2020年上海市高校发展定位规划中，上海大学数学学科被列为“国家级”一线学科和“扶强”重点发展学科。上海市应用数学与系统科学研究所、上海大学核心数学研究所、上海大学优化开放实验室、上海大学数学与编码密码研究所、上海大学系统科学研究所、上海大学张量与矩阵研究中心均挂靠数学系；上海市青少年科技人才培养基地――上海大学数学科学实践工作站是全国首家数学工作站。

2016年US NEWS（美国新闻和世界报导）全球最佳大学数学学科排名中上海大学位居第61位；英国国际高等教育资讯机构（Quacquarelli Symonds，Qs）的“2012世界大W数学专业排行榜”中，全球排名并列第51名；据美国ESI数据库最新数据，全球前1%的数学研究机构有232个，上海大学排第123，进入全球前5‰行列。近年来数学系每年有200多位国内外著名专家学者前来讲学交流，包括菲尔兹奖得主E.I.Zelmanov及欧拉金质奖章得主陈关荣、杨乐等30多位海内外院士。此外，上海大学数学系主办或承办了国际学术会议30多次。

在这样一座拥有良好数学教学、研究氛围的学校里.学习、传授数学知识.是一件乐事.尤其是对于李常品教授这样热爱数学这门有趣科学的人来说。

醉心于分数阶微积分

多年来，分数阶微积分一直是李常品的主要研究方向。他醉心其中，对科研工作有着非常深沉的爱。

分数阶微积分这一重要的数学分支诞生于1695年，和经典微积分几乎同时出现。1695年9月30日，德国数学家G.W.Leibniz和法国数学家G.L′Hopital通信，探讨当导数的阶变为1/2时，其意义是什么？当时G.W.Leibniz也不知道定义与意义，只是回复道：“这会导致悖论，终有一天将会是一个很有用的结果。”顾名思义，分数阶微积分包括分数阶微分与分数阶积分，它还可以推广到分数阶差分与分数阶和分。

“一般认为，分数阶微积分是整数阶微积分的推广，在近三个世纪里，分数阶微积分理论方面的研究主要在数学的纯理论领域里进行，似乎它只对纯数学家有用。然而在近几十年来，分数阶微分方程越来越多地被用来描述光学和热学系统、流变学及材料和力学系统、信号处理和系统辨识、控制和机器人及其他应用领域中的问题，人们逐渐发现分数阶微积分能够较好地刻画自然科学以及工程应用领域一些非经典现象，甚至成为相关学科中的一个非常有用的数学工具。”李常品教授介绍到，由于其广泛的应用前景，分数阶微积分理论受到越来越多的国内外学者的广泛关注。

“国内早期开展分数阶微积分应用研究的高校有山东大学和上海大学。随后又有教授回国从事这方面的研究，如厦门大学、河海大学等。目前国内已有一些高校和研究所从事这一方面的研究。国内有不少学者积极参加国际学术会议，活跃在这一领域并为国际同行所关注。”李常品自豪地说。

随着分数阶微分方程在越来越多的科学领域里出现，无论对分数阶微分方程的理论分析还是数值计算的研究都显得尤为迫切。然而，由于分数阶微分是拟微分算子，它的保记忆性（非局部性）在对现实问题进行优美刻画的同时，也给问题的分析和计算带来很大困难。鉴于此，发展新的数值算法，特别是在保证计算可靠和计算精度的前提下，提高计算效率，解决分数阶微分方程计算量和存储量过大的难点问题，并发展相应的计算软件成为亟待关注的课题。

在分数阶微分方程的求解过程中，分数阶导数的逼近尤其重要。求解分数阶导数的现有算法的计算效率不够高，这也是该领域遇到的困难之一。李常品说，他和团队要做的，就是尽量提高算法效率，做到高精度、快收敛、少存储。

除了在分数阶微积分方面做出有益的工作外，李常品在另外领域即分岔混沌的应用理论和计算、复杂网络动力学等方面也做出了有趣的工作，并由于他的突出工作而被邀请为International Journal of Bifurcation and Chaos的编委。

20世纪下半叶，非线性科学获得了前所未有的蓬勃发展。这些研究不仅具有重大的科学意义，而且具有非常广泛的应用前景。如何应用混沌和分岔理论的研究成果为人类服务已经成为21世纪非线性科学发展的新课题，也是目前数学家和工程技术人员所面临的一个重大挑战。

“一方面，混沌与分岔的应用将会促进人们对混沌与分岔的本质的更深刻的认识；另一方面，混沌与分岔在实际应用中提出许多新问题，这也将进一步促进分岔混沌的深入发展”李常品解释道。

兴趣是最好的老师

似乎每一位优秀科学家的成长道路上，都有一项必不可少的诱因，那就是兴趣。

李常品说，兴趣是他最好的老师。

小学的时候，陈景润的故事像是一束光，照在李常品幼小的内心中。“数学家”，这个有分量的称谓.让他觉得那么神圣，令人向往。

良好的启蒙让李常品对数学有了极大的兴趣。然而，真正让李常品迷上数学的，则是在日后不断地学习中，日益增加的数学知识所带来的曼妙而神奇的世界，以及这个世界里的S多未知。李常品说：“初中时，有一位叫做万四层的数学老师，对我影响很大，我非常崇拜他。当时，他讲课很生动，反应也快，深受学生们喜欢。最令我佩服的是，他一方面教我们课程，一方面还在自学微积分。也正是在他的耳濡目染下，我对数学的热情不断地被激发出来。到大学的时候.看吉米多维奇和那汤松的书，我深受感动，又一次深入地认识了数学的乐趣，也从此开启了一条新的人生之路。”

吉米多维奇的《数学分析习题集》是一本国际著名的习题集，它在中国有很大的影响，早在上世纪50年代，国内就出版了该书的中译本。最引人入胜的，是全书的几千道习题。李常品说，大学的时候，他将这本书所有习题做完了，从此深深地被数学迷住了。