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1.信息是哲学层次上的抽象
信息论的主要创始人,美国数学家克芬特・仙农在研究信号、消息和信息的相互关系时指出:信号是信息的物理表达层;消息是信息的数学表达层;信息则是更高层次哲学上的抽象,是信号与消息的更高表达层次。这是一个非常精辟的论述。可惜,现在我们很多人在很多情况下都把消息和信息混淆在一起。包括仙农先生本人给信息一词下的定义:“信息就是不确定性的消除量”,也并不是从哲学层次上提出来的。混淆信息和消息的背后是我们对哲学和数学的认知出现了差错。我们要找出这些差错,还要对整个事件发生的来龙去脉详加分析。信息论、控制论和系统伦这三个密切相关又自成体系的理论为什么会在短短的三、五年内同时出现?它们产生的历史背景是什么?恐怕还得从一百年前相对论和量子力学的出现开始谈起。
A.哲学百年沧桑
我在上一章“时间和空间”中讲到:现代哲学一直停留在19世纪的水平上没有多大的进展,表现出了明显的衰落。造成这一状况的原因是:自从20世纪初相对论和量子力学先后问世,人们对客观世界的认识就进入到一个新的层次,而哲学家的步伐却一直跟不上来。辩证法只能解读“牛顿三定律”层次的东西,而科学家们急需要有一种新的思想方法来解读相对论和量子力学。在这样的历史背景下,一些科学家在从事自己所在专业的研究过程中,逐渐触及到一个新的哲学体系――系统观察法。这是一个超出辩证法而又不脱离辩证法的思想体系,就像相对论既超出又不脱离牛顿三定律一样。由于大家所处的具体专业不同,每一个人都仅仅接触到这个思想体系的一部份,于是信息论、控制论和系统论纷纷出笼。这三个科学理论实际上就是不同专业的科学家从不同的角度对同一个哲学思想体系的表述。可惜的是已经半个世纪过去了一直没有人能把三者融会贯通地结合起来,提炼出一个完整的哲学思想体系,形成一个完整的宇宙观。
为什么会这样呢?经过了二、三百年的发展,现代科学已经在西方文化的基础上形成了一个相对完整的思想体系。在思维方式上它以微观分析思维为主导思维方式,拒绝承认宏观综合思维的主导作用;在思想方法上它仅仅认识到矛盾双方的辩证关系,对矛盾双方生存的共同基础认识不足,对多头矛盾共同作用缺乏认识;在宇宙观上它固守“牛顿三定律――广义相对论”的宇宙观,对量子力学的宇宙观视而不见。只把量子力学当作奴隶来使用,而拒绝承认它的宇宙观,真可谓是天大的冤枉。在这样一个具有明显缺陷的思想体系主导下,我们的科学家即便是在自己的实践活动中已经认识到了更高层次的思想方法,也是仅仅局限于一般性应用,不能从宇宙观的高度把一个完整的哲学思想体系建立起来。
如此说来,目前信息论、控制论和系统论都还是一种处在原生状态的哲学。它们刚刚从社会实践中走出来,还需要有一个锤炼和升华的过程,最后才能形成一个更高层次的哲学思想体系。一个全新的思想方法背后必然有一个全新的宇宙观。尽管目前人们在强大的思维惯性作用下仅仅把新的思想方法当作工具在广泛使用,而拒绝承认它的宇宙观,但是它入主哲学殿堂的步伐是谁也阻挡不了的。当唯物辩证法升级为系统观察法的时候,唯物主义宇宙观也自然会提升为一个系统性的宇宙观。总之,哲学在20世纪发生了一场跨越式的发展,很多哲学家被抛弃在了19世纪,这是不容否认的历史事实。
信息论、控制论和系统论它们究竟属于哪一个学科?为什么我们不能讲“信息学、控制学和系统学”?我们为什么仍然称克芬特・仙农和诺伯特・维纳是数学家,难道他们在信息论和控制论方面的贡献比不上在数学方面的贡献吗?我心头多年的疑惑总算是有了一个说法。“名不正则言不顺”,现在到了给信息论正名的时候了。信息论就是20世纪最伟大的哲学论著;它的作者就是20世纪最伟大的哲学家。我们不这样给他们定位,我们就不可能真正理解什么是“信息”;也不能真正理解什么是哲学。
我在前面“第三章时间和空间”中曾经说:“20世纪没有严格意义上的哲学家”,现在看来也需要稍作修正。应该说:信息论、控制论和系统论的几位创始人真真正正是20世纪的哲学家。虽然连他们自己都没有意识到他们触及到的是一个高层次的哲学体系,这并不影响他们成为新的哲学体系的发现者和实践者。这也正显示出哲学的奥妙所在。从历史上看,真真正正坐在那里大篇大篇地写哲学专著的人,往往并不一定是真正意义上的哲学家。
联想信息论、控制论和系统论在当今社会中的显赫地位,岂不正好是哲学理应所处的位置吗?20世纪衰落的并不是哲学,而是我们这些职业的哲学人。历史给我们哲学家们开了一个不大不小的玩笑,恍然大悟之后还真有点让人羞愧难当。“往者不可谏,来者犹可追。”尊敬的哲学家们,让我们把19世纪的一些哲学命题权当是宝贵的文物暂且搁置起来吧,什么物质和精神呀,唯物和唯心呀,都暂且不要考虑,赶快投身到建设新的哲学体系的宏伟工程中来吧!现在,信息论、控制论和系统论已经渗透到了全社会的各行各业和所有的科学领域,我们再将它们贯通起来整合成一个完整的哲学思想体系,那还不把整个人类社会都折腾到天堂上去?
B.哲学源于实践
我们从信息论、控制论和系统论的产生到它们向全社会各个研究领域全面渗透的过程中看到了什么?看到的是:一个新的哲学体系从实践中产生又返过来指导实践的过程。
广义相对论和量子力学把人类对客观世界的认识带入了一个新的层次;在这个新的层次里面产生了新的认识方法;新的认识方法背后隐藏一个新的宇宙观。所以,要想在新的世纪里面当一位新的哲学家,首先必须认真理解广义相对论和量子力学,特别是要学会系统地理解它们的时空观,然后再学习在这两个基础理论之上已经形成的信息论、控制论和系统论。最后才有资格展开你的哲学思维。哲学源于实践,你不进入到这样的物质层次就不可能产生相应的哲学思考。
当我们学习了信息论、控制论和系统论再去学习中国哲学的时候,我们会发现它们两者之间竟然能非常容易地沟通起来。这是为什么呢?我们把上面的道理返过来想一想就会明白,原来它们的思维都深入到了同一个物质层次。现代人是由广义相对论和量子力学把思维引入到这个物质层次里面来的,那么中国古代哲人是如何把自己的思维深入到这个层次里面来的呢?没有别的方法,只有练功“入静”,让大脑进入“庄子”所说的那种“坐忘”状态,从而感触到一个更深入的物质世界。练功就是中国古代哲人非常重要的一种实践活动。
研究哲学需要有很深入的社会实践体验。一个现代的哲学家,你如果想研究中国哲学就必须要学会“入静”。你感触不到意境中的那个物质世界,你就不能理解中国哲学的精髓所在。同样,你要是想当一个21世纪的哲学家,就必须跟随广义相对论和量子力学进入到一个更深入的物质世界,特别是要弄清楚它们的时空观。这是最基本的入门条件,你如果作不到这一点就只能停留在19世纪,做一个19世纪西方哲学的守护神。因为19世纪以前的西方哲学对客观世界的认识只局限在四维时空的显物质世界。
C.信息和意识
“信息”实际上就是哲学家通常所说的“意识”,是更高理论层次上的意识。信息较意识有着更广泛、更深入、更充实、更具体、更实用的内涵。从意识到信息,标志着人类对客观世界的认识深入到一个新的物质层次,也是哲学在20世纪发生的一次跳跃式的发展。
20世纪初,广义相对论把一个由时空张力广泛联系的宇宙介绍给我们;量子力学把一个不确定的混沌宇宙介绍给我们;而在此之前,人们只有一个由万有引力广泛联系的宇宙。人类对客观世界的认识由此深入到了一个新的层次。人与外界的交换越来越频繁、越来越复杂。人与人之间的意识交流出现了越来越多的转换形式。原来人与人之间是通过语言来直接进行意识交流的,语言是意识的表现形式;语言是现实的意识。电话的出现,使电信号也成了意识的表现形式和现实的意识。到了信息论我们就把电信号改称为信息的表现形式和现实的信息,意识就是这样很简单地转称为信息进入一个更高层次的哲学体系。现在人们往往不能十分清晰地界定信号、消息和信息之间的关系,我们只要把这三者的关系稍微理顺一下就很容易明白:信息就是原来的哲学体系中的意识。原来我们把语言看作是现实的意识、把一本书看作是固化的意识;现在我们把语言看作是信息在物理层次上的表达、把一本书看作是储存起来的信息。
信息一点也不否定原来的意识,只是在原来意识一词的含义上加入了一些新的内容。新的内容主要是从两个方面加入的。一个方面就是上面刚讲过的,原来的哲学仅仅把语言看成是意识的表现形式和现实的意识,而信息论则把信号看成是“意识”的物理表现形式,把消息看成是“意识”的数学表现形式。很明显是根据时展的需要把意识的表达形式更进一步细化了。
另一方面加入的内容就不太容易理解了。我们对客观世界的认识不断深入,“物质”一词的内涵不断向“意识”方向扩展,到了暗物质、暗能量,物质和意识实际上已经完全合二为一了。按说依照辩证法并不应该难以理解,矛盾双方在一定条件下的相互转化呀!可是我们的哲学家就是拒绝承认。历史要发展,科学要前进,“信息”一词也就应运而生了。它不仅保留了“意识”一词原来的内涵:“意识是物质的产物”,它更告诉我们:“在物质世界的一定深度,意识就是物质”。也就是说,信息一词不仅包涵了主观的意识还增加了客观的意识。信息论要讨论主观信息和客观信息的问题,这在原来的哲学体系中是拒绝讨论这个问题的。
总之,信息就是系统化、层次化、客观化的意识。在这里一下子还讲不明白,到下面“主观信息和客观信息”一节再作详谈。
D.信息和消息
信息和消息的关系非常复杂,因为它涉及到哲学和数学的关系。研究它们之间的关系使我想起了中国哲学一句名言:“道可道,非常道”。就是说:用语言可以表达清楚的道理,都不是自然界最根本的、永恒不变的道理。我们给“信息”一词下了几十上百个定义,没有一个十分妥贴让人满意的。就是因为“信息”与中国哲学的“道”进入了大致相同的哲学层次。用语言(包括数学语言)都不可能完全表达清楚它的内涵。
能够用语言表达清楚的“道理”比“道”低一个层次,但是当我们所要认识的客观事物本身就处在物质世界比较浅显的层次的时候,“道理”和“道”就完全一致了,在这种情况下我们完全可以把道理看作是“道”。同样,信息和消息的也是这样。信息一词具有较深层次的哲学内涵,是不可能用语言(包括数学语言)完全表达清楚的。用语言(包括数学语言)能够完全解释清楚的应该是消息。但是,当信息所在的系统处在客观世界比较浅显的层次时,信息和消息是完全等同的,在这样的情况下我们把信息和消息混淆在一起也不为错。只是我们必须清楚二者在什么情况下是相同的,可以相互通称;在什么情况下二者是截然不同的不能相互通称。
信息是哲学层次上的抽象。如何抽象才是哲学层次上的抽象呢?我对克芬特・仙农先生的论述是这样理解的:对客观事物的物理特征进行抽象,包括三维大小尺度、颜色、温度、频率、速度、强度等等,可以获得信息的最低级表达层次---信号;对信号进行数字化处理,运用数学语言进行逻辑推理、综合、分析,可以获得信息的较低级表达层次―-消息;哲学层次上的抽象在以前的哲学中主要是指运用辩证法对客观事物进行多方位的抽象,而到了信息论这里已经上升为运用系统观察法对客观事物进行多时空的系统的抽象了。学习过系统论的人都知道,系统可以赋予我们一种洞察力,让我们能认识到其他方法观察不到的一些客观现象,而信息一词的内涵恰恰就包括了这样一些新的内容。
消息是信息的数学表达层,或者说是语言表达层。由于四维时空的“数理屏障”作用,消息只能存在于四维时空之内,而信息一词是不受时空屏障制约的。在四维时空之外只有客观信息存在,没有消息和信号存在;在四维时空之内既有客观信息存在还有主观信息存在。消息与主观信息是完全相通的,可以通称;消息与四维时空内的客观信息就不在同一个层次,是不可以通称的。详细解释还是放到下面“主观信息和客观信息”一节来讲。
2.信息是我们与外界交换内容的名称
信息论与控制论的创始人之一,美国著名数学家诺伯特・维纳认为:“信息就是我们在适应外部世界和控制外部世界的过程中,同外部世界进行交换的内容的名称。”这一句话讲的很有内涵,值得我们仔细探究。首先它告诉我们:信息存在于我们同外界进行交换的过程中,我们不与外界进行交换的时候信息就不存在。在没有我们存在的客观世界中本来是没有信息存在的,“信息”的主观属性赫然若揭。
“交换内容的名称”这7个字也值得我们细心玩昧,信息不就是我们对交换内容的一个称呼嘛?这使我想起中国古人的一句名言:“名可名,非常名”。说的是我们对周围事物的任何称呼都不是一成不变的,随着时间和空间的变化,我们对周围事物的称呼一直都在不断地发生着变化。一般情况下,我们都是给相对稳定的事物起一个名字,对于变化快的、比较复杂的事物我们没有必要给它起名字,或者不方便起名字,这时候就需要有一个统称,信息就是我们在这个时候使用的一个统称。所以,不管是已经有名称的客观事物,还是没有名称的客观事物我们都可以把它们的基本属性和存在方式看作是一个信息。当然这样的信息在未被我们的大脑意识到之前只能算是一个消息或一个信号。
我们在适应外部世界和控制外部世界的过程中,同外部世界在不断地进行着物资和能量的交换。对于交换的内容有时我们有具体的名称,我们既可以直呼其名,也可以称之为“信息”;如果没有具体的名称,我们就直接称之为“信息”。在此,我想模仿我的祖人“庄子”说一句粗话,还望大家见谅。“什么都是信息,信息也什么都不是。信息是个‘屁’”。消化道中的脏气从排出,它的响声和气味开始扩散、稀释,一直到人的感觉器官不能感觉到为止,我们把这一时间段的脏气称之为:屁。通常我们说:甲某放了一个屁把乙某给呛跑了。如果我们用信息化的思维方式来说这句话,就是:甲某释放出一个信息,乙某接受到这一信息后迅速离开了。这个简单的例子告诉我们:信息论就是一个方法论,它告诉我们如何用信息化的思维方式去认识复杂的客观世界。
一个外科医生可以从患者的放屁声中获得手术成功的信息。因为“屁”是患者消化道的产物,它携带着患者消化系统的信息,它携带的信息量与它所在系统的复杂度密切相关。屁声在没有转输到医生的大脑之前只是一个客观信号,被医生的意识系统接受之后才成为信息,这时它的信息量与医生大脑意识系统的复杂程度密切相关,一个经验丰富的医生可以获得更多的信息量。从这个简单的例子我们可以看到:任何信息都是系统中的信息,脱离开系统无所谓信息。所以要认识一个信息,首先要了解它所在的系统。
总之,信息论是一种方法论,是我们认识复杂问题的一种思想方法.当我们不使用这一种思维方法的时候,信息是不存在的.客观世界中只存在着物质,不存在信息.当我们开始运用这一种思想方法的时候,我们可以把任何物质称之为信息,包括我们已经认识到的物质和我们还没有认识到的物质;信息就是我们的大脑对物质的一种意识方法.信息化的认识方法和信息化的思维方式是系统思维的主要内容之一,任何信息都是一定系统中的信息,脱离开系统就没有信息。我们必须把信息论、控制论和系统论结合起来一块研究,形成一个完整的系统观察法。
3.主观信息和客观信息
作为一个唯物论者,我不认为信息[意识]是一种客观存在。但是我是一个中国式的唯物论者,承认有客观信息[意识]存在。走出四维时空物质就是意识,意识也就是物质。对于中国哲学,言重一点的人称它为:“客观唯心”,平和一点的人称它是“朴素的唯物主义”。以前我知道他们说的都不对,可是不知道如何来反驳,现在当我学习了信息论、控制论和系统论以后,我明白了,原来中国哲学中的唯物主义应该叫做:“系统辩证唯物主义”。中国哲学的“天人合一”思想就是透过人体这个小系统去认识宇宙这个大系统。系统辩证唯物主义对客观世界的认识比辩证唯物主义更深入一个层次,是辩证唯物主义的升级版。辩证唯物主义仅仅是系统辩证唯物主义的一个重要组成部分。
我是马克思和恩格斯的崇拜者,我崇尚马克思充满睿智的头脑;我佩服恩格斯思路的敏捷,我对他们的辩证唯物主义从未有过怀疑。但是,我是一个中国人,我更信奉中国哲学;我还是一个现代人,我更喜欢学习现代科学理论。我曾经在它们三者之间徘徊,不知所措。现在好了系统辩证唯物主义把它们非常科学地协调起来了。中国哲学、辩证唯物主义和信息论、控制论、系统论原本都是一体的,出现矛盾是我们对客观世界的认识还不够深入。
信息论、控制论、系统论三论归一是现代科学理论研究的一大趋势,系统论是前两论的基础也已经基本明确,只是这三归一该如何一个归法?多年来一直没有一个明确的说法。我的方法就是首先给它们区分主观、客观属性,就是把主观系统和客观系统,主观控制和客观控制,主观信息和客观信息一一区分开来。
A.主观系统和客观系统
系统就是一种整体观念。当我们用整体的观念去认识宇宙的时候,我们就把宇宙在主观上设定为一个系统;当我们把一个国家在主观上设定为一个系统的时候,也就是在用整体的观念研究这个国家。系统论就是一个整体方法论。可是不知大家是否想过,你只要用整体的观念去认识客观事物就必然会落入中国哲学的套路,因为在运用整体观念上目前还没有谁能比得上中国哲学。
我们说:“系统论是具有逻辑和数学性质的一门新兴的科学”,并常常以它具有逻辑和数学性质来证明它的科学性。其实我们错了,正是逻辑和数学的局限性制约了系统论的整体性,致使自然界中广泛存在的另一大类系统不能被纳入系统论研究。这另一大类系统就是德国科学家艾根在他的超循环理论中描述的“循环生成和循环制约系统”;也就是中国哲学中的“五行生克系统”。现代的超循环理论和古代的五行生克循环,他们研究的是同一类自然现象。
这两大类系统就像是一对孪生兄弟紧密联系,相互影响,相互制约共同维护着客观事物的平衡发展。也就是说:任何一个客观事物的历史发展过程都是这两类系统相互影响,相互制约,相互依存共同发展的过程,像物质世界的膨胀运动和旋转运动、生物界的遗传和变异、人类社会中的民主和集中等等。可惜的是这两类系统中有一类系统是不能用逻辑和数学来表达的,现在的系统论只研究具有逻辑和数学性质的系统也是出于无奈。
对系统论的深入研究,让我们认识到:系统起源于混沌,而最终也结束于混沌,系统的边缘地带也都是混沌的,系统处在混沌的包围之中。那么系统究竟是如何起源于混沌的呢?
我们知道混沌是物质的彻底的自由运动状态。自由运动导致部分物质和能量聚积起来,大聚积引发大爆炸、大膨胀。就是这种膨胀运动势力在自由运动的混沌之中支撑起了系统;反过来说,系统是膨胀运动势力把物质组织起来形成的。所以系统都具有方向性[时间性]和扩张性。但是,在膨胀运动势力支撑起来的系统之中自由运动势力并没有被消灭,原来表现为混沌状态的自由运动的物质在膨胀运动势力的冲压下转变成了旋转运动,旋转运动进一步演化出循环运动。循环运动让物质在自由运动的原则下组织起来形成另外一种系统。这样在一个相对独立、完整的系统内部就出现了两种组织形式的系统,按照膨胀运动组织原则形成的系统我们称之为“主观系统”;按照自由运动组织原则形成的系统我们称之为“客观系统”。所有自然形成的系统都是主观和客观两种系统交织在一起形成的。
很明显,现在的系统论研究的主要是主观系统。虽然德国科学家艾根在研究生物系统进化过程时发现了循环系统,也认识到了循环系统在自然界中存在的广泛性,但是几十年过去了,人们一直没有把这两类系统并列到一起来研究。造成这一现象发生的原因大概有如下三个方面:首先是人们的基本观念问题。现代社会的主流文化是以分析思维占主导地位的西方文化。人们刚刚开始运用像信息论、系统论这样的整体思想方法去认识客观事物,还不能完全摆脱分析思维惯性的制约。客观系统中各要素之间的复杂关系超出了辩证逻辑的认识范围,数学语言也无能为力,导致科学在客观系统面前驻足不前。科研对象的局限性也制约了系统整体思维的全面发展。现在科学家们研究的系统大多还是以人工系统为主,而人工系统工程都是主观系统。在大自然中客观控制系统主要表现为旋转运动,如原子的旋转、太阳系的旋转,我们目前还不知道它们为什么要旋转;在四维时空之外它表现为暗物质和暗能量,而我们对暗物质也还知之甚少。
在生物界和社会组织中,客观系统虽然容易被我们认识到,由于物理学家认识不到,数学家又解读不了,这种客观系统也只能被排斥在主流文化之外。如果再没有哲学来揭开其中的奥妙,长此以往后果很严重,整个人类社会的发展都会受到很大影响。
通过对系统论的研究,我们认识到:系统来源于混沌。由于系统论研究的主要是主观系统,而混沌本身就是一种客观控制系统,所以应该说:主观系统产生于客观系统之中。而随着系统的发展,主观系统中又出现客观系统;客观系统中又产生主观系统。从宇宙大爆炸到生命的产生,再到人类社会的出现,再到人类社会的发展和完善,系统就是这样由客观中产生主观,再由主观中出现客观,主观系统与客观系统交替促进,协调发展。
总之,系统就是一种整体观念。任何一个完整的系统或者说自然形成的系统都是主观和客观两类系统交织在一起形成的。主观系统是按照膨胀运动的组织原则组织起来的,因而它具有方向性和扩张性;客观系统是按照自由运动的组织原则组织起来的,因而它具有不确定性。主观系统内部各要素之间有级差关系,这是由系统的方向性所决定的控制与被控制关系;而客观系统内部各要素之间都是相互平等的,这是物质的自由运动原则所决定的相互制约,相互协同关系。现代系统论研究的仅仅是主观系统,这是因为数学语言解读不了客观系统。要想建立一个完整的系统理论就必须站在哲学的高度把主观系统和客观系统结合起来一块研究。
B.主观控制和客观控制
在现宇宙中,任何客观事物都是在膨胀运动和自由运动两种势力的相互抗衡中发展起来的。当我们把某一相对独立、完整的客观事物看作是一个系统来进行研究的时候,就把膨胀运动势力对系统的影响作用称之为:“主观控制”;自由运动势力对系统的影响作用称之为:“客观控制”。实际上,主观控制和客观控制是相互依存、密不可分的,任何一个独立、完整的系统内部都同时存在着主观和客观两种控制形式。比如:议会对国家的控制就是一种客观控制,而政府对国家的控制就是一种主观控制;董事会对企业的控制属于客观控制,而总经理对企业的控制就属于主观控制。
主观控制是膨胀运动势力对客观事物的影响过程。它具有种种膨胀运动的基本特性,如:扩张性、时序性和方向性等。指令和反馈是主观控制的最基本形式,而促进客观事物不断向前发展是主观控制的目的。
客观控制是自由运动势力对客观事物的影响过程。系统内部各要素之间自由平等、有序竞争是其基本特性。在这里,“有序”是围绕主观控制的方向和目的形成的有序,是主观控制的结果。循环相生、循环相克是客观控制的基本形式,而维持系统平衡是客观控制的目的。
现代系统论主要是研究主观系统;同样,现代控制论研究的也主要是主观控制。这是人类对客观世界认识的阶段性造成的,随着人们对客观世界认识的不断深入,将逐渐认识客观控制,这是一种不容易用逻辑思维和数学语言解读的控制形式。
C.主观载体信息和客观本体信息
任何信息都是系统中的信息,没有系统无所谓信息。在主观系统中运行的是主观信息;在客观系统中运行的是客观信息。主观信息和客观信息在结构形式上是截然不同的。主观信息只能依附于相应的载体而存在,故称之为:主观载体信息;客观信息就是一种客观自在的物质,故称之为:客观本体信息。
现代信息论主要讲的是主观信息,客观信息这一概念缺失,主观信息和客观信息混淆不清,导致“信息”一词的概念一直不能确定。比如:现代科学家经常说:“信息被吸入黑洞、黑洞释放出信息”等等,在这里信息就是物质,物质就是信息,这就是客观本体信息。由于不明白主观信息和客观信息之间的关系,一些人在论坛上大声疾呼:“某某科学家在宣扬唯心主义,唯心主义必败”等过激言辞。实际上科学家没有错,错误的是我们,我们对系统科学理论的认识不够深刻;我们对客观物质世界的认识还停留在比较肤浅的一个层次。研究21世纪的哲学必须在深入理解广义相对论和量子力学之后。
我们的大脑就是客观世界中自然生成的一个信息处理器。主观信息就是大脑把物质的存在状态和基本属性抽象出来,以一定的物理符号[信号]、记录、储存起来。大脑抽象的过程既是主观信息形成的过程,也是主观意识形成的过程,在这里主观信息等于主观意识。当我们非常客观地把大脑当作一个信息处理器来认识思维过程时,我们的思路似乎突然开阔起来,原来意识的实质就是物质的存在状态和基本属性。原本物质和物质的存在状态、物质的属性是不可分离的,是大脑把物质的存在状态和属性抽象出来与本体相分离。
在四维时空之外,宇宙大爆炸之前,物质处于自由运动的混沌状态,物质就是信息――客观信息;物质就是意识――客观意识。物质处于混沌状态,物质和物质的基本属性无可分离,就不存在主观信息和主观意识。
物质进入四维时空,进入了多层次的旋转运动状态,有了相对稳定的形体,可以被大脑所意识。物质的存在特征和基本属性被大脑抽象出来就形成了主观信息和主观意识。
进入四维时空的物质,在膨胀运动势力和自由运动势力的双重作用下,运动形式不断提高。生命运动的产生,社会运动的出现,主观控制和客观控制的表现形式也不断提高,客观信息的表现形式相应发生了一定的变化。比如:在人类社会中,议会对国家的控制属于客观控制,议会选举过程中每一张选票都是一个客观信息,都代表一定的社会势力。选票作为一个载体与社会势力之间是一个代表关系,是一个设定关系。选票不是抽象出来的,是设定出来的。所以说,在比较高级的客观控制系统中,客观信息可以和客观事物本身相分离,但是,这种分离不是抽象出来的和主观载体信息有着明显的区别。
举例说明一下:前几年长虹集团在电视机市场上掀起一场降价风波。长虹集团老总的一纸电文,长虹彩电在全国范围内全面降价。这一纸电文就是一个主观载体信息。这一降价行为作用于电视机市场引起各个品牌的电视机纷纷降价。这一降价行为就是一个客观本体信息。
4.小结
20世纪初相对论和量子力学先后问世,人们对客观世界的认识进入到一个新的物理层次。更开阔的视野,引发人们更深入的思考。到了20世纪四、五十年代,新的思想方法开始不断涌现,信息论,控制论和系统论几乎是同时出现。这些新的思想方法背后是一个新的宇宙观、一个新的哲学思想体系。新、旧思想体系之间不是相互否定、不是相互对立,而是一种新的拓展。这也决定了新、老宇宙观之间不是直接的对抗,就像相对论与牛顿三定律之间的关系一样,是一种承接、发展关系。辩证唯物主义就是这样发展成为系统的辩证唯物主义。
我们现在都没有把信息论、控制论和系统论当作一个新的哲学体系来看待,这是因为客观世界中同时存在着两大类系统,而现代系统论只研究其中占主导地位的一类系统,对另一类系统视而不见。巨大的认识缺陷,不认真仔细地潜心思辨,还真的不容易发现。我们把客观系统、客观信息和客观控制提出来,把主、客观系统之间的相互关系辨析清楚,一个崭新的哲学体系就显现在我们的面前。
1、配位滴定法原理是氧化还原。它是以配位反应为基础的一种滴定分析法。可用于对金属离子进行测定。配位滴定法是利用配位反应进行的滴定分析法,一般利用配位剂作为标准溶液直接或间接测定被测物。
2、氧化还原反应是化学反应前后,元素的氧化数有变化的一类反应。氧化还原反应的实质是电子的得失或共用电子对的偏移。 氧化还原反应是化学反应中的三大基本反应之一酸碱反应与自由基反应。
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关键词:林地;经济;现状;发展
中图分类号: S731 文献标识码: A DOI编号: 10.14025/ki.jlny.2017.02.025
辽东山区森林资源丰富,林业在农村经济中占有十分重要的地位。该地区林业用地面积大,活立木总蓄积量大,森林覆盖率高。如何有效地发挥辽东山区森林资源优势,提高林地综合效益,大力发展林地经济,不断增加农民收入,已成为辽东山区林业工作者需要认真思考的重要课题。本文以凤城市为例,探索制约辽东山区林地经济发展的主要问题,以及促进林地经济发展的对策与建议。
1 辽东山区林地经济发展的现状
根据辽东山区林地经济的发展实际和地理区位,宏观地确定林地经济发展方向和重点项目,因地制宜,制定发展目标要和 “十三五”规划相衔接,既要有中期目标,也要有长期目标。在制定发展目标上,对辽东山区林地经济发展面积、建立林地经济示范基地数量和实现产值都要有所表述和确定,着力推进林地经济发展。
1.1 商品林基地建设初具规模
以世行贷款项目造林为龙头,大力开展退耕还林、荒山造林、迹地更新及四旁绿化。以落叶松、红松、杨树、刺槐等为主的人工用材林和速生丰产林已发展100万亩,林木蓄积量300多万立方米,年生产木材产值5000多万元。
1.2 板栗基地建设成果显著
目前全市板栗栽植面积已发展到60万亩,3300万株。其中嫁接栗树15万亩,800万株,总产量1000吨,总产值7000万元。
1.3 林木种苗花卉基地建设发展迅猛
林木种苗花卉基地发展到2万亩,年产值达9000万元。建成国家级特色种苗基地和省级骨干种苗基地各一处,花卉种栽品种已达12个类别数百种。
1.4 林地中草药材基地建设步入快速发展阶段
以移山参、辽细辛、辽五味为主的林地中药材种植面积达到12万亩,年产量4000吨,年产值7000万元。
1.5 山野菜、食用菌基地建设势头强劲
以刺嫩芽、大叶芹、蕨菜、刺五加为主的山野菜种植面积2.5万亩。以黑木耳、香菇、滑菇、平菇为主的食用菌类种植面积达250万平方米,年产山野菜和食用菌2万吨,年产值1亿元。
1.6 红松果材兼用林基地建设向精深发展
全市红松果材兼用林基地面积12万亩,年产红松籽1600吨,年产值3000万元。
1.7 依托森林资源的养殖业基地建设势头迅猛
在林蛙等养殖业的带动下,全市林蛙、鹿等野生动物养殖户达3000余户。现有蛙塘5000个,产商品蛙4000万只,产值达到8000万元。
1.8 森林旅游业基地建设呈现新的发展趋势
随着凤凰山山城被列为国家重点100个大遗址,大梨树国家级农业生态旅游示范点的确立,赛马蒲石河国家森林公园的申报晋升,新建帽盔山省级森林公园和凤凰山国家级自然保护区的改建,使生态旅游、森林旅游不断增加新的看点和亮点。
2 林地经济主要发展模式
2.1 林果模式
林果模式,即在薪炭林中培育栽植小坚果类乔木。从目前情况看,重点是发展野生榛子产业。为防治病虫害,农户定期喷洒农药。实行科学采收,同一株榛子树及顶部的坚果先成熟,下部及内膛榛果成熟较晚,采果时按上、中、下三层分期采收,保证了榛果的成熟和产量。
2.2 林药模式
主要是在林地栽植各类低秆药材。例如玉竹,玉竹为草本药材植物,有药食功能,玉竹的茎叶可食用,是营养丰富的绿色佳肴。经深加工的玉竹,可成为饮料、小食品和化妆品的原料。玉竹产业成本低,效益高,农民可自己采挖玉竹根苗,在荒山坡地,板栗园复合栽植。
2.3 林菌模式
部分农户学习黑木耳种植技术,利用自家林地,发展黑木耳人工种植场,产品出口到日本、韩国等国家。
2.4 林菜模式
林菜模式是在林地上栽植大叶芹、大耳毛、刺嫩芽、刺五加等山野菜,发展山野菜产业。
2.5 林B模式
发展养殖梅花鹿、马鹿,同时进行鹿产品开发,取得了可观的经济效益。该地处林区,荒坡面积大,为养鹿提供了充足的饲料来源。
3 林地经济发展的优势与潜力
3.1 林地资源优势
凤城市现土地总面积为806万亩,其中林地面积580万亩,农民人均林地15亩,已成为快速发展林地经济的优越自然条件。如果林地经济发展到有林地面积的20%,即适宜发展林地经济的林地面积可达110多万亩。
3.2 比较优势
在林地综合发展种养业,与单纯种养业相比,经济效益更加可观。以板栗树下栽植玉竹为例,每亩玉竹地的种苗、种栽、劳务和肥料等费用不超过1200元,年亩收入可达4000元左右。林地种植玉竹的经济效益是单纯种植粮食作物的5倍以上。凤城市60万亩板栗,按50%面积发展林地经济,每亩按产值1000元计算,年收入可达3亿元,全市农民人均收入可增加700多元。
3.3 地理优势
一、强化意识,是开发利用课程资源的根本点
地理课程资源复杂、多样,整合难度很大,作为教师首先要从思想意识上认识到地理课程资源开发的意义。新课改提出了“学习对生活有用的地理”“学习对终身发展有用的地理”等理念,要想实现这些目标,只囿于书本的文字是不够的。必须从生活中提取大量案例,才能促进学生的全面发展。
地理教师要有意识进行“去粗取精”“综合利用”的工作。例如《大气圈与天气、气候》这节的“大气受热过程”一课,阐述了大气的能量来源、大气对太阳辐射的选择性、大气对地面的保温作用等内容,安排了“温室大棚”的活动。而课标要求学生学会“举例说明大气的受热过程”。猛一看去,似乎有些“乱”,这就要求教师重新整合,引导学生理解大气对太阳辐射削弱及对地面的保温作用,再从身边的“深秋农民烧秸秆”等例子帮助同学突破难点。
二、整合教材,是开发利用课程资源的出发点
中学地理教材是权威部门对地理课程标准最好的诠释,对地理教学意义重大。但是受版面等因素制约,想创造性开展各种教学活动,实现三维一体的目标难度很大。这就要求教师和学生要充分以教材为基础,进行适当的整合、拓展,主动探索新知,完善学习体系,制定相应的导学案。
重视教材的“二次开发”,充分发挥教材的基础性作用,可以从其他版本教材提取精华。笔者认为有条件的学校校长、教师、学生都要努力参与教材的开发建设,特别是校本教材的开发。例如某校开设了校本教材《家乡的天气与气候》,从宏观介绍了当地的天气与气候特征,正好是对《大气圈与天气、气候》这一节的拓展,符合新课改的理念。
三、突出生本,是开发利用课程资源的关键点
1.要符合他们的身心特点
例如在讲解“热力环流”这个难点时,可以开发实验的内容,在一个半密闭的玻璃缸内,一侧放冰块,一侧放热水,上面留孔灌烟雾,根据冷暖气团的性质就会发生环流。这一点就比较符合高一新生的认知特点,先观察,再思考,紧接分析,循序渐进,突破难点;而高二学生有一定的基础,对知识的理解相对比较深,则可以采取上黑板演示的形式进行讲解,直入主题,探索突破。
2.要能吸引学生的兴趣
爱因斯坦有说过:“兴趣是最好的老师”。90后的学生个性张扬,要想让他们更多的关注课堂,一定要抓住他们的兴趣爱好。例如在讲解“锋面系统”这个知识点时,经过反复尝试,发现“梅雨”动画形式比天气预报、卫星云图等更能引起他们学习的热情,让他们的注意力更多关注课堂,能够更好地调动他们的学习积极性。
3.要贴近学生的日常生活
讲解“天气系统实例”的时候,我就拍了生活中的一些图景,让学生感受天气对我们生活的影响,还利用古诗句让学生进行大胆猜想。这些手段都来源生活、来源于我们平时的积累,但是对于学生却是最鲜活的课程资料。
四、巧用信息技术,是开发利用课程资源的闪光点
新课程理念强调地理信息技术对指导学习的重要,要求营造出有利于学生形成地理信息意识和能力的教学环境。巧用地理信息技术开发课程资源对我们进一步的学习很有意义。例如在认识卫星云图的时候,通过遥感影像技术进行跟踪效果很好,很形象,容易在学生头脑里形成正迁移,利于知识的达度。
五、走出教室,是开发利用课程资源的升华点
1.充分利用校内各种资源
校内各种课程资源是我们课堂教学的外延,地理教师要充分利用学校的现有条件,充分开展校园文化、校园活动,整合到学生的学习当中,从而更好地完成教学目标。例如讲到“天气与气候”这部分内容,可以组织学生成立兴趣小组,开展气象观测和记录活动,通过点滴记录学生既能得到第一手资料,又学会了书本没有的知识,培养了认真务实的学习态度。
2.大力开发乡土地理资源
乡土地理资源蕴含着丰富的、内容鲜活、价值生动的地理课程资源。例如在讲解“各种天气系统”的时候,扬州地区的学校可以结合所处的地理位置,分析四季常有的典型天气现象,从而进一步感受、分析,深入探究各种天气系统对我们生活的影响,还可以拓展各种气象灾害对我们的工农业生产带来的危害。
3.努力培育家庭课程资源
家庭课程资源主要包括:家长、亲友、家居环境、书籍和杂志、电脑等。地理教学的很多方面需要家长的支持和环境的营造,因此,努力开发家庭地理课程资源很有意义。
建筑设计贯穿于整个工程的始终,对整个工程造价的影响最高可达75%,因此在建筑设计环节中导入价值工程,实现通过价值分析,有效降低成本、提高建筑产品功能,达到效益最大化。
关键词:建筑设计;价值工程;建筑成本
工程成本控制可谓整个建筑工程的核心环节,它贯穿于整个工程的全过程,影响施工的各个环节。国外曾有一组工程资料数表明,设计阶段对整个工程造价的影响可达35%-75%,由此可见,建筑设计是建筑工程控制成本、降低造价的重要环节,如何在建筑设计环节中做到降低建筑成本,本文将从价值工程理论的分析上解决这一问题。
一、价值工程原理概述
价值工程是一门以功能分析为核心,通过技术与经济相结合的实用性分析技术,追求以最低的寿命周期总成本,实现产品或服务的必要功能,从而达到实现最大经济效益,提高产品或作业价值。
价值工程的基本原理表现为以下三点:
第一,价值工程的核心功能是功能分析,即针对研究对象是否能够满足某种特定需求,即建筑物的用途。一个建筑产品的功能可分为必要功能和不必要功能,功能分析就是要找出建筑设计构架的必要功能,找出并删掉不必要功能,在有效保证工程质量的基础上减少不必要功能的支出,提升必要功能的使用率,从而达到最大限度节约成本,提高建筑的整体功能与效益。
第二,价值工程的目标主要表现在对建筑产品整体价值的提高。这一点主要表现为:建筑产品功能不变,成本降低;功能提高,成本不变;功能提高,成本降低;功能提高,成本提高率低于功能提高;功能降低,成本降低率大于功能降低率等几大方面。
第三,价值工程作为一种有组织的管理活动,是通过多领域专业人员组织在一起,结合各专业技术知识与工作经验,通过对专业技术的灵活运用,达到成本控制、价值提升的既定目标的一种综合性管理活动。由于建筑工程设计与计价过程的复杂性,在对建筑工程其中一个因素进行分析的时候,往往会引起多个因素随之发生改变,因此当造价因素发生变化时,要对其进行综合性分析。最有效且最合理的阶段就是在建筑设计阶段中。
二、建筑设计与价值工程的关系
建筑项目的设计需根据项目的可行性报告与设计任务书、项目合同的要求,按照国家相关政策法规,结合国内外生产实践,选择最优的设计方案,并为整体工程项目提供施工依据。建筑设计过程贯穿于工程设计的全过程,无论是选址、可行性分析研究、决策立项,还是设计准备,图纸设计、招投标等工作,一直到建筑项目竣工并投入使用,都是工程设计人员最初设计与研发出来的。设计阶段虽然仅占整个建筑工程成本的2%-4%,但其对造价的影响最高可达75%;价值工程研究如何通过最少的人力物力与财力,完成必要的功能的分析方法。在建筑工程图纸设计的环节中,分析一个建筑产品形成的各个阶段,研究各阶段的应用价值,即建筑产品功能,达到在设计过程中极大地控制成本。因为,建筑设计图纸一旦设计完毕并投入使用,其价值便基本确定,如再进行价值分析并修改,将造成工程返工、工作量加大,反而造成极大的浪费,使价值工程的经济效果大为降低,达不到价值工程降低成本的目的。因此价值工程活动的侧重点应在建筑设计与研发阶段,以求达到技术的突破与更新,实现建筑产品的效益最大化。
三、价值工程在建筑设计中的应用分析
在建筑项目成本管理方法中,价值工程可贯穿于整个施工过程的各个环节,表现在建筑设计的各个环节上。客户在购买楼房的过程中,并非仅购买楼房本身,更是购买它的功能,如果房屋功能过高、过全,会导致成本费用提高;超出必要功能外的功能并不是所有客户都乐于接受的,会造成建筑楼房功能过剩,有价无值;反之功能过少,不能够满足客户的使用目的,也是一种成本浪费。
(一)建筑设计中的项目成本与价值管理
在建筑设计过程中,价值工程由于扩大了成本控制的工作范围,可在最大化满足功能的前提下,降低成本。因为价值工程涉及到控制项目的寿命周期费用,所以首先要对工程设计的技术经济合理性、科学性及价值进行仔细分析与研究,找出各阶段有无可改进的功能,分析这些功能与成本的关系,客观地分析客户需求,减少过剩功能的设计与投入使用,提高项目的整体价值系数。
关键词:活动目录;域用户;活动目录服务接口;权限控制系统
中图分类号:TP316
各科研单位内部网络大多采用活动目录管理平台,通过该平台实现了信息资源的统一管理和共享[1],但该平台在域用户本地管理员权限控制方面无法做到权限的自动添加和删除。为了满足武器装备科研生产单位保密资格认证要求,各科研单位内部网络普通域用户默认取消本地管理员权限,用户安装软件需要经过审批后,由系统管理员登录活动目录平台授权,人工操作效率低维护量大,而且无法做到权限的闭环管理。在这样的需求背景下,开发了域用户本地管理员权限控制系统,以快速高效的实现网络域用户本地管理员授权及权限到期自动删除。
1 系统功能及设计思路
1.1 系统功能
系统由服务端和客户端程序组成,服务端程序采用B/S(Browser/Server)结构,系统管理员通过登录验证,实现普通域用户本地管理员权限的添加、删除和查询;客户端采用C/S(Client/Server)结构,实现普通域用户本地管理员授权到期权限的自动删除。
1.2 设计思路
系统管理员通过身份验证进入系统,输入域用户名、授权日期、授权周期或撤销日期等字段,系统自动获取域用户在活动目录层次结构数据库中的显示名、所属部门等信息,然后将授权信息录入到授权信息数据库中,同时把该域用户自动加入到活动目录的本地管理员组,这样就实现了权限的添加。遍历授权信息数据库中的所有记录,删除撤销日期与今天日期匹配的记录,同时在活动目录中移除这些域用户的本地管理员权限,这样就实现了权限的批量删除。
2 系统的设计与实现
本系统以Microsoft Visual Studio 2008为开发平台,以Microsoft SQL Server 2000为数据库,使用C#编程语言,利用活动目录服务接口技术[1],按照软件设计规范开发的。
2.1 服务端程序的设计与实现
系统管理员进入域用户本地管理员权限系统登录页面,输入具有管理权限的域用户名和密码,验证成功,进入本地管理员授权列表,列表显示出已授权域用户信息,如图1所示。在该页面可以添加授权、删除授权和查询授权。
图1 域用户本地管理员列表
(1)添加授权:点击“添加授权”按钮,输入域用户名,域控服务器中若存在此域用户,系统会自动获取该域用户的显示名和所属部门,然后录入授权日期、授权期限或撤销日期等信息,单击“确定”按钮,本地管理员权限添加完成。当该域用户已经属于本地管理员组时,系统会提示该域用户已经属于本地管理员组。添加完本地管理员,在活动目录平台该域用户隶属于项中多了一项Local Admin Group。
(2)删除授权:单击“删除授权”按钮,弹出删除确认窗口,单击“确定”按钮,本地管理员权限删除完成,在活动目录平台该域用户隶属于项中少了一项Local Admin Group。
(3)查询授权:在查询框中输入域用户名,单击“搜索”按钮,可搜索到该域用户的授权记录,单击“清空”按钮,可搜索所有授权的用户记录。
2.2 客户端程序的设计与实现
批量删除授权:将客户端程序编译成可执行文件,在域控服务器上设置任务计划,每天定期执行该任务,系统会自动删除授权到期域用户的本地管理员权限。
2.3 数据库设计
该系统涉及到两个数据表,分别是系统登录验证表和系统授权信息表。系统登录验证表存储系统登录用户等相关信息,系统授权信息表存储授权相关的字段,字段设置如表1。
表1 系统授权信息表
字段名 类型 长度 默认值 描述
id int 4 内部id号
accountname varchar 20 域用户
displayname varchar 50 显示名
department varchar 50 所属部门
proposer varchar 20 申请人
startdate datetime 8 授权日期
enddate datetime 撤销日期
period varchar 20 一周 授权期限
ope varchar 20 操作人
isgroup int 4 0 是否为本地管理员(0-否1-是)
distname varchar 300 OU完整路径名
flag int 4 1 权限加入方式(0-后台1-系统)
3 系统关键技术分析
3.1 活动目录信息提取
该系统需要提取活动目录层次结构的数据信息,使用GetUserDeptName等方法获取域用户中文显示名和所属部门等信息[2]。
static public string GetUserDisplayName(string sAMAccountName)
{ string s;
DirectoryEntry entry=new DirectoryEntry();
DirectorySearcher ds=new DirectorySearcher(entry);
ds.Filter="(&(&(objectCategory=person)(objectClass=user))(sAMAccountName="+sAMAccountName+"))";
ds.PropertiesToLoad.Add("displayName");
ds.SearchScope=SearchScope.Subtree;
try
{SearchResult result=ds.FindOne();
s=result.GetDirectoryEntry().InvokeGet("displayName").ToString();
return(s);
}
}
3.2 本地管理员权限添加代码
系统将指定域用户添加到Local Admin Group中,使用了AddUserToGroup方法。
public static void AddUserToGroup(string sAMAccountName,string groupName)
{
DirectoryEntry oGroup=GetDirectoryEntryOfGroup(groupName);
DirectoryEntry oUser=GetDirectoryEntry(sAMAccountName);
Group.Properties["member"].Add(oUser.Properties["distinguishedName"].Value);
mitChanges();
oGroup.Close();
oUser.Close();
}
3.3 本地管理员权限删除代码
系统将指定域用户从Local Admin Group组中删除,使用了RemoveUserFromGroup方法。
public static void RemoveUserFromGroup(string sAMAccountName,string groupName)
{
DirectoryEntry oGroup=GetDirectoryEntryOfGroup(groupName);
DirectoryEntry oUser=GetDirectoryEntry(sAMAccountName);oGroup.Properties["member"].Remove(oUser.Properties["distinguishedName"].Value);
mitChanges();
oGroup.Close();
oUser.Close();
}
4 结束语
该系统用户界面友好、操作简单,具有良好的扩展性,自投入实际运行,极大地提高了办公效率,减低了维护成本,同时保证了域用户授权信息的准确性。而且该系统可与单位的办公自动化系统中各项审批表单集成,实现电子审批的闭环管理。
参考文献:
[1]潘景新.应用ADSI实现Windows账户与权限的批量管理[J].韶关学院学报,2008(09).
[2]郑小长.基于ADSI技术的网络考试系统的设计与实现[J].福建电脑,2012(09).
关键词 量子物理;现代信息技术;关系;原理应用
中图分类号:O41 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2013)15-0001-02
量子物理是人们认识微观世界结构和运动规律的科学,它的建立带来了一系列重大的技术应用,使社会生产和生活发生了巨大的变革。量子世界的奇妙特性在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量等方面发挥重要的作用,基于量子物理基本原理的量子信息技术已成为当前各国研究与发展的重要科学技术领域。
随着世界电子信息技术的迅猛发展,以微电子技术为基础的信息技术即将达到物理极限,同时信息安全、隐私问题等越来越突出。2013年5月美国“棱镜门”事件的爆发,引发了对保护信息安全的高度重视,将成为推动量子物理科学与现代信息技术的交融和相互促进发展的契机。因此,充分认识量子物理学的基本原理在现代信息技术中发展的基础地位与作用,是促进现代信息技术发展的前提,也是丰富和发展量子物理学的需要。
1 量子物理基本原理
1)海森堡测不准原理。在量子力学中,任何两组不可同时测量的物理量是共扼的,满足互补性。在进行测量时,对其中一组量的精确测量必然导致另一组量的完全不确定,只能精确测定两者之一。
2)量子不可克隆定理。在量子力学中,不能实现对各未知量子态的精确复制,因为要复制单个量子就只能先作测量,而测量必然改变量子的状态,无法获得与初始量子态完全相同的复制态。
3)态叠加原理。若量子力学系统可能处于和描述的态中,那么态中的线性叠加态也是系统的一个可能态。如果一个量子事件能够用两个或更多可分离的方式来实现,那么系统的态就是每一可能方式的同时迭加。
4)量子纠缠原理。是指微观世界里,有共同来源的两个微观粒子之间存在着纠缠关系,不管它们距离多远,只要一个粒子状态发生变化,另一个粒子状态随即发生相应变化。换言之,存在纠缠关系的粒子无论何时何地,都能“感应”对方状态的变化。
2 量子物理与现代信息技术的关系
2.1 量子物理是现代信息技术的基础与先导
物理学一直是整个科学技术领域中的带头学科并成为整个自然科学的基础,成为推动整个科学技术发展的最主要的动力和源泉。量子力学是20世纪初期为了解决物理上的一些疑难问题而建立起来的一种理论,它不仅解释了微观世界里的许多现象、经验事实,而且还开拓了一系列新的技术领域,直接导致了原子能、半导体、超导、激光、计算机、光通讯等一系列高新技术产业的产生和发展。可以说,从电话的发明到互联网络的实时通信,从晶体管的发明到高速计算机技术的成熟,量子物理开辟了一种全新的信息技术,使人类进人信息化的新时代,因此,量子物理学是现代信息技术发展的主要源泉,而且随着现代科学技术的飞速发展,量子物理学的先导和基础作用将更加显著和重要。
2.2 量子物理为现代信息技术的持续发展提供新的原理和方法
现代信息技术本质上是应用了量子力学基本原理的经典调控技术,随着世界科学技术的迅猛发展,以经典物理学为基础的信息技术即将达到物理极限。因此,现代信息技术的突破,实现可持续发展必须借助于新的原理和新的方法。量子力学作为原子层次的动力学理论,经过飞速发展,已向其他自然科学的各学科领域以及高新技术全面地延伸,量子信息技术就是量子物理学与信息科学相结合产生的新兴学科,它为信息科学技术的持续发展提供了新的原理和方法,使信息技术获得了活力与新特性,量子信息技术也成为当今世界各国研究发展的热点领域。因此,未来的信息技术将是应用到诸如量子态、相位、强关联等深层次量子特性的量子调控技术,充分利用量子物理的新性质开发新的信息功能,突破现代信息技术的物理极限。
2.3 现代信息技术对量子物理学发展的影响
量子信息技术应用量子力学原理和方法来研究信息科学,从而开发出现经典信息无法做到的新信息功能,反过来,现代信息技术的发展大大地丰富了量子物理学的研究内容,也将不断地影响量子物理学的研究方法,有力地将量子理论推向更深层次的发展阶段,使人类对自然界的认识更深刻、更本质。近年来,随着量子信息技术领域研究的不断深入,量子信息技术的发展也使量子物理学研究取得了不少成果,如量子关联、基于熵的不确定关系、量子开放系统环境的控制等问题研究取得了巨大进展。
3 基于量子物理学原理的量子信息技术
基于量子物理原理和方法的量子信息技术成为21世纪信息技术发展的方向,也是引领未来科技发展的重要领域。当前量子物理学的基本原理已经在量子密码术、量子通信、量子计算机等方面得到充分的理论论证和一定的实践应用。
3.1 量子计算机——量子叠加原理
经典计算机建立在经典物理学基础上,遵循普通物理学电学原理的逻辑计算方式,即用电位高低表示0和1以进行运算,因此,经典计算机只能靠以缩小芯片布线间距,加大其单位面积上的数据处理量来提高运算速度。而量子计算遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息。计算方式是建立在微观量子物理学关于量子具有波粒两重性和双位双旋特性的基础上,量子算法的中心思想是利用量子态的叠加态与纠缠态。在量子效应的作用下,量子比特可以同时处于0和1两种相反的状态(量子叠加),这使量子计算机可以同时进行大量运算,因此,量子计算的并行处理,使量子计算机实现了最快的计算速度。未来,基于量子物理原理的量子计算机,不仅运算速度快,存储量大、功耗低,而且体积会大大缩小。
3.2 量子通信——量子纠缠原理
量子通信是一种利用量子纠缠效应进行信息传递的新型通信方式。量子通信主要涉及:量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等。从信息学上理解,量子通信是利用量子力学的量子态隐形传输或者其他基本原理,以量子系统特有属性及量子测量方法,完成两地之间的信息传递;从物理学上讲,量子通信是采用量子通道来传送量子信息,利用量子效应实现的高性能通信方式,突破现代通信物理极限。量子力学中的纠缠性与非定域性可以保障量子通信中的绝对安全的量子通信,保证量子信息的隐形传态,实现远距离信息转输。所以,与现代通信技术相比,量子通信具有巨大的优越性,具有保密性强、大容量、远距离传输等特点,量子通信创建了新的通信原理和方法。
3.3 量子密码——不可克隆定理
经典密码是以数学为基础,通过经典信号实现,在密钥传送过程中有可能被窃听且不被觉察,故经典密码的密钥不安全。量子密码是一种以现代密码学和量子力学为基础,利用量子物理学方法实现密码思想和操作的新型密码体制,通过量子信号实现。量子密码主要基于量子物理中的测不准原理、量子不可克隆定理等,通信双方在进行保密通信之前,首先使用量子光源,依照量子密钥分配协议在通信双方之间建立对称密钥,再使用建立起来的密钥对明文进行加密,通过公开的量子信道,完成安全密钥分发。因此量子密码技术能够保证:
1)绝对的安全性。对输运光子线路的窃听会破坏原通讯线路之间的相互关系,通讯会被中断,且合法的通信双方可觉察潜在的窃听者并采取相应的措施。
2)不可检测性。无论破译者有多么强大的计算能力,都会在对量子的测量过程中改变量子的状态而使得破译者只能得到一些毫无意义的数据。因此,量子不可克隆定理既是量子密码安全性的依靠,也给量子信息的提取设置了不可逾越的界限,即无条件安全性和对窃听者的可检测性成为量子密码的两个基本特征。
4 结论
量子物理是现代信息技术诞生的基础,是现代信息技术突破物理极限,实现持续发展的动力与源泉。基于量子物理学的原理、特性,如量子叠加原理、量子纠缠原理、海森堡测不准原理和不可克隆定理等,使得量子计算机具有巨大的并行计算能力,提供功能更强的新型运算模式;量子通信可以突破现代信息技术的物理极限,开拓出新的信息功能;量子密码绝对的安全性和不可检测性,实现了绝对的保密通信。随着量子物理学理论在信息技术中的深入应用,量子信息技术将开拓出后莫尔时代的新一代的信息技术。
参考文献
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[2]曾谨言.量子物理学百年回顾[J].北京大学物理学科90年专题特约专稿,2003(10).
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(1.赤峰学院 院长办公室;2.赤峰学院 组织统战部,内蒙古 赤峰 024000)
摘 要:赤峰学院作为新建本科院校经过10余年的发展,在转型中取得了显著成效,但在思想观念上、自身能力上以及社会层面上也面临着许多瓶颈问题,需要采取强有力的措施,深入推进学校转型发展,更好地为区域经济发展服务.
关键词 :新建地方本科院校;赤峰学院;发展瓶颈;解决路径
中图分类号:G640文献标识码:A文章编号:1673-260X(2015)08-0189-02
赤峰学院作为合并升本10余年的地方本科高校,在转型发展中取得了显著成效,但也同全国其他新建本科院校一样,面临着很多瓶颈问题,需要不断克服,才能使学校在转型发展中顺利前行.
1 赤峰学院转型发展中遇到的瓶颈制约
1.1 思想观念上的瓶颈制约,使得学校转型发展的主动性、自觉性缺失
制约赤峰学院转型发展的首要瓶颈是学校内部内部自觉转型发展的理念还不能适应教学改革的需要.学校内部教学、科研本位的意识制约了转型发展,在提升应用型人才培养和为地方经济社会发展服务的自觉性、主动性不高;对于长期以来已经习惯于满堂灌的教师来说,改变传统教学模式的意识还不强;对于学生来说,已经习惯于被动的接受知识,不主动学习,不爱动手实践,这些均为培养其创新思维、创新能力造成障碍.
1.2 学校自身能力的瓶颈,制约了服务社会功能的发挥
作为新建本科院校,自身能力与地方对区域性大学的需求还有很大差距.主要表现在,学校建设的基础不足,特别是实验实训条件严重落后,不能为转型发展提供强有力的保障;师资队伍建设还不能适应转型发展中应用型人才培养的需要,不仅缺乏双师型教师,而且教师的创新能力、实践能力以及教学改革的能力都不足;专业设置中传统专业比例较大应用型专业建设亟待加强.
1.3 社会层面上遇到的瓶颈,阻碍了学校的转型发展速度
新建地方本科院校大都处在经济欠发达的地区,财政支持力度不够,而且对于人才服务经济社会的需求不够强大,影响了学校的建设和发展;作为自治区(省)市共建的新建地方本科院校,在办学层次、规模和格局上也受到一些限制,办学自主权和创新创造活力以及办学特色都会一定程度上受到影响;在校地、校企、校校合作中,由于地方政府缺乏相应的配套政策和措施,政策法规上的缺失和不足,一定程度上会制约校地融合的深度发展.
2 赤峰学院转型发展遇到瓶颈困难的原因分析
关于新建地方本科院校转型发展过程中遇到的瓶颈和困难的原因分析问题上,重庆三峡学院校长孙芳城指出,“地方高校存在的共同问题有三个方面:一是先天不足,起步晚、基础差、经费保障能力弱.二是后天失调,原有的师资队伍与‘双师型’要求差距较大.三是发展趋同,地方高校普遍存在贪大求全问题,在专业设置、课程问题上没有和企业人才需求对接.”赤峰学院转型发展遇到的瓶颈和困难除了上述三个原因外,笔者认为,还有以下两方面原因,一是学校虽然近年来得到政府的支持力度加大,但是和其他学校,特别是西部区高校相比较,所能获得的支持和资源等还是有限,而转型发展为应用技术型高校需要更大的资金投入.二是学校干部职工的思想观念和工作习惯还需进一步转变,虽然学校顶层设计中发展定位已经明确、发展思路已经清晰,但是由于是新建本科院校,学校内部人员结构较为复杂、干部职工素质也存在差别,在如何把学校转型发展思路落实到实际工作的问题上,出现了差异,也影响了学校转型发展进程和质量.
3 克服赤峰学院转型发展瓶颈的基本路径
赤峰学院转型发展不是单纯的学校的事情,而是涉及政府和社会多方的一项巨大工程.作为地方本科院校,赤峰学院转型发展的目的,是为了在提升服务赤峰地区经济社会发展能力的过程中不断实现自我发展.所以,赤峰学院的转型发展,需要构建和当地区域经济发展相适应的体制和机制,以使学校能更好地与地方行业产业实现互动,提高对地方经济社会发展的参与度与贡献率,获取可持续发展的动力和空间.
3.1 转变观念,面向“地方”与“应用”,准确把握办学定位
解决思想观念上的问题,一是学校要树立起为地方服务的责任意识,服务地方是地方高校活力之源泉,生存之基石,地方新建本科院校必须融入地方、服务地方,以服务求生存、以贡献求发展.二是赤峰学院的办学理念及目标定位必须是面向“地方”与“应用”,以主动的意识、务实的作风不断创新校地、校企、校校合作等人才培养模式,产、学、研融合一体,努力培养具有创新精神和专业技能的高素质应用型、复合型、创新型人才.
3.2 提高学校服务社会的意识和能力
学校要注重提高自身服务地方社会的意识和能力,最关键的是要培养一支有能力的教师队伍,要面向企业、社会、区域行业开展技术服务,例如向地方选派科技特派员等.要引导教师主动为社会服务,将高校教师的科研能力与企业研发需要相结合,促进应用成果转化,实现互利共赢.此外,要努力培养地方经济发展需要的应用型、复合型、创新型人才,为地方经济社会发展做贡献.
3.3 争取各方面支持,推进学校转型发展
笔者认为,作为新建地方本科院校必须要主动出击,与当地政府、企业等部门多联系、沟通,争取政府对学校更多、更大的财政支持,按照学校的转型发展速度,在当地财政中每年递增对学校的投入.除了增加财政支持以外,还要政策扶持,例如在校企合作、校校合作等方面,要及时制定出台相应的政策和措施,有力推进校地融合的深度发展;鉴于新建本科院校所在地区对于人才需求不够大的问题,学校应该抽调教务、科研、二级学院的专业人士组成调研组,专题调研当地对于应用型人才的需求状况,得出准确数据,为学校科学制定专业设置、人才培养方案时提供客观、真实的参考依据,有计划、有目的地为当地经济社会发展输送人才;作为自治区(省)市共建的新建地方本科院校,还要积极争取自治区(省)级政府及教育主管部门的大力支持帮助,使得学校在办学层次、办学规模及办学自主权上获得更大的发展空间.
参考文献:
〔1〕张建东,地方高校如何走出中国[J].成人教育,2005(9):20-21.
〔2〕刘向兵,李立囯.大学战略管理导论[M].北京:中国人民大学出版社,2006.
〔3〕万华,张继明.低质公立高校的退出与转型[J].现代教育管理,2011(12):42-45.
〔4〕董泽芳.关于高校办学特色的思考[N].光明日报,2002-04-20.
〔5〕赵芳林.地方高校办学特色研究——以临沂大学为例[D].济南:山东师范大学,2013.
关键词: 应用型 机械原理 CDIO工程理念 教学改革
一、机械原理在应用型本科中的重要性
随着高等教育的普及化,对高层次应用型人才需要逐渐增加,应用型本科教育对于满足中国经济社会发展起到积极的促进作用。应用型本科重在“应用”二字,在人才培养模式上,应用型本科以适应社会需要为目标,以培养技术应用能力为主线,涉及学生的知识、能力、素质结构和培养方案,以“应用”为主旨和特征构建课程体系,重视学生的技术应用能力的培养,为生产、建设、管理、服务第一线培养具有深厚学科基础理论和较强职业能力的高级应用型人才。
《机械原理》是应用型本科院校机械专业的一门重要的专业基础课,机械原理是许多机械产品和现代技术装备的基础和技术的核心。本课程主要研究机构组成原理、机构运动学及机器动力学等,通过本课程的学习,学生能够掌握机构学和机器动力学的基本理论、基本知识和基本技能,并初步具有机构分析和设计机构的能力。掌握机械原理的相关知识不仅对培养学生的工程素质和综合能力具有重要作用,而且在整个机械类应用型人才培养中占据重要地位。
二、传统概念的机械原理教学的不足之处
机械原理课程来源很早,并且教学方法在逐渐完善,但是传统意义上的机械原理教学具有不足之处[1]。
1.课程设计题目陈旧
当前很多高校“机械原理课程设计”选题主要是对减速器、螺旋千斤顶装置进行设计和静力分析,并在此基础上确定校核计算和绘制图纸。无论是用手工绘制图纸还是CAD软件绘制图纸,设计中都要无数遍地查询设计手册,过于侧重理论,偏重以往的图表公式,往往参考上一届的学生设计结果,对设计过程和结果一知半解,学生称之为“瞎抄”,这种模式是传统的高等教育人才培养模式,在历史上曾发挥过重要作用。但是,随着产业结构的转型与升级,对应用型人才需求越来越多,同时实际要求也越来越高。一些弊端随之凸显,设计过程与工程实践完全脱节,设计的产品没有考虑如何加工和安装,学生在设计过程中仅是被动地接受知识,无法真正培养工程应用能力,对工程意识的建立、工程应用能力的培养等都有不利影响。
2.设计方法一成不变。
机械原理作业和课程设计主要采用查询机械手册选型,采用手工计算校核相结合的方法。这曾经是机械设计的主流方法,在最初起到了很重要的作用。但是这样的设计方法带来了一些弊端,设计过程过于缓慢、枯燥,完全不能满足快速发展的社会需求。
3.题目统一,没有差别。
高等教育的普及化对高校开放了大门,学生数量增多,但是独生子女成为高校学生的主流,学生个体差异很大。这些差异包括性格,对基础知识和社会知识的掌握。传统教学普及式的教育必然安排一样的作业和练习。作业和课程设计全班甚至全年级共做一个题目,事实上学生没有自己完成,本身的惰性认为别人做出了,自己也能做出,就不用再做了,兴趣缺失成为高校学生普遍现象[2],更不要提培养创新能力了。
4.轻实践,重理论。
教材是成熟的技术,一些高校还采用很久以前的教材,这些教材有很多经典的知识,但对于机构的讲解,学生从书本上见到的只是直线和圆组成的机构简图,对于现实生活的机械产品难有感性认识。缺乏总体设计理论,不能够把不同的机构有效地组织成新的机构。
由于存在以上问题,使得本来是应用型强大、思维灵活发散的机械原理教学,变成只讲理论,不懂实物的说教,教学过程枯燥,学习目标不确定,学习激情减退,教学质量下降的填鸭式教学,对培养适合工程需要的应用型人才是不合适的。这就要求改变机械原理的教学方法,把CDIO工程理念应用到机械原理的教学中显得很有必要。
三、基于CDIO工程理念的机械原理教学改革实践
CDIO(Conceive构思—Design设计—Implement实施—Operate运作)是以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生主动实践的方式学习工程,能培养学生的四大能力(即理论知识、个人素质和发展能力、协作能力、工程—社会大系统适应与调控能力)[3]。结合CDIO教学模式,不仅使学生对今后可能从事的职业及所需具备的相关技能有大致了解,而且有利于推动特色专业建设,使专业特点更加鲜明[4]。根据应用型人才培养要求,我们基于CDIO工程理念对机械原理课程的教学进行如下改革实践。
1.变化作业和课程设计题目,培养学生创新思维能力。
首先,课后作业体现以人为本,以学生为主的理念,一改以往全班同学布置一个题目的习惯。在生活和生产中提出题目,也鼓励学生自选题目完成作业和课程设计,如打包机、自动升降台、洗瓶机、自动门锁、自动上水器等。这样不仅扩大了题目的数量和类型,而且学生觉得有趣,能够实际解决问题,从而提高了兴趣,也给了学生自主安排进度、自己设计的空间,使他们学会了独立思考、积极创新、相互协作。特别是在设计过程中,学生采用各种方式获取相关的资料,经常在图书馆和网上学习各种知识,并且相互讨论,不仅增长了知识,而且提高了各方面的能力。然后对提出的各种方案进行评价,找出最佳方案,培养学生独立设计的能力。
2.采用现代设计方法,提高设计的趣味性和快捷性。
提高学生学习兴趣是保证教学质量提高的条件[5]。以往的课程设计和作业的检查结果仅仅是几张图纸和设计报告,这样设计的机构或者机器能否在实际中应用,取决于采用的模板的正确性的高低,所以学生设计的积极性不高。随着计算机虚拟设计技术的发展,采用软件进行机构设计和虚拟装配,并对机构进行运动学仿真成了设计的发展方向,很多企业设计了相关软件,而且学生学习计算机软件的积极性很高,在作业和课程设计环节,要求学生采用软件设计、装配和校核显得很有必要。如对凸轮机构进行设计时,传统方法采用反转法,需要学生具备掌握分度和截取线段的能力,由于累计误差的存在,往往造成同一个题目会出现好几种凸轮图形,这样既浪费了时间,又不能提高精度。采用企业开发的软件进行设计时,仅仅输入导程就可以生成凸轮形状,既快捷又可以验证学生平时的想法,有利于提高兴趣。对装配中的干涉问题,传统方法是通过理论计算,任务量大,由于绘图误差而出现误差,采用软件(如Pro/E等)对机构设计方案进行虚拟设计、装配和运动学仿真,并快速验证干涉性。软件的虚拟功能的运用加快了机械设计的步伐,提高了验证的速度和精确性。学生通过这样的练习和锻炼,不但提高了软件设计的熟练程度,而且看到自己设计的成果的虚拟动画,大大提高了成就感和学习兴趣,出现了老师没有想到的结果,强化了教学效果。
3.采用小组完成同一题目的方式,锻炼学生的协调合作能力。
由于学生人数的增加、教学时间的安排和教学进度的要求,课程设计采用每人一个题目成了机械原理课程设计的软肋,很容易造成学生大面积抄袭,既不利于学生能力的提高,又浪费了时间。采用一组完成一个题目的方式,每组设一个组长,负责安排设计进度和领导小组人员进行整体方案设计,每个小组成员负责其中一个环节的设计和校核。由于组长是大家选举出来的,很有领导能力,有利于整个小组工作的开展。设计题目是学生自己选的,兴趣较高,从心理上学生已经把课程设计当成了愉悦的工作,参与意识非常高,设计的积极性高。在有限的时间内完成课程设计,小组成员能充分发挥特长,协调一致,相互探讨,形成协助意识,增强团队意识和责任感,有利于快速适应未来的工作岗位。
4.扩展课外知识,提高实际应用能力。
培养应用型人才的目的就是为地方经济服务。在机械原理课程的讲授过程中,以应用型为主要目标,教材内容具有滞后性,要培养适应当下的应用型人才,就要结合当地特色讲解机械行业中所用到的机械原理的相关知识和机构原理。基于网络的多媒体课堂教学是将多媒体技术和网络技术结合应用于课堂教学,实现教学过程的创新和优化[6]。通过播放科技展览的视频和实地参加科技展览的方式,让学生接触实际所采用的机构知识。
四、结语
以应用型为主的CDIO工程理念在机械原理教学实践中,优点明显,能够有效提高学生的工程能力和个人综合能力。通过实践,学生建立了工程理念,激发了学习兴趣,提高了团队合作能力,很多学生已经不再把《机械原理》课程的作业和课程设计看成负担,而是乐在其中。
参考文献:
[1]孙亮波,孔建益,黄美发,桂慧.在机械原理教学中引入机械创新设计项目的研究与实践[J].设计与研究,2010,12(37):21-23.
[2]徐琳,唐晨,钱静,秦虎,孟慧.大学生专业兴趣度与转专业倾向及行为的关系[J].心理学研究,2011,4(3):72-76.
[3]陶勇芳,商存慧.CDIO大纲对高等工科教育创新的启示[J].中国高教研究,2006,(11):139-140.
[4]陆继庆,徐庆.基于CDIO模式的“电子技术综合设计”课程改革[J].电气电子教学学报,2011,33(5):22-23.