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篇1

（中鐵六局集團(tuán)北京鐵路建設(shè)有限公司，北京 100036）

（The Sixth Engineering BURE CREC Beijing Railway Construction Co.，Ltd.，Beijing 100036，China）

摘要： 大體積整體澆筑混凝土工藝，可明顯縮短工期。工藝控制重點(diǎn)是通過(guò)混凝土配合比設(shè)計(jì)、外加劑的選擇、冷卻管布設(shè)、溫差控制和混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)等方面，消除混凝土溫差應(yīng)力、收縮等原因形成的裂縫，使得混凝土結(jié)構(gòu)整體性好，安全可靠。

Abstract: The integral casting technology of the mass concrete can reduce the work-period. The most important control point of the technology is to eliminate cracks form the temperature stress and shrinkage of the concrete by the design of concrete mix proportion, the selection of admixtures, the arrangement design of the cooling pipes, temperature control and the casting maintenance of concrete to make concrete structure integral, safe and reliable.

關(guān)鍵詞 ： 大體積混凝土；冷卻管布設(shè)；測(cè)溫元件預(yù)埋；混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)

Key words: mass concrete；arrangement design of the cooling pipe；embedding of the temperature measurer；casting maintenance of the concrete

中圖分類(lèi)號(hào)：U44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）34-0129-02

作者簡(jiǎn)介：董丁芳（1981-），女，山西太原人，公司安全質(zhì)量部，工程師，研究方向?yàn)榘踩|(zhì)量。

0 引言

隨著國(guó)家鐵路建設(shè)的發(fā)展，大體積混凝土在各類(lèi)橋梁工程的應(yīng)用日益廣泛，施工過(guò)程中，如果混凝土配合比設(shè)計(jì)、外加劑的選擇、冷卻管布設(shè)、溫差控制和混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)等方面處理不當(dāng)，會(huì)由于溫差應(yīng)力、收縮等原因引起裂縫缺陷，影響橋梁使用功能和安全。

本文通過(guò)工程實(shí)踐，結(jié)合京包高速3A工程主墩承臺(tái)大體積混凝土澆筑，總結(jié)形成主墩承臺(tái)大體積混凝土一次性澆筑施工工藝，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1 工藝流程

大體積混凝土一次性澆筑施工工藝主要包括以下幾個(gè)方面：混凝土配合比設(shè)計(jì)基坑施工、承臺(tái)放樣鋼筋綁扎、冷卻水管布設(shè)測(cè)溫元件預(yù)埋模板支護(hù)混凝土澆筑混凝土養(yǎng)護(hù)混凝土溫度控制。

1.1 混凝土配合比設(shè)計(jì)

①水泥的選用。

在滿(mǎn)足混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的前提下，要求試驗(yàn)室優(yōu)化配合比，減少水泥用量，水泥及膠凝材料用量控制在350kg/m3以?xún)?nèi)；確保水化熱絕熱溫升不超過(guò)規(guī)定的溫控標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)選用水化熱較低、后期強(qiáng)度高、質(zhì)量穩(wěn)定的水泥，水泥3d的水化熱不宜大于240KJ/kg，7d的水化熱不宜大于270KJ/kg。大體積混凝土施工所用水泥入機(jī)溫度不宜大于60℃。

②骨料的選用。

骨料的選擇要符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ52的有關(guān)規(guī)定，且應(yīng)符合下列規(guī)定：

細(xì)骨料：宜采用級(jí)配良好的中粗砂，根據(jù)工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)細(xì)度模數(shù)宜控制在2.4～2.8之間，含泥量不應(yīng)大于3%；

粗骨料：選用粒徑5～31.5mm，并應(yīng)連續(xù)級(jí)配，含泥量不應(yīng)大于1%，使混凝土具有較好的可泵性。應(yīng)選用非堿活性粗骨料。

③外加劑的選擇。

外加劑的品種、摻量應(yīng)根據(jù)工程所用膠凝材料經(jīng)試驗(yàn)確定，粉煤灰摻量不宜超過(guò)膠凝材料用量的40%，礦渣粉的摻量不宜超過(guò)膠凝材料用量的50%；采用緩解水化熱效果好的外加劑，降低混凝土的水化熱溫升。

1.2 基坑施工、承臺(tái)放樣

①基坑施工。

主承臺(tái)基坑一般較深，安全風(fēng)險(xiǎn)較大，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)需做好專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)和施工方案，開(kāi)挖時(shí)采用挖掘機(jī)配合人工清底施工。

②承臺(tái)放樣。

承臺(tái)開(kāi)挖完成后，施做混凝土墊層，在墊層上根據(jù)標(biāo)段的坐標(biāo)控制點(diǎn)放出承臺(tái)的結(jié)構(gòu)線。

1.3 鋼筋綁扎、冷卻水管布設(shè)

①鋼筋綁扎。

鋼筋綁扎前認(rèn)真核對(duì)設(shè)計(jì)圖紙，尤其注意預(yù)埋件位置，同時(shí)綜合考慮冷卻水管和溫度檢測(cè)元件位置，避免返工。

②冷卻水管布設(shè)及要求。冷卻水管按圖紙要求進(jìn)行安裝布置，為保證冷卻效果，其進(jìn)出水都引入承臺(tái)頂，具體布置如圖1。

混凝土內(nèi)部溫度場(chǎng)布設(shè)冷卻水管，以控制混凝土內(nèi)外溫差在±25℃內(nèi)。冷卻水管采用導(dǎo)熱性能好的無(wú)縫鋼管（內(nèi)徑Ф48mm，厚為2mm），冷卻水管與承臺(tái)內(nèi)鋼筋相碰時(shí)，位置可做適當(dāng)調(diào)整，一般橫向間距1.5～3m，豎向間距1.2～3m，距離承臺(tái)邊緣均為0.5m，冷卻管的連接采用鐵皮套筒連接，套筒連接長(zhǎng)度不小于20cm，接頭處采用點(diǎn)焊加固，再用塑料膠布纏裹，保證連接處不漏水。水管安裝應(yīng)保證質(zhì)量，混凝土澆筑前對(duì)所有冷卻管作密實(shí)性試驗(yàn)，保證管道密封良好，防止管道漏水或阻塞。

通水冷卻從水管被混凝土覆蓋后開(kāi)始，覆蓋一層混凝土通水冷卻一層，至14天結(jié)束，具體結(jié)束時(shí)間視混凝土溫升、溫降情況而定。

應(yīng)確保通水期間的水源和流量，中途不得發(fā)生停水事故?？刹捎盟剡M(jìn)行集中供水，每根冷卻水管配備一臺(tái)水泵對(duì)流量進(jìn)行控制。

1.4 測(cè)溫元件預(yù)埋

為有效對(duì)承臺(tái)混凝土溫度進(jìn)行監(jiān)控，應(yīng)預(yù)埋測(cè)溫元件對(duì)混凝土內(nèi)部和表面溫度進(jìn)行監(jiān)控。測(cè)試元件安裝前，必須在水深1m處經(jīng)過(guò)浸泡24h不損壞。測(cè)試元件在結(jié)構(gòu)平面圖位置的邊緣布置，不少于4處；在芯部分別布置不少于4處；測(cè)試元件的引線要集中布置，并應(yīng)加以保護(hù)。每個(gè)斷面溫度傳感器呈環(huán)形布置。測(cè)試元件澆注過(guò)程不得損壞。

1.5 模板支護(hù)

承臺(tái)底部充分利用護(hù)壁混凝土進(jìn)行承臺(tái)四周支護(hù)，進(jìn)行就地澆筑混凝土；頂部坡腳變坡面采用反壓拼裝模板，模板采用木模進(jìn)行組裝，面板采用10mm厚竹膠板，后設(shè)背板及豎肋，豎肋間設(shè)有對(duì)拉拉桿孔，對(duì)模板進(jìn)行豎向加固，保證模板有足夠的平整度。具體如圖2。

1.6 混凝土澆筑

①混凝土澆筑。

混凝土澆筑前，應(yīng)盡量選擇氣溫較低、無(wú)雨天氣施工，盡量避開(kāi)高溫、大風(fēng)天氣。采用水平分層澆筑，每層厚度不宜過(guò)大，一般應(yīng)控制在0.3～0.5m左右。在澆筑下半部范圍內(nèi)混凝土?xí)r，采用泵車(chē)和溜槽同時(shí)澆筑，澆筑上部分范圍內(nèi)混凝土?xí)r，采用五臺(tái)泵車(chē)進(jìn)行澆筑。具體布置如圖3。

②混凝土振搗。

現(xiàn)場(chǎng)安排足夠的振搗人員采用Ф70插入式振搗器，并劃定每個(gè)人的振搗區(qū)域，嚴(yán)格按規(guī)范振搗，保證混凝土澆筑質(zhì)量，對(duì)鋼筋較密位置采用Ф50或Ф30振搗棒進(jìn)行振搗，確保每個(gè)部位振搗密實(shí)。

1.7 混凝土養(yǎng)護(hù)

在修整作業(yè)完成后或混凝土初凝后立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。承臺(tái)外露面澆筑完成后，立即采用保溫材料覆蓋，保溫材料為一層塑料布+兩層無(wú)紡布+一層棉帆布+一層塑料布。露出基坑的混凝土澆筑完成24h后進(jìn)行拆模，并進(jìn)行保溫。

1.8 混凝土溫度控制

混凝土的里表溫差不宜大于25℃，當(dāng)實(shí)測(cè)混凝土內(nèi)外溫差≥25℃，應(yīng)加快冷卻水管的流量，加快內(nèi)部散熱，直到將內(nèi)外溫差控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

設(shè)專(zhuān)人負(fù)責(zé)溫度測(cè)量，根據(jù)溫度數(shù)據(jù)分析混凝土內(nèi)部溫度變化情況，及時(shí)控制冷卻管進(jìn)出水溫度。

2 工程實(shí)例

京包高速3A工程上地斜拉橋工程，主墩承臺(tái)為變厚度八邊形承臺(tái)，混凝土澆筑方量約為12000m3，屬于大體積混凝土。主塔承臺(tái)順橋向中部22.52m，厚度為8m，順橋向兩側(cè)11.537m，部分厚度由8m變?yōu)?m，平面為45.6m×40.3m的切角矩形，切角邊長(zhǎng)為11.537m；主承臺(tái)鋼筋采用HRB335、HRB400鋼筋進(jìn)行綁扎。

承臺(tái)內(nèi)共布設(shè)八層冷卻水管，分別位于承臺(tái)頂下0.5m、1.5m、2.5m、3.5m、4.5m、5.5m、6.5m、7.5m八個(gè)斷面。為更好地將混凝土溫度進(jìn)行降溫，減少混凝土與外界氣溫的溫差值，在距承臺(tái)頂面1.0m位置增加一層冷卻水管。

測(cè)試元件的引線要集中布置，在承臺(tái)頂下50mm、1.0m、2.0m、3.0m、4.0m、5.0m、6.0m、7.0m八個(gè)斷面，每個(gè)斷面溫度傳感器呈環(huán)形布置，共計(jì)112點(diǎn)。

澆筑時(shí)現(xiàn)場(chǎng)布置5臺(tái)48m泵車(chē)，在澆筑下部4m混凝土?xí)r，采用泵車(chē)和溜槽同時(shí)澆筑，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置21個(gè)溜槽，共計(jì)24h完成下部4m范圍內(nèi)混凝土，方量約8000m3；澆筑上部4m混凝土?xí)r，5臺(tái)泵車(chē)澆筑35h完成，共計(jì)方量4000m3。

該工程主墩承臺(tái)混凝土澆筑施工采用一次性整體澆筑施工，歷時(shí)59h，提高了功效，工序環(huán)節(jié)交叉少，可連續(xù)均衡施工，避免了窩工，縮短了工期，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。且由于能夠很好地進(jìn)行混凝土溫度控制，大大減少了混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生，結(jié)構(gòu)整體性好、安全可靠，工程經(jīng)驗(yàn)可為類(lèi)似工程提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB 50496-2009，大體積混凝土施工規(guī)范及條文說(shuō)明.

[2]JTG/T F50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3]QB-CNCEC JO10505-2004，大體積混凝土施工工藝標(biāo)準(zhǔn)[S].

篇2

關(guān)鍵詞：編劇學(xué) 研究 方法 理論 預(yù)設(shè)

2 0世紀(jì)自然科學(xué)方面的混沌學(xué)、分形學(xué)，社會(huì)科學(xué)方面的結(jié)構(gòu)主義語(yǔ)言學(xué)、符號(hào)學(xué)、敘事學(xué)的發(fā)展，為編劇創(chuàng)作方法的探索提供了富于啟示的思維方法和理論工具。

一、現(xiàn)代自然科學(xué)對(duì)編劇學(xué)的影響

在現(xiàn)實(shí)生活中，現(xiàn)代科學(xué)觀念已經(jīng)深入到人們的日常生活，相對(duì)論的時(shí)空彎曲、量子力學(xué)的測(cè)不準(zhǔn)原理、混沌學(xué)的蝴蝶理論，影響到人們對(duì)于日常生活復(fù)雜性、多樣性的認(rèn)識(shí)。劇作家們利用現(xiàn)代科學(xué)進(jìn)行創(chuàng)作實(shí)踐，已經(jīng)走到了編劇理論的前面。

混沌學(xué)具有非常突出的現(xiàn)代科學(xué)思維特點(diǎn)。洛倫茲的奇異吸引子，形象地展示了非周期的周期運(yùn)動(dòng)；如果說(shuō)傳統(tǒng)的周期性吸引子無(wú)法描摹戲劇敘事情節(jié)的復(fù)雜性，那么奇異吸引子可以恰當(dāng)?shù)胤从硵⑹聞?dòng)力學(xué)的復(fù)雜性。

雖然劇作家們已經(jīng)在使用混沌學(xué)的成果，但是，將這些數(shù)學(xué)成果引入創(chuàng)作理論領(lǐng)域，還是存在著一定的難度。首先是數(shù)學(xué)工具的抽象性，阻礙了創(chuàng)作理念的吸引和使用。洛倫茲發(fā)現(xiàn)的混沌形成的初始條件和天氣非周期運(yùn)動(dòng)的分岔理論，只有在給出蝴蝶狀的“洛倫茲吸引子”圖形以及“蝴蝶效應(yīng)”的形象描述后，才被人們廣泛理解和掌握。

相比較而言，分形學(xué)要比混沌學(xué)更好理解，雖然分形幾何與數(shù)學(xué)公式（費(fèi)根鮑姆數(shù)值等）是相互轉(zhuǎn)換的，但是分形學(xué)卻使人們可以更直觀地觀察、認(rèn)知和把握混沌現(xiàn)象。

分形學(xué)為打破混沌提供了一套形象的幾何語(yǔ)言，分形學(xué)不僅可以描述無(wú)機(jī)界的分維物理運(yùn)動(dòng)，而且可以描述生物界的復(fù)雜生命運(yùn)動(dòng)，甚至體現(xiàn)著思維創(chuàng)造的無(wú)意識(shí)活動(dòng)。分形理論可以作為探索創(chuàng)作的混沌領(lǐng)域的重要理論工具，并轉(zhuǎn)化為創(chuàng)作實(shí)踐的重要方法。

編劇學(xué)的創(chuàng)作系統(tǒng)是一個(gè)有著生命現(xiàn)象的、特殊的混沌領(lǐng)域。通過(guò)對(duì)混沌學(xué)的借鑒，是否可以建立編劇的混沌學(xué)、分形學(xué)？我們是否可以認(rèn)為：創(chuàng)作中的混沌也有其形成的原因和潛在結(jié)構(gòu)，也存在著非周期但是有規(guī)律性的“奇異吸引子”，存在著費(fèi)根鮑姆數(shù)值，存在著情節(jié)單元的無(wú)窮嵌套和標(biāo)度無(wú)關(guān)性？還有如何認(rèn)識(shí)混沌與有序的關(guān)系，如何運(yùn)用數(shù)學(xué)幾何理論在編劇學(xué)與自然科學(xué)之間建立橋梁等等這些都是編劇創(chuàng)作理論上的有趣課題。

二、結(jié)構(gòu)主義為編劇學(xué)提供的科學(xué)視野和科學(xué)方法

在自然科學(xué)之外，結(jié)構(gòu)主義為編劇創(chuàng)作理論的創(chuàng)新發(fā)展提供了有價(jià)值的各種理論方法。

結(jié)構(gòu)主義十分重視共時(shí)性的結(jié)構(gòu)作用。索緒爾在語(yǔ)言學(xué)中提出共時(shí)性的能指作用之后，結(jié)構(gòu)人類(lèi)學(xué)、結(jié)構(gòu)敘事學(xué)都將共時(shí)性研究放在了首要位置。按照皮亞杰的說(shuō)法，“結(jié)構(gòu)主義從本性上來(lái)說(shuō)是非時(shí)間性的”，“功能歸結(jié)為結(jié)構(gòu)通過(guò)時(shí)間的種種表現(xiàn)”。對(duì)于編劇學(xué)來(lái)講，共時(shí)性研究十分重要，雖然古典線性的歷時(shí)性敘事至今仍然占據(jù)著主導(dǎo)地位，但是隨著當(dāng)代社會(huì)的多元化、信息化的發(fā)展，出現(xiàn)了由線性敘事向非線性敘事拓展的明顯趨勢(shì)。

當(dāng)代劇作者們開(kāi)始更多地采用空間性思維，如用拓?fù)涞姆椒ㄌ幚矶鄻有缘膭?chuàng)作題材?，F(xiàn)代敘事的主要課題是解決共時(shí)性空間形式的敘事技巧問(wèn)題，以及線性敘事與非線性敘事相互借鑒與統(tǒng)一的問(wèn)題。非線性敘事重視共時(shí)性空間組織中的情境和情節(jié)，嘗試處理各種空間形式的情節(jié)單元組合?，F(xiàn)代編劇者的創(chuàng)作方式、思維方法需要不斷更新，操作工具也需要改進(jìn)、發(fā)展，從而滿(mǎn)足多種結(jié)構(gòu)類(lèi)型敘事的需要。長(zhǎng)期以來(lái)創(chuàng)作理論被視為一種經(jīng)驗(yàn)范疇的理論。它針對(duì)的是生命形態(tài)，而不是生命形成機(jī)制。

編劇創(chuàng)作理論的形成和發(fā)展，需要有新思維、新工具。所謂新思維，指混沌學(xué)、分形學(xué)的科學(xué)思維、結(jié)構(gòu)主義的整體思維；所謂新工具，指分形學(xué)和矩陣、拓?fù)涞葦?shù)學(xué)工具。除了向自然哲學(xué)、語(yǔ)言哲學(xué)（如結(jié)構(gòu)主義）借鑒之外，還要向具有豐富空間組織經(jīng)驗(yàn)和空間形式理論的建筑藝術(shù)以及造型藝術(shù)的美術(shù)、雕塑和音樂(lè)等藝術(shù)門(mén)類(lèi)學(xué)習(xí)、借鑒。

篇3

[關(guān)鍵詞]大型研發(fā)項(xiàng)目;界面;協(xié)同;混沌控制

大型研發(fā)項(xiàng)目是指涉及大量人力,耗費(fèi)巨大財(cái)力、物力,需要多組織協(xié)作研制,且往往是跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的復(fù)雜性巨系統(tǒng)。最為典型的是國(guó)家級(jí)重大科技項(xiàng)目,包括《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)》提出的16個(gè)國(guó)家重大科技專(zhuān)項(xiàng),以及“863計(jì)劃”、“973計(jì)劃”等所涉及的重大科技專(zhuān)項(xiàng)。由于研發(fā)項(xiàng)目是動(dòng)態(tài)創(chuàng)新過(guò)程,具有不確定性、模糊性和重復(fù)性。在項(xiàng)目研發(fā)過(guò)程中,各子系統(tǒng)之間、整個(gè)系統(tǒng)和子系統(tǒng)之間、子系統(tǒng)和外界環(huán)境之間都存在著復(fù)雜的信息的傳遞和交換,其傳遞和交換方式對(duì)研發(fā)進(jìn)度和成本有非常大的影響。對(duì)總系統(tǒng)的整合者和控制者而言,界面協(xié)同控制問(wèn)題是其面臨的主要管理問(wèn)題。通過(guò)有效的界面協(xié)同控制,促使組織間研發(fā)活動(dòng)同步,是保證實(shí)現(xiàn)研發(fā)目標(biāo)的重要手段之一。

1 大型研發(fā)項(xiàng)目界面要素

大型研發(fā)項(xiàng)目構(gòu)成多維界面網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),系統(tǒng)內(nèi)部的界面是各異構(gòu)組織間進(jìn)行信息溝通和傳遞、組織間關(guān)系交互作用的區(qū)域。研發(fā)項(xiàng)目界面可分為三種形式。

1.1 過(guò)程界面

又稱(chēng)為流程界面,通常指研發(fā)項(xiàng)目從論證立項(xiàng)開(kāi)始,到項(xiàng)目完成的整個(gè)研發(fā)周期各階段之間所具有的界面。郭斌等把研發(fā)過(guò)程中的界面分為r&d/r&d界面,研究、開(kāi)發(fā)界面和設(shè)計(jì)、制造工程界面。過(guò)程界面與時(shí)間有較大關(guān)系。隨著項(xiàng)目的進(jìn)展,技術(shù)和產(chǎn)品形態(tài)也逐漸由抽象轉(zhuǎn)為具體。不同的研發(fā)項(xiàng)目,其流程不盡相同,大型研發(fā)項(xiàng)目,往往采用階段—門(mén)體系開(kāi)發(fā)方式,即在每一個(gè)階段結(jié)束,下一個(gè)階段開(kāi)始之前,需要進(jìn)行階段性回顧,以檢驗(yàn)階段性的成果是否滿(mǎn)足預(yù)先設(shè)定的需要,下一階段的開(kāi)發(fā)條件是否具備,以作出繼續(xù)或放棄的決策。這種方式將連續(xù)的開(kāi)發(fā)活動(dòng)人為地分解為離散的階段。

1.2 任務(wù)界面

任務(wù)界面是由于所要開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或技術(shù)的特性差異所產(chǎn)生的界面。大型項(xiàng)目的任務(wù)要素組成不同的任務(wù)包,形成任務(wù)層級(jí)。在進(jìn)行研發(fā)時(shí),任務(wù)要素呈現(xiàn)串行、并行、獨(dú)立等關(guān)系。(見(jiàn)圖2)由于研發(fā)任務(wù)與客戶(hù)的需求有關(guān),并建立在不斷創(chuàng)新發(fā)展的基礎(chǔ)上,任務(wù)自身具有許多技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn),因而,研發(fā)過(guò)程中受到外部環(huán)境和內(nèi)部開(kāi)發(fā)狀態(tài)的雙重影響,造成任務(wù)界面在初始階段的模糊性和不確定性。

1.3 組織界面

研發(fā)項(xiàng)目的載體是各種不同的組織。由于追求利益的不同,導(dǎo)致在合作過(guò)程中,在研發(fā)任務(wù)和資源分配、信息傳遞和共享、利益的共享等方面形成相互作用關(guān)系。對(duì)與研發(fā)項(xiàng)目規(guī)模不同,所構(gòu)成的界面形式和作用關(guān)系不同。對(duì)于大型研發(fā)項(xiàng)目而言,既包括獨(dú)立的研發(fā)實(shí)體,也包括政府、中介等組織,它們?cè)谘邪l(fā)中所起的作用各不相同,構(gòu)成了復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)組織系統(tǒng),分別形成了相互作用界面。見(jiàn)圖3。

大型研發(fā)合作項(xiàng)目的組織界面具有固定性,即研發(fā)項(xiàng)目和參與者一經(jīng)確立,即客觀存在,組織之間形成的相互依賴(lài)關(guān)系是穩(wěn)定而不易變化的。而研發(fā)的過(guò)程和階段不同,信息、技術(shù)狀態(tài)等不斷發(fā)生變化導(dǎo)致了界面交互作用的變化。因此,研發(fā)項(xiàng)目本身界面也是多樣化的。研發(fā)交互活動(dòng)既是子系統(tǒng)之間信息的一種傳遞與互動(dòng)的過(guò)程,雙向反復(fù)的演進(jìn)過(guò)程;也是系統(tǒng)之間相互作用、相互協(xié)調(diào)同步過(guò)程。不同組織在不斷接收和釋放信息,使得系統(tǒng)級(jí)管理者在技術(shù)形態(tài)演進(jìn)的過(guò)程中不斷尋求一種同步的平衡狀態(tài),找到組織之間界面作用的互相匹配模式。

2 研發(fā)項(xiàng)目系統(tǒng)的界面協(xié)同混沌模型

對(duì)復(fù)雜研發(fā)項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的界面控制主要體現(xiàn)在:系統(tǒng)管理者通過(guò)分析影響研發(fā)子系統(tǒng)研發(fā)各項(xiàng)因素,尋找一種對(duì)系統(tǒng)各要素優(yōu)化的方法,使各子系統(tǒng)通過(guò)協(xié)作提高研發(fā)的速度和效率。根據(jù)研發(fā)項(xiàng)目模糊性和不確定性的特點(diǎn),作為非線性核心理論的混沌理論是解決大型研發(fā)項(xiàng)目系統(tǒng)界面協(xié)同控制問(wèn)題的有效工具?；煦缡窃谝粋€(gè)確定的系統(tǒng)中出現(xiàn)的“貌似隨機(jī)”的運(yùn)動(dòng),是有序與無(wú)序的統(tǒng)一,確定性與隨機(jī)性的統(tǒng)一?；煦缦到y(tǒng)是一個(gè)非周期性的動(dòng)力學(xué)過(guò)程,并且對(duì)初值呈敏感的依賴(lài)性,揭示了貌似隨機(jī)的現(xiàn)象背后可能隱藏的簡(jiǎn)單規(guī)律,以求發(fā)現(xiàn)一大類(lèi)復(fù)雜問(wèn)題普遍遵循的共同規(guī)律性。

研發(fā)項(xiàng)目組織系統(tǒng)的各子系統(tǒng)具有相對(duì)獨(dú)立性和各自的特定功能及運(yùn)行目標(biāo)。對(duì)大型研發(fā)項(xiàng)目而言,研發(fā)活動(dòng)所必需的條件,如資金、技術(shù)、人才、設(shè)施、政策、市場(chǎng)等分散在不同的子系統(tǒng)中,為不同的子系統(tǒng)所擁有。系統(tǒng)內(nèi)各組織的差異性較大。因此,若將研發(fā)組織系統(tǒng)抽象成一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),各子系統(tǒng)抽象成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn),那么各節(jié)點(diǎn)具有不同的結(jié)構(gòu),其動(dòng)力學(xué)行為也有一定的差異,這樣組織間在傳遞信息時(shí)會(huì)出現(xiàn)時(shí)滯。這里我們選擇國(guó)內(nèi)學(xué)者提出的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)互異的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)混沌同步方法,建立研發(fā)系統(tǒng)界面協(xié)同模型。

混沌理論中的混沌同步與控制是通過(guò)利用一個(gè)混沌系統(tǒng)的混沌信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)和控制另外一個(gè)混沌信號(hào),最終兩個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)能夠趨于一致。假設(shè)研發(fā)項(xiàng)目系統(tǒng)具有m個(gè)子系統(tǒng),每個(gè)子系統(tǒng)可抽象成一個(gè)節(jié)點(diǎn)。根據(jù)混沌理論,研發(fā)項(xiàng)目是一個(gè)混沌系統(tǒng),每個(gè)子系統(tǒng)也可看成是具有不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)的混沌子系統(tǒng)。因此,各節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)方程是異結(jié)構(gòu)的混沌系統(tǒng),那么在不考慮其他子系統(tǒng)的作用時(shí),子系統(tǒng)i的狀態(tài)方程可表示為:

3 界面協(xié)同混沌控制方法

界面協(xié)同混沌控制就是根據(jù)不同的需要,從研發(fā)活動(dòng)混沌行為中選出所需的周期信號(hào)或非周期信號(hào),并對(duì)其實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的有效控制。大型研發(fā)項(xiàng)目中大量子系統(tǒng)集體的、自發(fā)的、自動(dòng)的協(xié)同合作效應(yīng),是系統(tǒng)自身內(nèi)部各要素矛盾運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。研發(fā)系統(tǒng)混沌發(fā)生的內(nèi)因是研發(fā)系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)(或要素)之間及內(nèi)部子系統(tǒng)(或要素)和外部要素之間的非線性相互作用機(jī)制,外因則是其周?chē)沫h(huán)境條件。諸多學(xué)者提出了實(shí)現(xiàn)混沌控制的方法。對(duì)于大型研發(fā)項(xiàng)目,界面協(xié)同混沌控制方法有兩大類(lèi)型。

第一類(lèi)是通過(guò)恰當(dāng)?shù)目刂剖侄渭巴緩?有效地抑制混沌行為,使李雅普諾夫指數(shù)下降進(jìn)而消除混沌。研發(fā)系統(tǒng)混沌所帶來(lái)的巨大波動(dòng),將使研發(fā)結(jié)果與預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)嚴(yán)重背離,使整個(gè)研發(fā)系統(tǒng)陷入混亂狀態(tài),對(duì)研發(fā)進(jìn)度、質(zhì)量和成本均造成不利影響,對(duì)此應(yīng)有效地抑制或消除混沌。對(duì)信息重疊水平較高的研發(fā)活動(dòng),加強(qiáng)交互的頻次,即通過(guò)過(guò)程控制降低界面強(qiáng)度,提高界面密度。如果產(chǎn)生子系統(tǒng)研發(fā)偏差,迅速通過(guò)子系統(tǒng)間局部協(xié)調(diào),加快或減緩研發(fā)速度,使系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定。這種控制方式主要利用混沌系統(tǒng)的本質(zhì)特征,如對(duì)于初始點(diǎn)的敏感依賴(lài)性,來(lái)穩(wěn)定已經(jīng)存在于系統(tǒng)中的不穩(wěn)定軌道。其優(yōu)點(diǎn)在于不需要使用除系統(tǒng)輸出或狀態(tài)以外的任何有關(guān)給定被控系統(tǒng)的信息,不改變被控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),具有良好的軌道跟蹤能力和穩(wěn)定性。其缺點(diǎn)在于要求一個(gè)比較精確的數(shù)學(xué)模型和輸入目標(biāo)函數(shù)或軌道。對(duì)于研發(fā)項(xiàng)目,則需要以往相似程度較高、管理過(guò)程數(shù)據(jù)齊全的研發(fā)項(xiàng)目資料,協(xié)調(diào)成本相對(duì)較高。

第二類(lèi)是選擇某一具有期望行為的軌道作為控制標(biāo)。一般情況下,在混沌吸引子系統(tǒng)中的無(wú)窮多不穩(wěn)定的周期軌道常被作為首選目標(biāo),其目的就是將系統(tǒng)的混沌運(yùn)動(dòng)軌跡轉(zhuǎn)換到期望的周期軌道上,使混沌系統(tǒng)能夠在極短的時(shí)間在許多不同的行為方式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在系統(tǒng)內(nèi)部可利用一個(gè)混沌子系統(tǒng)來(lái)擾動(dòng)其他子系統(tǒng),以使它們產(chǎn)生協(xié)同現(xiàn)象。這種反饋控制主要利用一個(gè)小的外部擾動(dòng),如一個(gè)小驅(qū)動(dòng)信號(hào)、噪聲信號(hào)、常量偏置或系統(tǒng)參數(shù)的弱調(diào)制來(lái)控制混沌。根據(jù)“混沌運(yùn)動(dòng)背后隱藏著確定秩序”的觀點(diǎn),系統(tǒng)管理者可以通過(guò)誘導(dǎo)隨機(jī)性“漲落”即混沌的產(chǎn)生,為系統(tǒng)產(chǎn)生有序結(jié)構(gòu)提供新的契機(jī)。對(duì)于研發(fā)項(xiàng)目,一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)可能有若干種不同的研發(fā)方案,當(dāng)其中一個(gè)方案執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)研發(fā)不確定性較高的情況時(shí),通過(guò)外界環(huán)境的變量(如需求、投資、新技術(shù)的介入等)的控制,改變其研發(fā)活動(dòng)方式,使其回到穩(wěn)定狀態(tài)。該控制方式的設(shè)計(jì)和使用都十分簡(jiǎn)單,協(xié)調(diào)成本較低,但無(wú)法確保控制過(guò)程的穩(wěn)定性。

上述兩種方式都是通過(guò)混沌動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的稍微改變,使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),不同點(diǎn)是前者屬于混沌控制,后者屬于混沌反控制。研發(fā)系統(tǒng)控制策略所遵循的原則是控制規(guī)則的設(shè)計(jì)須最小限度地改變?cè)到y(tǒng),從而對(duì)原系統(tǒng)的影響最小。因此,在控制混沌的具體操作中,最大限度地利用混沌的特性,確定控制目標(biāo)和選取基本控制方法顯得非常關(guān)鍵。由于研發(fā)系統(tǒng)混沌現(xiàn)象復(fù)雜多樣,各種混沌控制方法各有處理混沌問(wèn)題的優(yōu)點(diǎn),但目前對(duì)大型研發(fā)項(xiàng)目沒(méi)有一種方法是全面的或是唯一有效的,應(yīng)視具體情況綜合運(yùn)用。

4 結(jié) 論

本文總結(jié)了大型研發(fā)項(xiàng)目所包含的界面類(lèi)型,并針對(duì)研發(fā)項(xiàng)目各組織間的異構(gòu)性、信息時(shí)滯所引發(fā)的不同步問(wèn)題,引入混沌理論對(duì)研發(fā)項(xiàng)目組織界面進(jìn)行協(xié)同控制,建立研發(fā)系統(tǒng)界面協(xié)同模型,分析了研發(fā)系統(tǒng)界面協(xié)同的條件和過(guò)程。從理論上并闡述了對(duì)界面進(jìn)行協(xié)同控制的兩類(lèi)混沌控制方法。運(yùn)用混沌理論對(duì)研發(fā)項(xiàng)目界面管理進(jìn)行協(xié)同控制,為研發(fā)項(xiàng)目界面管理創(chuàng)新提供了理論支持。參考文獻(xiàn):

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[5]陳關(guān)榮,呂金虎.lorenz系統(tǒng)族的動(dòng)力學(xué)分析、控制與同步[m].北京:科學(xué)出版社,2003.

[6]李衛(wèi)東,王秀巖.混沌控制綜述[j].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用,2009(1):1-6.

篇4

關(guān)鍵字：余弦函數(shù) 倍周期分支 混沌

中圖分類(lèi)號(hào)：O174 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）11（c）-0188-01

從任何初始值出發(fā)迭代時(shí)，一般有個(gè)暫態(tài)過(guò)程，但當(dāng)?shù)螖?shù)很大，即當(dāng)n∞時(shí)，演化會(huì)導(dǎo)致一個(gè)確定的終態(tài)。終態(tài)可取無(wú)窮多種值，對(duì)初值極為敏感，成為不可預(yù)測(cè)，開(kāi)始出現(xiàn)混沌現(xiàn)象。在此前終態(tài)都是周期的、可預(yù)測(cè)的，并與初值無(wú)關(guān)。

混沌（Chaos）是指發(fā)生在確定性系統(tǒng)中的貌似隨機(jī)的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。一個(gè)確定性理論描述的系統(tǒng)，其行為卻表現(xiàn)為不確定性、不可重復(fù)、不可預(yù)測(cè)，這就是混沌現(xiàn)象。混沌是非線性系統(tǒng)的固有特性，是非線性系統(tǒng)普遍存在的現(xiàn)象?；煦邕\(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特性已經(jīng)被證明在描述和量化大量的復(fù)雜現(xiàn)象中非常有用，但是，由于混沌系統(tǒng)所固有的系統(tǒng)輸出對(duì)狀態(tài)初值的敏感性以及混沌系統(tǒng)和混沌現(xiàn)象的復(fù)雜性和奇異性，使得混沌控制理論的研究更具有挑戰(zhàn)性。

這里我們主要考慮一類(lèi)關(guān)于余弦函數(shù)迭代映射的模型

（1）

的倍周期分支問(wèn)題，其中，均為參數(shù)。首先作變換，則可有：。（2）

1 倍周期分支

倍周期分支是指在某個(gè)特定的參數(shù)值的一側(cè)有穩(wěn)定的不動(dòng)點(diǎn)，但當(dāng)參數(shù)經(jīng)過(guò)這個(gè)特定的參數(shù)值變化到另一側(cè)時(shí)，穩(wěn)定的不動(dòng)點(diǎn)變成不穩(wěn)定的，并同時(shí)產(chǎn)生了周期2軌道。在給出我們的倍周期分支結(jié)果之前，我們先給出關(guān)于倍周期分支存在的判別法：

引理：[1]設(shè)是充分光滑的函數(shù)，記，如果下列條件成立：（1）；（2）；

（3）；

（4）；那么在處發(fā)生倍周期分支。更為詳細(xì)的是，在附近存在一個(gè)不動(dòng)的曲線，在一邊是穩(wěn)定的不動(dòng)點(diǎn)，而過(guò)了以后成為不穩(wěn)定的不動(dòng)點(diǎn)；并且存在一條光滑的曲線在點(diǎn)與直線相切，而是關(guān)于的函數(shù)的圖像。當(dāng)時(shí)，新生成的周期2軌道是穩(wěn)定的，反之則是不穩(wěn)定的。

引理給出了函數(shù)關(guān)于參數(shù)在特定參數(shù)值處發(fā)生倍周期分支的充分條件。下面討論模型（1）也就是模型（2）關(guān)于參數(shù)發(fā)生倍周期分支的條件。

定理1：若模型（2）的固定參數(shù)滿(mǎn)足，參數(shù)是變化的，則在區(qū)間上，一定存在參數(shù)，模型的不動(dòng)點(diǎn)在處存在倍周期分支，而且產(chǎn)生的周期2軌道是穩(wěn)定的。

證明：定義函數(shù)，則有

.當(dāng)時(shí)，由于，從而，所以在區(qū)間上是嚴(yán)格單調(diào)遞增函數(shù)。又對(duì)任意的，都有

所以存在唯一的，滿(mǎn)足。于是對(duì)于每一個(gè)，都有唯一一個(gè)零點(diǎn)與之對(duì)應(yīng)，且關(guān)于是連續(xù)的。這是因?yàn)閷?duì)于任何，一定有。如果不然，則存在，也就有

。

于是我們根據(jù)倍周期分支引理，我們可以知道模型（2）在參數(shù)經(jīng)過(guò)時(shí)發(fā)生了倍周期分支，而且由可知所產(chǎn)生的周期2軌道是穩(wěn)定的。

若固定參數(shù)，，，不變，模型（2）對(duì)參數(shù)也會(huì)發(fā)生倍周期分支。

定理2：若模型（2）的固定參數(shù)滿(mǎn)足，參數(shù)是變化的，則在區(qū)間上，一定存在參數(shù)，模型的不動(dòng)點(diǎn)在處存在倍周期分支，而且產(chǎn)生的周期2軌道是穩(wěn)定的。

證明：定義函數(shù).

因?yàn)?/p>

所以存在，滿(mǎn)足。定義一個(gè)關(guān)于k的函數(shù).由于從而有，所以至少存在一個(gè)，使得，得出于是我們根據(jù)鞍-結(jié)點(diǎn)分支引理，我們可以知道模型在參數(shù)經(jīng)過(guò)時(shí)發(fā)生了倍周期分支，而且由可知所產(chǎn)生的周期2軌道是穩(wěn)定的。

2 結(jié)論

根據(jù)倍周期分支的判別法，該文分別給出了一類(lèi)余弦函數(shù)迭代映射后關(guān)于參數(shù)和關(guān)于參數(shù)發(fā)生倍周期分支的充分條件，深刻討論了一類(lèi)簡(jiǎn)單的余弦函數(shù)發(fā)生倍周期分支的這種復(fù)雜動(dòng)力學(xué)行為。而倍周期分支是典型的一條通過(guò)混沌道路的途徑。這說(shuō)明這類(lèi)余弦函數(shù)經(jīng)過(guò)迭代也必然會(huì)發(fā)生復(fù)雜的混沌動(dòng)力學(xué)行為。混沌是非線性科學(xué)中十分活躍、應(yīng)用前景極為廣闊的領(lǐng)域?；煦缡潜扔行颍ù颂幹附?jīng)典意義下的有序━━對(duì)稱(chēng)、周期性）更為普遍的現(xiàn)象。它向我們揭示出一個(gè)形態(tài)和結(jié)構(gòu)的嶄新世界。這個(gè)看似簡(jiǎn)單但又充滿(mǎn)神秘，激勵(lì)人們不斷地去探究。

參考文獻(xiàn)

篇5

關(guān)鍵詞：粒子群算法 映射 映射 混沌

中圖分類(lèi)號(hào)：TP301.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2015）12-0000-00

粒子群算法（ ， ）在進(jìn)化后期存在收斂速度慢和早熟收斂的現(xiàn)象，因此仍存在較多缺陷。混沌是指在確定性系統(tǒng)中看似隨機(jī)的不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，是非線性動(dòng)力系統(tǒng)特有的形式。在基本的粒子群算法中引入混沌的理念，能避免算法過(guò)早收斂于局部極值，加強(qiáng)算法全局搜索性能。近年來(lái)，很多學(xué)者利用混沌理論進(jìn)行了算法的改進(jìn)研究，如有學(xué)者利用 映射對(duì)傳統(tǒng)的粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行改進(jìn)[1]，也有學(xué)者根據(jù) 映射的全局遍歷性對(duì)算法進(jìn)行優(yōu)化[2]，但實(shí)際上這兩種改進(jìn)各有優(yōu)勢(shì)。基于此，本文結(jié)合兩種改進(jìn)算法的思想，提出基于 和 雙重映射的混沌粒子群算法（ Tent chaotic Particle Swarm Optimization，LTPSO）。

1 映射和 映射優(yōu)缺點(diǎn)分析

利用混沌的遍歷性和隨機(jī)性[3]對(duì)智能算法進(jìn)行優(yōu)化搜索已發(fā)展成為一種高效的全局優(yōu)化技術(shù)，促使混沌廣泛應(yīng)用于各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。

1.1 映射

映射表達(dá)式為：

其中， 。

通過(guò)系統(tǒng)仿真可以知道，在 時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)形態(tài)非常復(fù)雜，出現(xiàn)混沌狀態(tài)。

目前，研究基于 映射的混沌粒子群算法大多將算法分為兩大階段：第一階段稱(chēng)為粗搜索階段，先采用基于 迭代映射遍歷整個(gè)解集空間，當(dāng)達(dá)到所求問(wèn)題的相應(yīng)條件時(shí)，即把當(dāng)前的最優(yōu)解當(dāng)作全局最優(yōu)解；第二階段稱(chēng)為細(xì)搜索階段，以第一階段的結(jié)果為中心進(jìn)行混沌擾動(dòng)，即精確細(xì)致搜索，直至滿(mǎn)足算法終止準(zhǔn)則。雖然這種改進(jìn)能在一定程度上提高算法的搜索精度，但是 映射混沌的序列主要集中分布在兩端，而中間區(qū)域較少，如果最優(yōu)解落在中間部分，則算法便會(huì)在偏離最優(yōu)解的空間循環(huán)迭代，導(dǎo)致無(wú)法得到全局最優(yōu)解。

1.2 映射

映射也常稱(chēng)帳篷映射，是分段線性的一維映射，其表達(dá)式為：

其中，當(dāng)參數(shù) ， 時(shí)，映像處于混沌狀態(tài)。

與 映射相比， 映射具有均勻的概率密度、功率譜密度和理想的相關(guān)特性，更快的迭代速度，更多的自相關(guān)和適用于大量的序列。

綜合以上分析，我們可以將粒子群算法的搜索過(guò)程分成兩個(gè)部分，一是粗略搜索階段，二是精細(xì)搜索階段。通過(guò)參考相關(guān)文獻(xiàn)的研究結(jié)論，如文獻(xiàn)[2]等， 序列全局遍歷性強(qiáng)但后期深度搜索能力較弱，而 序列則具有較好的混沌擾動(dòng)能力，基于此，本文提出雙重映射的混沌粒子群算法（LTPSO），即在粗搜索階段采用 映射，而在細(xì)搜索階段采用 映射。

2基于雙重映射的混沌粒子群算法

2.1 PSO算法基本思想

設(shè)搜索空間為 維，粒子種群規(guī)模為 。第 個(gè)粒子位置表示為向量 ；第 個(gè)粒子的歷史最優(yōu)位置為 ，即 ；種群的群體極值為 ，即 ；第 個(gè)粒子的速度表示為 。每個(gè)粒子的位置按如下公式進(jìn)行變化[8]：

其中， ， 。 和 為學(xué)習(xí)因子， 和 為兩個(gè)在（0，1）范圍內(nèi)變化的相互獨(dú)立的隨機(jī)函數(shù)， 為慣性權(quán)重。粒子群初始位置和速度隨機(jī)產(chǎn)生，然后按式（3）和式（4）進(jìn)行迭代，直至找到滿(mǎn)意的解。

2.2 LTPSO算法原理

本文在參考文獻(xiàn)[2]的基礎(chǔ)上，提出基于雙重映射的混沌粒子群算法，算法主要步驟為：

步驟1粒子群初始化。利用 映射（取 ）生成 個(gè)混沌序列 ，其中， ， 。將混沌序列 通過(guò)式（3）載波變換為優(yōu)化變量：

式（5）中， 、 分別表示優(yōu)化變量 的最大值與最小值，D為變量維數(shù)， 為種群規(guī)模。將映射得到的優(yōu)化變量 作為粒子的初始化值。

步驟2計(jì)算粒子的適應(yīng)度。將粒子的目前位置記為 ，群體中適應(yīng)度最優(yōu)的粒子位置記為 。

步驟3粒子粗略搜索。粒子速度更新公式變?yōu)槭剑?）：

其中， 為另一組 混沌變量。根據(jù)式（6）和式（4）更新粒子的速度和位置，重新計(jì)算新粒子的適應(yīng)度，并判斷是否更新粒子的個(gè)體極值以及群體的全局極值。

步驟 4判斷是否滿(mǎn)足迭代終止條件（即最大迭代次數(shù)）。如果滿(mǎn)足，算法終止并輸出結(jié)果；否則，執(zhí)行步驟 5。

步驟 5粒子的早熟收斂判決。當(dāng)算法迭代到一定代數(shù)時(shí)，粒子會(huì)陷入局部收斂狀態(tài)，即“早熟”。定義如下的早熟收斂公式：

式（7）中， 、 分別為當(dāng)前時(shí)刻群體極值和個(gè)體極值。預(yù)設(shè)早熟收斂閾值 ，當(dāng) 時(shí)，則群體過(guò)于聚集，表現(xiàn)為早熟收斂狀態(tài)。如果滿(mǎn)足條件，則轉(zhuǎn)步驟6；否則，轉(zhuǎn)步驟 3。

步驟6粒子深度搜索。對(duì)早熟的粒子進(jìn)行混沌擾動(dòng)，根據(jù) 映射（取 ）生成序列 ， ， 。由式（8）和式（9）進(jìn)行混沌擾動(dòng)：

式（8）中， 為調(diào)節(jié)參數(shù)， （ ）為當(dāng)前最優(yōu)解向量；式（9）中， 即為進(jìn)行擾動(dòng)后的混沌向量。

步驟7 轉(zhuǎn)入步驟 2繼續(xù)進(jìn)行迭代計(jì)算。

3仿真實(shí)驗(yàn)

3.1 算法優(yōu)化性能比較

本文選用國(guó)際通用的四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試函數(shù)對(duì) 算法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)：

函數(shù)： ，在 處取得全局最小值0；

函數(shù)： ，在 處取得全局最小值0；

將本文提出的 算法與基本粒子群算法（ ）、基于 映射的混沌粒子群算法（LPSO）[1]、基于 映射的混沌粒子群算法（TPSO）[3]進(jìn)行比較。以上四種算法的基本參數(shù)設(shè)置為：迭代次數(shù) ，種群規(guī)模 ，學(xué)習(xí)因子 ，慣性權(quán)重 ，變量取值范圍 ，變量維數(shù)D=4，粒子速度范圍 。另外，在 算法中，令 ，早熟收斂閾值 。為消除隨機(jī)搜索的誤差，將每個(gè)算法獨(dú)立運(yùn)行50次，找出最優(yōu)解和最差解，并求50次解的平均值，結(jié)果如表1所示

表1 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試函數(shù)的仿真結(jié)果

函數(shù) 算法名稱(chēng) 平均解 最優(yōu)解 最差解 標(biāo)準(zhǔn)差

Griewank BPSO

LPSO

TPSO

LTPSO 0.0193

2.478e-03

8.247e-03

1.673e-06 3.134e-02

5.279e-05

3.741e-04

1.102e-08 0.4792

1.224e-02

6.911e-02

2.43e-06 5.2434

2.6641

1.6710

0.5914

Rastrigrin BPSO

LPSO

TPSO

LTPSO 1.3671

1.255e-02

2.778e-03

7.5278e-06 0.4723

2.943e-03

1.279e-04

1.125e-07 5.5876

0.8116

3.274e-03

2.624e-06 2.0793

2.2131

0.8771

0.7067

3.2 仿真結(jié)果分析

由表1可以得出，本文提出的 算法具有較好的表現(xiàn)，具體分析如下：

（1）算法的尋優(yōu)能力分析。從仿真結(jié)果可以明顯看出， 、 和 的尋優(yōu)性均比 有較大提升。 算法兼具 和 算法的優(yōu)點(diǎn)： 算法在早期有較好的搜索廣度，但在后期仍出現(xiàn)早熟現(xiàn)象； 算法能在后期跳出局部極值，但由于搜索廣度較差導(dǎo)致尋優(yōu)結(jié)果受限； 有效增強(qiáng)了算法的廣度搜索能力，同時(shí)又保持了深度搜索能力，較好的提高了算法的尋優(yōu)能力。

（2）算法的穩(wěn)定性分析。穩(wěn)定性是算法的一個(gè)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。表 1提供的數(shù)據(jù)可以較為全面的分析四種算法的穩(wěn)定性。在平均解方面， 均比 和 提高了3個(gè)數(shù)量級(jí)以上；從標(biāo)準(zhǔn)差分析， 算法的標(biāo)準(zhǔn)差均小于1，即50次運(yùn)行結(jié)果差別較小。無(wú)論從尋優(yōu)結(jié)果的準(zhǔn)確性，還是從尋優(yōu)過(guò)程的穩(wěn)定性進(jìn)行比較，本文提出的 算法均比其他3種算法具有較大的優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文在研究粒子群算法系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，結(jié)合 和 映射存在的各自?xún)?yōu)點(diǎn)，提出了一種基于 和 雙重映射的混沌粒子群優(yōu)化算法。先通過(guò) 映射產(chǎn)生初值并進(jìn)行載波變換，再利用 映射進(jìn)行混沌擾動(dòng)，使得粒子能夠在快速局部尋優(yōu)的基礎(chǔ)上對(duì)整個(gè)空間進(jìn)行搜索。典型測(cè)試函數(shù)的仿真結(jié)果表明算法收斂速度快、精確度高，且全局尋優(yōu)能力強(qiáng)，證明了基于雙重映射的混沌粒子群優(yōu)化算法的可行性。

參考文獻(xiàn)

[1] 梁慧，混沌粒子群優(yōu)化算法的分析與應(yīng)用[C].廣東工業(yè)大學(xué)，2011：31-33.

篇6

關(guān)鍵詞：混沌理論；密碼學(xué)；混沌加密

中圖分類(lèi)號(hào)：TP309.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-9599 (2011) 05-0000-02

Chaos Theory Application in Cryptography

Liu Hehe

(Guangzhou Institute of Technology,Guangzhou510925,China)

Abstract:In the information and digital technology today,with the popularization and application of the Internet,data transmission security problems get more and more people's attention.The chaotic system to initial conditions and parameters are very sensitive to chaotic as well as the generated chaotic sequence has the characteristics of aperiodic and pseudo-random,chaotic systems in recent years in the field of cryptography has been more research.

Keywords:Chaos theory;Cryptography;Chaotic encryption

隨著網(wǎng)絡(luò)的普及應(yīng)用，多媒體數(shù)據(jù)應(yīng)用變得越來(lái)越廣泛，Internet每天為用戶(hù)提供大量的信息服務(wù)。由于Internet的基礎(chǔ)協(xié)議不是完全安全的協(xié)議。未經(jīng)特別加密的信息在網(wǎng)絡(luò)上傳送時(shí)，會(huì)直接暴露在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上。為了防止攻擊者途中對(duì)傳輸?shù)男畔⒌母`取破壞，在數(shù)據(jù)的傳遞過(guò)程中就必然要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行安全的加密防護(hù)措施。

一、密碼學(xué)概述

現(xiàn)代密碼學(xué)已成為一門(mén)多學(xué)科交叉滲透的邊緣學(xué)科，綜合了數(shù)學(xué)、物理、電子、通信和計(jì)算機(jī)等眾多學(xué)科的長(zhǎng)期知識(shí)積累和最新研究成果，是保障信息安全的核心。現(xiàn)代密碼技術(shù)的應(yīng)用范圍也不再僅僅局限于保護(hù)政治和軍事信息的安全，已經(jīng)滲透到人們生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域。

加密最基本的概念：原始消息稱(chēng)為明文，而加密后的消息稱(chēng)為密文。人類(lèi)語(yǔ)言的任何通信可以分為明文，這種消息是不進(jìn)行任何編碼的。明文消息進(jìn)行某種編碼后成為密文。

二、混沌的基本原理

混沌理論（Chaos theory）是一種兼具質(zhì)性思考與量化分析的方法，用以探討動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中（如：人口移動(dòng)、化學(xué)反應(yīng)、氣象變化、社會(huì)行為等）無(wú)法用單一的數(shù)據(jù)關(guān)系，而必須用整體、連續(xù)的數(shù)據(jù)關(guān)系才能加以解釋及預(yù)測(cè)之行為?；煦缡且环N復(fù)雜的非線性、非平衡的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，是系統(tǒng)從有序突然變?yōu)闊o(wú)序狀態(tài)的一種演化理論，是對(duì)確定性系統(tǒng)中出現(xiàn)的內(nèi)在“隨機(jī)過(guò)程”形成的途徑、機(jī)制的研討。其特點(diǎn)為：（1）混沌系統(tǒng)的行為是許多有序行為的集合，而每個(gè)有序分量在正常條件下，都不起主導(dǎo)作用；（2）混沌看起來(lái)似為隨機(jī)，但都是確定的；（3）混沌系統(tǒng)對(duì)初始條件極為敏感，對(duì)于兩個(gè)相同的混沌系統(tǒng)，若使其處于稍異的初態(tài)就會(huì)迅速變成完全不同的狀態(tài)。

1963年，美國(guó)氣象學(xué)家洛倫茲（Lorenz）提出混沌理論，認(rèn)為氣候從本質(zhì)上是不可預(yù)測(cè)的，發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)單的熱對(duì)流現(xiàn)象居然能引起令人無(wú)法想象的氣象變化，產(chǎn)生所謂的“蝴蝶效應(yīng)”，亦即某地下大雪，經(jīng)追根究底卻發(fā)現(xiàn)是受到幾個(gè)月前遠(yuǎn)在異地的蝴蝶拍打翅膀產(chǎn)生氣流所造成的。此后混沌在各個(gè)領(lǐng)域都得到了不同程度的運(yùn)用。20世紀(jì)80年代開(kāi)始，短短的二十幾年里，混沌動(dòng)力學(xué)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。

（一）混沌理論的定義。迄今為止，關(guān)于混沌還沒(méi)有一個(gè)獲得科學(xué)界公認(rèn)的、完整的、精確的定義，最常用的如李-約克混沌定義[1]：

設(shè)（X，f）是緊致系統(tǒng)，d是X的一個(gè)拓?fù)涠攘俊ＴO(shè)X0X非空，如果存在不可數(shù)集合S X0，滿(mǎn)足：

1.limn∞supd（fn（x），fn（y）） >0，x，y∈S，x≠y；

2.limn∞infd（fn（x），fn（y）） >0， x，y∈S，x≠y。

稱(chēng)f在X0上是在李-約克意義下混沌的。這里的S亦稱(chēng)作“f的混沌集”，S中不同的兩點(diǎn)稱(chēng)作“f的混沌點(diǎn)偶”。

除了李-約克意義下混沌之外，還有多種混沌的定義。其中，最常見(jiàn)的是Devaney的混沌定義和Melnikov的混沌定義。

“敏感初條件”就是對(duì)混沌軌道的這種不穩(wěn)定性的描述；拓?fù)鋫鬟f性意味著任一點(diǎn)的鄰域在f的作用之下將“遍歷”整個(gè)度量空間V，這說(shuō)明f不可能細(xì)分或不能分解為兩個(gè)在f下不相互影響的子系統(tǒng)；周期點(diǎn)集的稠密性，表明系統(tǒng)具有很強(qiáng)的確定性和規(guī)律性，絕非一片混亂，而是形似紊亂，實(shí)則有序，這也正是混沌能夠和其他應(yīng)用學(xué)科相結(jié)合走向?qū)嶋H應(yīng)用的前提。

（二）混沌系統(tǒng)示例。此處以經(jīng)典Logistic映射xn+1=1-ux2n為例，給出有關(guān)混沌吸引子刻劃的一些數(shù)值計(jì)算結(jié)果圖（圖1-圖4）。

圖1-圖四

混沌加密大致分兩個(gè)大的研究方向：

1.以混沌同步技術(shù)為核心的混沌保密通信系統(tǒng)，主要基于模擬牛頓電路系統(tǒng)。

2.利用混沌系統(tǒng)構(gòu)造的流密碼和分組密碼，主要基于計(jì)算機(jī)有限精度下實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化混沌系統(tǒng)。

混沌密碼是一種新型的、并不成熟的但又具有強(qiáng)大吸引力的密碼體制，它能夠在一個(gè)新的高度為敏感數(shù)據(jù)提供安全保護(hù)，特別讓人們感興趣的是：在理論上講，混沌密碼所提供的安全強(qiáng)度是與計(jì)算能力無(wú)關(guān)的，也就是說(shuō)，混沌密碼的安全性并不受到計(jì)算機(jī)能力提高的威脅。這就較如今的DES，RSA等密碼體制有著天生的優(yōu)越性，具有更為廣闊的前景和研究?jī)r(jià)值。

三、混沌在加密算法中的應(yīng)用

混沌和密碼學(xué)之間具有天然聯(lián)系和結(jié)構(gòu)上的某種相似性，利用混沌系統(tǒng)，可以產(chǎn)生數(shù)量眾多、非相關(guān)、類(lèi)似噪聲、可以再生的混沌序列，這種序列難于重構(gòu)和預(yù)測(cè)，從而使密碼分析者難以破譯。所以，只要加以正確的利用，就完全可以將混沌理論用于序列密碼的設(shè)計(jì)中?；煦绲能壍阑旌咸匦詫?duì)應(yīng)于傳統(tǒng)加密系統(tǒng)的擴(kuò)散特性，混沌信號(hào)的類(lèi)隨機(jī)特性和對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的敏感性對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)加密系統(tǒng)的混亂特性?？梢?jiàn)，混沌具有的優(yōu)異混合特性保證了混沌加密器的擴(kuò)散和混亂作用可以和傳統(tǒng)加密算法一樣好。另外，很多混沌系統(tǒng)本身就與密碼學(xué)中常用的Feistel網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是非常相似的，例如標(biāo)準(zhǔn)映射、Henon映射等。所以，只要算法設(shè)計(jì)正確合理，就完全可能將混沌理論用于分組密碼中。

但是混沌畢竟不等于密碼學(xué)，它們之間最重要的區(qū)別在于：密碼學(xué)系統(tǒng)工作在有限離散集上，而混沌作在無(wú)限的連續(xù)實(shí)數(shù)集上。此外，傳統(tǒng)密碼學(xué)已經(jīng)建立了一套分析系統(tǒng)安全性和性能的理論，密鑰空間的設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)技術(shù)比較成熟，從而能保證系統(tǒng)的安全性；而目前混沌加密系統(tǒng)還缺少這樣一個(gè)評(píng)估算法安全性和性能的標(biāo)準(zhǔn)。表1給出了混沌理論與傳統(tǒng)密碼算法的相似點(diǎn)與不同之處。

表1 混沌理論與密碼學(xué)的相似與不同之處

通過(guò)類(lèi)比研究混沌理論與密碼學(xué)，可以彼此借鑒各自的研究成果，促進(jìn)共同的發(fā)展。關(guān)于如何選取滿(mǎn)足密碼學(xué)特性要求的混沌映射是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。L.Kocarev等在文獻(xiàn)中給出了這方面的一些指導(dǎo)性建議。選取的混沌映射應(yīng)至少具有如下3個(gè)特性：混合特性、魯棒性和具有大的參數(shù)集。需要指出，具有以上屬性的混沌系統(tǒng)不一定安全，但不具備上述屬性而得到的混沌加密系統(tǒng)必然是脆弱的。

四、混沌理論在加密中的具體實(shí)現(xiàn)

（一）混沌序列密碼的加密原理。眾所周之，加密的一般過(guò)程是將明文的信息序列變換成可逆的類(lèi)隨機(jī)序列。解密過(guò)程是對(duì)數(shù)學(xué)變換逆變換的猜測(cè)處理過(guò)程，將得到的類(lèi)隨機(jī)序列還原為明文。而混沌加密主要是利用由混沌系統(tǒng)迭代產(chǎn)生的序列，作為加密變換的一個(gè)因子序列，混沌加密的理論依據(jù)是混沌的自相似性，使得局部選取的混沌密鑰集，在分布形態(tài)上都與整體相似?；煦缦到y(tǒng)對(duì)初始狀態(tài)高度的敏感性，復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)行為，分布上不符合概率統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，是一種擬隨機(jī)的序列，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可以提供具有良好的隨機(jī)性、相關(guān)性和復(fù)雜性的擬隨機(jī)序列，使混沌系統(tǒng)難以重構(gòu)、分析和預(yù)測(cè)。

（二）混沌加密方案設(shè)計(jì)。假設(shè){Pn}是明文信息序列，{Kn}是密鑰信息序列，由Logistic混沌方程迭代產(chǎn)生序列后，進(jìn)行二值化處理后所得整數(shù)混沌序列，{Cn}是密文信息序列。

加密算法設(shè)計(jì)為：{Cn}={Pn}{Kn}；

解密算法設(shè)計(jì)為：{Pn}={Cn}{Kn}；

基于Logistic混沌映射的加密原理圖如圖5所示，解密過(guò)程是加密的逆過(guò)程。初始值X0和u是Logistic方程的參數(shù)，同時(shí)是加密系統(tǒng)的密鑰參數(shù)K={X0，u}。

圖5 Logistic混沌映射的加密、解密原理圖

因?yàn)榛煦缦到y(tǒng)對(duì)初始條件的敏感依賴(lài)性，對(duì)于僅有微小差別的初值，混沌系統(tǒng)在迭代了一定次數(shù)后便會(huì)產(chǎn)生截然不同的混沌序列。

為了使相近初始值的混沌序列互相間更加不相關(guān)，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真的時(shí)候可對(duì)混沌序列經(jīng)過(guò)1000次以上迭代后取值，可以有效地放大誤差使得對(duì)初始條件的攻擊無(wú)效，使加密效果更好，安全性更高。由于加密的是數(shù)字量，所以必須使用一種方法將這個(gè)由實(shí)數(shù)構(gòu)成的序列{Xn}映射成由整數(shù)構(gòu)成的偽隨機(jī)序列，來(lái)充當(dāng)加密密鑰。這種映射中最簡(jiǎn)單的一種莫過(guò)于選取Xn小數(shù)點(diǎn)后的幾位有效數(shù)字構(gòu)成整數(shù)。

五、結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)今的信息時(shí)代，信息安全至關(guān)重要。保密通信技術(shù)，特別是密碼技術(shù)，關(guān)系到國(guó)家利益及在未來(lái)信息戰(zhàn)中一個(gè)國(guó)家的競(jìng)爭(zhēng)力，必將在人們的生活，尤其是軍事及國(guó)家安全和通信對(duì)抗中扮演重要的角色，同時(shí)將對(duì)今后我國(guó)社會(huì)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到促進(jìn)作用。本文從密碼學(xué)的角度出發(fā)，介紹了密碼學(xué)的基本概念，混沌加密的原理以及混沌加密在應(yīng)用中如何實(shí)現(xiàn)。混沌被稱(chēng)為20世紀(jì)物理學(xué)三大革命之一，它所具有的性質(zhì)使其具有廣泛的應(yīng)用前景。迄今為止對(duì)混沌密碼學(xué)的研究取得了豐碩的成果，這使我們有理由相信它在本世紀(jì)將有廣闊、深入的發(fā)展和應(yīng)用。但是，混沌加密是一個(gè)復(fù)雜而又及其實(shí)用的數(shù)據(jù)安全傳輸技術(shù)，有待以后的進(jìn)一步研究及實(shí)踐證實(shí)。

參考文獻(xiàn)：

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篇7

【關(guān)鍵詞】公共建筑；空間界面；一體化；作用

隨著建筑與城市的互動(dòng)增多，城市和建筑一體化設(shè)計(jì)的思潮和實(shí)踐逐漸開(kāi)始涌現(xiàn)。整體設(shè)計(jì)是一體化設(shè)計(jì)的本質(zhì)，其目標(biāo)在于建立一種城市與建筑的綜合體系強(qiáng)調(diào)城市與建筑的功能和空間設(shè)計(jì)過(guò)程的不可分離。從職能上看，城市職能和建筑職能能夠互相接納和緊密聯(lián)系；從空間形態(tài)上看，城市公共空間與建筑內(nèi)部立體空間形成交叉疊合和有機(jī)串聯(lián)。因此，作為空間形態(tài)和功能的物質(zhì)載體，建筑與城市空間界面也相應(yīng)的呈現(xiàn)出了一體化的趨勢(shì)。公共建筑往往與人們的城市生活息息相關(guān)，是城市中的重要建筑類(lèi)型，代表著一個(gè)城市的主要形象。公共建筑無(wú)論是在其設(shè)計(jì)理念還是在其建造投資力度等方面都優(yōu)于其他建筑類(lèi)型，致使一些新的設(shè)計(jì)理念大量在公共建筑中使用和表達(dá)。本文主要針對(duì)公共建筑空間界面的一體化設(shè)計(jì)進(jìn)行討論。

一、公共建筑空間界面的一體化設(shè)計(jì)的概念解析和特性

隨著公共建筑與城市的關(guān)系日趨緊密和復(fù)雜，建筑空間與城市空間在形態(tài)和職能上的交集越來(lái)越多。因此，在城市空間領(lǐng)域也滲透了空間界面一體化的設(shè)計(jì)理念。在奧斯卡?紐曼的人類(lèi)行為活動(dòng)與城市形體環(huán)境關(guān)系的研究中，曾提出了一個(gè)由私密性空間、半私密性空間、半公共空間及公共空間構(gòu)成的空間體系。他認(rèn)為人的各種行為活動(dòng)要有相應(yīng)的領(lǐng)域。在建筑空間中，建筑公共空間指的是供人們公共活動(dòng)的空間，一方面，它是建筑內(nèi)部各個(gè)空間之間、建筑空間與城市空間之間的過(guò)渡與聯(lián)系，另一方面，是從屬于建筑并有別于私人空間以及城市空間的公共活動(dòng)的空間。

（一）公共建筑空間界面的城市性

隨著城市化的進(jìn)程加快，建筑形態(tài)日新月異，人類(lèi)城市生活越來(lái)越頻繁，城市的空間形態(tài)與功能也日趨復(fù)雜而豐富，城市空間與建筑空間逐漸成為一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一體，而不再是界限分明的兩個(gè)獨(dú)立部分。

1、公共建筑在其空間功能上具有城市性。隨著建筑空間與城市空間之間關(guān)系的日益密切，公共建筑空間一方面在承擔(dān)建筑本身的職能的同時(shí)，另一方面也承擔(dān)了更多城市空間的職能。在空間領(lǐng)域和空間職能上，建筑的公共空間與城市的公共空間存在交叉和重疊的現(xiàn)象

2、公共建筑在空間形態(tài)上具有城市性。一方面，在外部空間上，公共建筑與城市空間的一些構(gòu)成要素相連， 是城市使用者的共同容器，共同形成城市的空間骨骼和性格特點(diǎn)。另一方面， 在外部空間上，公共建筑具有城市空間的尺度感，是城市空間延續(xù)建筑空間的體現(xiàn)。

（二）公共建筑空間界面的場(chǎng)所性

廣闊性和中心性是場(chǎng)所的兩個(gè)重要特點(diǎn)，每個(gè)場(chǎng)所都有各自的中心，并且從內(nèi)部可感受到寬廣的空間。人類(lèi)的社會(huì)性涉及很多方面，作為社會(huì)性的一種重要形式，交往必然會(huì)產(chǎn)生各種形式的公共活動(dòng)，而活動(dòng)的開(kāi)展離不開(kāi)活動(dòng)空間。公共建筑空間能夠?yàn)榛顒?dòng)事件提供發(fā)生地。人性化的公共空間必須實(shí)現(xiàn)活動(dòng)主體、活動(dòng)事件以及活動(dòng)場(chǎng)所三者的有機(jī)結(jié)合。公共建筑的公共空間不僅促使主體創(chuàng)造活動(dòng)，而且活動(dòng)本身強(qiáng)化了空間的場(chǎng)所性。公共建筑空間界面良好的場(chǎng)所性往往能夠促使空間發(fā)生多種活動(dòng)事件。

（三）公共建筑空間界面的開(kāi)放性

和城市公共空間一樣，公共建筑空間具有開(kāi)放的特性，不僅在空間形式上而且在使用行為上具有開(kāi)放性，便于人們到達(dá)和參與。作為一個(gè)重要場(chǎng)所，公共建筑空間能夠便于市民開(kāi)展學(xué)習(xí)工作、娛樂(lè)、休閑和交往等多方面的活動(dòng)。因此，公共空間能否發(fā)揮效能的前提是市民參與度。

通過(guò)設(shè)計(jì)形式、材料、亮度和色彩，公共建筑空間在，在某方面對(duì)人心里會(huì)形成一種暗示，借此人們便可以推測(cè)出此空間進(jìn)入的可行性?？蛇M(jìn)入性的強(qiáng)弱會(huì)對(duì)該公共空間開(kāi)放性的強(qiáng)弱產(chǎn)生影響。

（四）公共建筑空間界面的邊界模糊性

在公共建筑空間界面中，建筑空間引入城市步行街道，中庭作為交通的轉(zhuǎn)換空間，屋面成為了市民活動(dòng)的場(chǎng)所。建筑與城市空間分界逐漸模糊，發(fā)生交叉、重疊以及滲透的情況。隨著大型綜合體建筑的出現(xiàn)，城市空間與建筑空間在功能和形態(tài)上發(fā)生交集，原有的城市、建筑二元結(jié)構(gòu)也己經(jīng)發(fā)生了明顯變化，建筑的立面不再是城市空間和建筑空間的界限，城市與建筑呈一體化的趨勢(shì)發(fā)展。

二、公共建筑空間界面一體化設(shè)計(jì)的影響與作用

（一）美學(xué)影響與價(jià)值

在建筑學(xué)的發(fā)展史上，科學(xué)技術(shù)往往起著決定性影響的推動(dòng)作用。工業(yè)革命推動(dòng)了現(xiàn)代主義建筑審美觀的發(fā)展，追求功能至上，空間高效的利用使得建筑空間形態(tài)多以理性的直線主要構(gòu)成元素。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，生產(chǎn)力取得了明顯的發(fā)展，人們的思維習(xí)慣也隨之發(fā)生了變化。計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算和模擬功能一方面是 “混沌理論”發(fā)展的實(shí)施平臺(tái)，另一方面也是建構(gòu)一些復(fù)雜的非線性建筑形體的技術(shù)保證。隨著審美的巨變，當(dāng)中的重要幾個(gè)支流是致使建筑界面一體化造型變化主要影響因素，是界面一體化造型的重要理念支撐。

（二）混沌學(xué)

界面一體化的設(shè)計(jì)變傳統(tǒng)上追求和諧、秩序、穩(wěn)定以及純粹的美學(xué)觀為尋求模糊的美、多樣性的美以及復(fù)雜性的美的混沌學(xué)美學(xué)觀，是一種動(dòng)態(tài)的美。開(kāi)放性、模糊性以及流動(dòng)性是建筑混沌的具體體現(xiàn)。不確定的變化和跳躍的思維往往能夠激發(fā)人的想象力，建筑空間界面一體化中隨機(jī)的、靈活自由的混沌思維可以使建筑變化豐富，讓人產(chǎn)生一種時(shí)空的錯(cuò)位感。

建筑通過(guò)變換三維中多向度，使用者在空間中往往從一個(gè)點(diǎn)可以感知多個(gè)空間的形態(tài)特征，空間與空間之間沒(méi)有嚴(yán)格意義上的分界。最初對(duì)不模糊化的空間邊界的好奇心理漸漸地變成一種對(duì)動(dòng)態(tài)的、變換多樣的建筑形態(tài)的欣賞和追求。

（三）生態(tài)美學(xué)

建筑學(xué)無(wú)論是仿生的，還是原生態(tài)的自然意象，都從新的層面上探索建筑作為人工物與自然的微妙關(guān)系。在整體上，建構(gòu)更具物化、更真實(shí)；在其細(xì)節(jié)的處理上，則略顯含蓄的意象，呈現(xiàn)出一種與自然滲透融合的狀態(tài)，有機(jī)生命的精神被賦予、生命的活力與美感在建筑中得以體現(xiàn)。作為自然的一部分，人類(lèi)的情感動(dòng)力與藝術(shù)靈感必然受到自然界萬(wàn)物的啟發(fā)與影響。從古典建筑到現(xiàn)代建筑的純粹幾何形象，人們一再摒棄本有的復(fù)雜性與非線性，建筑與自然的聯(lián)系越來(lái)越疏遠(yuǎn)。隨著生態(tài)與可持續(xù)發(fā)展思想的深入人心以及對(duì)宇宙自然的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，越來(lái)越多的人開(kāi)始重新將視野放回到所處的地球環(huán)境中去。在現(xiàn)代建筑創(chuàng)作中，實(shí)現(xiàn)自然意象與建筑的融入，較深層次地探索和表現(xiàn)建筑與自然的關(guān)系，使建筑呈現(xiàn)出一種自然與生命的生態(tài)美學(xué)。

結(jié)束語(yǔ)

公共建筑空間中的界面一體化是在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展和社會(huì)意識(shí)形態(tài)進(jìn)步的背景下產(chǎn)生并發(fā)展起來(lái)的。在一定程度上，公共建筑空間界面的一體化設(shè)計(jì)滿(mǎn)足了時(shí)展和人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)文化的需要，滿(mǎn)足了的需求，對(duì)時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李楚智.建筑空間環(huán)境一體化設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用研究[D].中央美術(shù)學(xué)院，2013.

篇8

作為一名美術(shù)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)的平面設(shè)計(jì)師，對(duì)此我深有感觸，并在學(xué)習(xí)和工作中逐漸形成了自己的觀點(diǎn)：我認(rèn)為繪畫(huà)藝術(shù)和平面設(shè)計(jì)是彼此相關(guān)的兩門(mén)學(xué)科。分明而不分界，兩者既有緊密的聯(lián)系又有很大的差異。

一、兩者的聯(lián)系

從歷史的角度講。平面設(shè)計(jì)是從繪畫(huà)藝術(shù)中派生出來(lái)的，平面設(shè)計(jì)與繪畫(huà)藝術(shù)可謂關(guān)系十分密切。當(dāng)今照相機(jī)、電腦在平面設(shè)計(jì)中的普遍運(yùn)用減少了平面設(shè)計(jì)中的繪畫(huà)因素，但繪畫(huà)藝術(shù)在平面設(shè)計(jì)中的作用和意義絕對(duì)沒(méi)有失去。隨著社會(huì)分工逐漸細(xì)致和學(xué)科專(zhuān)業(yè)性的劃分，兩者從表面看有了學(xué)科的分明性，但從本質(zhì)意義來(lái)說(shuō)沒(méi)有分界，只是它們之間功用不同，所采用的媒介不同而已，但它們所共同承載的文化精神、審美內(nèi)涵是相同的。

(一)繪畫(huà)藝術(shù)是平面設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)

自從平面設(shè)計(jì)學(xué)科建立以來(lái)，繪畫(huà)藝術(shù)就作為其基礎(chǔ)而設(shè)置。這是非常重要的。一個(gè)優(yōu)秀的平面設(shè)計(jì)師必須具備繪畫(huà)基礎(chǔ)，從點(diǎn)、線、面的認(rèn)識(shí)開(kāi)始，學(xué)習(xí)掌握平面構(gòu)成、色彩構(gòu)成、立體構(gòu)成、透視學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)。1998澳大利亞工業(yè)設(shè)計(jì)顧問(wèn)委員會(huì)調(diào)查結(jié)果，設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生應(yīng)具備的10項(xiàng)技能第一位就是：“應(yīng)有優(yōu)秀的草圖和徒手作畫(huà)的能力。作為設(shè)計(jì)著應(yīng)具備快而不拘謹(jǐn)?shù)囊曈X(jué)圖形表達(dá)能力。繪畫(huà)藝術(shù)是設(shè)計(jì)的源泉，設(shè)計(jì)草圖是思想的紙面形式，我們有理由相信。繪畫(huà)是平面設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)!”

平面設(shè)計(jì)離開(kāi)了繪畫(huà)藝術(shù)就會(huì)失去生命力，繪畫(huà)對(duì)于平面設(shè)計(jì)而言存在著對(duì)造型語(yǔ)言和形式語(yǔ)言的原發(fā)性意義。更重要的是張揚(yáng)藝術(shù)個(gè)性，表達(dá)人文情懷，提高審美能力。忽視繪畫(huà)藝術(shù)對(duì)平面設(shè)計(jì)的內(nèi)在意義，平面設(shè)計(jì)最終只能走向概念僵化，成為沒(méi)有生命力的拼圖排字游戲?？梢哉f(shuō)。繪畫(huà)藝術(shù)是一切藝術(shù)活動(dòng)的始端。也是開(kāi)啟藝術(shù)活動(dòng)的使者，對(duì)平面設(shè)計(jì)更是如此，它可以激發(fā)平面設(shè)計(jì)視覺(jué)藝術(shù)的更多可能性。

(二)繪畫(huà)藝術(shù)可以促進(jìn)平面設(shè)計(jì)的發(fā)展

繪畫(huà)藝術(shù)作為平面設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的同時(shí)，還可以為平面設(shè)計(jì)研發(fā)形式語(yǔ)言。平面設(shè)計(jì)生命力的延續(xù)既要有文化底蘊(yùn)。還要有賴(lài)于視覺(jué)形式語(yǔ)言的不斷變革與發(fā)展。從歷史的演變發(fā)展中我們不難看出，平面設(shè)計(jì)不斷通過(guò)視覺(jué)語(yǔ)言形式的變革而獲得新的生命力。

綜觀歷史就可以得知。平面設(shè)計(jì)的發(fā)展史就是繪畫(huà)與設(shè)計(jì)的發(fā)展史。平面設(shè)計(jì)一開(kāi)始就有畫(huà)家的參與，在發(fā)展過(guò)程中視覺(jué)形式語(yǔ)言的變革都是因繪畫(huà)形式語(yǔ)言的新變化而出現(xiàn)的。19世紀(jì)，平面設(shè)計(jì)在歐美各國(guó)的社會(huì)生活中起著重要的作用。其設(shè)計(jì)形式語(yǔ)言在畫(huà)家的參與中有了新的轉(zhuǎn)變，德加、波奈爾、杜米埃等著名的畫(huà)家都對(duì)歐洲早期的平面設(shè)計(jì)視覺(jué)語(yǔ)言的發(fā)展起著重要的作用。如印象派畫(huà)家馬奈和勞特累克設(shè)計(jì)的海報(bào)均以他們的繪畫(huà)語(yǔ)言形式注入其中，具有平面裝飾色彩的表現(xiàn)風(fēng)格，設(shè)計(jì)出既有人情味又符合平面視覺(jué)傳達(dá)的形式語(yǔ)言。

二、兩者的區(qū)別

繪畫(huà)藝術(shù)和平面設(shè)計(jì)也存在著巨大的差異，二者之間的關(guān)系屬于兩個(gè)不同性質(zhì)行業(yè)之間的關(guān)系――是實(shí)用性與觀賞性的關(guān)系；是多層次、多社會(huì)性的理性思考與情感宣泄，是表現(xiàn)個(gè)性才氣的關(guān)系：是體現(xiàn)工業(yè)化的生產(chǎn)技術(shù)水平與個(gè)體藝術(shù)者之手工技巧的關(guān)系……

(一)繪畫(huà)注重個(gè)性化，設(shè)計(jì)具有商品依附性

繪畫(huà)的意義在于創(chuàng)新，而創(chuàng)新只有通過(guò)個(gè)性化才能夠得以實(shí)現(xiàn)。重復(fù)的繪畫(huà)沒(méi)有生命力。如果我們回顧一下繪畫(huà)的發(fā)展歷史就會(huì)發(fā)現(xiàn)：無(wú)論在中國(guó)還是在西方，每一位杰出的大師都曾經(jīng)創(chuàng)造過(guò)極端個(gè)性化的作品。每一位巨匠都具有自己獨(dú)特意義上的典型符號(hào)。畫(huà)家尤其是現(xiàn)代派畫(huà)家。他們?cè)趧?chuàng)作時(shí)完全可以不考慮其作品的社會(huì)性。不必去考慮觀眾能否接受。而只要考慮自己的藝術(shù)如何創(chuàng)新，如何具有個(gè)性就可以。在某種意義上，任何畫(huà)家其作品的生命力都在于極端個(gè)性化。通過(guò)作者對(duì)美的形式法則的特殊理解以達(dá)到創(chuàng)造新的形式美。

而設(shè)計(jì)與繪畫(huà)最大的區(qū)別在于其對(duì)商品的依附性上。設(shè)計(jì)作為商品在為市場(chǎng)服務(wù)時(shí)必須具備“包裝”價(jià)值與“使用”價(jià)值。要想贏得客戶(hù)的信任與滿(mǎn)意、最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的價(jià)值，就必須通過(guò)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的考驗(yàn)，設(shè)計(jì)的成功與否在于它能否通過(guò)美化產(chǎn)品而最終實(shí)現(xiàn)促銷(xiāo)的目的?，F(xiàn)實(shí)中幾乎每一位設(shè)計(jì)師在為客戶(hù)提供設(shè)計(jì)服務(wù)時(shí)。都會(huì)盡量去迎合和滿(mǎn)足客戶(hù)的需要。一方面。設(shè)計(jì)師必須站在客戶(hù)的角度去揣摩他們的心理。以使自己的設(shè)計(jì)方案得以通過(guò)；另一方面，客戶(hù)可能對(duì)市場(chǎng)的把握、了解遠(yuǎn)勝過(guò)設(shè)計(jì)師，設(shè)計(jì)師不得不服從客戶(hù)對(duì)他提出的要求。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)師絞盡腦汁去思考、去解釋自己的作品，也許自己認(rèn)為很滿(mǎn)意了，但最終的評(píng)判還是客戶(hù)對(duì)其設(shè)計(jì)能否通過(guò)。

設(shè)計(jì)對(duì)商品的依附性還體現(xiàn)在“市場(chǎng)”是設(shè)計(jì)的指揮棒，市場(chǎng)的強(qiáng)勁與疲軟將直接影響設(shè)計(jì)行業(yè)的起伏。如1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)之初，歐洲主要工業(yè)化國(guó)家生產(chǎn)過(guò)剩、消費(fèi)匱乏。市場(chǎng)處于嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)蕭條狀態(tài)，生產(chǎn)停滯不前。荷蘭的頓巴設(shè)計(jì)公司上門(mén)為一些廠家服務(wù)時(shí)得到的回答是： “我們暫時(shí)不需要設(shè)計(jì)，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)就足夠了。”還有另一種情況是，當(dāng)市場(chǎng)上某種產(chǎn)品在賣(mài)方市場(chǎng)狀態(tài)，產(chǎn)品供不應(yīng)求時(shí)，廠家對(duì)“設(shè)計(jì)”也會(huì)不屑一顧?？梢赃@么說(shuō)，在商品經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的社會(huì)狀況下上談?wù)撛O(shè)計(jì)水平的提高根本不現(xiàn)實(shí)。

(二)繪畫(huà)追求“混沌美”，設(shè)計(jì)追求“秩序美”

“混沌美”一詞是“指宇宙形成以前模糊一團(tuán)的景象”，“混沌”本身就體現(xiàn)著一種不確定的、耐人尋味的特征。中國(guó)古典繪畫(huà)所表現(xiàn)的“空靈”、“氣韻”，用有限的筆墨表現(xiàn)無(wú)限的意境等美學(xué)思想，都在于這種“混沌”之美。繪畫(huà)對(duì)“混沌美”的追求還體現(xiàn)在對(duì)材料肌理的選擇上。何種題材、何種效果、需要何種肌理，是繪畫(huà)追求混沌美的表現(xiàn)之一。尤其是現(xiàn)代繪畫(huà)，在一幅作品中選擇綜合材料已到了隨心所欲的境地，多種材料的運(yùn)用旨在加強(qiáng)畫(huà)面的“混沌美”的效果，通過(guò)撲朔迷離不確定的材質(zhì)肌理的運(yùn)用。以達(dá)到變化多端的目的。

而秩序美是平面設(shè)計(jì)的核心體現(xiàn)?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)對(duì)實(shí)體的進(jìn)一步把握是形式法則，形式是實(shí)體的具體化、豐富化、精確化。在現(xiàn)代設(shè)計(jì)史上對(duì)20世紀(jì)影響最大的代表人物是勒?科布歇。他運(yùn)用建筑學(xué)的基本理論，根據(jù)人體比例進(jìn)行黃金分割。被稱(chēng)為模數(shù)設(shè)計(jì)體系。在勒?科布歇發(fā)明模數(shù)之后，歐洲各國(guó)的設(shè)計(jì)師紛紛運(yùn)用這一設(shè)計(jì)原理并將之進(jìn)一步推進(jìn)，最終形成了網(wǎng)格設(shè)計(jì)的理論體系。網(wǎng)格設(shè)計(jì)體系把幾例分析法和數(shù)在平面設(shè)計(jì)中的運(yùn)用提升到了空前的高度，其特征是重視比例感、秩序感、連續(xù)感、清晰感?？傊?。它是以理性數(shù)理為基礎(chǔ)的形式在平面設(shè)計(jì)中的運(yùn)用。完全不同于繪畫(huà)追求的“混沌美”。

(三)版式編排是平面設(shè)計(jì)特有的獨(dú)立性

繪畫(huà)是以圖的形態(tài)傳達(dá)著信息。一幅好的繪畫(huà)作品可以濃縮巨大的信息內(nèi)容，是文字高度濃縮的載體，在某些場(chǎng)合它可以代替或補(bǔ)充文字的不足。雖然如此。由于繪畫(huà)與文字傳播的功能存在著較大的差異，繪畫(huà)作為單獨(dú)的藝術(shù)形式。其畫(huà)面不存在文字的說(shuō)明。既然繪畫(huà)藝術(shù)可以無(wú)文字表述出現(xiàn)，因此，它也就不存在版式編排問(wèn)題。

而設(shè)計(jì)無(wú)論是作為獨(dú)立的藝術(shù)形式，還是特地為某種產(chǎn)品服務(wù)，都必須有文字的說(shuō)明。只有通過(guò)文字形態(tài)的存在。其自身價(jià)值才能夠得以充分體現(xiàn)。現(xiàn)代平面設(shè)計(jì)作為版面設(shè)計(jì)有兩種意義上的版式編排：一種是圖形與文字的結(jié)合，另一種是純粹文字間的自由組合。這兩種形式均可稱(chēng)為版式設(shè)計(jì)。但無(wú)論哪一種形式的版式設(shè)計(jì)，都離不開(kāi)文字的存在。一方面版式編排需文字組成，另一方面文字本身形態(tài)的差異也豐富了版式編排的多樣性。

篇9

設(shè)計(jì)的過(guò)程就猶如繪畫(huà)創(chuàng)作一樣，內(nèi)在含有設(shè)計(jì)者的情感意識(shí)，外在具有物化的視覺(jué)藝術(shù)形態(tài)，即存在著表達(dá)內(nèi)容與表現(xiàn)形式的關(guān)系問(wèn)題。另外，設(shè)計(jì)的功能不僅在于表達(dá)情感，更為重要的是傳達(dá)有效地含有商業(yè)意味的信息。而繪畫(huà)的過(guò)程嚴(yán)格地說(shuō)也是一種圖形設(shè)計(jì)的過(guò)程，但是繪畫(huà)的形式是一種純藝術(shù)性的、純精神性上的語(yǔ)言形式，而設(shè)計(jì)更親近于我們的物質(zhì)生活。

兩者的創(chuàng)作目的更是有著天壤之別，繪畫(huà)作為一種純精神層面上的創(chuàng)作，更注重個(gè)人思想的表達(dá)和情感的宣泄。繪畫(huà)的意義在于創(chuàng)新，而創(chuàng)新只有通過(guò)“個(gè)性化”才能夠得以實(shí)現(xiàn)，重復(fù)的繪畫(huà)沒(méi)有生命力。回顧繪畫(huà)發(fā)展史就會(huì)發(fā)現(xiàn)，無(wú)論中國(guó)還是西方，每一位杰出的大師都曾經(jīng)創(chuàng)造過(guò)極端個(gè)性化的作品，每一位巨匠都具有自己的典型特征。畫(huà)家、設(shè)計(jì)師們，尤其是現(xiàn)代派大家，他們?cè)趧?chuàng)作時(shí)可以完全不用考慮其作品的社會(huì)性。從某種意義上說(shuō)，作品的生命力，正表現(xiàn)在個(gè)性化上，通過(guò)作者對(duì)美的形式法則的特殊理解而存在著。任何一個(gè)偉大的畫(huà)家、設(shè)計(jì)師，都會(huì)有自己獨(dú)特的審美個(gè)性，創(chuàng)作者必須把自己個(gè)人的主觀意志潛能釋放出來(lái)，最大限度地表現(xiàn)自我。即使是西方中世紀(jì)的宗教繪畫(huà)的創(chuàng)作，雖然當(dāng)時(shí)繪畫(huà)作品多為宗教服務(wù)，但是那也是為了表達(dá)統(tǒng)治者或人民大眾的信仰而創(chuàng)作。近現(xiàn)代的繪畫(huà)藝術(shù)更注重個(gè)性的宣揚(yáng)和個(gè)人情感的表達(dá)。所以說(shuō)繪畫(huà)更注重創(chuàng)作者自我的表現(xiàn)。

在設(shè)計(jì)中雖然強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新性，但設(shè)計(jì)者更注重實(shí)用性。因?yàn)樵O(shè)計(jì)是與生活有著密切關(guān)聯(lián)的一種視覺(jué)語(yǔ)言，特別是工業(yè)革命帶來(lái)機(jī)器大生產(chǎn)以后，依附性是現(xiàn)代設(shè)計(jì)在商品經(jīng)濟(jì)中的本質(zhì)反映。設(shè)計(jì)作為商品在為市場(chǎng)服務(wù)時(shí)必須具備“包裝”價(jià)值與“使用”價(jià)值。要想贏得客戶(hù)的信任與滿(mǎn)意、最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的價(jià)值，就必須通過(guò)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的考驗(yàn)。設(shè)計(jì)的成功與否在于它能否通過(guò)美化產(chǎn)品而最終實(shí)現(xiàn)促銷(xiāo)的目的?，F(xiàn)實(shí)中幾乎每一位設(shè)計(jì)師在為客戶(hù)提供設(shè)計(jì)服務(wù)時(shí)，都會(huì)盡量去迎合和滿(mǎn)足客戶(hù)的需要。一方面，設(shè)計(jì)師必須站在客戶(hù)的角度去體驗(yàn)消費(fèi)者的心理，以使自己的設(shè)計(jì)作品得以通過(guò)；另一方面，客戶(hù)可能對(duì)市場(chǎng)的把握、了解遠(yuǎn)勝過(guò)設(shè)計(jì)師，設(shè)計(jì)師不得不服從客戶(hù)提出的要求。

在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)師絞盡腦汁去思考、去解釋自己的作品，也許自己認(rèn)為很滿(mǎn)意了，但最終的評(píng)判者還是客戶(hù)。設(shè)計(jì)對(duì)商品的依附性還體現(xiàn)在“市場(chǎng)”是設(shè)計(jì)的指揮棒，市場(chǎng)的強(qiáng)勁與疲軟將直接影響設(shè)計(jì)行業(yè)的起伏。產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)，產(chǎn)品要投入到市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中，對(duì)于產(chǎn)品的外觀和圖形的要求是至關(guān)重要的。美觀的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力勢(shì)必要比粗陋的產(chǎn)品有市場(chǎng)。所以客戶(hù)和商家對(duì)作品的要求是十分苛刻的。設(shè)計(jì)者就必須要附和大眾（消費(fèi)者）的審美觀點(diǎn)去進(jìn)行設(shè)計(jì)。這勢(shì)必在設(shè)計(jì)的創(chuàng)作中要考慮加入消費(fèi)者的觀點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)，這樣就阻礙了設(shè)計(jì)者個(gè)人情感的表達(dá)。所以說(shuō)設(shè)計(jì)與繪畫(huà)最大的區(qū)別在于其對(duì)商品的依附性存在上。對(duì)美的追求是繪畫(huà)藝術(shù)的本質(zhì)體現(xiàn)，繪畫(huà)與設(shè)計(jì)在文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的運(yùn)用，不僅僅體現(xiàn)在“個(gè)性化”與“依附性”方面，還體現(xiàn)在對(duì)形式美規(guī)律追求的差異性上。“混沌”一詞是“指宇宙形成以前模糊一團(tuán)的景象”。中國(guó)人喜歡含蓄，認(rèn)為“含蓄”就是美。“混沌”本身就體現(xiàn)著一種不確定的、耐人尋味的特征，這和中國(guó)的古老哲學(xué)及宗教有關(guān)。中國(guó)古典繪畫(huà)所表現(xiàn)的“空靈”“氣韻”，以及“墨分五色”，用有限的筆墨表現(xiàn)無(wú)限的意境等美學(xué)思想，都在于這種“混沌”之美。這些手法在設(shè)計(jì)中也偶爾能見(jiàn)到，但一般來(lái)說(shuō)僅是借用繪畫(huà)的表現(xiàn)手法，以增強(qiáng)設(shè)計(jì)的藝術(shù)性而已；但它們不是設(shè)計(jì)的最終目的，我們從杉浦康平等大師的作品中就可以體會(huì)出這一點(diǎn)。具體來(lái)說(shuō)，杉浦康平為敦煌設(shè)計(jì)的系列叢書(shū)，從表面上他是在追求中國(guó)畫(huà)“空靈”“氣韻”之境界，而更深刻的內(nèi)涵是他把敦煌中的圖形元素運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)的基本構(gòu)造原理加以組合了。這種“空靈”美的境界只是作為設(shè)計(jì)的一種手段而不是目的，希望最終能真正反映出這套系列叢書(shū)的內(nèi)涵，這充分表現(xiàn)在大師的獨(dú)具匠心和對(duì)繪畫(huà)與設(shè)計(jì)關(guān)系的把握上。

繪畫(huà)對(duì)“混沌美”的追求還體現(xiàn)在對(duì)材料肌理的選擇上。何種題材、何種效果需要何種肌理，是繪畫(huà)追求混沌美的表現(xiàn)之一。尤其是現(xiàn)代繪畫(huà)，在一幅作品中選擇綜合材料已到了隨心所欲的境地，多種材料的運(yùn)用旨在加強(qiáng)畫(huà)面的“混沌美”的效果，通過(guò)撲朔迷離不確定的材質(zhì)肌理的運(yùn)用，以達(dá)到變化多端的目的。所以在形式美的追求上兩者也有著本質(zhì)的區(qū)別。

綜上所述，繪畫(huà)與圖形設(shè)計(jì)有著巨大的差異，二者之間的關(guān)系屬于兩個(gè)不同性質(zhì)行業(yè)之間的關(guān)系——是實(shí)用性與觀賞性的功能區(qū)別；是多層次、多社會(huì)性的理性思考與情感宣泄的差異；是表現(xiàn)個(gè)性才氣的與服從社會(huì)需求的關(guān)系；是體現(xiàn)工業(yè)化的生產(chǎn)技術(shù)水平與個(gè)體藝術(shù)者之手工技巧的關(guān)系。雖然在此強(qiáng)調(diào)了二者之間的差異性，但并不否認(rèn)二者之間的聯(lián)系性。如早期繪畫(huà)與設(shè)計(jì)的起源、藝術(shù)規(guī)律的相似性、圖形設(shè)計(jì)必須具有繪畫(huà)審美意識(shí)的基本特征，等等。

作為一名藝術(shù)工作者，我們只有正確地把握繪畫(huà)與圖形設(shè)計(jì)的異同，掌握其中的奧秘，理解二者的共性與個(gè)性，才算對(duì)兩者之間有了客觀、深刻的科學(xué)認(rèn)識(shí)，才能很好地促進(jìn)藝術(shù)文化事業(yè)的發(fā)展。

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篇10

【關(guān)鍵詞】玻色-愛(ài)因斯坦凝聚；G-P方程；非線性動(dòng)力學(xué)分析

1.引言

玻色—愛(ài)因斯坦凝聚是科學(xué)巨匠愛(ài)因斯坦在1925年預(yù)言的一種新物態(tài)。這里的“凝聚”與日常生活中的凝聚不同，它表示原來(lái)不同狀態(tài)的原子突然“凝聚”到同一狀態(tài)（通常為基態(tài)）。在預(yù)言提出70年后，終于在美國(guó)的JILA小組和MIT小組分別用堿金屬原子87Rb和23Na通過(guò)激光冷卻、靜磁阱與蒸發(fā)冷卻等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了。后來(lái)相繼實(shí)現(xiàn)了氫原子的玻色—愛(ài)因斯坦凝聚、費(fèi)米原子組成的分子和費(fèi)米原子對(duì)的玻色—愛(ài)因斯坦凝聚。這種新的物態(tài)特性的研究在近幾年有廣泛和迅猛的發(fā)展，當(dāng)前在玻色—愛(ài)因斯坦凝聚領(lǐng)域里關(guān)于強(qiáng)作用費(fèi)米子體系、以及費(fèi)米子與玻色子混合系統(tǒng)的費(fèi)什巴赫共振的實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展迅速，競(jìng)爭(zhēng)激烈。逐漸引起了全球廣泛的科學(xué)研究興趣。我們知道《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020）》中將量子調(diào)控列為基礎(chǔ)性前沿研究方面的四項(xiàng)重大科學(xué)計(jì)劃之一。今年在中科院物理所舉辦的第一屆國(guó)際“光與原子的量子調(diào)控”研討會(huì)中將冷原子、玻色—愛(ài)因斯坦凝聚列為首個(gè)話(huà)題，足見(jiàn)玻色—愛(ài)因斯坦凝聚研究對(duì)量子調(diào)控基礎(chǔ)研究的重要性。

這些原子組成的集體步調(diào)非常一致，因此內(nèi)部沒(méi)有任何阻力。激光就是光子的玻愛(ài)凝聚，在一束細(xì)小的激光里擁擠著非常多的顏色和方向一致的光子流。超導(dǎo)和超流也都是玻愛(ài)凝聚的結(jié)果。玻愛(ài)凝聚態(tài)的凝聚效應(yīng)可以形成一束沿一定方向傳播的宏觀電子對(duì)波，這種波帶電，傳播中形成一束宏觀電流而無(wú)需電壓。原子凝聚體中的原子幾乎不動(dòng)，可以用來(lái)設(shè)計(jì)精確度更高的原子鐘，以應(yīng)用于太空航行和精確定位等。玻愛(ài)凝聚態(tài)的原子物質(zhì)表現(xiàn)出了光子一樣的特性正是利用這種特性，哈佛大學(xué)的兩個(gè)研究小組用玻色-愛(ài)因斯坦凝聚體使光的速度降為零，將光儲(chǔ)存了起來(lái)。

目前，有關(guān)BEC的研究在理論、實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬等方面都獲得了許多有意義的結(jié)果。尤其是數(shù)值模擬方面，BEC的形成、凝聚體的形狀和演化都受到人們的極大的關(guān)注。我們知道在一維情況下，雙原子作用體系的BEC性質(zhì)已經(jīng)獲得相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果很好的佐證。本文基于平均場(chǎng)能量泛函和變分的方法，研究更一般情況下（三維球?qū)ΨQ(chēng)非諧勢(shì)阱中）玻色凝聚氣體的G-P方程的基態(tài)解，并由此利用軟件模擬數(shù)值分析得到了波函數(shù)、化學(xué)勢(shì)等隨非線性系數(shù)的變化規(guī)律，并用瞬態(tài)混沌特征和吸引子兩個(gè)指數(shù)描述了系統(tǒng)的混沌動(dòng)力學(xué)行為。

2.研究模型

對(duì)于由N個(gè)全同的無(wú)自旋的玻色子組成的系統(tǒng)，波函數(shù)滿(mǎn)足粒子交換對(duì)稱(chēng)性。也就是說(shuō)其適用于多體系統(tǒng)最簡(jiǎn)單的近似（Hartree—Fock近似），即可以把系統(tǒng)的波函數(shù)表示成單粒子態(tài)的乘積形式。T=0的BEC系統(tǒng)是該種情況的一個(gè)特例，這時(shí)該近似就是通常所說(shuō)的Gross—Pitaevskii近似或者平均場(chǎng)近似。Bogoliubov早在1947年就指出，平均場(chǎng)理論可以較好地描述多粒子量子體系。也就是說(shuō)BEC（一個(gè)在絕對(duì)零度下束縛在外勢(shì)阱中的多玻色子量子體系）用Gross-Pitaevskii方程作為研究其動(dòng)力學(xué)行為及其性質(zhì)的數(shù)學(xué)模型是正確的。

我們知道簡(jiǎn)化在一維諧振外勢(shì)作用這種情況下，BEC所滿(mǎn)足能量泛函方程，即G-P方程為：

（1）

上式中，為玻色凝聚氣體的波函數(shù)，為反映原子間的相互作用耦合常數(shù)，a為原子的S散射波波長(zhǎng)，m為原子質(zhì)量，N為凝聚體的原子數(shù)。

我們考慮時(shí)情況，即就是能形成穩(wěn)定的BEC凝聚情況。設(shè)（為系統(tǒng)化學(xué)勢(shì)），求系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)解，得滿(mǎn)足的方程為：

（2）

在諧振勢(shì)阱中引入非諧作用項(xiàng)（即將諧振勢(shì)阱轉(zhuǎn)化為非諧振勢(shì)阱）：

（3）

其中、、為外部勢(shì)阱在x，y，z方向的角頻率，為描述非諧作用的常數(shù)。這時(shí)，我們可以將方程（2）轉(zhuǎn)化為非諧振勢(shì)阱情況。如果我們?cè)倏紤]其中最簡(jiǎn)單的形式，即：當(dāng)>>，>>，三維G-P方程可簡(jiǎn)化為一維形式：

（4）

令，，，，，代入（4）式，并進(jìn)行坐標(biāo)變換：，方程（4）式可寫(xiě)為：

（5）

由上述分析，推廣得到其三維方程形式：

（6）

其歸一化條件為：

（7）

3.非線性動(dòng)力學(xué)分析

通過(guò)有限元方法對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行數(shù)值求解，當(dāng)玻色凝聚氣體原子間的相互作用比較弱時(shí)（10），選擇托馬斯-費(fèi)米模型的解作為試探波函數(shù)。

為了保證基態(tài)波函數(shù)求解的精度，這里我們采先用Fortran語(yǔ)言代替Matlab程序數(shù)值求解基態(tài)方程（6），我們可得到基態(tài)波函數(shù)和化學(xué)勢(shì)隨非線性系數(shù)的變化情況如下圖所示：

圖1 ε1=0.1時(shí)基態(tài)波函數(shù)隨非線性系數(shù)

增大變化情況（按自上而下的順序）

圖2 ε1=0.1時(shí)基態(tài)化學(xué)勢(shì)隨非線性系數(shù)的變化

從圖1可以看出，囚禁在三維球?qū)ΨQ(chēng)非諧勢(shì)阱中玻色-愛(ài)因斯坦凝聚氣體隨非線性系數(shù)增大，即BEC原子間相互作用增強(qiáng)時(shí)，基態(tài)波函數(shù)的分布變寬為超高斯型；從圖2可以看出的基態(tài)化學(xué)勢(shì)因?yàn)樵娱g的相互作用增強(qiáng)（變大）而增大。

我們知道，三維囚禁勢(shì)中BEC是一個(gè)典型的耗散系統(tǒng)。因?yàn)樽枘嵝?yīng)，耗散系統(tǒng)有一個(gè)很重要的結(jié)果：隨著時(shí)空變量的變化，相空間結(jié)構(gòu)將會(huì)收縮。在變化的過(guò)程中，存在這樣的一般特征：經(jīng)過(guò)一系列的瞬態(tài)周期，系統(tǒng)的變化雜亂無(wú)章，直到最后趨于一系列的周期穩(wěn)定的吸引子，這種現(xiàn)象被稱(chēng)為瞬態(tài)混沌[13]。在進(jìn)入最終規(guī)則吸引子之前，對(duì)任意的初始條件都將產(chǎn)生瞬態(tài)混沌。為了展現(xiàn)從瞬態(tài)混沌到規(guī)則和固定的混沌吸引子的吸引過(guò)程，這里采用數(shù)值方法來(lái)說(shuō)明瞬態(tài)混沌。

凝聚原子樣品取為23Na，m=23mp，mp是質(zhì)子質(zhì)量，光學(xué)晶格的波長(zhǎng)589nm，當(dāng)阻尼效應(yīng)不能忽略時(shí)，我們需要重新考慮系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為。不難看出，當(dāng)相位與時(shí)空變量成線性關(guān)系時(shí)，例如：

方程（6）可以化為：

（8）

上式，R和是耦合的，利用Matlab程序即可求解方程（8），畫(huà)出在等相位空間中的瞬態(tài)混沌和最終的規(guī)則吸引子的相空間軌道圖，如圖3所示。

圖3 等相位空間的相空間軌道圖

（左邊一列顯示了系統(tǒng)的瞬態(tài)混沌特征，右列表示對(duì)應(yīng)的規(guī)則吸引子和混沌吸引子）

在圖3中，從到200表示瞬態(tài)混沌吸引子的形成。對(duì)于不同的值，系統(tǒng)具有不同的瞬態(tài)混沌，并且這些混沌吸引子隨著時(shí)空坐標(biāo)從1000到2000的演化最終落到不同的規(guī)則吸引子上去。當(dāng)光柵的強(qiáng)度V0=1.8時(shí)，圖3（b）表示最終的規(guī)則吸引子為一閉合的單周期軌道。當(dāng)光柵強(qiáng)度由1.835增加到1.85時(shí)，如圖3（d）和（f）所示，最終的規(guī)則吸引子變成雙周期和四周期閉合軌道。在數(shù)值模擬過(guò)程中，通過(guò)細(xì)致調(diào)節(jié)光柵的強(qiáng)度發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光柵勢(shì)增加到1.9時(shí)，相空間軌道將從圖3（g）的瞬態(tài)混沌變成圖3（h）的定態(tài)混沌吸引子上。這些過(guò)程說(shuō)明從瞬態(tài)混沌到定態(tài)混沌經(jīng)過(guò)了一系列的分岔。

4.結(jié)論

本文基于量子多體理論中托馬斯-費(fèi)米模型和平均場(chǎng)理論，分析了更一般情況下（三維球?qū)ΨQ(chēng)非諧勢(shì)阱中）研究BEC具體的數(shù)學(xué)模型，并用變分法和求解微分方程ode45數(shù)值方法對(duì)系統(tǒng)波函數(shù)、化學(xué)勢(shì)等隨非線性系數(shù)的變化做了模擬圖。根據(jù)模擬圖，發(fā)現(xiàn)非簡(jiǎn)諧勢(shì)能項(xiàng)對(duì)玻色-愛(ài)因斯坦凝聚體的波函數(shù)、基態(tài)化學(xué)勢(shì)的影響，即引入了非諧作用項(xiàng)。最后對(duì)這個(gè)耗散系統(tǒng)的混沌特征做了動(dòng)力學(xué)分析，為進(jìn)一步討論凝聚體的性質(zhì)提供了數(shù)值參考。

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