基于K-means和SOM的水下传感器数据采集方法

随着海洋资源勘探和海洋污染物监控工作的开展，水文数据的监测和采集等已经成为重要的研究方向。其中，水下无线传感器网络在水文数据采集过程中起着举足轻重的作用。本文研究的是水下无线传感器二维监测网络模型中，传感器节点数据采集的问题，其设计方法是通过自组织映射（Self-organizing mapping，SOM）对传感器节点进行路径最优化处理，结合优化的路径图形和K-means算法找到路径内部聚合点，利用聚合点和传感器的节点得到传感器通信半径内的数据采集点，最后通过SOM得到水下机器人（Autonomous underwater vehicle，AUV）到各个数据采集点采集数据的最优路径。经过实验验证，在水下1 200 m×1 750 m范围内布置52个传感器节点的情景下，数据采集点相比于传感器节点路径规划采用相同的采集顺序得到的路径优化了6.7%；对数据采集点重新进行自组织路径规划得到的路径比传感器结点路径的最优解提高了12.2%。增加传感器节点的数量，其结果也大致相同，因此采用该方法可以提高水下机器人采集数据的效率。     

Lessons from a Minimal Genome: What Are the Essential Organizing Principles of a Cell Built from Scratch?

One of the primary challenges facing synthetic biology is reconstituting a living system from its component parts. A particularly difficult landmark is reconstituting a self-organizing system that can undergo autonomous chromosome compaction, segregation, and cell division. Here, we discuss how the syn3.0 minimal genome can inform us of the core self-organizing principles of a living cell and how these self-organizing processes can be built from the bottom up. The review underscores the importance of fundamental biology in rebuilding life from its molecular constituents.     

建筑设计生成艺术的应用实验

介绍鹿特丹的KCAP和阿姆斯特丹的OAP工程团队以及苏黎士联邦理工学院的CAAD研究组运用生成技术合作完成的荷兰格罗宁根市火车站站前广场工程,探索生成艺术在建筑设计工程领域中应用的可行性及前景。     

路线选择行为的分支模型

本文提出了基于自组织理论的路线选择的模型,研究了存在实时交通信息条件下司机路线选择行为的演化规律,讨论了模型参数,分析了模型的稳定性,为宏观分析交通信息系统的效果提供了有益的思路和结论。     

城市生态系统的生态调控研究

城市生态系统是生态系统中最为复杂的类型,借助于先进的科学理论对其进行分析,是城市生态系统研究的发展趋势。本文试图将当代科学前沿理论——自组织理论的观点应用于城市生态系统中,探究系统自组织演化的条件、动力和途径,以期从不同侧面来探索城市生态系统的可持续发展,促进城市生态系统的良性循环。     

自组织与自组织城市

自组织理论和方法在当代城市地理学和规划理论的前沿领域有着非常重要而深刻的应用 ,这方面的研究工作已经有30多年的历史乃至更早。文章评介了自组织城市理论、模型和自组织城市规划思想与方法 ,解释了自组织概念的基本含义 ,分别介绍了自组织城市研究的 7个重要领域 :耗散城市、协同城市、混沌城市、分形城市、细胞城市、沙堆城市以及FACS和IRN城市 ,讨论了基于自组织研究的空间复杂性问题     

车削Inconel 718时涂层硬质合金刀具自组织过程

根据不可逆热力学的非平衡态下结构稳定与失效原理,当系统熵产生数达到一定值时,系统将会出现"行为临界点"。越过这种临界点后系统将离开原来的热力学无序分支,形成稳定的有序的自组织结构。采用硬质合金刀具对镍基合金Inconel 718进行了车削试验,分析了不同切削条件下形成积屑瘤、切屑流动带、氧化层和粘结层的磨损机理。通过热力学刀具磨损自组织原理,对金属切削工程中刀具的摩擦、磨损进行研究。研究结果表明高速切削镍基高温合金Inconel 718的过程中,积屑瘤、切屑流动带、氧化层和粘结层是刀具形成新的有序的自组织结构的体现。试验和理论分析证实,高速切削镍基高温合金Inconel 718过程中刀具的磨损过程就是非平衡态热力学结构稳定与失效的演变过程。     

寒地建筑群体形态自组织适寒设计研究

探讨了寒地建筑群体形态自组织适寒的作用机制,从结构单元分形衍生、群构网络拓扑形变及群落肌理地景演化3个角度建构了寒地建筑群体形态适寒的基本模式。     

“上下协同”的云南传统村落更新路径探析

对云南传统村落演进更新进行梳理,探析当代云南传统村落更新路径。运用自组织理论,结合相关实例,对农耕时代村落自组织演进及现代社会村落他组织更新进行分析总结。发现农耕时代的自组织演进是形成多样村落文化的根本内因,而当代村落更新中所呈现出的诸多问题是过分强调他组织干预的结果。应在尊重村落自组织演进形成的系统性、整体性结构体系的基础上,运用“导入序参量、刺激正反馈、协同发展”等他组织方法,形成“宏观层面层级嵌套-中观层面协同并置-微观层面动态适应”的上下协同更新路径,实现对云南传统村落的有效更新传承。     

Emergence of collective changes in travel direction of starling flocks from individual birds' fluctuations

One of the most impressive features of moving animal groups is their ability to perform sudden coherent changes in travel direction. While this collective decision can be a response to an external alarm cue, directional switching can also emerge from the intrinsic fluctuations in individual behaviour. However, the cause and the mechanism by which such collective changes of direction occur are not fully understood yet. Here, we present an experimental study of spontaneous collective turns in natural flocks of starlings. We employ a recently developed tracking algorithm to reconstruct three-dimensional trajectories of each individual bird in the flock for the whole duration of a turning event. Our approach enables us to analyse changes in the individual behaviour of every group member and reveal the emergent dynamics of turning. We show that spontaneous turns start from individuals located at the elongated tips of the flocks, and then propagate through the group. We find that birds on the tips deviate from the mean direction of motion much more frequently than other individuals, indicating that persistent localized fluctuations are the crucial ingredient for triggering a collective directional change. Finally, we quantitatively verify that birds follow equal-radius paths during turning, the effects of which are a change of the flock''s orientation and a redistribution of individual locations in the group.