导航系统理论与应用范文

前言：我们精心挑选了数篇优质导航系统理论与应用文章，供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发，助您在写作的道路上更上一层楼。

第1篇

关键词：组合导航系统 DGPS/INS

中图分类号：V249.32 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（c）-0005-01

DGPS是一种高精度和高实时性的GPS实用模式。DGPS与INS相互组合，取长补短，可以显著提高导航系统精度。组合系统的主要优点是可以实现惯导系统的空中校准和高度通道的稳定，同时惯导系统的辅助可以提高GPS跟踪卫星的能力，从而提高接收机的动态特性和抗干扰性。

1 系统的总体框架

图1系统工作原理：在飞行的过程中，利用GPS接收机的双频天线所测得的数据产生差分修正值，来减少DGPS接收机的误差，提高定位精度。DGPS接收机将所测得定位数据进行修正后，将飞机动态参数信息传递给导航处理机，同时惯导系统将陀螺仪和加速度计测量的数据传输给导航处理机进行捷联解算，并且和DGPS数据进行信息融合，然后在显示器显示飞机的位置、速度、高度、姿态等导航数据。

2 导航系统硬件设计

图2整个导航信息处理板可划分为五个部分：GPS导航模块、惯性导航模块、温度补偿模块、数据融合与解算模块、数据显示模块。

2.1 GPS导航模块

GPS模块采用双天线DGPS接收机，在飞机的机头和机尾方向安装两个反馈天线，以差分测量的方式提高GPS定位精度，达到飞机导航定位的要求。本系统选取美国JAVAD公司生产的Duo-G2D接收机，它可以同时接入最多两个天线，DGPS定位精度可达0.5m，数据更新率最大100 Hz。GPS接收机输出的是RS232电平，所以经过MAX232芯片处理后转化为TTL电平，由FPGA采集完数据后输送给DSP等待信息融合。

2.2 惯性导航模块

惯性导航模块主要是包括陀螺仪和加速度计两部分。光纤陀螺仪输出的数据已经是数字式的，不存在模数转换的问题；而加速度计需要经过模数转换来完成信号输出。惯性器件的数据采集是通过FPGA完成，最后传递给DSP进行捷联解算。光纤陀螺仪选用中航捷锐光电技术有限公司的F120型闭环光纤陀螺，动态范围±300 Deg./h，零偏稳定性0.02 Deg./h，它适用于航空惯性导航、制导、地面定位定向等系统。加速度计选取北京星网宇达科技公司生产的XW-AS1910石英加速度计，电流标定因数1.2±0.15 mA/g，量程±25 g，它具有量程大、精度高、抗过载性强、体积小、功耗低、价格廉等特点。

2.3 温度补偿模块

由于光纤陀螺的测量精度随着温度的增加会有所降低，所以采取温度补偿的方式减小热噪声的影响。系统安装了四个温度传感器，其中三个装在光纤环内部，还有一个装在陀螺的壳体外部，整个温度的采集是通过FPGA芯片分时采集四路温度数据，最后输送给DSP处理。

2.4 数据融合与解算模块

数据融合和解算是整个导航系统的核心，由于FPGA适合大量高速数据处理，所以DGPS和惯性导航的数据传输由FPGA芯片完成。FPGA芯片选取XILINX公司的SPANTAN3系列的XC3S400-4208，它有40万个系统门，208个引脚，可以出色的完成数据采集的任务。DSP适合高速数据的融合和解算，所以系统的管理和控制工作主要由DSP来完成。本系统采用32位浮点型TMS320C6713芯片可以满足系统对高速运算和数据的动态范围大的要求。该芯片可以同时执行8条指令，最高时钟频率为300 MHz，适合于对运算能力和存储量有高要求的应用场合。

2.5 数据显示模块

它包括显示器，主要作用是显示导航信息。液晶显示器选择陕西华经显示技术有限公司的TDM-K500，该产品是一款专业用于军用航空领域的高亮、宽温全加固液晶显示器。DGPS接收机和惯导系统经过组合解算后的导航数据必须实时准确地显示在显示器上，它是整个组合导航系统与外界联系的界面。

3 软件设计流程

首先惯导系统初始化对准，精确地确定姿态矩阵。然后开始采集陀螺仪和加速度计数据，在采集光纤陀螺仪数据过程中实时监控温度，当温度过高时进行温度补偿。采集完数据后执行捷联导航算法，解算出惯导系统测量的飞机运动参数，再与系统接收的DGPS数据融合，通过自适应滤波算法，用DGPS误差校正惯导系统的测量误差，最后输出高精度导航信息。

4 结论

该导航系统设计完成后，通过仿真分析得出它能够满足机载导航要求，定位精度能够达到1 m，并且具有精度高、实时性好、抗干扰的优点。随着北斗系统的发展，未来可以嵌入北斗导航系统，其应用前景非常广泛。

参考文献

[1] 田波，王养柱，崔中兴.无人机下滑着陆DGPS/INS导航及引导系统的仿真与试验研究[J].飞机设计，2006（9）.

第2篇

关键词：综合导航；RNP；导航信息管理；监测；评估；传感器

中图分类号：U213 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）25-0007-02

机载综合导航系统就像飞机的“眼睛”，时刻为飞机上重要系统[如：飞行管理系统（FMS）和飞行控制系统（FCS）等]提供飞机位置、姿态、速度、航向等信息。因此，机载综合导航系统的精度、完好性、连续性和可用性，将直接影响飞机是否能够正常运行。本章将首先对民用飞机机载综合导航系统的组成、信息传递等进行分析，在此基础上对其性能监测、性能评估与验证等技术进行描述。

1 机载综合导航系统的组成架构

随着新航行系统的发展，机载综合导航系统的功能在不断地依据需求而扩展。最新机载综合导航系统的发展趋势是：支持RNP运行，满足其功能需求；提升机载性能计算功能；系统具有更好的通用性；可满足未来通信导航监视/空中交通管理（CNS/ATM）功能增长的需求。

典型的民用飞机机载综合导航系统设备配置如下：（1）3套惯性基准系统（IRS）；（2）3套大气数据系统（ADS）；（3）2套全球导航卫星系统（GNSS）；（4）2套甚高频全向信标（VOR）；（5）2套测距器（DME）；（6）2套飞行管理系统（FMS）。

综合导航系统主要实现以下功能：（1）导航传感器的信息融合：接收来自不同的机载导航传感器（ADS、IRS、GNSS、DME、VOR）的导航数据信息，利用传感器信息融合技术来实时计算和评估飞机的最优位置、速度、姿态、航向、航迹角等飞行状态信息。（2）RNP导航：利用各导航传感器的导航数据和信息融合技术，实时计算机载综合导航系统的实际导航性能（ANP），将其与所需运行的RNP值进行比较，来评估机载导航系统的实际工作状态。在ANP大于RNP值时，提供告警信息。（3）无线电导航调谐：对机载VOR和DME导航系统进行管理。可以通过手动输入调谐指令来选择VOR和DME导航台，也可以自动选择最佳的VOR和DME导航台。（4）导航模式管理：拥有人性化的操作界面，根据用户设定和实际故障形式进行导航传感器组合模式的最优选择。

2 机载综合导航系统的信息传递分析

导航功能应给机组人员提供连续、实时、三维的导航输出信息，包括：（1）飞机位置信息（经度、纬度、高度）；（2）飞机速度；（3）偏航角（选择）；（1）磁差（选择）；（5）风速和风向；（6）时间；（7）RNP；（8）ANP。

导航过程中，IRS为FMS提供飞机当时的位置、航向和速度等信息。随着时间的推移，IRS位置误差的累积会越来越大。因而，每隔一定的时间，需要用其他导航传感器的信息对IRS的位置信息进行修正。

一般采用GNSS与IRS产生的融合信号或者使用无线电导航系统VOR/DME的信息进行综合计算以获得最高的准确性。

基于RNP的综合导航系统优先使用GNSS/IRS组合导航信息，在GNSS丧失完整性或者GNSS不可用时，才会使用IRS与无线电导航模式（VOR/DME和DME/DME）的融合信息。

机载综合导航系统实现飞机位置计算、导航台选择、速度计算、GNSS/IRS数据融合、高度计算、温度补偿等功能。通过这些综合计算，导航系统把计算的信息输出给自动驾驶仪（A/P）和显示系统，以完成飞机的自动飞行和驾驶员对飞机的监控工作。

3 机载综合导航系统信息处理功能描述与分析

安全问题是未来机载综合导航系统研究实现的主要挑战之一。随着信息技术在综合导航系统中越来越广泛的应用，信息安全将成为保证综合导航系统按照预先设计的方案安全可靠、可控地运行的关键问题之一。

机载综合导航系统信息的精度与健康程度对整个飞行的性能有着决定性的影响。

3.1 机载综合导航系统性能监测功能描述与分析

在飞行过程中，机载综合导航系统根据各导航子系统的可用性及具体飞行阶段把IRS、ADS、GNSS和无线电导航系统等提供的数据加以处理，实现精确导航和导引。

机载综合导航系统在对导航信息进行处理的过程中，除了为得到高精度信息而做的信息融合处理外，还需对导航系统信息的性能进行监测，以保证输出导航信息的可靠性。

导航系统的性能监测主要包括：（1）IRS的多冗余表决；（2）IRS的性能监测，包括无外部信息辅助与有外部信息辅助方法；（3）IRS故障排除；（4）GNSS导航系统自主完好性监测，包括接收机自主完好性监控（RAIM）技术与航空器自主完好性监控（AAIM）技术。

在机载综合导航系统完成性能监测后，需根据监测结果对导航综合信息进行处理，其主要包括：（1）机载综合导航系统性能评估与验证，包括实际导航性能ANP的评估及导航系统的可用性与连续性的验证；（2）机载综合导航系统性能监视和告警，包括水平通道与垂直通道。

3.2 机载综合导航系统性能评估功能描述与分析

在RNP运行时，为了确保飞机准确安全地飞行在RNP程序上，机载综合导航系统需要对飞机的实时性能进行评估，包括机载导航系统的精度、完好性、可用性和连续性。

精度（Accuracy）：是指估算位置与实际位置之间的差异。导航性能的精度通常用系统误差的统计值来表示。对某一特定点，在大于95%的概率下，估算位置在误差范围内。

完好性（Integrity）：是对机载导航系统提供信息的准确度的可信程度的度量。具有当机载导航系统不可用时，向机组提供及时和有效的告警功能。

连续性（Continuity）：机载导航系统不出现非正常中断的安全平稳的连续运行能力。

可用性（Availability）：机载导航系统能提供可靠导航信息的能力。通常定义为系统功能能够正常运行的时间所占的比例。

4 总结

本文针对机载综合导航系统组成架构及其功能进行了分析和研究，重点对导航综合信息的传递进行了分析，针对机载综合导航系统的性能监测需求，设计了导航综合信息的性能监测、评估与验证技术的方案，为机载综合导航系统的性能监测、评估与验证以及性能告警等功能的实现提供参考。

参考文献

[1] Ian Moir，Allan G Seabridge.飞机系统机械、电气和航空电子分系统综合[M].北京：航空工业出版社，2011.

[2] Ian Moir，Allan G Seabridge.Civil Avionics Systems[M].Professional Engineering Publishing UK，2003.

第3篇

一、课题提出的背景与意义

安全生产是制约煤炭企业均衡、协调、可持续发展的重要因素，直接影响煤炭企业的经济效益、思想稳定和自身形象。据统计，全国工伤事故最多的是煤炭行业，而其中80％以上的事故是由违章作业、违章指挥造成的，且不安全行为又在煤炭事故中占有决定性的地位，煤矿职工的不良安全心理又是导致不安全行为的重要原因。联系到近几年我矿安全生产过程中出现的影响安全生产的16种灰色心理以及所造成的不良后果，张双楼矿党委认为，组织煤矿生产，除了要重视安全设施投入、安全制度建设外，还必须重视提高职工心理素质，建立良好的心理防御机制。作为煤矿思想政治工作者，理应把研究探索环境对职工安全心理的影响和职工对环境的心理反应与需求作为重要的研究课题，并通过课题的实践与应用，从而转变职工的安全观念，提高职工心理适应能力，建立人与环境和谐共存、协调发展的关系。

二、课题研究关键概念界定

1．煤矿职工安全心理导航系统。旨在通过多视角、多层面的研究环境（仅限于与煤矿职工生活工作紧密相关联的硬环境和软环境，即生产工作现场环境和社会、家庭与职工个体的心理环境）对职工安全心理的影响和职工对环境和心理反应与心理需要，采取针对性措施，科学、有效、系统地对职工安全心理进行导航。

2．心理环境。指职工个体的心理和生理品质，如：意志、性格、品质、情感、思维、个性倾向、行为习惯等的总称。

三、课题研究对象和目的

1．研究对象。煤矿井下采掘、辅助单位职工和地面单位从事安全生产及后勤服务职工。以井下采掘职工为主。

2．研究目的。（1）通过研究，将从心理学角度剖析职工产生不良心态的起因，促使其改变安全观念，调整安全心理，建立起人与环境和谐、协调的发展关系，促进矿井安全工作，实现人的本质安全。（2）将理论研究成果运用于安全实践，帮助煤炭企业管理者转变安全管理理念、改进管理方式，有目的、有创造性的改善矿井安全环境，实现物和系统的本质安全，从而实现管理的本质安全。（3）进一步完善煤炭企业安全工作的系统理论。

四、课题研究主要内容

围绕建立煤矿职工安全心理导航系统，从不同层面和不同维度，深入了解环境（包括硬环境和软环境）对职工安全心理和客观刺激和职工个体对环境刺激的主观反应，并根据心理学和行为科学原理，结合煤矿企业生产特点和职工个体心理特征，对此进行深入的探索与研究，揭开职工安全心理的实质，掌握其发展和变化规律，找到影响安全生产的不利因素，通过采取针对性措施，改善环境、改变职工心智模式和进行心理疏导，对职工进行安全心理导航，建立起人与环境和谐、协调发展的关系，促进矿井生产安全，并将其各个层面的研究过程上升为系统的客观模式，建立起构成煤矿职工安全心理导航系统的6个子系统。

1．安全文化导航。研究安全文化（包括理念层文化、制度层文化和安全文化氛围）对职工安全心理的影响和职工对安全文化的心理:请记住我站域名反应及心理需要，摸清二者之间相互作用的规律，针对性、创造性的打造企业安全文化，利用安全文化为职工进行心理导航，建立起安全文化导航子系统。

2．安全教育导航。研究安全教育对职工安全心理的影响和职工对安全教育的心理反应及心理需要，不断创新教育内容和形式，做到因材施教，按需施教，达到安全教育促进安全的目的，建立起安全教育导航子系统。

3．心理环境导航。研究个性心理和群体心理，分析不安全心理状态，从而根据工作需要适当调整工作岗位或工作时间，从职工个体的心理因素角度对职工进行安全心理导航，建立起心理环境导航子系统。

4．生产系统导航。研究生产系统（主要指生产设备）对职工安全心理的影响，职工对生产系统的心理反应与心理需要，通过改善系统的科学性、安全性，提高设备的性能和提高职工对设备的性能掌握熟练程度，对职工进行安全心理导航，建立起生产系统导航子系统。

5．生产环境导航。研究生产现场环境（主要指现场隐患与矿井自然构造隐患）对职工安全心理的影响和职工对生产环境的心理反应与心理需要，通过科学的改善生产环境，提高职工对隐患预警的自觉性和敏感性，对职工进行安全心理导航，建立起生产环境导航系统。

6．社会环境导航。研究社会环境（包括家庭环境）对职工安全心理的影响和职工对社会环境的心理反应与心理需要，来改善社会环境、调和职工心理和控制职工行为，并以此对职工进行安全心理导航，建立起社会环境导航子系统。

五、课题研究方法步骤

1．成立机构、组织班子。为加强对课题研究的组织协调，成立了以矿党委书记为组长的课题研究领导小组和由16名理论骨干组成的研讨班子，并对每名成员所分担的研究内容、所负的文笔责任，作了明确要求。

2．制定计划、编写方案。根据课题要求和我矿工作实际，课题组决定把课 题研究划分为三个阶段。第一阶段拟订方案，开展调研。课题组成员根据分工深入基层作不同层次、侧面的调研，集思广益，把发散的思维聚集起来。第二阶段在广泛调研的基础上，选准课题切入点和研究点，建立起煤矿职工安全心理导航的框架模式，开展课题研究。第三阶段总结研究成果，初步推广研究成果，撰写研究论文或研究报告，或以其他的载体形式表达研究成果。

3．深入调研，总结应用。课题研究小组按课题研究需要开展调查研究和资料的收集整理，根据研究的初步意见探索性地进行实践试验，总结试验和反馈信息，进一步调整研究方向和思路。与此同时，课题组坚持边研究边应用的原则，将研究成果及时应用于矿井安全工作，而后再总结研究成果撰写研究论文和研究报告。

第4篇

关键词：无人驾驶汽车；可靠性；综述；展望

引言

近年来，互联网技术的迅速发展给汽车制造工业带来了革命性变化的机会。与此同时，汽车智能化技术正逐步得到广泛应用，这项技术简化了汽车的驾驶操作并提高了行驶安全性。而其中最典型也是最热门的未来应用就是无人驾驶汽车[1]。

无人驾驶汽车，是可以通过计算机系统设置进而实现无人驾驶的新型智能化汽车[2]。无人驾驶汽车是人工智能技术、雷达、数学计算、监控设备与北斗导航系统协作实现的，它受计算机系统的控制，实现无人驾驶。目前，无人驾驶技术还停留在研发和实验中，尚未被批准用作商业用途和用作私家车[3]。

据有关数据显示，在意外事故中，以车祸占首位，占意外死亡总数的50%以上。仅以汽车交通事故为例，全世界因交通事故而死亡的人数已超过3000万人，多于世界大战死亡人数。基于高科技研究的无人驾驶汽车，无论在其安全性还是可靠性方面，都极具发展潜力。因此，无人驾驶汽车的研究与发展是降低车祸发生率、保障人民生命安全的重要任务[4]。

1 无人驾驶技术的研究成果

1.1 国外无人驾驶技术的研究成果

二十世纪五十年代起，英美等发达国家就开始涉及无人驾驶汽车领域的研究，并在某些方面取得了很大进展。1950年，世界上第一台自主导航汽车由贝瑞特电子公司在美国研制成功，实现了在设定路线上行驶。1987年，奔驰公司投资赞助了慕尼黑国防大学实验室，独立设计了VaMoRs智能车，车速最高达到96KM/h。1994年，欧洲研制的VaMP和VITA-2机器人车辆在巴黎进行了测试，并在多车道高速公路上行驶了1000多公里，其中车速最高时达到130KM/h，并能自主完成跟踪行驶[5]。2005年，在美国国防部主办的无人车挑战赛上，斯坦福大学的选手们改装的大众途锐多功能车经过7个半小时的长途车程到达终点，完成了全程障碍赛[6]。2010年，Google设计制造的无人驾驶汽车进行并通过了主要城市道路的驾驶测试，确定具有完备的感知能力和高水平的人工智能[7]。2014年，Code Conference 科技大会上，Google的新产品无人驾驶汽车亮相，和一般的汽车不同，Google 无人驾驶汽车没有方向盘和刹车[8]。美国、德国、日本等发达国家和欧洲由于对无人驾驶技术的研究起步早，对无人驾驶技术的掌握和对无人驾驶汽车的研发与生产更成熟和可靠。

1.2 国内无人驾驶技术的研究成果

国内在此领域相对英美等国家起步较晚，目前仍处于初级阶段，从二十世纪八十年代开始，以国防科技大学为主开始进行此方面的研究。

2001年，在贺汉根教授带领下，研制成功时速达76公里的无人车[9]。2002年，国防科技大学与发达国家联合研制的汽车实现了在公路上的无人驾驶[10]。2005年，国防科技大学完成的一个重大项目中，实现了2000公里的无人驾驶[11]。2006年，在东北亚的贸易博览会上，中国研发的无人驾驶汽车在不封路的情况下，以80公里每小时的速度自主行驶。2011年，国防科技大学成功研制了红旗HQ3无人车，在长沙-武汉高速公路上完成了无人驾驶实验，创造了在复杂交通环境下无人驾驶的新纪录。2012年，军事交通学院研制的无人驾驶智能汽车配备了全球定位系统、超声波雷达传感器等先进技术仪器，以感知周围环境，自动规划行车路线[12]。2015年，长安汽车首辆无人驾驶样车在重庆亮相，为国内第二辆原型车。长安已经完成了1级的智能驾驶技术应用，如全速自适应巡航、紧急刹车、车道保持等[13]。

我国无人驾驶汽车的蓬勃发展还需要长期坚持不懈的努力，面临的困难还有很多，技术水平不足、关键零部件依赖进口、政策法规不完善等问题较为突出。

2 无人驾驶汽车的可靠性分析

无人驾驶汽车的可靠性依赖其关键技术的可靠性。其关键技术有导航技术和智能控制技术。

1965年，傅京孙教授提出了将人工智能的启发式推理规则在学习系统中实践，是我国最早提出的把人工智能和控制技术相结合[14]。1971年，他提出智能控制是自动控制与人工智能的二元交集论观点。1977年，三元交集论被提出，即认为智能控制是人工控制、自动控制和运筹学的交集。

1989年，我国依靠通信卫星进行了双星定位演示验证试验，并肯定了北斗卫星导航试验系统技术体制的正确性和可行性。1994年，我国正式启动北斗卫星导航试验系统建设。2004年，启动导航系统建设。2006年，张彦在汽车产品的可靠性工程中应用了灰色系统理论，主要体现在可靠性设计、分配、预测、试验和评价，为无人驾驶汽车可靠性研究开辟了更广的研究方向[15]。2008年，万正高凭借我国汽车行业整车产品质量监督检验的部分结果，建立了汽车可靠性的数据库，并开发了可靠性数据分析处理软件[16]。2009年，北斗卫星导航系统成功发射了GEO卫星，验证了相关技术的正确性。2015年，主席参加“互联网之光”博览会时，参观了百度的展台，并听取了关于无人驾驶汽车研发的报告。

随着无人驾驶汽车行业的深入研究，提高无人驾驶汽车的可靠性就显得十分紧迫，对其进行可靠性试验更显得尤为重要和必要。

3 无人驾驶汽车面临的问题及因素分析

虽然我国无人驾驶汽车发展迅速，但是分析无人驾驶汽车的发展现状，仍发现了一些问题，主要表现为以下几个方面：

3.1 技术不够成熟，关键技术的可靠性需进一步论证

虽然国内外对无人驾驶汽车的研究与试验都积累了一定的经验，但是考虑到其安全性和应用，无人驾驶汽车的技术可靠性仍需进一步论证，特别是关键技术。Google研制的无人驾驶汽车虽然通过了实际城市道路的行驶测试，但是其通行也只是限制在美国的某些州而不是全美国；我国国防科技大学研制的无人驾驶汽车完成了高速公路无人驾驶实验，但这也是在特殊条件下进行的测试，是仿真模拟[17]。因此，无人驾驶汽车技术的成熟还需进一步论证，对无人驾驶汽车的试验也应多积累经验[18]。

3.2 成本太高，大批量生产困难

智能化的现代，人类生活方便快捷，生活质量的提高伴随着生活成本的提高，智能化的生活是由高科技的成本提供和支持的。越来越多的家庭拥有私家车，体现了传统汽车制造业的繁荣和汽车价格的日趋降低。但是针对无人驾驶汽车这一全新的领域来说，高成本始终成为其不可避免的问题。虽然无人驾驶汽车可以降低事故率并带给人们轻松的享受，但是低性价比则阻碍了其大批量生产和普及，因此，降低成本成为无人驾驶汽车普及的关键因素[19]。

3.3 对传统汽车制造业及其相关产业冲击大

随着无人驾驶汽车的普及和汽车共享意识增强，传统汽车销售数量和售价将会出现一定幅度的下降。汽车行业秩序可能被打乱，传统整车制造商的行业地位将受到新进入者的巨大冲击。随着无人驾驶汽车交通事故率的降低，人们为汽车及人员投保的意识和心理会受到一定影响，因而保险行业特别是车险的销售会受到一定冲击。

3.4 交通法规制定困难及人伦困境

无人驾驶汽车作为一种新型智能化产品，必然会给人类生活带来新的改变，而已有的交通法规也将不适用于无人驾驶汽车的上路行驶，因此交通法规的修改甚至是重新制定将是一件重要的、困难的工作。当无人驾驶汽车与传统汽车发生交通事故时，责任和赔偿等一系列事务的处理势必会触及人伦道德的方面，而现有处理事故人员的素质及主观因素也使这些问题的解决更为棘手。

4 无人驾驶汽车的展望

本文总结了无人驾驶汽车的国内外研究状况，对其技术可靠性做出了论述，发现了国内外无人驾驶汽车出现的共同问题。虽然对无人驾驶汽车的研究从上个世纪就已经开始，期间也突破了很多技术难题并取得了一定成果，但距无人驾驶汽车真正走进人类生活还需要很长的研究与试验过程。从当今来看无人驾驶汽车，其研究、发展和普及存在着很多尖锐的问题。

今后可从以下几个方面对无人驾驶汽车进行研究或开展工作。（1）对无人驾驶汽车的可靠性及安全性继续进行研究和试验。（2）对无人驾驶汽车的制造成本进行突破并向批量生产过渡。（3）对传统汽车制造业进行产业升级并带动相关产业的发展。（4）根据试验结果进行交通法规的修改制定并大力宣传无人驾驶汽车。（5）大力发展无人驾驶汽车在服务业、工业和私人方面的应用，扩大其消费市场。

参考文献

[1]乔维高，徐学进.无人驾驶汽车的发展现状及方向[J].上海汽车，2007，07：40-43.

[2]杨帆.无人驾驶汽车的发展现状和展望[J].上海汽车，2014，03：35-40.

[3]端木庆玲，阮界望，马钧.无人驾驶汽车的先进技术与发展[J].农业装备与车辆工程，2014，03：30-33.

[4]潘建亮.无人驾驶汽车社会效益与影响分析[J].汽车工业研究，2014，05：22-24.

[5]Drew Bellamy， Luka Pravica. Assessing the impact of driverless haul trucks in Australian surface mining [J]. Resources Policy， 2011， 36（2）：149-158.

[6]黄柏雪.无人驾驶汽车在中国[N].计算机世界，2013-10-28026.

[7]Clifford Winston， Fred Mannering. Implementing Technology to Improve Public Highway Performance： A Leapfrog Technology from the Private Sector Is Going To Be Necessary [J]. Economics of Transportation， 2014， 3（2）： 158-165.

[8]闫民.无人驾驶汽车的研究现状及发展方向[J].汽车维修，2003，02：9-10.

[9]我国无人驾驶汽车成功挑战高速公路[J].创新时代，2012（12）：14.

[10]林一平.不断创新发展的现代无人驾驶汽车[J].专用汽车，2003，0

1：12-14+18.

[11]张贤启，余有晟，刘俊才.无人驾驶汽车的发展及可行性[J].山东工业技术，2015，04：50.

[12]冯学强，张良旭，刘志宗.无人驾驶汽车的发展综述[J].山东工业技术，2015，05：51.

[13]赵阳.无人驾驶汽车关键技术[J].中国科技博览，2011（26）：272.

[14]乔喻.无人驾驶汽车开启“智能交通”新时代[J].第二课堂（B），2014，11：4-9.

[15]张彦.基于灰色理论的汽车产品可靠性工程研究[D].合肥工业大学，2006.

[16]万正高.国产电动汽车的可靠性评估与故障规律研究[D].武汉理工大学，2008.

[17]李晶.谷歌无人驾驶汽车：从改造到自造[N].北京科技报，2014-06-09034.

[18]黄武陵.无人驾驶汽车能否让城市通畅[N].光明日报，2012-06-12012.

第5篇

【关键词】移动地理信息系统 应用 特点 前景

地理信息系统在我国经过几十年的发展，从原先简单的技术逐渐发展为一种综合性的产业化。但是与实际的投入相比，地理信息系统并没有完全发挥出应用的作用，没有达到预计效果。现阶段，我国信息技术发展的速度非常快，但是应用最为广泛的领域都与位置有着密切的关联，导致地理信息系统的发展受到限制，无法产生巨大的社会经济效益。因此，需要不断提高地理信息技术，建立一种基于位置服务的移动地理信息系统，提高地理信息系统的发展速度，实现高效地理信息系统产业化。这样才能够使地理信息系统的应用范围更加广泛，在最大程度上适应社会发展的需求。

1 研究现状

地理信息系统从产生到现在，经历了多半个世纪，技术逐渐走向成熟。而我国的地理信息系统研究起步较晚，落后西方国家近20年时间。经过这么多年的发展，地理信息系统在我国的应用越来越广泛，占据四分之一的市场份额。我国的城市规划、资源管理、自然风险评估、定位导航等方面都在使用地理信息系统来工作。近几年，我国开始大力发展经济与工程建设，在这些工程开发的过程中，地理信息系统起到了重要的作用，对国土资源管理与工程自然风险预防做出巨大贡献。因此，我国开始重点发展地理信息系统技术，投入大量人力、物力、财力，培养先进的人才与技术人员，逐渐形成一个完整的发展体系。

但是，地理信息系统应用研究的发展过程中，也存在相应的问题，对地理信息系统的发展造成了影响。其中最主要的问题为：

（1）移动地理信息系统理论与模型的建立没有相互统一协调发展，无法实现模型与实际地理的对应关系；

（2）移动地理信息系统体系、功能、技术人员等方面的建设无法满足社会发展的需求；

（3）移动地理信息系统数据结构研究方面存在诸多不足，难以建立地理与事物之间的拓扑关系。

2 特点与功能研究

2.1 特点研究

移动地理信息系统的特点是其快速发展的因素之一，主要的特点有：

（1）移动地理信息系统设备的物理体积较小，携带非常的方便，可以直接进行单手操作；

（2）采用的供电方式非常好，是自供直流电源，系统工作时可以为系统提供充足的电源，系统停止工作时能够自动进入节能模式，如果采用高能电池，可以长时间在野外进行采集工作；

（3）操作简单，移动地理信息系统的输入模式非常人性化，可以根据不同的习惯切换手写、笔触、键盘灯模式；

（4）移动地理信息系统的应用范围非常广泛，可以应用在交通行业、农业生产、电力系统建设、煤田探测、城市化建设等诸多方面；

（5）移动地理信息系统设备可以直接连接到无线网络，通过Internet网络进行数据传输、信息交流等；

（6）可以进行全天24小时服务，移动地理信息系统在工作的过程中，荧光屏会根据周围环境的亮度自行调节，进入省电、经济、高效模式；

（7）移动地理信息系统设备的性价比非常高，软件开发成功之后可以安装在多个设备上，不受用户使用数量的限制，使用数量越多，设备的平均价值就越低，非常合适。

2.2 功能研究

移动地理信息系统融入了现代高端科学信息技术，设备功能越来越全面，主要的功能有：

（1）移动地理信息系统逐渐开始进入高端产品模式，功能逐渐接近计算机，不仅有了最初的文字编辑与记事薄功能，还具备了时间提醒、音乐播放器、录音、计算器等诸多功能；

（2）移动地理信息系统导航功能，现在大多数的汽车都安装有导航系统，这正是基于移动地理信息系统上，可以在道路的岔口进行导航提示，准确的确认路线；

（3）移动地理信息系统的位置定位功能，为了方便工作管理，移动地理信息系统可以对设备持有者的位置进行定位，确定该位置的纬度、经度、行进的时间与方向等；

（4）随着通讯技术的快速发展，手机已经成为当代最为主要的通讯设备。移动地理信息系统的开发已经逐渐朝着手机功能目标发展，已经具备了正常手机的功能，这是缺少一些特殊的功能。

（5）移动地理信息系统的预案储备功能，可以通过设备制定好相应的路线和方案，在需要的时候进行回放，确保工作过程中不会出现差错。

3 应用前景

移动地理信息系统集地理信息、导航定位、通讯技术、数据库和互联网于一身，功能非常全面。现代社会经济发展迅速，用户对移动地理信息系统有着广泛的需求，生活中各个方面都涉及到移动地理信息系统。该系统应用范围非常广泛，可以应用在军事、环保、监测、国土资源管理、交通系统、风险灾害的预警与防预、管线巡检、天气预报等诸多领域当中。不管在哪个行业当中，都需要移动信息系统的协助，才能够完成工作。因此，移动地理信息系统应用还有巨大的发展与提升空间。

4 结束语

移动地理信息系统的应用能够大大促进我国社会经济的发展，提高我国的社会效益与经济效益。因此，应该加强对移动地理信息系统的研究，融入新技术进行创新，从而取得相应的效果。改进移动地理信息系统的存储和调度，加强理论与模型之间的结合，提高系统的功能，并将移动地理信息系统与社会各行各业完美的结合，在最大程度上提高系统的应用范围。

参考文献

[1]王强，李耀华，陈璐琳，苏艳华.国内运营商发展移动互联网的策略[J].现代电信科技，2010（05）.

[2]肖宇航.移动地理信息系统应用研究[D].武汉理工大学，2010.

第6篇

关键词：工科;教师;人才培养;创新型人才;创新教育

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）40-0039-03

一、工科高校创新教育必要性

在知识经济决定社会发展导向的今天，国家间综合实力的激烈竞争在本质上就是知识、技术及人才的较量。知识和技术的进步依赖于创新型人才的不断探索，但传统教育未能形成有效的创新人才培养体系，甚至在一定程度上遏制了创新人才的成长，很难适应知识经济的人才需求。知识经济亟需创新人才，教育改革刻不容缓。只有从教育这个基本点入手，结合人才培养需求进行教育改革，推进教育创新，才能在知识经济的浪潮中把握住发展机遇，切实提高我国综合国力和在世界格局中的地位。基于对知识经济与教育改革关系的深刻理解，依据国家的教育方针，提出了“创新教育”的理念。作为一种新型的教育理念，创新教育打破了传统教育框架局限，转变教育的理念和模式，确立以创新为核心思想，以培养具有创新思维、创新精神、创新能力和创新人格的高水准专业人才为根本目标的高等教育模式。在对传统教育的扬弃基础上，全面建设迎合当代知识经济背景下的创新教育体系，推动落实以创新教育为基本点的国家创新工程。

《高等教育法》指出高等教育的人才培养目标是“培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才”。推进落实创新教育，源源不断地为国家输送大批高质量的创新型专业人才，是对我国高等学校教育的时代要求和必然选择，是高等教育面向现代化、面向世界、面向未来的必由之路，反映了知识经济在教育领域中的需求。作为在工程领域中培养专业拔尖创新人才的主力军，高水平的工科高等院校在知识创新和技术创新等领域发挥着不可替代的作用，肩负着为中华民族复兴培养高层次、高素质、高水平的创新型人才的重任。作为推动时展的主力军，工科大学生创新水平直接影响国家创新水平，创新型大学生的质量和数量决定了我国在工程领域的国际竞争力和影响力。但随着科技迅猛发展，创新人才数量和质量问题亟待解决。因此，如何全面深化教育教学改革，切实开展教育创新活动，造就高素质的创新型人才。于高等工科院校而言，既是严峻的挑战又是不可错过的契机，需要不断地探索、实践。哈尔滨工程大学自动化学院根据国家军用及民用导航领域的高精尖的人才养需求，经过对创新教育建设的不断摸索，依托高素质人才和自身学科优势，打造创新型一流高水平教学团队，积极研究、探索和实践符合本专业实际情况的本科生及研究生的创新教育改革，创新人才培养的质量和数量，为国家输送学风好、水平高、素质硬、能力强的优秀创新人才。

二、工科人才创新培养的要求

在国务院颁发的《面向世纪教育振兴行动计划》中，明确提出要实施“高层次创造性人才工程”[1]。高层次创造性人才的培养依靠高等工科院校的教育。高等工科院校是以培养在相应的工程领域从事规划、勘探、设计、施工、原材料的选择研究和管理等方面工作的高级工程技术人才为目标的高等教育机构[2]。高等工科院校，结合知识经济体系下的市场需求，坚决贯彻以培养工科学生的创新素质和创新能力为主要任务的教育方针，结合自身学科优势，建设符合本校特色的创新教育体系。

现代工程具有科学性、社会性、综合性、创新性、实践性等特性，对工科专业人才提出了更高的要求。首先，作为一名学生应有健全的人格品质、坚韧的奋斗志向、良好的职业道德、崇高的人生信念、强烈的爱国精神和高度的社会责任感。从科学性角度出发，现代工科教育培养的人才不仅需要掌握扎实的专业学科知识和深厚的工程理论基础，还要具有较高的科学技术素养以及掌握本专业的发展趋势。社会性和综合性也要求学生具备一定的自然科学知识和人文科学素养，可以灵活地进行跨学科知识技能应用，并对学生的组织、管理、沟通、合作、竞争等综合能力提出要求。

应用于工业经济平台的工科教育，依赖于现阶段工程实践理论的发展和应用水平，需与工程实践紧密联系。但处于校园学习阶段的工科大学生还停留在学习阶段，尚未走入实际具体的工程实践中。在知识经济迅猛发展的今天，工程实践变革脚步加快，引发的需求也日新月异，这对工科学生的创新素质提出了更高的标准，要求他们不仅可以利用所学知识解决工程实践中的方法和技术问题，还能够创造性地运用科学技术知识及实践经验，依托新理论、新技术、新工艺来解决实际工程中的问题，开展新型产品的设计研发以及运行维护，进行技术和工艺的改造与创新。

三、教师在实施创新教育，培养创新人才中的工作

工科创新人才的培养是在教师引导下通过创新教育活动实现的。在创新教育改革中，作为实施者和组织者的教师是肩负着为祖国现代化建设培养和造就高层次、高素质、高水平创新人才的特殊使命。如何深化进一步教育改革，切实开展创新教育活动，提高学生的全面素质，造就高质量的创新人才，是工科教师在创新教育体系下所面对的首要问题。在实施创新教育时教师群体的工作重点具体有以下几点。

（一）更新教育教学思想、树立创新教育观念

树立创新教育观念是开展创新教育的前提，教师首先要树立创新教育观，正确认识和处理继承与创新的关系，冲破传统教育观念的束缚，要把“创新教育”作为教学改革与发展的着力点，大力加强学生创新教育，培养学生创新素质，形成以现代科技发展趋势和社会对人才的需求为导向的具有鲜明教育特色的创新教育观念。

全面建设创新教育体系，教师首先要更新教育教学思想，树立科学的创新教育观。在对传统教育观念扬弃基础上发展的创新教育观念是集传授知识、培养能力、开发潜能、提高素质为一体的新型教学理念。教师需客观认识教育的创新性，在学生综合素质的培养中，把创新素质作为教育的关键点，自觉地将创新教育理念落实在各个教学环节中，在向学生传授知识的基础上注重学生创新素质的培养。形象地说，不仅仅要向学生授之以“鱼”，更要向学生授之以“渔”――即学习方式的培养、科学思维的树立、创新能力的锻炼。在教育教学活动中，教师发挥其主导作用，指导学生学会运用知识发现、分析、解决问题，培养符合现代科技发展趋势、迎合社会需求的创新型人才。

（二）提高教师综合水平，建设一流教学团队

“师者，传道受业解惑也。”传授知识和培养技能是教师的职责所在，没有教师的专业化发展就没有教育教学的推进，也就没有人才的培养。因此，师资力量在一所大学中占有重要地位，教师队伍水平高低决定了教育质量的优劣。教师应加强自身的学习，不断提高自己的学术水平及人文素养，清晰把握学科前沿和发展脉络，开展具有前瞻性的优质教育教学活动，带动整体教学水平提升。

首先，提高道德情操修养，树立教师良好师德。教师肩负着教书育人的使命，为人师表，需以身作则。其次，要提高科研能力，高水平科研推动教学。科研是专业人才培养的基础支撑，作为专业性较强、人才培养要求高的专业，没有高水平的科研平台，就无法获得最新前沿的研究资源，创新人才培养无法开展。导航定位系统课程团队一直秉承“科研带动教学，通过教学推广科研”的理念，通过高质量、高水平的最新前沿科研研究，直接带动学院学生的教学进度和教育方向，确保做到教育教学和科学研究两手抓;而且，教师要坚持终身学习，不断更新知识体系，积极参与高质量的国际、国家学术研讨会议、高水平专著编写工作以及教育改革研究项目等，及时跟踪、吸收、存储当前最新前沿学科知识与研究成果，将其及时转化并引入到课程教学。只有这样才能高屋建瓴，游刃有余，完成科研任务及教育教学目标。如在2015年12月，西北工业大学自动化学院调研团来哈尔滨工程大学自动化院调研，研讨会议上，双方就自身在各研究领域的先进技术及成果情况进行了学术交流，建立学术伙伴关系，知悉自身与其教师队伍、教学内容、教学方法、教学管理等方面的差距，开拓了教师对学科研究的新视野。目前学院导航定位系统课程教学团队的10人中，有6人在英国、美国和加拿大有长期工作学历经历，5人有校外博士后合作研究经历，大部分教师均有在研主持的国家自然科学基金项目[3]。

（三）探索创新教育方法、落实创新教育改革

教育观念更新之后，需切实跟进完整系统的改革措施保障创新教育顺利开展。教师需发挥自身主导作用，不断提高自身素质，保障高水平的师资力量，并就课程设置、人才培养模式以及教学方式等多方位进行探索革新。

1.结合创新人才需求，注重创新课程体系建设。课程授课教学是在校大学生基本素质培养的主要阵地，工科人才培养进一步要求课程体系设置与工程实践紧密结合，建设兼顾基础性、实践性及创新性的多层次创新课程体系。本校自动化学院的教学团队经过不断探索，结合学科优势和人才需求，进行全方位课程转型，形成了由“船舶导航定位系统”、“卫星导航系统”、“惯性技术基础”、“运动参数检测技术”、“组合导航系统”、“导航系统工程”、“惯性导航系统仿真分析”、“地理信息系统”、“现代船舶导航系统理论”和“船舶导航与控制专题”等组成的导航定位系统课程群[3]。针对原有专业方向课程，根据课程的教学目标，进行二次开发，对其内容整合优化，切实提升创新基础课程水平。把作为专业核心课程的“船舶导航定位系统”和“卫星导航系统”作为创新教育的重要构成部分，通过对课程群优势资源的挖掘，形成全方位带动课程群发展的建设局面。

2.注重多元个体差异，构建创新人才培养模式。传统教育下的人才培养模式的统一性、标准性已经不再适用于当代社会生产发展需要。在知识经济体制下，社会对人才的需求从单一标准转变为更加多元化。培育模式与创新人才之间的匹配问题亟待解决，高校教师团队，尤其是研究生、博士生导师，需打破传统教学模式下的统一计划、硬性管理的人才培养模式，树立多元化人才观和个性化教育思想。在把握基本原则不变情况下，灵活科学处理人才培养目标的共性与个体差异的个性发展的关系，注重学生个性与个体潜能上的挖掘、培养和发展，因材施教，切实教学方法灵活化、培养模式个性化、培养方案多样化，在管理方面由统一硬性管理转变为灵活弹性管理，推进个性化教学，提高学生自主学习能力。根据学生自身情况和以后研究生阶段从事的研究项目，通过学生自主选题开展具有针对性的毕业设计，为以后步入工作岗位开展创新实践奠定基础。

3.构建产学研“三位一体”机制，创新开展实践教学。教师应根据学科优势和专业特色以及社会发展需要，围绕“知识、能力、素质”综合全面发展的育人核心，充分利用企业的资源优势和创新环境，与研发创新实力强的大中型企业合作。一方面，企业为学校科创平台建设和学生创新活动提供资金支持;另一方面，教师的教育工作融科研、课题、实验、开发、设计于一体，将一线的技术和管理经验直接传递给学生，指导学生进行研发创新，让学生找到书本知识与实际工程的结合点，并将创新的科研成果投入市场，为企业提供经济效益，形成良性循环的合作机制，这样充分发挥高校与企业的多种不同教育资源和教育环境以及在人才培养方面的各自优势。教师应积极参与企业、科研单位以及其他工科高校的具有一定应用性的技术创新项目和有一定社会价值的理论研究项目，将教学理论与企业生产实践相结合。在具备扎实的基础知识及宽厚的专业学科知识上进行开展创新实践教学，训练科研方法，激发学生创新的积极性，提高解决问题和实践创新能力，培养具有基础扎实、口径宽泛、能力卓越、素质过硬，特别是具有动手操作能力和创新实践能力的技术人才，切实推动工科教育创新实践改革。

四、结语

创新人才的培养从根本上是对整个教育体系的创新改革，教师团队作为创新教育的推动者，需紧贴专业特色培养需求，以培养国家需要的高质量创新人才为目标。导航定位课程教学团队在创新教育活动中不断探索，建设了高水平的一流教学团队，不单一教学，重视多元化教育，合理规划课程群，实现产研学一体化，注重教学与科研同步发展。不仅有效推动学校人才培养质量工程建设，同时对船舶导航领域具有较强的示范推广作用和借鉴意义。

参考文献：

[1]徐振鲁.高校高层次人才：概念、类型与特征[J].郑州大学学报：哲学社会科学版，2007，40（5）：69-71.

第7篇

【摘 要 题】信息化与网络化建设

【关 键 词】内容分析法/学科信息门户/信息选择/信息组织/信息导航/信息服务

【正 文】

1　内容分析法概况

1.1　发展历史

内容分析法(Content Analysis)是发源于新闻传播领域的一种方法，通过对传播内容进行客观、系统和定性与定量相结合的分析，有效描述传播内容特征和检验传播研究假设。其发展最早可以追溯到第二次世界大战期间，当时美国著名传播学家哈罗德·拉斯韦尔等人在美国国会图书馆组织了一项名为“战时通讯研究”的工作，以德国公开出版的报纸为研究对象，通过内容分析法获取重要的军政机密情报，取得重大成就。这项工作不仅显现出内容分析法的强大作用，而且总结出了一套内容分析法的工作模式，战后，内容分析法在传播领域得到更多研究，20世纪50年代，美国学者贝雷尔森(Bernard Berelson)发表著作《内容分析：传播研究的一种工具》，奠定了内容分析法的地位，其对内容分析法的定义也被广泛引用。目前，内容分析法已经被广泛运用到新闻传播、图书情报、政治军事决策、社会学和心理学等社会科学研究的各个领域。随着网络的发展，它开始成为网络信息组织、描述和利用的重要方法和研究热点。

1.2　定义

按照贝雷尔森的经典定义，内容分析法是一种对具有明确特定的传播内容进行的客观、系统和定量描述的研究技术[1]。在运用到图书情报领域时，内容分析法依然遵循客观、系统和定量原则，通过对各种类型文献信息的数据计量、比较、分析和推理，描述学科发展特点和趋势、发现学科空白实现学术创新、实现信息的有效组织和利用以及分析用户需求提供个性化服务。按照使用的方法模式不同，内容分析法可以分为：(1)解读式内容分析法，通过精读、理解并阐释文本内容来传达作者的意图；(2)实验室式内容分析法，主要是定量和定性内容分析相结合；(3)计算机辅助内容分析法，运用计算机来辅助数据搜集、编辑、整序和分析[2]。

1.3　特点

内容分析法的特点主要体现在四个方面：(1)定性、定量相结合。内容分析法首先要提出研究意图和假设，对分析单元和程序进行质的规定。以定性为基础，再采用统计、计量等定量方法和数字、图表等描述方法对信息内容进行揭示，最终还将回归到内容的解释和深化的定性层面。(2)客观性。内容分析法得以实现的前提在于文献的内容特征可以通过符号群（包括语词、图像、音频、视频和多媒体元素等，其中语词是最常用的符号群）来体现，而且同一符号群在同一文献中具有相同的意义[3]。人们是通过对符号群出现的频次、位置等外在客观信息的计量来了解文献的信息内容特征的，这就保证了内容分析的客观性，它不会因为实施者的不同而出现巨大差异。(3)系统性。这主要体现在样本选择和分析框架建构上。内容分析法一般是对一段时间的（通常是5年-10年）、连续稳定的、内容体例基本一致的大量文献信息进行分析，从时间跨度、数量要求、稳定程度等多方面对研究样本进行了限定。在分析单元和框架体系上要求尽可能全面反映样本的所有信息特征，具有互斥、完备、可信的特征。(4)统一性。内容分析强调统一的标准和规则，选择样本上必须按照统一的程序，保证每个项目接受分析的机会相同，而且所有的研究内容应以完全相同的方法进行处理，编码和分析过程必须一致，保证长时期分析效果的一致性。

2　学科信息门户概况

2.1　定义

学科信息门户（Subject Based Information Gateways，简称SBIGs）是用户访问某学科资源与服务的一个单一入口或通道。它是一种网络服务，用以完成本学科网络资源内容的高度组织集成和网络应用程序的聚集，并将这些资源与应用集成在一个可定制个性化的界面中来满足每个最终用户的需要。它还提供一个统一协作的学术交流环境。从用户角度来看，它是某学科用户访问该学科网络资源和服务的起始站点或称入口[4]。目前，国外都开展了各种学科信息门户项目，例如：欧洲的Desire项目、美国的Infomine项目、英国的RDN(Resource Discover Network)项目、SOSIG(Social Science Information Gaterway)项目等等，国内近年来开始发展的上海图书馆“数字图书馆”资源项目、中科院“国家科学数字图书馆(CSDL)”项目建立的数字图书馆中心门户和生命科学、化学、数学物理、资源环境和图书情报5个学科信息门户、武汉理工大学图书馆建立的“材料复合新技术信息门户”等。

2.2　特点

学科信息门户主要针对特定学科领域，服务对象基本上是专业研究人员。这一主要特征决定了学科信息门户建构的要求：(1)专业化，在资源选择上要选取学科研究中可靠的信息源，资源描述和组织上要依据专业词表和分类法，对门户要经常更新和专业测评；(2)集成化，将专业领域里所需要的各种信息资源，包括网站、图书情报系统、文摘索引、电子期刊、科技报告、学位与会议论文、研究机构、学术团体、教育机构、学术会议、工具书、专业服务系统以及与学科科研紧密相关的其他资源系统集成到一个网络平台上提供服务；(3)知识化，信息资源强调专而精，根据对知识内容及其关系来选择、描述和组织资源与服务；(4)智能化，要能提供符合专业领域的检索浏览方式及资源导航模式，并能在用户使用过程中提供智能化的服务帮助[5]。

2.3　研究内容

目前学科信息门户研究也主要围绕上述要求来开展，内容有：(1)信息资源的选择研究，包括对学科信息门户需要涵盖的资源广度和深度进行界定，制定选取标准、流程规范和搜寻控制策略；(2)信息资源的组织研究，包括资源的整合策略、资源的描述方式和深度、资源的组织方式、知识挖掘；(3)信息服务研究，包括异构数据库的统一平台检索研究、信息导航研究和个性化推送服务；(4)技术研究，对建构学科信息门户的各种智能技术研究。

3　内容分析法在学科信息门户构建中的应用

3.1　应用的必要性和可行性

(1)必要性。学科信息门户是一种在网上获取高质量信息资源的重要工具，面向专业研究人员，因此在信息资源选择、组织和服务上都要求具有较高的专业水平，在内容选择上不仅强调完备性，而且更强调一定的指导性，要能够反映学科热点和前沿，在信息服务上，要能够针对个人研究情况的转移提供个性化的服务。当前出现的各种资源选择和评价标准还主要停留在定性描述上，虽然具有一定的指导性，但因为缺少量的规定而在实际操作中难以避免人为差异，而且定性描述难以准确反映学科研究的中心内容，内容分析法结合定性与定量描述，能够科学地反映学科核心资源、基本资源和边缘资源，还能够分析出研究的热点和重点所在，保证资源组织内容全面、重心突出。在服务方面尤其是个性化服务方面，目前的发展还远未完善：信息导航还主要依据专家意见，不够客观；推送服务主要是依据用户提供的要求来进行自动检索和发送，用户潜在的信息需求无法满足，也无法跟上用户的动态研究状况。内容分析法的优势就是从公开资料中提取秘密信息，信息服务人员可以通过对用户使用习惯、查询内容等的深度分析，了解用户的使用偏好、研究内容，从而提供针对性的指导、资料推送等个性化的服务。

(2)可行性。首先，内容分析法与学科信息门户具有某些相同或相近的特征和要求。学科信息门户要求信息资源具有连续性、稳定性和系统性，在选择范围和质量以及组织方面要求统一性和标准化，在信息服务方面也特别强调内容挖掘和知识内涵。而连续性、系统性、标准化也正是内容分析法的实施要求，并且内容分析法就是要从数据的分析中提炼内容主题，能够满足学科信息门户建设的知识要求，还能够弥补现存资源标准定性多、定量少的缺点，使学科门户资源提供更加科学合理。其次，目前已经有部分研究者将内容分析与信息建设和服务结合分析，取得了一定成果，这些可以作为内容分析法运用于学科信息门户的基础。如李敏等人研究了基于内容分析的信息导航建设框架和技术[6]，朱少强等研究了内容分析运用于文献群隐含信息的挖掘的理论和方法[7]，毕达天研究了内容分析法在网络数字信息分析中的应用[8]，缪其浩利用内容分析考察了国际图书馆学术前沿及其发展[9]，张蕊、王曰芬等人研究了计算机辅助内容分析软件[10-11]等。这些研究表明内容分析法能够运用于学科信息门户的信息选择、导航和知识挖掘，并且具有实际的可操作性。

3.2　具体应用内容

(1)信息资源选择。严格的资源选择是学科信息门户专业性、知识性的重要保障，目前国内外对资源选择都制订了各种标准，例如SOSIG从内容、形式和选择过程确定筛选标准，包括有效性、权威性、准确性、全面性、唯一性、有组织和时效性[12]。但这些标准还局限在质的规定上，结合内容分析法可以达到量的限定。在进行全方位信息选择之前可以先选取消范围的文献资源进行内容分析，从而制订可量化的信息选择标准。仅以确定信息选择的相关性标准为例，首先，选取某些体系完备、发展稳定、信息含量大的主要信息源，对其中的文章或网页里出现的专业词汇进行切分和索引，并依据专业词表进行规范和合并，然后对索引词汇进行词频统计、语义分析和特征提取，从而确定学科研究的核心词汇、基本词汇和边缘词汇。反过来，这三种类型词汇在各个信息源中出现的频次可用于确定某一资源与门户建设目的的相关性。按照样本结果，可以订立便于计量和操作和全面资源搜寻标准和策略。

(2)信息资源描述和组织。

内容分析法在信息描述方面的应用主要体现在：第一，内容分析与数据挖掘、语义结构和知识发现技术相结合，能够从大量不完全的、模糊的外显信息中发掘其隐含的有用知识信息，这种隐含信息可能信息创造者自身也未意识到，这就使信息描述更加完备、深入。第二，内容分析法在创建分析类目时，要将意义相同、相近和相关的分析单元进行归类整合，因而分析类目可用于描述资源之间的参照关系，并建立符合网络资源特点的动态词表。

目前主流的资源组织方式是分类浏览和主题检索，这两种方式的缺点在于作为受控语言，需要依据分类法或主题词表，而分类法和主题词表更新往往滞后于动态的学科发展形势。如前所述，运用内容分析法能够反映学科的核心词汇、基本词汇和边缘词汇，体现学科发展的热点和重点，再通过分析单元的归类整合，可以形成学科研究词库。而且词库产生的分析结果能进行迅速、有效的更新，更新一次内容分析只需下载最近一段时间内的信息文本并用原来开发的编码程序执行分析，研究趋势、重点分析可以每年、每季甚至每周更新，即使发生突况，也能及时反映。每当加入一个新问题，内容分析也能延伸到之前研究开展的时期再次分析，不受时间限制[13]。可见，采用内容分析能够提供一种更加适应网络和学术研究特点的、半受控的知识元组织方式。

(3)信息服务。信息服务是学科信息门户价值实现的关键所在，是资源创建者和使用者之间沟通的重要环节，主要包括信息导航服务、检索服务和用户个性化服务等层面，运用内容分析法能够提高这三个层面服务的质量。

信息导航可以帮助用户迅速、准确地定位到所需信息，但目前的导航系统还多是基于语词的静态物理链接，要达到用户满意就必须在用户导航路径的选择上给予内容提示与知识指导。通过信息的内容分析，抽取信息资源的核心领域和相关领域的含量、质量及相似度，从而实现资源的动态聚类，根据查询目的不同从多角度切入导航路径，并且不断转入相关导航节点，优化导航过程[14]。在日常维护中，通过对用户查找和点击情况的内容分析加以不断调整导航项目和设计，满足用户要求。信息导航除了门户内信息的快速定位，还包括外部相关网站的合理链接。选择独立网站作为分析单元，对其规模、内容、访问人数、学科信息内容的和用户使用评价情况做内容分析，确立关联程度、内容质量和使用频率较高的网站进行外部链接导航。

由于内容分析提供了信息的半受控的知识元组织方式，相应地，这种知识元索引库可以作为知识元检索方式的基础。运用一定的智能技术，在信息选择和组织过程中构建索引数据库，库中的内容都是专业领域的知识单元，是最小的知识组分。当用户查找某个关键词时，通过知识组分的逻辑组配合运算，包含该关键词的信息源将被作为知识元索引结果被检索出来提供给用户。还可将用户的检索要求和对检索结果的选择情况进行分析和积累，作为备用索引库，不断完善学科信息门户检索的专业化和知识化。

个性化信息服务离不开对用户个人使用情况的跟踪分析，内容分析法的应用主要是对网络使用记录的挖掘。显在的用户信息包括用户注册信息、发表评论等，隐性的用户信息要通过Web服务器日志、Cookie记录、动态跟踪软件、网络调查等方式来获取[15]。分析显在和隐含的用户信息，可以提取有关的用户行为特征，对用户的资源使用行为、频度、关注内容、使用偏好进行了解，总结其信息利用特点和规律，从而提供个别化的使用帮助和个性化的推送服务。

3.3　实施步骤

内容分析法一般可以分为以下几个独立的阶段执行：

(1)提出研究问题，确定研究范围。在研究开始阶段就要明确表述研究目的，提出研究假设，并且依据研究主题划定研究范围，详细说明所分析内容的界限以便给出可操作的主题领域和时间段。

(2)抽取样本。样本选择的标准是符合研究目的、信息含量大、具有连续性、内容体例基本一致，简言之就是能从样本的性质中推断与总体性质有关的结论[16]。

(3)选择分析单元。即寻找内容分析所需考察的各项因素，这些因素要符合研究目的，且便于抽取操作。分析单元可以是数据库或网页中的特定语词、符号、主题、人物或者句子、段落乃至全文或网站，也可以是声音、视频信息或用户行为。

(4)建立类目体系。即确定分析单元的类目归属，有效的类目体系应保证所有的分析单元具有唯一的分类指归，各个类目界限明晰，并且分类标准一致，不同的编码者对分析单元的归属意见相同。

(5)内容编码和计量。将分析单元分配到类目系统中并对各个类目出现频次、空间数额等进行计量，这个过程可以采用计算机和相关软件来完成。

(6)解释与检验。通过数据的分析，进行合理的分析与阐释，并与研究假设相互印证，发现研究目的与结论之间的异同，得出对某一现象或理论的科学认识。分析结果还要通过信度和效度的进一步检验，信度包括对文献编码一致性、分类准确性和方法稳定性的检验，效度包括结论与事实的相符程度、理论研究结果的适用性检验[17]。

3.4　应用内容分析法的优势与不足

内容分析法运用于学科信息门户的优势是由它的性质决定的。作为一种通过信息记录的数量分析来间接研究资源和用户行为的科学方法，内容分析法具有客观性，方法的运用者不与研究对象发生直接联系，研究者的主观态度和偏好不会对分析的数量结果造成影响，而且分析过程是按照规定的程序、方法和选择评价规则来执行，分析结果表现为一系列的量化数据，这些都保证了内容分析的客观性和统一性，使分析者能够从模糊、虚假的显在信息中抽取真实信息和有用知识，并能较深刻、精确地反映资源的知识含量和用户的个性化需要。在一定程度上能够弥补目前学科信息门户信息资源选择、描述、组织和服务标准定性化、主观化（依据专家意见）带来的不确定、易变的缺点。

内容分析法应用于学科信息门户构建也存在不足：一方面体现在内容分析法系统性要求与网络资源分散性特点的冲突。内容分析法要求选取比较稳定、连续、体例基本一致的大量信息作为样本，而学科信息门户作为对资源的二次整合，既包括数据库等比较稳定的资源，也包括互联网上比较零散的、形式多样的易逝信息，后者难以达到内容分析的要求，但对于学科信息门户资源建设又是十分必要的。同样的问题还存在于对暂时的、分散的用户使用情况的分析过程中，因而如何对这些即时性的、零碎的信息进行可靠的内容分析成为需要关注的问题。另一方面表现在内容分析法评价判断的不确定性。内容分析法采用定性与定量相结合的方式，定量建立在定性基础之上，这就使得任何信息在被统计分析处理之前，必定要划分到一定的类目体系中，而任何类目体系都是高度人工选择性的，不可避免的主观判断却成为客观定量分析的前提，这是内容分析自身无法克服的矛盾。当然，目前已有学者提出了一些解决方法，引入概率论、数理统计方法、模糊数学方法、灰色系统理论方法、贝叶斯定理来尽量减少内容分析法的不确定性[18]，达到最大化的科学性。

4　结语

内容分析法具有客观性、系统性、统一性、定性与定量相结合等特点，在实际运作中具有灵活性、易操作性，这些特点使它能够广泛地运用到学科信息门户资源建设和用户服务领域中，为信息资源选择、描述、组织和服务提供量化数据和规范基础，优化学科信息门户资源和服务质量。当然，内容分析法也还存在不足，需要结合其它方法和深入发展来加以完善。

【参考文献】

[1]　卜卫.试论内容分析方法.国际新闻界，1997(4):55-68

[2]　邱均平等.关于内容分析法的研究.见：邱均平主编.文献计量与内容分析——2004信息化与信息资源管理研讨会论文选集.长春：吉林科学技术出版社，2005:55-64

[3]　叶鹰.文献计量法和内容分析法的理论基础及软件工具比较.见：邱均平主编.文献计量与内容分析——2004信息化与信息资源管理研讨会论文选集.长春：吉林科学技术出版社，2005:33-37

[4]　孔敬，李广建.学科信息门户：概念、结构与关键技术.中国图书馆学报，2005(5):50-53，90

[5]　张晓林.分布式学科信息门户中网络信息资源导航系统的规范建设.大学图书馆学报，2002(5):28-33，43

[6，14]　李敏等.基于内容分析的网络信息导航研究.情报科学，2005(6):928-931，954

[7]　朱少强，邱均平.文献计量与内容分析——文献群中隐含信息的挖掘.见：邱均平主编.文献计量与内容分析——2004信息化与信息资源管理研讨会论文选集.长春：吉林科学技术出版社，2005:77-84

[8，15]　毕达天.基于数字信息的内容分析研究.现代情报，2005(7):62-67

[9]　缪其浩.观察国际图书馆学术前沿及其发展：内容分析.中国图书馆学报，2002(3):5-8

[10]　张蕊等.计算机辅助内容分析软件进展研究.见：邱均平主编.文献计量与内容分析——2004信息化与信息资源管理研讨会论文选集.长春：吉林科学技术出版社，2005:120-126

[11]　王曰芬等.文献计量与内容分析综合应用软件的开发与实验.见：邱均平主编。文献计量与内容分析——2004信息化与信息资源管理研讨会论文选集.长春：吉林科学技术出版社，2005:44-54

[12]　常唯.学科信息门户的资源选择与组织.图书馆，2005(1):60-62，67

[13]　周黎明.基于网络的内容分析法.见：邱均平主编.文献计量与内容分析——2004信息化与信息资源管理研讨会论文选集.长春：吉林科学技术出版社，2005:107-114

第8篇

【摘要题】信息化与网络化建设

【关键词】内容分析法/学科信息门户/信息选择/信息组织/信息导航/信息服务

【正文】

1内容分析法概况

1.1发展历史

内容分析法(ContentAnalysis)是发源于新闻传播领域的一种方法，通过对传播内容进行客观、系统和定性与定量相结合的分析，有效描述传播内容特征和检验传播研究假设。其发展最早可以追溯到第二次世界大战期间，当时美国著名传播学家哈罗德·拉斯韦尔等人在美国国会图书馆组织了一项名为“战时通讯研究”的工作，以德国公开出版的报纸为研究对象，通过内容分析法获取重要的军政机密情报，取得重大成就。这项工作不仅显现出内容分析法的强大作用，而且总结出了一套内容分析法的工作模式，战后，内容分析法在传播领域得到更多研究，20世纪50年代，美国学者贝雷尔森(BernardBerelson)发表著作《内容分析：传播研究的一种工具》，奠定了内容分析法的地位，其对内容分析法的定义也被广泛引用。目前，内容分析法已经被广泛运用到新闻传播、图书情报、政治军事决策、社会学和心理学等社会科学研究的各个领域。随着网络的发展，它开始成为网络信息组织、描述和利用的重要方法和研究热点。

1.2定义

按照贝雷尔森的经典定义，内容分析法是一种对具有明确特定的传播内容进行的客观、系统和定量描述的研究技术[1]。在运用到图书情报领域时，内容分析法依然遵循客观、系统和定量原则，通过对各种类型文献信息的数据计量、比较、分析和推理，描述学科发展特点和趋势、发现学科空白实现学术创新、实现信息的有效组织和利用以及分析用户需求提供个性化服务。按照使用的方法模式不同，内容分析法可以分为：(1)解读式内容分析法，通过精读、理解并阐释文本内容来传达作者的意图；(2)实验室式内容分析法，主要是定量和定性内容分析相结合；(3)计算机辅助内容分析法，运用计算机来辅助数据搜集、编辑、整序和分析[2]。

1.3特点

内容分析法的特点主要体现在四个方面：(1)定性、定量相结合。内容分析法首先要提出研究意图和假设，对分析单元和程序进行质的规定。以定性为基础，再采用统计、计量等定量方法和数字、图表等描述方法对信息内容进行揭示，最终还将回归到内容的解释和深化的定性层面。(2)客观性。内容分析法得以实现的前提在于文献的内容特征可以通过符号群（包括语词、图像、音频、视频和多媒体元素等，其中语词是最常用的符号群）来体现，而且同一符号群在同一文献中具有相同的意义[3]。人们是通过对符号群出现的频次、位置等外在客观信息的计量来了解文献的信息内容特征的，这就保证了内容分析的客观性，它不会因为实施者的不同而出现巨大差异。(3)系统性。这主要体现在样本选择和分析框架建构上。内容分析法一般是对一段时间的（通常是5年-10年）、连续稳定的、内容体例基本一致的大量文献信息进行分析，从时间跨度、数量要求、稳定程度等多方面对研究样本进行了限定。在分析单元和框架体系上要求尽可能全面反映样本的所有信息特征，具有互斥、完备、可信的特征。(4)统一性。内容分析强调统一的标准和规则，选择样本上必须按照统一的程序，保证每个项目接受分析的机会相同，而且所有的研究内容应以完全相同的方法进行处理，编码和分析过程必须一致，保证长时期分析效果的一致性。

2学科信息门户概况

2.1定义

学科信息门户（SubjectBasedInformationGateways，简称SBIGs）是用户访问某学科资源与服务的一个单一入口或通道。它是一种网络服务，用以完成本学科网络资源内容的高度组织集成和网络应用程序的聚集，并将这些资源与应用集成在一个可定制个性化的界面中来满足每个最终用户的需要。它还提供一个统一协作的学术交流环境。从用户角度来看，它是某学科用户访问该学科网络资源和服务的起始站点或称入口[4]。目前，国外都开展了各种学科信息门户项目，例如：欧洲的Desire项目、美国的Infomine项目、英国的RDN(ResourceDiscoverNetwork)项目、SOSIG(SocialScienceInformationGaterway)项目等等，国内近年来开始发展的上海图书馆“数字图书馆”资源项目、中科院“国家科学数字图书馆(CSDL)”项目建立的数字图书馆中心门户和生命科学、化学、数学物理、资源环境和图书情报5个学科信息门户、武汉理工大学图书馆建立的“材料复合新技术信息门户”等。

2.2特点

学科信息门户主要针对特定学科领域，服务对象基本上是专业研究人员。这一主要特征决定了学科信息门户建构的要求：(1)专业化，在资源选择上要选取学科研究中可靠的信息源，资源描述和组织上要依据专业词表和分类法，对门户要经常更新和专业测评；(2)集成化，将专业领域里所需要的各种信息资源，包括网站、图书情报系统、文摘索引、电子期刊、科技报告、学位与会议论文、研究机构、学术团体、教育机构、学术会议、工具书、专业服务系统以及与学科科研紧密相关的其他资源系统集成到一个网络平台上提供服务；(3)知识化，信息资源强调专而精，根据对知识内容及其关系来选择、描述和组织资源与服务；(4)智能化，要能提供符合专业领域的检索浏览方式及资源导航模式，并能在用户使用过程中提供智能化的服务帮助[5]。

2.3研究内容

目前学科信息门户研究也主要围绕上述要求来开展，内容有：(1)信息资源的选择研究，包括对学科信息门户需要涵盖的资源广度和深度进行界定，制定选取标准、流程规范和搜寻控制策略；(2)信息资源的组织研究，包括资源的整合策略、资源的描述方式和深度、资源的组织方式、知识挖掘；(3)信息服务研究，包括异构数据库的统一平台检索研究、信息导航研究和个性化推送服务；(4)技术研究，对建构学科信息门户的各种智能技术研究。

3内容分析法在学科信息门户构建中的应用

3.1应用的必要性和可行性

(1)必要性。学科信息门户是一种在网上获取高质量信息资源的重要工具，面向专业研究人员，因此在信息资源选择、组织和服务上都要求具有较高的专业水平，在内容选择上不仅强调完备性，而且更强调一定的指导性，要能够反映学科热点和前沿，在信息服务上，要能够针对个人研究情况的转移提供个性化的服务。当前出现的各种资源选择和评价标准还主要停留在定性描述上，虽然具有一定的指导性，但因为缺少量的规定而在实际操作中难以避免人为差异，而且定性描述难以准确反映学科研究的中心内容，内容分析法结合定性与定量描述，能够科学地反映学科核心资源、基本资源和边缘资源，还能够分析出研究的热点和重点所在，保证资源组织内容全面、重心突出。在服务方面尤其是个性化服务方面，目前的发展还远未完善：信息导航还主要依据专家意见，不够客观；推送服务主要是依据用户提供的要求来进行自动检索和发送，用户潜在的信息需求无法满足，也无法跟上用户的动态研究状况。内容分析法的优势就是从公开资料中提取秘密信息，信息服务人员可以通过对用户使用习惯、查询内容等的深度分析，了解用户的使用偏好、研究内容，从而提供针对性的指导、资料推送等个性化的服务。

(2)可行性。首先，内容分析法与学科信息门户具有某些相同或相近的特征和要求。学科信息门户要求信息资源具有连续性、稳定性和系统性，在选择范围和质量以及组织方面要求统一性和标准化，在信息服务方面也特别强调内容挖掘和知识内涵。而连续性、系统性、标准化也正是内容分析法的实施要求，并且内容分析法就是要从数据的分析中提炼内容主题，能够满足学科信息门户建设的知识要求，还能够弥补现存资源标准定性多、定量少的缺点，使学科门户资源提供更加科学合理。其次，目前已经有部分研究者将内容分析与信息建设和服务结合分析，取得了一定成果，这些可以作为内容分析法运用于学科信息门户的基础。如李敏等人研究了基于内容分析的信息导航建设框架和技术[6]，朱少强等研究了内容分析运用于文献群隐含信息的挖掘的理论和方法[7]，毕达天研究了内容分析法在网络数字信息分析中的应用[8]，缪其浩利用内容分析考察了国际图书馆学术前沿及其发展[9]，张蕊、王曰芬等人研究了计算机辅助内容分析软件[10-11]等。这些研究表明内容分析法能够运用于学科信息门户的信息选择、导航和知识挖掘，并且具有实际的可操作性。

.2具体应用内容

(1)信息资源选择。严格的资源选择是学科信息门户专业性、知识性的重要保障，目前国内外对资源选择都制订了各种标准，例如SOSIG从内容、形式和选择过程确定筛选标准，包括有效性、权威性、准确性、全面性、唯一性、有组织和时效性[12]。但这些标准还局限在质的规定上，结合内容分析法可以达到量的限定。在进行全方位信息选择之前可以先选取消范围的文献资源进行内容分析，从而制订可量化的信息选择标准。仅以确定信息选择的相关性标准为例，首先，选取某些体系完备、发展稳定、信息含量大的主要信息源，对其中的文章或网页里出现的专业词汇进行切分和索引，并依据专业词表进行规范和合并，然后对索引词汇进行词频统计、语义分析和特征提取，从而确定学科研究的核心词汇、基本词汇和边缘词汇。反过来，这三种类型词汇在各个信息源中出现的频次可用于确定某一资源与门户建设目的的相关性。按照样本结果，可以订立便于计量和操作和全面资源搜寻标准和策略。

(2)信息资源描述和组织。

内容分析法在信息描述方面的应用主要体现在：第一，内容分析与数据挖掘、语义结构和知识发现技术相结合，能够从大量不完全的、模糊的外显信息中发掘其隐含的有用知识信息，这种隐含信息可能信息创造者自身也未意识到，这就使信息描述更加完备、深入。第二，内容分析法在创建分析类目时，要将意义相同、相近和相关的分析单元进行归类整合，因而分析类目可用于描述资源之间的参照关系，并建立符合网络资源特点的动态词表。

目前主流的资源组织方式是分类浏览和主题检索，这两种方式的缺点在于作为受控语言，需要依据分类法或主题词表，而分类法和主题词表更新往往滞后于动态的学科发展形势。如前所述，运用内容分析法能够反映学科的核心词汇、基本词汇和边缘词汇，体现学科发展的热点和重点，再通过分析单元的归类整合，可以形成学科研究词库。而且词库产生的分析结果能进行迅速、有效的更新，更新一次内容分析只需下载最近一段时间内的信息文本并用原来开发的编码程序执行分析，研究趋势、重点分析可以每年、每季甚至每周更新，即使发生突况，也能及时反映。每当加入一个新问题，内容分析也能延伸到之前研究开展的时期再次分析，不受时间限制[13]。可见，采用内容分析能够提供一种更加适应网络和学术研究特点的、半受控的知识元组织方式。

(3)信息服务。信息服务是学科信息门户价值实现的关键所在，是资源创建者和使用者之间沟通的重要环节，主要包括信息导航服务、检索服务和用户个性化服务等层面，运用内容分析法能够提高这三个层面服务的质量。

信息导航可以帮助用户迅速、准确地定位到所需信息，但目前的导航系统还多是基于语词的静态物理链接，要达到用户满意就必须在用户导航路径的选择上给予内容提示与知识指导。通过信息的内容分析，抽取信息资源的核心领域和相关领域的含量、质量及相似度，从而实现资源的动态聚类，根据查询目的不同从多角度切入导航路径，并且不断转入相关导航节点，优化导航过程[14]。在日常维护中，通过对用户查找和点击情况的内容分析加以不断调整导航项目和设计，满足用户要求。信息导航除了门户内信息的快速定位，还包括外部相关网站的合理链接。选择独立网站作为分析单元，对其规模、内容、访问人数、学科信息内容的和用户使用评价情况做内容分析，确立关联程度、内容质量和使用频率较高的网站进行外部链接导航。

由于内容分析提供了信息的半受控的知识元组织方式，相应地，这种知识元索引库可以作为知识元检索方式的基础。运用一定的智能技术，在信息选择和组织过程中构建索引数据库，库中的内容都是专业领域的知识单元，是最小的知识组分。当用户查找某个关键词时，通过知识组分的逻辑组配合运算，包含该关键词的信息源将被作为知识元索引结果被检索出来提供给用户。还可将用户的检索要求和对检索结果的选择情况进行分析和积累，作为备用索引库，不断完善学科信息门户检索的专业化和知识化。

个性化信息服务离不开对用户个人使用情况的跟踪分析，内容分析法的应用主要是对网络使用记录的挖掘。显在的用户信息包括用户注册信息、发表评论等，隐性的用户信息要通过Web服务器日志、Cookie记录、动态跟踪软件、网络调查等方式来获取[15]。分析显在和隐含的用户信息，可以提取有关的用户行为特征，对用户的资源使用行为、频度、关注内容、使用偏好进行了解，总结其信息利用特点和规律，从而提供个别化的使用帮助和个性化的推送服务。

3.3实施步骤

内容分析法一般可以分为以下几个独立的阶段执行：

(1)提出研究问题，确定研究范围。在研究开始阶段就要明确表述研究目的，提出研究假设，并且依据研究主题划定研究范围，详细说明所分析内容的界限以便给出可操作的主题领域和时间段。

(2)抽取样本。样本选择的标准是符合研究目的、信息含量大、具有连续性、内容体例基本一致，简言之就是能从样本的性质中推断与总体性质有关的结论[16]。

(3)选择分析单元。即寻找内容分析所需考察的各项因素，这些因素要符合研究目的，且便于抽取操作。分析单元可以是数据库或网页中的特定语词、符号、主题、人物或者句子、段落乃至全文或网站，也可以是声音、视频信息或用户行为。

(4)建立类目体系。即确定分析单元的类目归属，有效的类目体系应保证所有的分析单元具有唯一的分类指归，各个类目界限明晰，并且分类标准一致，不同的编码者对分析单元的归属意见相同。

(5)内容编码和计量。将分析单元分配到类目系统中并对各个类目出现频次、空间数额等进行计量，这个过程可以采用计算机和相关软件来完成。

(6)解释与检验。通过数据的分析，进行合理的分析与阐释，并与研究假设相互印证，发现研究目的与结论之间的异同，得出对某一现象或理论的科学认识。分析结果还要通过信度和效度的进一步检验，信度包括对文献编码一致性、分类准确性和方法稳定性的检验，效度包括结论与事实的相符程度、理论研究结果的适用性检验[17]。

3.4应用内容分析法的优势与不足

内容分析法运用于学科信息门户的优势是由它的性质决定的。作为一种通过信息记录的数量分析来间接研究资源和用户行为的科学方法，内容分析法具有客观性，方法的运用者不与研究对象发生直接联系，研究者的主观态度和偏好不会对分析的数量结果造成影响，而且分析过程是按照规定的程序、方法和选择评价规则来执行，分析结果表现为一系列的量化数据，这些都保证了内容分析的客观性和统一性，使分析者能够从模糊、虚假的显在信息中抽取真实信息和有用知识，并能较深刻、精确地反映资源的知识含量和用户的个性化需要。在一定程度上能够弥补目前学科信息门户信息资源选择、描述、组织和服务标准定性化、主观化（依据专家意见）带来的不确定、易变的缺点。

内容分析法应用于学科信息门户构建也存在不足：一方面体现在内容分析法系统性要求与网络资源分散性特点的冲突。内容分析法要求选取比较稳定、连续、体例基本一致的大量信息作为样本，而学科信息门户作为对资源的二次整合，既包括数据库等比较稳定的资源，也包括互联网上比较零散的、形式多样的易逝信息，后者难以达到内容分析的要求，但对于学科信息门户资源建设又是十分必要的。同样的问题还存在于对暂时的、分散的用户使用情况的分析过程中，因而如何对这些即时性的、零碎的信息进行可靠的内容分析成为需要关注的问题。另一方面表现在内容分析法评价判断的不确定性。内容分析法采用定性与定量相结合的方式，定量建立在定性基础之上，这就使得任何信息在被统计分析处理之前，必定要划分到一定的类目体系中，而任何类目体系都是高度人工选择性的，不可避免的主观判断却成为客观定量分析的前提，这是内容分析自身无法克服的矛盾。当然，目前已有学者提出了一些解决方法，引入概率论、数理统计方法、模糊数学方法、灰色系统理论方法、贝叶斯定理来尽量减少内容分析法的不确定性[18]，达到最大化的科学性。

4结语

内容分析法具有客观性、系统性、统一性、定性与定量相结合等特点，在实际运作中具有灵活性、易操作性，这些特点使它能够广泛地运用到学科信息门户资源建设和用户服务领域中，为信息资源选择、描述、组织和服务提供量化数据和规范基础，优化学科信息门户资源和服务质量。当然，内容分析法也还存在不足，需要结合其它方法和深入发展来加以完善。

【参考文献】

[1]卜卫.试论内容分析方法.国际新闻界，1997(4):55-68

[2]邱均平等.关于内容分析法的研究.见：邱均平主编.文献计量与内容分析——2004信息化与信息资源管理研讨会论文选集.长春：吉林科学技术出版社，2005:55-64

[3]叶鹰.文献计量法和内容分析法的理论基础及软件工具比较.见：邱均平主编.文献计量与内容分析——2004信息化与信息资源管理研讨会论文选集.长春：吉林科学技术出版社，2005:33-37

[4]孔敬，李广建.学科信息门户：概念、结构与关键技术.中国图书馆学报，2005(5):50-53,90

[5]张晓林.分布式学科信息门户中网络信息资源导航系统的规范建设.大学图书馆学报，2002(5):28-33,43

[6,14]李敏等.基于内容分析的网络信息导航研究.情报科学，2005(6):928-931,954

[7]朱少强，邱均平.文献计量与内容分析——文献群中隐含信息的挖掘.见：邱均平主编.文献计量与内容分析——2004信息化与信息资源管理研讨会论文选集.长春：吉林科学技术出版社，2005:77-84

[8,15]毕达天.基于数字信息的内容分析研究.现代情报，2005(7):62-67

[9]缪其浩.观察国际图书馆学术前沿及其发展：内容分析.中国图书馆学报，2002(3):5-8

[10]张蕊等.计算机辅助内容分析软件进展研究.见：邱均平主编.文献计量与内容分析——2004信息化与信息资源管理研讨会论文选集.长春：吉林科学技术出版社，2005:120-126

[11]王曰芬等.文献计量与内容分析综合应用软件的开发与实验.见：邱均平主编。文献计量与内容分析——2004信息化与信息资源管理研讨会论文选集.长春：吉林科学技术出版社，2005:44-54

[12]常唯.学科信息门户的资源选择与组织.图书馆，2005(1):60-62,67

[13]周黎明.基于网络的内容分析法.见：邱均平主编.文献计量与内容分析——2004信息化与信息资源管理研讨会论文选集.长春：吉林科学技术出版社，2005:107-114

第9篇

“力”是种神奇的东西，如贯穿《星球大战》系列作品中的核心概念――原力，有摧毁―切的阴暗面原力，则必有拯救众生的光明面原力。宇宙和平不在于任何一方的消亡，而是各方的平衡c稳定，Bose的产品在设计之初便深谙此道。不论是令人焦虑的噪音，还是让人不安的振动，在Bose看来存在必合理，无需彻底剿灭；任意一方过于强大都只会失衡蜕变，只求能相互抗衡并达致平衡，则世界和谐也。

熟悉Bose的人对于其著名的主动降噪技术一定不会陌生，通过独有算法，实时拾取环境之中的噪音数值，同步产生反向声波进行抵消，令用户在使用产品时享受由此带来的宁静。不论是耳机还是初装在车辆之中的音响系统，一旦身处其中都能体会到效果的明显。创始者Amar G.Bose博士曾经有过这样一个设想：“有一天，汽车音响的声音质量将会比家庭音响，甚至个人音响更好。”虽然很多人觉得这只不过是天方夜谭或痴人梦话，可Bose经过半世纪多的技术历练，在成为世界顶级扬声器生产厂商之余，也已不再满足于声音领域的造诣，而是将所掌握的技术拓展到了超越声音领域的创变革新与深化之中。

创变：BOSE RIDE电磁悬挂座椅系统

对于汽车的悬挂技术来讲，运动性与舒适性永远是相悖而存在的，追求运动性就要牺牲一定的舒适性，而强调舒适性又必定要舍弃一些运动性。电磁悬挂系统理论其实很早就已经成形于汽车制造设计者脑海之中，可是其昂贵的造价以及较低的适配性，加上当时传感器与ECU计算处理能力之间匹配性的差距，导致OEM配套并不广泛。Bose早在二十世纪八十年代初，这个连80286处理器都还未普及的年份就投入到了对该系统的研发之中，寄希望于四大科技的显著进步：直线电机、功率放大器、控制算法和计算机计算速度。Bose决心迎接前三者的挑战，并将赌注押在将来计算机运算速度的提升。数十年来，Bose一直专注于电磁悬挂与震动控制技术的研发。

Bose电磁悬挂技术在商业领域已投入应用，2010年它就推出了专为重卡设计的第一代BoseRide电磁悬挂座椅系统。这个拥有专利技术的系统由主动式电磁悬挂式座椅底座以及一个集成的定制座椅所组成，取代了传统的被动式空气悬挂式卡车座椅。数年时间的验证表明，该系统在长途驾驶时可显著减少驾乘人员躯干所受到的冲击震动，对人体健康提供有效保护。因此，该技术已在北美重卡上得到广泛采用，这也坚定了Bose在该领域进一步深挖的决心。

在CES2017展会期间，Bose对媒体主要展示了现款、新款以及概念款Bose Ride电磁悬挂座椅系统。设计研发可谓稳打稳扎，逐步从初代产品的单轴向震动控制技术基础上，扩展到主动式多轴震动控制设计；垂直震动中的行程从100毫米增加到了180毫米，不但进一步缩小了整个系统的尺寸，并且加入了左右横向±8°的震动中和能力，以期能适配更多主力车型。这对于北美重卡市场大约350万辆的保有率，并且每四年会有25%的重卡会被新车型替代的情况来说无疑具有极大潜力；更别说5-10倍于北美市场的欧洲卡车市场，以及日后概念款所对应的海量小型驾乘车辆市场。

为了证明这一切并非纸上谈兵，在分别体验了现款与新款Bose Ride电磁悬挂座椅系统后，Bose更展示了可安装在一般乘用车上的概念款系统，在通过模拟颠簸路段的测试之中效果十分明显。若系统工作生效，笔者除了在视觉上觉察到车身的晃动以外几乎如履平地，在手中测试稳定性的平板电脑可以轻易书写平滑的线条与文字；但若关闭稳定系统，那么别说写字画画了，除了视觉上的冲击，最大的感受是恨安全带没能把自己结实捆扎在座椅之上了。

“没有人能够准确预测汽车在几十年后的样子和驾驶方式，但电磁悬挂技术已经通过实践验证，无论未来汽车如何发展，这项技术都能极大地改善驾乘体验。”Bose汽车系统部副总裁Marc Mansell先生表示，“汽车的款型各式各样，其实路面状况也千差万别。然而，没有任何其他系统能像Bose一样，在任何路况下都能带来如此平稳的驾乘体验。”

革新：BOSE AWARE声音信号导向

对于超越声音领域的创变革新是需要有成熟技术作为基础的，Bose汽车音响系列拥有四大产品线，分别是专为高端奢华车辆定制Bose Advanced Technology旗舰系列音响系统，代表作为凯迪拉克CT6上的34扬声器Bose Panaray音响系统；应用Bose高级声场定位技术Bose Performance至臻系列音响系统，已被搭载于2017款英菲尼迪060轿跑车；面向由一人或两人驾乘的车型Bose Small Vehicle个性系列音响系统，亮相于巴黎车展日产Micra上；以及应用于众多全球汽车制造商生产的车型中，其中包括通用、日产、英菲尼迪、马自达等Bose Premium优享系列音响系统。

有了Bose各产品线技术的延伸拓展，由此革新出的Bose AWARE声音信号导向技术效果明显。这项技术采用专有算法，配合Bose UltraNearfield超近场头枕扬声器，能够将非娱乐声音信号置于虚拟空间中更具意义的位置上，让驾驶员能够直观接收信号所要传达的信息。

在实测体验中笔者感受强烈，得益于Bose已开发应用十年之久的SeatCentric座椅声场技术配合，车辆导航系统的左转提示清晰传到左耳中，而车后障碍物的警告信号听起来的确来自于后方；至于蓝牙来电则仅限笔者一人听到，车内乘客则依然陶醉在娱乐系统的音乐之中。清晰的频响定位，明了的声音信号导向能够有效减少车内各种声音和信号对驾驶员的干扰，帮助他们更多地将目光与注意力投向路面状况。这将显著提高驾驶员对汽车警报、安全提示、导航信号、来电和文字转语音消息等非娱乐声音信息的处理和响应能力。

事实证明，在CES主展会的日产汽车公司展台概念车之中，观展者对于Bose AWARE声音信号导向技术同样表现出了极大的兴趣，也进一步印证了消费者对于驾乘感受以及安全驾驶的需求与渴望。

第10篇

关键词网页设计；UI界面设计；教学分析

随着现代网络技术不断发展，社会上对网页设计人才也有着越来越大的需求，因此在高校教育过程中加强网页设计课程教学，对网页设计专业人才进行培养具有十分重要的作用及意义。就当前网页设计课程教学实际情况而言，UI界面设计教学已经成为十分重要的一项内容，可在很大程度上提高学生设计能力，促进网页设计教学进一步发展。作为网页设计课程教师，应当充分认识UI界面设计教学的重要性，并且要通过有效方法及策略加强UI界面设计教学，使其得到理想效果。

1网页设计课程中UI界面设计教学的重要性分析

首先，UI设计教学使网页设计实践中视觉传达设计理论的不适性得以有效解决。对于传统视觉设计理论而言，其研究对象主要为静止媒介中相关视觉现象及规律，其代表主要就是形式、色彩以及图形与文字等一些基础理论课程，其视觉对象大部分都属于二维空间，其基础为视觉感官刺激，是一种信息传递设计。相比于传统视觉传达设计而言，网页设计的承载媒介与其存在本质差异，与静止媒介相比较而言，网络媒介在形式上具备光影效果强化，同时还具备运动现象参与以及交互行为主导，在网页设计过程中以静止形态为基础的版式和视觉流程原理两者之间有严重不适情况出现，网页设计涉及到听觉、视觉及触觉等多种感觉渠道，因此在网页设计实践过程中单独利用传统视觉设计理论很难对其进行指导，而UI设计理念的应用能够使这一情况得以很好解决。其次，UI设计教学使网页设计方法及设计效果具有更加明确的验证方式。对于设计类课程而言，其核心内容就是通过对学生进行启发，使其对设计进行思考及实践，这样才能够使设计教育产生更加实际的价值。在UI设计理论体系中，其核心目标为用户，也就是对用户进行研究，从而对设计更好服务于用户进行研究，在学生将网站项目作为互联网产品实行设计训练情况下，课堂教学中的各个方面均将会更加明确，并且在实行设计实践过程中，也就能够在情感上对所选择设计方法合理性更加容易理解。在UI设计过程中提出信息架构有关理论，这一理论使网站信息结构设计具有更加可靠方法，并且在设计网站导航系统、标识系统以及检索系统与组织系统过程中，可使设计人员责任及实施方法更加明晰。另外，在UI设计中引入用户测试，在检验网页设计方案使用方面具有更加系统的方法，根据具有较强代表性的客户对方案的最终可行性设计进行测试，也就是对其最终目标进行测试。第三，UI设计教学能够使网页设计课程更好应用于网页设计教学。对于UI设计理论教学而言，其对网页技术课程和网页技术课程两者之间界定进行明确，可使设计人员对设计更加专注地进行思考及实践，而不必对程序进行考虑，同时随着当前网页制作工具逐渐向集成化及人性化发展，在面对设计对象中，通过复杂功能可使设计过程更加简单化。在课堂实际教学过程中，应当使学生对当前网页制作技术能够达到的效果有所了解，并且要了解一些基础操作代码，这在实际教学过程中对不同层次学生分配不同任务十分有利，可使因材施教得以真正实现，并且对于课程中的主要任务，可将其定位于教学设计方法，可对设计任务的驱动性及设计实践参与进一步强调，可使学生了解设计并非仅仅为简单制作。①②

2当前网页设计课程中UI设计教学现状分析

就当前实际情况而言，UI设计课程仍属于前沿学科，由于当前UI设计专业就业形势比较良好，很多高校均开设UI设计专业课程，从而使UI设计课程教学得到良好发展。然而，当前我国UI设计产业仍不够完善，当前很多人对UI设计认识仍处于较浅层次，因而当前高校内UI设计教学仍缺乏完善系统，其具体体现主要表现在以下方面：第一，UI设计课程与网页设计课程结合程度比较低。对于UI设计课程而言，其中包含很多网页设计方面的相关知识点，然而很多高校在对UI设计课程进行设计时与其它课程之间出现脱节情况，其所导致结果就是学生无法对该课程知识较好地进行系统性学习。第二，UI设计课程设置缺乏实践性。对于UI设计课程而言，其实践性比较强，然而当前很多院校在实际教学过程中往往存在定位不清楚情况，其所造成结果及时学生未能够对相关专业知识进行较系统学习，导致其在今后社会就业过程中缺乏应有技能。第三，教师素质比较低。在UI设计教学过程中，教师素质会对其产生直接影响，然而在当前高校UI设计教学过程中，很多教师都缺乏专业素质，学历比较低，并且实践能力比较差，未能够较好把握课程教学，导致实际教学效果不理想。②③

3网页设计教学过程中UI设计教学的有效策略分析

3.1进一步完善课程教学大纲

在当前网页设计教学过程中，UI设计课程教学已经成为必须内容，其与其它课程之间具有十分密切的联系，所以在设置课程方面应当对课程教学大纲进一步进行完善。首先，应当对当前教学目标明确。对于UI界面设计课程教学目标而言，一方面是要求学生将各种相关网页设计实践操作方法掌握，并且对各种网页设计规范及标准熟知；另一方面而言，就是要使学生将网页设计相关流程掌握，对于用户设计理念应当准确领悟，并且应当对相关流程熟知。其次，对课时行合理分配。由于UI设计课程内容具有较强连贯性，该课程开始应当安排在二年级或者三年级开设，从而使学生能够将必要基础知识掌握，之所以对课时进行这样的设计，主要目的就是使学生先对相关系统理论知识进行一年时间学习，使其能够将相关基础理论知识掌握，在此基础上对该课程进行深入进一步学习。另外，还能够为学生今后就业划分提供能力进行学习，可使学生依据今后就业岗位对相关学习能力进行锻炼。第三，对设置课程原则明确。在对课程进行具体设置过程中，应当注意遵循相关原则，主要包括人性化原则、反馈原则以及灵活性原则，此外还包括安全性原则与易用性原则。

3.2明确培养人才方案

人才培养方案能够对教学活动进行指导，同时也是教学活动得以开展的依据，人才培养方案对具体教学内容及具体课程设置结构进行规定，在制定人才培养方面为不断进行变化的，人才培养的制定应当以深入社会调研为基础，同时应当与学生实际特点相结合。通过调查UI设计专业人员实际就业情况及社会对学生能力要求，其结果显示当前学生就业能力，尤其学生实践能力仍有一定缺陷。因此，在当前实际教学过程中应当对人才培养方案进行积极探讨，从而将明确人才培养方案制定出来，以便能够对人才培养方向进行合理定位。对于UI设计课程而言，其是以地区产业升级需求为基础，为社会培养实用型高素质人才的一门课程，所以其课程定位应当为确定一体化项目课程。所以，通过进行课程学习，所培养的学生应当具备的技能主要包括以下方面：其一，应当具备牢固理论基础。对于UI界面设计而言，其理论性比较强，若缺乏牢固理论基础，则在今后结业过程中学生也就无法对相关知识点进行熟练运用，所以学生对该课程进行学习的前提就是应当将相关理论知识掌握。其二，应当具备较强的实践操作能力。学生在毕业之后都是要直接进入就业岗位的，所以学生必须要具备较强就业实践能力。其三，应当具备较高综合素质。随着当前社会就业压力越来越大，人才竞争也越来越激烈，学生为能够使自身竞争力得以有效提高，必须要具备良好人文素质及职业道德，同时还应当具备较高的思想政治素质。

3.3积极创新课堂教学手段

首先，应当积极丰富课堂教学方法，进一步激发学生学习热情。传统灌输式教学模式会对学生学习热情及创新思维产生抑制，所以，教师应当改变传统单一教学方法。在实际教学过程中，教师可选择多种方法相结合的教学方式，可使学生通过课堂融入社会，然后再回归课堂，并且可在课堂对自身所设计优秀作品进行展示，使学生在多样化训练过程中能够积极参与。其次，在课堂教学过程中可引入设计竞赛，从而使学生社会实践能力得以增强。在提高学生实践能力方面，设计竞赛属于十分重要的一种途径，所以在UI设计教学过程中可适当引入设计竞赛内容，从而使理论性及实践性实现有效结合，进而有效提高学生学习积极性。第三，可开展作品展示，加强学生之间学习交流。在实际课堂教学过程中，教师可选择课堂展览方式，可邀请同一专业学生共同进行欣赏，使学生能够在参观展览过程中加强交流讨论，从而使学生综合素养能够得以有效提高，促进学生进一步发展。③④

4结语

在当前多媒体网页设计实际教学过程中，UI设计教学是十分重要的一项内容，对网页设计教学进一步发展具有很大促进作用。因此，在实际教学过程中，教师应当充分认识UI设计教学重要性，并且应用了解当前教学现状，从而通过进一步完善课程教学大纲，明确培养人才方案，积极创新课堂教学手段等方式加强UI设计教学，从而使实际教学效果得以提升。

注释

①张军.网页设计课程中关于UI设计教学的探索体会[J].湖北美术学院学报,2009(4).

②张延玲,喻芸.网页设计课程中融入UI设计理念的教学探索[J].电脑知识与技术,2015(34).

③熊科军,黄琴,李平平.浅议网页设计课程中UI设计教学的重要性[J].大众文艺,2015(5).

第11篇

关键词 网页设计 UI界面设计 教学分析

Abstract In the current higher education in the process of multimedia web design is a very important part， but also the required course of professional web design， with the help of a very important role in improving students' ability of web design. In the teaching process of modern web design courses， improve the teaching effect of the course is to promote the further development of web design， students' ability， should be UI interface design teaching， thus to cultivate students' ability to design better. This paper analyzes the UI interface design teaching in multimedia web design course teaching.

Keywords web design； UI interface design； teaching analysis

随着现代网络技术不断发展，社会上对网页设计人才也有着越来越大的需求，因此在高校教育过程中加强网页设计课程教学，对网页设计专业人才进行培养具有十分重要的作用及意义。就当前网页设计课程教学实际情况而言，UI界面设计教学已经成为十分重要的一项内容，可在很大程度上提高学生设计能力，促进网页设计教学进一步发展。作为网页设计课程教师，应当充分认识UI界面设计教学的重要性，并且要通过有效方法及策略加强UI界面设计教学，使其得到理想效果。

1 网页设计课程中UI界面设计教学的重要性分析

首先，UI设计教学使网页设计实践中视觉传达设计理论的不适性得以有效解决。对于传统视觉设计理论而言，其研究对象主要为静止媒介中相关视觉现象及规律，其代表主要就是形式、色彩以及图形与文字等一些基础理论课程，其视觉对象大部分都属于二维空间，其基础为视觉感官刺激，是一种信息传递设计。相比于传统视觉传达设计而言，网页设计的承载媒介与其存在本质差异，与静止媒介相比较而言，网络媒介在形式上具备光影效果强化，同时还具备运动现象参与以及交互行为主导，在网页设计过程中以静止形态为基础的版式和视觉流程原理两者之间有严重不适情况出现，网页设计涉及到听觉、视觉及触觉等多种感觉渠道，因此在网页设计实践过程中单独利用传统视觉设计理论很难对其进行指导，而UI设计理念的应用能够使这一情况得以很好解决。

其次，UI设计教学使网页设计方法及设计效果具有更加明确的验证方式。对于设计类课程而言，其核心内容就是通^对学生进行启发，使其对设计进行思考及实践，这样才能够使设计教育产生更加实际的价值。在UI设计理论体系中，其核心目标为用户，也就是对用户进行研究，从而对设计更好服务于用户进行研究，在学生将网站项目作为互联网产品实行设计训练情况下，课堂教学中的各个方面均将会更加明确，并且在实行设计实践过程中，也就能够在情感上对所选择设计方法合理性更加容易理解。在UI设计过程中提出信息架构有关理论，这一理论使网站信息结构设计具有更加可靠方法，并且在设计网站导航系统、标识系统以及检索系统与组织系统过程中，可使设计人员责任及实施方法更加明晰。另外，在UI设计中引入用户测试，在检验网页设计方案使用方面具有更加系统的方法，根据具有较强代表性的客户对方案的最终可行性设计进行测试，也就是对其最终目标进行测试。

第三，UI设计教学能够使网页设计课程更好应用于网页设计教学。对于UI设计理论教学而言，其对网页技术课程和网页技术课程两者之间界定进行明确，可使设计人员对设计更加专注地进行思考及实践，而不必对程序进行考虑，同时随着当前网页制作工具逐渐向集成化及人性化发展，在面对设计对象中，通过复杂功能可使设计过程更加简单化。在课堂实际教学过程中，应当使学生对当前网页制作技术能够达到的效果有所了解，并且要了解一些基础操作代码，这在实际教学过程中对不同层次学生分配不同任务十分有利，可使因材施教得以真正实现，并且对于课程中的主要任务，可将其定位于教学设计方法，可对设计任务的驱动性及设计实践参与进一步强调，可使学生了解设计并非仅仅为简单制作。①②

2 当前网页设计课程中UI设计教学现状分析

就当前实际情况而言，UI设计课程仍属于前沿学科，由于当前UI设计专业就业形势比较良好，很多高校均开设UI设计专业课程，从而使UI设计课程教学得到良好发展。然而，当前我国UI设计产业仍不够完善，当前很多人对UI设计认识仍处于较浅层次，因而当前高校内UI设计教学仍缺乏完善系统，其具体体现主要表现在以下方面：

第一，UI设计课程与网页设计课程结合程度比较低。对于UI设计课程而言，其中包含很多网页设计方面的相关知识点，然而很多高校在对UI设计课程进行设计时与其它课程之间出现脱节情况，其所导致结果就是学生无法对该课程知识较好地进行系统性学习。

第二，UI设计课程设置缺乏实践性。对于UI设计课程而言，其实践性比较强，然而当前很多院校在实际教学过程中往往存在定位不清楚情况，其所造成结果及时学生未能够对相关专业知识进行较系统学习，导致其在今后社会就业过程中缺乏应有技能。

第三，教师素质比较低。在UI设计教学过程中，教师素质会对其产生直接影响，然而在当前高校UI设计教学过程中，很多教师都缺乏专业素质，学历比较低，并且实践能力比较差，未能够较好把握课程教学，导致实际教学效果不理想。②③

3 网页设计教学过程中UI设计教学的有效策略分析

3.1 进一步完善课程教学大纲

在当前网页设计教学过程中，UI设计课程教学已经成为必须内容，其与其它课程之间具有十分密切的联系，所以在设置课程方面应当对课程教学大纲进一步进行完善。

首先，应当对当前教学目标明确。对于UI界面设计课程教学目标而言，一方面是要求学生将各种相关网页设计实践操作方法掌握，并且对各种网页设计规范及标准熟知；另一方面而言，就是要使学生将网页设计相关流程掌握，对于用户设计理念应当准确领悟，并且应当对相关流程熟知。

其次，对课时行合理分配。由于UI设计课程内容具有较强连贯性，该课程开始应当安排在二年级或者三年级开设，从而使学生能够将必要基础知识掌握，之所以对课时进行这样的设计，主要目的就是使学生先对相关系统理论知识进行一年时间学习，使其能够将相关基础理论知识掌握，在此基础上对该课程进行深入进一步学习。另外，还能够为学生今后就业划分提供能力进行学习，可使学生依据今后就业岗位对相关学习能力进行锻炼。

第三，对设置课程原则明确。在对课程进行具体设置过程中，应当注意遵循相关原则，主要包括人性化原则、反馈原则以及灵活性原则，此外还包括安全性原则与易用性原则。

3.2 明确培养人才方案

人才培养方案能够对教学活动进行指导，同时也是教学活动得以开展的依据，人才培养方案对具体教学内容及具体课程设置结构进行规定，在制定人才培养方面为不断进行变化的，人才培养的制定应当以深入社会调研为基础，同时应当与学生实际特点相结合。

通过调查UI设计专业人员实际就业情况及社会对学生能力要求，其结果显示当前学生就业能力，尤其学生实践能力仍有一定缺陷。因此，在当前实际教学过程中应当对人才培养方案进行积极探讨，从而将明确人才培养方案制定出来，以便能够对人才培养方向进行合理定位。对于UI设计课程而言，其是以地区产业升级需求为基础，为社会培养实用型高素质人才的一门课程，所以其课程定位应当为确定一体化项目课程。所以，通过进行课程学习，所培养的学生应当具备的技能主要包括以下方面：

其一，应当具备牢固理论基础。对于UI界面设计而言，其理论性比较强，若缺乏牢固理论基础，则在今后结业过程中学生也就无法对相关知识点进行熟练运用，所以学生对该课程进行学习的前提就是应当将相关理论知识掌握。

其二，应当具备较强的实践操作能力。学生在毕业之后都是要直接进入就业岗位的，所以学生必须要具备较强就业实践能力。

其三，应当具备较高综合素质。随着当前社会就业压力越来越大，人才竞争也越来越激烈，学生为能够使自身竞争力得以有效提高，必须要具淞己萌宋乃刂始爸耙档赖拢同时还应当具备较高的思想政治素质。

3.3 积极创新课堂教学手段

首先，应当积极丰富课堂教学方法，进一步激发学生学习热情。传统灌输式教学模式会对学生学习热情及创新思维产生抑制，所以，教师应当改变传统单一教学方法。在实际教学过程中，教师可选择多种方法相结合的教学方式，可使学生通过课堂融入社会，然后再回归课堂，并且可在课堂对自身所设计优秀作品进行展示，使学生在多样化训练过程中能够积极参与。

其次，在课堂教学过程中可引入设计竞赛，从而使学生社会实践能力得以增强。在提高学生实践能力方面，设计竞赛属于十分重要的一种途径，所以在UI设计教学过程中可适当引入设计竞赛内容，从而使理论性及实践性实现有效结合，进而有效提高学生学习积极性。

第三，可开展作品展示，加强学生之间学习交流。在实际课堂教学过程中，教师可选择课堂展览方式，可邀请同一专业学生共同进行欣赏，使学生能够在参观展览过程中加强交流讨论，从而使学生综合素养能够得以有效提高，促进学生进一步发展。③④

4 结语

在当前多媒体网页设计实际教学过程中，UI设计教学是十分重要的一项内容，对网页设计教学进一步发展具有很大促进作用。因此，在实际教学过程中，教师应当充分认识UI设计教学重要性，并且应用了解当前教学现状，从而通过进一步完善课程教学大纲，明确培养人才方案，积极创新课堂教学手段等方式加强UI设计教学，从而使实际教学效果得以提升。

注释

① 张军.网页设计课程中关于UI设计教学的探索体会[J].湖北美术学院学报，2009（4）.

② 张延玲，喻芸.网页设计课程中融入UI设计理念的教学探索[J].电脑知识与技术，2015（34）.

第12篇

关键词：智能交通系统；体系构架；实施设计

1 引言

随着道路拥挤的剧增，日益膨胀的道路交通越来越需要一种智能化的控制。智能交通技术是一项综合运用检测、通信、计算机、控制等现代高新技术，提高交通基础设施和运输装备的利用效率、减少交通公害的新兴技术。为了缓解经济发展带来的交通运输方面的压力，各国都加大了对智能交通系统的研究和建设的力度。

智能交通系统（Intelligent Transportation System）的概念是从70年代开始发展起来的，它是指将RFID技术、传感器技术、通信与网络等技术应用于交通运输系统，对交通信息进行加工处理，运用运筹学、人工智能和自动控制技术对交通运输进行控制和信息服务，促进车、路、人之间的互动和协同运作，最终使交通运输服务和管理智能化、安全化和高效化。

智能交通系统的主要功能体现在以下：顺畅功能：提高交通网络的通行能力，增加交通的机动性，提高运营效率；调控交通需求；安全功能：提高交通的安全水平，降低事故的可能性，防止灾后危险扩大化；环境功能：减轻堵塞，降低汽车运输对环境的影响。

2 智能交通系统的发展现状

目前，交通拥挤造成了巨大的时间浪费和经济损失，为了缓解经济发展带来的交通运输压力，世界各国都加大了对智能交通系统的研究和建设的力度。

2.1 国外发展现状

美国、日本等发达国家竞相投入大量资金和人力，进行道路交通运输智能化的研究试验。目前，美、日等发达国家在推动智能交通系统研发和试点应用的同时，从拓展产业经济视角，不断促进智能交通系统产业形成，注重国际层面竞争，大规模应用研发成果。如美国，参与智能交通系统研发公司达600多家，其中半数以上为美国大型公司，包括航空和国防工业公司。日本在四省一厅联合推动智能交通系统研发活动后，一直在加速智能交通系统实际应用进程，积极推动如车辆信息通信系统 （VICS）、电子收费系统（ETC）等应用。

2.2 国内发展现状

我国交通运输基础设施短缺，各级交通部门充分发挥“后起国”优势，通过技术引进和自主创新，一些先进技术逐渐在中国部分大城市交通部门得到应用。2000年，国家交通部、建设部、公安部联合全国各大科研院所和多家高校制定了符合我国国情的《国家智能交通系统体系框架》规定我国智能交通系统发展主要集中在不停车收费、出行者信息服务、城市交通管理、公共交通系统、智能公路系统等9个方面。此外，国家“十五”科技攻关重大专项“智能交通系统关键技术开发和示范工程”确定了包括杭州、深圳、上海、北京、广州等在内的国内10个示范城市。

3 城市市智能交通建设的方案设计

3.1 智能交通系统方案需求分析

根据城市社会经济、交通运输领域的发展现状，其智能交通系统建设目标与经济发展相适应，与环境发展相协调，以提高人流与物流的移动效率。从基础信息采集、信息融合以及信息三个方面来说，具体包括：

⑴建成覆盖全市的多方式交通信息采集系统。在全城范围覆盖内，采用地埋式线圈、红外线探测、雷达探测等定点，微波、视频检测，浮动车采集技术以及今后基于移动终端的动态采集技术进行信息采集。只有强大的信息采集系统，才能进一步实现公用信息平台的建立和完善，实现信息处理的功能，将大量的基础数据提炼成有用的信息，并最终提升到知识层面和应用层面，满足智能交通系统各个层面的需求。

⑵完善城市交通信息共享平台，准确的融合所有信息。利用多媒体电子的空间基础信息，逐步完善城市智能交通公用信息平台，它是与外部环境之间进行信息交换的重要通道；是信息汇集的中心和信息交换的枢纽，对各子系统起到支撑作用。各个信息系统的完整性确保了信息传播交换的顺畅，对提升城市交通运行效率和服务水平具有举足轻重的作用。

⑶建成多层次、多手段的交通信息体系，实现全市范围内交通信息诱导服务，提高出行效率。

3.2 智能交通系统体系构架

智能交通系统体系框架吸收了国外发达国家和地区智能交通系统体系框架的经验和成果，并结合中国交通特点，道路交通实际状况，确定了适合中国发展的智能交通系统体系框架，如图4.1所示，该框架中将整个智能交通系统按照信息的流动和存在形式分为三层：信息基础设施、公用信息平台和应用服务。体系框架中的主体是信息基础设施、公用信息平台、交通仿真和应用服务。其资金、体制、人力和技术等保障措施也是框架不可缺少的部分。

3.3 智能交通系统功能分解

智能交通系统所包含的的功能很多，主要的功能发挥先进的导航系统作用、自动收费、协助安全驾驶、交通管理优化、道路管理效率化、协助公交车辆运营、商用车效率化、协助行人、协助紧急运营等，如图4.2所示。

不同国家和地区道路交通现状不同，对于智能交通系统 功能的具体选择和运用上也有所不同，2004年1月，我国智能交通系统体系框架的修订工作在国家智能交通系统工程技术研究中心的组织下开始进行，主要涉及到用户服务、逻辑框架、物理框架及应用系统。

3.4 智能交通系统实施设计

智能交通系统是一个复杂的巨系统，内容庞大、结构复杂、技术含量高，需要多个领域、多个部门的长期合作，其研发、建设、管理均需充足的资金支持。因此，在实施过程中，必须制定一个总体策略，分阶段实施。具体表现为以下几个方面：

⑴根据交通发展现状，确定智能交通系统 的技术研究重点、应用建设重点、产品开发和产业化以及标准化方面。

⑵综合运用现有数字化公用平台，建立起能够支持智能交通发展的技术支撑体系；确定各相关部门工作内容，并进行全市范围内的普及应用；在已有的交通设施产品的基础上，开发出具有完全自主知识产权的各类交通信息采集、检测设备，车载装置、手持移动终端等，并实现批量化生产，逐步形成交通信息服务产业。

⑶继续加强对智能交通系统的建设与发展，使郑州市智能交通进入大规模服务应用期，不断扩展新的系统和功能来满足公众对智能交通系统的需求。

4 结束语

由于智能交通系统的发展日新月异，作用领域的范畴需要不断的更新。对于针对推动城市智能交通系统建设的发展所提出的一系列的设计方案应进行长期坚持不懈的探索。随着整个城市的建设，国家经济的不断发展，建设重点都会发生变化。因此，要想一次规划，终身受用是不现实的，也是不可能实现的，要全面考虑各种影响因素的综合模式还需进一步研究

另外，智能交通系统建设方案的规划相对来说还比较片面，在具体实施的过程中有一定的难度，虽然已有相应的很多城市建设可以借鉴，具体应用时难以确定。因此，还需进一步展开理论和实验研究。

[参考文献]

[1]冯晓，陈思龙.改善城市道路机动车排放污染的智能交通手段[J].交通运输工程学报，2002（2）.

[2]陈荣波.智能交通系统理论的研究与实现[D].长春市：吉林大学，2004.

[3]张可，齐彤岩，刘冬梅，等.中国智能交通系统（智能交通系统）体系框架研究进展[J].交通运输系统工程与信息，2005，5（5）.

第13篇

Abstract： The traditional network model based on distance calculates the shortest path with the distance that the vehicle travels as the weights， and it can't meet the calculation based on time. In order to solve the design of the time road network model， we need to show the dynamic impedance coefficient in the computer in the shortest path based on distance. In the process of algorithm implementation， the problems of calling different resistance coefficients in different situation to select the most proper time-saving path in the corresponding cases shall be solved.

关键词： 路网模型；Dijkstra算法；A*（A Star）算法

Key words： road-network model；Dijkstra algorithm；A*（A Star） algorithm

中图分类号：TP301.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）01-0088-03

0 引言

最短路径分析作为地理信息系统（GIS）的一个重要功能，在解决城市交通拥堵方面有重要作用。当前GIS最短路径的研究领域之中，大多是基于静态情况，如Dijkstra算法的改进和优化，很少有关于时间最短路径算法的实现和改进。本文旨在研究现存算法的基础上，实现基于现存最短路径算法在搜索时间最短路径的程序的编译和运行；同时将在汲取现存静态最短路径算法改进思想的基础上，提出一个算法的改进优化思想，并最终实现。

1 路网模型时间最短路径算法的研究

研究时间最短路径，需要首先解决时间路网模型的设计问题。路网模型[1]是研究最短路径算法的基础，最短路径算法必须建立在一定的路网模型上才能实现。在距离最短路径研究中，现实世界道路被抽象为路网模型的边，路段的交叉口被抽象为节点，节点之间边的长度即为从初始节点到终点节点的距离。在距离路网模型中，以车辆经过的距离为权值即可计算距离的最短路径。

在时间最短路径研究中，我们所需要研究的是车辆经过的时间长短，参考距离路网模型设计，即可以以车辆通过道路的时间作为网络的边，以道路交叉路口作为节点来设计网络，即可在原有基于距离的最短路径算法的基础上进行时间最短路径算法的研究。

1.1 静态情况下的阻抗系数

在不同道路情况下的阻抗系数是有区别的。车流量、道路拥挤状况、道路自身情况等都会对影响道路通行时间，可以认为一辆车通过某一路段的基本时间为道路的长度与道路最高限速的商。即按照下列公式表示：

基本通行时间=道路长度/道路最高限速

对于路网中的某条路段，时间不同时道路通行能力是不相同的，我们可以采用此时路段的实际流量与道路通行能力相除来表示不同时段下的道路拥挤程度。公式如下：

道路通行能力=道路实际车流量/道路通行能力

其中，我国常见路段的通行能力如下：

①双向6车道：2400 单方向；②双向4车道：1800 单方向；③双向2车道：1200 单方向。

经过一段时间路段的实际车流量观测之后可以得到该路段不同时间段的平均车流量，进而可以根据公式计计算该道路不同时段下的拥挤程度，以计算结果为阻抗系数进行最短路径的搜索。

此方法虽然不能反映道路情况的动态实时情况，但是一般来说，能够反映不同时段道路情况的一般特征，可以根据计算所得系数优先选择道路，阻抗系数小的应该优先选择。

但是这一方法无法动态反应道路的实际情况，只能根据以往观测数据预测道路不同时段下的阻抗系数，计算结果缺乏灵活性，以下将讨论动态情况下的阻抗系数。

1.2 动态情况下的阻抗系数

由于静态情况下的阻抗系数只能预测交通情况的一般趋势，不能反映道路的动态变化情况，所以以此为基础的最有时间路径选择不能长时间适应于实际的应用，为了得到更加符合实际情况的时间最短路径规划结果，需要以静态情况为基础设计动态情况下的最短路径规划。

理想状态下的动态阻抗系数是一条连续的曲线，但是在实际当中不能精确得到，需要通过离散的方法获取。

在实际生活中，一般是通过人为观测测出一部分路段一天中某个时段的行驶时间，之后再通过预测模型计算从而得到该条道路的真实阻抗数据。通常可按照一定的时间分辨率离散存储一天的阻抗数据。通常，若取时间分辨率为？驻T，若？驻T足够小，则可以认为在该段时间内阻抗数据保持稳定。本文将根据这一分段时间阻抗数据来进行动态时间最短路径的计算。

时间路网模型[2]就是以车辆通过道路的时间作为网络的边，从一个节点到另外一个节点所花的时间在不同时段之间是不一样的。如果能够预测出所有道路在不同时间段内的真实阻抗系数函数，就能以此为来设定搜索最短路径的优先级。

在实际应用中，可以通过各级交通检测信息中心的配合，根据实时观测到的具体数据动态分析行驶时间，从而预测部分阻抗系数，通过建立动态数据库维护道路网络，统计主要道路和交通堵塞时的网络数据，根据当前交通信息中心的观测结果，预测阻抗系数的变化，并将预测得出的真实阻抗系数发送至汽车终端。时间最短路径算法的关键在于选择路径时，该算法是搜索数据库中相应道路的阻抗系数，根据阻抗系数的大小来搜索下一条应该选择的道路。在汽车行驶过程中，可以根据交通信心监测中心获得的实时数据计算阻抗系数，预测阻抗系数的实时变化情况，从而使得汽车可以再行驶过程中进行多次路径规划，选择一条耗时最短的路径[3]。

2 时间最短路径算法在路网模型中的实现

在某种理想状态下（如车速不变、不考虑红绿灯等），将每天不同时段阻抗存入数据库，通过搜索不同时段数据库阻抗系数估算车辆时间最短路径，并实现算法。

本文将会在路网模型[4]中实现上文提出的时间最短路径规划方法。为了实现这一算法，需要解决几个问题：首先，由于此算法是在原有的基于距离的最短路径算法基础上提出的，所以，需要选择一种与本文提出方法较为适应的算法来进行时间最短路径算法的实现；其次，本文提出的方法使通过搜索不同时间、不同道路的阻抗系数来进行时间最短路径是搜索，因为，需要对存储阻抗数据的数据库进行设计；最后，需要对选定的代码进行修改，使之适应于对时间最短路径是搜索。

通过笔者对Dijkstra算法和A*（A Star）算法两种常见基于距离最短路径搜索算法的对比研究，本文选择以A*（star）算法为基础，进行时间最短路径算法的实现，原因如下：

A*（star）算法与Dijkstra算法[5]相比，属于启发式搜索，搜索效率较快，搜索效率也较高，相对于经典的Dijkstra算法，是比较高效的方法，具备较高的研究价值和研究意义。本文所提出方法为根据不同时段道路的阻抗系数选择道路，启发式搜索较为容易实现这一方法。同时，考虑到现在主流GIS软件中所采用的最短路径搜索方法都是以Dijkstra算法为基础的改进算法，对A*（star）算法[6]进行研究，也有利于在最短路径搜索领域的研究进行一些创新，具备一定的创新意义。

数据库表设计如下所示：

根据以上提出方法，代码设计如下：

while（OPEN！=NULL）

{

从OPEN表中取估价值f最小的节点n；

if（n节点==目标节点）{

break；

}

for（当前节点n 的每个子节点X）

{

算X的估价值；

if（X in CLOSE） {

if（ X的估价值小于CLOSE表的估价值 ）{

把n设置为X的父亲；

更新CLOSE表中的估价值；

把X节点放入OPEN //取最小路径的估价值

}

}

if（X in OPEN）

{

if（ X的估价值小于OPEN表的估价值 ）{

把n设置为X的父亲；

更新OPEN表中的估价值； //取最小路径的估价值

}

}

if（X not inbo th）{

把n设置为X的父亲；

求X的估价值；

并将X插入OPEN表中； //还没有排序

}

}//end for

将n节点插入CLOSE表中；

按照估价值将OPEN表中的节点排序； //实际上是比较OPEN表内节点f的大小，从最小路径的节点向下进行。

}//end while（OPEN！=NULL）

3 算法在路网模型中的实现

本次试验通过将道路构建成简单的路网模型，通过对不同时段的道路车流量进行观测并记录数据，并将观测数据导入数据库，通过不同时段调用不同数据来进行相应时段内对花费较少时间的路段进行选择。本次试验选择的两个观测时段分别为16：15至16：45时段和17：45至18：15时段，原因如下：①两个时段中，第一个时段一般道路情况良好，车流量不多，二第二个时段处于下班高峰期间，车流量大，堵车现象时有发生，两个时段对比明显；②第一个时段的车流量可以代表交通畅通时的道路情况，第二个时段的车流量数据可以代表交通拥挤时的道路情况，适于比较不同情况下算法对道路的选择。

本次试验构建了一个简单路网[7]，并设定起点和终点如图1所示。

以第一个路口为例，当路径搜索到第一个路口时，会进行时间最短路径[8]的选择，根据对某地区实际道路的观测，设定16：15至16：45时段右行路段和下行车流数据如表1、2所示。

根据表1算出阻抗系数为402.2/2400=0.1676。

根据表2可以算出道路阻抗系数为624.8/2400=0.26。

当设定时间为16：15至16：45之间时，根据上表可以看出，应该选择选择右行路口，每当行进到一个路口时进行一次选择（剩余路口数据不再赘述），最终路径选择情况如图2所示。

同样以第一个路口为例，当路径搜索到第一个路口时，会进行时间最短路径的选择，根据对某地区实际道路的观测，设定17：45至18：15时段时段右行路段和下行车流数据如表3、4所示。

根据表3可以算出道路阻抗系数为808.7/2400=0.3369。

根据表4可以算出道路阻抗系数为967/2400=0.4029。

当设定时间为17：45至18：15之间时，根据表3、表4可以看出，应该选择选择下行行路口，每当行进到一个路口时进行一次选择（剩余路口数据不再赘述），最终路径选择情况如图3所示。

4 小结

本文介绍了时间最短路径算法的设计与实现，在日常生活中，若果我们需要查找从某一地方出发到达目的地的最短路径，我们常常需要的是迅速找到这条路径并能及时到达目的地，所以，及时找到所需要去的最短路径是首要的，而这条路径常常不一定是最短的那条。

本文研究了最短路径算法的原理，对经典的Dijkstra算法以及新兴的A*（star）算法的原理和基本思想进行阐述，设计出了一种时间最短路径算法，最后，在路网模型中编程实现了改进算法。主要研究工作和创新之处如下：

分析了Dijkstra算法以及A*（star）算法的基本细想及其应用，通过两种算法在相同路网模型上的实现进行对比，分析出格子相应的优点和缺点；

在原有基于距离的最短路径算法基础上，提出了根据阻抗系数进行搜索时间最短路径的方法；

根据本文所提出的方法，以A*（star）算法为基础进行时间最短路径的实现。

参考文献：

[1]扬兆升.城市交通滤诱导系统理论与模型[M].北京：人民交通出版社，9000.

[2]贺国光，徐岩宇.车辆线路引导系统的行程时间预测模型研究[J].中国公路学报，1998，11（3）：79-86.

[3]罗平.多车型辆路径问题研究与应用[D].2014.

[4]曹剑东，张敖木翰，李兵.基于拓扑分层的路网简化模型及其应用[J].兵工自动化，2015（3）.

[5]王华.基于邻接点算法的Dijkstra优化研究[J].计算机与数字工程，2013（4）.

[6]陈神圣，滕忠坚.A*算法在车辆导航系统中的应用研究[J].微计算机信息，2008，11（3）：269-270.

第14篇

“Web 2.0”的概念开始于一个会议中，展开于O'Reilly公司和MediaLive国际公司之间的头脑风暴部分。所谓互联网先驱和O'Reilly公司副总裁的戴尔・多尔蒂(Dale Dougherty)注意到，同所谓的“崩溃”迥然不同，互联网比其他任何时候都更重要，令人激动的新应用程序和网站正在以令人惊讶的规律性涌现出来。更重要的是，那些幸免于当初网络泡沫的公司，看起来有一些共同之处。那么会不会是互联网公司那场泡沫的破灭标志了互联网的一种转折，以至于呼吁“Web 2.0”的行动有了意义？我们都认同这种观点，Web 2.0会议由此诞生。

在那个会议之后的一年半的时间里，“Web 2.0”一词已经深入人心，从Google上可以搜索到950万以上的链接。但是，至今关于Web 2.0的含义仍存在极大的分歧，一些人将Web 2.0贬低为毫无疑义的一个行销炒作口号，而其他一些人则将之理解为一种新的传统理念。

本文就是来尝试澄清Web 2.0本来意义。

这个列表还会不断继续下去。但是到底是什么，使得我们认定一个应用程序或一种方式为作所谓“Web 1.0”，而把另外一个叫做“Web 2.0”呢？（这个问题尤为紧迫，因为Web 2.0的观念已经传播的如此广泛，以至于很多公司正在将这个词加到他们的行销炒作中，但却没有真正理解其含义。同时这个问题也尤为困难，因为许多嗜好口号的创业公司显然不是Web 2.0，而一些我们认为是Web 2.0的应用程序，例如Napster和BitTorrent，甚至不是真正适当的网络程序！）我们首先来探讨一些原则，这些原则是通过Web 1.0的一些成功案例，以及一些最为有趣的新型应用程序来体现的。

1. 互联网作为平台

正如许多重要的理念一样，Web 2.0没有一个明确的界限，而是一个重力核心。不妨将Web 2.0视作一组原则和实践，由此来把距离核心或远或近的网站组成为一个类似太阳系的网络系统，这些网站或多或少地体现着Web 2.0的原则。

Web 2.0的“模拟图”，该图是在名为“O'Reilly的朋友”（Friend Of O’reilly, FOO）的会议的一个研讨会上产生的。这个图基本上仍处于演化阶段，但已经描绘出了 从Web 2.0核心理念中衍生出的许多概念。

例如，在2004年10月的第一次Web 2.0的会议上，约翰・巴特利（John Battelle）和我在我们各自的开场白中列举了一组初步的原则。

这些原则中的第一条就是“互联网作为平台”。这也曾是Web 1.0的宠儿网景公司（Netscape)的战斗口号，而网景在同微软的大战中陨落了。此外，我们早先的Web 1.0的楷模中的两个，DoubleClick和Akamai公司，皆是将网络当作平台的先驱。人们往往不认为这是一种网络服务，但事实上，广告服务是第一个被广泛应用的网络服务，同时也是第一个被广泛应用的混合处理（mashup），如果用另一个近来流行的词来说的话。每个旗帜广告（banner ad)都是用来在两个网站之前无缝合作，向位于另外一台计算机上的读者传递一个整合好的页面。

Akamai也将网络看作平台，并且在一个更深入的层次上，来搭建一个透明的缓存和内容分发网络，以便降低宽带的拥塞程度。

虽然如此，这些先驱提供了有益的对比，因为后来者遇到同样问题的时候，可以将先驱们的解决方案进一步延伸，从而对新平台本质的理解也更为深刻了。DoubleClick和Akamai都是Web 2.0的先驱，同时我们也可以看到，可以通过引入更多Web 2.0的设计模式，来实现更多的应用。

让我们对这三个案例中的每一个都作一番深究，来探讨其间的一些本质性的差别。

Netscape 对 Google

如果Netscape可以称为Web 1.0的旗手，那么Google几乎可以肯定是Web 2.0的旗手，只要看看他们的首次公开上市（IPO)是如何地揭示了各自的时代就清楚了。所以我们就从这两个公司和其定位的差别入手。

Netscape以传统的软件摹本来勾勒其所谓“互联网作为平台”：他们的旗舰产品是互联网浏览器，一个桌面应用程序。同时，他们的战略是利用他们在浏览器市场的统治地位，来为其昂贵的服务器产品建立起市场。从理论上讲，在浏览器中控制显示内容和程序的标准，赋予了Netscape一种市场支配力，如同微软公司在个人计算机市场上所享受的一样。很像当初“自行的马车”（horseless carriage）将汽车描绘为一种熟知事物的延伸，Netscape曾推销一种网络桌面（webtop）来替代传统的桌面（desktop），并且计划借助信息更新，以及由购买了Netscape服务器的信息提供者来推送的各种小程序，来开发推广这种网络桌面。

最终，浏览器和网络服务器都变成了“日用品”，同时价值链条也向上移动到了在互联网平台上传递的服务。

作为对比，Google则以天生的网络应用程序的角色问世，它从不出售或者打包其程序，而是以服务的方式来传递。客户们直接或间接地为其所使用的服务向Google付费。原有软件工业缺陷荡然无存。没有了定期的软件，只需要持续的改善。没有了许可证或销售，只需要使用。没有了为了让用户在其设备上运行软件而不得不进行的平台迁移，只需要搭建宏大的、由众多个人计算机组成的、可伸缩的网络，其上运行开源操作系统，及其及自行研制的应用程序和工具，而公司之外的任何人则永远无法接触到这些东西。

在其底层，Google需要一种Netscape从未需要过的能力：数据库管理。Google远远不只是一个软件工具的集合，它是一个专业化的数据库。没有这些数据，那些工具将毫无用武之地；没有这些软件，数据也将无可控制。软件许可证制度和对应用程序接口（API）的控制――上一个时代的法宝――已经毫不相关了，因为Google的软件只需要执行而从不需要分发，也因为如果不具备收集和管理数据的能力，软件本身就没有什么用处了。事实上，软件的价值是同它所协助管理的数据的规模和活性成正比的。

Google的服务不是一个简单的服务器，虽然其服务是通过大规模的互联网服务器集合来传递的；其服务也不是一个浏览器，虽然这种服务是被用户在浏览器中体验到的。Google的旗舰产品――搜索服务，甚至不托管它让用户来搜寻的内容。很像一个电话通话过程，不仅发生在通话的两端，而且发生在中间的网络上。作为用户和其在线体验的一个中介，Google作用于浏览器、搜索引擎和最终的内容服务器之间的空间中。

虽然Netscape和Google都可以被描述为软件公司，但显然Netscape可以归到Lotus，Microsoft，Oracle，SAP，以及其他发源于上个世纪八十年代软件革命的那些公司所组成的软件世界。而Google的同伴们，则是像eBay，Amazon，Napster，及至DoubleClick和Akamai这样的互联网公司。

如果Web 2.0的一个本质是利用集体智慧，来将互联网调试为一种所谓的全球的大脑，那么博客圈就是前脑中喋喋不休的呓语，那种我们整个头脑中都能听到的声音。这可能并不反映出大脑的往往是无意识的深层结构，但却是一种有意识的思考的等价物。作为一种有意识的思考和注意力的反映，博客圈已经开始具有强有力的影响。

首先，因为搜索引擎使用链接结构来辅助预测有用的页面，作为最多产和最及时的链接者，博客们在修整搜索引擎结果方面充当着一种不成比例的角色。其次，因为博客社区是如此多地自相引用，关注其他博客的博客们开阔了他们的视野和能力。此外，评论家们所批判的“回音室”（echo chamber）也是一种放大器。

如果只是一种放大器，那么撰写博客将会变得无趣。但是像维基百科全书一样，博客将集体智慧用作一种过滤器。被詹姆士・苏瑞奥维奇（James Suriowecki）称为“大众智慧”（the wisdom of crowds）的规律起了作用，并且就像PageRank技术所产生的结果胜过分析任何单一文档一样，博客圈的集体关注会筛选出有价值的东西。

虽然主流媒体可能将个别的博客视为竞争者，但真正使其紧张的将是同作为一个整体的博客圈的竞争。这不仅是网站之间的竞争，而且是一种商业模式之间的竞争。Web 2.0的世界也正是丹・吉尔默（Dan Gillmor）的所谓“个人媒体”（We，the media)的世界。在这个世界中，是所谓“原本的听众”，而不是密实里的少数几个人，来决定着什么是重要的。

3. 数据是下一个Intel Inside

现在每一个重要的互联网应用程序都由一个专门的数据库驱动：Google的网络爬虫, Yahoo!的目录（和网络爬虫），Amazon的产品数据库，eBay的产品数据库和销售商，MapQuest的地图数据库，Napster的分布式歌曲库。正如哈尔・瓦里安（Hal Varian）在去年的私人对话中谈到的，“SQL是新的HTML”。数据库管理是Web 2.0公司的核心竞争力，其重要性使得我们有时候称这些程序为“讯件”（infoware）而不仅仅是软件。

该事实也引出了一个关键问题：谁拥有数据？

在互联网时代，我们可能已经见到了这样一些案例，其中对数据库的掌控导致了对市场的支配和巨大的经济回报。当初由美国政府的法令授权给Network Solutions公司（后被Verisign公司收购）的对域名注册的垄断，曾经是互联网上的第一个摇钱树。虽然我们在争论通过控制软件的API来形成商业优势在互联网时代会变得困难得多，但是对关键数据资源的控制则不同，特别是当要创建这些数据资源非常昂贵，或者经由网络效应容易增加回报的时候。

注意一下由MapQuest, ，，或者等网站提供的每张地图下面的版权声明，你会发现这样一行字“地图版权NavTeq，TeleAtlas”，或者如果使用的是新的卫星图像服务，则会看到“图像版权Digital Globe”的字样。这些公司对其数据库进行了大量的投资。（仅NavTeq一家，就公布投资7.5亿美元用于创建其街道地址和路线数据库。Digital Globe则投资5亿美元来启动其自有卫星，来对政府提供的图像进行改进。）NavTeq竟然已做了很多模仿Intel的耳熟能详的Intel Inside标识的事：例如带有导航系统的汽车就带有“NavTeq Onboard”的印记。数据是许多此类程序事实上的Intel Inside，是一些系统的唯一的信息源组件，这些系统的软件体系多数是开放源码的，也有商业化的。

当前竞争火热的网络地图（web mapping）领域显示着，对拥有软件核心数据的重要性的疏忽大意，将最终削弱其竞争地位。MapQuest在1995年率先进入地图领域，随后是Yahoo!，再后来是Microsoft，而最近Google也决定挺进这一市场，他们可以轻松地通过对同一数据的授权来提供一个具有竞争力的程序。

然而，作为对比的是的竞争地位。像这样的竞争者一样，其原始数据库来自于ISBN注册商.R. Bowker。但是同MapQuest不同，Amazon大力增强其数据，增加出版商提供的数据，例如封面图片，目录，索引，和样张材料。更重要的是，他们利用了其用户来评注数据，以至于十年之后，是Amazon而不是Bowker，成为图书文献信息的主要来源，一个学者、图书管理员和消费者的参考书目来源。Amazon还引入了其专有的标识符，即ASIN，该标识符在ISBN存在时与之对应，而当产品不带有ISBN时，就创建出一个等价的命名空间。Amazon从而有效地“吸收和拓展了”其数据提供商。

设想如果MapQuest也已做了同样的事情，利用他们的用户来评注地图和路线，添加新的价值层面。那么对仅仅通过授权使用基础数据来进入这一市场的其他竞争者，将造成远远大得多的困难。

近期Google地图的引入，为应用程序销售商和其数据提供商之间的竞争，提供了一个活生生的实验室。Google的轻量型编程模型已经引发了不计其数的增值服务的出现，这些服务以数据混合的方式，将Google的地图同其他可以通过互联网访问的数据源相结合。保罗・拉特马赫（Paul Rademacher）的是这种混合的一个上佳范例，其网站将Google的地图同Craigslist的公寓出租，以及住宅购买数据相结合，来创建一种交互式的房屋搜索工具。

目前，这些混合大多是由程序高手们实现的创新性的实验产品。但是企业行动将紧随其后。并且，人们已经可以从至少一类开发者中发现这一点。Google已经将数据源提供者的角色从Navteq那里夺走，并且将自己定位为一个令人喜爱的中介者。在以后几年里，我们将会看到数据提供商和程序销售商之间的斗争，因为两大阵营都认识到了，特定的数据类别在作为搭建Web 2.0程序的积木时是多么的重要。

这场竞赛已经涉及到拥有特定类别的核心数据：位置、身份、公共事件日历、产品标识和命名空间等。在许多情况下，在那些创建数据需要巨额成本的地方，也可能存在一种如同Intel Inside方式一样凭借单一数据源来所有作为的机遇。其他情况下，胜者将是那些通过用户聚合来达到临界规模，并且将聚合的数据融入系统服务中的公司。

比如，在身份标识领域，PayPal，Amazon的一键式，以及拥有数百万用户的交流系统，都有可能成为创建整个网络范围的身份标识数据库的正当竞争者。（关于此，Google最近使用手机号码作为Gmail账号标识的尝试，可能就是朝借鉴和拓展电话系统所迈出的一步。）同时，像Sxip这样的创业公司，正在探索联合身份标识的可能性，以寻求一种“分布一键式”，从而提供一个无缝的Web 2.0标识子系统。在日历领域，EVDB则是通过维基式参与体系来搭建世界上最大的共享日历的一种尝试。虽然评判者尚在观望着任何一个特定创业公司或方式的成功是否，但很显然，这些领域的标准和解决方案，有效地将某些数据转变为“互联网操作系统”（internet operating system）的可靠的子系统，并将促成下一代的应用程序。

关于数据，必须注意一个进一步的方面，那就是用户关心其隐私和对自己的数据的权限。在许多早期的网络程序中，版权只被松散地执行。例如，Amazon宣称对任何提交到其网站的评论的所有权，但却缺少强制性，人们可以将同样的评论转贴到其他任何地方。然而，随着很多公司开始认识到，对数据的掌控有可能成为他们首要的竞争优势来源，我们将会看到在此类控制方面强度更大的尝试。

正如专有软件的增长而导致自由软件运动一样，在下一个10年中我们会看到专有数据库的增长将导致自由数据运动。在像维基百科全书这样的开放数据项目、创作共用（Creative Commons）、以及像Greasemonkey（让用户决定如何在其计算机上显示数据）这样的软件项目中，我们可以看到这种对抗势头的前兆。

参与的体系

一些系统被设计为鼓励参与。在丹・布莱克林（Dan Bricklin）的论文“共用的丰饶”（The Cornucopia of the Commons）中，他指出有三种创建大型数据库的方式。第一种，已经由Yahoo!来体现了，就是付费给人们来实现。第二种，由开放源码社区的经验启发而来，就是让志愿者来完成同样的任务。开放目录项目（Open Directory Project），一个Yahoo的开放源码竞争者，就是该方式的产物。但是Napster体现了第三种方式。因为Napster将其默认设置为自动为任何已经下载的音乐服务，任何用户都自动地帮助建立共享数据库的价值。同样的方式已经被其他所有P2P文件共享服务所采用。Web 2.0时代的一个关键经验在于：用户增加价值。但是只有很小一部分用户会有意来为你的程序增加价值，而不怕麻烦。因而，Web 2.0公司均进行了这样的默认设置，即作为程序通常使用方式的副产品，来聚合用户数据并创造价值。正如上面所指出的，他们在搭建那种用户越多则效果越好的系统。

米切尔・卡普尔（Mitch Kapor）曾经指出“体系是策略”。参与是Napster的本质，其根本体系的一部分。

同更经常被引用的所谓“吸引志愿精神”的原因相比，这种体系结构上的洞察力可能更能抓住对开放源码软件成功的本质。互联网、万维网（World Wide Web）、以及像Linux、Apache和Perl这样的开放源码软件项目的体系结构，均是这样一种设计，使得作为一种自动产生的副产品，谋求其自身利益的用户们创建着集体的价值。这些项目中的任何一个都有一个很小的核心、一种设计良好的扩展机制、和一种让任何人来添加任何合乎规定的组件的方式，不断增长着被Perl语言的创始人拉里・沃尔（Larry Wall）称为“洋葱头”（the onion）的外部层面。换句话说，这些技术通过他们本来的设计方式，体现着网络的效应。

4. 软件周期的终结

如上文在对Google和Netscape的比较中谈到的，互联网时代软件的代表性特征就是它应该被作为服务来交付。这种事实导致这类公司的商业模式上很多根本性的变化。

1. 运营必须成为一种核心竞争力。Google或者Yahoo!在产品开发方面的专门技术，必须同日常运营方面的专门技术相匹配。从软件作为制造品到软件作为服务的变化是如此地根本，以至于软件将不再能完成任务，除非每日加以维护。Google必须持续抓取互联网并更新其索引，持续滤掉链接垃圾和其他影响其结果的东西，持续并且动态地响应数千万异步的用户查询，并同步地将这些查询同上下文相关的广告相匹配。

所以，Google的系统管理、网络、和负载均衡技术，可能比其搜索算法更被严加看管，也就不足为奇了。Google在自动化这些步骤上的成功是其同竞争者相比更有成本优势的一个关键方面。

同样也不足为奇的是，像Perl、Python、PHP、和当前的Ruby这样的脚本语言在Web 2.0公司中扮演着重要角色。Sun公司的第一个网管哈桑・施罗德（Hassan Schroeder）曾对Perl有一个著名的形容：“互联网的管道胶带”（the duct tape of the internet）。事实上，动态语言（常常被称为脚本语言，并被软件制品时代的软件工程师所贬低），是系统和网络管理员，以及创建可经常更新的动态系统的程序开发者们所喜爱的工具。

2. 用户必须被作为共同开发者来对待，这是从对开放源码开发实践的一种反思中得出的（即便所涉及的软件不太可能以开放源码授权方式来发行）。开放源码的格言“早并常”（release early and release often）事实上已经演变成一种更为极端的定位“永远的测试版”（the perpetual beta）。其中产品在开放状态下开发，新的功能以每月、每周、甚至每天的速度被加入进来。Gmail、Google Maps、Flickr、del.icio.us，和其他类似的服务，可能会在某个阶段打着测试版的标识多年。

故此，实时地监测用户行为，来考察哪些新特性被使用了，以及如何被使用的，将成为另外一种必须的核心竞争力。一位工作于一个主要在线服务网络商的开发者评论道：“我们每天在网站的某些部分提供两到三个新的特性，而且如果用户不采用它们，我们就将其撤掉。如果用户喜欢它们，我们就将其推广到整个网站。”

Flickr的总开发师卡尔・亨德森（Cal Henderson），近来透露了他们是如何在短至每半个小时就部署一个新版本的。显而易见，这是同传统方式有天壤之别的开发模式。虽然不是所有的网络程序都以像Flickr这样的极端方式来开发，但几乎所有网络程序都有一个同任何PC或者客户-服务器时代截然不同的开发周期。正因如此，ZDnet杂志才论断Microsoft不会打败Google：“Microsoft的商业模式依赖于每个人在每两到三年都升级他们的计算环境。Google的模式则依靠任何人每天在其计算环境中自行探索新东西。”

虽然Microsoft已经体现了从竞争中学习并最终做得最好的强大能力，但是毫无疑问这一次的竞争要求Microsoft（可以扩展到任何现存的软件公司）来成为一种在深入层面上显著有别的公司。天生的Web 2.0公司在享受自然而然的优势，因为它们不需要去摆脱陈旧的模式（及其相应的商业模式和营收来源）。

5. 轻量型编程模型

一旦网络服务的观念深入人心，大型公司将以复杂的网络服务堆栈来加入到纷争之中。这种网络服务堆栈被设计用来为分布式程序建立更可靠性的编程环境。

第15篇

人工智能的起源和发展

顾名思义，人工智能就是人造的智能，它是一门通过计算过程力图理解和模仿智能行为的学科。其基本目标就是使机器表现出类似人类的判断、推理、证明、识别、感知、理解、通信、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动，使机器具有类似人类的智能行为，使机器思维能拥有人类的思考方式。

人工智能的思想最早可以追溯到法国哲学家笛卡尔的“有灵魂的机器”。到了20世纪30年代，英国数学家图灵提出了“自动化理论”，把研究会思维的机器和开发计算机的工作大大向前推进了一步，他也因此被称为“人工智能之父”。但是，“人工智能”这个概念真正诞生的标志是1956年夏季在美国达特玛斯大学召开的以“人工智能”为名的学术讨论会。随后的几十年中，人们从问题求解、逻辑推理、定理证明、自然语言理解、博弈、自动程序设计、专家系统、学习以及机器人学等多个角度展开了研究，并建立了一些具有不同程度人工智能的计算机系统。当然，人工智能的发展也不是一帆风顺的，曾一度因为计算机计算能力的限制无法模仿人脑的思考以及与实际需求的差距过大而走入低谷。但是随着计算机硬件和软件的发展，计算机的运算能力以指数级增长，加之网络技术的蓬勃兴起使得目前的计算机已经具备了足够的条件来运行一些要求较高的人工智能软件。当然，人工智能的快速发展并不意味着它已经能达到人脑的水平，但人工智能的发展潜力还是巨大的。根据人工智能研究的主要目标，以下4个方面引领了人工智能的发展方向：第一，与生物技术、电子技术结合，研究生物电子体；第二，与脑科学、信息处理技术结合，研究人工大脑；第三，与网络技术、软件技术结合，研究智能软件；第四，与通讯技术、控制技术结合，研究家庭机器人。

有血有肉的生物电子体

在我们的印象中，人工智能通常是一个计算机软件，其实它也可能拥有一副有血有肉的身躯在现世界行走、奔跑甚至飞翔。生物电子体技术就是让人工智能拥有活动能力的一种全新技术。

生物电子体是生物细胞与电脑微芯片有效协作的共存体，可以实现部分或全部生物的智能。研制电子生物体主要有“植入法”和“提取法”两种方式：“植入法”就是把模拟生物体的电脑微芯片植入生物体，并与生物体形成协作共存体；“提取法”就是从生物体中提取出细胞组织与模拟生物体的微芯片结合为协作共存体。

研究生物电子体的目的，就是希望制备出一种协作共存体，从而对生物体进行有效控制，使其为人类服务。譬如当年美国“9・11”恐怖袭击后，美国政府紧急安排了10种机器人进行城市搜索和救援工作，但其中有6种机器人由于体积太大而不能运送到现场开展工作。试想一下，我们如果利用生物电子体有效控制爬行动物的行为，使其为人类服务，这可能比研究救援机器人花费的时间和资源更少一些。

在生物电子体领域，各国已相继开展了诸多研究。利用相对简单的“植入法”，日本东京大学率先研究了一种蟑螂控制技术，他们把蟑螂头上的触须和翅膀切除，插入电极、微处理器和红外传感器，通过遥控信号产生电刺激，使蟑螂能够沿着特定方向行进。美国纽约州立大学通过向老鼠体内植入微控制器，也成功实现了对老鼠的转弯、前进、爬树和跳跃等动作的人工制导。我国在电子生物体的研究上也有突破性进展，南京航空航天大学就研究了一种壁虎的人工控制技术，即把微电极植入壁虎体内，通过电刺激模拟神经控制其运动。而通过“提取法”制得的生物电子体就更复杂些，比较有代表性的是英国科学家推出的一个由老鼠的脑组织控制的机器人，名为“戈登”。在该项研究中，科研人员先从老鼠身上分离出神经细胞，放置在酶溶液中，让这些神经细胞彼此分离，然后再将这些神经细胞置于营养丰富的培养基中。该培养基与一个拥有60个电极的电子矩阵相连接，这个电子矩阵就是活体脑组织和机器部件的接合面。通过电子矩阵，“戈登”大脑发出电子脉冲，驱动机器人轮子，同时也能接受传感器基于外部环境刺激发出的脉冲。由于“戈登”的大脑是活的组织，因此必须装在温度特定的器具中。除了自身大脑外，“戈登”不受任何人为和电脑的控制。“戈登”具有一定的学习能力，比如撞到墙时，它就会从传感器得到电子刺激，再次遇到类似情况时，它就会记住。但是，如果没有外界刺激，“戈登”便会在数月内因大脑萎缩而死亡。尽管如此，“戈登”仍是实现提取活体脑组织和电子部件结合的研究新突破，也是电子生物体的重大突破。

擅长自学的人工大脑

开发人工大脑就是从信息处理切入，结合脑科学研究大脑对信息流的获取、存储、联想（提取）、回忆（反馈）等处理逻辑，以及脑神经细胞的工作原理来为大脑建模的过程。我们都知道，大脑不是计算机，不会亦步亦趋、按部就班地根据输入产生输出，大脑是个极其庞大的记忆系统，真正了解人类大脑，构建出大脑的记忆-预测系统模型才能制造真正的智能。人工大脑其实早在20世纪末就出现了，日本京都先进电讯研究所率先研制了一只机器猫，该机器猫的脑部主要采用了人工神经网络技术，包含约3770万个人造神经细胞，尽管数量与人脑的1000亿个脑细胞相比差之甚远，但其智能超过了昆虫，实现了人工大脑开发的第一步。紧接着，比利时便研制出了能让机器人拥有数百个行为能力的人工大脑。然而，这些人工大脑都是基于传统的计算机设计和制造思路开发的，与人脑的工作模式有着本质的区别，因此，改变传统的设计思路，是未来研究人工大脑的必经之路。

目前，走在研究人工大脑技术前沿的是几大信息技术巨头，其中IBM和谷歌的研究成果尤为突出。IBM的研究人员研制出了第一代神经突触计算机芯片，这种芯片可以模拟大脑的认知活动，完全不同于计算机设计与制造的传统理念。研究人员通过先进算法和硅电路，再现了发生于大脑中神经细胞和突触之间的现象。未来，IBM将进一步开发认知运算芯片，并将以混合信号、类比数位以及异步、平行、分布式、可重组的特制容错算法，来复制大脑的运算单元、神经元与突触之间的活动。

近年来，谷歌将大量资金、人力投入人工大脑研究中，并成功开发出了模拟人脑并具备自我学习功能的“谷歌虚拟大脑”。“谷歌虚拟大脑”是模拟人脑细胞之间的相互交流、影响而设计的，通过模拟人脑中相互连接、相互沟通、相互影响的“神经元”，由1000台计算机、16000个处理器、10亿个内部节点相连接，形成一个“神经网络”。当有数据被送达这个神经网络的时候，不同神经元之间的关系就会发生改变，这种关系的变化使得该系统对某些特定数据形成反应机制，从而让系统具备学习能力，并且能够在新输入的数据中找出与学到的概念相对应的部分，以达到识别的效果。这个有着自学功能的虚拟大脑系统在人工智能领域有着划时代意义，研究人员无需预先输入某一概念，它就可以自己决定关注数据的哪部分特征，注意哪些模式，从而自动从输入的大量数据中“领悟”这一概念，这与人脑的学习过程十分相似。

智能软件不止于围棋

所谓智能软件，是指能够产生人类智能行为的计算机软件。智能软件与传统软件最重要的区别就是：智能软件具有现场感应和环境适应的能力，还有表示、获取、存取和处理知识的能力，同时还能够采用人工智能的问题求解模式来获得结果。自从计算机诞生后，软件的设计开发便一直落后于硬件生产水平的发展，智能软件更是无从谈起。直到20世纪末，作为现实世界高水平的抽象――Agent软件系统的诞生，才大大加快了智能软件的开发。很快，基于Agent的实时道路交通导航系统模型、面向Agent的巡航导弹武器控制系统和多Agent敏捷调度系统相继被开发出来。目前，基于Agent的软件设计与开发已经成为人工智能学科的重要内容之一，而如何在软件设计与开发中更好地体现Agent的自治性、交互性、协作性以及可通信性等，又使智能软件的设计与开发成为了人工智能学科的新挑战。

如今，对于智能软件的开发正处于如火如荼的阶段。比如，击败李世石的“阿尔法围棋”便是一款智能软件，这款智能软件最重要的特征就是“深度学习”。深度学习的主要原理就是用一层神经网络把大量矩阵数字作为输入，通过非线性激活方法取权重，再产生另一个数据集合作为输出。这就意味着“阿尔法围棋”会在与围棋高手的较量中不断提高自己的棋力。“阿尔法围棋”的另一个重要特征就是它具有两个不同的神经网络大脑：一个是“监督学习的策略网络”，负责观察棋盘布局试图找到最佳的下一步，相当于“落子选择器”；另一个是“价值网络”，负责评估棋局的整体局面并预测双方胜负，从而辅助落子选择器，这个叫“棋局评估器”。在“两个大脑”的配合下，“阿尔法围棋”击败了围棋界顶级高手，这绝对是人工智能的大突破。此外，智能软件还在环保、商务和医疗等领域崭露头角。我们知道，现在空气污染备受关注，西门子中央研究院便开发了基于神经网络的空气污染预测软件。该软件利用了伦敦市遍布中心城区的约150 座监测站收集的包括湿度、太阳辐射、云层覆盖和温度等天气数据和一氧化碳、二氧化碳和氮氧化物等气体的排放测量数据，并将这些数据相关联。同时还将诸如工作日、周末、假期、展会和体育赛事等影响交通和污染物排放的活动编程到预测模型中，最终这款智能软件能够每小时预报伦敦市内150 个地点未来 3 天的空气污染程度，误差率不超过 10%，并且还可以推断出导致所预测空气污染的主要原因。另外，现在还出现了许多商务智能软件，主要就是通过分析销售额、客流量、库存、人员配置等所有和企业运营相关的数据来显示和预测市场波动、经济趋势等，并为决策者提供未来的规划和方案。例如，美国的某公司开发了一款餐厅绩效管理智能软件，这款软件可以计算出每个轮班期间的最佳人员编制。总之，智能软件的开发已经并将继续影响整个社会的方方面面。

家庭机器人走入百姓家

人工智能的最后一个研究方向就是研发家庭机器人。所谓机器人，就是指装有传感器和微处理器，并且拥有潜在的人工智能，能够在无人操作的情况下完成一些重复动作的设备。在过去的几十年中，机器人已经被广泛应用在工业生产和危险环境中，如今，机器人市场已经开始转向家庭。那种可以和人成为朋友，陪人聊天，也可以帮助人们看家、清洁地板、照顾孩子等做一系列家务活儿的家庭机器人引领了新的时尚。