浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程-生物系統(tǒng)模擬-期末整理

1、生物系統(tǒng)模擬 生物系統(tǒng)模擬第一章：系統(tǒng)與模擬概論 第一章：系統(tǒng)與模擬概論系統(tǒng)的定義： 系統(tǒng)的定義：系統(tǒng)是由相互聯(lián)系、相互制約、相互依存的若干組成部分(要素)結(jié)合在一起形成的具有特定功能和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的有機(jī)整體。是為達(dá)到某一共同目標(biāo)而協(xié)同動(dòng)作的各子系統(tǒng)的集合。系統(tǒng)的三個(gè)要素： 系統(tǒng)的三個(gè)要素：實(shí)體：組成系統(tǒng)的個(gè)體 個(gè)體屬性：組成系統(tǒng)的每一實(shí)體所具有的全部有效特征 有效特征活動(dòng)：實(shí)體隨時(shí)間推移而發(fā)生的屬性 屬性變化證實(shí) 證實(shí) Verificat

2、ion：是對(duì)用計(jì)算機(jī)代碼表示數(shù)學(xué)模型和程序員的意圖的精度評(píng)估。校驗(yàn) 校驗(yàn) Calibration：調(diào)整模型參數(shù)，使模擬結(jié)果與從真實(shí)世界中的測(cè)量結(jié)果盡可能地吻合。驗(yàn)證 驗(yàn)證 Validation：模擬結(jié)果與前面參數(shù)估計(jì)或校驗(yàn)時(shí)沒(méi)有用過(guò)的真實(shí)系統(tǒng)數(shù)據(jù)相比較的過(guò)程。生物系統(tǒng)模型中 生物系統(tǒng)模型中參數(shù)和常數(shù)：是模型組件的屬性特征 模型組件的屬性特征，它在模擬過(guò)程中不會(huì)發(fā)生變化。參數(shù)： 參數(shù)：值不是那么確定的，但是參數(shù)值在模擬過(guò)程中卻是保持不變的

3、。常數(shù)： 常數(shù)：是一些可信的精確的數(shù)量值。這些數(shù)量值在實(shí)驗(yàn)條件發(fā)生變化，或模型被用于不同尺度時(shí)，不會(huì)發(fā)生變化。工程型系統(tǒng)： 工程型系統(tǒng)：人們?yōu)榱藵M足某種需要或者實(shí)驗(yàn)?zāi)硞€(gè)預(yù)定的功能，通過(guò)某種手段而構(gòu)造的系統(tǒng)非工程系統(tǒng)： 非工程系統(tǒng)：自然和社會(huì)在發(fā)展過(guò)程中形成的，被人們?cè)陂L(zhǎng)期的生產(chǎn)勞動(dòng)和社會(huì)實(shí)踐中逐漸認(rèn)識(shí) 漸認(rèn)識(shí)的系統(tǒng)。BLOB 算法的核心思想： 算法的核心思想：就是在一塊區(qū)域內(nèi)，把出現(xiàn)“灰度突變”的范圍找出來(lái)。算法實(shí)現(xiàn)，一般是基于“邊緣尋

4、找”算法之上。生物系統(tǒng)是一種層次化的組織 層次化的組織 n 繪制邏輯圖，流程圖n 寫(xiě)計(jì)算機(jī)代碼n 在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行代碼，產(chǎn)生輸出狀態(tài)變量 狀態(tài)變量? 描述系統(tǒng)組件情形的量。 系統(tǒng)組件情形的量。? 這些狀態(tài)變量會(huì)隨著組件之間的交互 之間的交互及組件和系統(tǒng)環(huán)境的交互 環(huán)境的交互而發(fā)生改變。? 例如：土壤含水量和作物的生物產(chǎn)量科學(xué)性模型 科學(xué)性模型? 研究的主要目的是增加知識(shí)，增加洞察力? 關(guān)于作物生理過(guò)程假設(shè)的模型（如：不同溫度和 CO2 濃

5、度下的光合作用的定量模型）? 可能不能很好地預(yù)測(cè)系統(tǒng)的行為，但是研究本身可能是非常有價(jià)值? 能夠推斷出哪些方向知識(shí)不夠充分，哪些方面需要進(jìn)一步研究? 模型的類型比較重要，它應(yīng)當(dāng)是結(jié)構(gòu)化的，能夠表現(xiàn)出目前科學(xué)對(duì)過(guò)程的理解，能夠有助于設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)采集….工程性模型 工程性模型? 主要目的是對(duì)一個(gè)系統(tǒng)更好的控制與管理? 模型達(dá)到可接受的精度就可以了；? 只要模型是可靠的和準(zhǔn)確的，模型的類型不太重要? 一個(gè)軟件產(chǎn)品、一個(gè)應(yīng)用設(shè)計(jì)的軟硬件一體

6、化產(chǎn)品L 系統(tǒng)模型 系統(tǒng)模型? 1968 年，生物學(xué)家 Aristid Lindenmayer 從生物形態(tài)學(xué)的角度出發(fā)，提出了一種用以構(gòu)造 提出了一種用以構(gòu)造生物組織生長(zhǎng)形態(tài)的并行語(yǔ) 生物組織生長(zhǎng)形態(tài)的并行語(yǔ)法，簡(jiǎn)稱為 L 系統(tǒng)，此方法的創(chuàng)造性在于形式化地描述了 形式化地描述了植物或其他生物的結(jié)構(gòu)特征和生長(zhǎng)過(guò)程。? R．Smith 和 Prusinkiewicz 等人將 L 系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)結(jié)合起來(lái)，在計(jì)算機(jī)上產(chǎn)生了大量栩栩如生的植物