量子计算的含义范文

导语：如何才能写好一篇量子计算的含义，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词： 量子概率； 量子三叉树；量子B-S模型；量子期权敏感性

中图分类号：F830； O413 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）01-0014-03

0 引言

量子金融是量子概率应用于金融市场的研究，体现了期权定价[1]思想上的创新。目前，国内外学者在这方面已做了一定的工作。陈泽乾[2]提出二项式期权定价量子模型。E.Sega[3]用量子效应解释在金融市场期权价格的不规则变化。Emmanuel和E.Have[4]描述了在量子系统中，Black-Scholes模型的具体含义。Belal.E.Baaquie[5]研究了基于量子理论的有息债券欧式期权利率模型。Liviu-Adrian Cotfas[6]借助Fourier变换和量子算符模型分析股票信息与价格的关系。本文建立了量子三叉树模型。根据期权折现流在量子概率下是一个鞅过程，给出了量子概率在金融问题中的作用。同时根据Tailor公式，用量子力学过程代替经典随机过程描述股票价格，在股票价格St遵循量子Brown运动的情形下，得到连续量子B-S模型。实例应用和Matlab仿真都证实了量子B-S的有效性。一方面简化了期权计算，另一方面更好地揭示了金融市场的量子特征。

1 量子三叉树模型

2 连续量子Black-Scholes模型

定理2. 量子期权平价公式

在任意一个时刻t

证明：在t=0时刻，由文献[9]可以构造两个量子投资组合φ1=c+Ke-rT，φ2=p+S。

设Vt（φ）是投资组合φ在时刻t的财富值，考虑上面两个量子投资组合，在t=T时刻的值

VT（φ1）=VT（c）+VT（Ke-rT）=（ST-K）++K=max{K，ST}

VT（φ2）=VT（p）+VT（S）=（K-ST）++ST=max{K，ST}

故VT（φ1）=VT（φ2），从而得到Vt（φ1）=Vt（φ2），即ct+Ke-r（T-t）=pt+St成立。

有了量子期权平价公式，由量子B-S算出看涨期权的价格，就可以得出看跌期权的价格。

4 实例应用

5 量子欧式期权敏感性[10]应用

以下是用MATLA对欧式期权敏感性做的仿真：

图1和图2表示期权标的物的价格波动性变动对期权价格的影响程度，数学表达式■，f为Black-Scholes期权定价公式中期权价格函数C。颜色反映灵敏度，下面是量子图，它比上面的经典图更能体现细微的波动值的变动。

6 结论

本文以量子概率的角度，利用量子力学理论建立了量子三叉树和量子Black-Scholes模型，处理了复杂期权定价问题。实例应用和敏感性分析都证实了量子B-S模型的有效性，量子期权图对金融市场标的物的价格细微波动变化反应更敏感，更能体现金融市场的量子特征。

参考文献：

[1]J.C. Hull. Options， Futures and Other Derivatives[M]. Prentice Hall， Inc， 2009.

[2]Zeqian Chen. Quantum theory for the binomial model in finance theory [J].Journal of systems science and complexity， 2004， 17：567-573.

[3]Segal W， Segal I E. The Black-Scholes pricing formula in the quantum context[J].Economic Sciences， 1998， 95（3）：4072-4075.

[4]E.Haven. Pilot-wave theory and financial option pricing[J].International Journal of theoretical Physica，2005，44（11）：1957-1962.

[5]Belal.E.Baaquie. The minimal length uncertainty and the quantum model for the stock market [J].Physica A， 2012， 391：2100-2105.

[6]Liviu-Adrian Cotfas. A finite dimensional quantum model for the stock market[J].Physica A， 2013，392：371-380.

[7]P.A.M.Dirac. The Principles of Quantum Mechanics.[M]. Science Press，2011.

[8]姜礼尚.期权定价的数学模型和方法[M].北京：高等教育出版社，2010：10-13.

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【关键词】微腔物理；半导体；应用；探讨

激光技术研制成功之前，自发式辐射发出光源广泛应用于人们生活及学习环境中。激光研发使用后受激辐射引起研究者广泛关注，大量研究人员将精力投入其中进行研究开发。但随时间推移，人们潜意识认为自行发出辐射是原子处于激发状态，其产生过程是一种无法进行转变的常规反应，人们误认为这种自行发出的辐射激光是常规既定形式，其产生过程无法通过科学手段进行转变。现实中，自行发出辐射不是一种固定的物质形态，而是在真空涨落过程中产生转变使得原子之间相互作用出现自然反应[1]。假设在一个或者多个方向的尺度或者波长数量相同的同一个微腔内，放置一个以原子为剂量单位的物质，其自行产生的辐射本质并没有发生变化，或因所处在既定空间而被控制发生本质改变，通过研究，人们将这一现象称之为“腔量子电动力学”。

一、半导体微腔物理简介

随着科学研究对微腔物理领域及微腔效应不断深入，微腔激光器、微腔结构制作过程及相关性能研究成为国内外研究焦点。微腔是又尺寸很小的谐振腔构成，理想状态下的微腔成正方形，次存是既定不变的。但是实际研究或者使用中，可根据实际情况适当放宽，放宽尺寸后仍可在辐射光谱区内得到同样的作用方式。使用与目前飞速发展的未加工技术领域。1个既定微腔规定最少有1维的规格在光波长的规定范围级别内。实际研发出的微腔激光器根据其使用功能，有效波长范围也可适当调节，出现大于1个光波长的情况。由此得出微腔涉及范围仅为极少数原子或光子行为，对于微腔与原子之间产生作用的研究，能发现众多宏观体系行为与特征差异。微腔与原子之间的相互影响也因腔量子电动力学研究成果更加容易解释。微腔物理是一种具有独特特点，内容多样，不仅有重要理论含义，又能成为高新科技研究新的出发点的交叉领域学科。不仅能根据微腔物理的开发深入了解围观世界量子性能这类基础性认知，还可在最基本认知的基础上，对全新领域进行研究探讨，在今后新型技术研发领域内产生重要作用[2]。比如，微腔可通过改变自发辐射速率增加合成激射膜的发出量，甚至全部转换成激射膜，成为无阑值激光器，这样的转变提成过程导致激光器闭值一个甚至几个数量等级降低反应，是带宽数量级别得到增加，从而适应高密度光束合成。微腔激光器以及微腔激光器a生的2维面阵所产生的光源，具有成本低，效率高且高密度可大量生产等优点。在光学巨平行计算、传输及处理等方面产生不能取代的作用，使其不仅可在低功率光互联、据平行等数字光学计算领域的到应用，在多头存储器、二维扫描、多信道光纤通信、激光打印及信息显示等领域得到广泛使用，成为一个国家信息产业不断进步发展的基础，为金钩信息产业发展产生重要影响。

二、半导体微腔物理的应用

第一，半导体微腔物理的国内应用现状。国内应用研发操作主要体现在微腔激光物理领域，比如使用速率方程对微腔激光器进行研究，对其稳定及瞬态特征进行鉴定，另一方面，研究其在可饱和吸收状态下，微腔激光器的自脉冲稳定性能。实验中研究人员对垂直腔体内进行激光发射、圆盘形半导体内进行激光发射、玻璃微球或者有机物质中产生的微腔反应。根据需求以出现多种类型，不同品牌微腔激光器共同存在的现状局面。这些设备因结构，材料、波长差异，其性能用途也不尽相同[3]。微腔激光器谐振腔小，根据结构不同分为垂直腔表面发射型、圆盘型和微球型。根据材料不同可分为有机聚合物、掺合稀土成分的玻璃或者晶体。微腔激光器发射波长超出红外线等可见光线范围。各微腔部分点泵浦支持下，输出不同性质激光，以满足各种需求。此外，国内光学晶体研究领先于国际水平。国内对于微腔物理研究尚在起步阶段，研究人员培训，队伍建设及实验室都在初步时期，由于具备国内外最新设备，实验条件是目前国内外最先进的。国内现有的实验室条件优越，不仅配备多台先进设备，对于量子线及量子点等材质也可自行制作。设备先进化对于研究起到了推进作用。当然对于研究测定方面，也具备最新技术，对于瞬态光谱、激发状态物理功能等测试也是相当精准的。

第二，半导体微腔物理的国外应用现状。综合微腔物理是实际中的意义及作用，国内外专家学者对于这方面的研究也在不断加强，纵观国内外大型国际会议关于微腔效应的关注程度，微腔效应的研发及微腔激光器、结构及制造、性能等方面已成为国际研究焦点。因研究结果对自身科技推动作用巨大，现有科学论据尚处于保密阶段，国际将微腔激光物理作为研究重点，分别针对理论、实验两个领域入手，对各种腔量子电动学产生的效果进行总结分析。目前垂直腔面激发微腔激光器已研发成功，具备优越功能，在实际中使用。根据理论定位与实验结果相结合，成功研制出一种新型激子激光器，新型激光器是根据量子统计效应发生非平衡激子布局来实现的[4]。

综上所述，近年来，科学研究领域成果层出不穷，不断推动科学技术的进步和发展，人们已经进入信息时代。电子技术及光子技术是信息技术的基本组成。光子技术会在未来通信及计算机领域未来发展中普遍应用。根据微腔物理探究能够促进微腔激光器、光自学以及信息产业技术进步，并且推动其他相关行业的发展进程，对光计算机、光纤通讯、信息显示等光信息处理领域的发展有重要影响。

参考文献：

[1]曹硕，许秀来.微腔增强发射的半导体量子点单光子源[J].物理，2014，1（11）：740-748.

[2]张莹， 陈梅雄， 李莹颖.光学微腔的应用和发展前景[J].激光与光电子学进展， 2015， 52（4）：11-21.

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[关键词]课程思政；信息安全；教学方法

现阶段专业课程融入思想政治教育存在的问题

1.思政教育与专业教育之间存在“两张皮”的现象在国家教育改革的引领下，专业课教师积极促进课程思政入课堂，但由于有的教师刻意地加入相关内容，为了思政而思政，造成了思政教育与专业教育“两张皮”的现象，内容的过度生硬，一定程度上影响了学生对思政内容的接受。因此，高校应研究如何将思政教育与专业教育之间由“两层皮”向“一盘棋”转化，以真正达到育人效果。2.思政教育与专业教育的融合比较随机当前，各科教师在融入思政元素的过程中存在较强的随机性，多是依靠专业课程教师自我发掘与发挥，这就有可能导致思政内容重复，甚至会引起学生的反感。对此，高校应从整体专业规划出发，针对每门课的特点确定课程思政的育人目标，以及思政元素的融入方式，使其形成课程体系的一部分。

专业课程与课程思政协同改革

1.紧扣毕业要求，明确教学目标与育人目标在传统的人才培养方案中，重点在于知识目标和能力目标的定位，为了提升学生的综合素养，高校应结合毕业要求，以课程教学大纲为抓手，明确并落实课程育人目标。以信息安全这门课为例，可通过理论教学与实验环节，使学生具备密码学、计算机系统安全、网络攻击技术与防御基础、病毒分析与防范、防火墙技术与VPN、安全扫描与入侵检测等计算机网络信息安全方面的基本理论知识、技能及综合应用，同时，培养学生独立思考、勇于创新的能力。在确定育人目标时，应让学生通过熟悉信息安全领域的国家方针、政策、法律、法规，追求科学真理，牢固树立热爱祖国、“信息安全技术的发展与应用不能损害国家和合法个人的利益”的理念，明确合法行为与非法行为的界限，理解诚实、公正、诚信的职业操守和职业规范，并在实际生活、学习与工作中自觉遵守。另外，还要面向国际科学应用前沿、国家重大需求及经济主战场，将前沿科技渗透到课程实践中，教育学生努力学习，破解“卡脖子”难题。2.坚持问题导向，改革教学方法信息安全主要采用理论教学、课堂讨论和上机实验相结合的教学方式，注重启发式教学，以问题为导向，引导学生独立设计信息安全框架，逐步培养他们分析问题、解决问题、勇于创新的能力。在课堂教学中，教师要加强与学生的互动交流，指引学生开展团队协作和课堂讨论，并及时分析、评价学生的讨论结果。另外，要从课程内容、实验环节、互动交流、分组讨论中进行专业课程的思政教学体系设计，促使学生产生学习内动力。

具体案例研究

将课程的教学目标及育人目标，深入渗透到教学大纲的具体内容中，使专业课程内容与思政元素有效融合。以信息安全课程为例，本课程的教学目标是掌握计算机网络信息安全方面的基本知识，了解设计和维护网络信息安全的基本手段和常用方法，能够利用理论知识解决生活中的实际问题。思政育人目标是培养出能够肩负历史使命，勇担强国重任，坚持面向世界科技前沿、面向国家重大需求、面向经济主战场，不断向科学技术广度和深度进军的高端信息安全人才。

思政育人案例

1教学内容：第一章，信息安全概述教学目的与要求：了解信息安全面临的主要威胁、信息安全的基本概念、信息安全的发展方向，掌握信息安全的主要技术及解决方案。思政元素切入点：针对美国政府在拿不出任何真凭实据的情况下，泛化国家安全概念，滥用国家力量，以列入实体清单、技术封锁、投资设障等手段，加大对中国企业的打压力度，让中国在芯片领域面临较为被动的局面。针对这一案例，要明确信息安全的真实含义，牢固树立“信息安全技术的发展与应用不能损害国家和合法个人的利益”的理念，强调中国人的命运一定要掌握在自己手里，绝对不容许被任何势力“卡脖子”。育人目标：面向国家重大需求，培养新一代科技人才，使其能潜心关键领域的基础研究与关键技术的开发；引导青年学生发挥“两弹一星”的艰苦创业精神，为国家培养彻底解决“卡脖子”问题的技术人才；学生要树立正确的家国意识与主人翁意识，将个人的聪明才智和未来发展与国家需求相结合。实施过程：（1）教师授课。讲授信息安全面临的主要威胁、信息安全的基本概念、信息安全的解决方案、信息安全的主要技术、信息安全的发展方向等，从中穿插思政元素。（2）师生研讨。学生针对信息安全的案例分组展开研讨，每组委派一名学生进行总结发言；教师和学生进行点评，在整个研讨过程中形成良好的思政氛围。（3）课后拓展。教师可适当给学生提供与国家战略相关的新闻报道和重大成果视频，增强思政权威性，引发学生思考。思政育人案例2教学内容：第二章，密码技术基础与公钥基础设施教学目的与要求：掌握密码学基本概念、了解传统密码技术，掌握公钥密码技术、公钥基础设施。思政元素切入点：对传统密码技术及公钥密码技术进行阐述，引入量子技术的快速发展对已有密码学方案的冲击。在量子计算模型下，经典数论密码体系受到了极大的冲击，如何在量子时代保障数据安全成为一个亟待解决的问题。Regev提出基于格的密码体系可以抵抗这种量子算法的攻击。格密码作为备受关注的抗量子密码体制，吸引了研究人员的目光。格自身有完整的理论体系，相较于其他密码体制有独特的优势：困难问题存在从一般情况到最坏情况的规约，具有较高的算法效率和并行性等。通过知识拓展，引导学生从基于格困难问题的密码体制设计进行思考、探索，培养学生的工匠精神、钻研精神。育人目标：让学生通过了解传统密码技术及公钥密码技术，知晓量子技术的发展对已有技术的冲击，引导其发挥工匠精神及钻研精神，勇于探索行业难题。实施过程：（1）教师授课。讲授密码学数学基础、密码学基本概念、对称密码技术、公钥基础设施等知识，从中穿插思政元素。（2）师生研讨。针对“我们是否可以在标准模型下构造一个抗量子攻击的基于位置的服务方案？这样的方案是否可以做到避免密钥滥用？”这两个问题进行探讨，引导学生思考，培养学生的工匠精神，提升其思考问题、分析问题的能力。（3）课后拓展。课后对量子算法技术进行更深一步的研究，了解两字算法技术的发展对现有技术的推动，并引入相关思政素材，增强思政权威性，引发学生思考及探索。思政育人案例3教学内容：第四章，网络攻击技术与防御基础教学目的与要求：了解黑客的概念及黑客的攻击模式，掌握网络攻击的技术与原理、网络攻击工具、攻击防范。思政元素切入点：2014年3月22日，国内漏洞研究平台曝光称，携程系统开启了用户支付服务接口的调试功能，使所有向银行验证持卡所有者接口传输的数据包均直接保存在本地服务器，包括信用卡用户的身份证、卡号、CVV码等信息均可能被黑客任意窃取，导致大量用户银行卡信息泄露，该漏洞引发了关于“电商网站存储用户信息，并存在泄露风险”等问题的热议。针对携程漏洞事件，教师引导学生熟知《中华人民共和国网络安全法》（以下简称《网络安全法》）要求网络运营者对网络安全运营负有责任，对产品的漏洞及时补救，怠于履行法律义务，导致个人信息泄露的，将面临最高五十万元的罚款，如果是关键信息基础设施的运营者将面临最高一百万元的罚款。2014年12月25日，第三方漏洞研究平台发现大量12306用户数据在互联网流传，内容包含用户账户、明文密码、身份证号码、手机号码等，这次事件是黑客通过收集其他网站泄露的用户名和密码，通过撞库的方式利用12306网站安全机制的缺失来获取13万多条用户数据。针对12306用户数据泄露事件，引导学生熟知关键信息基础设施的网络运营者不仅有一般网络运营者应该履行的网络安全等级保护义务，还有更高层次的网络安全保护义务，如对重要系统和数据库进行容灾备份，制定网络安全应急预案并定期进行演练等。关键信息基础设施运营者若没有每年进行一次安全检测评估，拒不改正或导致网络安全严重后果的，将面临最高一百万元的罚款，对直接负责的主管人员处一万至十万元以下的罚款。育人目标：通过“教、学、做”一体化的教学模式，一方面向学生介绍网络攻击的相关知识；另一方面结合具体案例自然融入《网络安全法》的知识，引导学生正确运用网络安全和防御技术，严格规范自己的网络行为，维护好个人、企业、组织、国家的信息安全，积极构建网络安全。实施过程：（1）教师授课。讲授关于黑客、网络攻击技术与原理、网络攻击工具、网络攻击防范等知识，从中穿插思政元素。（2）师生研讨。学生针对《网络安全法》的案例分组展开研讨，研讨之后，每组委派一名学生进行总结发言；教师和学生点评，拓展学生的知识面，在整个研讨过程中让学生构建网络安全意识。（3）课后拓展。课后可适当给学生提供《网络安全法》的相关报道视频，增强学生的安全意识，使其规范自己的网络行为。

总结

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关键词：国际信息科学峰会；国际信息哲学研讨会；综述

中图分类号：B01文献标识码：A文章编号：16738268（2015）06008806

一、会议背景

当今世界已经步入信息时代，信息业已成为学术界的研究热点之一，但是不同的学科背景使得学者们对于信息问题各抒己见，因此，为了促进各学科的信息研究能够有效沟通与合作，首届国际信息科学峰会（IS4IS）应运而生。2015年6月3～7日由国际信息科学联合会（International Society for Information Studies）和多国机构联合举办的第一届国际信息科学峰会在维也纳技术大学举行，其中，西安交通大学国际信息哲学研究中心是举办单位之一，此次峰会的总主题是：“处于十字路口的信息社会――信息科学的回应与责任。”此次峰会包括了三个分会：第二届国际信息哲学研讨会（ICPI 2015）、第六届国际信息科学基础大会（FIS 2015）和第五届国际信息通信技术与社会学术研讨会（ICTS 2015）。该峰会吸引了全球300多名信息领域的研究学者参加，我国有涵盖的30多名学者参会，其中邬j教授所带领的信息哲学团队阵容庞大，由邬j本人及其十多名博士生组成。不仅如此，由邬j教授担任主席的“第二届国际信息哲学研讨会”收获颇丰，共收录论文33篇，内容横跨科学、哲学、艺术等多个方面，每一场讨论都十分热烈。邬j教授作为首届国际信息科学峰会主席团成员在峰会开幕式上致辞，并作为“第二届国际信息哲学研讨会”主席在分会上致开幕词和闭幕词。

邬j教授在峰会开幕式上致辞指出，在各国学者的共同努力下，国际信息科学和信息哲学已经出现了一个很好的发展态势。中国的信息科学和信息哲学研究正在走向世界，而世界的信息科学和信息哲学研究也正在走向中国。人类信息社会的发展正在打通世界各国的壁垒，同时，也把世界范围内的科学家和哲学家更为广泛地联合了起来。当今世界的哲学、科学、技术、经济与社会的发展面临着一个共同的信息范式的转换过程，信息不仅是一种全新的思维方式，而且还是一种全新的生产方式、发展模式和组织模式。正是信息范式在哲学、科学、技术、经济和社会的不同层面所呈现出的这种统一性，决定了我们这个时代的特征和发展方式，同时也决定了人类的科学和哲学的发展正面临着在信息范式基础上的重新融合与统一。

在此次峰会闭幕前夕，相关组织机构还召开了国际信息科学联合会的执委会，邬j教授全票当选为国际信息科学联合会副主席；同时，执委会公布成立了国际信息科学联合会的第一个分支机构――中国分会，并决定下一届国际信息科学峰会（2017年）由瑞典哥德堡大学承办，届时西安交通大学国际信息哲学研究中心仍将是会议承办方之一，第三届国际信息哲学研讨会也将成为峰会的分会议之一。

二、信息本质与信息转向

邬j教授作了题为《信息哲学与信息科学的互动与融合》的大会特邀主题报告，他在报告中指出，关于存在的哲学是哲学的元理论，哲学的根本性变革应当基于存在领域的分割方式的变革，并依此对哲学的几次重大转向予以了总结。邬j教授认为，最开始存在被分割为三大领域：上帝（客观理念）、物质、个体精神，随着科学和哲学的发展，上帝的存在被证明是虚设的，于是上帝便被剔除在存在领域之外，最终，存在领域的范式被归结为：“存在=物质+精神”。更进一步，邬j教授基于信息科学的最新成果，将存在领域进行了重新划分，并提出了“存在=物质+信息”的新的存在论范式，在此，邬j教授从最抽象的哲学范畴上揭示了一个全新的存在领域――信息，信息包括主观信息和客观信息（精神）两大领域，并认为“存在=物质+信息”这一新的存在论范式还在信息活动的高级形态的意义上重新规定了精神的本质。同时，邬j教授认为，哲学的这一信息转向是在哲学最高范式的层面发生的变革，是根本性的转向，而所谓的认识论、语言学、现象学转向、生存论转向、价值论转向、实践论转向、身体哲学转向等都是非根本性转向，并由此断定，信息哲学给人类哲学带来了第一次根本性的转向。

来自英国牛津大学的弗洛里迪（Luciano Floridi）教授也通过一个公式定义了信息：I=Q+A。他认为，信息就像回答问题一样：人们所知道的东西就是信息（知道问题并知道回答），人们不十分确信他是否知道的东西就是不确定（知道问题但不知道回答），人们甚至连他不知道本身都不知道就是无知（既不知道问题也不知道回答）。他还将信息和权利问题放在一起来讨论，将人类的历史分为史前阶段（没有信息与通信技术）、历史阶段（个人与社会福利与信息与通信技术有关）和超历史阶段（个人与社会福利依赖于信息与通信技术）。并认为，人类在超历史阶段就进入了成熟的信息社会，成熟信息社会的权利不仅仅是与事物有关或者与关于事物的信息有关，也和不确定性有关，在成熟信息社会谁制造不确定性控制问题并塑造答案，谁就能控制现实的人。

华南理工大学吴国林教授在《量子信息的追问》一文中首先梳理了经典信息概念之所以成立的前提条件：一是可以用概率表示的可能事件集；二是信息是不确定的消除。进而对量子信息进行了考察，认为量子信息满足类似如经典信息的两个前提条件：一是量子信息描述微观事物的可能，并且量子信息是波函数的表达；二是量子信息也是通过编码、传递、解码来处理信息，量子信息是量子不确定的消除（量子信息Ⅰ）。他认为，量子信息与经典信息之间的这种家族类似性，使得量子信息可以归属于信息概念。最后，吴国林教授通过一系列的推导得出结论：量子信息是量子状态的显示（量子信息Ⅱ）。

来自加拿大多伦多大学的罗伯特・ K・洛根（Robert K. Logan）教授立足于系统生物学的观点对信息进行了定义。他在《什么是信息？为什么它是相对的？它和物质、意义以及组织之间的关系是什么？》一文中首先分析了申农信息理论的局限性，认为依据申农的信息定义，一组结构化的数据比一组随机数据包含的信息要少，并以此推出，随机有机化学物质原汤比结构化生物组织包含更多的信息；活体随着越来越结构化和组织化，所包含的申农信息也就越少；但是，这是违反生物学家直觉的。因此，罗伯特・K・洛根教授认为用申农信息理论来描述生物系统是失效的。他认为，从生物信息的角度来看，机体中的信息等同于约束性组织，它有助于机体从环境中获得能量来促进自身的增长和复制。生物体进行约束性组织的增殖，就是在进行信息构建。约束就是信息，信息就是约束，而这种约束就是生物组织，所以生物组织也是信息，反之亦然。生物信息不是象征性的，不像抽象性的符号信息，它不能和实在之物相分离，是实体化的，内嵌于生物体，作用于生物体。并认为，人类主要处理三种信息：遗传信息、认知信息和概念信息（符号）。

三、信息理论的发展

中国人民大学苗东升教授在《信息研究的中国路径在开拓中》一文中对信息相关理论进行了梳理。首先，他对申农、维纳、惠勒以及邬j的信息理论进行了评价，认为申农的信息理论回避了语义信息，为通信技术提供了有力的工具，但是申农信息论的优点也造就了他理论的局限性，认为申农信息论有待突破。苗教授认为维纳信息理论突破了申农信息论的框架，并指出了突破方向：抛弃机械唯物论，承认宇宙存在既非物质、亦非精神的信息，建立信息时代的唯物论。认为惠勒的信息观也有助于突破机械主义论，但是惠勒信息论是唯信息主义，是唯心论在信息时代的反映。苗教授对邬j教授的信息理论给予了高度评价，认为邬j教授既坚持唯物主义立场，又对传统存在领域发出挑战，将存在领域重新划分为物质和信息，并认为邬j教授以这种本体论为核心建构了自己的哲学体系，是对信息时代的哲学回应。此外，苗教授还在文章中以信息概念为核心对辩证法的发展历史进行了梳理，提出了构建信息时代唯物辩证法的重大课题。文章最后，苗教授对信息研究的中国路径也进行了梳理，指出中国的信息研究起步于1960年代，在1980年代出现研究，并认为此次研究得益于钱学森的推动，即“三论热”中的信息论热。苗教授还认为，钟义信教授、邬j教授、闫学杉教授三人的工作大体代表了当前中国信息研究的学术水平，并认为，在中国只有邬j教授形成了一支信息研究队伍。苗教授也肯定了中国其他一些信息理论研究学者的贡献，认为信息研究的中国路径正在开拓中。

还有一些学者从信息这一词的构词以及词义的流变来研究信息，来自于德国国际信息伦理学中心的拉斐尔・卡普罗（Rafael Capurro）教授从亚里士多德作品中的希腊语νóησιζ到阿拉伯语tas・awwur，再到希伯来语z・iyyur，再到拉丁语（in）formatio，讨论了一系列信息构词以及词义的复杂历史流变过程。卡普罗教授还认为，拉丁语的信息概念已经接近我们现代意义的信息概念，Informatio和 informo在整个中世纪被普遍用于认识论、本体论和教育学等相关文献之中，其中信息概念在托马斯・阿奎那（12251274）的作品中得到了最充分的展现。卡普罗教授还认为，在拉丁语中（in）formatio第一个含义代表着“不可分之物”，第二个含义被用来对名字或符号构成的正确与否进行判断。现代英语所用的information更多地保留了信息这一词的认识论上的含义，信息主要用来表示“告知”、“沟通”、“思想的形成”，20世纪随着信息理论的发展，信息概念开始紧密地和知识、科技等联系在一起。

中国青年政治学院肖峰教授在《许多信息“主义”》一文中梳理了众多的信息“主义”。肖峰教授认为，信息主义主要是通过“information+ism”的形式来形成的，包括四种：informationalism，informatism，informationism，informatilism。肖教授认为，informationalism最早可以追溯到加拿大学者大卫・莱昂的著作之中，被用来描述由于信息技术的广泛应用而带来的新的社会结构的出现，后来被美国学者曼纽尔・卡斯特尔泛化了，在他的著作中直接用“information”代替“information technology”（信息技术），认为信息技术从根本上改变了我们这个时代，此时“informationizationism”等同于信息时代，周理乾和索伦在文章中用“Paninformationalism”（泛信息主义）来表示一种哲学命题。肖峰教授还认为，“informatism”比“informationalism”一词出现得更早，被用于文艺领域，包括信息艺术、数据艺术、电子艺术等，主要用来描述那些借由电脑、新媒体、网络、数据处理等信息技术手段来实现的艺术形式，“informatism”也应用于哲学，拉斐尔・卡普罗用“dialectical informatism”（辩证信息主义）来评价沃尔夫冈的信息进化论方法，用以区别“dialectical materialism”（辩证唯物主义）。Informationism被理查德・普莱斯用于表述一种新的哲学趋势。中国学者沈新曦单独把“informatilism”当作一种哲学范畴来使用。

四、信息科学探索

北京邮电大学钟义信教授在《信息转换与智能创生的定律》一文中深入分析了阻碍信息科学发展的原因，钟教授认为主要有三点：一是信息科学研究者学术背景的差异，这些背景包括了图书馆科学界、计算机科学界、通信科学界、信息哲学界、社会信息学界、生物信息学界、艺术学界等，这些不同的学术背景使得相关研究人员对信息科学的理解不甚相同；二是信息科学研究者视角的差异，不同的视角使得研究者对于相同的信息产生了不同看法；三是信息科学研究者的方法论的差异。钟教授认为，方法论上的差异是这些原因中最重要的，传统的“分而治之”的方法论已经不适应于信息科学的研究，而应当将“转而创之”的方法应用于信息科学的研究。钟教授认为，“转而创之”就是“信息转换与智能创生”，具体而言就是通过信息手段来实现智能创生。文章通过一系列的模型和公式推导，研究了“信息转换与智能创生定律”，并认为这一定律是信息科学的核心定律，几乎适用于所有领域，包括人、生物、非生物和人造机器等。

中国科学院大学颜基义教授深入挖掘了申农信息理论中的关键理念，使得申农信息理论的价值重新得到了突显。颜教授认为，从信息去意义化方面来看，正是由于申农信息理论没有考虑信息的意义才使得他的理论和“communication”紧密相联，由此也发挥了很大的作用；从不确定性方面来看，由于“不确定性”现象的普遍存在，而“不确定性”又是申农信息的基本属性，这就使得信息能够和自然界、人类社会中的各种纷繁现象建立起联系；从冗余度方面看，申农的冗余度概念有利于当今的通信实践和“大数据”工作的发展；从点对点的关系方面来看，申农通信理论中的点对点关系抽象为当今的通信应用留下了十分广阔的空间；从逆向推断过程方面来看，申农信息论中的解码过程本质上就是一个逆向推断过程，对于许多技术都有所启发，比如机器翻译；从communication方面来看，尽管申农的信息论去意义化了，但是毕竟是一种通信理论，人类社会离不开communication，所以申农信息论从一开始就同时踏入了科技和社会领域。此外，颜教授还认为莫比乌斯带应当是我们的时代图标，在信息时代，人们自由地在真实世界与虚拟世界之间转换着，他还发现此次国际信息科学峰会的图标正是莫比乌斯带。

北京大学闫学杉副教授在《统一信息科学的三种实现方法与三种可能的前景》一文中认为，人们可以通过直接统一法、级进统一法和特别统一法等方法来建立统一信息科学，并认为无论采取哪种方法，统一信息科学的前景都不超过三种：大信息科学、小信息科学、类信息科学。紧接着，闫学杉副教授详细介绍了这三种方法和可能的三种前景：直接统一法就是将各种信息学科的共同信息特性和问题进行直接统一；级进统一法就是首先将性质相近的信息学科进行统一，然后在此基础之上再进一步统一，一步步最终达到统一的目的；特别统一法就是采取一套特别的方法对信息学科进行一步到位的统一；大信息科学是指有常规科学性质的科学，包含许多子学科；小信息科学是指有交叉科学和跨科学特点的科学；类信息科学是指包含有若干类的信息学科群。

五、信息哲学和信息科学的互动融合

西安交通大学邬j教授认为，信息哲学和信息科学是互动融合的。首先，人类的普遍理性认识方式是哲学和科学内在融合的根据。哲学是追求普遍理性的活动，但是科学并不是单纯的感性活动，也应当包含普遍理性，哲学和科学在普遍理性的认识方式基础上可以融合。其次，普遍理性的层次性导致了哲学和科学划界的相对性和相互规定性。普遍理性是有层次的，不同学科之间只有普遍理性层次差异，而无有无的区别，并且高层次普遍理性和低层次普遍理性之间存在着双向作用，是彼此规范、融合的，所以哲学离不开科学，哲学也应是一种科学，科学也离不开哲学，科学也应是某种意义上的哲学。此外，哲学和科学之间不仅能够融合，还能实现科学对哲学的改造，哲学对科学的批判，哲学的自我批判。邬j教授将科学对哲学的改造看成是普遍理性的层次跃迁，将哲学对科学的批判看成是低层普遍理性局限性的剔除，哲学的自我批判看成是高层普遍理性结构的改变。邬j教授通过信息维度的引入，改变了传统哲学和科学的范式，并提出了“科学的信息科学化”的看法。

来自法国国际跨学科研究中心的布伦纳（Joseph E. Brenner）教授在《信息哲学与信息科学的融合》一文中，首先对邬j教授的信息哲学理论以及邬j教授所做的努力进行了简要的介绍，并认为邬j教授的信息哲学思想对科学和哲学都形成了强有力的冲击。同时，他也提出了自己对于信息哲学与信息科学相互融合的相关看法，认为信息对科学的影响不应当只被认为是影响到了单一的“科学”学科，而应当有更广范围的影响。他认为科学应当包括两个方面：第一，在“硬件”和“软件”的方向上，大约可以分为实验性的科学和概念性的科学；第二，两种不同科学学科的相对独立性。信息科学和信息哲学内在的结合是依据于它们的信息特性。由于信息的多种二重性（物理性和非物理性，动态性和系统性），使得信息无论是在科学上还是哲学上都难以定义，但是信息的特性是科学和哲学都共有的。信息的认识论性质体现了它的科学性，信息作为一种意义的载体体现了它的哲学性。布伦纳教授还指出，跨学科是一种新的理论，这一理论将不同的学科思想融合在一起，不同的学科之间的“交织”有利于更进一步地理解信息和巩固信息科学的基础。并认为，信息哲学作为科学和哲学融合的成果也应当加入到跨学科的进程当中。

来自日本国际教养大学的麻生（Marcin J. Schroeder）教授采用新的范畴来定义信息，将信息看作是哲学和科学的融合点。麻生教授首先分析了亚里士多德、弗朗西斯・培根等人关于科学和哲学的划分依据，认为随着科技的发展，亚里士多德和弗朗西斯・培根的学科划分方法无法解决现代科学中的相关问题。并认为，信息既不能用具体的科学理论，也不能用具体的哲学体系对它进行定义，它是超越科学与哲学的。麻生教授指出，信息的概念涉及到东方哲学中的“一”和“多”这一对范畴，这对范畴超越了一般的科学和哲学的划分原则，通过“一”和“多”来定义信息才能彰显出信息的独特地位：信息是哲学和科学的融合点。麻生教授认为，“多”中选“一”就是信息的选择表现，生成许多的“一”就是给“多”一个限定结构，是信息的结构表现。选择的程度能用作信息的数量特征，结构的程度能被用来描述信息的集成水平，这两种表现可以共存，是信息不同的载体。

六、信息社会

奥地利贝塔朗菲系统科学研究中心的沃尔夫冈（Wolfgang Hofkirchner）教授在《全球可持续信息社会的信息――大分岔势在必行》一文中提出，信息科学将关乎人类的生存与兴旺，并用自己创立的信息理论分析了我们正在经历的全球性挑战中所形成的危机，且提出了相关对策。他首先探讨了进化的路径模型，然后指明了全球可持续信息社会（GSIS）的进化方向，接着分析了全球性、可持续性、信息化等概念及其对于实现全球可持续信息社会的作用，并指出信息是影响全球可持续信息社会实现的重点。沃尔夫冈教授接着借助于自组织系统给出了信息的3C模型，即：认知（cognition）、沟通（communication）、合作（cooperation），并将这一模型用于分析全球可持续信息社会的社会特征，同时指明了人类最终会实现世界主义大同社会。

The Summary of the First International Summit of Information Science

and the Second International Conference of Philosophy of Information

WANG Liang

（School of Humanities and Social Sciences， Xi’an Jiaotong University， Xi’an 710049， China）

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本文提出的针对于理论物理教学与实践的探究方案，是遵循微观到宏观，理论研究到具体实践，单体到多体的顺序展开的，一共包括三个知识单元，它们是统计物理，量子力学和固体物理。为了使得学生充分掌握理论物理知识，我们需要结合教材中原有的三个单元的知识体系，改善原有体系中知识的逻辑性，合理安排各个知识的所占比例，以协助学生循序渐进的掌握知识点。热力学和统计物理学主要是研究宏观物体。宏观物体主要是由微观粒子组成，因此，在这个知识单元里面，我们依照宏观到微观的顺序展开讲解，并遵循统计学和宏观物体的联系。以普通物理学为背景，循序渐进，引入量子统计理论，慢慢激发学生对量子力学的学习兴趣。由此引出第二个知识单元。量子力学知识单元。在第二个知识单元里面，我们首先讲解单原子分子量子理论，慢慢引入到多原子分子量子理论，最后引出第三个知识单元——固体物理。在第三个知识单元里面，先讲解理论，在注重实践应用，引导学生实现创新。这样，三个知识单元互相联系，前后衔接，最后贯穿成为一个整体，给予学生整体上对于理论物理学的知识。

二、理论教学与实践教学相结合

物理理论较为抽象，即便是来源于具体的事例，学生学习起来也具有一定的困难。因此，在理论物理的教学中，需要引导学生从感性上认识物理现象和物理过程。培养学生的感性认识，一方面可以从学生的日常生活中着手，另一方面可以引导学生从物理试验中不断培养。本质与非本质的认识影响着学生对物理概念的认识，因此学生认识物理规律会有一定的困难。物理实验能够提供给学生最具体、最直观的感性认识，因为这些精选出来的物理实验，是最通俗易通，简明扼要表达物理理念的感性材料。与生活中的现实例子有所不同，物理实验也有自己的特点，例如：物理实验比较典型，可以代表一定的物理现象；物理实验需要有动手操作，有一定的趣味性；物理实验定性定量的表明了全面性。学生通过物理实验，可以积累创造意识，同时可以协助学生科学的研究理论物理。学生动手操作物理实验，可以从中掌握到相应的物理知识，更加深刻的理解其中的物理含义，还可以发现试验中存在的问题，从而主动解决问题。因此，老师应当多给学生提供物理实验的机会，引导学生分析总结。一方面，可以督促学生掌握相应的理论物理知识，以及提升自身的动手能力；另一方面，可以引导学生养成严谨的治学态度，培养学生的兴趣。

三、探寻学生在学习物理理论知识过程中的认知模式

学生在物理学习过程中进行的认知活动包含了所有与物理理论知识学习相关的心理活动，具体来说有学生已有知识基础框架、面对新知识的认识、接受和使用、包含已有知识和新知识的知识体系的更新等等。物理认知体系是学生在学习的过程中，通过思考形成的每个人各不相同的知识框架体系，是学生对不断接受到的知识进行理解和组织之后建立的。从认知模式的发展方向中可以容易的发现，学生在认识接触到的物理概念、理论等时经历了一个非常复杂的过程，当物理环境作为刺激源后被学生感受到之后，学生对这些知识的接受程度不仅仅与这些知识有关，还与学生的心理状态、兴趣状态等主观因素有关。当接受到知识后，学生会通过思考在已有知识框架的基础上，对这些知识进行再加工。因此，为了保证学生接受新知识的能力，应该着力引导学生夯实基础，梳理清楚已经学习的知识，形成清晰的体系，实现事倍功半的效果。从认知模式可以发现，学生在认识和掌握物理现象的本质的过程中，首先要利用自己的感官去感知物理现象。对于为何有些同学在学习物理知识的过程中找到了很大的乐趣，而另一些同学却感觉到这些知识枯燥、难以理解。这个问题首先就是因为学习的动机问题。另外一个原因就是没有真正认识什么事理论物理以及它的应用，很多同学在内心当中认为这些基础的物理知识都只是纸上谈兵，对于实际的生产、工作和自己的发展并没有什么作用，在这种思维下，必然很难形成有效的学习动力。其实，在物理学科发展至今的数百年中，已经积累了无数的先进理论，产生了很多影响人类生活的发明和发现，衍生出很多高新科技学科，例如常见的核能、半导体、计算机、通信、太空活动、量子试验等，无不与物理息息相关。在学习过程中，要充分认识到物理学科的理论知识对于人类生活各个方面的巨大作用，培养求知的动力，形成为学科发展、改善人类生活而奋斗的良好志向。最后，应该尽可能的把理论基础物理与更加专业的物理应用领域，例如光信息学科、半导体学科等高新科学专业有机的联系在一起。当今，光学学科的研究热点目前主要集中在光子操控、光材料研发、量子通信等方面，这些热点问题虽然已经取得了很多成绩和成果，但还有很多问题需要进一步的研究。同样的，其他高新学科同样也存在很多有待研究的地方，需要更多的物理人才投入到学科研究当中。如何将基础物理的知识规划与未来高新学科的需求联系起来，为以后学生的进一步发展打下良好基础，也就成为了学科内容规划需要考虑的重要因素。学习理论物理，需要扎实的数学基础，因为理论物理的理论性较强，学习起来十分抽象。因此，物理理论的学习，是感性认知的行为。学生在学习过程中，认知物理理论，认知物理世界，将自身与物理的环境相互作用。通过积累理论物理知识，加上自己的思考，给自己形成立体的物理思维模式。除此之外，老师也要发挥良师益友的功能，首先，协助学生掌握尽可能多的基础理论知识，并且能够将新知识和老知识相互结合。其次，老师也要引导学生构建认知体系，搭建自己的知识框架。兴趣是最好的老师，因此，应当尽力协助学生培养对理论物理的兴趣。理论物理本身是十分有趣的，有多种方式可以感知，包括观摩，听讲等。这个过程中，大部分同学都会产生对物理学习的浓厚兴趣，但是也有一部分同学，由于思路跟不上，落下的知识越来越多，慢慢产生了厌恶抵触的心理。理论物理公式繁多，推导过程繁杂，理解起来也晦涩，甚至感觉实际生活中没有用途，因此，部分同学失去了学习的动力，究其原因，还是由于缺乏认知的缘故。

四、创新教学模式

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摘要：

鬼成像作为一项新型成像机制，目前已成为光学成像领域的研究热点。为了探讨光场的高阶关联对于切向运动目标鬼成像的影响，将热光高阶涨落鬼成像理论应用于切向运动目标鬼成像的研究中，并对所得结果进行了数值模拟和仿真实验，给出了相关仿真图像。结果表明，采用高阶涨落关联研究方法研究切向运动目标鬼成像，随着参考光束的阶数增加，光场的高阶关联将会极大的增加背景涨落的噪声，导致图像重建质量变差，而信号光束的阶数增加对成像质量影响较小，总的来说，最低阶的鬼成像得到的鬼像质量最好。

关键字：

鬼成像，高阶关联，切向运动目标，成像质量

1引言

鬼成像（GhostImaging），也称为关联成像，是一种不同于传统成像方式的新型成像技术，已经成为了量子成像领域的热点[1-7]。作为一种非局域成像，对于鬼成像的研究经历了从使用量子纠缠光源[1,2]产生“鬼像”进展到可以利用经典热光源[3,4]实现鬼成像的发展过程。由于热光光源获取简单，更利于实际的应用，已经成为了鬼成像领域中研究的重点之一。经过近十年的发展，鬼成像的实用化研究已经迈出了重要的一步，上海光机所韩申生小组[8]研究的GISC雷达已经可以成像距离在km量级远处的实际物体，并且重建图像的质量已经极大的改善。但是，之前的许多研究主要针对静止目标，由于实际应用过程中目标和成像系统间大部分是运动的，所以研究运动目标的鬼成像性质的实践意义巨大。

在传统光学成像中，目标与成像系统间的相对运动将会导致成像质量的急剧下降，对于鬼成像也有理论和实验得到相似的结论[9]。运动目标的鬼成像研究，现在的研究主要分为两个方向，一是切向运动，二是轴向运动，对于前者，研究人员指出可以使用准静态估计[9]的方法将切向运动过程进行分段研究，即在满足一定条件下，每一段过程中目标相对于成像系统可看做是静止的，给出了切向运动目标鬼成像的研究思路。对于后者，研究人员将轴向相关深度[10]的研究结论应用在轴向运动目标鬼成像研究中，给出了轴向运动目标的计算模型和实验验证[11]。同时，研究人员也提出了相应克服鬼成像运动模糊的方法：在文献[12]中，研究人员提出基于参考光路CCD探测器记录的光场强度分布平移补偿进而提高运动目标鬼成像分辨率的方案，获取了运动目标的高分辨率鬼成像重建图像[12]。在文献[13]中，他们提出了一个不受目标运动影响的成像方案，即傅里叶变换鬼衍射可以很好的消除目标抖动造成的运动模糊[13]。随着高阶鬼成像的提出，研究人员普遍认为，鬼成像的可见度随着阶数的增加而提高，成像阶数越大，成像效果越好[14-16]。而此前切向运动目标鬼成像研究使用的是二阶鬼成像方案，并没有研究人员探究多光场的高阶关联对于运动目标鬼成像的影响。本文将高阶鬼成像方案运用于切向运动目标鬼成像性质研究中，推导了切向运动目标的高阶鬼成像计算模型，并用计算机仿真了实验过程，从理论和仿真实验中分析了不同信号光束和参考光束的阶数对对于切向运动目标鬼成像质量的影响，为研究切向运动目标鬼成像提供了一种新的思路。

2理想热光高阶强度涨落的切向运动目标鬼成像模型

传统的无透镜热光鬼成像系统由两路光路构成。激光束经旋转毛玻璃调制后，形成赝热光源，赝热光源经过一个非偏振性的分束棱镜BS后分成两束光。其中一束通过物体后，传播到一个无分辨的桶探测器上，成为信号光路，另一束经过自由空间传播后到达一个具有分辨率的CCD探测器上，成为参考光路，当物体与桶探测器距离可忽略不计，且1zz时，那么通过对两个探测器探测到的光场强度进行关联，可得到物体的实空间像。研究人员对于切向运动目标的鬼成像研究主要采用如图1所示的实验原理图。这里的目标是可以沿着信号光路切向（也就是图中显示的速度方向）运动。对于图1的鬼成像系统，研究人员指出，两个探测器上的强度涨落应用的是信号光场和参考光场的二阶关联。而参照光场二阶关联理论，很容易类推出光场的高阶关联理论，将高阶关联理论，并将之运用在鬼成像中就形成了高阶鬼成像。

3数值模拟与分析

为了验证以上的理论推导，我们进行了数值模拟和计算机仿真实验。设置光源波长为632.8nm，光源的横向尺寸为D3mm，光源平面到CCD探测平面的距离z600mm，使用的模拟目标为纯振幅透射双缝，如图3（a）所示，目标大小为3080pixels，透光区域为305pixels，首先，作为对比，我们给出了阶数m1，n1时静止目标鬼成像重建图像，如图3（b）所示；然后我们设定目标沿信号光路切向做匀速运动，速度为v0.002pixels/sampling，它的含义为每完成500次采样，目标运动1个像素，采样次数为5000。然后我们仿真了在阶数m和n分别为1、2、4的情况下切向运动目标的鬼像m,nG重建结果。结果如图4所示。结合图2、图3，由于目标的运动，在参考CCD探测器上将会得到的是目标的一个拖影，显然，目标的运动导致了鬼成像质量严重下降；由图3、图4可以看出，当参考光束的幂次阶数n不变而信号光束的幂次阶数m增加时，目标鬼成像的成像质量并没有明显差别；而当信号光束的幂次阶数m不变而参考光束的幂次阶数n增加时，目标鬼成像的成像质量出现了明显差别，参考光束的幂次阶数n增加会使目标成像质量大幅下降。综上所述，我们可以发现，切向运动目标的鬼成像在阶数为m1，n1所得的图像质量最好，这是因为鬼成像是基于统计平均计算出来的图像，所以增加信号光束的阶数对应增加了鬼成像的信号项，而增加参考光束的阶数对应增加鬼成像的背景项，当参考光束的阶数增加时，背景噪声将会极大的增加，导致图像信号完全淹没在背景涨落的噪声中，而且目标物体运动时鬼成像过程中的采样不足，也极大的增加了噪声。这与文献[14]-[16]所得的结果并不相同，这是因为本文中所采用的高阶关联是消除背景项的BSGI方式，而文献[14]-[16]中所采用的高阶关联并没有消除背景项，所以会得到关联阶数的增加将会得到鬼成像质量增加的结果，本文所采用的BSGI研究方法，可以消除一些随机因素，得到更佳的研究效果。

4结论

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一、化合价概念的历史演变

化合价概念从提出到现在，已经一个半世纪，随着人们对分子及分子结构的认识越来越深入，早期那种认为可用整数定量量度化学元素性质的化合价概念已经过时，化学家的注意力已转向用分子轨道理论来讨论化学键的本质.从历史发展的角度来看，化合价概念的演变与发展经历了四个重要阶段：化合价的提出、化合价概念的发展、化合价的电子理论阶段和分子轨道理论阶段.

1.化合价概念的提出

1852年，英国化学家弗兰克兰在研究金属有机化合物时提出了化合价的思想，认为金属或其他元素的每一个原子在化合时具有一种特殊的性质――化合力，即任何一个原子都有和一定数目的其他原子结合的性质.“化合力”概念的提出揭示了元素化合力与基团化合力之间的联系，“化合力”后来被德国化学家凯库勒翻译为“价”，得到欧洲各国的普遍认可；我国早期使用的术语是“原子价”，1991年公布的《化学名词》中译为化合价，并给出定义：一定数目的一种元素的原子只能跟一定数目的其他元素的原子化合，这种性质叫做化合价.

2.“化合价”概念的发展

化合价的概念提出后，在较长的时间内并没有相应的理论去解释原子间结合的原因，直到化学家们把研究重点从化合价的本质转移到原子结合的数量关系上.20世纪，原子结构理论的建立为揭示化合价的本质奠定了基础.1861年，俄国有机化学家特列洛夫首先提出“化学架构”的概念，并指出物质的化学性质决定于它的化学结构，1916年美国化学家路易斯在《原子和分子》中阐释了化合价的电子理论，解释了分子间作用力的实质，提出：原子失去或获得电子后形成稳定的电子结构，金属原子易失电子，非金属原子易得电子形成负离子，正、负离子间的静电库仑力是离子间形成化合价的本质.

3.电子理论的发展

1927年，英国化学家海特勒和德国化学家伦敦把量子力学理论应用到分子结构中来，后来又经过美国化学家鲍林等人的发展，建立了现代价键理论(简称VB法，又叫电子配对法)，1931年，由鲍林和斯莱托创立了杂化轨道理论.价键理论和杂化轨道理论都认为，原子的化合价与原子核外电子层中未配对的电子数目相等.因为有几个未配对电子，就可以借电子对的形式来形成几个共价键，从而生成具有一定稳定结构的分子.例如：H、F、O、N、He、Ne基态时原子核外未配对电子数分别是1、1、2、3、0、0，所以它们的化合价也分别为1、1、2、3、0、0.

4.分子轨道理论阶段

1931年鲍林提出了杂化轨道理论和电价配键、共价键的配合物价键理论，1932年美国化学家密立根和德国化学家洪特等人创立了分子轨道理论(简称MO理论)，以及随后提出的单电子键、三电子键和缺电子键等概念，使化学家们对原子间相互化合的形式、结构、性质等的认识进一步深化和发展，同时也使化合价的传统概念暴露出来这样那样的缺陷.1938年，鲍林出版了《化学键本质》一书，宣告了用整数定量量度化学元素性质的化合价的消亡，并引导化学家们将注意力转到探索化学键的本质上来.至此，人们开始清醒地认识到用化学键数目来计算原子的化合价的方法是行不通的，至少在有些类型的化合物中是无法应用的.

二、化合价的学习困难分析

通过对化合价概念的演变与发展的历史回顾，我们可以看到，在第一阶段的化合价概念仅仅回答了原子间相互化合的数量关系.第二阶段则将化合价的数值与共价键数目或原子中未配对电子数目画上等号，从而使化合价这一起初比较抽象的概念变得具体起来.第三阶段，化合价的分子轨道理论为揭示化学键的本质提供了理论基础，同时说明用整数定量度量原子化合价的概念已经过时，对于奇数电子的分子、缺电子分子和夹心面包型分子中原子的化合价，必须用分子轨道理论来阐述才能得到满意的解释.这不断变化的含义，让化合价披上了一层神秘的面纱，也导致了学生化合价学习的困难.

首先，从化合价的发展历程可以看出，化合价这一概念的含义不断在发生变化，而并不是我们现在教材中给出的化合价的含义，所以这就导致了学生学习了化合价概念之后，按照所学的化合价知识去判断其他物质中元素的化合价时，常常会遇到解释不通的时候，比如说四氧化三铁中铁的化合价、过氧化氢中氧的化合价.这样就导致学生难以理解化合价这个概念.

初三学生在学习化合价之前头脑中没有与“化合价”相连接的先行组织者，化合价知识很难与学生的已有知识经验相连接，学生只能靠死记硬背老师教给的口诀，这样学到的知识在练习应用中又频频出错，这对学生来说更是雪上加霜，化合价的学习更加困难.

其次，化合价如此复杂的发展史，对于很多的初中教师也是陌生的，教师在理解化合价时都不能给出其确切的含义，如果要传授给学生，讲到什么程度、怎样讲合适，这对教师来说本身就是一个挑战，所以很多教师则干脆不讲，直接告诉学生一个“化合价记忆口诀”，学生们只会记住这些口诀，而对于化合价什么含义、怎么用，则是一塌糊涂.

三、解决化合价学习困难的教学建议

以上从化合价发展史的角度分析了初中化合价难学的主要原因，在教学中为帮助学生理解化合价的概念，教师要注意以下两个方面：

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关键词：计算机应用；现状；发展趋势

引言

计算机是20世纪人类社会最为重要的发明之一。我国于上个世纪下半叶开始着手进行计算机技术的研究开发工作。短短几十年，我国计算机技术实现了突飞猛进的高速发展。特别是改革开放以后，计算机在各行各业获得了大范围的推广、应用，随着我国经济发展水平的不断提高，计算机技术应用的广度和深度也在不断增加。计算机应用水平的高低已经在一定程度上成为目标行业现代化程度的重要体现之一。做好计算机应用的分析与管理，是进一步深化计算机技术应用的重要前置条件，也是推动我国经济发展和社会活动高效开展的重要措施。

1计算机应用技术发展简介

1.1计算机应用技术的基本含义

计算机具有非常丰富和强大的使用功能，围绕计算机在社会生产、生活各个领域中的应用所开展的关于计算机应用的各类理论、方法、技术和系统性的研究就是计算机应用技术的主要内容。按照应用的形式不同，计算机应用技术包括数字计算领域和非数值计算领域两类。这两个分类彼此间既有相同的内容又有各自的特点，但二者在发展科学技术和开展社会活动方面所发挥的作用都是非常显著的。

1.2计算机应用技术在我国的发展历程

计算机进入我国是在20世纪四十年代。在当时，计算机主要应用于军事领域，应用范围较为狭窄，主要还处于数值计算的范围内。自上个世纪五十年代起，计算机应用逐渐从数值计算领域向非数值计算领域发展，用单一的军事用途转向民用领域。越来越多的计算机技术被投入到企业信息管理、工商业事物处理以及数据处理等方面。而等到了二十世纪七十年代，计算机技术已经在社会生产、生活的各个领域获得了广泛应用。时至今日，在我国计算机技术应用已经成为涉及工业、农业、服务业等生产领域、科研开发、军事国防的综合性跨领域学科。随着功能的日趋完善和生产、使用成本的降低，计算机逐渐走入千家万户，成为人们家庭日常生活的常见设备。特别是互联网高速发展的这几年来，计算机技术与网络技术充分结合，实现了许多前所未有的新功能，用途日益广泛，在改善人们生活、工作条件、效率的同时，也深深改变着人类生活和思维模式。计算机应用已经不再局限于自然科学，而是进入了社会科学的范畴。

2当前我国计算机应用的发展状况与面临的问题和困难

2.1我国计算机应用发展状况

进入21世纪以来，我国计算机保有量和使用人数都呈现出爆炸性增长。计算机产业在蓬勃发展，带动了上下游产业，创造出巨额的社会经济财富，成为新世纪我国国民经济建设的主力军，在不同领域都有着极为突出的贡献。其中，在农业科技方面，我国已经组建完成了覆盖全国的农业生产流动信息网络，专门负责农业科技工作的农业科技信息网络同时开通。在文艺工作方面，计算机技术大量应用于影视作品的三维动画制作之中，它的应用赋予了影视剧更多的表现形式，为文艺创作开拓出新的道路。在医疗卫生方面，计算机技术的应用，降低了许多医疗手段的实施难度，提高了医疗管理工作的效率。在公共安全方面，公安系统通过引入计算机互联网技术，实施网上追捕逃犯，公检法机关使用自动化办公系统，工作能力进一步增强。在教育方面，藉由互联网技术开展的网络远程教育，扩大了受教育人群数量，在日常工作、生活中，计算机的广泛使用，不仅提高了工作效率，降低工做成本，丰富了人们生活，更对人类思维和行为方式产生了长大影响。与此同时，我们也应该看到我国计算机技术应用方面还存在很多缺陷和不足，主要有以下几个表现方面：一是我国信息产业发展相对缓慢，特别是和高速发展的信息化之间差距日趋显著，越来越多的计算机应用因为配套的软硬件设施不完善而无法实现。在很多高端的计算机技术应用领域不得不依靠国外进口，技术吸收速度较为迟缓。二是与计算机产业发展配套的法律保障体系有待进一步完善，专业法律、法规的缺失，给计算机产业的发展带来很大负面影响。三是地区发展不平衡。东西部地区、沿海地区和内陆地区，经济发达和欠发达地区之间，计算机应用状况和水平存在显著差异。四是相对于国外先进国家，我国计算机应用技术发展水平整体偏低，上网企业和上网家庭在我国企业和家庭总数中所占比例还比较小，企业信息化水平不高。

2.2我国计算机产业面临的困难和存在的问题

计算机的普及方便了人们的工作、学习、生活，但就计算机产业本身而言，还存在一些问题。一是顶层设计缺乏。在宏观方面，政府对计算机产业的规划还不完善，缺乏科学有效的政策指引。二是行业标准有待确立。我国计算机产业起步较晚，尽管发展迅速，但和先进国家相比差异明显。国外先进国家都有着一套较为全面、系统、针对性和实用性较强的产业规范和行业标准，我国在这方面还有很长的道路要走，特别是对于计算机网络犯罪问题，需要投入大量的精力去完善相关标准。三是我国计算机普及率还不高，限制了计算机应用的发展。四是专业人才缺乏。我国每年都有大量计算机及相关专业的高校和职业学校毕业生进入IT行业中来，但真正顶尖的计算机人才非常匮乏。上述种种，都是限制我国计算机产业高速健康发展的重要因素。

3计算机发展展望

发展到今天，计算机已经发展出多种技术路线。下面，就对其中主要部分一一进行简要介绍，便于大家更好的了解和掌握计算机发展过程中的尖端技术，更好地进行计算机应用与研究工作。一是光计算机。该种计算机凭借光器件所具有的频率高、带宽大、好能少、信号清晰等特点在信息处理量方面独占鳌头，是为了计算机发展的主要方向之一。二是量子计算机。该种计算机通过量子计算机制进行运作，将复杂、繁琐的工作任务分解成多个细小的内容，落实到各个资源节点上，提高了资源使用效率，促进工作水平的提升，降低了任务的完成难度，缩短了完成时限。三是化学计算机。该计算机以碳分子作为信息传递载体，信息流通速度极快，市场发展前景广阔。

4结束语

计算机技术的应用，为人类发展注入了新的活力。随着计算机在我国的迅速普及，各行各业都焕发了蓬勃生机。我们相信，随着计算机应用技术的进一步深入发展，计算机在社会生活中所发挥出来的作用也会更加显著。做好计算机应用技术开发与管理，利国利民。

参考文献

[1]刘清.浅谈我国计算机的应用现状及发展趋势[J].计算机光盘软件与应用，2012.

[2]龚炳铮.我国计算机应用发展的回顾与展望[J].自动化博览，2003.

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关键词：数码艺术；文化；数字化

一、思想渊源

受杜尚影响，上世纪六十年代艺术家普遍开始将沟通与合作作为关注焦点，它们不断尝试将新的行为模式和新的媒介，借鉴新的人类经验，改变思维方式，探索尝试各种可能性。艺术家尤其关注观众对作品的反馈，希望大众更多地参与到作品当中。在这些艺术家眼中，艺术不仅仅是某个实体存在，它更多地强调过程：艺术形成的概念或思想。上世纪初的量子物理学和上世纪末的神经科学与生物学的发展，某种程度上可以说，佐证了人类曾经的某些“狂想”的科学性，极大地激发并丰富了艺术家的想象。在杜尚作品《大玻璃》中，观众欣赏作品同时，倒影在玻璃的映像，才使作品完整起来，艺术的客体发生了变化，他们不仅是接受者，也成为了创造者。佛教《严华经》中，解释世界为一个相互关系的完美网络，在这里所有的事物和事物以一种无限复杂的方式相互作用。杜尚认为：“艺术作品不能单独地存在于一个对象中，而是存活在一个系统中，所有的创作行为，并非都是由艺术家独自进行；观察者通过破译和解释其内在的含义把作品与外界联系起来，从而增加了创造性的行为。”艺术出现的新秩序是交互性，它分散了作者的同时，观察者与创造者的界限被打破了。远程通信网络能够将图像和文本组成一种新的结合形式，通过计算机程序将两者结合成一种意识流，这里没有“发送者”和“接收者”，只有“使用者”文本的概念不仅只是现成的结果，而是可以在知识积累过程中不断改写。数码艺术本质上是非物质性的，它于了某种理念基础上构建的世界不仅增强了人们的感知，也改变了人们的感知。在远程交互中的我们不是一个孤立地思考、观察和感受的个体，创造力是共享的，来源是分散的，它使得人们能够参与全球视野的生产生活中。

二、数码艺术的特质

数字艺术最鲜明的特质为互动性与连接。在虚拟现实中的表现特征是远程、沉浸式的。增强现实更接近真实世界。将图像、声音、触觉和气味按其存在形式添加到自然世界中，但减少了沉浸感。数字艺术创作需过程需要经过五个阶段：连结、融入、互动、转化、出现。首先，是同网络连结，并让你全身融入其中，参与系统中并与系统中的其他人沟通交流，在与他人的互动中，你的思维是流动的，随之数码艺术作品不断发生转变，最后它可能形成新的影像、新的与人连接方式、新的思维法则和经验。艺术家希望他的作品能不断与人产生互动，在虚拟空间中，人们的意识自由地交流，不同背景、不同身份的观众对作品呈现出丰富的解读。以计算机为媒介的系统从本质上看是交互、转化的，在很大程度上反对平和的稳定性。理查德.罗蒂在在《偶然、反讽与团结》中认为通过语言“表现现实”的整个想法以及为所有人找一个单一环境的想法应当抛弃。数码艺术是数字化时展的必然产物，是结合数字科技与艺术的一门新的互涉学科。它同时兼备工科和文科两种学科性质，结合“艺术”和“计算机科学与技术”，同时还将融合其他如心理学、社会学、哲学、生态学、文学、音乐等学科的交涉影响，而且也一定还会吸引更多的不同学科背景的人融入当中。

三、当代数码艺术家的重新定位

早在十九世纪，瓦格纳就认为现代艺术应当是融合多种元素呈现，他曾说：“现有的艺术都是些末流之作”。十九世纪艺术家把这个音乐、舞蹈、语言等作为单独的表现手法，瓦格纳认为艺术发展的方向应该是这三个不同的元素应该是放在一起的重新做出一个歌剧，把所有的舞剧、话剧融合在一起的。他透过一个综合的方法进行了融合，将所有感官性的元素包括在里头。这里面有一些不同的区域，包括灯光、音响、具体的语言、风格的设计、主张等等，这些融合做成超艺术的一种作品出来。当代艺术家在虚拟空间中与观众密切地合作联系。新的交互式数字科技被广泛应用，多媒体不过是其中较为大众所知的一种。其它诸如智能建筑、人工智能、人工生命、纳米技术、3D打印等，都在冲击到我们的生活与思考方式，我们对自我与所处环境的看法，以及我在各种情境所扮演的角色。传统艺术将重心放在对象的表现和其所代表的的含义，今天的艺术关心的是是互动、转换和出现的过程。在艺术方面，个人表达与个人创意已经由艺术家延伸到了观众，这是人人都是艺术家的时代，并且人们对艺术家的期待已不仅是创作动人的内容，而是构建出环境、空间、与关系，让观众能够参与其中，艺术家做的不再局限于对现实中取样反映他的思想观点，而是构造一个空间，让观众在其中创造自己的世界。

作者:李黎 单位:苏州大学艺术学院

篇10

一、 应用讲过的物理知识解释耳闻目见的物理现象和实际应用

青少年的成长过程也是对周围世界不断认识的过程，在他们的头脑中有许多问号，他们渴望着从所学的知识中找到答案。如果我们能帮助他们解开一些长期积存在心中的迷团，这不仅可以使他们更好地掌握所学过的知识，更重要的是可以激发学生学习物理的热情以及逐步地培养起同学们观察分析周围事物的能力。这种能力的培养便是一种智力财富的开发。它将使同学们终身受用。这种教学的效果要比只学会解几道题目好得多。

如此重要的教学环节却常常被忽视。教师对于原理的演绎推理，公式的计算和应用已给予应有的重视。但是对于物理原理的实际应用的例子却轻描淡写，甚至删去从略，这都是教学中亟待改进的方面。

二、 介绍物理定律的相对性

写进书本的理论不是完美无缺的，指出某些理论的缺陷与争论，把同学们从迷信书本的框框中解脱出来，培养他们独立思考及分析和批判的能力也是教学的目的之一。

中学物理教材中的力学部分是以牛顿力学作为基础的经典力学。在日常生活中我们观察和接触的力学现象几乎都可以用牛顿力学解释。但是当人们的科学视野延伸到物质的微观领域和高速运动及宇宙空间时，牛顿定律就不再适用了。研究微观领域必须用量子力学，处理高速运动及大尺度宇宙空间问题，必须用相对论力学。要让同学们知道牛顿力学的应用条件。教材中物质波就比较详细地谈到了电子的衍射现象，牛顿力学就无法解释这种现象。在原子结构一章里，也较详细地谈到了卢瑟福原子核式结构学说与经典电磁理论的矛盾。其矛盾的根源出于经典理论，不适于微观领域。

讲述这部分内容时，也应该向学生们指出相对论力学与量子力学，并不是对牛顿力学的否定，牛顿力学仅是在宏观、低速条件下对物体运动规律的近似描述。

三、 多联系尖端科学

人们形象地把我们当今的时代称为“知识爆炸”的时代，当代的物理学也正面临重大突破。如果我们的教学内容仅仅是格守书本上的几条定律所确定的范围。那么和这个时代就相距太远了。我们应当让学生按摸到科学时代的脉搏。

例如，在讲解人造地球卫星的运行和三级火箭的推进原理时，可以介绍航天飞机试航成功的重要意义。在讲解电子技术基础时介绍电脑在工业、农业、科研及社会活动中的重要作用。在讲解磁场时可以介绍超导现象在技术上的应用，在讲解原子的受激辐射时介绍激光在各个领域的应用等等。

把这些与课本知识相关联的古代科学信息传递给同学们，可以扩大他们的知识面。青年人极富于幻想，我们应当引导鼓励他们大胆地去想象、去创新、去探索那些未知的科学世界。

四、 把中学某些物理知识适当地引申深化

例如，在简介气体分子运动论的内容时，为了使同学们对“气体温度的高低反映了大量气体分子无规则运动的激烈程度”这一物理图象有更深刻全面的理解，可以把大量气体分子速率分布所遵循的统计规律通俗准确地介绍给学生。一旦他们领悟了统计规律的涵义，也就意味着在他们的面前又打开一扇物理的天窗。了解了统计规律的含义也为以后某些章节的学习（例如光的本性）奠定了基础。当然，在中学阶段，类似这样的知识也只能给同学们一个轮廓的介绍。

五、 介绍历史上的科学家为探求科学的真理而奋斗终身的事迹

例如，布鲁诺伽俐略为科学献身的精神；牛顿、爱因斯坦严谨的治学态度；居里夫人蔑视名利的高尚情操等等都是同学们的楷模。从某种意义上来说这些科学家的伟大成就，改变了人类历史的进程，受到了后人永久的尊敬。

在我们进行四化建设的祖国，需要大批为探求科学的真理而永攀高峰的人，富有强烈进取心的青年人，可以从大批优秀科学家的身上汲取前进的力量，这是单纯的物理概念，公式的传授所不能取代的。因此结合物理课的章节教学介绍一些著名科学家的事迹是十分必要的。

六、 注意物理课中的语文

物理课教学的全过程贯穿着语文课的教学。这并不是说要求物理课中讲语文，而是强调物理课中有语文。

物理课学习中一个突出的薄弱环节就是学生不会用语言来表达自己的观点，对于观察到的物理现象，缺乏归纳、分析、总结的能力。因此，教师在物理课的教学中就应十分注意培养学生用准确简洁的语言来表述一条定律或一个物理现象。注意培养学生从众多的物理现象中归纳、总结出某个规律的能力。并且尽量从书本上或从自己的教学中为学生们做出表率。

例如，玻尔理论的主要内容之一便是这样表述的。“原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定。”

简洁的三句话准确地表述了三个物理图象，而且指明了三个物理图象的内在联系。其中“跃迁”两个字准确、形象、生动地描述了原子能量的“量子化”现象，为学生展示了一幅清晰的物理图象。教师在讲授这部分内容时，不仅是解释这段文字所表达的物理概念，而且还要帮助同学们分析这段文字是如何沿着时间的顺序来描述了一个物理过程。当然，我们也可以沿着位置的顺序，因果的顺序等来描述一个物理过程。只要在这方面肯下工夫，就能收到更加满意的物理教学效果。

七、 重视物理学的发展史

物理课的教学与辨证唯物主义的教育是不可分开的。物理学的发展史，也是一部唯物主义与唯心主义斗争的历史。培养学生用辩证唯物主义的观点去观察整个物理世界，指导他们在物理学的学习和研究过程中少走弯路，培养他们为探究科学的真理而奋进的精神，是每个物理教师义不容辞的责任。

例如，在介绍电场与磁场时，一定要向同学们反复强调电场与磁场是客观存在的物质，因为场与场之间存在着力的相互作用。这也证明了某些物质客观是否存在，不是以人的意志为转移的，不能以人的感官能否被直接感知作为判断客体是否存在的依据。这就是最基本、最朴素的唯物主义教育。前面提到的相对真理与绝对真理的辨证统一也是学习辩证法的一个生动例子。

八、 介绍物理学与其它学科的相互渗透

例如海豚、蝙蝠有着完善的发射和接收超声波的器官。深入地研究动物身上的超声波器官的构造和功能，并将获得的知识用来改进或创制新的设备，这便是仿生学所研究的内容。

人体内有生物电流及磁场，近年来，人们更进一步发现生物细胞可以发射无线电信号，因此研究生命体内的电磁学现象，可以更进一步地探索和揭示生命现象的本质，这又属于生物物理学所研究的内容。

大地磁场使岩浆中的铁磁成分有序排列。因此，研究古老岩石中的铁磁物质分布规律，可以推测地壳的演变过程以及大地磁场的变化规律，这是地球物理学所研究的内容。