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srt结题报告总结

小草范文网  发布于:2017-02-03  分类: 结题报告 手机版

篇一:SRT结题报告格式

喀斯特地区城市化对地下水重金属含量的影响与水质评价 结

书 指 导 老 师: 刘 方项目负责人:吴 盼 盼

小组成员: 张馨 兰青 邹昌艳 目 录

第一章 绪论 ......................................................... 3

1.1 喀斯特地区地下水现状概况 ................................... 3

1.2 城市化对水环境的影响概况 ................................... 3

1.3 地下水重金属污染概况 ....................................... 4

1.3.1 国外地下水重金属污染概况 .............................. 4

1.3.2 国内地下水重金属污染概况 .............................. 5

1.4 研究目标及意义 ............................................. 6

1.4.1 研究目标 .............................................. 6

1.4.2 研究意义 .............................................. 6

第二章 贵阳市自然背景概述 ........................................... 8

2.1 贵阳水文地质特征 ........................................... 8

2.2 贵阳市环境现状 ............................................. 8

第三章 样品采集及分析测试 .......................................... 10

3.1 水样品采集地的选取 ........................................ 10

3.2 样品的采集 ................................................ 11

3.2.1 样品采集前的准备工作 ................................. 11

3.2.2 样品的采集 ........................................... 12

3.3 样品的分析与测定 ........................................... 12

3.3.1 水样的制备 ............................................ 12

3.3.2 野外参数的测定 ....................................... 12

3.4 环境质量评价标准 .......................................... 13

3.4.1 地下水质量分类 ....................................... 13

3.4.2 地下水重金属质量分类指标 ............................. 14

3.5 地下水样重金属环境质量评价方法 ............................. 14

第四章 喀斯特地区城市化过程中地下水重金属的含量及水质评价 .......... 15

4.1 喀斯特地区城市化过程中地下水常规指标的测定 ................ 15

4.2 喀斯特地区城市化过程中重金属含量的测定 .................... 16

4.2.1 采样点地下水重金属含量的测定 .......................... 16

4.2.1 喀斯特地区城市化过程中地下水水质评价 ................. 18

第五章 结论 ........................................................ 20

参考文献 ........................................................... 21

第一章 绪论

1.1 喀斯特地区地下水现状概况

喀斯特是发育在以石灰岩和白云岩为主的碳酸盐岩上的地貌,世界上主要集中分布在地

中海沿岸、拉丁美洲和东亚地区。中国碳酸盐岩出露面积125万平方公里,约占全国国土面

积的13%,是世界上喀斯特比例最高的国家之一。其中西南地区的喀斯特面积最大,约占全

国岩溶面积的31.55%,集中连片分布广西、贵州、云南三省(区),岩溶总面积达32.06

万平方公里,占全国岩溶面积的23.4%,占三省(区)总面积的39.7%,是我国岩溶面积最

集中的地区。

我国西南地区气候湿润,降雨丰沛,流水作用显著,地下水资源相当丰富。该地区存在

大量的可溶性岩石,岩石具有一定的孔隙和裂隙,它们是流动水下渗的主要渠道。岩石裂隙

越大,岩石的透水性越强,岩溶作用越显著。在溶洞中,岩溶作用愈强烈,溶洞越大,地下

管道越多,喀斯特地貌发育越完整。贵州境内岩溶地形发育强烈,岩溶地形占全省国土面积的70%以上,地表多漏斗,地下

多溶洞伏流,是中国喀斯特地形分布最为集中的省份之一。贵州境内岩溶发育强烈,占全省面

积的70﹪以上;地表多漏斗,地下多溶洞伏流,地下水与地表水交换强烈,地下水补给极为丰

富,水-岩反应速度快且充分.

地下水主要来源于大气降水和地表水的入渗补给,以地下渗流方式补给河 流、湖泊,由于特殊的岩溶作用过程和发育特征,出现一系列特殊岩溶环境问题. 喀斯特

地区由于地下水与地表水的交换比较活跃,因此城市地下水极易受到地表污染物的污染。在

地下水用量集中的城市地区,还会引起地面发生沉降.而工业废水与生活污水的大量入渗也会

严重污染了地下水源,危及地下水资源.

1.2 城市化对水环境的影响概况 按照《中华人民共和国国家标准城市规划术语》的定义,城市化是“人类生产与生活方

式由农村型向城市型转化的历史过程,主要表现为农村人口转化为城市人口及城市不断发展

完善的过程。城市是人类文明的标志,是人们经济、政治和社会生活的中心。城市化的程度

是衡量一个国家和地区经济、社会、文化、科技水平的重要标志,也是衡量国家和地区社会

组织程度和管理水平的重要标志。”其特点为:(1)城市人口不断增长:1920年时,世界城

市人口占总人口19.4%, 到1980年,上升到41.3%。(2)世界人口不断地向城市集中,百万人口以上的城市不

断增加。城市化进程促进了工业化,增强了人类改造自然的能力,提高了对物质和能量的利

用效率,节约了空间和时间,给人类带来了巨大的效益。然而,仅仅看到城市化所带来的丰

硕成果是远远不够的,城市化过程也带来了许多新的问题,其中环境问题就不容忽视。 在城市的发展中,便利的城市基础设施、大规模的交通系统、发达的贸易和增加的工业

生产,刺激着人口的集中,改变了城区的土地利用情况,如清除树木、平整土地、建造房屋、

街道,整治河道以及兴建和完善排水管网等,造成天然田野、森林、河流的消失,并出现大

量污染。人们必须维护和恢复城市生态系统,建立新的物质和能量流动体系,以保证其平衡。

城市化的发展和程度直接和间接的影响到城市地区的水环境。 随着城市化的发展,树木、农作物、草地等面积逐步减小,工业区、商业区和居民区的

面积不断增加。城市化过程也使相当部分的流域(例如小的河道、湖泊和湿地)为不透水地

表所替代,减少了蓄水空间。由于不透水地表的入渗量几乎为零,地区的入渗量减小,地下

水补给量相应减小,枯水期河流基流量也将相应减小。 城市径流中污染物组分及浓度随城市化程度、土地利用类型、交通量、人口密度和空气

污染程度而变化。一般雨洪径流中的污染物来自三个方面:降水、土地表面和下水道系统。

其中污染物大概分为:悬浮固体(ss),重金属,富营养化物质(如氮,磷),细菌和病毒,

油脂类物质,酸类物质,有毒有机物(除草剂等)和腐殖质。排入水体的污染物当在数量上

超过该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量时,就会导致水的物理、化学及微生物性

质发生变化(溶解氧降低、富营养化和毒性作用),使水体固有的生态系统和功能受到破坏,

限制潜在的水资源利用。

1.3 地下水重金属污染概况

1.3.1 国外地下水重金属污染概况国外水环境受重金属污染的报道也比较多。weber报道,如今,美国大约有15000家公

司从事电镀和金属磨光,这些公司直接或间接地排放工业废水,造成了水环境的重金属污染

(weber j,1999)。篇二:南京农业大学srt结题报告(结稿) srt计划项目结题验收报告 项目名称:

南京地区常见犬部分血液学及生化指标参考值的测定申请者: 曹 彦 琼 学院: 动物医学院 专业: 动 物 医 学2007年 5 月 16 日 南京农业大学教务处制 指导教师: 邓益锋 职称: 讲 师12抗凝剂不同使用方法和不同测定时间对犬 血液常规分析的影响

曹彦琼,陶珊,郭浩,皇超英,王辉指导老师:邓益锋 (南京农业大学动物医学院 江苏 南京210095) 摘要:本文采用注射器内、ep管内、注射器和ep管内加入10%edta-na2等不同的抗凝

方法和在采血后2~5分钟内、1小时、3小时进行血常规测定来检验抗凝剂和不同时间对犬

血常规结果的影响。结果显示,注射器内加抗凝剂、ep管内加抗凝剂不能很好地抗凝血,用

于血液常规分析,注射器和ep管内加入抗凝剂可很好地抗凝血,用于血液常规分析;抗凝剂

对血常规测定影响差异不显著(p>0.05)。故在注射器和ep管内同时加入抗凝剂可用于血

常规测定。 关键词:抗凝方法;不同测定时间;血常规;影响 the effects of different anticoagulant methods and different testing time on

blood routine

cao yan-qiong, tao shan, guo hao, huang chao-ying, wang hui (college of veterinary medicine, nanjing agric univ, nanjing 210095, china) abstract: in this article, the anticoagulant was added in syringes, eppendoff

tubes, both syringes and eppendoff tubes to anticoagulating. blood routine were

measured in 2~5min, 1h and 3h after blood sampling. then the effects of different

anticoagulant methods and different testing time on blood routine were analyzed. it

resulted that the anticoagulant effect of anticoagulant both in syringes and

eppendoff tubes was significantly stronger than the other’s. anticoagulant did not

affect the results of blood routine. therefore, anticoagulant could be sued in

measuring blood routine.key words: different anticoagulating; different measuring time; blood routine;

effect 血液常规分析是兽医临床检查和疾病调查的最基本项目,通过血常规分析仪可以快速对

病畜的状态进行诊断和分析。但在疾病普查时,携带血细胞分析仪不太方便,将血样带回实

验室检查,常因血液凝固而不能用于检测,影响了普查工作的进行。能否用抗凝血进行血细

胞的检测以及血液抗凝后对血细胞检测有何影响,都有待于进一步研究。本实验即对该问题

进行研究,为大规模血液常规分析摸索条件。本实验采用10%edta-na2作为抗凝剂[12]。

1. 材料与方法

1.1 试验动物与分组为门诊注射疫苗犬10只,分别进行不抗凝采血、注射器加抗凝剂采血、ep管加抗凝剂

采血、注射器和ep管加抗凝剂采血,在采血后数分钟、1小时和3小时进行血常规测定。血

液可用于血液细胞分析的为抗凝效果(原文来自:wWw.xiaOcAofANweN.coM 小 草 范 文 网:srt结题报告总结)好,反之则差。 3

1.2 仪器与试剂

fx9080动物血液细胞分析仪(南京普朗医用设备有限公司)、离心机、离心管、微量加

样器、注射器、ep管、剪毛剪、镊子、记号笔、标签等。试剂:10%edta-na2溶液、稀释液(配套试剂)等。 1. 3 抗凝剂配制与运用将edta-na2配制成10%浓度的溶液,润洗注射器和ep管管壁,于烘箱中干燥后备用。 1.4

血样的采集与保存

用头皮针接含抗凝剂注射器从试验犬前肢头静脉采血1ml,注入含抗凝剂的ep管,轻轻

颠倒ep管,使抗凝剂充分溶解于血样中,改好盖子备用。用不含抗凝剂的注射器吸出头皮针

管内的血液,注入不含抗凝剂的ep管中,备用。 1.5 测定方法 将血细胞分析仪开机,预热20~30分钟,先用稀释液进行空白测量一遍,检查仪器测量

功能是否正常。取两只干净的样杯,分别加入10ml的稀释液,其中一个为红细胞样杯,另一

个为白细胞样杯。吸20μl血,加入白细胞杯中轻轻摇晃混匀。再从白细胞杯中取出稀释后

的样品100μl,注入红细胞的样杯中,轻轻摇晃均匀,然后在白细胞杯中滴入3滴溶血剂,

轻轻摇晃均匀。把仪器调到相关项目检测的状态。先对红细胞样杯进行测定,将红细胞样杯

放在托盘上,按开始键进行检测,红细胞测量结束,仪器发出一声讯响,此时仪器处在白细

胞待测状态;将白细胞样杯放在托盘上,按开始键进行测定,白细胞测量结束,仪器发出一

声讯响。同时打印机打印出相关项目的测量结果。 1.6 统计分析 运用spss13.0统计软件对数据进行统计分析。对抗凝剂的不同使用方法和不同时间组之

间进行方差分析,数据以平均值±标准差表示。

2.结果

结果表明,注射器和ep管内均加入抗凝剂,抗凝效果比较好,具体结果见表1。血液抗

凝后不同时间血液细胞分析与不抗凝血血液细胞分析结果进行统计分析,结果表明各项指标

间差异不显著(p>0.05)。

表1 抗凝剂不同使用方法对血液抗凝的影响 抗凝效果

好 差

注射器加抗凝剂

7 3

ep管加抗凝剂

5 5 表2 抗凝血在采血后不同时间内血常规与非抗凝血血常规的比较 4

注射器和ep管加抗凝剂

10 0篇三:srt结题报告书 大学生研究训练(srt)计划项目结题报告书

及二氧化钛催化性能研究完 成 人: 徐云剑 朱银侯龙磊 学院(中心):化学化工学院专业班级: 应用化学09级指导教师: 王金刚 职称 副

教授 起止年月: 2011 年 3 月至 2012 年 3 月 填写日期:二○一二 年 三

月 十六 日 填 表 说 明

(不必打印)

一、 填写结题报告书前,请先征求指导教师意见。报告书的各项内容要求实事求是,逐

条认真填写。表达明确、严谨,一律要求用打印稿件。 二 、报告书请于左侧装订成册。

一式1份,由指导教师和所在学院(中心)组织专家验收签署意见并审查后,集中报送教务

处实践教学科。

三 、要求在本报告书后,必须附带经指导教师审阅、签字的详细研究资料与结果(论文、

实验报告等)材料一式1份。

四、如表格不够,可以另加附页。

篇二:SRT计划项目结题研究论文

目名

系名

导教SRT计划项目研究论文 称:基于单片机的变色发光淋浴喷头 者:肖 敏 称: 工学院 业: 自动化 师:李玉民职称: 讲 师

2013 年 5 月 日

南京农业大学工学院教务处制

项 申 院 专 指

基于单片机的变色发光淋浴喷头

肖 敏

(南京农业大学工学院电气系 30210316 E-mail:xiaomin1234@126.com)

摘要:本项目利用三基色叠加变色原理,通过51单片机控制PWM调光电路形成不同光色和光强的组合,利用DS18B20传感器实时采集温度控制发光LED的多彩变色。根据光色改变来实时监控环境变化,并创造性的将LED灯与淋浴喷头相结合,通过光与水的自然相溶性,最终达到了淋浴喷头智能、时序变光的效果。

关键词: LED;51单片机;DS18B20;PWM调光

Luminous shower nozzle based on SCM

Xiaomin

(Nanjing agricultural university institute of electrical system 30210316 E-mail: xiaomin1234@126.com) Abstract: The project will be used three primary color principle of superposition, through the SCM to control the PWM dimming circuit which can form the combination of different colors and intensity of light, realize the color changing of the LED which can monitor environmental change timely according to the color changing under the control of timing temperature, then combine this LED lamp with the shower nozzle creatively,and eventually reach the effect of intelligent, timing light changing of shower nozzle through the solubility of light and the natural water.

Keywords: LED;51SCM;DS18B20;PWM circuit

1 引言

当前社会是一个高速发展的社会,技术更可谓是日新月异。现在浴缸所使用的喷头一般仅有喷水的功能,随着人们生活水平的提高,人们对浴室的要求也越来越高,所以我们运用单片机技术实现实时温度的采集与发光LED点阵的调压来实现灯光的变色,并将此LED灯与淋浴喷头相结合,营造出光、水的和谐效果,让沐浴者能享受到发光淋浴喷头带来的淋浴美感。这种变色发光淋浴喷头克服现有技术的不足,提供一种使用安全、方便、美观的发光淋浴喷头,该淋浴喷头巧妙地采用了新型的照明技术,解决了水电分离和照明效果问题,大大提高了装置的安全性和可用性。

2 整体方案设计

2.1装置系统整体的设计

本设计的整体思路是:(一)温度和时间控制方面:利用温度传感器DS18B20检测喷头出水温度并

通过A/D转换将温度反馈信号送给单片机AT89C52进行处理,在数码管上显示当前环境温度值,并将检测到的温度信号与预设报警设定值进行比较来控制LED的变化,同时通过单片机的定时功能设定最大洗澡时间上限来控制灯的颜色变化。

图2-1系统构成框图

(二)LED变色方面:通过51单片机编程来控制PWM调光电路形成不同光色和光强的组合,根据光叠加原理从而达到不同颜色的灯变化出不同亮度的效果。能够变色的LED正是利用红、绿、蓝三基色原理,通过控制红、绿、蓝三种颜色的灰度来混合出需要的颜色,为了达到这个目的可以在灯里再加一块集成电路,通过上述脉宽调制的方式来精确的控制红绿蓝三种颜色的灰度等级,进而实现光色丰富多彩的动态变化效果。

2.2 方案论证

2.2.1温度传感器的选择

在本设计中,温度传感器的选择有一下两种方案:

方案一:使用数字式的DS18B20集成温度传感器作为温度检测的核心元件,由其检测并直接输出数字信号给单片机进行处理。

方案二:使用热敏电阻作为检测温度的核心元件,并通过运算放大器放大,由于热敏电阻会随温度

变化而变化,进而产生输出电压变化的微弱电压变化信号,再经模数转换芯片ADC0809将微弱电压变化信号转化为数字信号输入单片机处理。

对于方案二,采用热敏电阻作为温度检测元件,有价格便宜,元件容易购的优点,但是热敏电阻对温度的细微变化不太敏感,在信号采集、放大以及转换的过程中还会产生失真和误差,并且由于热敏电阻的R-T关系的非线性,其自身对温度的变化存在较大的误差,虽然可以通过一定电路来修正,但这个不仅将使电路变得更加复杂,而且在人体所处环境温度变化过程中难以检测到小的温度变化。故该方案不适合本系统。

对于方案一,由于数字式集成温度传感器DS18B20的高度集成化,大大降低了外界放大转换等电路的误差因数,温度误差变的很小,并且由于其检测温度的原理与热敏电阻检测的原理有着本质的不同,使得其温度分辨力极高。温度值在器件内部转化成数字量直接输出,简化了系统程序的设计,又由于该温度传感器采用先进的单总线技术,与单片机的接口变的非常简洁,抗干扰能力强,因此该方案适用于本系统。

2.2.2控制器核心的选择

在本设计中采用压AT89C52单片机作为控制核心,通过软件编程的方法进行温度检测和判断,并在其I/O口输出控制信号。AT89C52单片机工作电低,性能高,片内含8k字节的只读程序存储器ROM和256字节的随机数据存储器RAM,它兼容标准的MCS-51指令系统,单片机价格便宜,适合本设计系统。

2.2.3变色方案的选择

本设计开始选择比较简单的“流水灯”式变色方案,但后来调试发现灯光变化较为单调,灯光突变明显,而且不够灵活,后来通过查阅资料加入了PWM脉宽调制的方式来调节LED,发现通过控制每个LED灯管接通电源的时间不仅可以调节灯的颜色,而且可以调节灯的亮度变化,为我们颜色的多样选择提供了很大的便利,能够较好的达到我们预期的效果,适合本设计系统。

3 单元模块的硬件设计

3.1温度采集电路设计

温度传感是由DALLAS(达拉斯公司)生产的可以把温度信号直接转换成串行数据信号供单片机使用,而且硬件开销很低,抗干扰能力强,精度高。DS18B20信息仅需要单总线通信,使用非常方便。

DS18B20其管脚有三个端,其中DQ为数字信号端,GND为电源地,VDD为电源输入端。对DS18B20进行读写编程时,必须保证读写时的时序,否则将无法读取温度结果。主机控制DS18B20完成温度转换必须经过3个步骤:每一次读写前都要对DS18B20进行复位,复位完成后发送一条ROM指令,最后发送RAM指令,这样才能对DS18B20进行预定操作,温度采集电路如下所示:

图3-1温度采集电路

3.2 LED变色电路设计

LED(Light Emitting Diode),即发光二极管。是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料。当两端加上正向电压,半导体中的少数截流子和多数截流子发生复合,放出过剩的能量而引起光子发射,直接发出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫、白色的光。

脉冲宽度调制(PWM),简称脉宽调制, 是一种模拟控制方式,其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置,来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变,这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定,是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。

我们的电路正是通过对单片机编写相应的程序来控制PWM调光电路,进而控制每个LED灯管接通电源的时间来调节灯的颜色形成不同光色和光强的组合,根据三基色原理达到不同颜色的灯变化出不同亮度的效果。LED变色电路如下所示:

篇三:Srt结题报告

SRT结题报告

一、 研究背景及意义

现实生活中存在着各式各样的网络结构,对网络结构的研究能够解决人们生活中很多的问题。在各类现实的网络结构中,人们对社交网络存在更大的兴趣,在这方面从事了大量的研究工作。人类社会的日益网络化需要人类对各种人工和自然的复杂网络的行为有更好的认识。许多真实系统都可以用网络的形式加以描述, 一个典型的网络是由许多节点与链接节点之间的边组成的. 节点代表系统中的个体, 边则表示节点之间的作用关系。真实网络的普遍存在, 促使来自不同学科领域的科学家共同致力于复杂网络的研究。复杂网络的研究可以使人们更好的了解现实世界的复杂系统, 为设计具有良好性能的网络提供依据。

二、 现状分析

目前很多学者针对不同类型的Web社区提出了不同的算法。在传统的Web社区发现中,一般将网络结构表示为图的形式,图中的结点表示Web网页,边表示网页间的连接关系,如Kleinberg提出的HITS算法、PageRank算法、Kummar等提出的拖网算法。以上这些算法取得了成就,但由于大多基于链接结构分析或者主题分析,容易产生结果漂移,且大多只能识别单一社区,无法挖掘更真实的信息。针对新型社交网络,学者们也提出了一些搜索方法,典型的有Kernighan算法、基于Laplace图特征值的谱平分法、利用分级聚类概念提出的分裂算法和凝聚算法。这些算法或需要丰富的先验知识,或是时间复杂度高,或者是对网络规模敏感。

三、 研究内容

3.1复杂网络及其基本性质

一个具体的网络可抽象为一个由节点集合 V 和边集合 E 组成的图 G = (V,E)。节点数记为 n = |V |,边数记为 m = |E|。E 中每条边都有 V 中一对点与之相对应。如果任意点对 (i, j) 与 (j, i) 对应同一条边,则该网络称为无向网络 (undirected network),否则称为有向网络 (directed network)。如果给每条边都赋予相应的权值,那么该网络就称为加权网络 (weighted network),否则称为无权网络 (unweighted network)。真实世界中复杂网络具有三个基本性质:包括小世界性质,无标度性质以及社团结构性质。

3.1.1小世界性质

20 世纪 60 年代美国哈佛大学的社会心理学家 Stanley Milgram 的通过一些社会调查后给出了一个推断:地球上任意两个人之间的平均距离是6。也就是说,平均中间只要通过 5 个人,你就能与地球上任何一个角落的任何一个人发生联系。这就是小世界效应(small-world effect)。具体地说,一个网络称为是有小世界效应的,如果对于固定的网络节点平均度 ?d?,平均路径长度 l 的增加速度至多与网络规模 n 的对数成正比。如果考虑网络上信息或任何事物的传播,小世界效应意味着在多数真实世界网络中传播是非常快速的。

3.1.2无标度性质

网络中节点的度的分布情况可用度分布函数 (degree distribution function)P (d) 来描述, 它表示的是一个随机选定的节点的度恰好为 d 的概率。许多网络的度分布可以用幂律 (power law) 形式p(d)?d??来更好地描述。幂律 (power law) 分布也称为无标度 (scale-free) 分布,具有幂律度分布的网络也称为无标度网络,这是由于幂律分布函数具有无

标度性质。在一个度分布为具有适当幂指数 (通常为 2 ≤ γ ≤ 3) 的幂律形式的大规模无标度网络中,绝大部分的节点的度相对很低,但存在少量的度相对很高的节点。

3.1.3社团结构性质

随着对网络性质的物理意义和数学特性的深入研究,人们发现许多实际网络都具有一个共同性质, 即社团结构 (community structure)。也就是说,整个网络是由若干个“群 (group)”或“团 (cluster)”构成的。每个社团内部的节点之间的连接相对非常紧密,但是各个社团之间的连接相对来说却非常稀疏。

3.2研究复杂网络社团结构的主要算法

3.2.1传统算法

复杂网络社团结构划分的传统算法主要包括图形分割法、分级聚类方法、k-means型方法和谱方法。这些算法或需要丰富的先验知识,或是时间复杂度高,或者是对网络规模敏感。所以对于这几类算法大部分我们只是定性的了解没有做更加深入的研究。我们只选择了分级聚类方法中在web发现领域具有重要意义的两个算法:GN算法和FN算法进行了深入研究并在Matlab软件中编码测试。

GN算法首次提出了边介数概念表示复杂网络中普遍存在的社区结构,启发了其他研究者对这个问题进行深入研究。该算法采用的启发式规则为:社区间链接的边介数应大于社区内链接的边介数。其中每个链接的边介数被定义为网络中经过该链接的任意两点间最短路径的条数。算法通过反复计算边介数,识别社区间链接,删除社区间链接以自顶向下的方式建立一棵层次聚类树。

GN算法流程图:

基于这样的流程图我们我们编码测试了GN算法,该算法也存在着一定的局限性。该算法最大的缺点是计算速度慢。由于边介数的计算开销过大,使其具有很高的时间复杂性。因 此,该算法只适合处理中小规模网络。

FN算法提出了一个用于刻画网络社区结构优劣的量化标准,被称之为模块性函数Q。函数Q给出了社区结构的清晰定义。该算法中候选解的搜索策略为选择并合并两个现有的社区。初始化时候选解中每个社区仅包含一个结点;在每次迭代时算法FN选择使函数Q 值增加最大或减小最少的社区对进行合并;当候选解只对应一个社区时算法结束。通过这种自底向上的层次聚类过程,FN算法输出一棵层次聚类树,然后将对应的函数Q值最大的社区划分作为最终聚类结果。合并两个社区时所引起的Q值变化量可以通过

初始的eij和ai满足:若结点i与j有边相连,?Q?eij?eji?2aiaj?2(eij?aiaj)来计算。

则eij?1/2m,否则eij?0;ai?ki/2m。其中ki为结点i的度,m为网络中总的边数,

ai为每行(或者列)中各元eij表示网络中连接两个不同社团的结点的边在所有边中占的比例,

素之和。

FN算法流程图:

FN 算法结束时得到的是一个社区结构分解的树状图,在该树状图的任意水平位置用线断开就能够得到一种社区结构,从中选择出的对应的最大 Q 值的社区结构作为 FN 算法的运行结果。FN 算法尽管在运行时间上较GN 算法有较大改善,却依然能够获得与 GN 算法相当的运算结果。我们也编码测试了FN算法。

GN算法和FN算法都需要丰富的先验知识,只能划分已知社团结构的网络,对于未知社团结构的网络不太适用,所以我们又进一步选择了一个进化算法:蚁群算法进行研究。

3.2.2进化算法

进化算法多种多样,我们选择了其中一种:蚁群算法。它是一种用来寻找最优解决方案的机率型技术。它由在1991年被提出,比较新。研究此算法的文章比较多,我们的可参考资料也比较多。而且它避免了冗长的编程和筹划,程序本身是基于一定规则的随机运行来寻找最佳配置,对于组合优化类问题求解有着优越性。 算法本身具有:

(1)选择机制:信息素越多的路径,被选择的概率越大。

(2)更新机制:路径上面的信息素会随蚂蚁的经过而增长,而且同时也随时间的推移逐渐挥发消失。

(3)协调机制:蚂蚁间实际上是通过分泌物来互相通信、协同工作的。

蚁群算法正是充分利用了选择、更新和协调的优化机制,即通过个体之间的信息交流与相互协作最终找到最优解,使它具有很强的发现较优解的能力。

将蚁群算法应用于社区发现我们是这样做的:我们在每个节点上都放置单只或多只蚂蚁,每一只蚂蚁具有往任意方向运动的能力,但每只蚂蚁的运动方向受到与他当前位置相连的路径的信息素的影响,每只蚂蚁在经过某一路径时会释放一定量的信息素,当后来的蚂蚁经过这个路口时会选择信息素浓度较高的路径的概率就会相对较大。这样就会形成正反馈。信息关联度较紧密的节点之间的路径上的信息素浓度就会越来越大,而其他路径上的信息素浓度会随着时间的流逝而逐渐消减。经过蚂蚁多次选择、行进,也就是算法的多次迭代,算法自动满足指定的收敛条件后,分析此时信息素的分布情况,信息素密集的区域即为核心社区,再对核心社区外围的节点按照信息素、节点度等参数做一定划分,最终得到的就是社区发现的结果。

蚁群算法中参数的设置对于该算法的性能有很大的影响。首先是蚂蚁数目的设置,蚁群算法是一种并行随机搜索算法,它是通过多个候选解组成的群体进化过程来搜索最优解。蚂蚁数目越多,蚁群算法的全局搜索能力及算法的稳定性越强,但是蚂蚁数目过多时,会使大量曾被搜索过的路径上的信息素的变化趋于平均,信息正反馈作用减弱,虽然全局搜索的随机性加强,但收敛速度变慢;反之,蚂蚁数目过少时,特别是对于规模较大的问题时,使得那些从未被搜索到的路径上的信息量减少至0,全局搜索的随机性减弱,虽然收敛速度变快,但是算法稳定性变差,且容易出现过早停滞。如果蚂蚁数目远远大于问题规模时,继续增加蚂蚁数目对算法的性能改善不明显。在参阅了一些资料后,我们发现蚂蚁数目m=[0.6n,0.9n]为最佳。再就是启发因子?,启发因子?反映蚂蚁在运动过程中所积累的信息量在指导蚁群搜索中的相对重要程度,其值越大,蚂蚁选择以前走过路径的可能性就越大,搜索的随机性减弱;而当启发因子?值过小时,则易使蚁群的搜索过早限于局部最优。在阅读了相关文献后,我们发现当??[1.0,2.0]时,蚁群算法的求解性能较好。还有就是信息素挥发因子?,对算法的影响具有双重性,当?较小时,未被选中路径上的信息量将迅速衰减,这使搜索空间减小,算法陷入局部最优的可能性加大而算法的收敛性提高;另一方面,被选路径上的信息量增量减小,这使搜索空间增大,算法陷入局部最优的可能性减小,而算法的收敛性降低。关于?的取值,我们也是通过阅读文献获得,发现当取?? [0.5,0.8]时,蚁群算法的全局收敛性和收敛速度都较好,计算性能也比较稳定。我们在编写程序时参数的取值也是参照这些来取的。

3.3测试算法的数据集

我们测试算法的数据集主要分为两类,一是真实世界中的网络,二是人工生成的网络。 真实世界中的网络主要有空手道俱乐部网络、宽吻海豚网络和美国足球队网络等。人工生成网络是LFR基准网络。此网络数据可在Linux下用C语言编程得到。

四、总结

本次我们小组主要研究了复杂网络的基本性质和三个比较著名的算法。研究的主要算法包括首次提出了边介数概念表示复杂网络中普遍存在的社区结构的GN算法,提出了用于刻画网络社区结构优劣的量化标准模块性函数Q的FN算法还有一种进化算法蚁群算法。将蚁群算法引入社区发现,解决了以往算法实现复杂、算法的适用性差、聚类准确度偏低的问题。该算法的特点是实现起来非常简单,通过对网络结构做一定的预处理,发掘出网络中的结构特征,根据特征值选取能够优化社区划分的预设参数,尽管该算法在计算速度上与其他算法相比稍差,但是它能够划分出最优模块度的网络,通过对参数进行有针对性的配置,该算法应用于各种结构特点的网络都有很好的适应性。我们对于网络划分结果的可视化方面还存在一些不足,我们采用了Graphviz2.26.3软件直接画图,可视化效果还不是很完美。在人工生成网络方面我们是直接采用了在Linux下用C语言编写程序生成好的数据集,真实世界中的网络我们采用的是Newman在网络上提供的数据集。最后我们要感谢在本次研究中给予我们帮助的所有老师和同学们,谢谢!

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