利用加速差分进化算法反演非均匀介质电磁成像

本文研究了差分进化算法在地球物理反演中的几种应用.利用双频电磁波电导率成像原理建立成像方程后,根据其严重病态性质,将Tikhonov正则化方法与差分进化算法结合,反演其成像方程.为加速差分进化算法的收敛速度,提出了将种群熵的自适应差分进化(ARDE)算法以及粒子群差分进化混合(PSODE)算法分别与Tikhonov正则化方法结合.在大型反演计算中,这两种方法可以在不影响反演效果的前提下,不同程度地提高收敛速度,降低时间成本.适宜于在正则化参数选取困难情况时的地球物理反演问题的求解.     

进步性进化

古生物的进化有宏观上的不断进步和阶段性进化的特点。进步性进化指生物界地质历史总的是由少到多、由低级到高级、由简单到复杂的趋势。哈兰等（1967）根据2526个属以上类别的时代分布统计,从寒武纪时的几十个增至1000多个。植物、无脊椎动物、     

二维波动方程参数反演的微分进化算法

利用微分进化算法进行二维波动方程参数反演的研究.微分进化算法属于全局最优化算法,具有鲁棒性强、收敛速度快、计算精度高的优点.把参数反演问题转化为非线性优化问题,通过保持在解空间不同区域中各个点的搜索,以最大的概率找到问题的全局最优解.同时还进行了数值模拟,结果令人满意.     

基于差分进化-人工神经网络的沉积河谷地震动放大效应预测模型

探讨了基于差分进化-人工神经网络构建沉积河谷地震响应代理模型的可行性。首先建立沉积河谷对地震波散射的求解方法,以半圆形、V形沉积河谷为例,以入射波条件、沉积内外介质属性、场地形状为特征参数,以沉积河谷地震动放大系数为预测目标参数,构建数据集;其次,建立沉积河谷地震动放大效应人工神经网络、差分进化-人工神经网络算法预测模型,对比两种算法计算精度和稳定性,并进行了特征参数敏感性分析。结果表明:人工神经网络能较好地预测沉积河谷地震动放大效应,使差分进化-人工神经网络预测模型的精度和稳定性显著提高;入射波频率是影响沉积河谷地震动放大系数的主要原因,沉积内外介质密度比的影响较小。本研究结论可对地震作用下更为复杂的局部场地效应预测和评估提供参考。      

裂腹鱼类系统进化及高原适应性研究进展

裂腹鱼类是分布于青藏高原及其周边地区的一群鲤科鱼类,随着青藏高原的隆升由原始的鲃亚科鱼类逐渐演化为适应于寒冷、高海拔和急流等恶劣环境的一个自然类群,其共同特征是肛门和臀鳍基部两侧各有一列特化的鳞片(臀鳞),具有生长缓慢、性成熟晚、寿命较长、繁殖力低等生活史特征。裂腹鱼类是四倍体起源,多倍体化事件在其进化过程中发挥了重要的作用。裂腹鱼类特殊的地理分布、形态特征、遗传结构和生活史对策使其成为研究多倍体鱼类和高原适应机制的重要材料,并受到科学家们的广泛关注。本文综合分类学、系统发育与生物地理学、遗传学和生物学等领域,重点从考古学和系统学等多角度对裂腹鱼类的起源与进化进行论述,基于转录组学阐述裂腹鱼类高原适应的分子机制,较为全面地总结了高原多倍体鱼类的系统进化及极端环境适应。     

基于改进差分进化算法的大地电磁反演

为弥补传统线性化大地电磁（MT）反演方法需计算高阶偏导矩阵,对细节信息反映能力弱的不足,达到提高大地电磁反演精度的目的,本文尝试引入优化领域的智能优化算法 差分进化算法（DE）实现大地电磁的全局优化反演．针对经典DE算法在进行全局寻优时存在收敛慢、易陷入局部最优等问题,从算子自适应及寻优策略集成方面对算法进行研究,提出改进差分进化（TDE）算法,并利用标准测试函数对其进行测试,结果证实了改进后的TDE算法具有寻优速度快、鲁棒性强、不易陷入局部最优的特点．并构建了基于TDE算法的大地电磁优化反演模型,通过理论模拟及实测数据对所构建模型进行验证,结果表明TDE算法可有效提高大地电磁的反演的精度,具较好的可推广性．     

利用动物进行地震预报：动物灵敏感觉的进化

生活地地震活跃区的动物通常要遭受偶发的强地震动的折磨，地震动致使洞穴坍塌，卵破裂及海啸活动，造成动物死亡。尽管在动物行为传闻和回顾的报告中指出许多动物都具有察觉地地震即将来临的能力，但是，目前还没有任何合理语气能说明动物行为的进化，这种进化机制需要两个过程，第一，进货 形成一种对震动刺激的上期报警响应能力，在P波和S波到达的间歇起作用，传闻语气表明动物的这种响应已具备，如果前兆刺激也存在，同样的进化过程中仍可赋予动物。使它们能够感觉P波激发的响应的刺激，进而产生一种地震地震报警行为。一个种群数量－基因模型显示这种地震逃和响应系统可以保持而不断随机变异，产生的结果是按时间尺度运行的偶然选择与较大的地震事件具有可比性，因此，当前地震学之外的潜在地震前兆或许可以从动物为，感觉生理学及遗传学方面的研究来收集，对潜在地震前兆的总体回顾，说明动物对倾斜，湿度，电磁感应系统可能与地震逃生行为系统有联系，本文对几个可检验预报进行了讨论论，并建议在地震活跃地将磁、地电、倾斜及湿度观测纳入监测网络。     

利用微分进化法确定海洋磁场向下延拓中的最优参数

位场的解析延拓是实现不同高度海洋地磁场相互转换的主要途径,是构建海洋三维磁空间背景场模型的关键技术.针对位场向下延拓迭代法中最优正则化参数及最佳迭代次数难以确定问题,尝试引入微分进化法,以正则化参数及迭代次数为种群变量,以延拓结果的熵值为目标函数,以目标函数最小化为搜索准则,实现两种参数的并行全局寻优.采用实测数据对微分进化法在几种常用的迭代法中最优正则化参数及最佳迭代次数的确定进行了分析,与传统L-曲线准则确定的最优正则化参数及多次试验确定的最佳迭代次数进行对比,结果表明：微分进化法确定的最优参数能使三种迭代法取得最佳迭代效果,延拓结果与真实地磁场最为接近,并且该法计算稳定、自适应强,建议在海洋磁场数据向下延拓中应用.     

“五大营养”与地质公园

人类的诞生是在地球这样一个特定环境中．是地球演化到一定阶段（特定的时间）的必然产物。环境是人类赖以生存的必需条件。人类不能脱离环境而生存．在漫长和曲折的进化过程中．人类不仅为生存而适应环境．还要开发利用和改造环境。     

基于差分进化算法的磁梯度张量系统误差校正

针对磁梯度张量系统存在单传感器三轴非正交、三轴灵敏度不一致和零偏以及多传感器测量轴非对准误差等问题,本文提出了一种基于改进差分进化算法的误差校正方法.首先,详细描述上述误差并建立数学模型.然后,基于匀强磁场环境中磁梯度张量系统测得的总磁场为定值、同一方向测量轴输出一致、磁梯度张量分量与张量不变量等于零的特点,提出了基于改进差分进化算法的误差参数估计方法.不同于传统的磁梯度张量系统两步校正方法,该方法只需进行一步反演即可实现单传感器误差参数和多传感器非对准误差参数估计.仿真结果表明：与遗传算法和最小二乘拟合方法相比,本文方法具有较高的求解精度和搜索效率,且抗噪能力较强.实测数据校正结果表明,本文方法可以降低磁梯度张量系统误差引起的测量误差,测量精度得到明显改善.     

约束优化的微分进化算法在波动方程反问题中的应用

本文提出了一种约束优化的微分进化算法,该算法使得种群在演化过程中能保持较好的多样性,且参数设置简单,不容易陷入局部最优,并能在较短时间内找到约束优化问题的最优解.结合有限元法对波动方程反问题进行研究,在对一维及二维波动方程反问题的数值模拟中都得到了较好的结果,表明了该算法具有较好的稳定性和较强的抗噪能力.     

2010低碳进行曲

气候变化从未像今天这样受到人类的格外关注。 那么,气候的种种变化对人类到底意味着什么？我们应当以史为鉴,用《地球》这个载体,拿图文并茂的形式讲述气候变化对人类起源和中国历史发展的影响。比如,正是气候变化让森林变成草原,迫使古猿跳下树直立行走,迈向了通向人类进化的道路。     

基于多目标差分进化算法的结构物理参数辨识

优化算法在用于结构的物理参数辨识时,测量数据的不完备和噪声严重影响了参数的辨识精度.针对这一问题,为得到理想的辨识精度,将时程响应数据和频率数据定义为多目标函数,并利用多目标差分进化算法(DEMO)进行优化求解.在数值模拟中,利用10层剪切型框架结构和31个单元的桁架桥结构作为算例.计算结果表明,该多目标函数和DEMO...     

微地震资料贝叶斯理论差分进化反演方法

微地震监测难以拾取准确初至,为了提高反演定位精度和减小多解性,研究了微地震贝叶斯差分进化反演方法.从分析讨论理论模型反演残差及其协方差分布特征出发,结合对比不加噪音和加入不同程度的噪音后残差协方差极小点位置移动、分布梯度变化特征,提出了先验信息解估计方法.针对后验估计中,由于难以获得先验信息解的方差估计致使无法计算加权系数问题,通过分析残差变化特征和解的变化关系,研究了利用残差求取加权系数的方法.为了加快寻优速度,讨论了差分进化反演方法,在变异操作方面使用差分策略,即利用种群中个体间的差分向量对个体进行扰动,实现个体变异,充分有效利用群体分布特性,提高算法的搜索能力,避免遗传算法中变异方式的不足.通过理论模型测试本方法的反演效果,并且和搜索方法反结果进行比较.测试结果证明本反演方法,对于不同程度初至干扰,反演结果向准确解逼近程度比搜索方法要好得多,实际资料的反演结果也好于搜索方法.     

微囊藻CO2-浓缩机制基因型的动态变化及其对CO2的竞争效应

由于具有高效的CO₂-浓缩机制,蓝藻在低CO₂浓度条件下具有竞争优势。然而,随着大气中CO₂浓度急剧增加,蓝藻CO₂-浓缩机制如何响应的研究较少。因此,本文以常见水华蓝藻——微囊藻为研究对象,通过对滇池微囊藻水华动态及不同CO₂-浓缩机制基因型进行监测,探讨蓝藻CO₂-浓缩机制基因的微进化特征及其动态变化。同时,设置高(0.08%)、中(0.04%)、低(0.02%)CO₂浓度(V/V)进一步揭示微囊藻不同CO₂-浓缩机制基因微进化对CO₂的竞争效应。结果表明:滇池无机碳浓度在4个采样点存在空间差异性,均呈现先降低后升高的趋势,并以HCO₃^-为主要无机碳存在形式。调查期间,东大河、观音山、洛龙河和生态所4个采样点的微囊藻均以sbtA基因型占绝对优势,相对丰度远高于bicA基因型。在不同水华时期,bicA基因型和sbtA基因型呈现相反的变化趋势,即从...     

基于混合差分进化算法的地球物理线性反演

地球物理反问题线性化处理之后, 各种反演算法归结为对病态线性方程组的求解. 为了快速准确地计算出地球物理参数, 本文提出了一种全新的基于LSQR算法的混合差分进化算法(Hybrid Differential Evolution Algorithm, HDE). 该算法利用LSQR算法给出DE算法的初始种群, 提高DE算法的计算速度和稳定性. 在不同噪声水平下, 对四种正则化方法Tikhonov、TSVD、LSQR和HDE的反演结果进行详细比较. 理论模型和实际数据反演的结果都表明: 改进的HDE算法应用于地球物理反问题的求解是成功的: 反演结果与原设定模型具有较高的相关性, 在稳定性和准确性上较常规的反演算法都具有一定的优势; 而且不需要给定正则化参数, 具有更强的实用性.     

基于进化策略算法拟合多阻尼比反应谱的地震动仿真

拟合多阻尼比反应谱的人造地震波是新抗震规范提出的要求。本文引入多目标优化概念和进化策略算法，提出拟合多阻尼比反应谱的地震动仿真方法，解决了传统地震动仿真中的多阻尼比反应谱拟合精度较差的问题。算例表明，该方法可获得优化问题的近似Pareto最优解集，在拟合多阻尼比反应谱的人造地震波集系的仿真方面有传统方法所不能比拟的优势，产生的人造波或人造波集系可满足工程抗震设计需要。     

从刀耕火种到人地和谐——中国耕地资源开发利用简述

自然资源是人类生存繁衍、文明发展等一切历史活动的物质基础,其中食物对任何一个个体、族群、社会、国家的存续至关重要,人类进化历史上绝大部分时间,都是在为获取足够的食物而进行斗争。从对自然资源的简单攫取,到生产经济的全面发展,这种伟大的变革不过数千年,可以说农耕文明的出现,使得耕地资源创新利用,特别是以耕种优质的土地资源以获取充足的粮食作物,养活更多的人口,是工业革命之前的漫漫历史中的头等大事。     

微囊藻毒素和温度对萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)形态学特征的影响

近年来,随着全球变暖和水体富营养化程度的日趋严重,淡水湖泊藻类水华现象频发;由此引发的微囊藻毒素对水生生物的生态毒性效应备受关注.本实验探究了4个温度(16、20、24和28℃)和3个微囊藻毒素MC-LR浓度(2.0、4.0和6.0μg/ml)对4个品系萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)形态特征的影响.通过2种DNA分类方法——自动条形码查询系统和Yule溯祖模型将萼花臂尾轮虫划分为3个进化种;4个品系轮虫的形态学参数总体随温度升高呈减小趋势.在16℃下,轮虫的形态特征在各品系间未见显著差异;20℃下的昆明品系KMC23形态参数最小,而西宁XN2品系最大;在24℃下,西宁XN2品系的形态参数显著增大;兰州LZB1和西宁XN2品系对温度变化的响应特征相似且在28℃下最小,这可能与两者属于同一进化种有关.4个品系轮虫的卵特征参数对温度变化的响应各有不同.可见,品系和隐种的不同是造成4个轮虫克隆形态学参数对温度差异响应的重要内源性因素.各品系轮虫中,兰州LZB1品系受温度、MC-LR及两者交互作用的影响最为显著,形态可塑性最强.在高温胁迫下,兰州LZB1品系的所有形态学参数均显著减小,但MC-LR浓度对该品系轮虫的形态学参数并未产生显著影响;经低温胁迫后,低浓度的MC-LR没有显著改变兰州LZB1品系轮虫的形态学参数,而高浓度的MC-LR显著降低了轮虫的大部分形态学参数.微囊藻毒素对轮虫形态可塑性的影响受到了内源性因素和外源性因素的综合制约.     

基于改进差分进化算法的大地电磁测深和重力宽范围物性约束联合反演

宽范围物性约束技术容易实现、具有一定容错性,目前已在大地电磁测深（MT）和地震、MT和重力联合反演中实现,但该技术是结合模拟退火算法实现的.差分进化算法（DE）是一种全局优化算法,但该算法在地球物理联合反演领域应用较少.基于此,本文以双种群设置方案为框架改进了DE算法,并提出了基于改进DE算法的宽范围物性约束技术.MT和重力联合反演的模型试验表明：与传统的DE算法相比,改进的DE算法收敛速度更快,寻优能力更强;基于改进DE算法的宽范围物性约束技术可以促进不同岩石物性参数在一定"范围"内实现耦合,既可以利用岩石物性关联的导向作用,又可以发挥优化算法的寻优能力,进而降低地球物理联合反演对先验信息的要求;此外,该技术的实现也验证了宽范围物性约束思想在联合反演领域中的适用性,具有进一步推广至其他优化算法中的潜质.