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量子計算的應用優選九篇

時間:2024-01-09 14:48:43

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量子計算的應用

第1篇

關鍵詞:計算機網絡;改進量子進化算法;路由選擇

當今社會是一個數據化時代,計算機網絡技術已經應用到社會的各個領域。對于在已知網絡的各個節點的通信需求下,怎樣選擇計算機通信網鏈路的高效路由,這一受到多個條件約束的雜亂非線性規劃問題,在傳統的數學理論中尚未得到有效的解決方法。面對這個問題,傳統的算法都存在一定的局限性,計算也比較復雜,在很多條件限制下都難以發揮其作用,無法給出滿意的解決方案。本文主要是對改進量子進化算法在計算機網絡路由選擇上的應用進行探究。

一、計算機網絡路由選擇意義

傳統的計算機網絡路由的選擇方式主要有爬山法、梯度法、模擬退算法以及列表尋優法,但其都具有很大程度上的局限性,受到的限制條件也比較多,不能有效地發揮其作用。網絡路由選擇的定義主要有:在已有的計算機網絡拓撲和網鏈路通信容量以及各個節點需求的情況下,對各節點的網絡路由進行確定,以最大限度縮小互聯網的時延性。這種路由選擇方式,可在選擇過程中采取一些簡化工作,假設網絡通信節點的數據包完好無缺,不受通信容量影響,報文長度則以實際指數分布為基準,來進行路由選擇。

二、計算機網絡路由選擇中改進量子進化算法的應用

(一)量子進化算法的概述及算法流程

量子進化算法是由量子計算和進化算法結合而來,其運算方式為,在確定量子矢量的情況下,用量子算法的比特編碼來表示染色體,并以旋轉門和量子非門來進行染色體的更新,據此讓目標得到最優解答。

在進行計算中,可以采用矩形陣表示量子染色體,設其長度為m

量子進化算法流程主要有以下幾個步驟:

首先,將種群Q(t)初始化,設t=0,并測量種群中的每個個體,得到種群的狀態P(t);其次,對P(t)的適應度進行評估,將最佳個體狀態和適應值進行記錄;最后,采用

While非結束狀態do,

begin

1、t=t+1;

2、對種群進行測量Q(t-1),其狀態為P(t);

3、進行P(t)的適應度評估;

4、對Q(t)采用量子門進行更新換代,記錄后代種群Q(t+1);

5、對每個個體的最佳狀態以及適應值進行記錄。

End

End

(二)旋轉角的優化調整

(三)函數調整優化

采用租戶優化的辦法可以知道各基因間的相關性不大,基于這一特點對量子位進行定義:

表1 優化方案

分析表1的內容可以知道,這種旋轉方案能夠讓搜索結構逐漸走向最優化,收斂速度也得到提高,在此表中只列出了第一象限內的 ,其他象限內的 情況可由此進行推斷。

(四)仿真測試

以仿真實驗的方式對以上的分析進行檢驗,與傳統的量子進化算法為比較對象,證明改進量子進化算法在計算機網絡路由的選擇性能存在優越性。仿真實驗的結果如圖1;

圖1 改進算法和傳統算法的對比

根據此圖能夠看到,改進量子進化算法在尋優性和收斂性上明顯優于傳統的量子進化算法,在計算機網絡路由選擇的應用中,改進量子進化算法的綜合性能也比傳統的量子進化算法優秀。

結束語

計算機網絡路由選擇的改進量子進化算法,是在傳統的量子進化算法的基礎上進行改進的,通過仿真測試可以知道,經過改進的量子進化算法在尋優搜索和收斂速度上存在一定優勢,很好的解決了互聯網計算機路由在選擇上面臨的約束條件多、雜亂非線性規劃等問題,很大程度上為互聯網通信網鏈路的最佳路由選擇提供了幫助。

參考文獻

[1]宋明紅,俞華鋒,陳海燕.改進量子進化算法在計算機網絡路由選擇中的應用研究[J].科技通報,2014(01):170-173.

[2]趙榮香.改進量子進化算法在計算機網絡路由選擇中的應用探究[J].科技傳播,2014(24):148+152.

第2篇

關鍵詞:粒子群優化算法;量子行為;慣性權重;遞減策略;0-1背包問題

中圖分類號:TP3016文獻標識碼:B文章編號:1004373X(2008)2015903

Application and Study on Inertia Weight in Particle Swarm Optimization with

Quantum Behavior

HE Wei,QIU Yijiao,TANG Puying

(School of Opto-electronic Information,University of Electronic Science and Technology of China,Chengdu,610054,China)

Abstract:The effect of inertia weight on Particle Swarm Optimization(PSO) is studied,on basis of which adopts four kinds of strategies of inertia weight to regulate the speed of a new Quantum Delta Potential Well based Particle Swarm Optimization(QDPSO).A faster and more stabile algorithm,found by comparing the performances of four equations regulated the inertia weight,solves 0/1 knapsack problem.The result of experiment shows that the modified algorithm improves the precision of optimal solution and has a faster speed and a higher efficiency in convergence.In a word,choosing a parameter of inertia weight suitably can improve the performance of new QDPSO.

Keywords:particle swarm optimization;quantum behavior;inertia weight;decreasing strategy;0/1 knapsack problem

粒子群優化(PSO)算法是一種群智能優化算法,最早由Kennedy和Eberhart于1995年共同提出,其基本思想是對鳥群捕食行為的仿生模擬[1],通過鳥群之間的集體協作,快速搜尋并找到最優解。其基本的進化方程如下:

vt+1=vt+c1?r1(Pt-xt)+c2?r2(Pg-xt)(1)

xt+1=xt+vt+1(2)

其中,r1,r2∈[0,1]為均勻分布的隨機數;C1,C2均是正常數;t表示進化代數;Vt,Xt分別表示每個粒子的速度和位置;Pg,Pt分別是粒子群的全局最優和個體最優。

為了改善基本PSO算法的收斂性能,Y?Shi等人提出了慣性權重的方法[2]和用模糊控制器來動態自適應地改變慣性權重的技術[3]。之后Jun Sun等人提出的具有δ函數形式的粒子群算法[4](QDPSO) 使粒子群算法的計算更加簡單容易。最近一種新的QDPSO 算法[5] 考慮了速度對位置的影響,通過速度的更新選擇位置的更新方程。在經典粒子群算法的可調整參數中,慣性權重是非常重要的參數,較大的權重有利于提高算法的全局搜索能力,而較小的權重會增強算法的局部搜索能力。因此,對這種新的QDPSO算法的速度項引用慣性權重ω,通過研究4種方案,發現慣性權重ω的變化對具有量子行為的粒子群算法的收斂性具有很大改善。可以說慣性權重的適當設置對新的QDPSO算法性能也起著重要的作用。

1 量子行為的粒子群優化算法及其改進

1.1 QDPSO算法

文獻[4]的作者認為,若是在PSO系統下的個體粒子具有量子行為,則該粒子將會以與基本PSO算法中的粒子不同的方式運動。在量子空間,粒子的速度和位置不能再依據“不確定原理”被同時確定,所以提出了QDPSO算法。該算法改變了基本PSO算法的粒子更新策略,只用了粒子的位置向量。QDPSO算法的粒子進化方程如下:

P=(a?pid+b?pgd)/(a+b)(3)

L=(1/g)?abs(xid-p)(4)

xid=p+L?(ln(1/u))(5)

其中,a,b,u∈[0,1]為均勻分布的隨機數;pid是第i個粒子在第d維空間找到的局部最優解,pgd是群體在第d維空間找到的全局最優解;xid表示第i個粒子在第d維空間找到的當前值;而g必須滿足條件:g>ln2,才能保證算法的收斂。

1.2 改進的粒子群算法

新的QDPSO算法利用個體粒子的速度產生一個介于[0,1]之間的數來代替原算法中的由計算機隨機產生的數,用以選擇該粒子的位置更新方程。更新方程和參數設定

參考文獻[5]。

本文考慮到慣性權重隨粒子的迭代次數變化影響個體粒子的速度引導該粒子向最優解靠攏,所以采用4種方案對該改進算法進行研究。通過使慣性權重隨粒子的迭代次數變化,從而影響速度的更新方程:

vt+1=ω?vt+c1?r1(pt-xt)+c2?r2(pg-xt)(6)

其中,采用4種慣性權重ω方案來影響速度的更新,然后與QDPSO算法進行性能比較:

方案1 ω為從(1,0.875)遞減的函數ω=1-k?0.125/genmax。采用這種方案的QDPSO算法稱為w1-QDPSO;

方案2 ω為從(0.9,0.4)遞減的函數ω=0.9-k?0.5/genmax[6]。采用這種方案的QDPSO算法稱為w2-QDPSO;

方案3 ω為一定值0.729 8[7],采用這種方案的QDPSO算法稱為w3-QDPSO;

方案4 ω為一凹函數[8]( ωstart-ωend)(t/tmax)2+(ωstart-ωend) (2t/tmax)+ωstart,其中ωstart=0.95,ωend=0.4,tmax為最大的迭代次數。采用這種方案的QDPSO算法稱為w4-QDPOS。

綜上所述,選擇測試函數F1(x)和F2(x)分別為Sphere和Rastrigin(參數設置見文獻\),改進后的算法流程如下:

Step 1 初始化種群粒子的速度和位置;

Step 2 通過對兩個測試函數進行初始化計算,得到每個粒子的當前位置為粒子最佳位置pbest,初始群體粒子位置的最優值為群體最佳位置gbest;

Step 3 重新把粒子的位置代入測試函數進行計算,得到每個粒子新的適應值,將其與pbest比較,若較好,則將pbest設置為新位置;并將其與gbest比較,若較好,則將gbest設置為新位置;

Step 4 根據公式(6)更新粒子的速度;

Step 5 用個體粒子的速度產生用以選擇該粒子位置的更新方程的數據:

rand-q=1/(1+|(vmax-vid)/(vid-vmin)|)(7)

Step 6 由Step 5 產生的數據選擇更新粒子位置的方程:

if rand-q>0.5

xid=p+L?(ln(1/u))

else xid=p-L?(ln(1/u))

Step 7 若未達到終止條件(足夠小的適應值或預設的最大迭代次數),則返回Step 3。

更新粒子速度時需要注意:如果粒子的速度超出預設的范圍,則采取使粒子反向運動的策略,從而保證算法有效進行。

1.3 算法的結果及數據分析

目標函數為F1(x)和F2(x),基本參數是:c1=c2=2.05,g=0.968 5,每種算法都在同一臺計算機,同一環境下用Matlab 7.1.0軟件運行。結果如表1所示。

表1 函數F1(x)和F2(x)的平均最優適應值(最小值)

FUNCTIONDGmaxω1-QDPSOω2-QDPSOω3-QDPSOω4-QDPSOQDPSO

F1(x)

101 0005.10E-170.001 20.015 23.30E-47.50E-10

201 5002.52E-051.805 763.800 11.372 50.046 5

302 0000.167 952.668 21.99E+332.001 85.15

F2(x)

101 0001.42E-167.11E-177.11E-172.13E-160

201 5007.11E-171.07E-16001.04E-17

302 0007.11E-177.11E-1703.55E-170

表1的數值是對每個函數在粒子數為20個的條件下,測試50次,然后取平均得到的結果。從表中可以看出,對于函數F1(x),比較結果可以明顯得知:在隨粒子群維數增加的情況下,ω1-QDPSO是比QDPSO得到更好的解,其他幾種改進方案的解都比較差;函數F2(x)在隨粒子群維數增加的情況下,4種改進方案和QDPSO都能得出比較好的解。

通過實驗,可以看出:對于單峰函數F1(x),ω的遞減不能太小,從方案ω1-QDPSO和ω2-QDPSO的結果就可以比較出來,而方案ω3-QDPSO和ω4-QDPSO的結果不好,可能是因為它們搜索的區域太小,從而陷入局部最優解。

對于多峰函數F2(x),ω的變化對測試函數的解的精確度沒有太大影響,說明了改進方案在此方面沒有明顯提高。接下來,我們還對算法的收斂速度進行了比較。結果如表2所示。

表2 各種方案收斂到最優解的平均迭代次數

FunctionDGmaxω1-QDPSOω2-QDPSOω3-QDPSOω4-QDPSOQDPSO

F1(x)

101 000688―――993

201 500873 ― ―――

302 000―――――

F2(x)

101 000386223.5108188112

201 500441266.5128226111.5

302 000620280.5127252135

注:表2中“―”表示函數測試50次沒有收斂。

表2是對函數測試50次后取得平均值的結果。可見對于函數F1(x),ω1-QDPSO和QDPSO都在10維的情況下收斂,而20維時只有ω1-QDPSO收斂,其他函數都沒有收斂,導致這種結果的原因有2種:

(1) 各種方案隨ω的變化,削弱或失去了調節能力,在達到最大迭代次數時也未收斂;

(2) 即使在算法已搜索到最優解附近時,由于局部搜索能力太差,跳過了最優解。對于函數F2(x),ω3-QDPSO,ω4-QDPSO,QDPSO收斂速度都比較快,ω1-QDPSO和ω2-QDPSO的收斂速度就相對較慢一些。這是由于對多峰函數測試時,各種方案的初始化范圍附近可能存在最優解,所以減少了迭代次數,加快了算法速度。

通過對4種方案的研究,這里選取方案1應用于0-1背包問題,并得到理想的結果。

2 對改進算法應用到0-1背包問題

2.1 0-1背包問題的數學描述

0-1背包問題是一種典型的組合優化問題。0-1背包問題的描述如下:假設有n個物品,其大小和價值分別為wi和ci (其中wi>0,ci >0,i=1,2,…,n),背包的容量假設為V(V>0)。要求在背包的容量限制內,使所裝物品的總價值最大。該問題的數學模型可表示為:

max f(x1,x2,…,xn)=∑ni=1ni=1 cixi∑ni=1wi?xi≤V,

xi∈[0,1],(i=1,2,…,n)(8)

其中,當將物品i裝入背包時xi=1;否則xi=0。

2.2 0-1背包問題的改進粒子群算法

改進粒子群算法應用到0-1背包問題的思想:粒子群中粒子的個數與每個粒子的維數相等。先定義二進制數x,x只能取0和1。再把粒子的種群數看作背包的個數n,對于每個粒子xi(其中i=1,2,…,n表示粒子個數)有n個維數,即1個粒子有n個位置。然后初始化每個粒子的速度vij,(其中j=1,2,…,n表示每個粒子位置的維數),每個粒子的每一維都對應一個初始化了的速度。對公式(8)進行變化:

min f(x1,x2,…,xn)=-∑ni=1cixi(9)

解決背包問題的步驟:

(1) 初始化粒子的速度和位置;

(2) 將初始化的位置向量代入式(9),在所得每個粒子的解中找到最優解pbest,并令pbest=gbest;

(3) 通過式(6)更新粒子的速度,對所得最優解進行修正,然后再次代入函數方程中繼續尋找新的最優解;

(4) 若達到終止條件,則結束迭代,輸出到存儲向量,即為所求結果;否則,k=k+1,轉步驟(3)。

2.3 實驗仿真

為了驗證ω1-QDPSO求解0/1背包問題的可行性及有效性,這里進行了2組實驗,每組實驗用ω1-QDPSO算法進行測試,每組算法運行50次。

實驗一:取參數popsize=10,dimsize=10,c1=c2=2.05,genmax=1 000,g=0.968 5;N=10,V=269,W={95,4,60,32,23,72,80,62,65,46},C={55,10,47,5,4,50,8,61,85,87},得到實驗結果是max f=295,收斂平均迭代次數11。

實驗二:取參數popsize=20,dimsize=20,c1=c2=2.05,genmax=1 000,g=0.968 5;N=20,V=878,W={92,4,43,83,84,68,92,82,6,44,32,18,56,83,25,96,70,48,14,58},C={44,46,90,72,91,40,75,35,8,54,78,40,77,15,61,17,75,29,75,63},得到實驗結果是max f=1 024,收斂平均迭代次數23。

ω1-QDPSO算法求解0-1背包問題,與文獻[9]中提出的用帶有死亡罰函數的粒子群優化算法求解0-1背包問題相比,其運行速度明顯提高。

3 結 語

本文通過采用4種方案對具有量子行為的粒子群優化算法的慣性權重研究分析表明,QDPSO改進算法中慣性權重的改變對性能的影響與經典PSO算法相比既具繼承性又具發展性,在算法精度上ω1-QDPSO的結果比較優,而在計算速度上ω3-QDPSO和ω4-QDPSO的結果更優。選擇其中算法性能相對較好的ω1-QDPSO算法應用于0-1背包問題,可以看出改進算法性能的改善在應用中得到更好的體現。

參考文獻

[1]Kennedy J,Eberhart R C.Particle Swarm Optimization[C].Proc.IEEE International Conference on Neural Networks USA,IEEE Press.,1995(4):1 942-1 948.

[2]Shi Y,Eberhart R C.A Modified Particle Swarm Optimizer [C].IEEE International Conference of Evolutionary Computation,Anchorage,Alaska,1998.

[3]Shi Y,Elberhart R C.Fuzzy Adaptive Particle Swarm Optimization [A].Proceeding of Congress on Evolutionary Computation[C].Seoul,Korea,2001.

[4]Sun Jun,Feng Bin,Xu Wenbo.Particle Swarm Optimization with Particles Having Quantum Behavior [A].Proc.2004 Congress on Evolutionary Computation[C].2004:325-331.

[5]馬金玲,唐普英.一種基于量子行為的改進粒子群算法\.計算機應用研究,2007,43(36):89-90,180.

[6]Shi Y,Elberhart R C.Empirical Study of Partical Swarm Optimization\.Proceeding of 1999 Congress on Evolutionary Computation.Piscataway,NJ,IEEE Service Centerm,1999:1 945-1 950.

[7]曾建潮,介婧,崔志華.微粒群算法\.北京:科學出版社,2004.

[8]陳貴敏,賈建援,韓琪.粒子群優化算法的慣性權值遞減策略研究\.西安交通大學學報,2006,40(1):53-56,61.

第3篇

關鍵詞:計算機數字化測繪;工程測量;現代測繪技術;信息化測繪

中圖分類號:TB22 文獻標識碼:A 文章編號:1007—9599 (2012) 14—0000—02

隨著測繪科學技術的發展進步,新儀器、新設備、新技術、新方法的不斷更新,工程測量行業也進行了不斷的變革,由最初的簡單調繪、平板成圖到今天的計算機數字化、網絡化經歷了十幾年的風雨歷程,并隨著計算機數字化的發展在逐步走向成熟。

在工程測量中,不論工程項目的大小和類別,如:線路測量、施工與竣工測量、變形測量、公路測量和工程地形圖測繪等,都離不開測量技術的支持。工程測量在工程項目中起著非常重要的作用:在工程建設規劃設計的階段,測量技術主要提供各種比例的地形圖和地形資料,同時還要提供地址勘測、水文地質勘測和水文測量的數據;在工程建設施工階段,要把測量之后的設計變為實地建設的依據,即根據工程現場地形和工程性質,建立完整的施工網,逐一把圖紙化為實物。總之,從施工開始到結束,都離不開工程測量這項工作。因為對于一個工程,首先需要對建筑物進行定位,確定其實際位置,之后確定準確的標識,從而確定該區域是否有設計后新增建筑物或者其他,以保證機械設備的使用。基礎設施完畢后,還要進行竣工線的投測,即對設備的平整度等進行跟蹤測量,來保證設備工藝的流暢。在建筑物的運營管理階段,工程測量同樣重要。通過測量工程建筑物的運行狀況,對不正常現象進行探討分析,采取有效措施,防止事故發生。為了提高工程質量和施工效率,必須重視測量技術和新時期下測量技術的新發展。工程測量長期依靠經緯儀、平板儀、水準儀“老三儀”進行工作,新技術的應用較局限。隨著現代測繪技術的逐步擴大應用,向“老三儀”告別的時代已經到來。現代測繪技術的核心是全球衛星定位技術、光電測距技術。

一、全球衛星定位技術

GPS即全球衛星定位系統(Global Positioning System)。它最初是由美國國防部開發的,利用離地面約兩萬多公里高的軌道上運行的24顆人造衛星所發射出來的訊號,以三角測量原理計算出收訊者在地球上的位置。衛星定位技術又分GPS(靜態)定位技術和實時動態(RTK)定位技術。

(一)GPS(靜態)定位技術

GPS(靜態)定位技術比常規方法適應性更強,網型構造簡單,不受天氣氣候等影響,即使離已知點較遠也可以連接,而且不受天氣影響,更重要的是它還解決了點與點不能通視的問題,廣泛應用于大型控制測量。

(二)實時動態(RTK)定位技術

RTK(Real — time kinematic)實時動態差分法。這是一種新的常用的GPS測量方法,以前的靜態、快速靜態、動態測量都需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度,而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法,它采用了載波相位動態實時差分方法,是GPS應用的重大里程碑,它的出現為工程放樣、地形測圖,各種控制測量帶來了新曙光,極大地提高了外業作業效率。實時動態測量RTK是基于載波相位觀測值的實時動態定位技術。在RTK作業模式下,基準站通過數據錠—調制解調器,將其觀測值及站點的坐標信息用電磁信號一起發送給流動站。流動站不僅接收來自基準站的數據.同時本身也要采集GPS衛星信號,并取得觀測數據,在系統內組成差分觀測值進行實時處理,瞬時地給出精度為厘米級(相對于參考站)的流動站點位坐標,它廣泛用于控制測量、線路中線定線、建筑物規劃放線、用地測量。特別是在中小型水利水電工程中,GPS測量技術的優點體現的更為明顯。因為在中小型水利水電項目中,控制測量的方法得到了極大的簡化,也可以根據需要選擇布點,在此應用RTK高精度的特點,測量工作可以大量節省人力資源和減小工作的時間和勞動的強度。例如,在引水式工程中,特別是長距離引水工程,明渠引水對地貌的損壞很大并且受地形條件的影響也很大,如果采用傳統的測量方法,對人力和時間的消耗將會是很大的,但是如果在項目建議書和設計施工階段都采用RTK測量技術,就可以克服這些工程所面臨的地形地勢、交通條件等因素的影響,省去大量的人工控制復核,大大減少甚至省去中間過渡點的測量,就可以節省大量時間,更重要的是,通過GPS測量得到的數據精度很高,大大方便以后的工程建設。

二、光電測距技術

光電測距技術主要應用在全站儀、電子水準儀等設備上。

(一)全站儀

全站儀是一種集光、機、電及精密機械加工等高精尖技術于一體的先進測量儀器,用它可準確、高效、方便地完成多種工程測量工作。它不僅精度高,而且速度快、操作簡便,還帶有豐富的內置軟件,具有常規測量儀器無法比擬的優點,在測繪、測試、監測等領域應用日漸廣泛。全站儀是全站型電子測速儀的簡稱,又被稱為“電子全站儀”,是指由電子經緯儀、光電測距儀和電子記錄器組成的,可實現自動測角,自動測距、自動計算和自動記錄的一種多功能高效率的地面測量儀器。電子全站儀進行空間數據采集與更新,實現測繪的數字化。它的優勢存在于數據處理的快速與準確性。全站儀在工程測量中的應用,不僅提高了工作效率,減少了外業計算、記錄和外業工作時間,而且還提高精度。應用有很多種,例如:數據采集、施工放樣、后方交會、導線測量、對邊測量、懸高測量等。

(二)電子水準儀

電子水準儀又稱數字水準儀,它是在自動安平水準儀的基礎上發展起來的。它采用條碼標尺,各廠家標尺編碼的條碼圖案不相同,不能互換使用。目前照準標尺和調焦仍需目視進行。人工完成照準和調焦之后,標尺條碼一方面被成象在望遠鏡分化板上,供目視觀測,另一方面通過望遠鏡的分光鏡,標尺條碼又被成象在光電傳感器(又稱探測器)上,即線陣CCD器件上,供電子讀數。電子水準儀利用數字圖像處理技術,把由標尺進入望遠鏡的條碼分劃影像,用行陣探測器傳感器替代觀測員的肉眼,從而實現觀測夾準和讀數自動化。測量作業時只要將水準儀概略整平,補償器自動使視線水平,照準標尺并調焦,按測量鍵等4秒鐘后,在顯示器上即顯示h和d。每站觀測數據在內存模塊或PCMCIA卡上自動記錄并進行各項檢校,儀器可設置自動進行地球彎曲差和大氣垂直折光差改正。它與傳統儀器相比有以下優點:讀數客觀、精度高、速度快、效率高。

信息化測繪是計算機數字化測繪的延伸和發展,是信息社會測繪生產力發展的必然要求。在信息化條件下,空間數據生產的勞動強度極大降低,技術含量極大提高,應用前景更加廣闊。歷史將有力證明:建設城市信息化測繪體系是工程測量行業實現可持續發展的必由之路,殷切期待工程測量行業在信息化的浪潮中更加繁榮昌盛。

參考文獻:

[1]《工程測量規范》GB50026—2007

第4篇

關鍵詞:現代測繪儀器; 地質測繪; 前期測量

Abstract: now, surveying and mapping technology had been long development, modern mapping technology have started to use in various fields, this paper analyzes and expounds the use of modern advanced instruments and all the application software to mine resource of the calculation of the measures to improve the economic benefit of enterprise.

Keywords: modern surveying and mapping instruments; Geological surveying and mapping; Early measurement

中圖分類號: P25 文獻標識碼:A文章編號:

1前期測量

隨著京滬高速鐵路及徐州- 濟寧高速公路建設對建筑石料的需求以及礦產資料集約化開發的發展方向, 礦山資源量核查越來越被重視。現代測繪儀器也越來越多的被應用在礦山資源量核查中。

111儀器、人員、軟件

儀器選擇: 選用結合全站儀測量。人員配置: 地質人員、測繪人員。軟件: CASS、電子表格

112 控制點的選取、坐標系的選擇。

現在使用GPS采用JSCORS方法, 在測量過程中更不受距離、區域的限制, 并且基礎測繪資料的共享更為施工單位提供了更多分布更廣、精度更高的控制點。因此在徐州范圍內很多礦山附近都有GPSD、E級點, 在作業過程中選擇C級點作為起算點, 聯測D、E級點并在礦區附近布設圖根控制點, 圖根控制點都作為測量過程中檢核測量精度用。坐標系: 平面坐標為1980西安坐標系, 高程為85國家高程基礎。

113測量

主要測量礦山現狀: 包括礦山采礦權登記拐點坐標、開采標高及開采宕口現狀及采礦權附近的地形、地物。所有測量坐標均為三維坐標, 測量過程按照要求進行測量, 做到不重不漏, 盡可能的反應出采區的現狀。宕口上邊使用GPS測量, 底邊采用全站儀測量。

2資源量計算

211礦山現狀

( 1) 礦山主要開采石灰巖礦石作為建筑石料。目前有兩個開采宕口, 南側新采宕口較大, 北側老宕口較小。

( 2) 本礦段含礦層位為寒武系饅頭組, 礦層呈單斜層狀沿山體走向產出, 礦體厚度相對穩定。目前礦段開采礦層為: 饅頭組中厚灰巖、豹皮狀灰巖。其中含紫色、黃綠色頁巖、泥灰巖夾層, 開采時頁巖作為夾石剔除。地層總體傾向北西西( 280b~300b) , 傾角較大( 約60b) 。界內礦層最大長度約250m, 最大寬約180m, 面積37167m2。 本次核算, 采用地區歷年來所有檢測礦段均采用的體積質量參數: 每立方米2170噸, 作為體積- 質量的換算系數。

(3) 礦石的物化特征結合鄰近礦山開采利用情況, 該礦山生產加工產品石子、石米、石粉及銷售情況, 礦山易開采、好加工、產品優、效益好的該礦山礦石是可利用的。

212資源量估算要求

( 1) 在采坑南邊有一墳墓, 新設采礦權南邊界必須離墳墓50m。

( 2) 新設采礦權北邊界為北邊采坑邊坡。

( 3) 新設采礦權東邊界與55m等高線重合。

( 4) 開采最低標高為55m。

( 5) 擬開采資源量150萬噸, 年限為3年。

( 6) 新設采礦權范圍內有一條傾向北西西( 280b~ 300b) , 傾角較大( 約60b) 的頁巖, 作為夾層處理, 單獨計算資源量。

213開采技術條件及要求

根據地形地質條件及巖層分布規律, 在原采礦場垂直走向開采基礎上, 選擇垂直巖層走向階梯狀臺階式露天開采較好, 剝采工作面可借助已形成的采礦場剝離面自上而下分級開采。在開采過程中應控制采面穩定邊坡角, 側面及迎面邊坡角均不應大于60度。開采過程中應嚴格做好安全爆破工作, 若遇到軟質巖層( 頁巖) 或懸石應及時處理, 避免滑塌及崩落現象。礦山開采的同時應注意環境保護及安全

措施, 放炮時應注意四周安全, 對采空區要盡可能地做好修復工作。

綜上所述, 本區開采技術條件復雜程度綜合類型為Ñ類型。

根據有關規范要求, 對此類露天開采的小型采石礦山, 僅估算采礦邊界范圍內的礦石資源量, 資源資源量類型歸為333資源量。本次資源資源量檢測范圍平面面積為37167m2; 最低開采標高按已有采坑

底面平均標高為55m, 最大采高約60m, 分為4個開采平臺, 每個平臺高15m; 最終開采邊坡角60b。

214資源量估算方法選擇

根據現場地形特征及礦層產狀, 選擇平行斷面法估算資源儲量。

塊段礦石儲量的估算過程: 首先計算各塊段總體積, 扣除頁巖夾層體積和采空區體積即為塊段礦石體積, 塊段礦石體積乘以礦石平均體重和含礦率即為塊段礦石儲量。

21411塊段的劃分

根據礦段范圍內可采礦層產出的幾何形態、地形起伏狀況、開采宕口位置及最終開采境界等要素, 自南向北依次設置A、B、C、D四條剖面( A、D剖面分別設置在最終開采境界邊坡底線的中點) , 將礦段劃分為5個塊段, 依次編號為K1、K2、K3、K4、K5。其中K1、K5為外推塊段, 外推尖滅點為線形尖滅( 即楔形塊段) , 其余3個塊段為梯形塊段。

21412主要估算參數的確定

11 斷面面積的確定: 利用2009年6月底修測的礦段地形圖, 利用AutoCAD圖切剖面或平面出露面積( 頁巖夾層) 直接讀取。

21 斷面間距的確定: 在AutoCAD平面圖上直接量取。K1、K5外推塊段的外推距離分別以1~ 2、4~5連線按最終開采邊坡角60b用圖解法求得( 100m以上、50~ 100m分別計算) 。

31塊段體積的計算: 根據相鄰斷面面積相對差大小選用不同的體積計算公式。當相鄰斷面面積相對差[ (S1 - S2)/ S1 #100%] 小于40%時, 用梯形公式估算:V= (S1 + S2) L/ 2當相鄰斷面面積相對差[ (S1 - S2)/ S1 #100%] 大于或等于40%時, 用截錐體公式計算:V= [ (S1 + S2 + ( S1 #S2)1/ 2) ]L/3式中: V ) 塊段體積( m3) ;S1、S2) 兩鄰斷面面積( m2) ; L) 相鄰斷面間距離( m) 。當相鄰斷面其一為面形, 另一斷面為線形尖滅時, 視為楔形塊段, 用楔形公式估算:V= SL/2當相鄰斷面其一為面形, 另一斷面為點形尖滅時, 視為錐體塊段, 用錐體公式估算:V= SL/ 3式中: V ) 楔形( 錐體) 塊段體積( m3) ; S) 楔形( 錐體) 的底面積( m2) ;L ) 楔形( 錐體) 底面上的高( m) 。41 塊段頁巖夾層( 剝離量) 及采空區體積估算: 按水平斷面法計算。根據上下斷面面積相對差的大小選擇上述不同的計算公式。當上下斷面面積相對差為零( 頁巖夾層) 時, 按柱體體積公式估算:V= SH(H為柱體的高)51 礦石體重D的確定: 采用地區經驗數據, 取石灰巖2170t/ m3、頁巖夾層2160t/ m3。61含礦率k的確定: 采用地區經驗數據, 石灰巖取95%, 頁巖取100%。71資源/ 儲量Q的計算: Q= V@D@k式中: V-塊段體積( m3) , D- 礦石體重( t/m3) , k- 含礦率( %) 。

215資源量估算結果

本次檢測, 采用平行斷面法估算資源量。經過采用水平塊段法驗算資源量為1329193千噸, 兩者相差52111千噸, 計算誤差為3177%。符合333資源量估算要求。

3體會

( 1) 測量過程中宕口底邊GPS無法測量的時候可以配合使用全站儀。

( 2) 根據礦山現狀選擇一種合適的資源量方法。

( 3) 在資源量計算的時候要考慮邊坡, 準確的判斷出是礦層尖滅到點上還是面線上, 選擇合適的計算公式。

(4) 當選擇用塊段法的時候, 當所切剖面經過采坑的時候, 盡可能的使剖面之間的連線盡可能的接近現狀, 如果有出入要進行出入部分的單獨計算。

結束語:現代測繪技術在地質測繪中扮演著越來越重要的角色,只有提高測繪技術水平,才能使地質測繪工作更加準確和效率,才能使企業獲得成本降低和經濟收益的雙贏。

參考文獻:

1趙寶鋒1 工程測量實踐教學的改革與實踐[ J]1 礦山測

量,2005(3)

2國家測繪局1 測繪標準匯編[S], 北京:中國標準出版社

第5篇

關鍵詞:發電機定子 安裝 扁擔梁 應用

中圖分類號:TK-9 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2013)01(a)-00-02

發電機定子是火力發電廠汽機房內單體起重量最大的設備之一。由于各個火電廠廠房、行車的結構和額定起重量的不同,以及布置方式的不同,定子的吊裝方法也很多,具體用什么方法,是在保證吊裝裝置必須滿足安全強度要求的前提下,從經濟分析的角度認真分析確定。

1 情況簡介

在火電廠中,發電機定子的重量一般都超過汽機房行車的額定起重量,因而發電機定子的安裝從設計、安裝等,都是需要特別重視的問題,定子的吊裝同樣涉及汽機房平臺、梁的強度要求,定子的吊裝通常在機房安裝完成之后,因此用專用的吊裝梁是一種經濟可行的方法。下面用武鄉電廠定子的吊裝為例,來說明定子的扁擔梁吊裝方案。

武鄉電廠發電機為哈爾濱電機廠制造的QFSN-600-2YHG型汽輪發電機。發電機靜子重量310T,外形尺寸φ4000×10350 mm,布置在汽機房13.65 m平臺,距其中心線2530 mm處,設計有可拆卸吊攀。根據現有機械,擬采用CKE4000C履帶吊卸車,將靜子從運輸鐵路吊運至主廠房擴建端。用7250履帶吊和CKE4000C履帶吊雙車抬吊,將靜子起升至擴建端外的臨時支撐平臺上,再用液壓推力千斤頂將定子平移至基座位置。最后,用行車和230T門型吊車雙車抬吊,將臨時裝置拆除,使定子就位。

2 梁負荷分配計算

吊裝梁采用制作的箱型梁,外形尺寸見圖,長7500 mm,定子前吊點距梁前端500 mm,兩吊點間距5060 mm,400T履帶吊(230T門型吊車)吊點距定子前吊點1008 mm,7250履帶吊(汽機房行車)吊點距定子后吊點1440 mm。以G1為支點,可得:

F2×6500+F1×1008=G3×3250+G2×5060 G梁=10T G1=155T G2=155T

可知F1=230T F2=90T

3 梁強度計算

3.1 計算說明

計算中涉及到的尺寸數據和位置如圖2;h:表示梁整體高度1000 mm;h0:表示腹板高度940 mm;b:表示兩腹板間凈距離450 mm;b1:表示翼緣寬度550 mm;b2:表示翼緣外邊伸出腹板長度30 mm;δ:表示腹板厚度20 mm;t1:表示上翼緣厚度30 mm;t2:表示下翼緣厚度30 mm;l:表示梁計算長度7500 mm;a表示梁內部橫向加勁板間距500 mm;

3.2 梁強度校核

強度計算包括:抗彎強度、抗剪強度、剛度、梁折算應力、腹板局部擠壓強度、腹板折算應力和翼緣板折算應力。

3.2.1 抗彎強度校核

最大彎矩計算:

對梁上各受力點進行彎矩合成得出各受力點彎矩如下。

MG1=0,MF1=155×104×1008=156240×104N?mm

MG3=230×1042242-155×104×3250=11910×1044N?mm

MG2=90×104×1440=129600×104N?mm

MF2=0,Mmax= MF1=156240×104N?mm

Mmax為最大彎矩;W為凈面積抵抗矩;

梁慣性矩Ix=2×20×9403/12+550×30×4852×2=10.531×109 mm4

則W= 2Ix/ h =2.1×107 mm3

σ=Mmax/W=156240×104/2.1×107=74.4 MPa ≤140 MPa,滿足要求。

3.2.2 抗剪強度校核

τ=Qmax .S/I.δ≤[τ]

Qmax:最大剪力;S:驗算處半面積矩(即中和軸以上毛截面對中和軸的面積矩);I:驗算處的截面慣性矩(因本梁僅承受垂直剪力,I=Ix);

S=w30×550×485+2×20×470×235=12.42×106

τ=Qmax.S/I.δ=155×104×12.42×(10.531×109×40)=45.7 mpa

滿足要求

3.2.3 梁折算應力校核

σzs=(σ2+3τ2)1/2≤1.1f=(74.42+3×45.72)1/2=108.63 mPa≤1.1f=258 mPa

σzs為折算應力;σ為截面彎曲應力;τ為截面剪切應力;

3.3 梁整體穩定性驗算

計算長度L=5500;翼緣寬度b1=550 mm則L/ b1=5500/550=10

整體穩定性滿足要求。

3.4 梁局部穩定性驗算

b/t=275/30=9.2

3.5 梁吊耳計算

3.5.1 90 t吊耳計算

90噸吊耳采用30 mm鋼板制作,具體尺寸見上圖,2只吊耳各承受45 t剪力。

第6篇

[關鍵詞]公允價值;計量模式;草原資產

[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.24.029

1 引 言

我國作為草原資源大國,草原資源覆蓋全國2/5的國土面積,是我國最大的陸地生態系統。草原資源作為重要的可再生資源,是生態環境可持續發展的保障。國內外大多從宏觀經濟層面對草原資源進行價值評估,缺乏從會計核算角度進行微觀層面的計量,并且受傳統經濟理論的影響,“草原資源無價或價值不菲”的觀念深入人心,而對草原資源進行核算,可以建立人們的草原資源有價觀,加強對草原資源的合理利用和保護。本文選用公允價值計量模式從計量單位和計量屬性兩個方面對草原資產進行核算,旨在提高草原資產核算的相關性,為各利益相關者提供決策有用的信息。

2 文獻綜述及相關理論

2.1 公允價值計量的相關研究

公允價值作為重要的計量模式,美國財務會計準則委員會、國際會計準則理事會、我國財政部相繼頒布了有關公允價值計量的準則。黃學敏(2004),葛家澍、徐躍(2006)認為公允價值與歷史成本存在本質的差別,公允價值是以現在實際的交易和事項為參照的估計價格,而歷史成本是現在交易的實際價格。[1][2]自從2008年金融危機的爆發之后,國際會計界對公允價值計量模式產生懷疑,Barth M.(2008)等認為公允價值并沒有給金融危機雪上加霜,反而證明了公允價值計量模式可以增加公司財務報告的透明度,有利于為利益相關者提供決策有用的信息。[3]曹越、伍中信(2009)從決策有用觀的角度分析,公允價值計量相對于歷史成本計量的優勢是能提供最具決策有用和相關性的會計信息。[4]

2.2 草原資產核算的相關研究

20世紀30年代,荷蘭經濟學家Tinbergen提出了影子價格法,但是影子價格法只能靜態反映自然資源的最優配置價格,不能表現資源本身的價值。Costanza(1997)優化了Davis(1963)的市場估價法并提出了生態服務定價模型。[5]Esfahani(2002)基于能源市場的資源定價政治經濟學模型對自然資源定價影響的探討也產生了很大的影響。[6]Harris M.(2002)等認為保持國家自然資源體系的價值并作為國家總資產的一部分,可以將自然資源資產化。[7]王天義(2008)等提出了草原資源資產化的概念,并且將草原資源資產的核算從實物量轉變成價值量,但也只是提出了研究的方向。[8]葛家澍(2011)指出企業的要素項目應該包括企業的環境資產和環境負債,企業的環境資產和環境負債應通過定量或計價從數量上得到反映。[9]

2.3 公允價值計量模式在草原資產核算中的相關研究

美國證券交易委員會(SEC)(1978)提出了一種以價值為基礎的會計計量方法――儲量認可法(RRA),以此確定現行自然資源儲量資產的價值,開辟了公允價值計量模式在自然資源資產核算中的應用。Prudham W.S.(1993)指出自然資源核算首先應該統計自然資源的期初、期末及增減變動量的實物量數據,然后按照一定的估價原則和方法確定相應的價值量指標。[10]易耀華(2009)認為公允價值計量模式必將成為我國自然資源會計計量的主角,實現決策有用的會計目標,提高信息的可靠性和相關性。[11]頡茂華等(2012)提出了草原資產與草原資源的區別,探究了草原資產核算的具體內容,并且提出采用公允價值計量模式核算草原資產的新思路。[12]馬永歡等(2014)結合我國的現實需要,提出自然資源資產化和自然資源價值核算的必要性。[13]

綜上所述,國內外現有的研究大多從統計角度進行宏觀經濟層面草原資源生態系統服務功能的價值評估,從會計核算角度進行微觀層面草原資源核算的研究較少,而具體的應用公允價值計量模式對草原資產核算的研究更少。因此,本文重點介紹了依據草原資產的特性,選取公允價值計量模式,從計量單位和計量屬性這兩個方面對草原資產進行核算,旨在打破人們草原資源無價的觀念,建立草原資源有價觀,更好地保護草原資源。

3 草原資產

3.1 草原資產的定義及特征

我國《草原法》第九條中明確規定“草原屬于國家所有,由法律規定屬于集體所有的除外。國家所有的草原,由國務院代表國家行使所有權”。可見,我國草原資源所有權存在“二元制”的結構。長期以來,我國的草原作為資源管理,只利用了草原的使用價值,而忽略了草原的其他價值,使得“草原資源無價”的觀念深入人心,草原資源的開發利用建立在無償使用的基礎上,造成草原資源的浪費和損失。所以,本文基于產權理論,將草原資源資產化,草原資源資產化的會計主體應是擁有其所有權的國家或集體。

草原資源是指草原、草山及其他一切草類資源的總稱,包括野生和人工種植的草類,是一種生物資源。本文借鑒頡茂華、馬永華等學者的觀點以及我國現行的財務會計準則中資產的定義,草原資產是指在現在技術水平下,由所有者以前的經營交易或事項形成的,由所有者擁有或控制的,預期會給所有者帶來經濟利益的草原資源。當然只有同時具備以下特征的草原資源才可以成為草原資產:草原資源的物質實體具有使用價值,預期會給經營者帶來經濟利益;草原資源歸屬于明確的會計主體,并由該主體擁有或控制;草原資源產生的價值或成本能夠可靠計量。

3.2 草原資產的分類

本文對草原資產的分類標準參考《企業會計準則第5號――生物資產》中將生物資產劃分為消耗性生物資產、生產性生物資產、公益性生物資產,以及將生產性生物資產按照是否具備生產能力分為未成熟和成熟兩類,同時結合草原資產本身的生長特性和功能分類。

本文將草原資產分為實物資產(相當于有形資產)和環境資產(相當于無形資產),其中實物資產分為未成熟生長性草原資產、成熟生長性草原資產、消耗性草原資產三類,環境資產是指公益性草原資產。未成熟生長性草原資產是指為生產相應的產品而持有的未達到生產經營能力的草原資產,如處于禁牧期的牧草;成熟生長性草原資產是指為生產相應的產品而持有具備持續生產經營能力的草原資產,如處于放牧期的牧草;消耗性草原資產是指為出售而持有的處于成熟淘汰期的草原資產,如已停止生長開始枯黃的可食用牧草;公益性草原資產具有調節氣候、涵養水源等功能,雖然不能為企業帶來直接的經濟利益,但有助于企業從其他資產獲得經濟利益。

4 草原資產核算的最優選擇――公允價值計量模式

4.1 選擇公允價值計量模式的影響因素

采用歷史成本還是公允價值是草原資產核算計量模式選擇存在的一個難題,對于草原資產核算選擇公允價值計量模式受多個因素的影響。

4.1.1 草原資產的特征與計量屬性本身的特點相結合

第一,生物多樣性。草原資產大多數是在天然氣候條件下生長的,只有少數是經過人工種植的。歷史成本是指企業在經營過程中實際發生的一切成本,具有客觀性和可驗證性,因此自然條件下形成的草原資產歷史成本為零或非常低,采用歷史成本會低估草原資產的價值;公允價值是指市場參與者在計量日發生的有序交易中,出售一項資產所能收到或轉移一項負債所需支付的價格即脫手價格,具有公允性、虛擬性、未實現性,采用公允價值可以更加合理地計量草原資產的價值。

第二,變化性。草原資產的生長周期較短,每一時刻都會發生變化,其蘊含的內在價值也會不斷隨之生長而發生變化。歷史成本計量無法追蹤這種成長,而公允價值體現的是資產現行交易的實際價格,選用公允價值計量可以更好地記錄不斷生長變化的草原資產的價值。

4.1.2 對資產本質的理解

資產的成本觀和價值觀是對資產本質理解存在的兩種觀點。資產的成本觀是指資產初始取得時的成本,注重資產的客觀性和可計量性,認為資產是剩余成本或未耗用成本,將資產的原始購買成本作為期初余額,對以后的變化不予考慮,因此計量模式是面向過去的,選擇歷史成本計量模式。資產的價值觀是指資產的未來可以為所有者帶來的經濟利益,計量模式是面向未來的,選擇公允價值計量模式。由草原資產具有的生物多樣性、變化性等特征可知應選擇公允價值計量模式。

4.1.3 會計目標的選擇

計量模式的選擇必須考慮計量的目的和所需的前提條件,不同的計量模式對應不同的會計目標。受托責任觀是指從會計信息提供者的利益出發,選擇的計量模式應反映信息提供者對受托者的履行情況,應選擇歷史成本計量模式。決策有用觀是從信息使用者的利益出發,資產計量的結果應與信息使用者的決策相關,應選擇公允價值計量模式。草原資產的計量是為了向各信息使用者提供決策有用的信息,加強對草原資源的合理利用和保護,所以應該選擇公允價值計量模式。

4.1.4 會計信息的可靠性和相關性的權衡

可靠性與相關性是會計信息最重要的兩個特征,在會計核算中應盡可能地達到兩者的統一。會計人員提供的會計信息是為了幫助信息使用者進行決策,應對會計信息的相關性和可靠性進行權衡,如果以可靠性為主,相關性為輔,應選擇歷史成本計量模式;如果以相關性為主,可靠性為輔,應選擇公允價值計量模式。草原資產不斷變化的特性使草原資產計量的可靠性降低,草原資產計量過程中更傾向于相關性,所以選擇公允價值計量模式。

以上的分析結果表明公允價值計量模式是草原資產核算的最優選擇。但是我國沒有完善的經濟市場環境、生產資料市場、產權交易市場、發達的專業評估技術以及講求誠信的評估隊伍等,因此,在使用公允價值計量草原資產時應進行嚴格的限制。

4.2 草原資產核算的計量單位

計量單位是指對計量對象進行計量時具體使用的標準量度。自復式簿記為記賬方法的方式出現以來,貨幣計量被認定為傳統會計本身固有的屬性。對于草原資產的計量單位,其計量單位應以貨幣計量為主的同時兼用實物計量。

一方面,對于草原資產會計信息予以貨幣化是非常有必要的,因為貨幣具有綜合反映的功能,有利于會計信息使用者從財務報告中獲得企業財務狀況、經營成果、現金流量等信息;另一方面,草原資產包含自然環境和人類勞動共同孕育的成果,所以既有商品性又不限于商品性,草原資產不是只單一用貨幣計量就可以概括的,可以對難以用貨幣計量的草原資產進行實物量核算,如“株數”“載畜量”等。

4.3 草原資產核算的計量屬性

本文將公允價值估值技術運用在草原資源實物資產的初始計量和后續計量中,對于草原資源的環境資產現已有較成熟的生態系統服務功能價值核算體系,本文不再贅述。

4.3.1 草原資產的初始計量

按照我國《企業會計準則第39號――公允價值計量》中的規定,公允價值計量模式下的估值技術主要有市場法、收益法、成本法,不同種類的草原資產初始計量適用的估值方法不同。通過對不同種類草原資產特點與不同估值方法特點的分析,對不同種類草原資產的核算如下。

(1)未成熟生長性草原資產

草原資產在具有生產經營能力之前,屬于未成熟生長性草原資產。因為這種類型的草原資產具有投入大、收入低、不存在活躍市場的特點,所以這一階段的草原資產不具備使用市場法或收益法估值技術的條件,具備使用成本法估值技術的條件:被估值資產與重置資產具有相關性,被估值資產歷史資料易得,被估值資產的各種損耗合理,被估值資產可再生。因此,對于未成熟生長性草原資產選擇成本法進行估值。成本法是指在現行的市場條件下,重新種植相同或相似的草原資產所需要的成本減去各種合理損耗作為被估值草原資產的入賬價值,通常是指現行重置成本法。計算公式如下:

(2)成熟生長性草原資產

草原資產具有持續生產能力,屬于成熟生長性草原資產。成熟生長性草原資產具備使用收益法估值技術的條件:估值資產的預期收益、獲得預期收益承擔的風險、獲利時間都是可以預測并且可以用貨幣計量的。因此,對于成熟生長性草原資產選取收益法進行估值。收益法是指在對成熟生長性草原資產預期未來收益額、收益期及折現率估計的基礎上,將每年預期未來收益額折算成現值并加總的估值技術,通常是指現金流量折現法。計算公式如下:

(3)消耗性草原資產

處于成熟淘汰期的草原資產大多擁有活躍的市場,并且市場上可以找到相同或相似資產的價格,因此適用市場法。市場法是指利用與消耗性草原資產相同或相似資產的市場價值估值的技術。計算公式如下:

總之,不同類型的草原資產初始計量時選用的估值方法不同,草原資產公允價值的確定是一項具有較強專業性和特殊性的技術性工作,當草原資產的成本、折舊、增減值等無法衡量時,應該聘請專業的評估人員進行評估協助。

4.3.2 草原資產的后續計量

為及時反映草原資產的增減和結存情況,應該定期估算草原資產的增減值,隨時披露草原資產真實和公允的價值信息,并且考慮其類型是否發生變化,從而改變估值技術。當重新估算的公允價值與賬面價值相差很大時,應將差額計入當期損益。目前,草原資產缺乏活躍的市場,會計操作的成本可能較高和評估價值有效性可能較低,在實行初期可考慮每個月評估一次。

5 結論及建議

本文依據草原資產的特點,應用最新的《企業會計準則第39號――公允價值計量》中的規定來計量草原資產這一相對空白的領域。本文考慮到我國尚不存在完善的資本市場,公允價值計量會成為企業操縱利潤的有效工具,對于草原資產采用公允價值計量可能存在一定的困難。我國目前為與國情相適應,對草原資產核算采用歷史成本為主、公允價值為輔的計量模式。但是,隨著我國經濟的發展、綜合國力的加強以及資本市場和農業產業結構的日漸完善,我國的會計制度日漸與國際會計準則趨同,我國的草原資產計量模式有可能完全轉變為公允價值。為了加強對我國草原資源的管理,早日實現公允價值計量模式在草原資產管理中的應用,提出以下三點建議。

第一,加強我國草原資源的監測,建立草原資源的實時動態信息數據庫。通過我國草原遙感技術的監測,加強數據資源的積累和收集,建立完善的草原資源信息數據庫。

第二,明確權屬界限,做到權、責、利分明。我國草原資源所有權歸屬國家或集體,使用權和經營權可以轉讓、租賃、承包、買賣等,明確草原資源的權屬范圍是實現草原資源資產化管理的前提,應以合同等文本形式明確其權屬,這樣才能做到責、權、利明確。

第三,健全和完善草原資源的資本市場,實現草原資源的正常流轉。建立并逐步完善政府宏觀調控、“經濟人”積極參與、全社會共同監督的草原資源資產市場體系,允許打破行政、行業、所有制界限購買使用權,允許繼承轉讓開發治理成果。

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第7篇

【關鍵詞】 局部枸櫞酸抗凝;低分子肝素抗凝;聯合應用;連續性腎臟替代;應用效果

DOI:10.14163/ki.11-5547/r.2016.35.046

【Abstract】 Objective To observe and analyze application of regional citrate combined with low molecular weight heparin calcium anticoagulation in continuous renal replacement treatment. Methods A total of 50 critical patients with continuous renal replacement treatment were randomly divided into research group and control group, with 25 cases in each group. The control group received low molecular heparin anticoagulation, and the research group received regional citrate combined with low molecular weight heparin calcium anticoagulation. Application effect was observed and compared. Results The research group had 0 bleeding or aggravation of original bleeding, which was less than 6 cases (24.00%) in control group, and the difference had statistical significance(P

【Key words】 Regional citrate anticoagulation; Low molecular weight heparin calcium anticoagulation; Combined application; Continuous renal replacement; Application effect

連續性腎臟替代治療(CRRT)在急性腎功能不全病例中應用較為廣泛, 同時近些年來也更多的⑵溆τ糜詬呷取⒅刂⒁認傺滓約案骨桓腥鏡炔±中[1]。其中實施連續性腎臟替代治療期間抗凝是關鍵內容, 通常實施普通肝素或者低分子肝素抗凝的舉措[2, 3]。經大量的研究以及臨床實踐經驗表明[4-6], 枸櫞酸鈉是理想抗凝方式, 可滿足抗凝需求。本研究針對局部枸櫞酸聯合小劑量低分子肝素抗凝在連續性腎臟替代治療中的應用實施嚴密的觀察及分析, 內容報告如下。

1 資料與方法

1. 1 一般資料 本研究對象為50例需要展開連續性腎臟替代治療的危重患者, 均為2014年5月~2016年5月在本院治療的病例。在所有患者中, 包含8例重癥胰腺炎病例、10例心功能不全病例、5例嚴重電解質失衡病例、6例藥物中毒病例、10例多器官功能衰竭病例以及11例重癥急性腎功能衰竭病例。患者均享有治療知情權以及簽署知情同意書, 排除肝功能衰竭者、抗凝治療禁忌證者、凝血指標異常者以及全身感染者、長時間實施抗凝藥物者等。隨機將患者分成研究組和參照組, 各25例。研究組中男12例、女13例, 平均年齡(52.8±10.6)歲;參照組中男13例、女12例, 平均年齡(54.6±12.1)歲。兩組患者年齡、性別等一般資料比較差異無統計學意義(P>0.05), 具有可比性。

1. 2 方法

1. 2. 1 血液凈化 針對所有病例均展開經頸內靜脈置管或者股靜脈置管方式, 應用到的儀器設備為SWS-3000A血液凈化儀以及M 型血濾器和相關配套設備[7];治療的模式, 以連續性靜脈-靜脈血液濾過(CVVH)形式進行, 并以患者的實際情況作為依據, 配置置換液配方;血流的速度掌握在150~180 ml/min, 置換液的速度掌控在1500~2000 ml/h, 展開持續性的治療12~24 h, 并且采取前稀釋模式輸入。

1. 2. 2 抗凝 研究組展開局部枸櫞酸聯合小劑量低分子肝素抗凝方案, 參照組僅實施低分子肝素抗凝方案。研究組具體操作方式:進行低鈉低堿基無鈣置換液的合理配置, 血液保存液抗凝成分是每500 毫升具有葡萄糖(以微量泵自管路靜脈端泵入的方式, 速度為18~22 ml/h)12.25 g、枸此幔ㄒ暈⒘勘米怨藶范脈端泵入舉措, 速度為145~175 ml/h)4.0 g以及枸櫞酸鈉11.0 g[8]。以現實所需作為依據, 加入氯化鉀注射液(10%), 針對體外循環離子鈣以及電解質、動脈血氣分析等情況每隔2 h進行監測記錄1次。抗凝監測的目標主要為, 未發生代謝性酸堿紊亂情況, 電解質處于正常水平, 體外循環離子鈣 為0.2~0.4 mmol/L。進行小劑量低分子肝素抗凝, 初始劑量為40 IU/kg, 隨后的追加劑量為4 IU/(kg?h)。對于參照組患者實施低分子肝素抗凝, 經動脈端一次注入5000 U低分子肝素鈉展開抗凝。

1. 3 觀察指標 治療24 h抗凝效果、電解質情況、酸堿平衡情況、出血情況, 并且凝血情況評價的方式以濾器的外觀變化進行評定[3], 包括4個級別:0級、Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級。

1. 4 統計學方法 采用SPSS19.0統計學軟件處理數據。計量資料以均數±標準差( x-±s)表示, 采用t檢驗;計數資料以率(%)表示, 采用 χ2 檢驗。P

2 結果

2. 1 兩組出血情況及抗凝效果比較 研究組中出血或原有出血加重情況為0例(0), 少于參照組的6例(24.00%), 差異有統計學意義(P

2. 2 透析前后生化指標的比較情況 研究組患者透析前的BUN為(20.44±10.58)mmol/L, Scr為(636.22±386.43)μmol/L,

pH為(7.32±0.10), Na+為(138.43±55.86)mmol/L, Ca2+為(1.04±0.19)mmol/L, HCO3-為(15.64±5.57)mmol/L, 總鈣為(2.22±0.39)mmol/L;參照組患者透析前的BUN為(21.52±

12.33)mmol/L, Scr為(593.44±349.95)μmol/L, pH為(7.35±0.10), Na+為(140.32±44.25)mmol/L, Ca2+為(0.99±0.54)mmol/L, HCO3-為(15.48±5.45)mmol/L, 總鈣為(2.23±0.25)mmol/L。兩組各指標對比, 差異無統計學意義(P>0.05)。研究組患者透析后的BUN為(13.76±3.11)mmol/L, Scr為(286.32±144.49)μmol/L,

pH為(7.43±0.05), Na+為(141.44±35.59)mmol/L, Ca2+為(0.92±

0.12)mmol/L, HCO3-為(23.46±3.47)mmol/L, 總鈣為(2.18±

0.32)mmol/L;參照組患者透析后的BUN為(12.86±2.91)mmol/L,

Scr為(268.22±131.21)μmol/L, pH為(7.46±0.08), Na+為(144.33± 40.39)mmol/L, Ca2+為(1.22±0.19)mmol/L, HCO3-為(20.43± 3.24)mmol/L, 總鈣為(2.26±0.35)mmol/L。通過比較兩組的生化指標, 透析前后的pH值以及Na+對比, 差異無統計學意義(P>0.05);透析后的BUN及Scr水平均明顯低于透析前, 并且研究組HCO3-高于參照組, 總鈣低于參照組, 差異有統計學意義(P

3 討論

針對于危重患者的急救, 連續性腎臟替代療法已經被稱為最行之有效的首選血液凈化方案[9, 10]。在此期間, 也應該注重通過充分抗凝的方式降低管路和濾器反復凝血發生率, 并減少過度抗凝而導致出血問題情況, 進而保障治療安全性[11-13]。

枸櫞酸為體內代謝中間產物, 能夠同游離鈣絡合成枸櫞酸鈣, 經絡合濾器血液中離子鈣推動血清內游離鈣降低, 并抑制其發揮的作用, 最終實現局部抗凝效果[14-16]。

綜上所述, 局部枸櫞酸聯合小劑量低分子肝素抗凝在連續性腎臟替代治療中發揮的作用理想, 不會對患者凝血機制產生顯著影響, 降低出血率, 可以將其作為安全可靠的連續性腎臟替代治療方案推廣于臨床實踐。

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第8篇

關鍵詞:量子保密;通信技術;應用;未來發展

引言

隨著信息化時代的到來,人們無時無刻都在接發文字信息、視頻信息、電子信息等,給人們的生活、工作、學習和社會各個領域帶來了新的改變。為了保障信息通信的安全,防止信息傳遞過程中存在的泄露風險,采取量子保密通信技術,有效避免信息被攻擊破譯,保障了信息傳遞的絕對安全[1]。量子保密通信改變了傳統加密通信的局限性和不安全性,解決了存在的安全隱患問題,根據量子力學原理與科學信息技術的有效結合,采用高精度量子測量技術和高精準量子計算技術進行計算、編碼和信息傳輸,發揮了高效安全的通信性能。量子計算利用量子力學規律來調控量子信息單元進行計算,能夠進行大規模、多線程地數據處理,具有超強的計算能力和精密的邏輯性[2]。在依靠量子比特工作中,由于量子位存在的并行性、糾纏性和疊加性,量子算法在進行問題處理時就能夠做出傳統計算無法比擬的超強處理能力,實現超高精度、超高速度的工作效率[3]。隨著國內外量子信息技術科技的發展,針對現有公鑰體系在單向計算時存在的易被攻擊威脅,造成信息發生泄漏的嚴重后果,開展量子密鑰分發技術的保密通信的創新研發,滿足了當前信息化社會和數字化經濟時代的需求。通過量子保密通信技術的研究與應用,推動了量子保密通信標準化工作的進行和未來的無限發展。

1量子保密通信技術應用

1.1量子密鑰分發技術應用

量子密鑰分發是根據量子測不準原理、量子不可分割和量子態不可復制的特性來實現,量子生成的通信密碼校驗絕對的安全性,不會被任何方式破解。通信雙方建立量子密碼分享協議,發送方和接受方以單光子的狀態作為信息載體來建立密鑰,保證密鑰分發的安全性,密鑰分發采取一次一密的加密體制建立安全通信密碼。密鑰分發完成后需要進行信息協同和隱私保密增強,糾正密鑰中存在的錯誤,使密鑰保持一致性,進一步增強信息隱私的保密安全。根據協議隨機選擇調制每一個光子的基矢,隨機的基矢可以對接收端進行監測,在偏振編碼過程中采用單光子的水平偏振態(0°)、垂直偏振態(90°)、偏振態(+45°)和偏振態(-45°)的4個量子態,來進行不同自由度的編碼,可以選擇垂直方向,也可以沿水平方向或其它角度作為量子信息的載體。發送方隨機使用2組基矢,按照事先約定的單光子水平偏振態通過量子信道發送給協議用戶,當用戶接收到光子后也隨機地使用2組基矢進行偏振態的測量,如果制備基矢和檢測基矢兼容,則表示收發隨機數完全一致,如果存在不同,發送方和用戶在從新進行比對制備基和測量基基矢,直到收發雙方擁有完全一致的隨機數序列密鑰。密鑰分發、生成后不會被破譯或計算破解,即使在密鑰生成過程中被竊聽也會被通信方發現,仍然不會泄密,保證了絕對的安全性[4]。

1.2量子保密通信與后量子安全加密應用

近年來,我國在量子信息技術領域發展迅速,在量子保密通信的研發中獲得突破性進展,利用量子保密通信技術克服了傳統通信技術存在的安全隱患問題,保證了通信的安全性和可靠性[5]。量子保密通信具備巨大的信息存儲與攜帶性能,量子計算機可以面對各種復雜難度的計算,并能進行高時速、高精準的并行計算處理能力。量子保密通信是在原有的公鑰體系進行創新改進,采取量子密鑰分發和加密的量子保密通信方案,以應對原有量子計算體系內存在的安全威脅,并對現有加密體制進行升級,應用計算破解能力的后量子加密技術提高了被破解能力,避免信息泄露。量子保密通信與后量子加密的應用,為未來量子安全信息加密技術的創新發展具有重要的意義[6]。

1.2.1量子保密通信方案量子保密通信利用量子態的疊加性和量子不可克隆原理,采取密鑰分發的密碼技術,對傳輸的信息進行一次一密的加密方法,完善了加密體制,實現了信息傳輸的安全性。

1.2.2后量子加密后量子加密技術是一種新的加密方法,通過運用許多先進的技術對現有的加密體制算法進行升級改進,例如網格編碼算法和橢圓曲線算法等,增加了防御能力,可以完全抵抗黑客的計算破解,后量子新型信息加密技術能夠與現有的信息安全系統實現兼容和平滑升級演進。

1.3量子保密通信應用

量子保密通信為未來信息安全提供了保障,是信息領域的重要技術手段,在量子保密通信中量子密鑰分發作為關鍵技術,與典型網絡組織和現有通信系統結構相融合,建立了網絡管控、安全服務、密鑰生成層、密鑰分發層、密鑰應用層等組織結構,實現了通信網絡的可用性和安全可靠性,并應具備靈活高效、可擴展的未來發展的建設需求。系統分為發送裝置和接受裝置,利用公共信道對密鑰分發協議合法的通信雙方發送共享的隨機密鑰。其中,密鑰生成層將生成制備的量子密鑰提供給上層,在密鑰中繼、密鑰轉發、密鑰存儲、密鑰輸出過程中,密鑰應用層為量子密鑰的保密通信服務提供服務,網絡管控平臺負責網絡運營管理,安全服務平臺則負責密碼服務和安全管理。量子密鑰分發是以量子物理與信息學為基礎,利用量子態糾纏重疊的力學特性,在通訊雙方之間產生并分享一個隨機的安全的密鑰,運用一次一密的加密方法,通過量子信道完成信息的安全傳送。由于傳統量子信道在傳送數據進行量子密鑰服務的加密業務時,量子信道存在傳輸損耗,量子密鑰分發距離會被限制距離,需設置中繼節點來完成長距離的接力傳送,導致安全防護存在困難,存在安全隱患。因此在現有較大規模的量子保密通信網絡中,都采用可信中繼技術是異或后的中繼技術,量子密鑰只會在節點處暫存經過異或后,不會對中繼節點造成影響,具有信息傳輸的安全性和高效率。

2量子保密通信目前發展狀況

隨著量子保密通信的發展,世界各國試用點呈現逐步成熟趨勢,但在應用推廣方面暴露出一些問題。主要包括三個方面:(1)應用場景受到限制當前,量子保密通信主要面向金融、政府等長期安全性較高的特定場景之中,市場規模較為分散,傳統通信業界對于量子保密通信應用目前仍然處于熱情度較低的狀態。此外,由于量子態信號與傳統信號混合傳輸時,將引入劣化性能,導致量子保密通信組網需要借助額外獨立光纖鏈路才能獲取所需資源。(2)技術瓶頸待解決在百公里長距離傳輸情況下,量子保密通信可用安全碼率大約為15kbit/s量級,相比于當前光傳達網技術實現的量級信息傳輸差距較大,無法實現對信號的一一加密。此外,在量子保密通信組網方面,由于量子態存儲技術尚不成熟,因此,有關量子存儲方面難以實現,其中涉及的關鍵技術仍需進一步驗證分析。(3)安全性存在一定風險在實際通信過程中,信道節點不理想特性使其難以滿足安全性標準,成為不法分子利用的安全漏洞,所以針對通信安全性升級將是運營維護所面臨的一個難題,現階段,由于通信密鑰生成碼率也相對較低,很難滿足一次一密要求。現階段,我國量子保密通信技術在業務、市場、商用的應用都處于推廣初期階段,在量子密鑰分發技術組網理念和技術研究中,仍然面臨一些問題有待研究和探討。

3量子保密通信標準化工作策略與未來發展

3.1量子保密通信標準化工作策略

在未來量子保密通信技術研發中,應保證量子保密通信設備系統的功能與性能的一致性和可靠性,增加設備系統和網絡層面的兼容性、靈活性和安全性,在設備和系統技術、安全性能、組網以及加密等各個方面,逐步完善應用體制,在未來發展中形成完整的標準規范體系。首先,在國家政策支持的基礎上,應加強量子密鑰分發技術前沿技術領域的研究工作,創新開發新型協議技術、系統器件和架構方案,加快提升量子密鑰分發技術和系統設備成熟度、實用化水平和性價比,不斷提高量子密鑰分發和后量子加密的技術水平,完善加密體制。然后,應加強量子保密通信的商業化應用和市場開拓規劃的工作策略和未來發展方向,積極推進產業合作,開展多樣化的商業部署模式,制定標準化工作策略,為應用發展做好引導和培育市場需求。最后,應加快我國量子保密通信網絡項目工程的建設,升級設備完善標準,提高量子密鑰分發系統的網管和運維能力,使量子保密通信系統和網絡在完善的密鑰管理設備與加密通信設備進行安全可靠的通信,以商業化應用推廣和市場化發展為未來建設目標,增加網絡建設的實際可用性和安全性等標準的建設規模。目前,我國量子保密通信技術已經實現了實用化、產業化的發展水平,在國家政策的大力支持下在社會各領域得到了廣泛的應用。隨著國家實施創新驅動發展戰略規劃,量子信息技術作為我國科技創新的重要發展技術,應加快發展量子信息產業,推動量子技術與社會經濟領域的深度融合,增加產業經濟的發展,為國家安全、國防軍事提供強大的技術支持,新興的量子信息產業推動了我國戰略性發展方向。

3.2未來發展前景

量子保密通信技術在未來發展進程中,量子保密通信網絡建設和產業發展是未來量子技術發展的關鍵,需要加強技術成熟度、設備可靠性和投入產出性價比等各方面的研究,開展標準化工作策略以促進技術和產業的快速發展。近年來,隨著量子保密通信技術的不斷創新,世界各國在量子保密通信技術與產業的市場競爭日趨激烈,我國雖然處于世界領先地位,應需加強對量子技術研究機構、系統設備廠商和建設運營單位進行大力扶持,在政策支持優勢下強化關鍵技術創新和可持續發展能力,以增強科技實力,提高市場競爭能力。積極推廣大規模產業鏈發展,標準規范產業發展方向,促進量子保密通信商業化推廣、產業鏈壯大和產業化得到健康發展。

3.2.1分發系統性能指標和實用化水平有提升空間量子密鑰分發系統在現有光纖網絡之中單跨傳輸距離在百公里以內,密鑰成碼率有待進一步提高。同時,量子密鑰系統工程化也具有一定提升空間。此外,量子保密通信系統仍需要密鑰管理,將其與信息通信行業緊密融合,加密通信設備。

3.2.2抗量子計算破解的安全加密面向未來量子計算對于現有加密體系存在的破解威脅,需設計抗量子計算破解安全加密方案,快速提升量子密鑰分發技術和實用化水平,這是贏得加密技術體制的關鍵。

3.2.3量子保密通信商業化開拓仍需進一步探索量子保密通信是對現有通信技術的一種有效安全性提升技術,能夠解決密鑰分發安全性問題,提升通信安全性等級,具有長期性和高安全性。尤其在金融專網方面,其產業規模相對有限,因此,在后續研究進程中,逐漸完善量子通信保密技術,將其推廣到投入產出性行業之中,從設備升級、標準完善、市場探索等方面進行逐一推廣與應用。因此,在今后發展過程中,應凝聚各方形成合力,提升工程化實用水平,引導應用產業健康發展,重視標準化測試,引導產業健康發展。

第9篇

關鍵詞 量子物理;現代信息技術;關系;原理應用

中圖分類號:O41 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2013)15-0001-02

量子物理是人們認識微觀世界結構和運動規律的科學,它的建立帶來了一系列重大的技術應用,使社會生產和生活發生了巨大的變革。量子世界的奇妙特性在提高運算速度、確保信息安全、增大信息容量等方面發揮重要的作用,基于量子物理基本原理的量子信息技術已成為當前各國研究與發展的重要科學技術領域。

隨著世界電子信息技術的迅猛發展,以微電子技術為基礎的信息技術即將達到物理極限,同時信息安全、隱私問題等越來越突出。2013年5月美國“棱鏡門”事件的爆發,引發了對保護信息安全的高度重視,將成為推動量子物理科學與現代信息技術的交融和相互促進發展的契機。因此,充分認識量子物理學的基本原理在現代信息技術中發展的基礎地位與作用,是促進現代信息技術發展的前提,也是豐富和發展量子物理學的需要。

1 量子物理基本原理

1)海森堡測不準原理。在量子力學中,任何兩組不可同時測量的物理量是共扼的,滿足互補性。在進行測量時,對其中一組量的精確測量必然導致另一組量的完全不確定,只能精確測定兩者之一。

2)量子不可克隆定理。在量子力學中,不能實現對各未知量子態的精確復制,因為要復制單個量子就只能先作測量,而測量必然改變量子的狀態,無法獲得與初始量子態完全相同的復制態。

3)態疊加原理。若量子力學系統可能處于和描述的態中,那么態中的線性疊加態也是系統的一個可能態。如果一個量子事件能夠用兩個或更多可分離的方式來實現,那么系統的態就是每一可能方式的同時迭加。

4)量子糾纏原理。是指微觀世界里,有共同來源的兩個微觀粒子之間存在著糾纏關系,不管它們距離多遠,只要一個粒子狀態發生變化,另一個粒子狀態隨即發生相應變化。換言之,存在糾纏關系的粒子無論何時何地,都能“感應”對方狀態的變化。

2 量子物理與現代信息技術的關系

2.1 量子物理是現代信息技術的基礎與先導

物理學一直是整個科學技術領域中的帶頭學科并成為整個自然科學的基礎,成為推動整個科學技術發展的最主要的動力和源泉。量子力學是20世紀初期為了解決物理上的一些疑難問題而建立起來的一種理論,它不僅解釋了微觀世界里的許多現象、經驗事實,而且還開拓了一系列新的技術領域,直接導致了原子能、半導體、超導、激光、計算機、光通訊等一系列高新技術產業的產生和發展。可以說,從電話的發明到互聯網絡的實時通信,從晶體管的發明到高速計算機技術的成熟,量子物理開辟了一種全新的信息技術,使人類進人信息化的新時代,因此,量子物理學是現代信息技術發展的主要源泉,而且隨著現代科學技術的飛速發展,量子物理學的先導和基礎作用將更加顯著和重要。

2.2 量子物理為現代信息技術的持續發展提供新的原理和方法

現代信息技術本質上是應用了量子力學基本原理的經典調控技術,隨著世界科學技術的迅猛發展,以經典物理學為基礎的信息技術即將達到物理極限。因此,現代信息技術的突破,實現可持續發展必須借助于新的原理和新的方法。量子力學作為原子層次的動力學理論,經過飛速發展,已向其他自然科學的各學科領域以及高新技術全面地延伸,量子信息技術就是量子物理學與信息科學相結合產生的新興學科,它為信息科學技術的持續發展提供了新的原理和方法,使信息技術獲得了活力與新特性,量子信息技術也成為當今世界各國研究發展的熱點領域。因此,未來的信息技術將是應用到諸如量子態、相位、強關聯等深層次量子特性的量子調控技術,充分利用量子物理的新性質開發新的信息功能,突破現代信息技術的物理極限。

2.3 現代信息技術對量子物理學發展的影響

量子信息技術應用量子力學原理和方法來研究信息科學,從而開發出現經典信息無法做到的新信息功能,反過來,現代信息技術的發展大大地豐富了量子物理學的研究內容,也將不斷地影響量子物理學的研究方法,有力地將量子理論推向更深層次的發展階段,使人類對自然界的認識更深刻、更本質。近年來,隨著量子信息技術領域研究的不斷深入,量子信息技術的發展也使量子物理學研究取得了不少成果,如量子關聯、基于熵的不確定關系、量子開放系統環境的控制等問題研究取得了巨大進展。

3 基于量子物理學原理的量子信息技術

基于量子物理原理和方法的量子信息技術成為21世紀信息技術發展的方向,也是引領未來科技發展的重要領域。當前量子物理學的基本原理已經在量子密碼術、量子通信、量子計算機等方面得到充分的理論論證和一定的實踐應用。

3.1 量子計算機——量子疊加原理

經典計算機建立在經典物理學基礎上,遵循普通物理學電學原理的邏輯計算方式,即用電位高低表示0和1以進行運算,因此,經典計算機只能靠以縮小芯片布線間距,加大其單位面積上的數據處理量來提高運算速度。而量子計算遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息。計算方式是建立在微觀量子物理學關于量子具有波粒兩重性和雙位雙旋特性的基礎上,量子算法的中心思想是利用量子態的疊加態與糾纏態。在量子效應的作用下,量子比特可以同時處于0和1兩種相反的狀態(量子疊加),這使量子計算機可以同時進行大量運算,因此,量子計算的并行處理,使量子計算機實現了最快的計算速度。未來,基于量子物理原理的量子計算機,不僅運算速度快,存儲量大、功耗低,而且體積會大大縮小。

3.2 量子通信——量子糾纏原理

量子通信是一種利用量子糾纏效應進行信息傳遞的新型通信方式。量子通信主要涉及:量子密碼通信、量子遠程傳態和量子密集編碼等。從信息學上理解,量子通信是利用量子力學的量子態隱形傳輸或者其他基本原理,以量子系統特有屬性及量子測量方法,完成兩地之間的信息傳遞;從物理學上講,量子通信是采用量子通道來傳送量子信息,利用量子效應實現的高性能通信方式,突破現代通信物理極限。量子力學中的糾纏性與非定域性可以保障量子通信中的絕對安全的量子通信,保證量子信息的隱形傳態,實現遠距離信息轉輸。所以,與現代通信技術相比,量子通信具有巨大的優越性,具有保密性強、大容量、遠距離傳輸等特點,量子通信創建了新的通信原理和方法。

3.3 量子密碼——不可克隆定理

經典密碼是以數學為基礎,通過經典信號實現,在密鑰傳送過程中有可能被竊聽且不被覺察,故經典密碼的密鑰不安全。量子密碼是一種以現代密碼學和量子力學為基礎,利用量子物理學方法實現密碼思想和操作的新型密碼體制,通過量子信號實現。量子密碼主要基于量子物理中的測不準原理、量子不可克隆定理等,通信雙方在進行保密通信之前,首先使用量子光源,依照量子密鑰分配協議在通信雙方之間建立對稱密鑰,再使用建立起來的密鑰對明文進行加密,通過公開的量子信道,完成安全密鑰分發。因此量子密碼技術能夠保證:

1)絕對的安全性。對輸運光子線路的竊聽會破壞原通訊線路之間的相互關系,通訊會被中斷,且合法的通信雙方可覺察潛在的竊聽者并采取相應的措施。

2)不可檢測性。無論破譯者有多么強大的計算能力,都會在對量子的測量過程中改變量子的狀態而使得破譯者只能得到一些毫無意義的數據。因此,量子不可克隆定理既是量子密碼安全性的依靠,也給量子信息的提取設置了不可逾越的界限,即無條件安全性和對竊聽者的可檢測性成為量子密碼的兩個基本特征。

4 結論

量子物理是現代信息技術誕生的基礎,是現代信息技術突破物理極限,實現持續發展的動力與源泉。基于量子物理學的原理、特性,如量子疊加原理、量子糾纏原理、海森堡測不準原理和不可克隆定理等,使得量子計算機具有巨大的并行計算能力,提供功能更強的新型運算模式;量子通信可以突破現代信息技術的物理極限,開拓出新的信息功能;量子密碼絕對的安全性和不可檢測性,實現了絕對的保密通信。隨著量子物理學理論在信息技術中的深入應用,量子信息技術將開拓出后莫爾時代的新一代的信息技術。

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