① 基于物元分析法的小秦岭金矿区地质环境评价
邢永强1郑钊2吴梅1潘元庆1方士军1
(1.河南省国土资源科学研究院,郑州 450016;2.天津大学建筑工程学院,天津 300072)
《河南科学》,文章编号:1004-3918-(2008)-03-0353-04
摘要 近年来,随着人类对小秦岭金矿区开发活动的不断增强,当地地质环境已受到严重破坏,评价小秦岭矿区的地质环境状况对于今后的矿山恢复治理工作有重要的指导意义。本文选取物元分析法来开展评价工作,首先根据实地调查结果并按照区域差异性原则,将小秦岭金矿区划分为87个评价单元,接着选取了评价指标和评价标准,确定出各指标的权重系数,在此基础上开展小秦岭金矿区地质环境质量综合评价工作。研究结果表明:小秦岭矿区整体地质环境状况不容乐观,特别是西南部强烈的采矿活动对地质环境造成极大破坏,是今后矿山地质环境恢复治理的重点。
关键词 小秦岭 物元分析法 地质环境评价
小秦岭金矿区是我国四大黄金产地之一,自20世纪60年代中期以来,这里发现了1 200条含金矿脉,已探明黄金储量约400 余t。当地矿业经济发展很快,特别是20世纪80年代矿山采选企业迅速发展,矿区内有国家和地方黄金企业数十家,矿山坑口数千个,矿业已成为灵宝市的支柱产业。然而,由于我国矿业资源的管理、开发体制很不健全,小秦岭金矿区在淘金者的乱采滥挖下,不可再生的矿业资源和矿区地质环境遭到了严重的破坏。此外,人为的破坏还给该地区带来了滑坡、泥石流、地面坍塌等地质灾害。因此,运用适当的方法对小秦岭金矿区地质环境进行综合评价,对以后开展矿山恢复治理工作有重要的指导意义。
1 研究区地质环境概况
1.1 自然概况
小秦岭金矿区位于河南省西部灵宝市境内的豫、陕、晋三省交界处,地理坐标为北纬34°24′~34°30′,东经110°21′~110°34′,矿区属暖温带半干旱大陆性季风气候,四季分明,年平均气温26.1℃,年平均降水量645.8mm,7~9月份降水量占全年降水量的50.8%,且多暴雨,具年内降水量分布不均匀的特点。
矿区以西峪为界,峪东属灵宝市豫灵镇,峪西归陕西省潼关县。北部以小秦岭北缘断裂为界,为中新生代灵宝断陷盆地-黄土丘陵区;南以松树地—周家山断裂为界,为朱阳镇断陷带。矿区山脊高程多在1 000m以上,总体地形具有南北低、中间高,西高东低的地形变化特征。区内山岭起伏,沟壑纵横,具有谷窄、坡陡地形险要之特点。
矿区地层具有典型华北型的前寒武结晶基底和中元古代以来的盖层结构。基底主要由新太古界太华群(Ar2)和古元古界(Pt1)组成,盖层以区域性构造不整合上覆于结晶基底之上,主要由中新元古界熊耳群(Pt2-1)、震旦系(Pt3),寒武系及新生界组成,基本上不发育晚古生代和中生代地层。矿区为中山地貌类型、沟谷深切、地形起伏变化大,断裂构造发育,地层及岩石相对破碎,局部山体不稳定,易形成崩塌、滑坡和泥石流灾害,工程地质条件不良。
1.2 矿山开采现状调查
2006年9月,由河南省国土资源研究院组织相关人员对小秦岭金矿区内的27座主要矿山开采现状进行调查统计,其中21座金矿的采矿规模为4 165t/日,占总的采矿规模的74.7%;年产值3.67亿元,占年总产值的89.3%。可见,虽然小秦岭金矿区除金矿开采外尚有其他矿产资源的采集,但金矿开采的年产值收入远大于其他矿业开采。因此,金矿矿坑所在地区应作为地质环境评价的主要对象。
1.3 矿山地质问题
1.3.1 矿渣废水排放严重
调查显示这27座矿山的产出固体废弃物量为119.34万t/年,尾矿量122.17万t/年,合计产生矿渣241.51万t/年;固体废弃物现积存量为1 653.32万t,尾矿现积存量为1 644.75万t,合计矿渣积存量3 298.07万t。总的年废水外排量为379万m3,其中以Ⅲ类水为主,其中部分矿山排放的选矿废水,造成水质污染较严重,为Ⅳ和Ⅴ类。在各类矿山中,矿渣和废水的生产和积存主要来自于金矿开采。21座金矿生产的矿渣量占矿渣生产总量的96.5%,矿渣积存量占矿渣积存总量的99.5%。
1.3.2 矿山开采引发地质灾害
小秦岭金矿区大多数矿山都属于地下开采,而深部的采矿活动必然对山体的稳定性造成威胁,虽然地质灾害的发生有其特定地质条件,但也与工程活动密切相关。过去的20多年内,由于开采矿山引发的诸如滑坡、泥石流、崩塌、地面坍塌等地质灾害达30多起,其中最为严重的两次是:①1996年8月,大西峪、文峪发生泥石流,冲毁矿区公路13km、通讯线路3km,房屋、设备多有损坏,直接经济损失690万元,间接经济损失663万元;②1987年11月1日,大湖峪口东山发生滑坡,滑体长192m,宽80~120m,总体积约40万m3,造成空压机房、职工宿舍被摧毁,矿山停产达一年之久,直接经济损失在700万元以上。由此可见,由于开采矿山所引发的地质灾害给当地人民生命财产安全和社会经济稳定发展造成极大威胁。
2 评价模型的选取
人类对地质灾害危险性综合评价的研究经历了很长时间,20世纪70年代初,Hewitt等提出“一地多灾”的研究构想;基于Hewitt的研究思路,Puget Sound的研究人员针对本区洪水、地震、风暴、火山等灾害分别制作潜在损失图;80年代后,Van Westen等在GIS系统支持下进行了山地地质灾害风险分析研究。我国从20世纪90年代相继开展区域地质灾害危险性的评价工作,例如,张业成等(2003年)针对我国崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷等灾害,建立了地质灾害危险性指数评价模型和危险性评价分析模型;王家鼎(1996年)利用模糊信息优化处理技术建立了城市综合地质灾害的评价模型等,我国已建立多种地质灾害危险性评价模型。
目前,矿山地质环境评价多采用多指标综合评价方法,常用方法有模糊综合评价法(万金宝等,2006)、灰色关联综合法(王国富等,2001)、物元分析法(高军省,2007)等,但很难断定哪种方法评价的结果最准确、最客观。模糊综合评价和灰色关联综合法已被广泛运用于地质环境评价,但是由于它们本身在评价地质环境中所具有的模糊性和不确定性,往往会造成评价结果失真。经过筛选本文选用物元分析法,它具有以下特点:①可以将复杂问题抽象为形象化的模型,并应用这些模型研究基本理论,提出相应的应用方法;②可以建立事物多指标性能参数的质量评定模型,并能以定量的数值表示评定结果,从而能够较完整地反映事物质量的综合水平;③方法简单可操作,易计算机进行编程处理;④物元分析法还未被运用于矿山地质环境评价。
物元分析法原理为:对评价对象建立物元矩阵,经典域、节域矩阵,用关联函数计算综合关联度,根据综合关联度的不同取值范围作为矿山地质环境的评价标准,确定评价结果所属等级。物元分析法的具体计算步骤见高军省(2007)《基于物元理论的水环境质量综合评价方法及其应用》。
3 小秦岭矿区地质环境综合评价
3.1 评价单元划分
结合对小秦岭金矿区的实地调研结果,并遵照客观、公正、科学地反映矿区地质环境区域差异的原则,将评价区划分了87个评价单元。采用先定性分析矿区的主要地质环境问题,并综合考虑地形地貌特征、水系发育特征、人类活动强度等因素,对矿区内问题比较突出的地区划定评价单元网格;对于其余地区,则按照3km×3km的正方形网格来划分评价单元,在单元划分的同时还注意与行政界域、水系界域的相互包容以及对边缘单元、小单元的适当合并。此外,在遵循地质环境客观特征的基础上,还考虑到兼顾局部特殊要求的情况,如在豫陕两省交界的地区则按照行政分区边界来划定。划分结果如下:单元dx1、dx2为大西峪区间;w1~w4为文峪区间;单元z1~z3为枣香峪区间;单元dh1~dh3为大湖峪区间;单元zy为藏马峪和阎家峪区间;单元f为夫夫峪区间;单元g为观音峪区间;单元j为荆山峪区间;单元i1~i10 为苍珠峪、白花峪、枪马峪、杨砦峪、朱家峪相应的区间;单元1~单元61是按照正方形网格与各类界域边界交汇并进行适当合并或裁减的评价单元。
3.2 评价指标选择及其评价标准
在综合比较成玉祥等(2007)、徐友宁等(2003)、蔡斌等(2006)关于选取评价指标研究成果的基础上,从小秦岭金矿区地质环境现状条件出发,综合考虑研究区自然条件、人类活动影响、资料收集情况等因素,选择了地表坡度、岩土体抗侵蚀性、植被覆盖率、年降水量、地质灾害、水土流失、地表水污染、人类工程活动强度、矿渣堆积量9个评价指标。
对于选取的评价指标,按照地质环境质量“优”、“良”、“中”、“差”、“极差”划分为5个级别,各级别相应指标的标准值如表1所示。
表1 小秦岭金矿区地质环境评价指标分级标准Table1 Index classification standard of geology environmental in Xiaoqin hill goldfield
3.3 确定权重系数
目前系数确定的方法很多,大致可分为德尔菲、层次分析等主观赋权法和主成分分析、因子分析等客观赋权法,运用主观赋权法掺杂了决策者的主观随意性,而运用客观赋权法却缺乏决策者的意愿,故本次研究采用主观赋权与客观赋权相结合的方法,先由主成分-因子分析赋权法计算出一组初始权重,再带入评价模型进行计算,如果计算结果合理则直接采用该指标权重,如果计算结果差别较大,则在初始权重的基础上再进行适当微调,最终求出一组合理的权重系数,如表2。
表2 评价指标的权重系数Table2 Weighing coefficient of evaluation index
3.4 小秦岭矿区地质环境评价结果及分析
运用物元分析法,用VB语言编制相应的计算程序,结合各单元评价指标的量值和小秦岭金矿区实地调研情况,给定地质环境质量评价的最终结果,见表3和图1。
表3 小秦岭金矿区地质环境质量评价结果Table3 Evaluative result of geologic environmental quality in Xiaoqin hill goldfield
图1 小秦岭金矿区地质环境质量评价效果图
Fig.1 Evaluative result map of geologic environmental quality in Xiaoqin hill goldfield
从表3可以看出,“优”等级别评价单元12个、“良”等级别评价单元23个、“中”等级别评价单元36个、“差”等级别评价单元10个、“极差”等级别评价单元6个。
“极差”等级别单元序号为w1,w3,z1,dh1,i5,i8;“差”等级别单元序号为38,46,dx1,dx2,w2,z2,i1,i3,i4,i6,这些单元主要分布在矿区的西南部,由于这些单元所在地区矿坑密集、采矿活动剧烈,对地质环境造成了极坏的影响,该地区地质灾害的发生几率大大高于矿区的其他地区,今后应作为矿山环境恢复治理工作的重点。
“中”、“良”等级的单元分布在泥石流沟的四周,起到过渡和缓冲的作用;在远离人类活动的东南部区域,有“优”等级的区域存在。总体来看,小秦岭矿区东南部地区环境质量最好,中部其次,西南部最差。
4 结论
(1)小秦岭金矿区地质环境具有问题种类多、危害程度大等特点,选取能全面反映矿山地质环境和矿山开采活动状况的9个要素因子作为评价对象,较为合理。
(2)物元分析法计算方便,对属于相同级别的检测单元间的差别亦可分区,对小秦岭矿区地质环境评价可行,可靠。
(3)小秦岭西南部采矿活动对地质环境的影响较为严重,今后应作为矿山环境恢复治理的重点。
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Geological Environment Evaluation of Xiaoqinling Hill Goldfield Based on Matter Element Analysis Method
Xing Yong-qiang1Zheng Zhao2Wu Mei1Pan Yuan-qing1Fang Shi-jun1
(1.Henan Land and Resources Research Institute,Zhengzhou 450016;2.College of Civil Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072)
Abstract:In recent years,the geological environment of Xiaoqin hill mining area was damaged seriously with the increasing of mining in this area.It is needed to evaluate the situation of local geological environment for the sake of further recover and maintenance of the mine.Matter element analysis method was employed.The mining area was divided into 87 evaluation units according to field investigation which follows the principles of difference.Then the standard and evaluation index were set to fix the weighting coefficients of different indexes,based on which the integral evaluation of the geological environment of Xiaoqin hill gold mining area was made.The results show that the geological situation is aggravating because of the intense mining,especially that in the southwest of the area which should be focused on in future works.
Key words:Xiaoqin hill;matter element analysis method;geological environment evaluation
② 什么是物元理论
物元理论是利用物元模型解决实际问题,既可以利用物元可拓性的物元方法,又可以采用可拓集合
理论,通过关联函数进行定量计算 。 物元理论的基本单位是物元,是以事物 、事物特征和该特征的量值三者所组成的三元组,记作 R=(事物,特征,量值)。在曹冲称象的故事中,目的可用(大象 、重量 、x斤)表示,条件可用(小秤 、称量 、x斤)表示,曹冲把前者换为(石头,重量,x斤)这个间题就解决了。
物元的概念正确反映了质与量之间的关系,可以更贴切地描述客观事物变化的过程。不同的物体可以有相同的特征元,用同征物元表示。事物变化的可能性称为物元的可拓性 。 事物的变化以物元的变换来描述 ,物元理论的核心就是研究物元的可拓性和物元的变换以及物元变换的性质。物元集合的主要内容是定量描述事物的可变性 ,通过建立关联函数进行计算 。
这个理论不是一下就能说清楚,你最好找本书自己看看,会更好理解。
③ 可拓学的介绍
作者:陈文慧
香港的交通规则是汽车靠左行驶,而内地的汽车则靠右行驶。你是否想过,如果将这两个不同运行规则的交通系统连接在一起会怎样呢?这似乎是个令人头疼的问题,但深圳修建的黄岗桥使得靠左行驶的香港来车经过它,自动变成靠右行驶进入内地,同样内地来车经过它进入香港时也变成靠左行驶。这样这个矛盾问题就迎刃而解了。事实上,诸如此类的矛盾问题比比皆是,我们遇到它们是否都能找到解决的办法呢?
如今有一门新兴学科,它能让我们面对这些复杂的矛盾问题变得聪明起来,它就是可拓学。
可拓学(早期称物元分析)是由我国学者蔡文研究员在1983年创立的一门新学科。它以不相容问题为研究中心,去寻求事物矛盾的内在机制。建立物元模型,通过各种变换去寻求事物的解是物元分析解决不相容问题的一般方法。
可拓学的逻辑细胞为物元,表示为:
R=(N, c, v),N为事物的名称,c为特征,v为量值。
如上面中国内地的交通系统的物元模型为:R=(中国内地,交通规则,靠右行驶),假如描述一个事物可以用多个不同的特征,那么相应就会有多个不同的量值。
定义了物元以后,我们就可以定义物元变换, 所谓物元变换,就是对物元中的三要素进行相应的变化从而得到新的物元。通过物元变换可以把不同的物元联系起来形成一个交织在一起的物元的网络。
在给定了物元和物元变换之后,还要对可能的变换和物元进行评价,这就是由可拓集完成的,所谓可拓集可以写成:A={(x,y)|x∈U,y∈R},其中U是论域R是实数域,y叫做关联度。按照y的大小可以把论域中的元素分成隶属于A,不属于A和可拓隶属于A三种情况。对所有可能由变换得到的物元集合作为论域,在论域上建立可拓集合,然后就可以利用可拓学的菱形思维方法进行问题的求解。
可拓学作为“介于试验与数学之间的一门边缘学科”(诺贝尔奖获得者H.A.Simom)与数学、哲学、行为科学有着不可分割的联系。经过十多年的发展,在理论上,可拓学已初步形成了其特有的理论框架;目前,可拓学正向应用方向发展。可拓工程作为可拓学特有的方法,在产品设计,企业策划,过程控制,识别与评价,技术科学与人工智能领域有着广泛的应用前景。可拓学作为中国人自己创立的学科是中华民族的骄傲,它的国际影响也不断扩大,创始人蔡文被评为“本世纪最后25年最杰出的25位科学家”之一:可拓学第一本专著《物元分析》被评为“二十世纪科学名著”。
其相关资料如下:
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蔡文,《物元分析》,广东高教出版社,1987 (第一本专著)
蔡文,《物元模型及其应用》,科学技术文献出版社,1994 (总结性专著)
蔡文,杨春燕,林伟初《可拓工程方法》科学出版社,1997(从理论到应用)
蔡文,杨春燕《可拓营销》科学技术文献出版社, 2000 (应用性专著)
可拓学著作 名 称 出 版 者 时 间 可拓集与可拓数据挖掘 科学出版社 2008 可拓工程 科学出版社 2007 可拓策略生成系统 科学出版社 2006 EXTENSION ENGINEERING
METHODS 科学出版社 2003 可拓逻辑初步 科学出版社 2003 可拓策划 科学出版社 2002 可拓营销 科学技术文献出版社 2000 可拓工程方法 科学出版社 1997 物元模型及其应用 科学技术文献出版社 1994 物元分析 广东高等教育出版社 1987 英文版 EXTENSION ENGINEERING
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⑤ 节域物元、和积法、可拓模糊层次分析法,这三个词的英文都应该怎么说呢谢谢!
我刚写完有这几个词的论文。
节域物元:Segment Field Matter-element
和积法:Asymptotic Normalization Coefficient(ANC)
可拓模糊层次分析法:Extension Fuzzy AHP method
层次分析法(AHP):Analytic Hierarchy Process
至少我在文章里是这么用的,不算权威
⑥ 可拓法下的潜力评价
(一)数据归一化处理
由于各个评价因子的量化值有所不同,指标值的数字大小不能统一地反映出级别的高低,这给灾毁土地的复垦潜力评价带来了很大的难度,故将各评价指标值进行归一化处理,处理方法为Ci′=(Ci-Cimin)/(Cimax-Cimin)或Ci′=(Cimax-Ci)/(Cimax-Cimin)。归一化是一种无量纲处理手段,使物理系统数值的绝对值变成某种相对值关系,本次以Ⅴ级标准值为基础,取值为1,其他级别计算结果见表5-29,同理对土样评价因子测量值作归一化处理。
表5-29 各评价指标归一化处理表
(二)计算权系数
各评价因子的权系数可采用公式(5-16)计算,但是为了让评价结果的数据与前面两种方法进行比较,故各评价因子的权重统一按照层次分析法中计算所得,即表5-23中数据。
(三)计算关联度
根据公式(5-15)和公式(5-17)计算各评价对象的综合关联度,计算结果见表5-30。
表5-30 各评价指标关联度计算表
续表
从计算结果得出,自然条件的最大关联值为0.463,对应的复垦潜力评价等级为Ⅱ级,即复垦潜力大;基础设施条件最大关联度等级为0.247,对应的复垦潜力评价等级为Ⅲ级,即为潜力较大;社会经济条件的最大关联度等级为0.271,对应的复垦潜力评价等级为Ⅰ级,即为潜力很大。而该评价区域的最大值为0.873,对应等级为Ⅱ级,说明该区域复垦为耕地的潜力大。
⑦ 可拓中经典域是什么意思
经典域 classical field指物元分析中描述事物可变性的数学模式。所谓在某种限制下对象集U上一个可拓集合,指对任...可拓域通过映射、变换可以成为经典域。在给定限制下,非域中的元素u不能转化为y∈X。
⑧ 可拓学的简介
研究事物拓展的可能性和开拓创新的规律与方法,并用以解决矛盾问题,有别于生物学、机械学,电工学等纵向学科,是与数学,系统论,信息论,控制论等相类似的横断学科。
可拓学是一门交叉学科,它的基本理论是可拓论,特有的方法是可拓方法。
可拓工程是可拓论和可拓方法在各个领域的应用。该研究从1976年开始,1983年发表第一篇论文。
目前,已形成初步的理论框架,并建立了在人工智能、计算机、管理、控制、检测等领域的应用方法 。 现实世界存在很多矛盾问题,如用一根最多称200千克重的秤,却要称数吨重的大象,公安部门凭借少量的信息,却要侦破复杂的案件,发明者根据少量的功能要求,却要构思复杂的新产品,靠左行驶的公路系统和靠右行驶的公路系统要连接成一个大系统。
这些问题于人们的生活和工作中无处不在。
人类社会就是在处理各种各样的矛盾问题中发展起来的,通过总结古往今来种种矛盾现象的表现与处理方法,经过形式化、逻辑化与数学化,形成一门原创性的学问:可拓学。
可拓学是用形式化模型研究事物拓展的可能性和开拓创新的规律与方法,并用于解决矛盾问题的科学。
通俗地说,可拓学研究产生创意的理论和方法,成为生产创意的理论依据和方法来源。
可拓学的研究对象是矛盾问题,基本理论是可拓论,方法体系是可拓方法(由于这些方法特别适合于创新,因此也被称为可拓创新方法),逻辑基础是可拓逻辑,与各领域的交叉融合形成可拓工程。
可拓论、可拓创新方法和可拓工程构成了可拓学。
中国科学院吴文俊院士和中国工程院李幼平院士为首的鉴定委员会对“可拓论及其应用研究”的鉴定。
鉴定意见:《可拓论及其应用研究》总结古往今来种种矛盾现象的表现与处理方法,经过形式化、逻辑化与数学化,形成一门原创性的学问。
可拓学。可拓学的推广应用,又形成 “可拓工程方法”。
1988年至今,国家自然科学基金用6个项目支持可拓学的研究。
本项目是20多年来可拓学理论框架和方法体系研究成果的综合。
本项目用形式化语言描述物、事与关系,研究化解矛盾问题的形式化方法,把哲学上用自然语言表示的规律与逻辑,转化为用计算机可操作、可处理的方法体系。
我们还没有见到国内外有人做过如此全面深入的类似工作。
我们一致认为,这是一项值得支持、奖励与继续发展的原创性成果。
基元理论、可拓集合理论和可拓逻辑是可拓论的三大支柱。
其中,基元理论用物元、事元与关系元描述被研究对象,可拓集合理论是在康托集合与模糊集合之后的一项创造,它对实变函数中距离的概念加以拓展,引入描述客观事物性质变化的关联函数工具,为表达矛盾问题的转化提供了定量手段,可拓逻辑则是辨证逻辑和形式逻辑的科学集成。
本项目为计算机帮助工程领域处理矛盾问题提供了基础理论和基础方法。
已经在控制与检测、人工智能与计算机、经济与管理等领域得到初步的应用,表明可拓学方法在工程技术领域将有广阔的应用前景。
在人工智能方面,本项目建立了描述信息和知识的一种新模型,为生成策略提供了可操作的方法。
综上所述,经历20多年连续研究,蔡文教授等人已经建立一门横跨哲学、数学与工程的新学科—可拓学,它是一门由我国科学家自已建立的、具有深远价值的原创性学科,应当给予支持与奖励。
⑨ 物元可拓模型中关联系数都为负值怎么办
我刚写完有这几个词的论文。
节域物元:Segment Field Matter-element
和积法:Asymptotic Normalization Coefficient(ANC)
可拓模糊层次分析法:Extension Fuzzy AHP method
层次分析法(AHP):Analytic Hierarchy Process
至少我在文章里是这么用的,不算权威
⑩ 可拓学怎么样
解析
可拓学(英文名为 extenics)是以广东工业大学的蔡文研究员为首的中国学者创立的新学科。研究事物拓展的可能性和开拓创新的规律与方法,并用以解决矛盾问题,有别于生物学,机械学,电工学等纵向学科,是与数学,系统论,信息论,控制论等相类似的横断学科。 可拓学是一门交叉学科,它的基本理论是可拓论,特有的方法是可拓方法。可拓工程是可拓论和可拓方法在各个领域的应用。该研究从1976年开始,1983年发表第一篇论文。目前,已形成初步的理论框架,并建立了在人工智能、计算机、管理、控制、检测等领域的应用方法 。从广东发展到大陆各省,逐步发展到香港、台湾,美国、日本、南美洲等地。建立了专职的研究所和全国性的二级学会,得到了海内外学者的高度评价。
编辑本段可拓学的意义
中国科学院吴文俊院士和中国工程院李幼平院士为首的鉴定委员会对“可拓论及其应用研究”的鉴定 鉴定意见 《可拓论及其应用研究》总结古往今来种种矛盾现象的表现与处理方法,经过形式化、逻辑化与数学化,形成一门原创性的学问:可拓学。可拓学的推广应用,又形成 “可拓工程方法”。 1988年至今,国家自然科学基金用6个项目支持可拓学的研究。 本项目是20多年来可拓学理论框架和方法体系研究成果的综合。本项目用形式化语言描述物、事与关系,研究化解矛盾问题的形式化方法,把哲学上用自然语言表示的规律与逻辑,转化为用计算机可操作、可处理的方法体系。到现在为止,我们还没有见到国内外有人做过如此全面深入的类似工作。我们一致认为,这是一项值得支持、奖励与继续发展的原创性成果。 基元理论、可拓集合理论和可拓逻辑是可拓论的三大支柱。其中,基元理论用物元、事元与关系元描述被研究对象;可拓集合理论是在康托集合与模糊集合之后的一项创造,它对实变函数中距离的概念加以拓展,引入描述客观事物性质变化的关联函数工具,为表达矛盾问题的转化提供了定量手段;可拓逻辑则是辨证逻辑和形式逻辑的科学集成。 本项目为计算机帮助工程领域处理矛盾问题提供了基础理论和基础方法。目前,已经在控制与检测、人工智能与计算机、经济与管理等领域得到初步的应用,表明可拓学方法在工程技术领域将有广阔的应用前景。 在人工智能方面,本项目建立了描述信息和知识的一种新模型,为生成策略提供了可操作的方法。 综上所述,经历20多年连续研究,蔡文教授等人已经建立一门横跨哲学、数学与工程的新学科--可拓学,它是一门由我国科学家自已建立的、具有深远价值的原创性学科,应当给予支持与奖励。
编辑本段可拓学的框架
可拓学的研究对象:客观世界中的矛盾问题 可拓学的逻辑细胞:基元(物元、事元和关系元) 可拓学的逻辑基础:可拓逻辑 可拓学的基本理论是可拓论 可拓学的基本方法是可拓方法
编辑本段可拓论
可拓论研究事物拓展的可能性和开拓创新的规律,是可拓学的基本理论。 可拓论的三个支柱是基元理论、可拓集合理论和可拓逻辑。 基元理论包括可拓分析理论、共轭分析理论和可拓变换理论。 可拓集合理论包括可拓集合和关联函数等。 可拓逻辑是以形式逻辑的形式和辩证逻辑的思想结合而产生的新型逻辑。 可拓论、可拓方法和可拓工程构成可拓学。
编辑本段可拓方法
编辑本段可拓工程
可拓论与可拓方法在实际领域中的应用方法与技术,称为可拓工程。其中有: 可拓控制技术, 可拓故障诊断方法, 可拓策划方法, 可拓策略生成技术, 可拓信息技术, 可拓搜索技术, 可拓刑侦技术, 可拓设计技术, 可拓决策方法, 可拓营销方法, 可拓检测技术, 可拓论与可拓方法应用到各个部门会出现: 工业可拓工程 医学可拓工程 农业可拓工程 军事可拓工程
编辑本段发展历史
概念和思想的孕育阶段,(1976年—1983年)提出研究方向 其开创性论文为 “可拓集合和不兼容问题” 理论和方法的研究(1983年—现在) 应用与推广(现在)
编辑本段目前的应用研究热点
可拓学与人工智能 可拓学与计算机技术 可拓控制 - 可拓检测 可拓决策 - 可拓营销 - 可拓策划 可拓学在网络的应用—策略搜索引擎 可拓学在数据挖掘中的应用—可拓数据挖掘 可拓学在企业自主创新中的应用
编辑本段可拓学介绍
作者:陈文慧 香港的交通规则是汽车靠左行驶,而内地的汽车则靠右行驶。你是否想过,如果将这两个不同运行规则的交通系统连接在一起会怎样呢?这似乎是个令人头疼的问题,但深圳修建的黄岗桥使得靠左行驶的香港来车经过它,自动变成靠右行驶进入内地,同样内地来车经过它进入香港时也变成靠左行驶。这样这个矛盾问题就迎刃而解了。事实上,诸如此类的矛盾问题比比皆是,我们遇到它们是否都能找到解决的办法呢? 如今有一门新兴学科,它能让我们面对这些复杂的矛盾问题变得聪明起来,它就是可拓学。 可拓学(早期称物元分析)是由我国学者蔡文研究员在1983年创立的一门新学科。它以不相容问题为研究中心,去寻求事物矛盾的内在机制。建立物元模型,通过各种变换去寻求事物的解是物元分析解决不相容问题的一般方法。 可拓学的逻辑细胞为物元,表示为: R=(N, c, v),N为事物的名称,c为特征,v为量值。 如上面中国内地的交通系统的物元模型为:R=(中国内地,交通规则,靠右行驶),假如描述一个事物可以用多个不同的特征,那么相应就会有多个不同的量值。 定义了物元以后,我们就可以定义物元变换, 所谓物元变换,就是对物元中的三要素进行相应的变化从而得到新的物元。通过物元变换可以把不同的物元联系起来形成一个交织在一起的物元的网络。 在给定了物元和物元变换之后,还要对可能的变换和物元进行评价,这就是由可拓集完成的,所谓可拓集可以写成:A={(x,y)|x∈U,y∈R},其中U是论域R是实数域,y叫做关联度。按照y的大小可以把论域中的元素分成隶属于A,不属于A和可拓隶属于A三种情况。对所有可能由变换得到的物元集合作为论域,在论域上建立可拓集合,然后就可以利用可拓学的菱形思维方法进行问题的求解。 可拓学作为“介于试验与数学之间的一门边缘学科”(诺贝尔奖获得者H.A.Simom)与数学、哲学、行为科学有着不可分割的联系。经过十多年的发展,在理论上,可拓学已初步形成了其特有的理论框架;目前,可拓学正向应用方向发展。可拓工程作为可拓学特有的方法,在产品设计,企业策划,过程控制,识别与评价,技术科学与人工智能领域有着广泛的应用前景。可拓学作为中国人自己创立的学科是中华民族的骄傲,它的国际影响也不断扩大,创始人蔡文被评为“本世纪最后25年最杰出的25位科学家”之一:可拓学第一本专著《物元分析》被评为“二十世纪科学名著”。 其相关资料如下: 蔡文,《可拓集合和不相容问题》,科学探索学报,1983(1)(第一篇论文) 蔡文,《物元分析》,广东高教出版社,1987 (第一本专著) 蔡文,《物元模型及其应用》,科学技术文献出版社,1994 (总结性专著) 蔡文,杨春燕,林伟初《可拓工程方法》科学出版社,1997(从理论到应用) 蔡文,杨春燕《可拓营销》科学技术文献出版社, 2000 (应用性专著)