Cgh-ws_a973项目申报书——2011CB302700-G物联网体系结构基础研究
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项目名称:重要养殖鱼类功能基因组和分子设计育种的基础研究首席科学家:桂建芳中国科学院水生生物研究所起止年限:2010年1月-2014年8月依托部门:中国科学院湖北省科技厅一、研究内容基于拟解决的鱼类分子设计育种的策略和理论基础以及鱼类分子设计育种的可行性途径这两个关键科学问题,本项目拟集中在鱼类主要经济性状如生殖、生长、抗性的功能基因组和分子设计育种的基础方面,重点解析这些主要经济性状的基因调控网络,开拓关键技术,其主要研究内容包括:1)鱼类生殖基因调控网络及其分子设计育种的基础研究采用基因转移、morpholino介导的基因敲降等技术,配合整体原位杂交、细胞示踪和免疫荧光定位等方法,重点解析鱼类生殖质(germ plasm)的基因调控网络;揭示重要生殖调控基因在鱼类卵母细胞成熟和卵-胚转换中的功能作用及其调控机制;探讨鱼类配子发生过程中双亲特异性甲基化在生殖调控中的作用及其及其调控网络;通过大规模RFLP分析等呈现技术,筛选雌雄个体间性别特异的DNA片段标记,进而通过Genomic Walking克隆分离与性别决定和性别分化相关基因;揭示鱼类性别决定和性别分化的基因调控网络及其作用机理;筛选鉴定出可用于鱼类分子设计育种的性别特异表达基因和分子标记;开拓生殖调控基因和分子标记用于鱼类分子设计育种的可行性途径。
2)鱼类生长的基因调控网络和分子设计育种的基础研究采用morpholino介导的基因敲降、整体原位杂交、细胞示踪、免疫荧光定位以及组织碎片灌流和细胞孵育等在体和离体研究等技术,重点解析鱼类下丘脑/垂体控制生长的基因调控网络;揭示鱼类性成熟和生长的相互协调及其调控机理;探讨脑肠肽/生长激素/类胰岛素生长因子信号通路及其对鱼类生长的调控机制;揭示卵泡抑素等抑肌素相关基因在调控鱼类肌肉细胞增殖和鱼肉蛋白/脂肪平衡的作用机理;研制可控不育性转卵泡抑素等基因的转基因鱼品系;阐明鱼类个体大小调控基因的系统发育和进化规律;开拓生长基因调控网络和分子标记尤其是主控基因用于鱼类分子设计育种的可行性途径。
项目名称:重大水利工程影响下长江口环境与生态安全首席科学家:王超河海大学起止年限:2010年1月-2014年8月依托部门:教育部一、研究内容1、拟解决的关键科学问题(1) 长江口水沙和污染物输移过程及其对水动力、水环境和地形地貌演变的驱动机制流域重大水利工程建设改变河口水沙和污染物的时空输移过程及输送量,而水沙和污染物输移过程及输送量的变化又是河口生态系统演变和环境灾害的关键驱动因子。
重大水利工程影响下河口水沙和污染物分项变化过程,以及水沙和污染物在时空上的相互耦合,并与环境和生态系统相互作用,形成了河口复杂的动力过程。
各种影响因子之间作用机理的差异以及水沙运动特性和污染物输移过程变化必将驱动河口水动力、水环境和地形地貌的演变,长期积累效应引起环境与生态系统演变。
如果这种变异超过生态系统自调节能力,生态系统将发生灾变,甚至发生链发性、群发性的生态灾害。
水沙组合条件和污染物浓度阈值是河口生态系统功能健康、稳定和安全的控制条件。
本项目拟根据重大水利工程影响下河口水沙和污染物变化过程研究,探索河口水动力、水环境和地形地貌的演变规律及水沙和污染物变异对其演变过程的驱动机制。
这是揭示流域重大水利工程影响下河口环境与生态系统演变过程和灾害成因及发展趋势并防患于未然的关键科学问题。
(2) 长江口环境与生态系统对变化条件的响应过程和适应机理人类活动以多种方式改变着河口环境与生态系统,重大水利工程建设对河口水量、水位、泥沙、污染物浓度和生物量产生直接影响,这种影响的长期效应必将导致河口环境条件发生变化,变化条件下生态系统必定随之响应,并不断演变以适应新的变化条件。
当变化条件在生态系统自调节范围内,生态系统将发生稳态转换,逐渐适应变化条件;当变化条件超过生态系统安全阈值,河口生态系统将发生灾变,甚至发生生态灾难。
特别是河口环境条件变化对生物资源开发利用将产生深远的影响。
因此,认识和掌握环境与生态系统对变化条件的响应过程,揭示长江口环境与生态系统对变化条件的响应机理,是寻求科学保护生态系统安全、防止生态系统退化和灾变、制定合理的防治对策措施的基础性科学问题。
973项目申请书通用7篇(经典版)编制人:__________________审核人:__________________审批人:__________________编制单位:__________________编制时间:____年____月____日序言下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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973申请书973申请书模板一、申请程序1、申请单位注册申请者的依托单位和协作单位在“申报系统”中进行注册,注册成功后,依托单位对课题申请者授予申报用户权限。
2、撰写申请书申请者在确定本人符合863计划课题和项目的申请资格后,选择合适的技术领域、专题、项目和研究方向,确定申请的研究课题名称,在申报系统中进行申请书的撰写。
3、依托单位审核申请书申请书撰写完毕,依托单位对申请书的真实性等进行审核,并在受理期限内通过网络提交国家科技计划项目申报中心。
二、申请者的资格1、申请者构成(1) 自然人或法人:自然人或法人可以申请863计划课题或项目,其中自然人只能申请专题课题,法人可以申请专题课题、项目课题或重点项目。
(2) 申请者主体:申请者的主体由申请负责人和依托单位(或项目牵头申请单位)构成。
自然人必须有依托单位,法人是当然的课题依托单位(或项目牵头申请单位),且指定一名自然人担任申请负责人。
每个项目(课题)申请只能有1个申请负责人和1个依托单位(或项目牵头申请单位)。
(3) 申请负责人:申请负责人首先是组织项目(课题)申请和正式提出项目(课题)申请的负责人,同时在该项目(课题)批准后的实施过程中,是该项目(课题)的实际负责人,保证有足够的时间和精力从事申请项目(课题)的研究。
国家科技计划过去以支持项目为主,“十一五”期间逐步转向对项目、人才、基地进行统筹安排,实现以技术突破的单一目标向提高科技持续创新能力的综合目标转变。
2、申请负责人的基本条件(1) 中国大陆公民,具有中华人民共和国国籍,年龄在55岁(含)以下,具有高级职称或已获得博士学位,每年(含跨年度连续)离职或出国的时间不超过6个月。
(2) 港澳台或海外华人,在满足中国大陆公民具备的条件情况下,只要有正式的合作协议或受聘于课题依托单位,合作期或聘任期覆盖课题的执行期,且每年在课题依托单位工作时间不少于6个月,即可向863计划提出项目(课题)申请,并由课题依托单位出具相关证明材料。
973项目申报书-G物联网体系结构基础研究项目名称:物联网体系结构基础研究首席科学家:马华东北京邮电大学起止年限:2010.9至2015.9依托部门:教育部二、预期目标3.1总体目标面向生态保护、节能减排、现代服务等领域重大需求,以解决物联网应用领域共性问题为目标,围绕物联网体系结构和关键技术中的基础科学问题开展研究,运用系统科学的理论,探索物联网的基本规律,建立物联网体系结构模型、子网互连模型,提出物联网网络融合与自治机理,提供网络度量与评测的方法,解决局部动态自治和高效网络融合中面临的大规模异质网元的互连互通问题;建立对物联网感知信息进行融合计算的模型和方法,提出网元之间信息交互中信息表达、效能平衡和权限保护的机理与方法,解决不确定性感知信息的整合适配问题;提出系统环境动态问题域建模、软件平台对环境信息的自动获取和理解、自适应求解的方法,形成动态环境中服务提供机理,解决动态系统环境中的服务适应适用问题。
本项目将在大规模异质网元数据交换、不确定信息整合以及动态系统环境服务提供等方面取得原创性理论成果和关键技术突破,并在林区生态保护领域进行大规模的试验和验证;形成一批有自主知识产权的成果,为大规模、实用的物联网设计和高效运行提供理论指导,推动我国在物联网领域的跨越式发展,使我国该领域研究达到国际先进水平。
本项目研究将为提高我国物联网研发能力奠定坚实基础,为“感知中国”国家物联网发展战略做出支撑,同时为国家培养一批从事物联网研究青年学术带头人和研究骨干。
3.2三年预期目标本项目的三年预期目标分四个方面:(1)基础理论方面在物联网系统模型、设计原理和实现机理的基础研究上取得突破,创建物联网体系架构模型、异构网络互连模型、性能评价体系与度量模型、信息表达模型、服务模型,形成物联网网络融合与自治机理、数据交换机理、隐私保护机理、服务提供机理,建立信息融合计算理论、服务提供理论,指导大规模异质网元的高效互连、不确定信息的有效利用、动态系统环境的服务提供等关键问题的解决。
项目名称:植物免疫机制与作物抗病分子设计的重大基础理论首席科学家:何祖华中国科学院上海生命科学研究院起止年限:依托部门:中国科学院农业部二、预期目标(一)项目总体目标深入阐明重要粮食作物的免疫机理、建立我国主要农作物重大病害抗病机制为模式的创新研究体系,结合我国转基因新品种培育的重大战略需求,建立作物抗病分子设计的理论与技术体系。
本项目将系统分离并鉴定重要粮食作物水稻和麦类新的抗病基因(包括QTL)、病原菌致病因子的寄主靶标、模式植物拟南芥的重要调控基因及其在作物中的相应功能等,建立我国特色的分子植物病理学前沿理论研究模型,开辟植物免疫研究的国际前沿,前瞻性地布局国际前沿的创新研究领域与技术体系。
在植物新的免疫机制、作物广谱持久抗病的分子遗传机制、作物重要腐生病(如纹枯病)的抗病性等方面获得重大突破,并以此为基础建立重要粮食作物抗病分子设计的重大基础理论和技术体系。
本项目将在农作物抗病性的基础理论上做出创新性贡献,为作物抗病育种提供具有自主知识产权的新策略、新技术和基因资源。
本项目的实施将在高水平研究论文发表、专利申请和优秀人才培养与团队建设等方面做出重大贡献,大幅提高我国的农业科学理论与技术水平,实现跨越式发展,显著增强我国农业科学自主创新的能力,为国家“转基因新品种培育重大专项”的高效实施提供理论与技术体系的保障。
(二)五年预期目标1.建立水稻和麦类作物免疫研究的前沿体系以水稻为代表的农作物与拟南芥相比,它们的免疫分子机理既有相似性,但在抗病基因的结构和功能、对病原菌PAMP和effector识别应答及其调控网络的结构等方面存在重要差异,并存在较多的技术障碍,重要的研究体系也没有很好建立。
本项目将立足于领域前沿与国家需求,分别把水稻和小麦的重要抗病系统的研究进一步发展成为全面、成熟、具有国际前沿水平的植物抗病分子机理研究的模式体系;并初步建立对顽拗性腐生病原菌纹枯病(立枯丝核菌)和赤霉病(禾谷镰孢)免疫研究的技术平台与重要的抗病相关基因资源,全面揭示宿主农作物对腐生性病原侵染的应答网络和免疫机制,为分子植物病理学科的发展和作物抗病分子育种提供新的理论和途径。
项目名称:基于表面等离子体共振的新纳米结构体系和传感器首席科学家:徐红星中国科学院物理研究所起止年限:2009.1至2013.8依托部门:中国科学院一、研究内容拟解决的关键科学问题:本项目的主要任务是通过优化表面等离子体共振性质的新纳米结构体系,研究光、分子和金属纳米结构之间相互作用的机制和相关表征新技术,进而发展新一代超灵敏表面等离子体共振传感器和表面增强光谱传感器,为我国研发具有自主知识产权的相关传感器和分析测试仪器打下坚实基础。
为此,我们需要解决的关键科学问题包括:1. 新纳米结构体系的表面等离子体光子学研究的关键科学问题(1)目前所大量研究的是一些常见金属纳米结构的特定的表面等离子体特性,但是如何可以控制金属纳米结构的生长或组装,以实现可设计的表面等离子体特性;(2)表面等离子体共振激元在严格意义上是如何产生、演化、传导和衰减的;(3)表面等离子体激元是一个天然的光电混合体系,它不仅伴有电荷的转移,也有能量的转移,若再考虑与探测分子的相互作用,如何理解和揭示复杂的电荷和能量转移机理。
2.表面增强拉曼散射和表面增强荧光研究的关键科学问题(1)SERS基底材料的拓展。
虽然已经从金、银和铜拓展到其它过渡金属体系,但是如何进一步拓展至极其重要的硅及其它半导体材料仍极具挑战性;(2)SERS技术的拓展。
发展超高灵敏度的SERS传感器和分子器件的关键基础之一是建立具有极高SERS活性的可控纳间隙结构和相应表征技术;(3)SERS 理论的发展。
迄今对光、分子和纳米结构三者相互作用的理论模型和计算方法尚未建立,综合考虑物理和化学增强机理的统一SERS理论亟待发展;(4)金属纳米结构对荧光的作用既有增强又有淬灭,这是一对矛盾,如何突出荧光增强的效应或者抑制淬灭的效应;(5)荧光的表面增强效应只作用于离金属纳米结构很近的分子,在传感器应用上受到了金属纳米结构本身的巨大限制,如何设计合理的金属纳米结构体系来高效地、稳定地、可控地探测目标分子。
油库物联网资质申请书模板尊敬的XXX部门:我单位申请开展油库物联网项目,特此提交物联网资质申请书。
现将项目情况及申请理由说明如下:一、项目背景随着物联网技术的飞速发展,我国油库行业正面临着转型升级的压力。
为了提高油库的管理水平、降低运营成本、确保油库安全,我们计划引入物联网技术,对油库进行智能化改造。
通过构建油库物联网系统,实现油库远程监控、自动化控制、数据分析等功能,提升油库的整体竞争力。
二、项目目标1. 提高油库管理水平:利用物联网技术实现油库设备、存储设施的实时监控,提高油库运营效率,降低人工成本。
2. 确保油库安全:通过物联网技术实现对油库的安全监控,及时发现并处理安全隐患,防止事故发生。
3. 促进油库行业转型升级:以物联网技术为引领,推动油库行业向智能化、绿色化、服务化方向发展。
4. 培养物联网技术人才:通过油库物联网项目,培养一批具备实际操作经验和专业技能的物联网技术人才。
三、项目实施方案1. 设备采购与安装:根据油库实际需求,采购相应的物联网设备,如传感器、控制器、通讯设备等,并进行安装调试。
2. 系统平台建设:搭建油库物联网管理系统,实现数据采集、处理、分析、展示等功能。
3. 数据采集与分析:通过物联网设备实时采集油库运行数据,进行数据分析,为油库管理提供决策依据。
4. 安全监控与预警:利用物联网技术实现对油库安全隐患的实时监控,建立预警机制,确保油库安全。
5. 培训与技术支持:对油库工作人员进行物联网技术培训,提供持续的技术支持与服务。
四、申请理由1. 政策支持:国家政策鼓励发展物联网产业,为油库物联网项目提供了良好的政策环境。
2. 技术成熟:物联网技术已在国内多个领域得到广泛应用,具备实施油库物联网项目的技术基础。
3. 市场需求:油库行业对智能化、自动化需求日益增强,物联网技术在油库领域的应用具有广阔的市场前景。
4. 经济效益:油库物联网项目可以降低运营成本、提高管理水平,为油库企业带来显著的经济效益。
项目名称:作物高效利用氮磷养分的分子机理首席科学家:吴平浙江大学起止年限:2005.12至2010.11依托部门:教育部浙江省科技厅一、研究内容植物高效利用土壤养分的生物学基础包括:感受和转导养分信号,根系适应性发生发育及根构型的改变(发育水平)、关键调控因子的表达或转录后变化(分子水平)、养分活化、吸收、利用及其能量代谢相关的一系列生理生化途径的变化(生理水平)。
阐明上述过程的分子机理,在发育、分子与生理水平上了解植物对养分高效吸收利用的调控机理,从而为挖掘养分高效与高产优异种质中的关键基因、进而提出作物养分高效分子育种策略。
由此,本项目拟解决的关键科学问题是:植物高效吸收氮、磷养分以及氮、磷养分代谢高效促进作物产量关键途径的分子机理及其在优异种质中的聚合效应;以聚合效应为基础的基因标记辅助选择理论与方法。
针对关键科学问题的解决,确定主要研究内容如下。
1、磷信号途径调控系统:水稻、拟南芥氮、磷信号受体,氮、磷信号与激素信号互相作用分子机制研究。
养分信号与激素信号互作的现象已有一些初步证据,如,磷饥饿胁迫信号受外源CTK抑制,高浓度氮抑制植物侧根伸长与ABA 信号关系密切,磷饥饿胁迫与生长信号均能改变根向地性等。
一些磷信号特异性标记基因也已被发现与克隆,表明磷信号具有相对独立的途径。
因此把氮、磷信号途径与激素信号途径节点的研究作为本研究的切入点,同时利用磷信号标记基因启动子与报告基因构建的融合基因,发展研究磷信号途径突变体,以期在养分信号途径研究中取得突破。
2、磷高效根构型形成的遗传基础与分子机理:根构型形态参数定量分析及磷高效根构型标记基因分子诊断系统;磷调控根系伸长和向地性变化关键基因克隆及功能分析;磷调控根毛发生伸长的分子机理研究。
利用自行设计的纸培、根箱栽培系统结合计算机图像分析技术,建立大豆(直根系代表)、水稻(须根系代表)的三维根形态构型观测与分析系统,获得不同基因型材料在不同磷水平下的根构型原位几何参数,创建三维根构型参数分析计算及图形视觉计算机模型。
工程项目物联网平台立项报告申请书尊敬的领导:我谨向您提交《工程项目物联网平台立项报告申请书》,希望能够得到您的批准和支持。
1.项目背景及目标:随着新一代信息技术的不断发展,物联网作为其中的先进技术之一,正逐渐得到广泛关注和应用。
我公司作为一家专业的工程项目管理机构,为了提升项目的管理效率、降低成本和风险,决定立项建设一个工程项目物联网平台。
该平台旨在集成各种传感器、智能设备、监控系统等,并通过云计算、大数据分析等技术实现对项目各环节的实时监测、数据分析和决策支持,从而提高项目管理的智能化水平。
2.项目内容:(1)物联网传感器网络建设:搭建基于物联网技术的传感器网络,实现对项目重要参数的实时监测和数据采集。
通过采集传感器数据,可以对项目进行精准的监控和分析,提早发现潜在的问题,及时进行调整和处理。
(2)智能设备集成与应用:将各类智能设备集成到物联网平台中,通过数据交互和协同工作,为项目提供更加智能化的解决方案。
例如,通过与智能机器人的互动,可以实现自动化施工,提高施工效率和安全性。
(3)云计算与大数据分析:通过云计算技术,将海量的数据上传至云端,并应用大数据分析算法进行数据挖掘、预测和决策支持。
通过分析历史数据和实时数据,可以帮助项目管理人员更好地了解项目的整体状况,从而制定合理的决策和措施。
3.项目预期效益:(1)提高项目管理效率:通过实时监测和数据分析,项目管理人员可以及时了解项目进展和问题,从而减少沟通成本和管理周期,提高管理效率。
(2)降低项目风险:通过物联网平台的实时监测和预警功能,可以提前发现项目中的潜在问题,减少项目风险和事故发生的可能性。
(3)降低项目成本:通过自动化施工和智能化管理,可以减少人工成本、材料浪费和不必要的时间消耗,从而降低项目成本并提升项目竞争力。
4.项目实施计划:(1)项目前期准备:组建项目团队,明确项目目标和需求,编制项目计划。
(2)平台搭建和设备集成:制定平台搭建方案,采购物联网传感器和智能设备,进行平台搭建和设备集成。
973计划项目申请书范文作为国家科技部的重大科研项目之一,973计划项目旨在推动我国重要科学问题的探索与解决,促进国家科技创新能力的提升,对于我国科技创新发展具有非常重要的意义。
因此,对于想要申请973计划项目的研究团队来说,编写一份完整且优秀的申请书显得尤为重要。
下面将结合实例,就申请书的写作方法、内容要点进行介绍。
一、项目背景与意义项目背景主要阐释该项目所研究的问题或领域的发展历程和存在的问题,出现了什么新的情况,需要进一步开展哪些研究以促进相关领域的发展。
例如:本项目主要研究观测到的全球变暖现象与人类活动之间的关系,并探究可能的应对措施。
虽然已经有很多研究表明人类活动引起的温室气体排放已成为全球变暖的主要原因,但我们仍需要更全面深入的了解和解决存在的问题,以便最大限度地减缓全球变暖的趋势并保护生态环境。
二、研究目标与内容研究目标是指研究小组期望达到的目的或预期成果,应该具体可行且与项目背景联系紧密。
研究内容则是更加详细的阐述研究的具体内容、研究方法和研究步骤等。
例如:本项目的主要目标是探究人类活动与全球变暖之间的关系,包括人类活动所引起的温室气体排放与其他环境因素的相互作用等。
研究内容包括对全球气温、海平面等指标的监测,对不同地区特定问题的专项研究,开发出可持续发展、环保的新技术等。
在研究方法上,将采用数值模拟、实验室测量和野外调查等手段进行研究,并基于研究成果提出可行的对策和应对措施。
三、研究团队和研究方法在研究团队方面,申请书要说明研究人员的背景、经验和研究成绩,以此体现研究团队的实力和研究基础。
在研究方法方面,则要说明研究方法的可行性、可操作性和效率,并指出研究方法的优越性和创新性。
例如:本项目的研究团队是由自然科学和社会科学领域的专家学者组成,具有丰富的科研经验和荣誉。
其中XX博士曾获得国家自然科学基金一等奖,YY教授在环保领域拥有广泛的影响力和认可。
在研究方法方面,我们将建立一个完整的数据采集和处理系统,同时结合现有模型进行数值模拟实验,有系统地记录和分析相关变量的变化规律,以及采集现场数据进行验证。
项目名称:深部煤炭开发中煤与瓦斯共采理论首席科学家:谢和平四川大学起止年限:2011.1至2015.8依托部门:教育部二、预期目标(一)总体目标针对我国煤炭开采的“深部(高应力、高瓦斯、强吸附性)、高强、低渗”的三大突出特征,揭示深部采动含瓦斯煤岩体宏、细观表征及裂隙演化规律、瓦斯吸附、解吸、运移及物质流动规律,发展和完善深部应力场-裂隙场-瓦斯场耦合的时空演化规律及分布规律,建立深部强卸荷条件下瓦斯富集和导向流动的形成机制及深部煤与瓦斯共采的时空协同机制,形成我国科学性、有效性、针对性的深部煤与瓦斯共采理论体系和技术方法,为深部煤炭资源的安全、高效、洁净开发和可持续发展提供科学依据和理论基础,促进相关学科的发展。
在国内外核心学术期刊发表论文150 篇以上,其中SCI、EI 收录论文120篇以上,有重要国际影响的论文30 篇以上,出版著作6~7 部。
申请专利8~10项。
在深部煤与瓦斯共采研究领域,取得一批具有国际影响的研究成果。
培养博士后、博士生和硕士生70~90 名,凝聚和培育国内一批高水平研究队伍,培养本领域的优秀科学家及创新团队。
建立国内一流深部煤矿煤与瓦斯共采理论和工程实践的研究平台,完成1~2 个深部煤矿煤与瓦斯共采的示范工程,为我国煤炭工业的可持续发展奠定理论与技术基础。
(二)五年预期目标(1)揭示深部开采下破断煤岩体的结构特征及联通性规律揭示深部高强集约化生产条件下含瓦斯煤岩体在实验室尺度下的破断结构特征、深部采动煤岩体裂隙网络的尺度特征;获得采动煤岩体块度分布、裂隙网络的尺度特征及演化机制、不同工作面推进度条件下采动煤岩体块度分布、裂隙网络尺度律的时空演化规律;建立采动煤岩体块度与裂隙网络演化模型、深部煤岩体采动裂隙场的生成理论,并发展相应的反演方法。
(2)建立深部裂隙煤岩体瓦斯吸附、解吸及物质流动理论揭示不同破断煤岩体内瓦斯的变压吸附特性和瓦斯在不同破断程度煤岩体中的解吸扩散规律;建立描述高压瓦斯平衡状态与吸附解吸过程的平衡模型和动力学模型;建立破断煤岩体中瓦斯非稳态流动数学模型;应用密度泛函理论(DFT)等分子模拟技术,从分子尺度和介观尺度揭示多级孔隙结构深部破断煤岩体中高压瓦斯的吸附解吸机理。
~吾尝终日而思矣,不如须臾之所学也;吾尝而望矣,不如登高之博见也。
--《荀子·劝学》项目名称:物联网体系结构基础研究首席科学家:马华东北京邮电大学起止年限:2010.9至2015.9依托部门:教育部二、预期目标3.1总体目标面向生态保护、节能减排、现代服务等领域重大需求,以解决物联网应用领域共性问题为目标,围绕物联网体系结构和关键技术中的基础科学问题开展研究,运用系统科学的理论,探索物联网的基本规律,建立物联网体系结构模型、子网互连模型,提出物联网网络融合与自治机理,提供网络度量与评测的方法,解决局部动态自治和高效网络融合中面临的大规模异质网元的互连互通问题;建立对物联网感知信息进行融合计算的模型和方法,提出网元之间信息交互中信息表达、效能平衡和权限保护的机理与方法,解决不确定性感知信息的整合适配问题;提出系统环境动态问题域建模、软件平台对环境信息的自动获取和理解、自适应求解的方法,形成动态环境中服务提供机理,解决动态系统环境中的服务适应适用问题。
本项目将在大规模异质网元数据交换、不确定信息整合以及动态系统环境服务提供等方面取得原创性理论成果和关键技术突破,并在林区生态保护领域进行大规模的试验和验证;形成一批有自主知识产权的成果,为大规模、实用的物联网设计和高效运行提供理论指导,推动我国在物联网领域的跨越式发展,使我国该领域研究达到国际先进水平。
本项目研究将为提高我国物联网研发能力奠定坚实基础,为“感知中国”国家物联网发展战略做出支撑, 同时为国家培养一批从事物联网研究青年学术带头人和研究骨干。
3.2三年预期目标本项目的三年预期目标分四个方面:(1) 基础理论方面在物联网系统模型、设计原理和实现机理的基础研究上取得突破,创建物联网体系架构模型、异构网络互连模型、性能评价体系与度量模型、信息表达模型、服务模型,形成物联网网络融合与自治机理、数据交换机理、隐私保护机理、服务提供机理,建立信息融合计算理论、服务提供理论,指导大规模异质网元的高效互连、不确定信息的有效利用、动态系统环境的服务提供等关键问题的解决。
(2) 关键技术方面在非IP数据交换技术、异构网络融合技术、自治区域动态管理等方面取得突破, 为物联网中大规模异质网元的数据交换提供技术支撑;在信息融合计算技术、隐私确保的安全计算技术等方面取得突破,为物联网内不确定信息整合提供技术支撑;在环境适变的软件设计技术、服务动态构建技术等方面取得突破,为物联网服务提供技术支撑。
(3) 验证平台和示范应用方面研制物联网综合验证平台实现对物联网体系结构、设计原理、关键技术的验证,提供物联网系统环境的性能检测及诊断工具;突破林区生态保护示范应用中的技术难题,建立一套林区生态保护物联网示范应用系统和碳平衡监测应用示范。
(4) 学术交流和人才培养方面积极参与国际合作和国际国内标准制定,争取更多的研究成果成为国际国内标准; 争取更多国际交流和组织大型国际会议的机会。
培养和建立一支学术水平高、创新能力强的学术研究队伍,使我国在该领域的研究进入国际先进行列,为未来十年国家物联网的跨越式发展做出实质性的贡献。
3.3 三年的具体考核指标本项目的知识产权成果以完成高质量的研究论文、发明专利和标准为主,并完成物联网验证平台和示范应用系统。
具体指标为:(1) 在IEEE/ACM Transactions等国际权威学术刊物和ACM MobiCom/SenSys、IEEE INFOCOM等重要会议发表一批高质量论文, 其中SCI 检索论文50篇以上, IEEE/ACM Transactions论文20篇以上;(2) 授权国内外发明专利18项以上, 提交国际或国家相关标准提案2项以上;(3) 为国家培养一支包括国家杰青、教育部长江学者和新世纪人才、多学科融合的从事物联网研究的高水平团队,培养博士生30名以上;(4) 组织大型国际学术会议2-3次;(5) 研制1个具有我国自主知识产权的物联网验证平台;面向林区生态保护提供一套物联网示范应用系统和碳平衡监测应用示范。
三、研究方案4.1 学术思路本项目的总体研究思路是瞄准国家物联网发展的重大需求,认识物联网“广泛互联互通、透彻信息感知、综合智慧服务”的本质特征,紧密围绕三个关键科学问题,研究体现物联网特性、适应物联网应用需求的物联网体系结构理论与关键技术。
项目兼顾国家重大需求和科学前沿,利用基础理论研究带动关键技术突破,从基础模型、理论与方法支撑、平台与典型应用示范三个层次着手,按照“1套理论体系、3项关键技术、1个验证平台”整体目标开展项目研究,内容上有重点、有侧重。
把物联网体系结构的理论模型作为研究基础,特别注意与网络互连、信息整合、服务提供3个方面支撑理论和关键技术的研究内容的联系和集成,研制物联网验证平台,并在林区生态保护应用等领域展开应用验证,形成完整的研究体系。
总体学术思路如图1所示。
图1. 项目总体学术思路4.2 技术路线1. 物联网体系结构理论模型我们遵循网络分层的原理,将物联网分成对象感知层、数据交换层、信息整合层、应用服务层构成的4层体系架构,如图2所示,对象感知层实现对物理对象的感知和数据获取; 数据交换层提供透明的数据传输能力; 信息整合层提供对网络获取的不确定信息完成重组、清洗、融合等处理,整合为相对准确结论; 应用服务层将信息转化为内容提供服务。
基于该架构,进一步研究异构网络的互连模型和互连机理。
从用户、网络提供者、应用开发者、服务提供者等多视角研究物联网体系结构,并利用形式化方法对结构进行准确描述,为制订各种接口、协议和规范提供依据。
针对网元异质性和应用环境的动态性研究物联网中不同的互联要求及其对应的互联模型和互连机理。
进而研究新型动态网元编址模型和寻址体系,兼容网元能力差异,为支持大规模异构网络全局网络融合和局部动态自治所要求的高效数据交换奠定基础。
应用服务层信息整合层数据交换层对象感知层图2. 物联网四层体系架构物联网作为一种全新的网络模式,其核心性能因素以及网络动态行为对这些因素的影响都是未知的,需要深入研究针对信息和服务的主动测量的协作框架以及被动测量的数据分析方法,探寻分析网络行为对性能要素影响的一般规律。
在认识网络动态行为规律的基础上,研究物联网中研究适应时变网络快速数据转发的路由策略与数据转移模式。
在网络性能评测与度量方面,本项目以网络信息论为基础,采用稀疏割方法、网络编码技术、信息高速公路概念和虚拟MIMO、协同通信、无码率编码和机会通信等思路,研究物联网性能评价体系、度量模型与方法,揭示物联网的时空关系,研究物联网容量、拓扑、时延、吞吐量、覆盖的性能度量,探索物联网拓扑设计准则、路由选择原则、网络能力/延迟的规律等物联网的基本性质,为物联网的设计、分析、管理、运营等提供理论依据。
2.网络高效融合与动态自治的机理与方法针对物联网网络融合的多元化特征,从两类场景分别考虑:一是利用互联网为主流平台,通过多元化的网络接入,实现各子网与互联网的融合,主要是深入研究IPv6在物联网中应用的新需求和新问题,结合IPv6自身优势,重点考虑协议开销问题,设计基于IPv6的轻量级的物联网编址寻址架构;研究基于主机标识和定位符分离的新型物联网体系结构,探讨层次化、可扩展的网络单元命名方法,建立面向IP体系演进的融合网络的命名与寻址架构。
二是针对物联网在局部区域内的强耦合性、连接动态性,不必经过IP连接或不适合利用IP网络进行互连互通的场景,将IP网先路由后传输两者分离的方式, 转变为物联网环境感知、传输、路由紧密联系、相互优化、协同应用三者不可分的方式,研究非IP 数据交换技术,探索新的寻址策略、新的数据传输机制;基于网络体系架构量化研究方法,研究协议分层与优化算子耦合关系、网络数据交换计算复杂性,为非IP与IP融合的网络架构设计的奠定理论基础。
针对物联自治网络网元移动和链路变化,研究动态拓扑构建策略。
物联网区域自治的松耦合特性导致网络拓扑结构多变,网络连通性和链路质量无法保障,给物联网自治域内的数据交换带来困难。
针对这一问题,拟从三个方面展开研究,一是对物联网自治域的网络流量、拓扑等进行测量统计,提炼自治网络行为特征,设计具有预测性的网络行为统计分析模型;二是研究基于网络行为感知的认知路由协议,提出垂直分层拓扑图的构造方法,实现层次化的网络拓扑、流量感知,并结合端到端目标,通过不断学习的自适应过程合理决策并实施路由调整,以提高局部网络数据交互的整体性能;三是研究自治域内的路由稳定性问题,全面分析各种路由判决本身的变化规律,提出路由稳定性的模型化分析方法,为自治域内的路由协议设计提供依据。
另外,针对物联自治网络内异质网元不同通信方式需求、缺少专有数据交换设备作支撑的情况研究物联网自治域内数据交换方法,探索弱状态或无状态路由的数据报交换的方式。
3.物联网信息整合与交互的理论和方法针对物联网感知信息的不确定性,主要从不确定信息的表达、不确定信息融合、不确定信息的使用三个角度开展研究,实现信息整合以实现物联网信息的有效利用。
利用概率论、机器学习、模式识别等理论,研究感知信息的表示模型、数据源/交互对象集合优化选择策略、多模态异构信息的融合计算模型,对多点网元感知信息高效综合。
同时,进一步研究信息交互中物理对象隐私保护问题。
为了提高信息整合的精确性,必须对多种来源信息进行融合,融合是基于异质网元的信息交互,针对多个异构网元存在相关信息,从物联网获取信息不完全性、冗余性出发,采用多阶段、多层次的融合策略;针对物联网环境感知时序性,基于序列分析和贝叶斯网络融合的方法利用不同信息源的特征表达集合,在不同层次上对信息集合进行有机的融合,提高信息整合性能。
在信息交互方面,利用信息论和网络编码机制,研究信息交互的适配理论与高效、强健、可扩展的强隐私计算模型,根据各物体的计算能力,实现自适应的交互信息的适配交互;在实现适配的基础上,研究物体的自发协作与协同隐私确保模型,对参与交互任务的多个物体,在完成同一交互任务的过程中,合理安排各个物体的目标、资源以调整各自的行为,最大程度地实现物体之间的协作。
4. 物联网服务提供机理和方法在物联网软件建模与设计理论方面,针对物联网环境动态性,从软件结构建模、编程模型和服务提供方面增加对环境的感知适应能力。
对不同类型的物联网应用进行分析,通过建立统一的建模方法,提供具有支持输入、需求、资源三方面表达能力的模型框架,针对各种应用类别提供元模型;在问题域模型基础上,通过引入语义标注方法实现应用模型的描述,并完成模型的组合与生成;对于动态生成的应用模型,利用仿真方法递归校验其正确性并不断对模型进行修正;建立模型变化与环境变化的作用关系,给出模型变化在环境适应性及模型切换风险之间的度量方法,评估模型切换风险,为模型的动态调整提供依据。