平行圆明园:从数字孪生园林到元宇宙智慧遗址公园

圆明园是一座历史上的皇家园林,它不仅在中国园林史上占有重要地位,也在世界上享有很高的声誉。圆明园蕴含的历史和文化价值,迫切需要通过一种全新的方式被国人广泛了解,被世界铭记。围绕坚持“保护第一、加强管理、挖掘价值、有效利用、让文物活起来”的工作方针,提出平行圆明园这一全新解决方案,为智慧圆明园的建设提供技术参考。平行圆明园是ACP理论在圆明园运营管理中的应用,通过描述智能构建虚拟圆明园,利用预测智能在虚拟圆明园中进行大规模的计算实验,通过引导智能和平行执行突破圆明园的地域边界,实现对圆明园的智能管理。虚拟世界的圆明园的发展和丰富,虚拟与现实世界的日益平行互动和融合,将带来新的圆明园运营模式。

GreenLab模型20余年研究回顾与展望

【有关概念】GreenLab是器官尺度的植物功能结构模型(Functional-Structural Plant Model,FSPM),采用离散动态系统的形式来描述植物的生长和发育过程,包括植物生物量产生和分配,以及结构形成等,是融合植物学、数学、农业、计算机、自动化领域学科知识的通用模型。【目前研究现状】自1998年以来,基于中法合作,围绕GreenLab模型发展了包括双尺度自动机理论、分枝结构植物的参数反求方法、随机的植物功能结构模型以及理论计算、植物快速建模与可视化算法,开发了SciLab以及MatLab环境下的作物生长模拟与拟合软件,以及基于c++的面向复杂植物计算的软件。目前,GreenLab模型已应用于玉米、小麦、黄瓜、番茄、油菜、菊花、松树、枫树等具有不同特点的几十种植物,涵盖的植物类型从草本作物到复杂的树木。模型特色在于可通过观测植物的器官生物量和数量等数据,反求影响生物量产生和分配的模型内部源库参数;对于单枝或分枝结构、确定性或随机性结构,均能采用通用的器官尺度的数据进行模型校准。【本文的内容概括】本文回顾GreenLab模型的发展历程及其最新进展,介绍模型的基本概念和主要方法,包括双尺度自动机、器官序列,以及通用的植物拟合目标。详细介绍了GreenLab模型中所包含的结构模型(器官数量的计算、器官产生的随机性模拟等)、功能模型(植物和器官需求、生物量产生和分配、器官生长等),以及二者相结合进行参数反求的计算方法。【展望】随着植物表型技术的成熟和普及,GreenLab模型可用于平行农业种植系统的构建,服务植物与环境关系的深入理解,以及生产管理与控制中的智能决策支持。

油菜分枝拓扑结构随机模拟

油菜(Brassica napus L.)具有复杂的分枝结构,其分枝为向顶式发生(出现)、向基式扩展,这种独特的生长模式使得油菜个体植株间的构型存在很大的差异.本研究利用与位置有关的生长延迟函数,计算各分枝从发生到扩展的时间间隔,来模拟油菜分枝这种独特的生长模式.此外,利用随机概率模型来模拟油菜植株间分枝数、主干和分枝的叶元数等.通过实际测量的四个油菜品种(ZY18, ZY50, ZS72和ZS11)的数据,采用最小二乘法对该模型的参数进行校准.结果表明,该随机模型能够模拟油菜植株拓扑结构,并根据参数估计的结果分析不同品种的拓扑结构差异性.本研究提出了新的简化方法模拟油菜分枝的生长模式,该模型可与油菜生长模型相结合,从而模拟油菜的动态生长过程.