Lotka-Voherra数学模型在小米混菌培养中的应用

目的:对小米混菌发酵过程中酵母菌对乳酸菌生长代谢的影响加以研究,并建立混菌发酵生长动力学模型。方法:以小米为生长基质,将乳酸菌和酵母菌分别纯培养和混菌培养,研究发酵液中细胞浓度、游离氨基氮(FAN)、还原糖、乳酸及乙醇含量的变化;在对Lotka-Voherra种间竞争模型改进的基础上构建混菌发酵生长模型,利用origin软件求解参数并对模型进行拟合验证。结果:加入辅助菌株酵母菌进行混菌发酵,酵母菌对乳酸菌的生长有促进作用,但对其发酵产酸没有产生显著影响,乳酸菌的存在对酵母菌有一定的抑制作用,但酵母菌主要产物乙醇的产量却显著增加;混菌发酵生长模型求得的预测值与实测值拟合较好,该模型可以有效预测混菌培养过程中乳酸菌和酵母菌的生长。

基于Lotka-Volterra模型的创新扩散模式研究

借用生物学中著名的Lotka-Volterra模型对具有相互影响关系的创新扩散问题进行了深入分析。研究表明,在创新扩散过程中存在三种作用模式:竞争模式,两类创新相互抑制;互利共存模式,两类创新相互促进;捕食模式,一类创新的存在促进另一类创新的发展,而同时后者又抑制前者的发展,反之亦然。由于创新的性能、价格等影响市场竞争的因素随时间而变化,两类创新之间的作用模式也会随之在这三种模式之间相互转化。

Lotka-Volterra数学模型在草地管理中的应用

介绍了Lotka-Volterra数学模型建立、求解方法,详细讨论了该模型在草地生态系统中的应用特点。通过分析认为可以利用Lotka-Volterra模型调控草地生态系统中载畜量与草地牧草产量间的关系,从而准确指导草地畜牧业生产。

大连港与营口港集装箱业务竞争态势及其演化——基于Lotka-Volterra模型的分析

利用生态学描述种间竞争的Lotka-Volterra模型,分析近年来大连港与营口港集装箱业务的竞争及其演变,得出结论:在2009年4月-2011年12月时期,两个港口之间存在互惠型竞争关系;而在2012年1月-2015年6月时期,两个港口之间演变为捕食型竞争关系。根据经济发展规律构建港口群集团,是避免过度竞争、优化资源、促进港口结构升级的良好举措。

具有Markov转换的Lotka-Volterra系统中市场结构的演进

避开市场处于均衡态的假设和边际成本等于边际收益的条件,研究了具有Markov转换的LotkaVolterra随机竞争系统下市场结构的变化,指出在各种随机因素的干扰之下,构成系统的各种产品的数目终将随机的分布在各自的均衡点附近,并在一定条件下证明了市场结构的随机最终有界性和渐近性.

基于Lotka-Volterra模型的氢能市场系统演化分析

作为良好替代性的清洁能源,氢能商业层面产业化进程相对缓慢.从氢能与非氢能的替代性入手,通过Lotka-Volterra系统模型建立氢能市场系统的演化模型分析以增加氢能供给为目的氢能市场演化性质.基于替代性和增加氢能供给量的原则,界定了一个相对的氢能市场和氢能市场结构的演化系统,在此基础上通过加入时间变量改进了基本的Lotka-Volterra模型,从而初步建立了氢能市场的系统演化分析模型.采用平均值法求解模型,分别从供给增加与非氢能消减的关系,以及氢能供给增长速度、非氢能消减及其涨落间的关系,两个层面上进行系统演化分析.在上述过程中,分别得出了在氢能供给的限度、独立性和增长率的四个关于氢能市场系统演化的推论.

具有时滞的两种群Lotka-Volterra非自治系统的周期解

讨论了具有连续时滞的两种群相互作用的Lotka-Volterra周期系统.利用重合度理论给出了该系统正周期解存在的充分条件.

人力资本配置系统研究——基于Lotka-Volterra模型的动态分析

通过将技术、制度因素纳入到Lotka-Volterra模型中,并区分出竞争、互惠、供需三种基本的人力资本配置系统,在比较静态的基础上,发挥Lotka-Volterra模型的定性分析,可探讨人力资本配置系统的动态变化,揭示人力资本配置系统中技术、制度互动的复杂性。

具间断系数和时滞的3种群Lotka-Volterra生态模型

利用Fick定律和守恒原理,得到了含扩散和连续时滞的3种群Lotka-Volterra模型,他们是系数允许间断的反应扩散方程模型。同时,在一定条件下,还得到了模型逐片古典的整体解的存在唯一性。

时滞环状耦合Lotka-Volterra模型稳定性及Hopf分支的研究

研究带有时滞的三维环状耦合的Lotka-Volterra模型,通过对系统进行线性化,讨论其特征方程根的分布情况,得出正平衡点稳定及产生局部Hopf分支的条件;运用中心流形定理和规范型理论,研究局部Hopf分支的方向及稳定性;数值模拟验证了所得结论。

互惠-寄生耦合系统的稳定性

寄生物与宿主之间协同进化的研究早已在生命科学领域引起广泛关注。现有研究寄生物与其宿主协同进化的模型几乎都是基于寄生物将会导致宿主种群减少的前提建立的。然而,寄生物在很多情况下也会促进宿主种群的增长,比如低密度的寄生物能提高宿主的免疫力从而提高宿主的存活率。基于这一前提假设,在经典的Lotka-Volterra模型和Leslie型捕食者-食饵模型基础上,引入寄生物对宿主的固有促进水平参数K,建立了一类互惠-寄生耦合模型。利用微分方程稳定性理论对模型进行分析,发现系统平衡点的稳定性与固有促进水平K密切相关。分析显示,在不同的固有促进水平K下,寄生物与宿主将会以稳定均衡或周期振荡的形式持续共存。数值模拟实验表明在一定条件下系统会出现Hopf分岔现象,并且随着固有促进水平K的增大,系统还会出现稳定的极限环,即随着固有促进水平K的增大,寄生物与宿主由稳定共存转变为变振幅、变周期的振荡共存。当固有促进水平参数K为零时,我们的模型就转化为经典的Leslie型捕食者-食饵模型。

基于“灰色L-V”模型的综合交通竞合体系预判

将传统的灰色模型与生态学中的Lotka-Volterra模型相结合,建立了预判综合交通竞争或合作体系的"灰色L-V(即Lotka-Volterra)"模型,并通过博弈论检验证明该模型适用于样本数据较少且资金环境有限的情况下,对具有竞合关系的不同交通方式间的互惠、抑制、无关或单向Logistic模式关系进行预判,从而为未来交通方式的发展提供战略决策建议。

基于海洋生态-产业复合系统的海洋生态安全测度方法研究

基于生态和产业的共生关系,在压力-状态-影响-响应(PSIR)模型的基础上,构建海洋生态-产业复合系统的Lotka-Volterra模型,并对海洋生态安全进行测度。本文构建海洋生态安全与海洋产业的共生度指数,描述海洋生态安全演变趋势。研究表明,根据海洋生态-产业复合系统的Lotka-Volterra模型,得出的海洋生态安全测度方法具有明确的生态经济意义,可应用于海洋生态安全的监测与管理。

中国东北国有林区林业生态安全动态变化研究——生态与产业共生视角

基于生态和产业共生理论,应用林业Lotka-Volterra共生模型和算法对我国东北部内蒙古、黑龙江、吉林3个国有林区1993—2014年的林业生态安全动态变化进行测度研究。通过森林生态和林业产业间的共生度指数S(k)的大小、森林生态受力指数SE(k)和林业产业受力指数SI(k)的正负号对内蒙古、黑龙江、吉林3个省区22年来的林业生态安全情况进行动态分析。结果显示:三个省区从2000年天然保护林一期工程实施开始,经过几年的红色或橙色等预警交替出现的状态,到了2008年以后基本上都开始出现健康级绿色安全状态。通过这三个省区的动态变化趋势可见,我国实施的天然林保护工程对国有林区林业生态的恢复起到了重要的作用。

中国城市化过程的非线性动力学模型探讨

提出了刻画中国城市化过程的非线性动力学模型,并将该模型与描述美国城市化进程的模型在形式上进行了统一,得到城市化非线性动力学的一般模型。借助中国1949—2000年的城乡人口数据从经验上证实了模型的有效性,同时给出美国模型的数据拟合过程作为参照。中国的城市化动力学模型与生态学的Lotka-Volterra模型同构,但参数不同,由此可以解释城市演化的Holland问题。另一方面,中国的城市化动力学模型与西方的城市化模型参数性质不同,由此可以揭示中国城市化进程中存在的问题和优化的方向。

中国股指期货市场的动态竞争关系研究

中国金融期货交易所先后推出沪深300股指期货合约、上证50股指期货合约和中证500股指期货合约。以不同标的指数股指期货合约的成交额、成交量和持仓量为研究对象,采用均值差异的T检验和Wilcoxon秩和检验方法分析不同标的指数股指期货合约的成交额、成交量和持仓量在股指期货交易新规实施前后的差异性,采用Lotka-Volterra模型实证研究不同标的指数股指期货市场之间的动态竞争关系,分析股指期货交易新规对不同标的指数股指期货市场竞争关系的影响。结果表明,从成交额和成交量角度看,不同阶段不同标的指数股指期货市场之间存在捕食-诱饵、互惠共存和完全竞争关系,受到股指期货交易新规的影响显著;从持仓量角度看,不同阶段不同标的指数股指期货之间始终存在捕食-诱饵关系,受到股指期货交易新规的影响则并不显著。