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这篇期末小记从建立文章题目到真正开始动笔之间过了一个月之久。考试周那段天天熬夜通宵,昏天黑地的日子,也已经在半个月前随着最后一场考试的交卷而结束了。这一个月里发生了很多变化。完成了本科期间最后一门专业课考试,告别了相伴两年的工高班的同学,半只脚踏进了西湖大学的实验室……虽然没有正式毕业,但是我的本科生活——或者说,那些和同学一起坐在教室里听老师们讲课的生活——似乎真的已经结束了。一个月前我就知道将发生很多变化,那时隐隐或许期待着改变后的焕然新生;一个月后,这些变化都如预期一样地发生了,却是以一种忙碌中略带麻木的方式。

现在我知道这种麻木的来源了。这是一段丢失了仪式感的变化时期。工高班结课的那个玉泉的星期天,最后一次交卷的那个下午,以及踏进云栖的大门、带着仪器走向田野的那个傍晚……这些曾经一直预期的、值得纪念的时刻,当他们真正来临的时候,我并没有像期待的那样给予他们应有的仪式感。

记得工高班结课之后,看到同学发在朋友圈里发出工高班两年前后的合照对比。我和糯米开玩笑说,在工高的两年我的发量居然不减反增,真是见了鬼了。糯米问我怎么不也发一条朋友圈纪念一下。我摇摇头说太忙了没有心思。后来发现,和糯米开的这句玩笑是我为自己的工高班经历留下的唯一一场简短的仪式。

我总是想:“现在太忙了,等之后空下来了就可以了。”但其实那时候的我又何尝不知道,“空下来”是一件多么虚幻的事情。而所谓“太忙了”,或许也只是为自己内心的焦躁和害怕找的借口而已。我害怕自己将永远被困在这种机械的忙碌生活中。而为之后的自由时间预留一些事情,仿佛这种日后的自由就会变得真实一些、可靠一些。我靠着这种幻想来支持自己继续忙碌下去。

一个月前某一个熬夜的凌晨两点,我打开博客敲下了“期末小记”这一行标题,然后继续埋头到当时正在做的事情当中。同样的事情发生了很多次。我记得我想码一篇关系太阳地球工程的科学幻想,想亲手推算一遍层次分析法的数学原理……在疲于任务的时候,脑子里会反反复复地冒出这些想法,于是我用博客的标题来抓住它们,恳求它们留在身边,等待我“日后空闲”的到来。但是一个月之后,这些想法都不见了,就像那些重要的时间节点一样,不知道在哪一个忙碌的瞬间偷偷离开。我再也想不起关于平流层气溶胶工程和戴森球之间的关联想象,也不再有亲手演算出成对比较矩阵的冲动。

于是我再次把这些内容空白的博客标题删掉。我希望这仅仅是因为我忘记了那些想法的细节而已。

一些迟到而仓促的记述罢了。希望明天醒来的我能够更加坦然地忙碌。希望那些出于热情而投身进去的,不会沦陷。

工高结课那天的玉泉教四(左),考试周刚结束时的紫金港东1门(中),独自进行田野实验的黄昏田埂(右)

来自老师的课程资料,请勿商用

绪论

系统和系统科学

系统的定义

现代系统研究开创者贝塔朗菲对系统的定义:

系统是相互作用多元素的复合体。

该定义的精确说法是

如果一个对象集合中至少有两个可以区分的对象,所有对象按照可以辨认的特有方式相互联系在一起,就称该集合为一个系统。集合中包含的对象成为系统的组成部分(组分),最小的、不需要再细分的组分称为系统的元素或要素。

重点:

  1. 至少两个元素——系统的多元性
  2. 组成部分相互作用——矛盾的统一

系统的数学描述

\(S=(A,R)\),其中\(A\)是所有系统元素的集合,\(R\)是所有相关关系的集合

有些系统可能无法用数学描述定义,例如元素无法界定清晰,或关系无法明确表达

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操作思路

  • 在Web of Science或者其他学术搜索引擎上查找所需要的文献,然后将全体检索结果的信息导出成Excel(包括作者、标题、出版年份、期刊、DOI号等等)
  • 以DOI号为检索条件,到Sci-Hub下载文献,将这一过程写成爬虫进行批量处理
    • 导出DOI号序列,写成循环来逐个爬取
    • 以DOI号检索文献,进入下载页面,查找到保存按钮对应的元素,下载到本地
    • 将下载的PDF文件按照自己的标准重命名
  • 手动补全无法在Sci-Hub上得到的文献
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前天中午得知美赛开奖,怀着忐忑的心态赶紧查了一下。得到了一张Honorable Mention的奖状。虽然算不上什么大奖,但终于给本科阶段的数学建模经历留下了一个印记。之前就一直想着,等到美赛彻底结束之后要开一个纪念帖。几经拖延,现在终于画上了句号。(川宝镇封面doge)

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想起比赛交稿截止的前几个小时,北街咖啡的落地窗外面的天已经黑了又白,邻桌同样参赛的小组也已经纷纷交稿离开。而我们却还面临着模型输出结果不能复现的窘境,一遍一遍焦急地等着代码跑出曲线。前有队友等待着给出最终结论的压力,后有DDL步步紧逼,让人心态爆炸——这还不是一般的爆炸,而是当你把一个摔炮丢进水里,闷着“崩”一声的爆炸。等到论文写完,邮件发送成功,人已经累得没有任何释放情绪的压差了,只有残余的压力和咖啡因还仍然迫使神经保持着清醒。回去睡了一觉醒来后仍然恍惚,还在慌张地自言自语“我是不是应该赶紧写introduction了……”

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自回归滑动平均模型(Autoregressive moving average model,ARMA)是研究时间序列的重要方法,以由自回归模型(简称AR模型)与移动平均模型(简称MA模型)为基础“混合”构成。用AMRA模型预测了在当前趋势下,未来二十年内全球二氧化碳浓度的变化趋势。

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分析过程

数据集:NOAA Earth System Research Laboratories下属的Global Monitoring Laboratory提供的1969年-2022年逐月的二氧化碳浓度变化数据

https://gml.noaa.gov/dv/iadv/graph.php?code=MLO&program=ccgg&type=ts

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环境数据分析课程的大作业,主要目的应用一下课上学到的一些数据分析方法。

  1. 通过爬虫获取我国沿海海水水质的监测数据;
  2. 以散点图直观反映水质类别的分布和随时间变化情况;
  3. 将化学需氧量数据转换为正态分布,以海区/省份为分类变量进行单因素方差分析;
  4. 将无机氮数据转换为正态分布,用Pearson分析和线性回归分析考察化学需氧量和无机氮数据的相关性;
  5. 利用机器学习,从多个污染指标数据预测海区分类。

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在很多支持Markdown语法的编辑器(例如Typora, 印象笔记)中,可以通过mermaid代码块的方式,实现流程图、时序图等图表的绘制。它是一种基于 Javascript 的图表和图表工具,提供标记启发的文本定义,以动态创建和修改图表。

以下是除了普通的graph流程图以外,常用的一些mermaid功能。

flowchart绘制流程图

在绘制流程图的时候,将graph替换成flowchart,可以呈现节点之间的曲线连接。比之前生硬的折线段美观很多。同时,flowchart还可以实现不同子图(subgraph)之间的连通,并且允许箭头逆向。相比之下,graph就只能在节点和节点之间按照既定方向相连。

不过官网上显示flowchart仍然是测试版本,功能上可能会有一些欠缺。

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flowchart TD
c1--标注-->a2
subgraph one
a1-.->a2
end
subgraph two
b1
b2
end
subgraph three
c1-->c2
end
one --> b2
three --> two
two --> c2

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This is a draft version of course essay from Berkeley Summer Session 2021 (EPS-80).

Introduction

Huge environmental changes in my hometown have taken place for the past two decades of fast economic growth and industrialization, which is seen as a rough miniature of entering the Anthropocene. Using examples from class materials, my own experience and the book Under a White Sky, several key aspects of anthropogenic actions are analyzed briefly, including land use, agriculture, soil remediation and green house gas management. Finally some personal insights and preparations are mentioned.

Trajectory of cane toad invasion

Main Body

A glimpse of Anthropocene — a localized point of view

While I was going through the class, I kept thinking about what happened to my hometown located in the southeastern part of China. The past two decades had witnessed rapid economic growth, industrialization and urbanization. When I recalled on how the landscapes looked like at the beginning and what it had become, I figured that this process could be seen as a miniature of what we've been through while entering the Anthropocene, which was believed to have been for just a century or two[1]. This miniature might not be accurate enough, because no trans-regional effect was involved in the narrative, and the time period is not long enough to verify the geological traces of anthropogenic impacts. Yet we can still find the relations to what we've discussed in class and what I've read in the book Under the White Sky.

In the early 2000's I used to spend time in the tiny farm of my grandparents, probably the size of half a tennis court. They grew common vegetables like Chinese cabbages and green vegetables, and in spring dug bamboo shoots from a bamboo forest next to the farmland. The agricultural methods were rather old-fashioned and manual — they used a small plough to loosen the soil, sowed seeds by hand, and used animal excrement as fertilizers. I still remember playing with a small hoe while the adults were busy hoeing to get rid of annoying weeds (I tried to do weeding by myself, but it turned out that all I could do was digging holes in bare soils). There was almost no sign of industrialization and machinery, and even the fence was built out of bamboo strips and wires tied together. This tiny farm provided us with lots of cooking ingredients, and was abandoned after my grandparents moved from the old house.

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最近在做的一个科研训练项目需要向某一交叉领域的专家们发送问卷调查。于是想到通过爬虫爬取国内各大高校在环境、建筑、能源等专业的教授的信息(姓名、邮箱、研究领域等等),再根据研究方向初步筛选,得到待定的专家组名单。

预先准备

安装python第三方库:requestsrecsv(非必要)

正则表达式在线测试工具:在线正则表达式测试 (oschina.net)(非必要)

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系统问题的提出

关于系统、组织和复杂性的性质的问题并不是现代所特有的。正如国际系统工程委员会 (INCOSE) 的先驱和前国际系统科学学会 (ISSS)主席约翰·沃菲尔德所说,

Virtually every important concept that backs up the key ideas emergent in systems literature is found in ancient literature and in the centuries that follow.

然而,直到20世纪中叶,人们才越来越意识到采用一种科学方法来解决“系统科学”中的组织和复杂性问题的必要性和可能性。[1]

Theoria Genral de Los Sistemas, Bertalanffy

18世纪和19世纪自然科学和物理科学知识的爆炸式增长使得专业学科的创建成为必然:为了科学的进步,科学家需要成为一个狭窄研究领域的专家。专业化的教育体系使得这种狭窄领域的知识传递给下一代专家,从而使碎片的知识结构永久化[1]。事实证明,对于实验分离和分析还原的流行科学方法而言,这种日益专业化的知识和教育是解决问题的优势而不是劣势。然而,基础科学和应用科学的某些领域仅靠这些方法并不能充分发挥作用。

系统科学运动起源于两个这样的科学领域:生物-社会科学,以及最初源于控制论和运筹学,后来源于组织理论的数学-管理基础。

生物学家Ludwig von Bertalanffy是最早主张和开发基于开放系统理论的广泛适用的科学研究方法的人之一[3]。他从科学分析流程的局限性角度解释了系统研究的科学需求。这种局限性通常表现为“整体大于部分之和”,其前提观点是认为一个实体可以分解为它的部分并从其部分重构,无论是物质的还是概念的。

This is the basic principle of "classical" science, which can be circumscribed in different ways: resolution into isolable causal trains or seeking for "atomic" units in the various fields of science, etc.

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