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自然科学基金可行性分析范文1
02年为boss全力撰写国家自然基金标书一份，获得成功。对于面上项目的一些个人看法：
1、题目要有新意，吸引人，但要容易懂。
2、立论依据很重要，一般提出项目的背景和当前发展状况，其实这里要给评委一个印象，就是不解决这个问题，无论国外还是国内，甚至人类的损失非常巨大，文字可以有适当的弹性。因为文字多，可以把认为重要的句子字体增粗，下面打点以示关键，同时也减少了评审人的麻烦。
3、参考文献要新，最好是当年的。
4、研究目标要精、内容要详细但文字不宜过多，需要解决问题要有难度，但不必写的太具体，否则有时会出现mission impossible。
5、研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析其实与目标、内容是相似之处，就是把一个问题讲具体了。技术路线如果能用图表示就体现精而有说服力了，一般可以一页。
6、可行性分析除了对本单位的研究实力进行恰当的分析外（可以有一些超前性），最好找一家比自己单位强的合作伙伴，把他们的软硬件条件也加进去，现在的项目越来越看重多单位合作了。
7、创新点就要靠个人发挥了，越前瞻越好，可以体现近期的成果，更要突出深入和延续研究的必要性。
8、预期结果要考虑对基础和实用双重的价值，如果能够建立一套实物体系那更好了。
9、我感觉关键还是选题要好，如果有多学科交叉，一般都会比较受人青睐。
10、评审可能是本专业的，也可能不是，就算是本专业，可能也不懂你的东西，所以写作很重要，要把复杂的事说简单，要吸引评审的眼球，要让一个不懂你专业的人都觉得你的东西很重要，哪怕不懂也值得去尝试。11、自然基金的医学部分其实不多，大多的研究经费都给理工专业去了，特别是面上项目，今年好像24万封顶，基金委鼓励大家去探索，而不是一定要出个成果，所以建议各位思维可以再发散一些，多和非医学专业的聊聊。创造性火化就可能源源不断了。 祝各位的标书都能成功
我们课题组是搞基础研究的，所有经费都来源于国家自然科学基金和973项目，所以在基金申请方面，也积累了一些经验。根据几年来帮助老板写基金申请书、评阅基金申请书的经历，以及自己申报基金的体会，结合xiongjiang兄的宝贵经验，再补充几点。
1。2。两条完全认同，我们也是这么掌握的。
3。参考文献要新，最好是当年的。而且一定要引上Science、Nature、Annual Reviews系列杂志的近期文献，增加自己立论依据的权威性。
4。内容一定不能写得太具体。
5。研究方法、技术路线、实验方案也不能太具体化，那些有具体实验方案的“实验计划似的”标书，往往容易出漏洞，被给予差评，基
本上通不过。
6。最近几个自然科学基金项目，我们大多是与其他单位合作申请。因为我们是非医学单位，找的合作单位都是医学院校、医学研究所和医院，也申请到了生命科学部的基金项目。7。非常非常的必要。
8。以和申请专利结题比较容易。最好突出SCI收录杂志的影响因子，给基金委的专家们觉得，您的实力确实不一般。因为最终结题情况，是基金委专家们最关心的事情，他们当然愿意把基金支持能发表高水平文章的人。他们也好向党和人民交待。
9。多学科交叉，极容易申请到基金，尤其是青年基金和小额资助项目。去年我本人把中药学、生物材料学和组织工程结合在一起，在中药制剂学专业申请到一个项目。
10。要把复杂的事说简单，但是还不能让评委完全看懂您的东西。要让他们看过之后，感叹您idea的精妙，却不太明白您的理论依据，只明白您的实现方法。我老板的原则是，“写出来的理论，要让别人看不懂”，哈哈。
11。基金申请书写完了，申报的方向和学部也很重要。尽量避重就轻，在竞争不很激烈的领域申请。除非您有充分的把握，认为自己实力确实比竞争对手强很多。比如去年我应该在生物材料专业申请，但是老板认为成功希望不大，力主让我在中医药专业申请，利用我自己本科时候的专业背景。当时自己觉得把握不大，因为中医药领域是竞争最激烈、资助率最低的领域，而且还有派系之争。老板认为，实力和资历比那些更重要，劝我试一试。结果按照老板的建议调整了申报方向，
果然成功。
12。注意研读基金申报指南，不要放过细节。每年每个专业领域都有倾斜项目和优先资助方向，这个非常重要！我去年就是按照这个指南，把自己的申请书归到倾斜项目中得到资助的。
13。关于前期工作。3。关于前期工作。
前期工作非常重要，但是写基金表的时候，要合理掌握。前期工作，要有已发表的高水平文章，至少1-2篇，申请医学领域的基金，有SCI IF>2的文章或中华医学系列的文章最佳。与课题关系远一些无所谓，但是千万不能风马牛不相及。最好既相关，又不同。对于没有发表过的内容，尤其是与本课题相关的内容，一定要慎重掌握！不要写的太多，容易泄密，以后自己的文章可能不好发表。另外，如果写的太多，评委会说您的工作做的差不多了，没必要再申请基金了。但是没发表过的前期工作又必不可少，这是证明您课题可行性的一个佐证。不可行的工作，谁会去做啊，哈哈。
14。注意行使基金委赋予的权利，就是那个回避制度。确实在学术界，有极个别的评委、专家在学术道德方面有些问题。我们尽可能利用回避制度，来进行自我保护。
今年我也写了标书，投到了消化内科学，本来是要投到肿瘤治疗学基础的，但我们学校搞了“”后，我发现申请肿瘤治疗学基础的青年基金者多达7人，而前者才2人，所以改了过去，所以个人感觉选
择适合的专业非常重要，不过现在这样说可能为时过早(明年才能知道我的结果)。
我的一点感受和经验：
一、一份标书的重点：摘要及立项依据，
1、摘要限400字，因此要特别注意重点突出，防止“头重脚轻”，即与课题相关的一般性描述太多，而对要研究的东西阐述不够。
2、观点(推论)一定要明确，非常肯定。
3、立项依据中研究意义要争取开门见山，不要说过多相关但无直接联系的话，主要是讲清楚你发现了什么，准备做什么，怎么去做。国内外研究现状不必太多，但除了有最新的权威杂志文章以外，最好加入部分国内相关领域专家的新文章，不必故意回避，而且如果恰好碰上这份专家评审，那就更好了。
4、最好包括已有工作基础一节，将已有相关结果以及发表的杂志列上，可以增加可信度。
自然科学基金可行性分析范文2
指导思想篇
1、追求卓越，在知识上要绝对专业，坚决反对侥幸心理。
2、相信NSFC申请是公平的，大家靠实力竞争，必须花大力气写标书；如果你认为NSFC只有关系，你就不用继续往下看了。
3、NSFC是一个系统工程，需要花很多时间和精力，而不仅仅是几页标书，是智慧沉淀的结晶。
4、不要把NSFC看的高不可及，你要相信自己的创意。
5、机会主义是有的，但我们没有什麽其它的资本，只能消灭标书里一切可能的失败因素，加上完美的选题和课题设计，彻底征服评委。
6、基金申请不同于实际研究课题设计，必须把个人兴趣与NSFC兴趣结合一致，投其所好。
选题立项篇
1、基金成败关键还是选题要好，提前半年，刚入行的提前一年进行课题搜索。
2、他人指定的题未必是好题，最好自己选题。
3、好课题是对学科深刻理解的条件下产生的，大量翻阅文献吧，汲取知识的同时千万别忘了思考，你发现别人存在漏洞的时候，好课题就离你不远了。
4、选题最好以问题为导向，不要以技术为导向，找到问题了，课题就找到了。而拿着新技术去找能解决的问题，效果多数不好，但还是大有人在，比如RNAi。
5、解放思想，发散思维，多方法多学科交叉，一般都会比较受人青睐，容易申请到基金，但不能为了交叉而强行交叉。
6、创新性新技术、新理论的课题要有一定的理论与技术基础，最好有工作基础。
7、临床课题研究最好别选临床应用方向，而选应用基础研究。
8、选择自己熟悉，有工作基础的领域，别跨越太远。
9、重要科学问题的切入点准确，切忌过宽、过大，只要体现一定的新意和研究价值就行了。
10、没有人做过的课题不能做为立项的依据，但NSFC资助的项目必须是国际上没人做过的，而不是国内空白。
11、如果是捕捉科研前沿性的课题，最好设计周密，尤其是目的和结果的一致性、可获得性和可预期性，通过课题实施所获得的结果必须能充分支持与研究目标相一致的结论。
12、热点课题不一定是好课题，热点上的人也很热。但在还没热起来的热点，一定是一个好课题，标书评审滞后半年呢，比如最开始的一批SARS课题。有时也不防设计一些非热点但是对与科研有价值的课题，发挥出奇不意的效果。
13、临床课题可以是当前没有好办法治疗的疾病，急需解决的临床问题，而在国际上检索的文献只有几篇的那种。
14、不主张以最新的重量级文献做指导，你会发现，很多人跟你的想法惊人的一致。
15、一定要到NSFC检索一下类似课题的历年资助情况，太多、太少都不好，最好是最近二年逐渐增加的资助领域。
立题依据篇
1、题目要有新意，吸引人，既要概括主题，容易懂，又要有些少见的新词或缩写，吊胃口。
2、5000字左右，最多两页，不包括文献，行距字体大小适中。
3、国内外研究现状及分析一定要准确，甚至是中庸，绝不能偏激，不然不同意你的专家会带着逆反心理看你的标书。
4、课题研究的具体问题和研究意义，则必须说的声泪俱下。当然如果有实力，可以解决关键的科学性问题，那再好不过。然而课题意义不是最重要的，但常常被撰写得份量过重，课题总体构想、大体实施方案及可能的预期结果才是人们最关心的。
5、要把复杂的事说简单。既要论述充分，写作又要简练，最多两页半（不算文献）。剔除所有不必要的知识细节、理论和概念，要舍得割肉才行。越简单，出错越少，专家不懂的越少（他们有时确实有知识盲点）。有人主张“要让评委看过之后，感叹您idea的精妙，却不太明白您的理论依据”，我认为在面上项目不太合适，在重点项目还可以。我赞同“写出来的理论，要让人家能欣赏”，“写出来的理论，要让人家看不懂”，这份申请书很危险。
6、立论依据要非常突出：理论性课题一定要有新观点，应用性一定要实用，与现有理论或方法具有明显的先进性，总之要让人感觉到有意义。
7、一定要有可预见的成果，至少画一张大饼，但看上去要象真的才行。
8、任何重要的论点都要有文献标注，有文献就等于没有疑问。参考文献要新，最好是当年的。而且一定要引上Science、Nature、Annual Reviews系列杂志的近期文献，增加自己立论依据的权威性。最好包括已有工作基础，将已有相关结果以及发表的杂志列上，可以增加可信度。
9、一定多让本实验室的人修改，特别是中过基金的前辈，要改15遍以上才行。请外人修改时要“防人之心不可无”。
10、标书的评委参差不齐，评审意见也差异悬殊。好的标书最容易受到高水平评委的赏识，只要你的题好，这些评委是好征服的。另外，最关键的一点就是让他们看懂你的标书；第二就是标书不能太长，他是看不下去的；第三就是实验设计在不失科学性、先进性的条件下，尽可能简单。
11、评审专家通常是本专业的，也可能不是，尤其是交叉学科投递的项目，评审专家未必对你的研究领域特别熟悉。所以尽可能少引入非常专业的概念，如果不可避免，也要解释清楚。
12、文字写作要有适当的弹性，不能把话说死，留有余地。因为你肯定会碰到不同意你课题的专家，除非你运气实在好。对于赞同你课题的同行，只需证明你具备完成课题的实力就行了，这点容易做到。标书的目的其实就是征服对你课题不同意，甚至存在偏见的评审。所以立题依据的写作实际上就是一种心理诱导过程，你开始的观点应该处于偏见评委和你真实观点之间，稍偏你一方，处于容忍范围，他不会立即提出反对，下一步再偏一点儿，逐渐下去到最后，他还是没提出反对，你就胜利了！
13、本人不赞同把认为重要的句子字体增粗或下面打点以示关键，但这也许对于一些评委管用。
研究方案篇
1、研究目标要明确要精，提法要准确、恰当；内容要详细但文字不宜过多，且一定不能写得太具体。关键的问题要突出，一定要准确，且要有一定难度，但不必写的太具体，否则有时会出现mission impossible。
2、可行性分析是你说服评委的第二次机会，可按成熟的理论基础（理论上可行）、研究目标在现有技术条件下的可实现性（技术上可行）、本单位现有技术设备实验材料的完备（设备材料可行）、课题组成员完成课题能力（知识技能上可行）等几方面分层论述。
3、创新点要切合实际，又要有所发挥了，但语气要肯定，指出国际国内研究的先进性和创新性，点明理论和现实意义。
4、研究内容要集中，与研究目标紧密一致，只作支撑课题最关键最必要的内容。不可为多作实验显示劳动量或增加预算而使研究内容过泛。
5、实验方案和技术路线合理、可靠、可行，没漏洞是最重要的。思路好，材料独特，方法独特新颖，会增加获得资助的机会。技术当然是越新越好，但未必需要采用最时髦的研究手段，不能为了技术而研究。
6、研究内容及方案切忌复杂，步骤最好有一流程图。研究方法、技术路线、实验方案不能太具体化，容易出漏洞。但你必须让评委认为你十分了解实验技术的整个过程，可以尽可能多的应用技术术语和技术缩写，写出主要实验材料和实验过程。
7、技术方法一定是本实验是已经建立的，至少是有相关实验基础，或虚拟的基础。所有关键技术要有文献出处，最好是自己实验室发表的，有文献就等于没有疑问。
预期研究结果篇
1、预期结果要考虑对基础和实用双重的价值。
2、以和申请专利结题比较容易。最好突出SCI收录杂志的影响因子，给基金委的专家们觉得，您的实力确实不一般。因为最终结题情况，是基金委专家们最关心的事情，他们当然愿意把基金支持能发表高水平文章的人。
工作基础篇
1、工作基础是你说服评委的第三次机会。课题科学先进、技术路线新颖合理可行、工作基础雄厚这三方面表述要紧密联系、前后呼应。
2、一定要有基础。把实验室发表的所有文章搜集起来，找出与你设计课题相关的列上。
3、预实验结果很重要，而且是有硬data的结果，一定附上。但一定要慎重掌握，不要写的太多，评委会认为你的工作做的差不多了，没必要再申请基金了。只预期你的课题肯定有好的结果就行了。
4、工作基础可以找个较强的合作单位。
5、有针对性地把研究队伍的相关工作经历、论文、成果等展示出来，但相关基金就最好别露富了。
人员组成篇
1、主要成员6-10名，结构合理高级研究人员（1-2人）中级研究人员（2-3人）技术人员及研究生（3-5人）。
2、参加人员技术力量的配备要合适，必须保证一定的劳动力。
3、1名高职足够，多了浪费资源，现在NSFC限项很死的，高职资源快耗竭了。
4、中级人员是骨干，但在职的不要太多，1－2名。
5、技术员2名左右，很重要呦，这是专业技术保障。
6、研究生不能少于2名，这是主要劳力，地球人都知道。但也有人认为而不应将研究生列为主要人员，这样NSFC会认为人员稳定，富有干劲。
7、成员介绍要紧扣课题的研究内容和技术路线，既注重梯队、比例、技术力量等科研综合实力的展示，又注意与本课题相关。
个人简历篇
1、申请者和项目组主要成员的学历和研究工作简历，近期已发表与本项目有关的主要论著目录和获得学术奖励情况及在本项目中承担的任务，所有复印件一定要附上，眼见才为实，别忘了扫描到电子版里，评委看的是那个。
2、申请者和项目组主要成员正在承担的科研项目情况，包括自然科学基金的项目，要注明项目的名称和编号、经费来源、起止年月、负责的内容等。完成的可以都列上，没结题的一定不要写了。
3、中级技术职称的推荐信或在职研究生申请项目的导师推荐信一定不要忘了。
4、个人简历一定有针对性的倾向于课题方向，并与课题中各人的分工相一致。所从事的研究项目可适当给出，但不能过多，保证课题组有充足时间完成基金课题。
经费预算篇
1、要求按照《国家自然科学基金经费管理办法》认真填写。
2、人员费：5 %管理费：5 %雷打不动。
3、实验材料费：60-70%必须占大头。
4、仪器费<10%，合作费<10％，不要购置5万元以上固定资产及设备了。但如果有超过万元的仪器设备费，会给人研究条件不过硬的印象，基金委当然希望把钱投到硬件条件好的单位，可以把基金用于刀刃上。
5、了解当年NSFC资助力度，面上项目自由申请经费以此为标准。
6、实验材料开价要合理。实验不够就把要求拉高些，技术先进些。
摘要写作篇
1、摘要可能是标书最后写的部分了，但却是评委最先看的部分，很多标书在这一关就倒下了。
2、摘要字数少，但最忌讳写的平淡无奇。要麽钩起评委浓厚的兴趣，要麽激发他万丈怒火，都算胜利。
3、基于以上认识，摘要一定要语气坚定，旗帜鲜明，一反立题依据中的中庸之道。其实语句的变化不大，知识删除了有弹性的话就是了。
4、摘要字数有限，资源宝贵，惜字如金，因此要特别注意重点突出，讲明现状、课题意义、课题构想和预期结果。
5、防止“头重脚轻”，削减一般性细节描述，多用概括性语句，讲明现状、课题意义、课题构想和预期结果部分要相互平衡。
学科选择篇
1、申报的方向和学部很重要，往往结果天壤之别。尽量避重就轻，在竞争不很激烈的领域申请，除非您有充分的把握。
2、仔细研读基金申报指南，洞悉各专业领域倾斜性项目和优先资助方向。
3、仔细分析NSFC历年与你课题相关资助项目在各学科的分布。
4、学科交叉鼓励，但尽可能投到你熟悉的学科。如果十分生疏，找个熟悉那学科的人作搭档，不然你会迷路的。
善后工作篇
1、版面调整，清晰，层次分明，使版面简洁、易于阅读。
2、坚决消灭错别字。
3、检查5遍以上。
4、合理行使基金委赋予的权利－回避制度自我保护，注意自己小领域的同行，防止个别在学术道德方面有些问题的评委把你黑掉。但你不能把所有同行都回避掉。
自然科学基金可行性分析范文3
[关键词]氮气-空穴（N-V）中心；量子
中图分类号：TP313 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）35-0291-02
量子信息和经典信息的基本原理是不相同的。以量子非克隆原理为例[1]，该原理表明，能够对不明确的纯态进行精确的拷贝的装置，该装置是不存在的。这个原理的初始文献[1]显示该量子非克隆原理是量子态叠加原理的结论。这个原理有重大影响的文献[2]显示存在一个通用型量子克隆机，该量子克隆机具有多进程的量子克隆特征。自从文献[2]首先提出这种通用型的量子克隆机，Milmanetal[3]也提出这么一个原理，它是在QED空腔系统中的通用型量子克隆机的克隆原理。在这个原理中实现通用型量子克隆机的重要障碍的是消相干。为了克服消相干这个难题，Zouetal[4]已提出通过一个空腔辅助碰撞的方案，用于实现通用型QED中的量子克隆机。最近几年，在研究量子克隆方面，已提出许多不同的方案，如：概率量子克隆[4]，从属态克隆[5]，协变相位量子克隆[5]，通过空腔辅助相互作用通用型量子克隆[6]，等。在本文中，我们利用一个新的复合固态量子系统证明了单向量子计算的基本操作。此系统包含个氮气-空穴（N-V）中心与个超导传输共振子（TLR）相耦合，它们共同连接于一个约瑟夫森结（CBJJ）超导量子比特。通过交换虚光子，在N-V中心和CBJJ之间产生了有效的相互作用哈密顿量。
1.物理模型
图1：个NV-TLR对与一个CBJJ耦合的复合量子系统示意图，其中为耦合电容，为结电容，为偏置电流，为临界电流。每个TLR中的黑点代表一个N-V中心，个N-V中心显示了一维的线性结构。
2.CBJJ-TLR大失谐哈密顿量相互作用
装置原理图如图1所示，该系统有四个N-V中心耦合而成的四个TLRs，并且它们的电容耦合成一个共同的CBJJ。其中任何一个TLR的哈密顿量可以写成（）[9]
（1）
其中，是湮灭算符，频率，和是TLR的电感和电容。
图2 倾斜的洗衣板势能级结构图。
此CBJJ能够被模拟成在此洗衣板势中移动的粒子。通过调节偏置电流，此CBJJ能够被构建成一个三能级量子系统。
如图2所示，如果我们假设的能级为零点，那么，频率分别其中是等离子体振荡频率，同时，量子流为，连接电容为，偏流电流为，临界电流为。我们假设每一个TLR的模是跃迁耦合，但其他跃迁耦合都不存在。使用旋转波近似，可以使得频率和频率相匹配，这时，第个TLR和CBJJ之间的哈密顿量可以写成：
（2）
其中，是耦合系数，分别是CBJJ和第个TLR的频率，是跃迁失谐。使用标准量子光学技术，在大失谐条件下，即，第个TLR和CBJJ之间的哈密顿量可以写成[11，12]
（3）
3.N-V中心-TLR谐振相互作用
图3：第个N-V中心能级结构图，其中为此N-V中心和TLR之间的耦合强度。
由图3所示，N-V中心基态和第一激发态都是电子旋转三态（）。在该系统中，我们将设定三个基本态中的量子比特分别为：和，这时第个N-V中心的哈密顿量可以写成：
（4）
其中我们使用旋转波近似，使得和相匹配。这时，第个N-V-TLR对相互作用的哈密顿量可以写成：
（5）
其中，和.我们使用为第个N-V-TLR强耦合，第个N-V中心跃迁频率和第个TLR频率之间的失谐为。当第个TLR的频率是第个N-V中心的谐振时，即，.
那么第个N-V-TLR对相互作用的哈密顿量就可以写成如下形式：
（6）
4.量子克隆机的实现
根据文献[2]，我们首先简单回顾一下通用型量子克隆机其转换过程。如果定义量子比特基矢为，通用型量子克隆机执行幺正变换：
（7）
其中，箭矢左边的第一个态矢表示输入量子比特，表示空白拷贝的初始态和任何可能的辅助量子比特。在箭头右手边，前两个态矢是量子克隆的过程，，第三个态矢表示辅助的两个可能的正交态。
现在，我们给出系统中作用在通用型量子克隆机。为了实现我们的方案，首先介绍该系统中两量子比特控制相位门，并且该控制相位门将用于实现通用型量子克隆机。假设CBJJ量子比特是控制量子比特，那么，N-V中心量子比特就是目标量子比特。实现需要如下三个步骤：
第一步：让第个N-V中心和第个TLR在哈密顿量（5）作用下，经过相互作用时间。不失一般性，我们认为所以的N-V中心-TLR强谐振耦合都是相同，即，。以致于经过交换，那么，表示为第个TLR的单光子态。
第二步：调整TLRs（1，2，3，4）的参数，使得每一个N-V中心和其一一对应的TLR不耦合，只需运用方程（3）就可以满足调整CBJJ和TLRs（1，2，3，4）的参数的条件。经过相互作用时间之后，可以实现的相互交换。
第三步：调整CBJJ的参数，使得它与每一个TLR都不耦合。这样就可以在相互作用时间内调整TLRs（1，2，3，4）的参数，使得每一个N-V中心与其一一对应的TLR产生谐振，可以实现的相互交换。
这些态经过三次转换，在最终演化中，辅助量子比特让第个TLR与其它量子比特不产生耦合。因此，我们在系统里得到了通用型量子克隆机。
5.实验的可行性分析
文献[2]对通用型量子克隆机的性质进了讨论。因为理想通用型量子克隆机，其保真度为。由文献[3]知道，在真实的系统中，其保真度应该比0：92更为精确的值。在这些方案中，所有的CBJJ-N-V相互作用和经典脉冲将导致错误。如果考虑删除和制备操作，那么整个操作步骤就是10。因此，如果脉冲的保真度比更好，这个才是合适的必需的精确度。这个值比文献[3]（）要小很多，这样就可以大大降低脉冲对实验设备上的难度。
因此，我们首先要讨论方案在实验上的可行性，在方案中的方法可以在不同条件下实现通用型量子克隆机。
结论
总而言之，这是一个作用于优化通用型量子克隆机的新颖方案。固态量子比特较好单独从环境中抑制消相干的操作是较容易的。另外，操作步骤很少，而且辅助的量子比特不但可以使量子克隆较容易而且可以降低系统对实验设备的难度。最后，由于操作时间短，N-V中心、TLRs和CBJJ的消相干时间很长，我们的方案可以在目前现有的实验条件下得到实现。
参考文献
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基金项目
本文系湖南省研究生创新项目（No.CX2013B221）和国家自然科学基金项目（No.11174100）、（No.1127506）的研究成果之一。
作者简介
自然科学基金可行性分析范文4
论文关键词：开放存取,开放存取资源,省级,公共图书馆
1、开放存取运动的兴起及其发展现状
“开放存取（Open Access,简称OA）是国际学术界、出版界、图书情报界为打破商业出版者对科学研究信息的垄断和暴力经营，通过Internet免费开放获取科研成果的运动。其目的是促进科学信息的广泛交流，促进利用互联网进行学术交流与出版，提高科学研究的劳动生产力”。OA的内涵包括两个方面：一是学术信息免费向公众开放，打破价格的障碍；二是学术信息可获得性，打破使用权限障碍[]。开放存取是服务于科学研究的学术交流系统，从国外发展状况来看，其服务内容主要是数字化的学术论文、研究报告、专利文献及图书全文。OA最重要的服务方式是OA期刊和OA仓储，还包括个人Web站点（personal Web sites）、邮件列表服务（listserves）、论坛（discussion forums）、博客（blogs）、维基（wikis）、P2P的文档共享网络（file-sharing net works）等多种形式[]。国外一些著名的OA资源包括：公共科学图书馆（Plos-the Public Library of Science）、开放获取期刊名录（DOAJ）、英国伦敦的生物医学中心（BMC-BioMed Central）、美国国立医学图书馆的公共医学中心（PMC-PubMed Central）等。
从2004年开始，中国学术界就一直关注和支持着OA运动的发展。2004年，中国科学院院长路甬祥和国家自然科学基金委员会主任陈宜瑜在北京分别代表各自机构签署的《柏林宣言》，2005年7月武汉大学举办的“中国大学图书馆馆长论坛”上发表的《图书馆合作与信息资源共享武汉宣言》，都表明了图书馆鼓励并积极参与学术信息开放获取的立场和态度。目前我国提供开放获取资源的平台有：奇迹文库（qiji.cn/eprint）是我国第一个OA知识库，是基于程序的自动预印本平台，中国国家图书馆与Google scholar合作，向读者免费开放8000余万页电子文献，所有由政府投资和自己出资购买的数字资源均实现免费向公众开放，此外还有开放阅读期刊联盟（ oajs.org）、中国科技论文在线（paper.edu.cn）、国家科技图书文献中心（预印本）（preprint.nstl.gov.cn/newprint/index.jsp）等。
2.公共图书馆利用开放获取资源的可行性与有益性分析
2.1 可行性分析
在数字信息时代,信息资源的整合及合理使用是图书馆的职责,而支持研究成果以多种方式传播更是图书馆的重要职能之一,发展和支持开放获取模式发表作品的机制并向社会推广这种机制以推动信息共享是图书馆的义务。公共图书馆应该积极利用自身先进的技术平台和人员优势，充分发挥其工作人员在信息检索与信息服务方面的专业优势，结合学科馆员工作，创建主题/学科OA库，促进图书馆服务从传统以收藏、借阅为主向信息资源创建、组织、传播为主的角色转变，使其服务更具多样性、针对性、竞争性，并可借此来扩大图书馆的社会影响力和组织声誉。
2.2 有益性分析
2.2.1有效的补充现有的馆藏，克服现有的电子馆藏尤其是外文电子馆藏的不足。
公共图书馆一直受经费短缺的困扰和制约。随着学术期刊数目的增加，订阅费用大幅上升，文献经费的紧张则更加剧了文献保障的连续性和更新困难。针对这些矛盾，各图书馆主要采取消减图书期刊的订阅数量、实行馆际互借、本地区协调采购及集团采购等措施减少采购压力。OA将使图书馆获得大量免费信息资源。将现有馆藏与免费资源进行对比，结合读者需求程度，合理调整订购资源的采访计划，有效整合订购资源与免费资源，做到既丰富了馆藏又节约了经费开支。
2.2.2重新解读公共图书馆服务职能，拓展服务范畴，提升服务质量
在传统出版模式下，图书馆的主要职能是信息的收集与传播，图书馆处在信息与用户/读者的中介地位。开放获取环境中，用户可自行出版其作品，信息直接面向读者，读者对信息享有较充分的访问权、获取权和使用权，打破了传统信息交流过程中作者—出版社—图书馆—读者这样的流通模式，读者可直接从网上获取大量免费、高质量的学术信息资源，这使得图书馆的信息中介地位被明显削弱。在开放获取环境下，图书馆应重新定义其对信息收藏、传播的职能，尤其应突出其信息整合职能，利用自身独到的技术优势与服务优势，将各业务环节与多种资源充分融合，更好的发挥其公益性信息服务职能，做更广泛、更专业的信息交流与咨询，拓宽公共图书馆的服务范畴，尽量满足读者全方位的信息需求。在服务质量方面，整合OA资源、网络资源、现有数字、印本馆藏，为政府机关、企事业单位、提供经过采集、提炼并加以分析的决策性参考和定题服务。公共图书馆国外科技类文献收藏普遍短缺，为科技工作者提供信息服务的力度相对较弱，应充分利用OA的学术资源，更好的为学术研究、科研工作提供服务，体现公共图书馆支持学术、支持科研的服务理念。
3 、我国公共图书馆开放存取资源利用现状的调查与分析
3.1 我国公共图书馆开放存取资源利用的调查
公共图书馆是图书馆的主要类型，各省级图书馆更是代表了该省图书馆事业发展的整体水平。为了解我国各省级公共图书馆对OA资源开发、利用的情况，笔者采用网络调查的方法，于2009年11月10日—11月19日逐一登录了我国31个省级公共图书馆网站和吉林省图书馆联盟网站[]，（在我国23个省、5个自治区、4个直辖市和2个特别行政区中，新疆地区实行网络管制，网站无法访问，青海省和西藏自治区尚未建立自己的网站）。调查的目的是了解这些图书馆是否为读者提供OA资源的整合与推介、整合的方式、数量及效果等。
在所访问的31个公共图书馆和1个图书馆联盟网站中，仅有5家网站对OA资源进行了揭示，占总数的16%。具体揭示情况如下：
（1）山东省图书馆，在其主页“电子资源”栏目下的“在线资源”中，有外文期刊一站式专业服务平台(测试版)，直接链接到Open access开放存取资源一站式检索服务平台Socolar (socolar.com/)。（2）吉林省图书馆联盟，在其主页“数字资源”栏目下，“外文库”子目录下，有Socolar:open access开放存取期刊一站式服务平台、Cnplinker:open access 开放存取期刊集成（cnplinker.cnpeak.com/index.jsp）和中国科技论文在线的链接。(3)台湾省图书馆，在其主页“电子资料库”栏目下的“西文资源整合查询”栏目中，有“免费资源-Open access”专题，该专题中包含DOAJ、PLOS、PubMed等8个OA资源库。
（4）天津市图书馆，在其主页“网络资源栏目”下，直接列出“开放获取资源”一项，是此次调查访问的网站中，唯一一家在主页有OA资源链接的网站。该栏目中列有奇迹文库，中国预印本服务系统（prep.istic.ac.cn/eprint），中国科技论文在线，e-Print arXiv 预印本文献库（cn.arxiv.org/），Open J-Gate开放获取期刊门户（openj-ate.com），DOAJ（doaj.org），HighWire Press（highwire.stanford.edu），PMC（PubMed Central)（pubmedcentral.nih.gov），BMC(BioMed Central)（biomedcentral.com）等9个OA期刊、OA仓储、OA学科仓储的资源，并在每项资源后列有详细说明。（5）上海图书馆，在其主页下方“各省市图书馆网站”下拉菜单中“公共图书馆”栏目下，有“免费电子期刊名和相应站点”栏目，该栏目中罗列了200多种外文免费电子期刊，并分类供读者检索。主要类别有经济、情报图书、计算机、目录学、历史学、语言学、社会福利、农业、新物理学杂志、人文学修养和习俗、人类学、生物化学、管理学、环境学、社会学、法庭与法律、妇女研究、生物化学等。
在所调查的网站中，没有网站对OA的概念、使用规则、检索途径进行介绍和说明，没有针对OA资源设置专题讲座和培训。五家对OA资源有所揭示的网站中，多数推荐的是外文OA资源，揭示方式主要是在二、三级类目下提供OA资源的链接入口，只有天津市图书馆一家是在一级类目下设有部分实用强的中文和英文OA资源链接，并对相关资源站点做了介绍。大多数公共图书馆并没有在自己的主页上对OA资源进行揭示、整理和推荐。与公共图书馆对OA资源的“冷落”形成鲜明对比的是高校图书馆对OA资源的积极参与并充分开发利用的“热闹”景象。据田峰[]的调查显示，2005年只有7所高校介绍了OA期刊和DOAJ，并做了链接；2007年就有96所高校介绍了OA资源，同时Open access免费期刊检索系统开通运行；据都蓝、黄如花[] 2008年的调查显示，被调查的107所“211”工程高校图书馆中，有72所高校揭示OA资源，占总数的69.2%。部分高校做到了OA资源和馆藏资源的有效整合，并有不少高校把“开放存取”纳入到用户培训内容中，对推广和宣传OA资源起到了很好的带头作用。
3.2 我国公共图书馆开放获取资源开发利用中存在的主要问题
3.2.1公共图书馆界对OA资源的认识和重视程度不够
从以上调查可以看出，我国公共图书馆对OA资源的利用情况并不乐观。由于OA所涵盖的学科范围主要在自然科学领域，不同学科、不同专业的读者对OA资源的认知度也不同。医学与生命科学的读者对开放存取认知度较高，其次是物理、数学与计算机科学的读者，而经济管理等社会科学的读者利用开放资源的读者非常少，这与OA主要在自然科学特别是医学与生命科学领域开展比较好有关[]。所以，一直以来，人们普遍认为大学和科研机构才是学术信息的主要产生源和使用者。但是随着OA期刊的高速发展，数量不断增加，其学科范围早已突破自然科学领域，涵盖了政治、法律、经济、文学、艺术、天文、历史、地理、军事、航空、航天、交通运输等众多科学领域,OA期刊的发展已趋向多元化[]。
3.2.2用户的知识结构与认知的不同
对OA资源的熟知程度和利用能力与职称和学历也有一定关系。受计算机和外语水平的限制，相对比较年轻的中级职称人员，具有一定的外语和计算机水准，接收新事物比较快，成为利用OA资源的先锋。通过对利用过OA资源读者的调查，发现阻碍读者利用开放资源的原因主要是：（1）读者对开放资源比较陌生，对获取方式和检索途径缺乏了解；（2）图书馆工作人员对开放资源的分布比较陌生，对开放存取的概念认识模糊，没有有效的对馆藏资源和开放资源进行整合和利用，没有对开放资源进行广泛宣传与培训。
3.2.3 公共图书馆领域的人员意识对开放获取资源利用会产生影响。
目前，我国开放存取的研究还主要是在图书情报领域。图书馆成为OA资源的主要宣传平台，馆员则成为OA资源的主要宣传者和推广者。公共图书馆工作人员对OA资源理念的认知程度、资源分布的熟悉程度、信息检索的熟练程度都将直接影响用户对OA资源的利用情况。开放、共享意味着更快捷、高效的合作与发展。因此，应利用图书馆业内各种交流平台，如：学会、年会、论坛、研讨会、讲座、培训等，加大OA的宣传力度，扩大其影响，让各公共馆充分意识到OA运动的特殊意义及充分利用的有益性，普遍重视起对OA资源的搜集、揭示、整合与使用，加强馆内工作人员的相关知识培训与使用指导，再由工作人员引导用户使用，提高OA的利用率，让OA资源从共享走向应用。
4、对策与建议
4.1结合本馆实际，有针对性的收集，平衡馆藏，形成学科资源特色
4.1.1调整外文期刊馆藏建设和服务模式
外文报刊采访工作必须改变原有传统观念，针对本馆的学科范围与用户需求，在重视传统纸质报刊文献采集的同时，加强电子报刊的采选及OA资源的获取，其中最重要的就是做好OA资源和订购资源的整合，即丰富馆藏，又使文献采访经费发挥最佳的作用。
4.1.2调整中文学术期刊征订策略
就目前我馆所征订的中文学术期刊与部分中文OA资源库进行比对，对征订工作有新的规划和策略，合理分配订购经费。在比对订购过程中应注意以下问题：（1）有了OA期刊，是否还要继续订购相应的印刷本期刊。（2）如何协调OA期刊相应的应刷本期刊的副本问题。
4.1.3科学合理的将OA资源与馆藏数字资源进行整合、揭示
各公共图书馆可结合本馆的馆藏，综合用户的需求，以及现有设备和技术力量，将OA资源进行有效的重组和导航，便于用户查询。有条件的图书馆，还可在图书馆集成检索界面上实现OA资源与网络资源同时检索，通过原文传递、馆际互借等服务方式实现资源的完全整合。
4.2加强对用户的宣传、教育和培训工作
首先，重视OA资源的搜集与揭示，在图书馆主页上设立“开放资源”专栏，除揭示所搜集到的国内外各OA资源的链接供用户使用，还应开辟专栏，宣传有关OA的相关知识，解答公众的疑问，并定期OA的信息，使用户了解OA运动的发展概况。其次，在OPAC中突出开OA期刊的列表和连接，方便读者在检索馆藏资源的时，对OA资源进行同步检索。
4.3加强图书馆工作人员有关“开放存取”相关知识的教育和培训
图书馆工作人员作为OA资源的宣传者和推广者，应熟练掌握各学科OA资源的分布情况及发展变化趋势，熟悉OA资源的检索方法、浏览功能及获取权限，结合各大图书馆开展的学科馆员服务机制，有效的指导、帮助读者利用OA资源，提升图书馆个性化、学科化服务的质量和形象。
自然科学基金可行性分析范文5
关键词：教学研究型大学 基本条件 科学研究
中图分类号：G647 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2014.03.050
石家庄铁道大学“十一五”期间学科专业建设取得丰硕成果，在教育部本科教学水平评估中获得优秀，更名、申博、征地三大重点任务基本完成或取得重大突破。“十二五”在即，未来五年把学校办成什么样的大学，是我们当前面临的重要课题。我校在2006年本科教学评估报告中明确提出，要“不断提高办学层次和学术水平，由教学型大学发展成为教学研究型大学”，2009年博士授权立项建设成功，为我们建设教学研究型大学奠定了必要的基础。本文拟通过分析和比较，论证我校建设教学研究型大学的可行性，为下步工作进行必要的思想准备。
1 教学研究型大学的基本特征
国内高校大致分为研究型、教学研究型、教学型和职业型[1]。教学型大学以培养本科生为主，主要履行人才培养和教育教学研究的职能，以知识传授与学生发展为价值取向，是高等教育大众化和普及化的直接承担者，其数量占一个国家大学总量的70%～80%。教学研究型大学在强调本科教学工作的基础上，注重研究生教育，主张通过科研能力的提高，来提升大学的办学层次和综合贡献率，数量占全国大学总数的10%～15%。
相比于教学型大学，重视学科建设和科学研究是教学研究型大学与教学型大学的重要区别，教学研究型大学的特征可从六个方面进行定性表述[2，3]：第一，具有较齐全的学科专业和少数优势学科；第二，以本科教育为主，硕士与博士研究生培养具有相当能力；第三，师资力量较强，拥有部分知名学者和专家；第四，大力结合行业、地方经济文化需要开展科学研究，在少数优势学科能产生高水平的科研成果；第五，积极主动为地方经济建设、区域经济和行业发展服务，培养大批高级技术应用和技术创新人才；第六，广泛开展国际交流与合作。
总体来看，教学研究型大学与教学型大学的差异非常明显，集中反映在人才培养、学科水平、师资队伍、科研经费等方面，这些因素便成为区分这两类大学的主要指标 [4，5]。
2 建设教学研究型大学符合我校的发展趋势
根据我校的历史、发展现状和面临的机遇，应当在现有教学型大学的基础上，进一步提高学校的类型定位，建设教学研究型大学。这符合学校的定位和我国、我省经济社会发展的要求，主要表现在以下两个方面。
2.1 国家行业和区域经济社会发展的需求
河北地处“环渤海”中心地带，当前正处于区域经济社会发展难得的战略机遇期，交通、水利、信息、能源、新材料、现代装备制造业等是重点发展领域。与之相对应，河北高校中服务于这些领域的工科偏轻的现象依然存在，难以在区域经济社会快速发展的进程中充分发挥智力、技术支撑作用。在省会建成一所高水平教学研究型的工科大学，有利于实现高校学科、专业与河北省支柱产业的有效对接，以源源不断的科技研究成果为区域经济社会发展提供支撑。
我国交通基础设施建设在国民经济发展中始终处于战略和先导地位，同时也是从业人口众多的行业之一，我校作为主要为交通基础设施建设服务的地方高校，全面介入了交通运输，尤其是铁路新技术发展研究的诸多重点领域，参与了国家多项重大工程建设，成果转化能力强，技术支撑业绩突出，学校加速发展与交通运输行业新技术发展相适应。
2.2 建设教学研究型大学是高等教育发展的新趋势
近几年，我国高等教育出现了大众化、国际化的发展趋势。在这些趋势的影响下，我国高等教育出现了结构性矛盾[6]：一方面是优质高等教育资源不足，另一方面则是低层次的普通高校出现生源不足、招生困难等现象。这种结构性矛盾要求高等教育发展必须实现由量的扩张向质的提高转变。为了最大限度地满足人民群众日益增长的对优质教育资源的需求，不同高校之间展开了激烈的竞争，普遍重视教学质量和办学水平的提升。河北目前高等教育整体水平还比较低，尚无研究型大学，教学研究型大学也比较少。我校是一所具有较长的办学历史、有一定办学实力和发展潜力的本科院校。经过60年的发展，目前已经形成了多学科协调发展的学科体系。今后，随着我校办学水平的不断提高，师资队伍建设、学科建设的不断发展，特别是博士学位授予权单位建设取得的重大突破，将为我们建设教学研究型大学提供更强有力的支持。
因此，早日把我校建设成为水平高、特色强的教学研究型大学符合国家和河北省高等教育发展的需要，也是我校自觉参与高等教育竞争和合作的需要。
3 我校建设教学研究型大学的可行性分析
我校由教学型大学提升为教学研究型大学，教学是基础，科研是保障，我校在2006年教育部本科教学水平评估中获得优秀成绩，证明了我校在教学方面的成绩是突出的；同时，我校的科研工作这几年也取得了长足发展，为教学研究型大学建设打下了坚实基础。对照教学研究型大学基本条件，现将我校情况分析如下。
3.1 建校历史
我校1950年建校，原为国家、军队重点院校，1984年转属铁道部，2000年划归河北省，为省重点骨干大学。60年的办学历程中形成了与学校健康发展相适应的学术传统，围绕交通行业在土木、交通、机械、力学、计算机、管理等方面形成了具有一定特色的研究方向，已具备了教学研究型大学学术传统的积累。
3.2 学校规模
目前全日制在校学生15520人，基本与全国高校在校生规模的平均水平相当，但离2万人的办学规模尚有一定差距。
3.3 学科建设
第一，有较为丰富的学术资源和较好的科研平台。现有1个国家重点实验室培育基地、4个省部级重点实验室（工程中心），5个省重点学科和1个省重点发展学科，目前尚无国家重点学科和重点实验室，还没有达到教学研究型大学的要求。
第二，学科覆盖面较广。有44个本科专业，覆盖7个本科一级学科，有10个硕士授权一级学科，44个硕士点，目前尚无独立授权的博士点。
第三，研究生培养已初步形成规模。现有全日制在校研究生923人，占学生总数的6%，与教学研究型大学15%的标准尚有较大差距；2010年授予硕士学位351个。
3.4 人才培养
坚持为国家基本建设第一线培养高素质人才的定位，人才培养特色突出。有国家级特色专业点4个，国家人才培养模式创新实验区1个；获国家优秀教学成果一等奖1项、二等奖3项；有《隧道工程》、《工程机械》国家级精品课2门；2008年被新浪网评为国内六大特色工科院校之一。已基本达到教学研究型大学的要求。
3.5 科学研究
近五年，共承担国家“863”、“973”等国家级和军队、省部等科研项目600多项，总经费5.2亿元，取得一批社会影响大，具有自主知识产权的创新性成果。“十五”以来，获国家和省部科技奖励123项，其中国家级科技奖励9项；在教育部科技发展中心公布的“高校获2008年度国家科学技术奖励项目统计排序”中，我校列第25名；被三大检索收录的论文数量多年位居全国高校前150名左右；2010年科研合同经费已突破1亿元。科学研究基本达到了教学研究型大学的条件。
通过以上分析可以看出，我校在建校历史、学校规模、人才培养、科学研究等方面基本达到了教学研究型大学的基本条件，但学科建设和研究生培养仍有较大差距。
为有针对性地分析我校目前的办学水平，表1对我校与省内具有代表性的两所理工科大学――燕山大学和河北工业大学主要数据进行了比较。
表1 我校与燕山大学和河北工业大学的比较（以公开资料为准）
4 对下一步建设的思考
4.1 加强人才队伍建设
师资队伍建设是学科专业建设与发展的关键，人才的问题是发展的根本问题，我校近年来所取得的一系列成绩，很大程度上得益于此，申博、评估、科研等工作无不与之密切相关。在下一步的发展中，人才队伍建设仍将是决定学校事业成败的关键因素。合理的人才队伍层次结构应呈现金字塔形，在同一层次高校中，我校的“塔尖”是亮点，但我们的“塔基”仍需进一步夯实。在当前学校快速发展的时期，应通过学校事业的发展来培养和造就一批优秀的教学科研人才，以高层次人才和创新团队建设为重点，带动整个教师队伍建设；在大力引进高素质人才的同时，应高度重视开发现有的人力资源，充分发挥现有的教师队伍在学科建设中的主力军作用。
4.2 大力发展研究生教育
本科教育是立校之本，研究生教育是强校之路。我校目前在研究生教育方面与教学研究型大学的基本要求仍有较大差距，须在这方面加强工作力度。对于硕士研究生，应稳步扩大教育规模，提高在校生比例；博士授予权是表征学校办学层次的重要标志，博士授权立项建设工作，仍将是我校在未来2～3年内的工作重点，从各方面得到的消息来看，将来的验收工作仍可能面临省内、国内的激烈竞争，我们对此必须要有充分的准备。
4.3 通过科研平台建设，带动学科方向凝练，提升学科水平
科研平台建设是学科发展的重要支撑条件，在科技快速发展的时代，一流科研成果的取得，在很大程度上决定于一流的研究手段。因此，要根据学科现状，构建与之相适应的教学科研平台，形成较完善的试验和研究体系，以此带动学科方向凝练，提升学科水平。争取早日实现国家重点实验室的突破，同时使省部级重点实验室、工程中心、重点学科数量进一步增加。在获得博士授权后，应创造条件，力争早日实现国家重点学科的突破。
4.4 拓宽科研教学领域
服务交通基础设施建设是我校服务社会的重点，将来仍应以此为科研工作的主线，同时应逐渐向两个方面适当发展和提高：一是深入开展基础科学研究，加强以国家自然科学基金项目为代表的国家级课题申报工作，增加科研工作的深度；二是基于我校目前在河北的重点骨干大学地位，应有远见地设置一系列社会急需的专业和研究方向，尽快在省内取得领先优势，在新的专业领域取得更多成果，为服务河北经济社会发展做出更大的贡献。
参考文献：
[1]许智宏.大学校长视野中的大学教育[M].中国人民大学出版社，2004.
[2]李青.教学型大学向教学研究型大学转型的策略[J].黑龙江高教研究，2009，（5）.
[3]胡燕，李祖超.教学研究型大学向研究型大学跨越的对策研究[J].黑龙江高教研究，2007，（6）.
[4]马陆亭.高等学校的分层与管理[M].广东教育出版社，2004.
[5]王耀中.关于教学研究型大学的若干思考[J].黑龙江高教研究，2009，（3）.
[6]朱海风.以省部共建为契机，加快高水平教学研究型大学建设[J].华北水利水电学院学报（社科版），2009，25（6）.
作者简介：王扬（1979-），男，满族，河北廊坊人，副教授，主要从事道路与铁道工程教学研究，石家庄铁道大学，河北石家庄 050043
王丽娟（1980-），女，汉族，河北唐山人，讲师，主要从事交通运输规划与管理教学研究，石家庄铁道大学，河北石家庄 050043
自然科学基金可行性分析范文6
（陕西师范大学计算机科学学院，陕西西安710100）
摘要：实时调度算法是嵌入式系统的核心组成部分，高效的调度算法能增强系统的实时性和可靠性，ARINC653标准已经广泛地应用于综合航空电子系统中。首先介绍了几种实时调度算法，从满足ARINC653标准的角度出发，选取近几年的双层调度算法进行综述，讨论了现有的双层调度模型和双层调度算法，不同的分区间与分区内的调度算法组合会产生不同的效果。通过对各种双层模型和算法的比较与分析给出了各自的优缺点，对常用调度分析工具进行了叙述，以供设计和分析人员选择。最后，分析了双层调度算法有待深入研究的难点，并对其发展趋势进行展望。
关键词 ：实时算法；双层调度；ARINC653；嵌入式系统
中图分类号：TN911-34 文献标识码：A 文章编号：1004-373X（2015）12-0029-04
收稿日期：2014-12-31
基金项目：国家自然科学基金项目：云计算环境下旅游信息个性化服务模型研究（41271387）
0 引言
嵌入式系统被广泛地使用在诸多对安全要求的行业。嵌入式系统在规模上已发生重大改变，在航空领域，嵌入式系统由联合式发展到目前的高度综合化、模块化的航空电子系统（Integrated Modular Avionics，IMA）。也就是说，软件的规模变大，复杂度增加。因此，为了确保软件的可靠性，模型驱动结构方法（MDA）应运而生，MDA 的核心思想用模型抽象现实将模型与现实分离，通过模型来对系统进行开发和维护。在软件设计阶段就可以通过对模型的验证发现潜在错误，以此来提高系统的可靠性。
针对嵌入式软件存在的问题，美国SAE组织给出了一种建立在MDA思想上的建模语言。它就是体系结构分析设计语言（Architecture Analysis and Design Lan-guage，AADL），其支持对嵌入式系统软硬件结构及功能、非功能需求建模，并提供多种模型分析工具，可支持对系统模型的分析、验证、测试和自动代码生成等，并且可以针对特定领域进行扩展。AADL的语法相对简单，具有很多的功能，并且具有很好的可扩展性。使基于AADL 的MDA 过程具有很好的应用前景。ARINC653作为接口标准，已经应用于航空系统的设计中。在对航空系统的模型建立时要参照该标准的要求。文献[1]将其定义了为航空电子计算机的操作系统和应用程序软件之间的通用的应用/执行（APEX）软件接口。
近几年来有不少学者都对实时调度算法进行了研究，已提出了多种算法和模型。本文重点关注嵌入式实时系统的调度性算法，首先介绍一些近年来较为新颖实用的实时调度算法，然后介绍满足ARINC653标准的双层调度算法，最后介绍几种调度性工具，为使用者提供一个参考。
1 实时调度算法
因为实时调度算法是双层调度算法的基础，因此研究一些较为新颖的实时调度算法以备研究双层调度算法时使用。在实时调度算法中，对于静态调度来说，大都在RMS 算法之上进行改进，而动态调度则是以最早截止时间优先算法或最低松弛度优先算法为主。在这些经典的调度算法之上，业界提出以下若干新的实时调度算法。
文献[2]提出基于RM 和EDF 的一种新的实时调度算法SBRD（Schedule Based on Rate and Dead line） 。在SBRD中引入了重要性因子来描述任务的重要程度，引入紧急因子用来描述任务的紧急程度。在SBRD 中对于调度优先级由一对数值对决定。数值对包括2个元素priority和urgency，其中前者表示重要性因子，它不表示时间属性，而是由用户决定的，反应用户的要求。后者表示紧急性因子，它是一种动态因子，它会随当前截止期限不同而不同。SBRD 相比于与RM 和EDF 算法，能更好地利用CUP资源，因为它能保证紧急任务优先执行、保证重要任务顺利执，因此它能更大程度上的满足更多任务在截止期限之前被执行。
文献[3]给出了名为MLLF（Modified Least Laxity）调度算法。MLLF 调度算法相对于最早截止时间优先算法或最低松弛度优先算法来说，它的适应性更广，其优先级计算公式为di（t）-t-f × ei（t），f 在0~1 之间。若f 为0，则MLLF 调度算法退化为最早截止时间优先算法，f=1，MLLF算法退化为最低松弛度优先算法。MLLF只考虑周期任务，没有对突发任务的实时调度进行考虑。另外要求周期任务不能有关联并且独自占用系统资源。
文献[4]针对实时调度，针对在多任务的情况下优先级较低的任务延迟问题，给出一种因优先级较低而出现延迟任务的优先级，周期性地与较高任务的优先级互换的算法。该算法中，周期是固定的，选择2个相互独立的、优先级不同的任务周期性地交换其优先级，这样在不同的周期内原优先级较低的任务的优先级级别是不一样的，这样就能使优先级较低的任务尽快的被执行同时不影响较高优先级任务的执行。这样做的好处是缩短优先级较低任务的延迟时间，能够使优先级较低任务的实时性得到保障，因此能够改善实时系统在执行多任务时的整体性能。该算法以时间片轮转算法为基础，同时考虑了系统开销和算法的灵活性。其不足之处在于固定时间片的长度，预先定义好任务的优先级别并且不能同时进行多组任务的同时互换优先级。
2 双层调度
2.1 双层调度算法概述
在IMA的架构下，软件被封装于分区中。就分区这一概念而言它由2部分组成，一部分是空间分区，另一部分是时间分区。分区是进行调度、资源分配、隔离保护的单位。空间分区指各个分区的地址空间是不同的，使用存储管理器（Memory Manage Unit）将虚拟地址映射到物理地址，使分区的物理存储空间相互隔离，不被其他分区所使用，从而对其进行保护。时间分区指不同分区在同一周期内被调度并且不同分区的优先级别相同，由系统建立一个时长确定的主时间框架并且周期性的重复，它可以被分成若干时间窗口，要求时间窗口个数要不小于分区数目，这样才能保证每个分区占有至少一个时间窗口，并且只能在它占有的时间窗口内才能被调度。因此在ARINC653系统中当某一分区故障时，其他分区不会受到影响，仍然能正常执行。时间隔离表示每个分区都具有固定的、相互独立的时间框架来执行。操作系统内的主时间框的长度是全部分区周期总和的倍数。操作系统由各分区的不同需求为其划分时间窗口，每个分区将获得一个或多个时间窗口，可将其称之为时间片。这样就在时间上和空间上将分区隔离开来。
ARINC653 系统包含两级调度即分区间调度和分区内调度。在下图所示的调度模型中在系统层依据ARINC653标准使用一定的调度策略去进行分区调度，在区间层根据分区内定义的调度策略进行任务调度。每一个分区内部的任务只能在当前分区处于激活状态才有可能被执行，从而使得模块中各分区相互独立。
2.2 双层调度算法
为了满足ARINC653的两级调度要求，目前已经有不少学者提出了双层调度的模型和算法，主要包括模型的建立和改进[5-7]、分区参数的设计[8，6]和解析以及对时间片算法的改进[9-11]等方面。
文献[8]中较早地提出了双层调度的概念，给出了部分相关分区的参数，并针对分区的调度考虑任务最大响应时间，在单处理器情况下借用Tindell提出的一种精确的分析算法。该算法引入“关键时刻”这一概念，在对分区进行调度性分析时可以得到“关键时刻”的“关键条件”。最后通过分析给出了分区成功调度的一些要求。但是文中仅考虑单处理器情况下的算法，双层模型有待进一步的扩充和完善，并且不考虑释放抖动等复杂情形下的调度。文献[5]中建立的双层调度模型，上层使用轮转调度策略，下层使用EDF调度策略，对于分区调度的关键参数，在文中给出了它的解析表达式和解析模型。对于其他算法设计者有很好的参考价值。文中给出的算法上层使用传统时间片轮转，分区之间优先级相同，虽然算法简单却不够灵活，并且时间片长度确定，为了满足分区对时间片的最大要求，时间片就应该设置为分区要求最大时间，因此存在不必要的时间开销。
文献[6]中对于ARINC653 分区管理模型进行了扩展。提出上层调度使用动态优先级的调度策略的分区设计方法。相比较于上层为静态优先级的调度算法，这种调度策略有很好的灵活性，但同时也增加其复杂性。上层考虑最大响应时间，使用改造的针对动态优先级任务的算法。文中还探讨了下层采用固定优先级和动态优先级调度策略下的分区设计方法，并且通过价值函数给出了一些分区设计的参数。
文献[7]提出了一种静态双层调度模型。在该模型中使用固定周期分区和优先级位图算法。为了确保分区内的任务在规定时间内正确执行，在分区内使用两种调度方式，一种是静态优先级，另一种是EDF动态优先级。文中对任务调度时的条件约束及任务的可调度性做了相关的研究。这种调度策略存在的不足是在确定分区优先级时是采用RM调度算法，忽略了分区执行周期不确定的情况。
文献[9]给出了一种改进的时间片轮转算法。文中将最后一次时间片的分配进行优化，改进算法对原算法做了下述改变：当前进程即将执行完毕，但是仍有剩余工作，这时通过增加一定的时间片将当前任务执行完成而不必等待下一次系统调用。增加时间片的时机是可以调整的，正在执行进程需要继续执行的时间不足系统原来分配的时间片值得若干分之一时，通过调度算法为其增加一定的时间片值，使当前进程能在该时间片内完成。该算法在一定程度上减少了进程的切换也就是说减少了调度的次数，从这一点上来说增强了实时性。但是文中没有给出如何确定增加时间片长度的一般方法，也没有给出具体参数确定方法。
文献[10]提出了一种加权轮转调度算法。分区通过核心调度器以加权轮转（Weighted Round Robin）调度的方式逐一被激活，当分区激活后拥有对CPU 内存等资源的使用权。分区内部采用可抢占式FP调度算法，即在分区被激活时，在时间片结束前优先级高的任务优先被调度，高优先级任务可以抢占低优先级任务，从而减少高优先级任务的响应时间。文中将该调度策略命名为WRP-FP，以加权轮转调度策略来激活分区，同时将时间窗口固定，提高了系统的可预测性。该调度算法允许进行混合任务集的调度。对强实时的周期任务建立具有任意时限的任务模型，使模型具有更强的通用性，文中通过对响应时间上限的计算，给出了可调度条件；文中将“期望可调度”概念引入弱实时的非周期任务，以此来确保在统计条件下任务是可调度的。
上述算法在起始时时间片都是人为确定好的，在文献[11]中提出了基于ARINC653航空电子设备实时操作系统，将其模拟为2层分级制度。使用具有非零偏移值的处理过程技术，扩展了现有的基于资源模型。提出了一种分区抢占策略，使用这些技术和策略来自动的生成分区时间表，文中所提出的技术作为分区级调度原则可用来设计的平台。此外还提供了正确性分析和验证，从而确保在系统认证中可以使用。文献[12]提出了一个资源模型能够描述分区占用资源的周期性行为，并提供精确的调度条件。对于分级调度框架，提出了桥接两个独立开发的调度模型的接口模型，这种调度接口模型、可以使用任何独立的调度算法对其进行调度性分析，与另一个调度模型是没有任何交互的。在图1中详细给出了几种双层模型和调度算法的优缺点。
3 调度分析工具
3.1 OSATE
OSATE（Open Source AADL Tool Environment）是一款开源的AADL工具，它是Eclipse平台下的AADL模型开发工具。它由SEI开发，集建模，分析，验证，转换为一体，功能全面且集成度高。OSATE适用于终端用户和工具开发人员，OSATE向终端用户提供文本、图形编辑器以及一些分析验证工具。OSATE中已经集成了几种调度分析的插件，包括VERSA 插件和Scheduling插件，支持EDF、RMS等调度算法。只需要在模型建立好之后通过点击相应的调度算法，就可以得到调度结果。而且越来越多的调度策略和算法将被作为插件集成进入OSATE中。
3.2 Cheddar
Cheddar由布雷斯特大学开发，是一种开源的实时调度框架。它的框架使用Ada编写，能够对实时应用的时间要求进行验证。Cheddar 将一个应用定义为处理器、任务、缓存、共享资源和消息的集合。Cheddar不仅支持单处理器的时间可行性分析，它还支持多处理器和分布式系统，同时还提供了仿真机制。文献[13] 介绍了正在为了增加实时调度理论的可用性研究的Cheddar项目3个可能的方向。提出了一套开源的工具，帮助设计人员自动将理论应用于具体案例。这个工具可以让不同层次的人员使用，并能执行写入标准化设计语言模型的分析。该Cheddar项目一直集中在AADL上。还提出了一个领域特定语言，它可以被用来研究结构的性能，因为现有的实时调度理论没有提出合适的分析方法。
3.3 Marzhin
在文献[14]中介绍了使用Marzhin 模拟器，相比于Cheddar，Marzhin基于多Agent技术，提供实时系统的调度分析结果，该模拟器集成在AADL 中，同时提供了逼真的3D 动画效果增强了可视性。通常，实时仿真器的实现是基于实时操作系统（RTOS）的仿真。这些仿真器必须因此提供相同的应用程序编程接口（API），并且具有相同的动态行为作为真正的软件。Marzhin是基于现有的多仿真内核VAgent的重用。相对于实施确定性调度算法传统模拟器，该内核随机刺激的一组自主互连的基本实体（Agent），以显示出所得的宏观行为。Cheddar不能给任何种类的AADL架构提供一个显著结果。但是，Marzhin的作用是专门为具有不能在确定的方式进行处理的情况下对Cheddar的一个补充。
4 结语
本文首先介绍了3种较新颖的实时调度算法，然后对满足ARINC653 要求的双层调度算法做了详细的介绍，实时调度算法对于实时系统起着至关重要的作用。在ARINC653标准下，双层调度算法出现并使用在航电系统模型中，上层调度和下层调度的不同组合和不断地优化势必会产生更好的调度模型，因此在未来一段时间内双层调度算法将成为研究热点。对于分区间的调度，时间片轮转算法是其基础算法，对于如何进行时间片大小的确定、轮转方式以及空闲时间的利用将有待进一步的研究。分区内的调度算法需要考虑如何确保实时任务在结束时间到来之前被调度，同如何调度非周期的弱实时任务，分区调度的参数的解析和优化以及如何提高效率。最后，介绍了3种用于调度性分析的工具，以供设计人员选择使用。
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作者简介：陈平（1991—），男，陕西宝鸡人，硕士。研究方向为嵌入式软件设计与验证。
