项目名称: 蝗虫型变的非光滑时空动力学模型与数据验证研究

项目编号: No.11471201

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 唐三一

作者单位: 陕西师范大学

项目金额: 68万元

中文摘要: 蝗虫从散居型向群居型型态的转变是蝗灾爆发的关键生物学基础,近来群体和个体水平上的实验确定了蝗虫型变临界种群密度的存在性和新的型变调控机制及其关键调控因子。应用Filippov非光滑动力系统建立刻画蝗虫两个型态之间不同增长规律、不同行为及与其天敌相互作用的蝗虫型变时空动力学模型,结合由经度和纬度划分的空间区域中蝗灾爆发与否的监测月或年网格数据,发展模型辨识技巧实现网络模型上预测的蝗虫种群爆发区域与实际监测蝗灾爆发空间区域之间的对接,验证模型的有效性。应用非光滑动力系统滑动分支和数值计算方法,研究包括雨量、温度和空间迁飞等在内的关键因子对蝗虫型变频率及爆发程度的影响,进而预测蝗虫在不同空间网格中群体行动的起始时刻和临界种群密度,以维持蝗虫散居型态为目标确定实施蝗灾综合控制措施的最佳时间以及最佳空间分布区域。建立并研究型变调控网络模型,揭示未知的关键型变调控因子,为进一步实验设计提供思路。

中文关键词: 蝗虫型变;Filippov非光滑动力系统;时空模型;监测数据;模型验证

英文摘要: Locusts change reversibly between solitarious and gregarious phases that differ dramatically in appearance, structure, physiology and behaviour. Phase change is the key biological basis underlying locust outbreaks leading to plagues. Recent research has confirmed the existence of threshold population densities related to locust phase change and indentified new regulatory mechanisms and the key factors involved. By considering locusts as a Filippov non-smooth dynamic system, spatio-temporal models, which describe the different growth processes and behaviour of the two phases of locusts and interactions with their natural enemies, will be developed and analyzed. In conjunction with existing monthly or annual datasets for the number of 1 degree grid squares infested with desert locusts Schistocerca gregaria, the model will be developed to achieve correspondence between outbreak areas of locust populations predicted in network models and field data on actual locust plagues. The effects of key factors including rainfall, temperature and migration on the outbreak frequency and intensity will be addressed in more detail using the sliding bifurcations and numerical techniques of a Filippov non-smooth dynamic system. This will allow predictions of the starting times of gregarious phases and critical population densities in different spatial grids and determination of the optimal times and spatial regions for application of integrated control measures aimed at maintaining the density of the locust populations below a threshold such that they stay in the solitarious phase. In order to reveal any unknown critical regulatory factors involved in, we will construct and investigate regulatory network models of locust phase change, which could provide new ideas for further experimental design.

英文关键词: Phase change of locust;Filippov non-smooth dynamic system;Spatial-temporal model;Field dataset;Model validation

成为VIP会员查看完整内容
0

相关内容

专知会员服务
13+阅读 · 2021年10月9日
【WWW2021】面向时空图预测的神经结构搜索
专知会员服务
22+阅读 · 2021年4月23日
专知会员服务
72+阅读 · 2021年4月8日
专知会员服务
144+阅读 · 2021年2月3日
【AAAI2021】Graph Diffusion Network提升交通流量预测精度
专知会员服务
53+阅读 · 2021年1月21日
专知会员服务
108+阅读 · 2020年12月22日
【IJCAJ 2020】多通道神经网络 Multi-Channel Graph Neural Networks
专知会员服务
25+阅读 · 2020年7月19日
详解基于深度学习的伪装目标检测
极市平台
2+阅读 · 2022年1月24日
【博士论文】分形计算系统
专知
2+阅读 · 2021年12月9日
NIPS'21 | 通过动态图评分匹配预测分子构象
图与推荐
0+阅读 · 2021年11月29日
【泡泡点云时空】基于分割方法的物体六维姿态估计
泡泡机器人SLAM
18+阅读 · 2019年9月15日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Communication Bounds for Convolutional Neural Networks
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月17日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月15日
Adversarial Mutual Information for Text Generation
Arxiv
13+阅读 · 2020年6月30日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
SlowFast Networks for Video Recognition
Arxiv
19+阅读 · 2018年12月10日
Arxiv
24+阅读 · 2018年10月24日
Arxiv
11+阅读 · 2018年5月21日
小贴士
相关VIP内容
专知会员服务
13+阅读 · 2021年10月9日
【WWW2021】面向时空图预测的神经结构搜索
专知会员服务
22+阅读 · 2021年4月23日
专知会员服务
72+阅读 · 2021年4月8日
专知会员服务
144+阅读 · 2021年2月3日
【AAAI2021】Graph Diffusion Network提升交通流量预测精度
专知会员服务
53+阅读 · 2021年1月21日
专知会员服务
108+阅读 · 2020年12月22日
【IJCAJ 2020】多通道神经网络 Multi-Channel Graph Neural Networks
专知会员服务
25+阅读 · 2020年7月19日
相关资讯
详解基于深度学习的伪装目标检测
极市平台
2+阅读 · 2022年1月24日
【博士论文】分形计算系统
专知
2+阅读 · 2021年12月9日
NIPS'21 | 通过动态图评分匹配预测分子构象
图与推荐
0+阅读 · 2021年11月29日
【泡泡点云时空】基于分割方法的物体六维姿态估计
泡泡机器人SLAM
18+阅读 · 2019年9月15日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
相关论文
Communication Bounds for Convolutional Neural Networks
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月17日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月15日
Adversarial Mutual Information for Text Generation
Arxiv
13+阅读 · 2020年6月30日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
SlowFast Networks for Video Recognition
Arxiv
19+阅读 · 2018年12月10日
Arxiv
24+阅读 · 2018年10月24日
Arxiv
11+阅读 · 2018年5月21日
微信扫码咨询专知VIP会员