细菌优化算法毕业论文

细菌觅食算法模仿大肠杆菌在人体肠道内觅食行为，属于仿生类优化算法。在BFA模型中，优化问题的解对应搜索空间中细菌的状态，即优化函数适应值。BFA算法包括趋化(chemotaxis)、复制(reproduction)和驱散(elimination-dispersal)3个步骤。①细菌向富养区域聚集的行为称为趋化。在趋化过程中，细菌运动模式包括翻转(tumble)和前进(run||swim)。细菌向任意方向移动单位步长定义为翻转。当细菌完成一次翻转后，若适应值得到改善，将沿同一方向继续移动若干步，直至适应值不再改善，或达到预定的移动步数临界值。此过程定义为前进。②一旦生命周期结束，即达到临界趋化次数，细菌将进行繁殖。细菌的繁殖过程遵循自然界“优胜劣汰，适者生存”原则。以趋化过程中各细菌适应值累加和为标准，较差的半数细菌死亡，较好的半数细菌分裂成两个子细菌。子细菌将继承母细菌生物特性，具有与母细菌相同的位置及步长。为简化计算，可以规定复制过程中细菌总数保持不变。③趋化过程可确保细菌的局部搜索能力，复制过程能加快细菌的搜索速度，但对于复杂的优化问题，趋化和复制无法避免细菌陷人局部极小现象发生。BFA引人驱散过程以加强算法全局寻优能力。细菌在完成一定次数的复制后，将以一定概率被驱散到搜索空间中任意位置。

1、优点是易于跳出局部最小点。2、缺点是收敛速度不够快。细菌觅食算法是仿生优化算法的一种，它由K。M。Passino于2002年提出。算法模拟Ecoli大肠杆菌在人体肠道内搜寻营养丰富区域的行为。

大家对我们可能都不陌生了吧，我们叫硝化细菌，可不是帮助你们消化大鱼大肉的那个消化哦。我们兄弟二人（等等，怎么是两个？），别急，一会你们就明白了。哥哥叫硝酸菌，弟弟叫亚硝酸菌，因为我们哥儿俩老是形影不离，长得又酷似双胞胎，人们就把我们统称为硝化细菌了，其实我们兄弟两个差别还不小呢，硝酸菌虽然是哥哥，但干起活来打头阵的还是靠弟弟。 说了半天，大家怎么也不和我们打个招呼呀，伤自尊了，也难怪，我们太小了，大家如果不用显微镜是根本看不见我们的，哎，真是“菌微言轻”啊，好吧，既然看不到我们，那我们兄弟就自我描述一番吧：我们身材都很苗条，人称我们“杆菌”（像电线杆）。在革兰氏染液（一种专门染细菌的染液）里洗过澡后，我们都是红色的。我们大部分的同胞都长着长长的鞭毛，我们可以借助它们像船桨一样在水中自由地游泳。 我们的重要性大家了解吗？不是吹牛，如果没有我们兄弟两个，大家在水族箱里养鱼种草几乎是一件不可能的事，关叔也要失业了哦，真的，不信给大家显摆显摆。 在大家的草缸中，氮元素是普遍存在的，水草、鱼、饲料、藻类甚至鱼类粪便中都有它的踪影，它是构成蛋白质的必要元素。那么，烂掉的水草叶子、死去的鱼儿、没吃完的饲料、凋亡的藻类和鱼儿的粪便中的氮后来去哪里了呢？有人可能说，我从来没有注意过它们，可最后都不见了啊，其实它们是被一些称为腐生细菌的家伙分解了，有机的氮变成了无机的氨，就像一条刚死的鱼是没有味的，腐败时就会产生刺鼻的臭味，这里边就有氨的味道。 氨对于鱼类是剧毒的，它能使鱼类血液中的蛋白质变性而失去生理功能，导致鱼类的死亡。当水体中氨浓度超过时就会造成鱼类急性死亡。 氨有如此剧毒，那为何大家的鱼都还好好的呢？哈哈，就是因为有我们硝化细菌呀。弟弟亚硝酸菌负责把氨氧化成亚硝酸盐，再由哥哥把亚硝酸盐氧化成硝酸盐。亚硝酸盐也是有毒的，但比起氨来说是小得多了，而硝酸盐是无毒的，它是水草等水生植物很好的氮肥。大家种水草时并不添加氮肥，液肥、基肥、根肥的说明书讲得明明白白：不含氮、磷，那为什么大家的水草还养得那么好啊？还不是有我们兄弟呗。 有人认为鱼的排泄物可以当作水草氮肥，可水草根本无法直接利用鱼类排泄物。这些排泄物必须在那些腐生细菌的“帮助”下（可不是我们兄弟哦，这种事可不能争功）变成一些小分子无机物如氨、硫化氢等（净是剧毒物，这帮小子）。我们得给它们收拾残局，把氨转化成水草可以直接利用的硝酸盐，这才把大家的草养得肥肥壮壮的，鱼儿也避免了氨毒之苦。下面着重介绍下我们的生活特点： 1、我们属于自给自足性的自食其力的细菌，科学家叫我们自营性细菌，我们用最简单的无机物如二氧化碳为碳源来构成我们的身体，而建造我们自己的能量源泉就是我们氧化氨和亚硝酸盐过程中所释放出来的能量。可见我们的工作也不光为了大家，更重要的是为我们自己，那句话怎么说来着“菌不为己，天------”不说了，有点太不厚道了。我们这种生存方式，大家看是不是和水草很相似啊，只不过水草是利用光能来养活自己，我们是利用化学能而已，而另一些家伙比我们聪明得多，它们被称为异营性细菌（就是那些专门制造毒物的家伙），它们用有机物做碳源来构建它们的身体。 2、我们除了像水草一样进行糖类合成反应外（把二氧化碳和水在化学能的作用下合成葡萄糖），也需要其他的营养元素，如铁、锰、磷、钾等，用以代谢合成我们生长所需的一些蛋白质和脂肪等物质，所以大家给水草施的肥料和二氧化碳，我们也笑纳了些，抱歉没打招呼哦。 3、要说我们最不喜欢呆的地方，那就是一个充满了有机废物（如鱼便便）的环境，因为过多的有机物让我们无法忍受，我们又不能把它们当作食物，过多的有机物将会抑制我们的生长和繁殖，但是哥哥硝酸菌对有机物并不那么敏感，有时甚至还能“吃”些水溶性有机物（啊，变节啊），但大多时候我们配合还是非常默契的，兄弟就是兄弟嘛。因为我们有这一特性，所以大家就别指望我们在有一大堆鱼便便的肮脏的过滤棉上安家了，最适宜我们居住的地方是比如生化球、生化环、生化棉这样的，当然在水流流过我们家之前最好把水里的鱼便便、烂叶子提前过滤掉，不然的话，这些东东堵在我们家里，我们可就惨啦，拜托了啊。 4、前边说过了，我们很多兄弟都是游泳健将，我们可以在水中做主动的迁移，虽然这很耗费体能，但如果我们居住的家园受到外来干扰、没有食物吃、有外族入侵、生活环境突然变化时，我们还是会做主动的战略转移的，在转移的途中，我们可是不会吃任何东西的，所以一旦我们背井离乡，请赶快给我们找一个家吧，让我们固定下来好为大家更好地服务。不用担心我们无法在固体表面固定的问题，我们兄弟可是这方面的高手，我们在水中到处游荡时，如果发现有什么固体物质，就会立即分泌一种粘性物质，牢牢地把自己粘到那上边，这样一层层地粘上去，直到形成一个膜，大家都管我们形成的这个膜叫“生物膜”，水质的净化就要靠它了。 5、再透漏些比较隐私的问题，就是我们的繁殖了。我们的繁殖速度说起来真有些不好意思，我们是微生物世界的“大象”，繁殖周期非常长，和那些异营性的腐生菌比较一下大家就明白了。在20个小时内，1个异营性细菌可以分裂成1000000000个，但我们还停留在1个的状态，这也没有什么奇怪的，我们维持生命和繁殖的物质都是靠自己制造的，要耗费大量能量和时间，而那些异营性细菌则可以利用很多现成的东西。讲到这里就不能不说一种发生在开缸后不久容易发生的问题，我们暂且叫它开缸综合征。有些人在开缸后的一个月内鱼儿会不明不白的死去，这主要是因为鱼类的排泄物被那些异营性细菌分解为氨等有毒物质，它们繁殖得实在太快了，相信大家都了解夏天饭菜变质的速度，越来越多的氨在产生，直到超出了鱼、虾能够忍受的极限，它们就……，好痛心啊，那大家问，你们干什么去了？真白养活你们了！各位老大先别急，这事不怪我们，在刚开缸的一个月内，因为我们生得实在太慢了，根本没办法处理那么多的氨，寡不敌众啊。所以提醒各位在开缸后的一个月内勤换换水、少喂喂鱼、用点细菌制剂吧。 6、大家可能认为我们兄弟也太逊了，生得又慢、长得又慢，怎么还没有被淘汰掉呢？达尔文的理论看来问题是不小啊。先等等，我们兄弟虽然有弱点，但也有其他细菌不具备的优势呢！最主要一点就是我们在食物短缺等恶劣环境下可以像冬天的狗熊一样“休眠”，避免了像其他细菌一样被饿死的命运，我们的休眠期最长可以达到2年之久。利用这个原理，有人把我们制成了菌液出售，可以长期保存，其实那里边就是“休眠”的我们。 7、我们还对氧有一种由衷的偏爱，在缺乏氧气的环境里我们根本就无法高效率地处理氨和亚硝酸盐，以至造成我们的生存危机。所以大家如果想让草缸的水质真正良好的话，就让水草制造更多的氧气给我们吧，大家会得到回报的。 8、可能还有人不知道，我们对光线有多么厌恶。弟弟亚硝酸菌对近紫外线的可见光非常敏感，所以不要把飞利普865照到我们身上哦，紫外线对我们的杀伤力更是巨大的。所以让我们在黑暗中工作吧，我们会感谢大家的。 9、在酸碱度方面我们也提点小小要求：我们在弱碱性的环境里生活得更舒服些，如果是草缸，最好也别把PH值调整到6以下，对我们的健康很不利的呀。另外，最适合我们的温度是25度哦。 10、有些毒物也对我们的健康不利，如一些治疗鱼病的鱼药、硫酸铜或螯合铜等，所以在治疗鱼病的时候一定要注意，如果我们都死光光了，你的缸即使不是新开的，也有可能发生开缸综合征的。 最后澄清一个问题，那就是在水族箱中即使添加我们也无助于改善水的浑浊问题，因为我们是被大家用来对付氨和亚硝酸盐而不是水中悬浮的细小颗粒、细菌乃至藻类的。但有一点可以肯定，那就是我们会使你的水族箱中的水变得更优质、更适合生物之生长。

微生物技术在城市生活垃圾处理中的应用 摘要：本文结合堆肥化、卫生填埋两种现行的城市生活垃圾处理工艺，主要介绍了城市生活垃圾生物处理过程中的微生物种群，以及通过分析开发出的新的微生物技术，指出了应用于城市生活垃圾处理的高效的微生物技术的研究方向。 关键词：城市生活垃圾 微生物 强化微生物处理技术 基因工程 ; 随着城市化进程在全球范围的加速，城市化带来的污染和人类聚居状况恶化等问题，已成为世界各国共同关心的问题。城市生活垃圾（Municipal solid waste, 简称MSW）是在城市日常生活及为城市生活提供服务的活动中产生的固体废弃物，是城市环境的主要污染物之一。目前，城市生活垃圾处理处置的方法主要包括卫生填埋（Sanitary landfill）、堆肥化(Composting)、焚烧(Incineration)三种，其中前两种处理方式均属于生物处理技术。具体来说，MSW生物处理技术就是城市生活垃圾中固有的或外添加的微生物，在一定控制条件下，进行一系列的生物化学反应，使得MSW中的不稳定的有机物代谢后释放能量或转化为新的细胞物质，从而MSW逐步达稳定化的一个生化过程。 1. 城市生活垃圾生物处理中主要的微生物。。。