崔桢 CUI Zhen；宋欢 SONG Huan；郑亚楠 ZHENG Ya-nan；张晓晞 ZHANG Xiao-xi
（北京联合大学师范学院，北京 100011）
摘要： 通过用光的颜色原理设计出了解决浪费食物的智能餐盘，并且用数学模型和MATLAB进行优化，为校园的“光盘”行动提供了科学的方法。
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关键词 ： 优化设计；节约食物；智能餐盘
中图分类号：O29 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）03-0321-02
基金项目：北京联合大学北京市“启明星”大学生科技创新项目（20131009）；北京市高等教育学会“十二五”高等教育科学研究规划课题（BG125YB025）。
作者简介：崔桢（1994-），男，北京人，本科，研究方向为数学建模与电子信息工程；张晓晞（通讯作者）（1957-），男，福建福州人，北京联合大学师范学院教授，研究方向为运筹学与数学建模。
0 引言
“厉行节约，反对浪费”成为当今中国社会的时代主题,我们发现当今浪费现象最为普遍的是对于粮食的浪费，每年全球粮食总量1/3被浪费，浪费量高达13亿吨，相当于谷物总产量的1/2。
现在学生的生活水平比以前有很大的提高，很多学生有浪费粮食的习惯，淡忘了我国勤俭节约的传统美德，研究小组发现许多学生吃饭时总会浪费，垃圾桶总会满是没吃完的饭菜，浪费现象极为严重，造成这样的浪费也许不能只怪同学们没有节约意识，有的同学会说，食堂做的饭吃至极，不过实在是不合口味，吃不下，最后只能无奈的扔掉。
这样的情况就需要学校食堂和学生两方面共同努力了，同学们要买适合自己口味的饭菜，也不要多买，这很容易办到，因为自己都知道自己喜欢吃什么，吃多少，只不过总是会受一些饭菜表面现象的蒙蔽罢了。这样就要食堂方面保证饭菜质量，做到看起来好吃，也确实好吃。
由此可知，从学校食堂开始反对粮食浪费，鼓励珍惜粮食，鉴于这种情形，为促使大家“光盘”，笔者将通过数学优化计算制作出智能餐盘模型，这将会减少粮食浪费，通过此活动让学生有效做到珍惜粮食，达到提倡节俭粮食的效果。
1 模型因素分析
人的感官主要有：视觉、嗅觉、听觉、味觉、触觉，对应的刺激信号就是：光、气味、声音、口味、物体手感，我们选择光作为实验因素，颜色是通过人的视觉起作用的。不同颜色所发出的光的波长不同，当人眼接触到不同的颜色，大脑神经做出的联想跟反应也不一样，因此色彩对人的心理有直接的影响，根据心理学原理，颜色对人的情绪影响如下：
绿色是一种令人感到稳重和舒适的色彩，具有镇静神经、降低眼压、解除眼疲劳、改善肌肉运动能力等作用，自然的绿色还对晕厥、疲劳、恶心与消极情绪有一定的舒缓作用。
蓝色是一种令人产生遐想的色彩，另一方面，它也是相当严肃的色彩。具有调节神经、镇静安神的作用。蓝色的灯光在治疗失眠、降低血压和预防感冒中有明显作用。有人戴蓝色眼镜旅行，可以减轻晕车、晕船的症状。
黄色是人出生最先看到的颜色，是一种象征健康的颜色，它之所以显得健康明亮，因为它是光谱中最易被吸收的颜色。它的双重功能表现为对健康者的稳定情绪、增进食欲的作用；对情绪压抑、悲观失望者会加重这种不良情绪。
橙色能产生活力，诱发食欲，也是暖色系中的代表色彩，同样也是代表健康的色彩，它也含有成熟与幸福之意。
粉色是温柔的最佳诠释。经实验，让发怒的人观看粉红色，情绪会很快冷静下来，因粉红色能使人的肾上腺激素分泌减少，从而使情绪趋于稳定。
红色是一种较具刺激性的颜色，它给人以燃烧和热情感。但不宜接触过多，过多凝视大红颜色，不仅会影响视力，而且易产生头晕目眩之感。心脑病患者一般是禁忌红色的。
黑色具有清热、镇静、安定的作用，对激动、烦躁、失眠、惊恐的患者起恢复安定的作用。
所以我们用黑色、绿色、蓝色、橙色、黄色、粉色、红色的顺序，根据餐盘中食物的量连续变化。我们的思路是先用黑色缓解压力稳定情绪、用绿色缓解眼部疲劳、用蓝色进一步使心情平静、用橙色刺激食欲、用黄色进一步刺激食欲、在光盘后一次用粉色与红色让用餐者平静下来然后激发激情进入下午的学习。
2 节约智能餐盘设计模型
根据RGB三原色光原理，又称RGB颜色模型或红绿蓝颜色模型，将红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三原色的色光以不同的比例相加，以产生多种多样的色光，RGB值见表1。
这样可以在红色（R）、绿色（G）、蓝色（B）三个坐标轴所构成的空间直角坐标系中找到这几个点，依次连上直线，这样就可以达到颜色渐变。
得到餐盘的点矩阵：
随着盘中食物的减少，盘子中光的颜色由黑色逐渐依次变成红色，学生们在趣味中把食物吃完，达到“光盘”的效果。
3 结论
从光学理论入手，结合节约智能餐盘的工作原理，在RGB三原色光原理上建立了矩阵和空间曲线方程。通过运用MATLAB得到节约智能餐盘的最优排布图案以及变化规律，并进行实际制做效果较好，因而结果更具说服力。本文虽然以光学原理实现节约智能餐盘，该方案同样可以推广到同时考虑嗅觉、听觉、味觉、触觉等因素，尤待今后进一步加以研究。
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