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基于神经网络势的原子动力学蒙特卡洛程序开发与优化

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基于神经网络势的原子动力学蒙特卡洛程序开发与优化

作者：刘人僪大连海洋大学

学位级别：硕士

核反应堆压力容器是核电站中最重要的部件之一,其服役寿命对整个核电站的安全运转起着决定性的作用。核反应堆压力容器作为经典的Fe-Cu二元合金,在使用过程中会受到辐照损伤,这使得溶质原子析出形成沉淀从而加快了合金的老化过程。因此... 详细信息

核反应堆压力容器是核电站中最重要的部件之一,其服役寿命对整个核电站的安全运转起着决定性的作用。核反应堆压力容器作为经典的Fe-Cu二元合金,在使用过程中会受到辐照损伤,这使得溶质原子析出形成沉淀从而加快了合金的老化过程。因此,需要对材料实现原子级别的微观模拟来了解材料内部的微观演变,通过计算机数值模拟技术则可以有效帮助材料研究人员深入研究这些物理化学现象。动力学蒙特卡洛方法是当下较为常用的科学计算方法,可以实现长时间和大规模的数值模拟,是进行多尺度物理模拟的有效手段。同时随着人工智能技术不断发展,许多研究人员利用神经网络开发出了比传统经验势精度更高的神经网络势。为此,结合神经网络势的动力学蒙特卡洛程序将会在材料模拟中更好地发挥作用,本文针对基于神经网络势的原子动力学蒙特卡洛模拟程序,主要做了以下工作:(1)要将原子动力学蒙特卡洛方法与神经网络势结合进行计算,需要原子指纹算法来计算原子指纹,作为神经网络的输入。传统的原子指纹算法通常只考虑到了原子间相互作用的距离,并没有考虑到原子间相互作用的方向性。在这里我们在之前传统的嵌入原子势当中推导出了计算原子间角向作用的计算公式,引入到之前传统的原子指纹算法当中,并将其化简为单循环求和,使新的原子指纹算法与之前的三重编码算法进行了有效结合。同时,为了考虑到计算的时间复杂度,提出了一种利用多重度化简的方法,使整个原子指纹计算变得更加简便。(2)开发了Fe-Cu二元合金的神经网络势,并测试了该神经网络势的精度。首先利用第一性原理计算软件VASP计算所需的Fe-Cu二元合金数据集,并使用开源程序Tensor Alloy对数据集进行训练。为了保证神经网络势的准确性,并比较梯度光滑和非光滑的激活函数对拟合高维复杂势能面的影响,使用了三种不同的激活函数,分别为Re LU,Soft Plus以及Square Plus。同时,在计算过程中也加入了原子角向作用的计算。将训练得出的神经网络势的与第一性原理进行比较,结果表明,神经网络势的计算结果误差较小,使用梯度光滑的激活函数并加入原子角向计算后,神经网络势的精度得到了一定的提高。(3)使用所开发的Fe-Cu二元合金神经网络势在原子动力学蒙特卡洛程序中进行了测试,并进行了长时间的模拟。同时分析了程序的热点函数,发现在空位浓度较高的情况下原子指纹和神经网络的前向计算时间占比明显增加。试验结果表明,在观察孤立Cu原子数量时,使用角动量m=1的计算,孤立Cu原子的数量得到明显下降,验证了角向计算的准确性。在空位浓度模拟规模都增加的情况下,程序的模拟时间明显增长,同时在计算原子角向角动量越高的情况下,模拟时间也越长。

关键词：动力学蒙特卡洛方法三重编码 Fe-Cu二元合金原子指纹神经网络势

密度泛函微扰理论中响应密度矩阵的迭代求解算法研究

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计算机科学 2023年第6期50卷 81-85页

作者：刘人僪徐直前商红慧张云泉大连海洋大学信息工程学院辽宁大连116023 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190 中国科学院大学计算机与控制学院北京100190

针对密度泛函微扰理论中响应密度矩阵的计算问题,提出了一种全新的Sternheimer方程的并行求解方法,即通过共轭梯度算法和矩阵直接分解算法对Sternheimer方程进行求解,并且在第一性原理的分子模拟软件FHI-aims中实现了这两种算法。实验... 详细信息

针对密度泛函微扰理论中响应密度矩阵的计算问题,提出了一种全新的Sternheimer方程的并行求解方法,即通过共轭梯度算法和矩阵直接分解算法对Sternheimer方程进行求解,并且在第一性原理的分子模拟软件FHI-aims中实现了这两种算法。实验结果表明采用共轭梯度算法和矩阵直接分解算法的计算结果精度较高,相比传统方法的计算结果误差较小,且具有可扩展性,验证了新的Sternheimer方程中线性方程求解的正确性和有效性。

关键词：密度泛函线性方程迭代算法

我院抗菌药物的使用与非发酵革兰阴性杆菌耐药现状分析

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中国医院药学杂志 2011年第7期31卷 603-605页

作者：江警予金琍文詹僪王奕武汉市中心医院药剂科湖北武汉430014 武汉市中心医院妇产科湖北武汉430014 武汉市中心医院检验科湖北武汉430014

目的:了解我院抗菌药物的使用与临床分离非发酵G-杆菌的耐药情况,为临床合理使用抗菌药物,遏制非发酵G-杆菌耐药分离株的增长提供参考。方法:从医院HIS系统中提取2007年1月—2009年12月所有来院就诊患者消耗的抗菌药使用资料,并统计几... 详细信息

目的:了解我院抗菌药物的使用与临床分离非发酵G-杆菌的耐药情况,为临床合理使用抗菌药物,遏制非发酵G-杆菌耐药分离株的增长提供参考。方法:从医院HIS系统中提取2007年1月—2009年12月所有来院就诊患者消耗的抗菌药使用资料,并统计几种常见抗菌药的用药频度,药敏试验采用纸片扩散法(K-B法),收集同期全院所有临床科室在细菌室的送检标本和非发酵G-杆菌检测结果的详细资料进行统计分析。结果:3年中消耗的头孢他啶、头孢噻肟、头孢哌酮-舒巴坦、头孢吡肟、环丙沙星、亚胺培南、阿米卡星的总DDDs分别为71 676.75,1 525,67 227,5 371.5,9 010,1 260.75,6 465。临床分离细菌以G-杆菌为主,占临床分离菌株的56.07%;非发酵G-杆菌占G-杆菌的43.25%,其中以铜绿假单胞菌(20.93%)、鲍曼不动杆菌(19.85%)为主;3年中铜绿假单胞菌对7种抗菌药物的平均耐药率分别为27.57%,61.33%,15.73%,28.24%,34.93%,24.23%,23.87%;鲍曼不动杆菌对7种抗菌药物的平均耐药率分别为64.51%,70.73%,16.7%,54.12%,63.67%,39.8%,51.13%;抗菌药物的消耗量总(DDDs)及铜绿假单胞菌耐药率、鲍曼不动杆菌耐药率均呈上升趋势;虽然头孢哌酮-舒巴坦DDDs逐年上升,但对于2种非发酵G-杆菌的敏感性高于80%。结论:对2种细菌引起的重症感染应根据药敏结果首选头孢哌酮-舒巴坦,同时要遏制非发酵G-杆菌耐药性的快速增长,规范和合理使用第三代头孢菌素类、氟喹诺酮类、碳青酶稀类、氨基糖苷类是关键措施之一。

关键词：抗菌药物DDDs 铜绿假单胞菌鲍曼不动杆菌细菌耐药性

网织血小板比率在严重感染性疾病早期诊断中的价值

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山东医药 2010年第11期50卷 66-67页

作者：张红梅卢忠心余洁熊艳詹僪王九菊武汉市中心医院武汉430000 华中科技大学同济医学院附属协和医院

目的进一步提高严重感染性疾病的早期诊断率。方法选取228例体温>38℃、中性粒细胞数>8×109/L和血小板数>150×109/L疑似感染的重症患者,根据细菌学检测结果分为感染组(154例)和非感染组(74例),测定其外周血网织血小板比率(IPF),应用... 详细信息

目的进一步提高严重感染性疾病的早期诊断率。方法选取228例体温>38℃、中性粒细胞数>8×109/L和血小板数>150×109/L疑似感染的重症患者,根据细菌学检测结果分为感染组(154例)和非感染组(74例),测定其外周血网织血小板比率(IPF),应用受试者工作特征曲线(ROC)进行诊断价值评估。结果感染组IPF显著高于非感染组(P<0.05),IPF在ROC曲线下面积为0.910,高于传统炎症指标C-反应蛋白(CRP)、白细胞计数(WBC)及分类(P均<0.05)。结论网织血小板比率可作为早期鉴别诊断严重感染性疾病的指标。

关键词：网织血小板比率感染诊断

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遗址公园景观设计探究 ——以杜陵为例

遗址公园景观设计探究 ——以杜陵为例

作者：刘锡安甘肃农业大学

学位级别：硕士

遗址承载着一个国家、一个民族、一个地区历史文化发展的脉络,是整个人类共同的文化财产。随着人类对遗址保护逐渐地重视,如何协调好遗址保护与利用、历史文化景观与现代人文景观之间的关系,已经成为了当下一个热议的话题。遗址公园是... 详细信息

遗址承载着一个国家、一个民族、一个地区历史文化发展的脉络,是整个人类共同的文化财产。随着人类对遗址保护逐渐地重视,如何协调好遗址保护与利用、历史文化景观与现代人文景观之间的关系,已经成为了当下一个热议的话题。遗址公园是众多遗址保护模式中较为受关注和青睐的保护模式,它集遗址保护、环境美化、休闲娱乐为一体。杜陵国家遗址公园位于西安曲江二期范围内,杜陵是西汉后期宣帝刘询的陵墓。陵墓所在地原来是一片高地,僪、浐两河流经此地,汉代旧名“鸿固原”。宣帝少时好游于原上,他即帝位后,遂在此选择陵地,建造陵园。本文综合运用了文献综述法、案例分析法以及实际调研法等研究方法,对于杜陵遗址公园景观设计的优缺点以及对于杜陵景观各别设计中所存在的一些不合理处提出论点进行探究再给出一些个人对于杜陵遗址景观设计的改善想法。就全文主体结构而言,主要分为如下三个大的方面:1.释义遗址公园的含义,主要研究遗址公园的概念、特点、现在遗址公园的发展状况、将国外遗址公园与我国遗址公园的研究发展进行对比探究,以及对于我国遗址公园发展中所存在的等问题进行了初步的探究浅析;2.对于杜陵遗址公园进行多次实地现场考察调研对其景观设计中的优点与不足之处进行分析探究,对其景观设计中的优点进行举例之处进行学习,也同时找到景观中的设计不足之处也进行整理罗列以供继续深入研究;3.通过对杜陵遗址公园的调研研究对其景观设计方面的不足之处主要针对其景观植物设计方面、园中游步道铺装设计方面、以及出入口大门的改造设计这三个方面进行了深入的研究分析探讨并给出了一些个人在这方面的深入设计上的一些想法。通过对植物景观的分析,选取合适指标单元并确定评价指标与景观因子,尝试着运用层次分析法对植物景观进行评价,并得出相应的评价结果,从而为遗址公园植物景观规划理论的研究提供直接性的参考作用。结合对西安已建遗址公园植物景观的调查研究,分析遗址文化对植物景观规划的影响,试图探索出遗址公园植物景观规划的一般步骤,并将理论研究应用到杜陵遗址公园植物景观规划的实践中。改善杜陵遗址公园园内的道路提高交通流向丰富道路层次深化道路设计使整体园内景观设计提高升华。对杜陵遗址公园的出入口大门重新改造设计完全为提高园陵整体景观美化工程提升杜陵遗址公园景观层次。本课题主要就是围绕这几个问题方向进行研究探讨的此次课题的的意义就在于,加深全社会对杜陵遗址公园的认识程度,引导人对遗址公园的关注,为中华民族优秀文化的传承与保护、继承与发扬进行一些微薄的贡献,也同时对杜陵遗址公园的景观设计上给出一些实质性的建议与措施。

关键词：遗址公园景观设计保护探究