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随机波动驱动的异步元胞自动机及其计算通用性

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电子学报 2024年第5期52卷 1648-1656页

作者：黄鑫李佳葛亮宋伟重庆大学计算机学院

元胞自动机被广泛认为是基于分子自组装技术制造量子计算机、纳米计算机的基本架构，而元胞自动机的复杂度直接影响其并行分布式计算效率以及物理实现的可行性.现有复杂度最低的异步元胞自动机使用3个元胞状态和3条变迁规则能够构造所... 详细信息

元胞自动机被广泛认为是基于分子自组装技术制造量子计算机、纳米计算机的基本架构，而元胞自动机的复杂度直接影响其并行分布式计算效率以及物理实现的可行性.现有复杂度最低的异步元胞自动机使用3个元胞状态和3条变迁规则能够构造所有逻辑电路，具备与图灵机等价的计算通用性（图灵通用性）.为进一步降低通用异步元胞自动机的复杂度，本文提出新型电路元件以及基于该元件的逻辑电路设计方法 .不同于同步电路的逻辑门元件，新型电路元件能够有效处理信号的随机波动，对单电子隧道晶体管等纳米材料技术有积极的应用价值.据此，本文提出新的异步元胞自动机模型，该模型仅需3个元胞状态和2条规则，比现有的通用模型复杂度低.除图灵通用性外，本文通过设计大规模分布式逻辑电路，进一步证明所提的异步元胞自动机具备与所有同步元胞自动机同等的计算能力.

关键词：元胞自动机异步更新布朗运动延迟不敏感电路通用性

数字胜任力与旅游消费不平等:概念解析与研究视角

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旅游学刊 2024年第5期39卷 1-3页

作者：杨勇黄鑫华东师范大学经济与管理学院上海200062

随着数字化不断加速、数字社会的到来,公民数字胜任力不仅是国家综合竞争力和软实力的关键指标,也是加强网络强国和数字中国建设的重要抓手。2021年10月,中央网络安全和信息化委员会印发《提升全民数字素养与技能行动纲要》(以下简称《... 详细信息

随着数字化不断加速、数字社会的到来,公民数字胜任力不仅是国家综合竞争力和软实力的关键指标,也是加强网络强国和数字中国建设的重要抓手。2021年10月,中央网络安全和信息化委员会印发《提升全民数字素养与技能行动纲要》(以下简称《行动纲要》),对提升全民数字化适应力、胜任力、创造力做出部署,着力促进全民终身数字学习。与之同时,数字化对旅游者消费行为和旅游经济发展模式产生了广泛而深刻的影响。

关键词：数字学习信息化委员会综合竞争力胜任力网络安全消费不平等概念解析适应力

基于卷积注意力机制的阀门内漏声发射识别方法

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振动与冲击 2024年第9期43卷 105-114页

作者：黄鑫屈文忠肖黎武汉大学工程力学系武汉430072

阀门结构作为核电厂的关键设备部件之一,因长期处于高温高压环境下,其闸板或阀瓣易发生热变形或磨损导致密封不良,进而引发内漏事故。实时在线识别阀门的内漏状态,对提升核电机组热效率、提高阀门可靠性具有重要意义。因实际工业现场的... 详细信息

阀门结构作为核电厂的关键设备部件之一,因长期处于高温高压环境下,其闸板或阀瓣易发生热变形或磨损导致密封不良,进而引发内漏事故。实时在线识别阀门的内漏状态,对提升核电机组热效率、提高阀门可靠性具有重要意义。因实际工业现场的基底噪声极易掩盖阀门内漏的声发射信号,进而造成阀门内漏状态的误判。为实现阀门内漏状态的快速准确识别,搭建了阀门内漏检测试验台架,开发了基于声发射方法的阀门内漏检测分析系统,将卷积注意力机制引入卷积神经网络中,实现高效快速地识别阀门内漏状态。结果表明,基于阀门内漏的声发射信号频域数据,利用卷积注意力机制神经网络能有效准确地识别阀门内漏状态,在内漏率为26 L/h时,识别准确率高达98%,并且具有较好的可靠性和鲁棒性。

关键词：阀门结构内漏声发射卷积注意力模块卷积神经网络

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水库群蓄水调度多目标随机规划与聚类分析

水力发电学报 2024年第2期43卷 46-56页

作者：全雨菲徐斌岳浩郭乐黄鑫朱聆玮钟平安河海大学水文水资源学院南京210098 水安全与水科学协同创新中心南京210098 中水北方勘测设计研究有限责任公司天津300222 中国长江三峡集团公司湖北宜昌443133

梯级水库群汛后蓄水期蓄水时机、速率、次序决策面临径流不确定、多目标竞合关系复杂等问题。针对蓄水期决策难题,构建发电、蓄满、生态、上、下游防洪安全等指标的水库群多目标随机规划模型,生成非劣解集;采用K均值聚类法提取非劣解集... 详细信息

梯级水库群汛后蓄水期蓄水时机、速率、次序决策面临径流不确定、多目标竞合关系复杂等问题。针对蓄水期决策难题,构建发电、蓄满、生态、上、下游防洪安全等指标的水库群多目标随机规划模型,生成非劣解集;采用K均值聚类法提取非劣解集类别特征,分析目标矛盾关系及蓄水机制。以溪洛渡-葛洲坝梯级水库群为例,结果表明:蓄水期来水越枯,蓄水难度越大,综合效益越低,枯水年发电量较丰水年下降了21.6%;上游防洪安全与发电量矛盾性最强,由枯到丰相关系数降低了0.047;溪洛渡、三峡蓄水呈分段式变化,前期快速蓄水,中后期缓速蓄水。本研究提出的耦合水库群多目标随机规划与聚类分析方法对于科学制定水库群蓄水方案具有参考价值。

关键词：水库调度梯级水库群多目标优化联合调度 K均值聚类

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临床孤立综合征

中华神经科杂志 2024年第8期57卷 900-906页

作者：冯慧宇黄鑫中山大学附属第一医院神经科广东省重大神经疾病诊治研究重点实验室国家临床重点专科和国家重点学科广州510080

多发性硬化(MS)是一种以中枢神经系统白质炎性脱髓鞘为主要病理特点的自身免疫疾病。大部分MS是以临床孤立综合征(CIS)起病。文中就CIS转归为MS的识别及管理进行阐述,旨在帮助临床医师尽早识别转归危险因素,并全面评估、权衡利弊,及时... 详细信息

多发性硬化(MS)是一种以中枢神经系统白质炎性脱髓鞘为主要病理特点的自身免疫疾病。大部分MS是以临床孤立综合征(CIS)起病。文中就CIS转归为MS的识别及管理进行阐述,旨在帮助临床医师尽早识别转归危险因素,并全面评估、权衡利弊,及时准确启动疾病修饰治疗,延缓疾病进程。

关键词：多发性硬化临床孤立综合征疾病修正治疗

重访记忆:《南来北往》的叙事创新与情感表达

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电视研究 2024年第5期 86-87页

作者：黄鑫糜可渤海大学新闻与传播学院

本文认为,电视剧《南来北往》突破了以往年代剧的叙事方式,将火车作为叙事媒介,以地域书写为骨架、空间转换为线索,用庄谐相交的剧情展现改革开放以来东北地区及国家的巨大发展变化,也呈现了铁路警察的使命担当与精神传承。

关键词：《南来北往》地域书写叙事创新情感表达

居民数字技能影响区域文旅消费差距的理论和机制

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地理科学进展 2024年第10期 2034-2051页

作者：黄鑫杨勇王静邬雪华东师范大学经济与管理学院

缩小区域文旅消费差距是实现共同富裕的应有之义。随着数字经济的发展，居民的数字技能逐渐成为影响其文旅消费的重要因素。研究居民数字技能如何影响区域文旅消费差距，对促进共同富裕具有重要的理论和实践价值。论文利用中国家庭追踪... 详细信息

缩小区域文旅消费差距是实现共同富裕的应有之义。随着数字经济的发展，居民的数字技能逐渐成为影响其文旅消费的重要因素。研究居民数字技能如何影响区域文旅消费差距，对促进共同富裕具有重要的理论和实践价值。论文利用中国家庭追踪调查(CFPS)数据库，构建了全国各区县居民的数字技能及数字技能鸿沟指数，进而探究了居民数字技能及其鸿沟对区域文旅消费差距的影响机制。研究发现：(1)居民数字技能有效地缩小了区域文旅消费差距，而数字技能鸿沟则加剧了这一差距，且这些结论在进行了稳健性检验和内生性处理之后依然有效。(2)就影响机制而言，居民数字技能通过提升区域就业充分性和收入水平来减少文旅消费差距，而数字技能鸿沟通过降低这些因素来加剧差距。(3)就数字技能类型差异而言，互联网相关的数字技能，尤其是学习、工作和社交方面的数字技能，明显缩小了区域文旅消费差距；而所有类型的数字技能鸿沟均扩大了差距。非互联网数字技能及其鸿沟对区域文旅消费差距的影响不显著。值得一提的是，不同类型的数字技能增长均有助于缩小数字技能鸿沟。(4)就地区差异而言，居民数字技能及其鸿沟在西部和东北地区对区域文旅消费差距的影响更加显著。结果不仅丰富了关于居民消费不平等的研究，也为在数字经济背景下缩小区域文旅消费差距提供了重要的启示和依据。

关键词：区域文旅消费差距数字技能数字技能鸿沟影响机制

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供水管道泄漏检测及参数识别研究

供水管道泄漏检测及参数识别研究

作者：黄鑫南昌大学

学位级别：硕士

供水管道系统在现代社会中起着至关重要的作用,是保障人们日常生活和各行业生产活动所必不可少的基础设施之一。供水管道最常见的故障就是泄漏,随着供水管道系统应用范围变广和布设数量增加,供水管道不可避免地会受到各种因素的影响而... 详细信息

供水管道系统在现代社会中起着至关重要的作用,是保障人们日常生活和各行业生产活动所必不可少的基础设施之一。供水管道最常见的故障就是泄漏,随着供水管道系统应用范围变广和布设数量增加,供水管道不可避免地会受到各种因素的影响而损坏。由此带来的泄漏现象,不仅造成了巨大的资源浪费,还容易引发地面塌陷等次生危害。因此,如何精确定位泄漏,及时修复管道,减小泄漏损失极为重要,开展管道泄漏检测技术的深入研究具有重大现实意义和应用价值。在供水管道泄漏瞬变流检测技术的基础上,采用理论推导和数值仿真相结合的研究方法,结合瞬变流泄漏检测实测数据,针对供水管道泄漏瞬变流检测方法的理论及应用,深入开展了供水管道泄漏参数识别研究,以期为供水管道的日常管理维护和长期稳定运行提供理论依据和技术参考。论文主要研究内容及结论包括:(1)瞬变流泄漏检测过程中受环境等因素影响,由压电传感器采集的原始信号中含有大量噪声,不能直接应用于泄漏检测与漏点定位,因此,基于遗传算法自适应确定了变分模态分解过程中的两个关键参数:模态分解层数K和二次惩罚因子α。之后将耦合的GA-VMD算法用于瞬变流泄漏检测实测数据的数据分解,结合相关系数和多尺度排列熵进行了两轮无关分量阈值筛选,实现了实测数据的降噪。有效提高了实测数据的信噪比和均方根误差,为后续的泄漏参数识别奠定基础。(2)基于管道泄漏时的非稳态数学模型,编制了Leak瞬变流计算程序,对管道存在泄漏点后发生瞬态水力过程的特性进行了研究,并利用提出的自适应耦合信号降噪方法处理后的实测数据,验证了Leak瞬变流计算程序的正确性。在此基础上,进一步开展了关闭末端阀门和关闭在线阀门两种不同激励条件下的泄漏瞬变流多点泄漏检测研究。(3)借助瞬变流泄漏检测反问题分析模型,将泄漏检测参数识别问题转化为最优化求解问题。结合四种智能算法对目标函数进行求解,多维度比选了各算法应用于该问题的优劣,并对选择出较为适合参数识别过程的粒子群算法进一步研究,对比分析了该算法在不同泄漏条件下的参数识别精确度和稳定性,最终成功应用于实测数据的泄漏参数识别。

关键词：供水管道泄漏检测信号处理变分模态分解智能算法

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管激发平行准直X射线荧光CT系统优化研究

管激发平行准直X射线荧光CT系统优化研究

作者：黄鑫重庆理工大学

学位级别：硕士

X射线荧光CT(XFCT)是将X射线荧光分析技术和CT成像技术相结合,发展而成的一种新型分子成像形式。通过使用入射X射线激发样品内部待测元素发射荧光,收集数据通过合适的算法对荧光投影进行重建,从而达到准确地重建元素的浓度和空间分布的... 详细信息

X射线荧光CT(XFCT)是将X射线荧光分析技术和CT成像技术相结合,发展而成的一种新型分子成像形式。通过使用入射X射线激发样品内部待测元素发射荧光,收集数据通过合适的算法对荧光投影进行重建,从而达到准确地重建元素的浓度和空间分布的目的。因此,XFCT在靶向药物评测、医疗诊断等领域中具有巨大的应用潜能。目前,因XFCT成像系统的体积庞大且价格昂贵,极大阻碍了其基础应用研究,利用计算机搭建XFCT成像模拟系统是获取基础应用研究数据的低成本、高效率的方法。蒙特卡罗方法是最常用的方法,且被认为是模拟X射线与物质相互作用的“金标准”。为进一步优化X射线荧光CT系统性能,本文依托重庆市自然科学基金面上项目“管激发平行孔准直X射线荧光CT成像系统性能提升方法及重建算法研究”(项目编号:cstc2020jcyj msxm X0362),采用计算机仿真平台开展管激发平行孔准直X射线荧光CT优化研究。系统地研究各种参数之间的相互作用,找出最优或接近最优的参数组合,从而指导实际实验中的参数设置,提高了实验效率,对于推动X射线荧光CT技术的进一步发展具有重要意义。论文的主要研究内容和结果如下:1)阐述了X射线荧光CT基本数理原理、重建技术和仿真模拟方法。首先,对X射线CT以及X射线荧光CT基本数理原理进行了研究,其次,对比分析了解析重建算法和迭代重建算法,最后,对X射线荧光CT蒙特卡罗模拟方法及其仿真模拟工具进行了简要对比分析。为进一步研究XFCT系统优化提供了理论基础。2)开展X射线荧光CT系统组件优化研究。首先,利用Geant4搭建的XFCT仿真系统,通过调整系统中X射线管源强度,分析其对XFCT系统性能的影响。之后,研究不同的投影数及两种重建算法对成像质量的影响。结果表明:EM-TV算法在抑制噪声和提高图像质量方面比MLEM算法表现得更出色;通过增加X射线管源强度、投影数,能较好的抑制平行孔准直XFCT重建图像的噪声干扰,从而提高重建图像的对比度信噪比(Contrast noise ratio,CNR);对其重建图像的CNR值进行线性拟合,得到的相关系数(R值)十分接近1,说明X射线管源强度、投影数对重建图像的影响具有很强的线性关系。3)开展XFCT系统组件中准直孔对重建图像质量影响的研究。通过递增准直孔深度来观察系统成像性能的变化,结果表明,随着其深度的递增,CNR值呈现出一种先上升后下降的趋势,在准直孔深度为(2mm-10mm)的范围,CNR值上升得较快,之后,随着准直孔深度的加大,CNR值逐渐下降;针对准直孔的参数设置,存在一个较优的准直孔深度范围,使得CNR值相对较高,从而提高图像中的对比度。4)开展对比度噪声比与感兴趣区域(Region of interest,ROI)的浓度与尺寸的关系研究。首先,对多孔准直XFCT仿真模拟系统进行调整,通过递增ROI浓度来观察重建图像的CNR变化。接着,调整ROI尺寸,将实验进行图像重建并计算其CNR。最后,为了进一步研究ROI浓度、尺寸变化对XFCT成像的影响,将CNR数据进行数学建模并进行曲面拟合。其结果表明:随着感兴趣区域浓度的递增,重建图像的CNR值并非简单的单调递增关系;而随着感兴趣区域尺寸的增大,重建图像的CNR值随之逐渐增大,表现出的线性关系较强;曲面拟合的结果表明尺寸与浓度对系统的影响是非线性的,在一定范围内,增加尺寸或浓度会提高CNR,但超过某一阈值后,这CNR值则会降低。

关键词： X射线荧光CT 对比度噪声比感兴趣区域探测组件重建图像