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基于Hadoop的混合神经网络计算平台研究与实现

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基于Hadoop的混合神经网络计算平台研究与实现

作者：罗练海华南理工大学

学位级别：硕士

人工神经网络主要利用计算机程序模拟人脑活动,对人类学习与记忆过程进行仿真学习。浅层神经网络和单一类型的神经网络通常只适合于解决某一类问题,并不适合应用于人脑的仿真研究。深度神经网络和混合神经网络等多种类型的神经网络通过... 详细信息

人工神经网络主要利用计算机程序模拟人脑活动,对人类学习与记忆过程进行仿真学习。浅层神经网络和单一类型的神经网络通常只适合于解决某一类问题,并不适合应用于人脑的仿真研究。深度神经网络和混合神经网络等多种类型的神经网络通过串联或并联方式连接起来,可以更加逼真地模拟人脑学习与记忆过程。深度神经网络和混合神经网络都需要大量的计算资源,其学习和训练的时间往往很长。为此,本硕士论文作者所属实验室前期曾研发了一个基于网格的混合神经网络计算平台HNetCP来进行混合神经网络计算。同时对于一般用户而言,以Hadoop为代表的云计算技术是解决大规模运算问题的最佳选择之一。因此,本硕士论文在所属实验室已有的研究工作基础上,在Hadoop上实现了不同神经网络算法的MapReduce化,目的是要有效地进行模拟人脑学习与记忆研究。人脸识别是模拟人脑学习与记忆过程最为重要的应用之一。人脸识别的降维和特征提取过程需要大量的计算资源。在面对高维图像的识别问题时,单台计算机的效率往往过低,难以满足实际需求。本硕士论文针对人脸识别技术的特点,提出了使用并行化的主成分分析法和线性判别分析法对图像进行降维和特征提取,然后对RBF网络进行了MapReduce并行化实现,使用RBF网络分类器对图像进行识别和分类。分别使用串行算法和并行算法在ORL人脸数据库上进行了测试。并通过实验检验了并行化的特征提取算法和网络分类算法能够较大提高人脸识别的效率。此外,深度学习是使用多层神经网络模拟人脑学习与记忆过程的一种研究方法,其中深度信念网络是深度学习的一个重要研究领域。面对日益增加的数据量,深度信念网络的训练效率变得更加重要。为此,本硕士论文实现了一个基于Hadoop的分布式深度信念网络,在第一阶段对每一个受限玻尔兹曼机的网络权重和神经元偏置并行化地进行训练。在第二阶段对网络的全局权重进行并行化的微调。在MNIST手写数字数据库上的测试表明,分布式的深度信念网络在训练时间上有了较大的改善。

关键词： Hadoop 神经网络MapReduce并行化人脸识别深度信念网络

学科融合视域下高中化学教学融入劳动教育的实践与研究

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学科融合视域下高中化学教学融入劳动教育的实践与研究

作者：练海敏西南大学

学位级别：硕士

我国教育部门在《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)》中提出:各学校和各部门必须重视和加强劳动教育,着重培养学生热爱劳动和热爱劳动人民的品质。2020年3月,中共中央、国务院颁布了关于加强劳动教育的重要指导文件——《... 详细信息

我国教育部门在《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)》中提出:各学校和各部门必须重视和加强劳动教育,着重培养学生热爱劳动和热爱劳动人民的品质。2020年3月,中共中央、国务院颁布了关于加强劳动教育的重要指导文件——《关于全面加强新时代大中小学劳动教育的意见》,该文件要求各中小学根据党的教育方针,切实推进和落实大中小学生劳动教育。在国务院和教育部召开的全国会议中,习近平总书记多次强调:将劳动教育纳入社会主义建设者和接班人的基本要求。在此基础上,习总书记还提出了“以劳树德”、“以劳增智”、“以劳强体”、“以劳育美”的教育理念,即“德、智、体、美、劳”全面发展的教育理念。如前所述,践行劳动教育不仅是国家政策需要,同时也是稳定国家未来发展的需要。然而在平时的学校教育中,大多只重视“德、智、体、美”的发展,往往忽略了劳动教育。基于国家政策与发展的趋势,重视并推行劳动教育是时代发展的必然要求。此外,劳动教育的内容不能只是作为摆设,而应结合教学实际,将劳动教育融入到各学科的教育中。化学作为一门理论性和实践性都较强的学科,可以在教学过程中充分融入劳动教育活动。本研究在学科融合视域下,将化学教学与劳动教育进行深度融合,找到化学教学和劳动教育的融合点,将化学核心素养与劳动教育理念相结合,在教学实践中发挥劳动的价值,促进学生树立正确的劳动价值观,培养学生参与劳动的积极性。笔者从学科融合的角度出发,进行高中化学劳动教育研究,主要分为以下四个部分:第一部分:绪论。通过文献调研,阐释论文的选题依据,论述在高中化学教学中融入劳动教育的理论意义和实践意义。查找并整理国内外相关研究文献,分析目前国内外的研究现状。在文献研究的基础上厘清论文的研究思路和研究方法,提出化学教学融入劳动教育具有可行性。第二部分:学科融合视域下高中化学教学融入劳动教育理论概述。在上述文献调研的基础上,结合高中化学教学内容和劳动教育内容的特点,对学科融合、劳动与劳动教育等概念进行界定。随后,笔者对新时代背景下高中生的劳动教育现状进行分析,找出高中阶段开展劳动教育面临的问题,并在此基础上对高中化学教学融入劳动教育的可行性进行分析,提出以下观点:1.“以劳育人”的育人目标与高中化学的核心素养具有契合性;2.“以劳增智”的育人效果与高中化学的学科特征具有共通性;3.劳动教育的课程内核与高中化学的教材内容具有关联性。在明确化学教学和劳动教育的关系后,笔者深入挖掘教材的劳动教育素材。最后,笔者在学科融合视域下对高中化学教学融入劳动教育的价值性进行阐释:1.有利于高中化学课程强化实践价值;2.有利于高中化学课程突显创新价值;3.有利于高中化学课程彰显劳动价值。第三部分:高中化学教学融入劳动教育的实践路径。在前期文献调研、问卷调查的基础上,对学科融合视域下高中化学教学融入劳动教育的实践路径进行研究,提出从以下四个方向进行融合,分别是教学目标融合、教学内容融合、课后活动融合以及教学制度融合。在明确融合方向之后,笔者深入挖掘高中化学必修一和必修二相关的劳动素材,以“培养学生的核心素养和培养学生劳动精神”作为融合课程的校本目标,结合化学学科理论性和操作性强的特点,在教学过程中围绕课堂探究劳动、日常生活劳动、生产劳动和服务性劳动等主题,将“人文劳动”“科学劳动”“综合劳动”“体验劳动”设计于全环节化学教学过程中。第四部分:学科融合视域下高中化学教学融入劳动教育的教学案例。根据第三部分提出的融合策略设计两个具有代表性的教学案例,供高中化学教师进行参考和借鉴。其中案例一:《揭秘原电池》是联系生产与生活实际,设计原电池装置的探究活动,并在探究过程融入劳动教育。案例二:《侯氏制碱进课堂》是依托化学史,结合化学实验及装置改进探究,融入劳动教育内容。综上所述,本研究不仅有利于提升学生对劳动价值的认知,且有利于学科融合视域下高中化学劳动教育的开展。此外,本研究设计的两个教学案例能为一线教师的教学提供参考,有助于进一步优化化学教学策略。

关键词：学科融合化学教学劳动教育

基于分子动力学模拟的青藤碱凝胶剂处方筛选及分子作用机制研究

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基于分子动力学模拟的青藤碱凝胶剂处方筛选及分子作用机制研究

作者：练海应长春中医药大学

学位级别：硕士

目的:游离青藤碱主要存在于青风藤中,是治疗类风湿性关节炎的特效药,临床上主要为口服制剂,但因其半衰期短、生物利用度低、易产生胃肠道不良反应而受到限制。本课题以游离青藤碱经皮外用制剂为研究基础,拟对游离青藤碱凝胶剂处方进行... 详细信息

目的:游离青藤碱主要存在于青风藤中,是治疗类风湿性关节炎的特效药,临床上主要为口服制剂,但因其半衰期短、生物利用度低、易产生胃肠道不良反应而受到限制。本课题以游离青藤碱经皮外用制剂为研究基础,拟对游离青藤碱凝胶剂处方进行筛选及分子作用机制研究,从而开发出疗效更好、生物利用度更高的青藤碱凝胶剂。方法:通过计算机模拟软件结合分子动力学理论和中药药剂学知识,基于分子动力学模拟方法预测青藤碱与辅料的相容性、与各处方因素的最佳处方比例、皮肤促渗剂对药物透皮的促进效果及阐明影响青藤碱凝胶剂质量的主要分子作用机制。最后制备同浓度的青藤碱凝胶剂与参比制剂进行质量评价,主要使用改良Franz扩散池法,以离体大鼠的皮肤作为透皮渗透模型对青藤碱凝胶剂和参比制剂的体外透皮性能进行研究。结果:游离青藤碱与卡波姆相容性最好;最佳处方为:青藤碱3.0%、卡波姆9401.0%、无水乙醇30%、甘油5.0%、薄荷醇10.0%、三乙醇胺2.0%,最后补足蒸馏水至凝胶剂总质量为100g,制备得乳白色透明状青藤碱凝胶剂。影响青藤碱凝胶剂质量的主要分子机制为:聚合物分子的Rg越大,结构越不稳定,其在凝聚态体系中扩散速率越慢,不利于药物分子的释放;聚合物分子的密度分布越大越有利于水的储存,药物分子在聚合物中的释放更容易;径向分布函数越大,分子间相互作用力越强,药物分子的扩散速率越慢,不利于药物释放;促渗剂对青藤碱经皮促进的主要原理是改变了皮肤脂质双层头尾的有序参数,破坏脂质双层的结构,从而使青藤碱分子更容易进入皮肤。体外透皮结果表明:青藤碱凝胶剂的释放速率和体外累积渗透量以及药物在皮肤中的累积滞留量都优于参比制剂。结论:本课题基于分子动力学模拟方法对青藤碱凝胶剂进行研究,相比传统凝胶剂处方开发的循环往复的试错筛选试验,本方法具有高效、经济且结果准确的优势。此外,本课题的成功应用也为该领域的其他科学研究提供宝贵的经验和理论基础。

关键词：游离青藤碱凝胶剂处方筛选分子动力学模拟分子作用机制体外

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直流锅炉蒸汽压力与中间点温度耦合特性分析

中国电机工程学报 2017年第4期37卷 1142-1150页

作者：田亮练海晴刘鑫屏刘吉臻华北电力大学河北省保定市071003

汽轮机调门开度扰动实验得到的超临界直流炉蓄热系数其数值明显小于锅炉设计参数的计算值和直接能量平衡协调控制系统的调试值。分析发现,直流炉与汽包炉蓄热利用的机制存在差异:直流炉压力变化时只能利用汽水部分蓄热,中间点温度变化... 详细信息

汽轮机调门开度扰动实验得到的超临界直流炉蓄热系数其数值明显小于锅炉设计参数的计算值和直接能量平衡协调控制系统的调试值。分析发现,直流炉与汽包炉蓄热利用的机制存在差异:直流炉压力变化时只能利用汽水部分蓄热,中间点温度变化时才能利用金属部分蓄热。将直流炉汽水系统横向划分为传热区和容积区,分别建立传热区金属与容积区汽水蓄热过程能量平衡方程,可建立微分方程形式的直流炉汽水系统核心模型,也能籍此定量分析蒸汽压力与中间点温度的耦合特性。将机组实际燃料量–给水流量–汽轮机高调阀开度引入模型,变工况下中间点温度–机前压力–发电负荷模型输出值与机组实际值很好吻合,显示模型有足够的准确度。

关键词：直流锅炉蓄热系数中间点温度耦合协调控制压力

卷曲螺旋结构域蛋白2通过促进线粒体自噬抑制帕金森病SH-SY5Y细胞凋亡

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中国组织工程研究 2025年第25期29卷 5403-5413页

作者：祝柳慧张歆悦朱洲海杨兴隆管莹刘彬昆明医科大学第一附属医院神经内科云南省昆明市650032 烟草与健康联合研究院云南省昆明市650106

背景:卷曲螺旋结构域蛋白2(coiled-coil-helix-coiled-coil-helix domain-containing 2,CHCHD2)能否调控PINK1/Parkin介导的线粒体自噬在帕金森病中发挥神经保护作用尚未可知。目的:探讨CHCHD2在6-羟基多巴胺诱导的帕金森病细胞模型中对PINK1/Parkin信号通路介导的线粒体自噬发挥的作用及机制。方法:利用重组质粒转染技术过表达或敲低CHCHD2,用6-羟基多巴胺构建SH-SY5Y细胞帕金森病模型后分对照组、模型组、过表达阴性对照+6-羟基多巴胺组、敲低阴性对照+6-羟基多巴胺组、过表达CHCHD2+6-羟基多巴胺组和敲低CHCHD2+6-羟基多巴胺组。Western blot及RT-qPCR检测CHCHD2的表达;Western blot检测LC3Ⅰ/Ⅱ、p62、MFN1、COXⅣ、DRP1、PINK1、Parkin、TIM23、Bax、Bcl-2及cleavedcaspase3蛋白表达;CCK-8、JC-1和活性氧试剂盒检测细胞活性、线粒体膜电位和活性氧水平,单丹磺酰尸胺染色观察细胞自噬情况,透射电镜观察自噬溶酶体。结果与结论:①与对照组相比,模型组细胞活性、线粒体膜电位及CHCHD2、PINK1、Parkin蛋白表达降低,活性氧水平、凋亡水平及LC3Ⅰ/Ⅱ、p62蛋白表达升高(P<0.05),并观察到自噬溶酶体的存在;②与模型组相比,过表达CHCHD2能降低细胞活性氧水平,升高线粒体膜电位及PINK1、Parkin和MFN1蛋白表达水平,并观察到线粒体自噬溶酶体增多,而敲低CHCHD2后有与上述相反的作用,并伴有COXⅣ、TIM23和p-DRP1蛋白表达的升高(P<0.05);③与模型组相比,过表达CHCHD2能减少细胞凋亡,上调Bcl-2并下调Bax及cleavedcaspase3蛋白的表达,而敲低CHCHD2后有与上述相反的作用(P<0.05);④结果提示,CHCHD2在6-羟基多巴胺诱导的帕金森病细胞模型中可以通过促进PINK1/Parkin介导的线粒体自噬改善线粒体功能从而减轻细胞凋亡发挥神经保护作用。

关键词：帕金森病卷曲螺旋结构域蛋白2 PINK1 Parkin 线粒体自噬线粒体功能细胞凋亡 6-羟基多巴胺 SH-SY5Y细胞

液晶智能超表面辅助的室内可见光通信系统优化设计

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工程科学学报 2025年第2期47卷 307-314页

作者：余礼苏吕欣欣钟润张鸣莉王正海王玉皞南昌大学信息工程学院南昌330031 南昌大学先进信号处理与智能通信江西省重点实验室南昌330031

可见光通信(VLC)作为6G的候选技术,具备广阔的免许可频谱、更高的安全级别、避免射频干扰等诸多优势,这些特点使得VLC成为射频通信的有效补充方案.本文设计并优化了一种基于功率域非正交多址(PD-NOMA)技术的室内VLC下行链路通信系统,该... 详细信息

可见光通信(VLC)作为6G的候选技术,具备广阔的免许可频谱、更高的安全级别、避免射频干扰等诸多优势,这些特点使得VLC成为射频通信的有效补充方案.本文设计并优化了一种基于功率域非正交多址(PD-NOMA)技术的室内VLC下行链路通信系统,该系统中包括一块位于信道中间的同时透射和反射智能超表面(STAR-RIS)和一个基于液晶智能超表面(LC-RIS)的接收器.为了评估所设计的系统性能,本文提出了一个和速率最大化问题,并考虑了实际情况下发射机和接收机之间的视距(LoS)路径存在非用户遮挡因素.由于所提出优化问题的非凸性,首先使用二次变换将目标函数转化为一个分式规划(FP)问题,其次采用分步优化算法和凸优化(CVX)工具来获得可行解.此外,本文分析了发光二极管(LED)的数量、入射光波长以及液晶折射率对室内可见光通信系统和速率的影响.数值仿真结果表明,在能量分裂(ES)操作协议下,STAR-RIS和LC-RIS联合辅助的室内VLC系统的和速率明显高于仅有反射智能超表面(RIS)和无LC-RIS的VLC系统.LED灯数量、入射光波长以及液晶(LC)折射率均会在一定程度上对系统性能产生影响.这些研究结果为室内可见光通信系统的设计和优化提供了重要参考.

关键词：可见光通信同时透射和反射智能超表面液晶智能超表面功率域非正交多址分式规划

封育对蒿类荒漠草地土壤微生物碳源利用特征的影响

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草业学报 2025年第1期 29-40页

作者：阿斯太肯·居力海提孙宗玖于冰洁迪达尔·比苏力旦李美莎敬一胜新疆农业大学草业学院新疆草地资源与生态自治区重点实验室西部干旱荒漠区草地资源与生态教育部重点实验室

为探究蒿类荒漠草地土壤微生物碳源利用特征对封育的响应规律，以新疆昌吉回族自治州呼图壁县和玛纳斯县蒿类荒漠草地为对象，采取野外实地调查及室内分析相结合的方法，对封育内外土壤微生物碳源利用特征进行测定，并结合植被特征、土... 详细信息

为探究蒿类荒漠草地土壤微生物碳源利用特征对封育的响应规律，以新疆昌吉回族自治州呼图壁县和玛纳斯县蒿类荒漠草地为对象，采取野外实地调查及室内分析相结合的方法，对封育内外土壤微生物碳源利用特征进行测定，并结合植被特征、土壤理化性质对其驱动因素进行分析。结果表明：1）封育后蒿类荒漠草地地上生物量及凋落物生物量分别显著增加142.53%～250.05%和135.68%～259.84%(P0.05）;3）封育后微生物群落功能多样性除呼图壁样地0～10 cm土层外，其余土层McIntosh指数和Shannon-Wiener指数分别增加14.72%～47.01%和36.29%～74.76%，而Simpson指数降低1.09%～7.53%(P>0.05)。封育提高了蒿类荒漠草地微生物多样性；4）通过冗余分析，发现封育下蒿类荒漠草地0～10 cm土层微生物碳源主要驱动因子为土壤有机碳和凋落物，而30～50 cm土层则为土壤全磷和地上生物量。综上所述，封育加强了蒿类荒漠草地土壤微生物的代谢活性，推动了蒿类荒漠草地生态系统的养分循环和转化（有机碳、全氮和全磷），提高了蒿类荒漠草地微生物多样性，促进了蒿类荒漠退化草地的恢复。

关键词：封育蒿类荒漠草地碳源代谢活性微生物碳源多样性 Biolog-ECO法

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采用N_2O与含金属HTPB燃料固液火箭发动机燃速试验研究(英文)

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推进技术 2014年第3期35卷 413-421页

作者：田辉吴俊峰俞南嘉李君海蔡国飙北京航空航天大学宇航学院北京100191

为了研究含金属固体燃料固液火箭发动机的燃速及发动机的工作特征,采用N2O氧化剂与含Al,Mg和C的HTPB基固体燃料的固液发动机进行试验研究与分析,试验在3种尺寸药柱、多种氧化剂流量下进行,获得发动机的燃速、燃烧室压强及燃烧效率等参... 详细信息

为了研究含金属固体燃料固液火箭发动机的燃速及发动机的工作特征,采用N2O氧化剂与含Al,Mg和C的HTPB基固体燃料的固液发动机进行试验研究与分析,试验在3种尺寸药柱、多种氧化剂流量下进行,获得发动机的燃速、燃烧室压强及燃烧效率等参数。为分析辐射换热对燃速的影响,把燃速分成两部分并提出相应的分析式:一部分由对流换热控制的燃速,由通过药柱通道的总质量流率来衡量;另一部分由辐射换热控制,通过燃烧产物中凝相组分对固体燃料壁面的辐射换热量决定。对试验结果进行分析发现,除富氧的情况外,热辐射控制的燃速约占总燃速的30%~60%,辐射控制燃速与对流控制燃速的比例趋势与燃烧产物中凝相组分的质量分数随氧燃比的变化规律相似。同时,试验结果显示,试验燃速总体上随着固体药柱通道中氧化剂质量流率的增加而增大。发动机的燃烧效率绝大多数位于80%~97%的范围,在化学当量比附近和富氧范围内,随着燃烧温度的降低而降低,效率曲线与理论绝热燃烧温度值的平方相似。

关键词：固液火箭发动机燃烧效率燃速含金属固体燃料

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固液火箭发动机试验燃速的计算

航空动力学报 2013年第4期28卷 941-946页

作者：吴俊峰田辉李君海俞南嘉蔡国飙北京航空航天大学宇航学院北京100191

基于固液火箭发动机固体药柱燃速与药柱通道氧化剂质量流率的关系,推导分析得出:在2s短工作时间内或者药柱通道直径增大10%的情况下,燃烧室压力与其氧化剂质量流量成正比.因此通过试验测量的燃烧室压力可计算得到发动机转级或者关机拖... 详细信息

基于固液火箭发动机固体药柱燃速与药柱通道氧化剂质量流率的关系,推导分析得出:在2s短工作时间内或者药柱通道直径增大10%的情况下,燃烧室压力与其氧化剂质量流量成正比.因此通过试验测量的燃烧室压力可计算得到发动机转级或者关机拖尾段中的氧化剂质量流量.据此,计算发动机拖尾段消耗的燃料质量,消除发动机拖尾段燃料消耗对平均燃速的影响,可以修正常用的计算试验燃速的起止点平均法.利用此方法对两种试验推进剂组合的燃速进行了计算,原偏高的燃速值降低约20%,不同尺寸发动机的燃速符合尺寸规律,偏差在5%以内,使小尺寸发动机测得的燃速可应用到大尺寸发动机的设计中.

关键词：燃速计算固液火箭发动机燃烧室压力氧化剂质量流量起止点平均法