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基于数据驱动方法的二维金属氧化物光电和铁电性质研究

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基于数据驱动方法的二维金属氧化物光电和铁电性质研究

作者：关淇西安理工大学

学位级别：硕士

随着科技的迅速发展,机器学习等数据驱动方法在各学科领域展现出重要潜力。在材料科学中,这些方法已成为新材料发现、性能优化和创新推动的关键技术。二维金属氧化物作为新型材料,因其独特结构和优异性能已成研究热点,而在光电和铁电领... 详细信息

随着科技的迅速发展,机器学习等数据驱动方法在各学科领域展现出重要潜力。在材料科学中,这些方法已成为新材料发现、性能优化和创新推动的关键技术。二维金属氧化物作为新型材料,因其独特结构和优异性能已成研究热点,而在光电和铁电领域,材料应用前景与数量之间的不匹配成为该领域研究的困境之一。传统材料研发依赖试错实验,效率低下;机器学习等数据驱动方法可通过分析实验数据,发现关键因素以预测性能,提高研发效率。然而,机器学习在材料科学领域也面临数据质量和维度挑战,包括特征和模型选择问题。另外,在铁电材料领域,由于高性能材料数据不足带来的机器学习训练模型困难、预测准确性受影响更是一大难题。如何有效运用数据驱动方法解决以上难题是当前研究重点。为解决这些难题,本文采用多种机器学习和深度学习技术,对二维金属氧化物,特别是过渡金属氧化物和钙钛矿氧化物的光电和铁电性质进行预测研究。主要工作有:(1)利用Materials Project、JARVIS-DFT材料数据库以及文献数据,构建涵盖多种材料体系光电、铁电性质的材料数据集,结合9种机器学习算法,对二维金属氧化物、过渡金属氧化物、钙钛矿氧化物的带隙性质、带隙、形成能进行预测,得到均高于0.84的模型预测结果。(2)结合多个预测精度高于0.85的算法模型和SHAP分析方法,针对不同材料的预测结果进行可视化分析,提出有关二维金属氧化物、钙钛矿氧化物具备理想带隙、形成能的设计原则,有助于研究人员快速设计具有目标属性的二维金属氧化物材料。(3)整合高质量特征集的建立方法与高精确度算法预测模型,创建了一种简单、高效、普适的二维金属氧化物光电性质预测模型。该模型适用于训练更多具有不同光电性能的二维金属氧化物,扩展研究范围。(4)针对小数据量的钙钛矿氧化物铁电数据集,构建结合卷积神经网络(CNN)和注意力机制(Attention)的深度学习模型框架,并用于预测钙钛矿氧化物居里温度和铁电标签,分别获得0.80和0.82的有效预测精度,显著优于传统模型。(5)综合评估21887条未知钙钛矿氧化物的铁电、光电信息,设置相关性能阈值,成功筛选出295条高性能潜在铁电材料。验证结果表明至少有100条为潜在新发现。这一发现有望为铁电材料领域的研究和应用带来新的突破。本工作立足于二维金属氧化物在光电、铁电领域面临大批量研究时遇到的困难,利用多种数据驱动手段,针对其光电、铁电性质进行多角度预测,结合有效模型分析方法对二维金属氧化物展开研究,为相关领域二维光电氧化物材料的研究做出贡献。同时,这些方法有望推广至更庞大的研究体系,为二维材料与数据驱动的快速发展添砖加瓦。

关键词：二维金属氧化物机器学习深度学习铁电钙钛矿氧化物

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江苏农机创新主体创新动态分析

中国农机化学报 2024年第4期45卷 302-310页

作者：刘勤曹光乔胡良龙王祎娜司明昊农业农村部南京农业机械化研究所南京市210014 江苏省农业机械工业协会南京市210016

为准确把握2021年江苏农机科研院所、高校、企业等创新主体技术创新动态,以专利为视角,重点针对耕整地机械化、种植机械化、田间管理机械化、收获机械化、智能农机5个技术领域,分析江苏农机重要创新主体及重要创新团队的年度创新活动,... 详细信息

为准确把握2021年江苏农机科研院所、高校、企业等创新主体技术创新动态,以专利为视角,重点针对耕整地机械化、种植机械化、田间管理机械化、收获机械化、智能农机5个技术领域,分析江苏农机重要创新主体及重要创新团队的年度创新活动,同时比较江苏重要创新主体与国内外优势创新主体在各技术领域专利质量上的优劣势。研究表明,江苏专利结构更趋优化,创新综合实力和活力全国领先,但国际竞争力尚待提升,企业创新主体的地位尚未完全确立。

关键词：农机产业专利农机创新主体可视化分析创新活动细分领域

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节能减排理念下绿色建筑暖通空调节能优化设计方法研究

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中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2024年第10期 0042-0045页

作者：代红旭胡良奥意建筑工程设计有限公司广东深圳518000

全球气候变化日益加剧、能源消耗与碳排放问题日益严重,暖通空调系统作为建筑领域的重要组成部分,在建筑能耗中占据着重要的位置,对环境负荷也有显著的影响。传统建筑暖通空调设计能源浪费、系统运行效率低下等,全面考虑建筑的 passivha... 详细信息

全球气候变化日益加剧、能源消耗与碳排放问题日益严重,暖通空调系统作为建筑领域的重要组成部分,在建筑能耗中占据着重要的位置,对环境负荷也有显著的影响。传统建筑暖通空调设计能源浪费、系统运行效率低下等,全面考虑建筑的 passivhaus 设计理念、利用新型高效设备及智能化控制系统,已成为改善系统性能与降低能耗的关键路径。绿色建筑暖通空调系统的节能优化设计,不仅关注技术革新与设备更新,更强调整体系统的集成与优化,能达到全生命周期成本及环境效益的最优平衡。总而言之,绿色建筑暖通空调节能优化设计方法,旨在通过技术创新与系统集成,为建筑行业的节能减排目标贡献力量,推动未来建筑领域向更加环保与可持续的方向迈进。

关键词：节能减排绿色建筑暖通空调节能优化设计方法

让量感有“感”可依--《吨的认识》教学对比与思考

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小学教学设计 2024年第2期 6-9页

作者：胡良梅江苏省邱州市教师发展中心

量感,就是在脱离测量工具的环境中,仍能对事物属性的计量作出合理判断的能力。量感的核心内涵,可以解读为三个关键词:1.直观感知:“对事物的可测量属性及大小关系的直观感知”;2.选择:“针对真实情境选择合适的度量单位进行度量”;3.估... 详细信息

量感,就是在脱离测量工具的环境中,仍能对事物属性的计量作出合理判断的能力。量感的核心内涵,可以解读为三个关键词:1.直观感知:“对事物的可测量属性及大小关系的直观感知”;2.选择:“针对真实情境选择合适的度量单位进行度量”;3.估计:“合理得到或估计度量的结果”。认识事物是从认识事物的属性开始的,事物的“可测量属性”主要包括空间形式(长度、面积、体积、角度)时间、质量等。在现实情境中,通过直观感知、选择和估计对事物属性作出合理的判断,就是量感的表现。

关键词：直观感知真实情境现实情境度量单位量感事物属性测量工具对比与思考

基于主轴扭矩—转角特性的高压隔离开关缺陷分析仿真

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高压电器 2024年第1期60卷 48-54页

作者：关为民卞超李东风国网江苏省电力有限公司超高压分公司南京211102

高压隔离开关的工作环境较为恶劣,导致其经常出现各种故障问题,为电网运行带来巨大安全隐患。为提高高压隔离开关的检修质量,提出基于主轴扭矩—转角特性的高压隔离开关缺陷分析仿真。搭建仿真平台,利用非植入式主轴扭矩—转角检测系统... 详细信息

高压隔离开关的工作环境较为恶劣,导致其经常出现各种故障问题,为电网运行带来巨大安全隐患。为提高高压隔离开关的检修质量,提出基于主轴扭矩—转角特性的高压隔离开关缺陷分析仿真。搭建仿真平台,利用非植入式主轴扭矩—转角检测系统测量分闸与合闸过程中主轴扭矩—转角特性曲线,分析高压隔离开关的运动特性。仿真结果证明,卡涩状态下根据主轴扭矩—转角特性曲线得知合闸段的相关系数为0.81,证明高压隔离开关远远偏离正常状态,能够直观反映其存在卡涩缺陷;平衡弹簧疲劳状态下根据主轴扭矩—转角特性曲线得知合闸面积低于分闸面积,合闸段的相关系数远远低于正常值,说明平衡弹簧处于疲劳状态,文中方法具有一定的应用价值。

关键词：主轴扭矩主轴转角高压隔离开关运动特性卡涩缺陷

海洋环境下BFRP筋增强珊瑚混凝土柱抗侵蚀性能

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材料导报 2024年第9期38卷 126-135页

作者：陈爽韦丽兰陈红梅关纪文广西科技大学土木建筑工程学院广西柳州545006 桂林理工大学土木工程学院广西桂林541004 南宁学院土木与建筑工程学院南宁530200

为探究海洋环境下玄武岩纤维(Basalt fiber reinforced polymer,BFRP)筋的劣化机理、评估BFRP筋增强珊瑚混凝土柱抗侵蚀性的退化程度,对海水环境下BFRP筋、珊瑚混凝土进行受压性能试验。基于材性试验,对12根BFRP筋增强珊瑚混凝土柱进行... 详细信息

为探究海洋环境下玄武岩纤维(Basalt fiber reinforced polymer,BFRP)筋的劣化机理、评估BFRP筋增强珊瑚混凝土柱抗侵蚀性的退化程度,对海水环境下BFRP筋、珊瑚混凝土进行受压性能试验。基于材性试验,对12根BFRP筋增强珊瑚混凝土柱进行轴心受压试验,并采用扫描电子显微镜(SEM)对试件破坏后其内部BFRP筋材进行微观试验,检测分析玄武岩纤维、纤维-树脂界面处的化学成分。结果表明:干湿循环条件对BFRP筋的极限承载力影响强于浸泡环境;珊瑚混凝土轴压柱破坏后,其内部筋材均发生了一定程度的腐蚀劣化,构件的承载性能很大程度取决于内部钢筋的锈蚀程度。最后,基于试验结果,分析不同海水腐蚀类别、不同腐蚀周期对构件内部BFRP筋、珊瑚混凝土微观成分的变化规律,探讨不同因素对构件耐久性能的影响机理。

关键词：海洋环境 BFRP筋珊瑚混凝土抗侵蚀性能

关于相关数据流的随机梯度哈密尔顿蒙特卡罗算法的非渐近估计

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应用数学进展 2024年第2期13卷 569-583页

作者：杨金圆胡良剑东华大学理学院上海

近年来,基于朗之万蒙特卡罗方法的随机梯度下降算法得到了广泛应用。这些算法通过在梯度的估计中注入适当的高斯噪声以实现在非凸优化问题中的全局收敛。随机梯度哈密尔顿蒙特卡罗(SGHMC)是随机梯度下降带有动量的一种变体,通常的研究... 详细信息

近年来,基于朗之万蒙特卡罗方法的随机梯度下降算法得到了广泛应用。这些算法通过在梯度的估计中注入适当的高斯噪声以实现在非凸优化问题中的全局收敛。随机梯度哈密尔顿蒙特卡罗(SGHMC)是随机梯度下降带有动量的一种变体,通常的研究以样本数据相互独立的假设为前提来分析SGHMC算法的收敛性,然而实际中的样本数据往往存在相关性。本文在数据流具有相关性(满足一定的条件混合特性)的条件下,给出了SGHMC算法的非渐进估计,建立了全局Lipschtiz条件下SGHMC算法的收敛性定理,得到了迭代分布与目标分布之间Wasserstein距离的上界。

关键词：随机梯度哈密尔顿蒙特卡罗非渐进估计非凸优化相关数据流

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绝经后子宫内膜病变相关因素的临床分析

绝经后子宫内膜病变相关因素的临床分析

作者：关诗敏吉林大学

学位级别：硕士

研究目的:随着人类预期寿命的延长,绝经后期在女性生命周期中所占比例不断增大。绝经后女性健康问题更应该受到重视,从而提高绝经后女性的生活质量。本研究分析了绝经后女性子宫内膜病变的种类,对比子宫内膜良性病变组、AH/EC组患者相... 详细信息

研究目的:随着人类预期寿命的延长,绝经后期在女性生命周期中所占比例不断增大。绝经后女性健康问题更应该受到重视,从而提高绝经后女性的生活质量。本研究分析了绝经后女性子宫内膜病变的种类,对比子宫内膜良性病变组、AH/EC组患者相关因素的差异,从而得出子宫内膜恶性病变的危险因素,对绝经后女性做到提示作用。对绝经后有高危因素的女性应及早进行干预,以便对患者进行及时有效的预防及治疗,以防病情延误。另外,宫腔镜检查对诊断早期子宫内膜癌的价值已得到了大家的认可,但术前的宫腔镜检查是否会增加癌细胞盆腹腔转移的风险是妇科医生关注的问题。我们对术前已行宫腔镜检查的子宫内膜恶性病变患者腹水脱落细胞学阳性率进行统计,以期寻找子宫内膜恶性病变患者术前宫腔镜检查安全性的证据。研究方法:收集2021年1月至2023年3月在吉林大学第一医院妇科因绝经后子宫内膜病变住院的女性患者作为研究对象,共714例。按照病理结果分为子宫内膜良性病变组及AH/EC组。本研究回顾性分析了绝经后女性子宫内膜病变的分布特征及疾病类型,分析得出子宫内膜病变的相关因素,通过对比子宫内膜良性病变组和AH/EC组的相关因素,得出子宫内膜恶性病变的高危因素。将AH/EC组患者按照疾病筛查方式分为宫腔镜检查组和诊断性刮宫组,分析分析两种内膜取样方式的诊断符合率。统计两组患者手术中腹水脱落细胞学阳性率,以此判断子宫内膜恶性病变术前宫腔镜检查是否会增加癌细胞盆腹腔种植的风险。研究结果:1、疾病构成比714名绝经后子宫内膜病变:子宫内膜良性病变组449例(62.89%),包括:子宫内膜息肉359例(50.28%)、子宫黏膜下肌瘤51例(7.14%)、子宫内膜炎16例(2.24%)、子宫内膜增生不伴非典型增生13例(1.82%),正常子宫内膜10例(1.40%);AH/EC组265例(37.11%),包括:子宫内膜非典型增生20例(2.80%)及子宫内膜癌245例(34.31%)。2、子宫内膜病变患者的一般临床资料的比较(1)年龄及绝经年龄:子宫内膜良性病变组449例,中位年龄58岁。AH/EC组265例,中位年龄59岁。经统计学分析,两组在年龄分布上差异无统计学意义(P=0.077)。在年龄分组各组中,两组病变不存在统计学差异(P=0.505)。两组在绝经年龄及绝经年限上差异无统计学意义(P=0.977,P=0.064)。总体上发现,子宫内膜良性病变组患者占比随着年龄及绝经年龄的增加逐渐下降,AH/EC组患者占比随着年龄及绝经年龄的增加逐渐上升。(2)体重指数(Body mass index,BMI):714例患者中BMI资料完整者有698例,肥胖者有330例(47.3%)。对子宫内膜良性病变组、AH/EC组患者BMI进行统计学分析,AH/EC组患者中位BMI为25.59kg/m2,子宫内膜良性病变组患者中位BMI为24.28kg/m2,AH/EC组患者中位BMI显著高于子宫内膜良性病变组患者中午BMI,差异具有统计学意义(P0.05)。(6)将肥胖(BMI≥25Kg/m2)、高血压、糖尿病、未生育等单因素危险因素纳入二元Logistic回归,结果显示未生育、肥胖及糖尿病是AH/EC的独立危险因素。3、临床症状:AH/EC组患者伴有绝经后阴道流血、流液者有243例,占比91.70%,子宫内膜良性病变患者伴有绝经后

关键词：子宫内膜病变绝经后高危因素超声宫腔镜

水下无线传感器网络认证方案和信任评估模型研究

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水下无线传感器网络认证方案和信任评估模型研究

作者：关徵韵曲阜师范大学

学位级别：硕士

水下无线传感器网络(Underwater Wireless Sensor Networks,UWSNs)常常部署在无人值守甚至敌对的环境中,因此确保节点间的安全通信显得尤为关键。与陆地无线传感器网络(Terrestrial Wireless Sensor Networks,TWSNs)相比,UWSNs 存在着... 详细信息

水下无线传感器网络(Underwater Wireless Sensor Networks,UWSNs)常常部署在无人值守甚至敌对的环境中,因此确保节点间的安全通信显得尤为关键。与陆地无线传感器网络(Terrestrial Wireless Sensor Networks,TWSNs)相比,UWSNs 存在着本质性差异和独特性挑战。TWSNs在设计安全策略和机制时通常依赖稳定的能源供应和较宽松的带宽条件,而UWSNs则面临着水声信道不可靠、水下节点硬件资源有限、网络环境不安全、网络拓扑的未知性和动态性等诸多因素的限制,所以陆地网络的安全解决方案难以直接应用于水下环境。因此,本文聚焦于如何增强UWSNs的安全性,旨在设计面向UWSNs的安全体系结构,构建综合防护系统,其中包括混合认证方案和抗攻击信任评估模型两个模块,从而确保UWSNs能够高效抵御来自外部和内部的攻击。本文的具体研究内容如下:(1)针对水下传感器节点未经授权非法访问,致使网络安全性受损以及通信开销增大的问题,提出面向UWSNs的混合认证方案,其中包括初始化、组网认证、移动节点再认证、密钥管理与更新、新节点加入五个阶段。首先,设计基于椭圆曲线加密(Elliptic Curve Cryptography,ECC)和对称多项式的高效认证协议,仅需三次通信即可完成安全身份认证,有效降低通信开销。其次,考虑到水下节点的计算能力限制,充分利用移动节点已经通过身份认证的事实,设计基于信任迁移的轻量级认证协议,有效减轻节点的计算负担。再次,为了增强网络的安全性,提出灵活的密钥更新机制,分为周期性更新和检测到恶意节点时自动更新两种方式。同时,构建多种密钥类型以自适应UWSNs中多样化的数据类型和安全需求。最后,安全性分析和性能分析表明,所提出的方案不仅在理论上满足水下网络的安全需求,而且在仿真实验中实现真正意义上的低成本开销和高效能运行。(2)针对身份认证可以有效抵御外部攻击却无法解决UWSNs内部攻击的问题,设计抗攻击信任评估模型,其中包括直接、间接和综合信任评估三个维度,旨在为UWSNs构建全面的信任评估体系。首先,深入分析水下环境特性和多种常见内部攻击,引入数据包交付率、数据包传输延迟和能耗作为直接信任评估指标。此外,为了确保信任评估的时效性和动态性,引入滑动时间窗口和时间衰减函数,实现直接信任值更新。其次,为了有效抵御坏嘴攻击,提出推荐相似度判断以降低恶意推荐的不良影响,并引入D-S证据理论整合多方推荐信任,提高评估的客观性和准确性。最后,充分考虑水下节点的移动性,在综合信任评估中重新定义权重因子γ,实现模型动态调整。仿真实验结果表明,所提出的模型在非攻击场景和三种攻击场景下均表现出良好性能,即使面对复杂攻击,该模型仍能有效识别恶意节点和正常节点,确保信任评估的准确性,并保障UWSNs的长期稳定与安全。

关键词：水下无线传感器网络安全体系结构认证方案信任评估模型