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通用类别不平衡机器学习：算法、应用与开源软件库

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通用类别不平衡机器学习：算法、应用与开源软件库

作者：刘芷宁吉林大学

学位级别：硕士

在许多现实应用中,机器学习算法面临着数据中类别样本数量不平衡的困难。随着互联网、分布式计算以及边缘计算等领域的快速发展,更多规模庞大、类别极度不平衡且可能包含大量噪声/缺失值的工业数据集不断产生。在面对这种分类任务时,大... 详细信息

在许多现实应用中,机器学习算法面临着数据中类别样本数量不平衡的困难。随着互联网、分布式计算以及边缘计算等领域的快速发展,更多规模庞大、类别极度不平衡且可能包含大量噪声/缺失值的工业数据集不断产生。在面对这种分类任务时,大多数现有的不平衡学习方法都存在性能不佳或计算效率底下的问题。为解决此问题,本文对类别不平衡问题的本质进行更深入地探讨:给学习器带来困难的不仅仅是类别数量不平衡本身,还有嵌入在数据分布中的其他因素,如类别分布重叠会极大地影响数据集的分类难度。考虑这些因素,为了能够在类别不平衡数据上训练无偏、高效且稳健的机器学习模型,本文提出了面向类别不平衡问题的两种新颖的集成学习算法,并在实际的应用场景中验证了它们的有效性。进一步地,本文实现了一个模块化、灵活、易扩展的类别不平衡/长尾机器学习库,以促进该领域研究代码的规范性、结果的可复现性以及在真实世界机器学习任务中的快速应用。本文为此研究领域做出了三项主要贡献:(1)本文提出基于类间平衡与类内平衡的集成学习框架DUBE。本文指出指出在传统类间不平衡定义的基础上,在数据分布中同一类样本之间的差异(类内不平衡)也应当被纳入考虑。有鉴于此,本文提出了一个通用的集成学习框架DUBE以同时进行类间和类内平衡,而不依赖繁重的基于距离的计算,在保持高计算效率的同时也获得了出色的分类性能。(2)本文提出元采样器驱动的最优化不平衡学习框架MESA。本文指出典型的不平衡学习方法包括重采样和重加权,是基于一些启发式的假设而设计的。在假设不成立的复杂任务中,它们往往存在性能不稳定、适用性差和计算成本高等问题。因此,本文提出了元不平衡学习框架MESA,其不依赖于人类直觉设计的策略,而是从数据中自动学习采样策略并直接优化最终性能指标,因此具有杰出的性能和跨任务可转移性。(3)本文实现了不平衡学习算法工具箱IMBENS,其整合实现了16种流行的不平衡集成学习方法及19种重采样方法,并通过高阶抽象、继承和多态保证了软件库的模块化、灵活性、以及易扩展性,以促进相关技术的发展和应用。

关键词：类别不平衡不平衡数据挖掘集成学习自步学习元学习

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抑郁症发病机制与高中生物学教学的统合

生物学教学 2024年第7期 80-83页

作者：刘芷瑜福建省福州华侨中学

抑郁症发病机制复杂，涉及大脑结构功能改变、神经内分泌调节失衡、表观遗传修饰等多方面因素。为使高中学生客观理性地认识抑郁症，本文在高中生物学知识体系的基础上，从神经生理学和表观遗传学角度解析抑郁症发病的分子机制，以期为... 详细信息

抑郁症发病机制复杂，涉及大脑结构功能改变、神经内分泌调节失衡、表观遗传修饰等多方面因素。为使高中学生客观理性地认识抑郁症，本文在高中生物学知识体系的基础上，从神经生理学和表观遗传学角度解析抑郁症发病的分子机制，以期为高中生物学教学提供参考。

关键词：抑郁症表观遗传神经内分泌高中生物学单元教学

基于低秩张量补全的非侵入式负荷监测缺失数据修复方法

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电网技术 2024年第1期48卷 394-404页

作者：杨挺叶芷杉徐嘉成杨振宁智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津市南开区300072

非侵入式负荷监测技术(non-intrusive load monitoring,NILM)作为实现智能电网用户侧细粒度感知的重要手段,有助于实现需求响应、提高“源-网-荷”互动效率和优化用能,助力实现“30·60目标”。高质量的量测信息是数据驱动型NILM的基础... 详细信息

非侵入式负荷监测技术(non-intrusive load monitoring,NILM)作为实现智能电网用户侧细粒度感知的重要手段,有助于实现需求响应、提高“源-网-荷”互动效率和优化用能,助力实现“30·60目标”。高质量的量测信息是数据驱动型NILM的基础,但由于数据采集装置故障、通道拥塞以及延时等都会导致数据缺失,尤其是严重的连续性缺失,由此造成非侵入式负荷监测与分解的精度下降,影响用户画像、需求响应等高级应用。因此,针对该问题,提出了一种基于CP分解的正则化低秩张量补全的量测数据缺失修复方法。算法突破传统单维数据处理局限,对NILM多维量测数据构建了三阶观测张量,从而利用数据内部时序关联性和参量维度间电气关联性进行正则化低秩张量补全。并针对每次核范数计算过程中奇异值分解计算量过大问题,采用基于CP因子矩阵分解的核范数计算降低计算量,减少计算时长,并证明了变换的等效性。最后基于NILM公开数据集iAWE进行了实验,实验结果表明所提出的方法可以提高数据修复精度,在高缺失率和连续缺失情况下仍能有较好地补全效果,并且通过非侵入式负荷分解实验证明其可有效提高分解精度,对智能电网提升细粒度感知能力具有良好的实际意义。

关键词：数据修复低秩张量核范数非侵入式负荷监测连续性缺失

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世界男子竞技体操竞争格局空间态势演变与中国应对策略

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世界男子竞技体操竞争格局空间态势演变与中国应对策略

作者：刘芷琳武汉体育学院

学位级别：硕士

实现体育强国梦与中华民族伟大复兴的中国梦紧密相联,而构建体育强国已成为我国体育事业追求的长期目标。自改革开放以来,我国竞技体操在举国体制的指引下取得了举世瞩目的成就,为我国竞技体操事业的发展和奥运争光计划作出了重大贡献... 详细信息

实现体育强国梦与中华民族伟大复兴的中国梦紧密相联,而构建体育强国已成为我国体育事业追求的长期目标。自改革开放以来,我国竞技体操在举国体制的指引下取得了举世瞩目的成就,为我国竞技体操事业的发展和奥运争光计划作出了重大贡献。其中,男子竞技体操代表团在奥运会上共取得了22金、15银、10铜的优异成绩。率领我国竞技体操事业从“崭露头角”迈向“接近巅峰”的跨越,是我国备战奥运会的重点优势项目。随着世界竞争格局日趋激烈,中国男子体操项目如何在复杂多变的国际形势中从容应对各类挑战,实现高质量发展,已然成为当下亟待关注的重要议题。基于1984年至2021年近10届奥运会有关世界男子竞技体操的数据资料予以深度解析,以世界男子体操奖牌分布为切入点,世界男子体操竞争格局为着力点——为中国现实困境处破题——从发展路径解决问题,紧密围绕“空间态势-世界格局-现实状况-应对策略”这四个内容层次作为逻辑主线,立足于现实基础以及实践困境,深度剖析国际男子体操的竞争态势以及中国男子体操的发展优势与所面临的挑战,深入探究中国男子体操代表队于国际竞争格局演变进程中所积累的成功经验以及所暴露的现实问题,并给出具有针对性的策略优化方案。主要研究结果如下:(1)空间态势:世界男子奥运奖牌的空间分布态势显著体现为主要集中于亚洲与欧洲,且呈现出波动性增长之态,相较而言,北美及南美的奖牌竞争实力疲弱,从而引发了显著的“马太效应”,即资源的两极分化状况,而奖牌分布的空间演化趋向是以亚洲和欧洲为核心,构建起“西北-东南”走向的椭圆形分布格局。(2)世界格局:在过去四十年中,从整体动态分析来看,以俄罗斯、英国、德国、罗马尼亚为代表的欧洲国家为中心,中国、日本、韩国,为代表的亚洲国家,美国为代表的北美国家在个别项目上具备较强竞争实力,而以巴西为代表的南美洲竞争力相对较弱。其中俄罗斯、中国、日本在世界男子体操领域已形成三足鼎立之势。(3)现实状况:中国男子竞技体操在激烈的国际竞争格局中,能够占据重要地位,主要有以下几点成功经验:坚持以举国体制为主导、科学备战奥运的策略;拥有优秀的教练团队,培育了一批杰出的运动人才;注重高难度技术的发展,增强了整体的竞争力;以及统筹兼顾各方面,确保取得全面胜利。然而,随着世界竞争态势的愈发激烈,中国男子体操也面临以下若干亟待解决的问题,包括:资源保障布局调控缺位,项目成才机制衔接不畅;传统训练培养理念主导,运动主体多样发展受阻;培养输送体系有待完善,优秀后备人才基础羸弱;国际话语空间日渐式微、竞争情报信息掌握滞后。(4)应对策略:完善资源分配执行机制,消弭成才机制断层鸿沟;丰富训练培养价值目标,打造项目发展多元价值;优化后备人才输送环境,激发人才梯队内生动能;整合情报信息服务平台,实现国际话语强国要义;实施科技驱动训练策略,深化智能训练创新水平;制定运动员个性化方案,增强技术优势难度储备。

关键词：奥运会男子竞技体操竞争格局态势演变应对策略

Mbone仿真骨压缩及扭转生物力学等效性研究

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实验力学 2024年第3期 287-294页

作者：李钰辛鹏刘谟语汪芷萱王君郇勇中国农业大学工学院中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室中国人民解放军南部战区总医院骨科中国科学院大学工程科学学院之江实验室前沿基础研究中心

在临床应用及骨力学研究中，尸体骨样品稀缺且一致性较差，因此力学等效仿真骨不可或缺。美国Sawbones合成骨是目前世界上最具认可度的力学等效仿真骨，但其模型基于西方人开发，与中国人骨型有差异，尤其是股骨前弓角和前倾角与中国人... 详细信息

在临床应用及骨力学研究中，尸体骨样品稀缺且一致性较差，因此力学等效仿真骨不可或缺。美国Sawbones合成骨是目前世界上最具认可度的力学等效仿真骨，但其模型基于西方人开发，与中国人骨型有差异，尤其是股骨前弓角和前倾角与中国人有较大不同。本文旨在通过生物力学实验，研究基于中国人骨特点自研的新型力学等效仿真骨Mbone股骨的压缩及扭转力学性能，验证其力学等效性。本文测试并对比了新型自研力学等效仿真骨Mbone股骨和Sawbones股骨的压缩及扭转力学性能，结果显示：受压时，Mbone股骨压缩刚度比Sawbones略高7.2%,且其压缩破坏载荷在尸体骨范围内，破坏后呈现出与临床相符的股骨颈骨折；Mbone股骨内侧中段偏后方的压应变明显高于Sawbones,其他15个区域压应变与Sawbones高度一致。受扭时，Mbone股骨内旋扭转刚度比Sawbones略低6.7%,外旋扭转刚度比Sawbones低18.3%。Mbone力学等效仿真股骨在压缩及扭转力学性能上均表现出良好的力学等效性，且更贴合中国人骨型，因此认为其可以替代进口产品作为尸体骨的力学等效模型。

关键词：力学等效压缩扭转 Mbone Sawbones 股骨

数据不确定性对西北太平洋两种混栖鲐生长研究的影响

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上海海洋大学学报 2024年第4期 848-858页

作者：刘芷维周雨霏郑琳琳麻秋云崔明远上海海洋大学海洋生物资源与管理学院国家远洋渔业工程技术研究中心大洋渔业资源可持续开发教育部重点实验室

依据2020—2023年“淞航”号渔业资源科学调查与生产船围网的鲐调查数据，着重分析了种类鉴定不确定性和不同数据来源（是否基于渔业生产获取的数据）对日本鲐和澳洲鲐生长特征的影响。研究发现，生产船样本肥满度略小于“淞航”号，且... 详细信息

依据2020—2023年“淞航”号渔业资源科学调查与生产船围网的鲐调查数据，着重分析了种类鉴定不确定性和不同数据来源（是否基于渔业生产获取的数据）对日本鲐和澳洲鲐生长特征的影响。研究发现，生产船样本肥满度略小于“淞航”号，且“淞航”号样本体质量增长更快，摄食情况相对较好。叉长-体质量关系的拟合结果表明，相同叉长下，澳洲鲐体质量小于日本鲐；不同数据来源与不同物种所求a值范围为1.886×10-6～6.721×10-5,b值多数大于3。a值变化较大，说明西北太平洋2021—2023年际水域环境变化较大；除2020年生产船日本鲐b值较小（b=2.66），为负异速增长外，其余均为正异速增长。依据混合效应模型对样本的叉长-体质量关系进行异质性分析，结果表明数据来源与年份对日本鲐与澳洲鲐生长研究结果的影响更显著，物种间差异不显著。在基于生长等生活史特征的相关鱼种资源评估和管理的过程中，建议充分考虑时间差异和不同数据来源导致的不确定性，而不是采用恒定的、缺乏时间变化和数据来源考虑的生活史参数；此外，鉴于实际操作的可行性和成本，暂时可不区分日本鲐和澳洲鲐，但仍然建议在科学研究过程中进一步探讨可能的影响。

关键词：西北太平洋鲐生长特征数据不确定性混合效应模型

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沙钢擦亮品牌底色筑梦钢铁强国 001

沙钢擦亮品牌底色筑梦钢铁强国

中国冶金报

作者：刘芷宁

多年来,沙钢始终坚持“创中国品牌、造世界精品”发展战略,以典型拳头产品打响品牌、引领市场,逐渐成为具有强大品牌影响力、高度创新活力的全球知名钢铁企业,品牌价值连年攀升。在第十九届世界品牌大会上,沙钢以662.95亿元品牌价值列中... 详细信息

多年来,沙钢始终坚持“创中国品牌、造世界精品”发展战略,以典型拳头产品打响品牌、引领市场,逐渐成为具有强大品牌影响力、高度创新活力的全球知名钢铁企业,品牌价值连年攀升。在第十九届世界品牌大会上,沙钢以662.95亿元品牌价值列中国500最具价值品牌榜单第133位。自主创

关键词：钢铁强国

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沙钢用科技引领企业绿色高质量发展 011

沙钢用科技引领企业绿色高质量发展

音乐语言的多样性:从古典到当代的作曲实践探索

中国冶金报

作者：刘芷宁

江南孟夏,风和日丽。沙钢码头碧波荡漾、水清岸绿,白鹭翩跹。巍然耸立的高炉、纵横交错的管道掩映在红花绿树之间…… “厂区太美了,像个大花园!”在5月29日的“企业开放日”活动上,职工家属武林感慨道。坚持“创新驱动、环保优先”...

江南孟夏,风和日丽。沙钢码头碧波荡漾、水清岸绿,白鹭翩跹。巍然耸立的高炉、纵横交错的管道掩映在红花绿树之间…… “厂区太美了,像个大花园!”在5月29日的“企业开放日”活动上,职工家属武林感慨道。坚持“创新驱动、环保优先”发展理念,沙钢坚定不移实施“打造精品基地

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戏剧之家 2024年第14期 96-98页

作者：刘芷涵内蒙古师范大学内蒙古呼和浩特010000

本文首先回顾了古典音乐的历史背景和核心元素,着重强调了旋律、和声、节奏、质地、动态、音色和形式等关键因素在不同历史时期的作曲实践中的作用。随后,对浪漫主义时期音乐的情感表达和现代主义音乐的融合与冲突进行了详细地探讨,强... 详细信息

本文首先回顾了古典音乐的历史背景和核心元素,着重强调了旋律、和声、节奏、质地、动态、音色和形式等关键因素在不同历史时期的作曲实践中的作用。随后,对浪漫主义时期音乐的情感表达和现代主义音乐的融合与冲突进行了详细地探讨,强调了音乐创新和挑战传统的重要性。在讨论当代音乐时,强调了流行音乐和电子音乐的兴起,以及全球化趋势对音乐多样性的影响,包括跨文化音乐融合和全球音乐交流。最后,聚焦于当代作曲家的实验和探索,包括对传统乐器的创新利用、噪声和环境音的融入,以及与其他艺术形式的跨界合作。

关键词：音乐语言多样性作曲实践探索

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