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基于注意力机制的运动想象识别算法研究

基于注意力机制的运动想象识别算法研究

作者：刘铭齐鲁工业大学

学位级别：硕士

脊髓损伤(Spinal Cord Injury,SCI)是由脊柱受损导致脊髓传播神经信号功能障碍的严重疾病。SCI往往使脊柱受损位置以下的躯体会出现运动障碍甚至瘫痪,对患者本人的身体和心理造成巨大的伤害。现阶段,脑机接口(Brain Computer Interface,... 详细信息

脊髓损伤(Spinal Cord Injury,SCI)是由脊柱受损导致脊髓传播神经信号功能障碍的严重疾病。SCI往往使脊柱受损位置以下的躯体会出现运动障碍甚至瘫痪,对患者本人的身体和心理造成巨大的伤害。现阶段,脑机接口(Brain Computer Interface,BCI)技术已经在临床环境中被用于对脊髓损伤患者的康复和治疗。通过基于运动想象(Motor Imagery,MI)的脑机接口系统能够实现对脊髓损伤病人的神经再生促进和外部设备控制,对于脊髓损伤病人具有非常大的意义。对于MI的脑电图信号进行解码是构建基于MI的BCI系统的重要一环,也是实现对患者脑活动认知与分析的关键环节。当下对MI脑电图(electroencephalogram,EEG)信号解码算法的研究虽然取得了相当大的进展,但依旧存在难以捕捉任务相关的全脑活动、算法稀疏性不足和落地困难等问题。本文为了解决上述几个问题,在常用的注意力机制中选择了自注意力(Self-Attnetion,SA)机制构建了EEG解码模型,并依靠深度特征可视化和SA机制的脑活动捕捉对SCI病人进行了脑活动分析。以下是本研究的主要内容:1.针对SCI患者MI的EEG信号进行时-频-空域分析,提取了共空间模式特征和改进S变换特征,构建基于Transformer神经网络的MI分类模型,被称为Time-frequency and Spatial Transformer(TFS-TR)。在该模型中,从EEG信号中提取的频域和空域特征向量输入到Transformer神经网络中进行多次SA深度特征编码,最后通过全连接层输出分类结果,达到93.56%的正确率。通过构建注意力矩阵脑网络,发现注意力头所关注的通道连接与EEG原始信号构建的脑网络具有相似性。本研究在对两种脑网络的表现进行多方面分析后发现,SA点积脑网络在脑活动分析中具有非常大的潜力。SA点积脑网络能够去除不体现样本差异的相关连接,为临床中的脑活动分析提供更有区分性的方法。2.为解决Transformer网络在基于运动想象的EEG数据集上表现不佳的问题,本文引入了专家混合层(Mixture of Experts,Mo E)和基于Kullback-Leibler散度的注意力池化机制:Prob Sparse Self-attention来对Transformer网络进行稀疏性改进。本研究提出了一种在SCI患者MI-EEG信号的空域特征以及频域特征上构建基于改进的Transformer神经网络分类模型的方法,被称为EEG Mo E-Prob-Transformer(EMPT),该模型在本文所用的SCI运动想象EEG数据集上取得了95.24%的正确率。在该模型中,从EEG信号中提取的时频域和空域特征被作为单通道的特征嵌入输入到改进的Transformer神经网络中通过注意力池化机制后进行特征重建,再依靠Mo E层中的专家模型进行稀疏性映射,最后通过全连接层输出结果。通过充分的消融实验和对注意力池化模块和Mo E的分析,解释了两种模块对于Transformer神经网络的改进效果。3.为了解决MI-EEG信号识别模型落地困难的问题,本研究构建MI-BCI系统的边缘端部署方案。使用边缘计算的方案对MI-BCI系统进行部署相较于使用云计算方案拥有信号处理时延低、数据安全性高以及成本较低的优势。利用Intel Neural Compute Stick 2、Jetson AGX Xavier、无线脑电采集设备、傅里叶X1型下肢动力外骨骼等设备构建了边缘计算所需的硬件平台,以满足边缘计算设备方案要求。对所提出的TFS-TR和EMPT模型利用剪枝和量化的技术方案进行稀疏轻量化处理,使其能够在边缘环境中进行部署。经过实验,在边缘环境中部署的模型取得了十分良好的成绩,达到了在临床环境中服务SCI病人的需求。

关键词：脑机接口深度学习注意力机制边缘计算

新课标启示下的体育课程思政设计与实践研究 ——以初中篮球课为例

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新课标启示下的体育课程思政设计与实践研究 ——以初中篮球课为例

作者：刘铭景德镇陶瓷大学

学位级别：硕士

本论文旨在探讨在《义务教育体育与健康课程标准(2022版)》(以下简称:新课标)启示下的体育课程思政教学设计与实践研究,以促进学生的身体素质、运动能力和思想政治素养的全面发展。具体的研究内容为如何将新课标提出的“学练赛评”一体... 详细信息

本论文旨在探讨在《义务教育体育与健康课程标准(2022版)》(以下简称:新课标)启示下的体育课程思政教学设计与实践研究,以促进学生的身体素质、运动能力和思想政治素养的全面发展。具体的研究内容为如何将新课标提出的“学练赛评”一体化、大单元教学等教学理念运用于体育课程思政的教学设计与教学实践当中;通过采用文献资料法、问卷调查法、实验法、逻辑分析法、数理统计法等方法,得出了以下的实验结果与研究结论:实验结果:1.在思政认知维度指标上,对照组在“练”与“赛”层次维度的思政认知情况与实验前相比具有显著性差异(0.01

关键词：新课标学练赛评大单元体育课程思政

一类考虑国家生育政策的生育观念传播模型的建立与分析

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一类考虑国家生育政策的生育观念传播模型的建立与分析

作者：刘铭重庆交通大学

学位级别：硕士

人口转型问题是当今中国乃至世界面对的重点问题,它与经济社会发展等问题息息相关.数学方法是研究人口转型问题的重要工具,本文借助常微分方程模型和年龄结构流行病模型的思想,考虑国家生育政策,建立人口转型中生育观念的传播模型,结合... 详细信息

人口转型问题是当今中国乃至世界面对的重点问题,它与经济社会发展等问题息息相关.数学方法是研究人口转型问题的重要工具,本文借助常微分方程模型和年龄结构流行病模型的思想,考虑国家生育政策,建立人口转型中生育观念的传播模型,结合生育观念入侵指数,讨论人口转型是否发生,这对地区和国家人口结构的预测具有十分重要的意义.本文主要研究内容如下:借助传染病模型的思想,建立了在无或有国家鼓励生育政策下刻画人口转型中生育观念传播的常微分方程模型,给出了低生育群体到高生育群体的生育观念是否传播的阈值.基于该阈值,讨论了模型解的指数增长性,周期性,全局渐近稳定性等动力学行为.数值例子验证了理论所得结果的正确性并对模型解随参数的变化进行了更全面的讨论.考虑国家生育政策和人口的年龄结构,建立了具有鼓励生育政策的年龄结构生育观念传播模型,将基本模型表述为Banach空间上的抽象柯西问题,证明了解的存在性和唯一性.基于规范化思想研究了非平凡解的存在性和其线性化稳定性.通过算子理论和谱方法研究了规范化系统的相对稳定性和原始系统的绝对稳定性.借助基本再生数,获得了边界解的稳定性条件.

关键词：年龄结构人口转型稳定性异步指数增长国家生育政策

聚氨酯/聚脲-有机硅海洋防污涂层的制备及其应用研究

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聚氨酯/聚脲-有机硅海洋防污涂层的制备及其应用研究

作者：刘铭齐鲁工业大学

学位级别：硕士

广阔无垠的海洋蕴藏着无法估量的资源,是大自然对人类的馈赠。我们对海洋的探索始于数千年前,如今开发和利用海洋资源已成为许多国家的重要发展战略。然而,在海洋工业和海洋活动中,海洋生物污损是一个不可避免的问题。海洋生物污损会给... 详细信息

广阔无垠的海洋蕴藏着无法估量的资源,是大自然对人类的馈赠。我们对海洋的探索始于数千年前,如今开发和利用海洋资源已成为许多国家的重要发展战略。然而,在海洋工业和海洋活动中,海洋生物污损是一个不可避免的问题。海洋生物污损会给船舶、核电站和采油平台等海洋工程装备造成巨大的危害。在众多海洋防污办法中,涂装防污涂料是最有效、经济、便捷的方法。为了确保良好的防污效果,目前市场上主流的防污涂料大多伴有生物杀灭剂或有毒物质的释放。随着海洋经济的发展和各国对海洋生态环境保护意识的提升,不含杀菌剂的低表面能防污涂料已成为海洋防污领域的研究热点。聚二甲基硅氧烷(PDMS)基防污涂料因其低表面能的特性,被认为是理想的海洋防污材料,但是由于水流冲刷提供的剪切力不足,如何在静态条件下保护海洋设备免受生物污损仍然是一个挑战。本文中,我们通过对有机硅大分子进行物理和化学改性,制备出了兼具机械性能和静态防污性能的海洋防污涂层。本论文的主要研究内容如下:1.以羟基双封端聚二甲基硅氧烷、聚四氢呋喃(PTMG)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主链,2,2′-双(羟甲基)丁酸(DMBA)为扩链剂,以γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550)为交联剂,制备了一种有机硅-聚氨酯聚合物。同时,以三氯生(TCS)为抗菌剂,将其均匀分散到聚合物体系中。结果表明,由于氨基甲酸酯基团的引入,提高了涂层的机械强度(极限抗拉强度:1.379 MPa,断裂伸长率:282%)。此外,涂层对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效率分别达到92.9%±5.8%和85.9%±5.3%,展现出优异的抗菌性能。2.以氨丙基双封端聚二甲基硅氧烷(APT-PDMS)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主链,2,6-二氨基吡啶(DAP)为扩链剂,7-氨基-4-甲基香豆素(AMC)为抗菌剂,γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550)为交联固化剂,制备了一种PDMS基聚脲聚合物。结果表明,由于脲键(-NH-CO-NH-)为体系提供了丰富的氢键,这种PDMS基聚脲聚合物具有优异的机械性能,力学强度在2 MPa以上,而且对环氧基材的附着力可达2.8 MPa。此外,AMC赋予了涂层静态防污的能力,涂层对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效率分别达到95.9%±3.8%和96.1%±3.3%。3.以氨丙基双封端聚二甲基硅氧烷(APT-PDMS)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主链,4,4’-二羟基二苯二硫醚和丁二酮肟(DMG)为扩链剂,单宁酸(TA)为抗菌剂,制备了一种PDMS基聚氨酯/聚脲聚合物。结果表明,由于氨基甲酸酯键(-NH-CO-O-)和脲键(-NH-CO-NH-)为体系提供了丰富的氢键,PDMS基聚氨酯/聚脲聚合物具有优异的机械性能,力学强度在1.93 MPa以上,且对环氧基材的附着力可达3.5 MPa,达到了在海洋环境中使用的要求。此外,TA赋予了涂层良好的抑菌性能,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效率分别达到94.8%±2.4%和95.7%±2.8%。

关键词：海洋防污污损脱附聚二甲基硅氧烷(PDMS) 低表面能

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一类二次矩阵方程的牛顿迭代法及其收敛性

工程数学学报 2024年第3期41卷 587-594页

作者：刘兰冬刘铭中国矿业大学(北京)理学院北京100083

二次矩阵方程是科学与工程计算中一类重要的方程,探讨有效的数值方法是一项有意义的工作,拟生灭过程在股价模拟、库存控制、排队论等很多领域都有着重要的应用,对一类来源于拟生灭过程的特殊的二次矩阵方程进行了研究。在最小非负解存... 详细信息

二次矩阵方程是科学与工程计算中一类重要的方程,探讨有效的数值方法是一项有意义的工作,拟生灭过程在股价模拟、库存控制、排队论等很多领域都有着重要的应用,对一类来源于拟生灭过程的特殊的二次矩阵方程进行了研究。在最小非负解存在且唯一的假设条件下,提出了牛顿迭代法并证明其收敛性。当初始矩阵取零矩阵时,牛顿迭代法产生的矩阵列收敛到方程的唯一最小非负解。最后通过数值例子验证算法的有效性与可行性。

关键词：二次矩阵方程拟生灭过程最小非负解牛顿迭代收敛性

数字人文视域下简帛文献的分词研究——以《里耶秦简牍》为例

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语言文字应用 2024年第3期 132-144页

作者：刘铭冯慧敏陈镱文西北大学科学史高等研究院陕西省文化遗产数字人文重点实验室

简帛文献是一类不同于传世典籍的传统文化载体。本文以两卷里耶秦简为例，结合数字人文的文本数据计算及分析方法，对其进行自动分词研究。基于经过人工标注的里耶秦简文本构建里耶秦简语料库，分别使用3类分词方法进行实验，对比并讨... 详细信息

简帛文献是一类不同于传世典籍的传统文化载体。本文以两卷里耶秦简为例，结合数字人文的文本数据计算及分析方法，对其进行自动分词研究。基于经过人工标注的里耶秦简文本构建里耶秦简语料库，分别使用3类分词方法进行实验，对比并讨论其结果。实验显示，Bi-LSTM-CRF模型的分词效果最佳，准确率达到94.54%，召回率94.82%,F值为94.68%。实验结果不仅验证了深度学习的分词方法在里耶秦简等简帛文献中的有效性和泛化能力，还表明其可应用于简帛词汇研究、语料库深加工以及文本分析等多元任务中。

关键词：数字人文简帛文献里耶秦简自动分词深度学习

AD小鼠前额叶皮层中间神经元局部信息流研究

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AD小鼠前额叶皮层中间神经元局部信息流研究

作者：刘铭麒电子科技大学

学位级别：硕士

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湛江口岸地区蜚蠊调查报告

广东卫生防疫 1988年第1期 66-68页

作者：韩华荣吴珊王爱民刘铭泉李彦彬刘如意唐伦湛江市卫生检疫所湛江市卫生检疫所湛江市卫生防疫站

为了解湛江口岸地区内蜚蠊(蟑螂)的种群本底情况,为国境口岸的疾病监测和卫生监督提供科学依据.我们于1985年6～7月对口岸地区蜚蠊种群分布情况作了一次摸底调查. 调查方法一、采样地点:根据不同的生态环境,选择食品车间、杂物仓库、... 详细信息

为了解湛江口岸地区内蜚蠊(蟑螂)的种群本底情况,为国境口岸的疾病监测和卫生监督提供科学依据.我们于1985年6～7月对口岸地区蜚蠊种群分布情况作了一次摸底调查. 调查方法一、采样地点:根据不同的生态环境,选择食品车间、杂物仓库、港口小麦仓库、停靠码头的交通船、海岛岸边和城郊的垃圾堆以及市内居民住宅区共6个不同类型38个调查点. 二、采样方法;以药物喷杀为主,结合广口玻璃瓶诱饵法和蟑螂纸粘扑法同时进行.药

关键词：口岸地区种群分布采样地点国境口岸靠码头广口玻璃瓶 Blattella 居民住宅区种群构成采样方法

黄山市新安江流域小微湿地景观格局演变及其雨洪调蓄效应研究

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黄山市新安江流域小微湿地景观格局演变及其雨洪调蓄效应研究

作者：刘铭韬安徽建筑大学

学位级别：硕士

湿地以其卓越的水文调节能力、生物地球化学作用和生态价值而闻名,在雨洪控制、水质净化、气候稳定以及生物多样性保育等多个方面扮演了不可或缺的角色。与湖泊和河流这类大型湿地相比,小微湿地凭借其独有的水文地理特征和生物地球化学... 详细信息

湿地以其卓越的水文调节能力、生物地球化学作用和生态价值而闻名,在雨洪控制、水质净化、气候稳定以及生物多样性保育等多个方面扮演了不可或缺的角色。与湖泊和河流这类大型湿地相比,小微湿地凭借其独有的水文地理特征和生物地球化学过程,能够提供一些独特的生态系统服务,这些服务往往在大型湿地中难以实现。黄山市新安江流域是重要的水源涵养保护区,然而,20世纪80年代末旅游经济的发展,该区域景观格局发生了较大变化。因此,揭示黄山市新安江流域小微湿地变化特征及影响因素、探讨小微湿地的雨洪调蓄效应,能够为探索未来城市化小微湿地的保护与利用提供了理论基础和科学依据。本文以长时间序列遥感影像为数据来源,利用随机森林分类法和人工目视等方法提取了1988、2001、2011、2021四个时期黄山市新安江流域小微湿地的空间信息,从动态变化、转移矩阵和景观格局指数等方面分析近30多年小微湿地的格局的变化特征;结合自然因素和社会经济因素数据,建立影响因素变化和小微湿地变化之间的地理加权回归模型,探寻小微湿地变化的影响因子;基于黄山市新城组团小流域的现状条件,通过SWMM模型模拟场地尺度上小微湿地的雨洪调蓄能力,探究小微湿地变迁与场地径流之间的相互影响;运用情景分析方法,模拟不同开发情景下场地径流的差异。本研究的基本结论如下:（1）1988-2021年黄山市新安江流域小微湿地景观格局变化明显1988-2021年间,小微湿地的个数减少了49.6%,面积减少了38.18%,斑块密度、平均周长面积比呈现逐年递减趋势。其中1988-2001年屯溪区、休宁县等区域小微湿地面积的变化最剧烈,2001-2011年变化幅度降低,且损失严重区域向东北方向移动。面积在1hm2以上的小微湿地存活率较高,多为集体管理的塘坝或小型水库,小微湿地转移趋势最大用地类型是耕地和林地。（2）社会经济因素对小微湿地消失的影响力最大黄山市新安江流域小微湿地景观格局的演变是众多因素共同作用的结果。其中社会经济因素起主导作用。1988-2021年间,退耕还林、绿色长廊等生态保护政策引导下的林地变化对黄山市新安江流域小微湿地景观变化影响最大,产业结构优化升级及城市扩张带动的建设用地变化也起到干扰作用。高程、温度等自然因素对黄山市新安江流域小微湿地景观变化也产生了重要影响,并具有空间差异性。（3）场地尺度小微湿地可以有效控制地表径流量在场地尺度上利用SWMM模型模拟了小微湿地的雨洪调蓄能力。十年长期降雨模拟结果显示,在有小微湿地存在的前提下,开发前场地外部流出量43329.591×10～6L下降至8080.469×10～6L,消减了81.35%;开发后,场地外部流出量有53282.983×10～6L下降至9553.350×10～6L,消减了82.07%。小微湿地对径流控制率分别为83.41%和83.92%。在百年一遇的120min设计降雨下洪峰时间由01:08推迟到01:15,峰值流量由35.455m3/s降低至13.919m3/s。（4）不同开发情景下的小微湿地雨洪调蓄功能具有明显差异,上游开发的情景对场地径流影响最小在保留小微湿地进行开发建设的假设前提下,提出了高密度、中密度、低密度居住区三种开发模式和上游、中游、下游三种流域布局位置组成的九种规划情景,模拟地表径流特征和雨洪调蓄表现。研究发现,在长时间降雨下,小微湿地对地表径流总量的控制率在80%以上;单次设计暴雨下,将高密度的建设用地布局在场地上游时,峰值径流量最小,对地表径流的控制率相对较高。图13表28参85

关键词：小微湿地景观格局驱动力雨洪效应新安江流域