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深度学习图像识别辅助原子力显微镜单细胞力学特性精准高效探测

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生物化学与生物物理进展 2024年第2期51卷 468-480页

作者：吕晓龙李密中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院沈阳110169 沈阳工业大学人工智能学院沈阳110870

目的原子力显微镜(AFM)的出现为生命科学研究提供了强大工具,特别是AFM压痕实验技术已成为细胞力学特性探测的重要方法,从单细胞尺度为生理病理活动过程带来了大量新的认识,是对传统生化集群平均研究方法的有力补充。然而现有AFM压痕实... 详细信息

目的原子力显微镜(AFM)的出现为生命科学研究提供了强大工具,特别是AFM压痕实验技术已成为细胞力学特性探测的重要方法,从单细胞尺度为生理病理活动过程带来了大量新的认识,是对传统生化集群平均研究方法的有力补充。然而现有AFM压痕实验技术存在着依赖人工、效率低下等不足,严重制约了其在生命科学领域的实际应用。本文通过将光学显微成像自动目标识别技术与AFM压痕技术结合,建立了单个游离态细胞及聚团生长细胞的力学特性精准高效测量方法。方法利用YOLO深度学习算法识别出光学图像中细胞的中心部位,并通过嵌入视觉转换器(ViT)模块的双UNet神经网络模型对细胞边缘部位进行精确分割,同时采用模板匹配算法对光学图像中AFM微球探针进行定位,在此基础上自动确定AFM探针上的微球针尖与细胞不同部位之间的空间位置关系,进而对细胞中心部位和边缘部位的力学特性进行快速测量。选取HEK 293(人胚胎肾细胞)和HGC-27(人未分化胃癌细胞)两种细胞进行验证实验,并利用Hertz模型对获取的力曲线进行分析以得到细胞杨氏模量。结果在深度学习光学图像自动识别导引下可将AFM探针准确移动至细胞不同部位(中心和边缘)进行力学特性测量,同时实验结果表明,本文提出的方法不仅可对单个游离态细胞进行可靠测量,也适用于聚团生长的细胞。结论深度学习图像识别在辅助AFM单细胞力学特性精准高效探测方面具有巨大潜力,将深度学习图像识别与AFM结合有助于发展面向生物医学应用的高通量单细胞力学特性测量方法。

关键词：原子力显微镜细胞力学特性光学图像深度学习杨氏模量微球探针

村庄类型差异下宅基地功能转型的理论逻辑与实证

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地理科学进展 2024年第9期43卷 1714-1729页

作者：李梦真吕晓曲阜师范大学地理与旅游学院山东日照276826 东北大学文法学院沈阳110169

探究宅基地功能转型机理可进一步深化乡村土地利用多功能研究,为因村施策实施宅基地功能转型提供参考。对此,论文在辨析宅基地功能转型概念的基础上,构建宅基地功能转型理论分析框架,并依据山东省沂南县两个典型村庄案例,利用扎根理论... 详细信息

探究宅基地功能转型机理可进一步深化乡村土地利用多功能研究,为因村施策实施宅基地功能转型提供参考。对此,论文在辨析宅基地功能转型概念的基础上,构建宅基地功能转型理论分析框架,并依据山东省沂南县两个典型村庄案例,利用扎根理论方法进行实证分析。结果表明:宅基地主导功能变化与村庄的兴衰、发展方向密切相关,集聚提升类村庄在稳固宅基地保障功能的基础上,村集体通过制定科学发展方向,在原有规模基础上有序推进提升改造,促使宅基地生活居住功能不断升级,并向以文化、生态功能等为主导的多元复合方向转型;搬迁撤并类村庄因要素流失导致宅基地空闲废弃问题较为严重,基层政府通过局部搬迁定位、禁止建设要素投入、宅基地开发规划等途径促进闲置宅基地向非农生产、生态复合功能转型;村庄内、外部的要素交流与配置为宅基地功能转型提供驱动力,推动宅基地功能由单一的居住保障向多元复合化方向转型。因此,未来要根据不同类型村庄的要素配置概况,因地制宜制定宅基地管理机制和用地标准,将村庄规划以及宅基地高效利用相结合,实现宅基地功能与人口、产业等要素配置的协同转型发展。

关键词：宅基地功能转型土地利用转型扎根理论

农户视角下乡村感知韧性的作用机制及提升路径——以山东省曲阜市为例

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地理学报 2024年第2期79卷 321-336页

作者：王亚男吕晓张学波东北大学文法学院沈阳110169 曲阜师范大学地理与旅游学院日照276826

从感知韧性视角提升乡村可持续发展能力对全面推进乡村振兴至关重要。本文基于乡村感知韧性概念内涵,从“压力—状态—感知—行为—响应”层面论述乡村感知韧性的运作逻辑,并基于山东省曲阜市3镇12村的农户调查问卷数据,从“状态—感知... 详细信息

从感知韧性视角提升乡村可持续发展能力对全面推进乡村振兴至关重要。本文基于乡村感知韧性概念内涵,从“压力—状态—感知—行为—响应”层面论述乡村感知韧性的运作逻辑,并基于山东省曲阜市3镇12村的农户调查问卷数据,从“状态—感知”“行为—响应”视角构建指标体系,在评估乡村感知韧性的同时,运用结构方程模型论证乡村感知韧性作用机制。结果表明:(1)乡村感知韧性是指乡村系统依靠其资源要素水平,促使农户主动利用乡村资源预测、吸收、适应乡村变化,推动乡村要素结构重组和生产生活方式变革的能力;(2)社会网络多元化响应和生产建设状态已经成为乡村感知韧性的主要组成部分,而生计多样化和物质资本富裕化的响应路径未完全形成;(3)乡村系统响应压力的方式能否促进传统乡村向现代化转型取决于农户对乡村状态的感知和行为决策,农户对乡村状态的感知越好,其越偏向主动利用资源促进乡村要素结构重组,从根本上实现乡村转型发展;(4)应从空间治理优化、促进“状态—感知”到“行为—响应”的转化、精准调控乡村“压力”等方面出发,提高乡村感知韧性。

关键词：乡村韧性农户满意度压力—状态—感知—行为—响应乡村感知韧性曲阜市

多逻辑比特表面码结构设计及其逻辑CNOT门实现

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物理学报 2024年第4期73卷 47-59页

作者：权东晓吕晓杰张雯菲西安电子科技大学通信工程学院西安710071 西安电子科技大学量子信息协同创新中心西安710071

量子计算因具有并行处理能力,相比于经典计算有着指数级的加速,但量子系统具有脆弱性,极易受到噪声的影响,量子纠错码是克服量子噪声的有效手段.量子表面码是一种拓扑稳定子码,由于其结构上的最近邻居特点和较高的容错阈值,表面码在大... 详细信息

量子计算因具有并行处理能力,相比于经典计算有着指数级的加速,但量子系统具有脆弱性,极易受到噪声的影响,量子纠错码是克服量子噪声的有效手段.量子表面码是一种拓扑稳定子码,由于其结构上的最近邻居特点和较高的容错阈值,表面码在大规模容错量子计算方面具有巨大的潜力.目前已有的基于边界的表面码均为编码一个逻辑比特的表面码,本文主要研究基于边界如何实现多逻辑量子比特的编码,包括设计表面码的结构,根据结构找出对应的稳定子和逻辑操作,进一步根据稳定子设计出基于稳定子实现的编码线路;在研究基于测量和纠正的单量子比特间CNOT实现原理和基于融合操作和分割操作的单逻辑量子比特表面码间CNOT门实现原理的基础上,优化了基于融合操作和分割操作的单逻辑量子比特表面码间CNOT门实现方案,将其扩展到所设计的多逻辑量子比特表面码上实现了多逻辑量子比特表面码之间的CNOT操作,并通过仿真验证量子线路的正确性.本文设计的多逻辑比特表面码克服了单比特表面码不能密铺于量子芯片的缺点且提高了某些逻辑操作的长度,提高了容错能力.基于联合测量的思想降低了对辅助比特的要求且减小了实现过程中对量子资源的需求.

关键词：量子表面码多逻辑比特编码逻辑CNOT门融合操作分割操作

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我国公共文化数字化的实践探索与发展重点

图书情报知识 2024年第3期41卷 60-71页

作者：曾粤亮吕晓龙华中师范大学信息管理学院武汉430079

[目的/意义]系统梳理我国公共文化数字化的实践探索历程与经验并明晰发展重点,有助于推进新时代我国公共文化数字化进程,优化高质量发展路径。[研究设计/方法]通过文献研究和政策梳理,剖析我国公共文化数字化实践历程,结合各阶段关键措... 详细信息

[目的/意义]系统梳理我国公共文化数字化的实践探索历程与经验并明晰发展重点,有助于推进新时代我国公共文化数字化进程,优化高质量发展路径。[研究设计/方法]通过文献研究和政策梳理,剖析我国公共文化数字化实践历程,结合各阶段关键措施与成效总结经验,在此基础上依据近五年相关政策要领总结发展重点。[结论/发现]我国公共文化数字化实践探索历程可分为雏形初现、多点布局、体系构建和提质增效四个阶段;实践经验可总结为五点:以国家战略引领公共文化数字化发展,以点带面推进项目实施,调动社会多元力量参与,聚焦弱势群体数字化服务,以中华文化为内核构建数字资源体系;未来可从“广度、深度、精度、高度、温度”维度推进公共文化数字化高质量发展。[创新/价值]总结我国公共文化数字化发展历程与经验,提出未来发展的五个重点。

关键词：公共文化服务文化数字化公共文化数字化实践探索发展重点

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教学论研究的中国化之路:样态、困境与使命

课程．教材．教法 2024年第8期44卷 45-52页

作者：吕晓娟首都师范大学教育学院北京100048

我国教学论研究从西方理论的译介、扎根本土的实践探索,到理论与实践的对话,书写了我国基础教育课程教学改革百余年发展的曲折历程。置身世界百年未有之大变局、中华民族伟大复兴战略全局,我国教学论发展还面临着研究范式函待转型发展... 详细信息

我国教学论研究从西方理论的译介、扎根本土的实践探索,到理论与实践的对话,书写了我国基础教育课程教学改革百余年发展的曲折历程。置身世界百年未有之大变局、中华民族伟大复兴战略全局,我国教学论发展还面临着研究范式函待转型发展、自主知识体系函待重新建构、研究视域函待突破创新、研究自信函待大力增强等困境。教学论研究者要肩负起建构教学论中国化的责任与使命,加强中国传统教学思想文化研究,挖掘课程教学方面的中国智慧;推动中国现代教学论体系建构,完善学科体系,创新学术体系,建设话语体系,建强教材体系;深化教学论研究制度机制改革,破除制约创新的思想障碍,激发研究创新活力和创造潜能。

关键词：教学论中国化话语建构

语义流引导采样结合注意力机制的脑肿瘤图像分割

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光学精密工程 2024年第4期32卷 565-577页

作者：宋建丽吕晓琪谷宇内蒙古科技大学信息工程学院内蒙古包头市014010 内蒙古工业大学信息工程学院内蒙古呼和浩特010051

U型网络结构的脑肿瘤自动分割方法由于多次卷积和采样操作会造成信息损失,导致分割效果不佳。为解决这一问题,提出了能够利用语义信息流引导上采样特征恢复的特征对齐单元,并在此基础上设计轻量级的双重注意力特征对齐网络(DAFANet)。首... 详细信息

U型网络结构的脑肿瘤自动分割方法由于多次卷积和采样操作会造成信息损失,导致分割效果不佳。为解决这一问题,提出了能够利用语义信息流引导上采样特征恢复的特征对齐单元,并在此基础上设计轻量级的双重注意力特征对齐网络(DAFANet)。首先,将特征对齐单元分别引入3D UNet、DMFNet和HDCNet三个经典网络,以验证其有效性和泛化性。其次,在DMFNet基础上构造轻量级的双重注意力特征对齐网络DAFANet,利用特征对齐单元强化上采样过程中的特征恢复,3D期望最大化注意力机制同时作用于特征对齐路径和级联路径,用于重点获取上下文的全程依赖关系。同时使用广义Dice损失函数提升数据不平衡时的分割精度并加快模型收敛。最后,在BraTS2018和BraTS2019公开数据集进行验证,文中所提算法在ET,WT和TC区域的分割精度分别达到80.44%,90.07%,84.57%和78.11%,90.10%,82.21%。相较于当前流行的分割网络,具有对增强肿瘤区域更好的分割效果,更擅长处理细节和边缘信息。

关键词：脑肿瘤图像分割特征对齐注意力机制轻量化

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两类基尔霍夫方程的正规化基态解

两类基尔霍夫方程的正规化基态解

作者：吕晓曲阜师范大学

学位级别：硕士

在第一章,简要介绍本文的研究背景以及主要研究成果.在第二章,考虑满足正规化条件的基尔霍夫方程(?)在本章中,我们作f的一般增长假设,定义了 Pohozaev流形Pc,它包括能量泛函J限制在Sc上的所有可能的临界点的极小值.我们研究了相应的能... 详细信息

在第一章,简要介绍本文的研究背景以及主要研究成果.在第二章,考虑满足正规化条件的基尔霍夫方程(?)在本章中,我们作f的一般增长假设,定义了 Pohozaev流形Pc,它包括能量泛函J限制在Sc上的所有可能的临界点的极小值.我们研究了相应的能量泛函的极小化问题,并证明了基尔霍夫方程正规化基态解的存在性.在第三章,考虑质量次临界的带有位势和非自治非线性项的基尔霍夫方程(?)V(x)≤lim|x|→∞V(x):=V∞∈(-∞,+∞],g(x,u)满足质量次临界增长的 Berestycki-Lions类型的条件,我们证明在V∞=+∞情况下,对于所有的c>0,方程有基态解;在V∞<+∞情况下,存在c*≥0,当0

关键词：基尔霍夫方程正规化基态解极小化问题 Pohozaev流形变分法

城市创新空间的演化特征与规划响应探究——以深圳为例

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城市发展研究 2024年第1期31卷 63-69页

作者：吕晓蓓宋聚生哈尔滨工业大学(深圳)建筑学院中国城市规划设计研究院深圳分院

随着创新产业向大都市集聚，创新空间正在成为提升城市竞争力的重要载体，创新空间的崛起也深刻地改变了从区域到城市及街区的空间形态。深圳是我国当前创新产业发展最活跃、创新空间发育最成熟的城市，是认识和理解创新空间演化的典型... 详细信息

随着创新产业向大都市集聚，创新空间正在成为提升城市竞争力的重要载体，创新空间的崛起也深刻地改变了从区域到城市及街区的空间形态。深圳是我国当前创新产业发展最活跃、创新空间发育最成熟的城市，是认识和理解创新空间演化的典型案例。通过回顾深圳创新产业发展和空间演化的互动历程，分析各历史阶段中创新产业发展、创新空间布局和空间治理之间的关联，发现深圳的创新空间演化紧密围绕创新产业发展的市场需求，并与城市空间结构演化紧密关联。目前多元化、多层次的创新空间网络成为深圳创新产业发展的重要支撑，空间治理和空间规划为推动城市创新发展发挥了积极作用。据此提出创新空间规划和治理是推动城市创新发展的重要手段。当前我国正值国土空间规划改革的关键时期，空间规划应主动回应城市创新空间发展需求，并发挥对城市创新战略的引导作用。

关键词：创新空间空间演化规划响应