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机器学习原子间势在材料跨尺度计算模拟中的最新进展

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Science China Materials 2024年第4期67卷 1082-1100页

作者：冉念殷亮邱吴劼刘建军 State Key Laboratory of High Performance Ceramics and Superfine Microstructure Shanghai Institute of CeramicsChinese Academy of SciencesShanghai 200050China Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China School of Chemistry and Materials Science Hangzhou Institute for Advanced StudyUniversity of Chinese Academy of SciencesHangzhou 310024China School of Mathematics Physics and StatisticsShanghai Polytechnic UniversityShanghai 201209China

近年来,机器学习原子势(ML-IP)因其兼顾高精度和高效率的优势,在材料科学、化学、生物学等领域的大尺度原子模拟研究中引起了广泛关注.本文聚焦于ML-IP在材料跨尺度计算模型中的应用,全面介绍了ML-IP的结构采样、结构描述符和拟合方法.... 详细信息

近年来,机器学习原子势(ML-IP)因其兼顾高精度和高效率的优势,在材料科学、化学、生物学等领域的大尺度原子模拟研究中引起了广泛关注.本文聚焦于ML-IP在材料跨尺度计算模型中的应用,全面介绍了ML-IP的结构采样、结构描述符和拟合方法.这些方法使ML-IP能够以高精度和高效率模拟分子和晶体的动力学和热力学特性.跨学科研究领域中更高效、先进的技术在开拓覆盖不同时间和空间尺度的广泛应用方面发挥着重要作用.因此,ML-IP方法为未来的研究和创新铺平了道路,为多个领域带来了革命性的机会.

关键词：机器学习原子模拟材料科学原子间势拟合方法结构描述符跨学科研究原子势

空间感知视角下徐州户部山历史文化街区设计改造研究

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空间感知视角下徐州户部山历史文化街区设计改造研究

作者：乔冉曲阜师范大学

学位级别：硕士

历史文化街区承载了一个城市的整体文脉,记录下了一个城市的过往变迁,更是居民最熟悉的生活劳动场所。历史文化街区将城市中的建筑、景观、街巷等物质方面的历史载体与居民生活风俗、传统文化活动等非物质性方面的精神风貌凝结一起,形... 详细信息

历史文化街区承载了一个城市的整体文脉,记录下了一个城市的过往变迁,更是居民最熟悉的生活劳动场所。历史文化街区将城市中的建筑、景观、街巷等物质方面的历史载体与居民生活风俗、传统文化活动等非物质性方面的精神风貌凝结一起,形成了城市特有的文化风貌与精神场所。随着国家历史文化名城保护制度的不断建立,历史文化街区的保护与发展热度也在上升,关于街区如何改造与发展仍是需要面临的问题,缺乏对于街区某些特殊街巷或建筑的空间感知研究。现代建筑与传统建筑不协调是在保护与修缮过程中缺乏对于历史文化空间存在价值认知欠缺带来的后果,介于历史文化街区与历史文化建筑之中的历史地段大多游离在保护体系之外等问题都需逐步解决。徐州户部山历史地段承载了徐州丰富的历史文化内涵,对于户部山历史文化街区提出问题研究:户部山历史文化街区以及遗存古建筑由于城市建设原有的空间肌理逐渐缩小;对户部山周围环境也应重视规划,明清以来的户部山便融于人们生活的一部分中;原有传统老街经规划后历史文化氛围感消散。因此需要探索新视角与新方法,不断补充目前历史文化街区空间设计存在的不足。论文主要分为五个部分,首先阐述文章的研究目的与意义,明确对历史文化街区的研究方向,城市历史文化街区相关文章进行文献的综述,结合当下户部山的现存研究选择合适的研究方法并构建创新点;其次对于徐州户部山历史文化街区的基本概况与历史发展分期进行了梳理,结合调研初步建立了户部山历史文化街区设计改造框架;紧接对徐州户部山历史文化街区从山水格局、空间结构、街巷空间形态如外围环境、交通流线、空间肌理、功能业态、活动分析等多个现状基础上进行分析;再次,历史文化街区不同于静置的文物与历史资源,历史文化街区的发展往往具有动态性与渗透性,借助空间句法对于历史文化街区的空间进行整体性的评估与分析以及提出优化策略,用科学的数据支撑逐步改善现代社会中应如何更贴切关于历史文化街区的本土性,梳理传统街巷路线,挖掘与丰富特色街巷。本文从空间视角感知切入,基于徐州户部山历史文化街区的现状分析提出提升历史文化街区活力的设计策略,期待对徐州此类的其他历史文化街区具有一定的借鉴意义。

关键词：户部山历史文化街区空间感知空间形态分析定量分析设计改造

IL-17A拮抗剂对银屑病患者血清脂肪因子的影响及临床疗效观察

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IL-17A拮抗剂对银屑病患者血清脂肪因子的影响及临床疗效观察

作者：邵星冉湖北医药学院

学位级别：硕士

背景:银屑病是一种常见的免疫介导的慢性复发性炎症性疾病,近来多项证据显示银屑病并不仅仅是一种皮肤病,更是多系统受累、多种炎症细胞因子介导的系统性炎症性复杂性疾病。银屑病患者血液和皮损中存在多种脂肪因子的表达异常,提示脂肪... 详细信息

背景:银屑病是一种常见的免疫介导的慢性复发性炎症性疾病,近来多项证据显示银屑病并不仅仅是一种皮肤病,更是多系统受累、多种炎症细胞因子介导的系统性炎症性复杂性疾病。银屑病患者血液和皮损中存在多种脂肪因子的表达异常,提示脂肪因子可能在银屑病中作为炎症介质和代谢调控因子存在,在银屑病的皮肤炎症与代谢异常中发挥重要作用。与传统的治疗方法(如免疫抑制剂、激素等)相比,生物制剂的优势在于能更快缓解银屑病患者病情,一定程度阻止疾病的进展。目的:通过比较分析使用IL-17A拮抗剂(司库奇尤单抗)治疗前后的斑块型银屑病患者外周血清中脂联素、瘦素、趋化素、抵抗素、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素17(IL-17)、IL-23的水平,探讨中重度斑块型银屑病患者经过IL-17A拮抗剂治疗前后的脂肪因子以及其他银屑病相关细胞因子表达水平是否变化,并结合患者治疗效果分析其临床意义。方法:本研究一共纳入研究对象23例,均为中重度斑块状银屑病患者,并按照其接受司库奇尤单抗治疗前和治疗24周后把他们分为治疗前组、治疗后组。收集23例斑块型银屑病患者的基本资料(性别、年龄、身高、体重、体重指数、发病时间、吸烟史、饮酒史、家族史、基础疾病史、银屑病面积及严重程度指数、皮肤病生活质量指数)以及接受司库奇尤单抗治疗前后固定时间节点的血液检测结果(中性粒细胞数、淋巴细胞数、空腹血糖、肌酐、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天门冬氨酸氨基转移酶(AST))并采集外周血,采用酶联免疫吸附法(ELISA)测定血清中的脂联素、瘦素、抵抗素、趋化素、IL-17、IL-23、TNF-α的表达量做两组间比较分析(正态分布计量资料均采用均数±标准差(x±s)来表示,非正态分布资料采用中位数(四分位数间距)来表示,偏态分布的数据资料予以对数转换,检测符合正态分布后再进行统计学分析)。统计显著性采用双侧检验,显著性水准设为a=0.05。结果:1、治疗前组和治疗后组血清脂肪因子含量对比发现,治疗后组血清中脂联素浓度较治疗前组升高,差异有统计学意义(P0.05)。2、两组银屑病相关细胞因子含量对比发现,治疗后组血清中TNF-α、IL-17浓度较治疗前组下降,差异有统计学意义(P0.05)。3、两组临床疗效观察评分对比发现,治疗后组银屑病面积及严重程度指数(PASI)评分和皮肤病生活质量指数(DLQI)评分均较治疗前组有明显的下降,差异有统计学意义(P0.05),治疗后组空腹血糖、血肌酐、ALT、AST水平较治疗前组未见明显升高。5、治疗前组患者的血清脂联素水平与中性粒细胞数、尿酸、血肌酐、AST具有线性相关关系(P<0.05),其相关系数分别为-0.4324,-0.5784,-0.5038,-0.4250。治疗前组患者的血清抵抗素水平与TNF-α、淋巴细胞数、PASI评分具有线性相关关系(P<0.05),其相关系数分别是-0.4907,0.4207,0.4312。结论:1、IL-17A拮抗剂(司库奇尤单抗)可以降低斑块状银屑病患者外周血血清中趋化素、抵抗素水平,升高斑块状银屑病患者外周血血清中脂联素水平。2、IL-17A拮抗剂可能通过降低银屑病患者外周血IL-17、TNF-α、中性粒细胞水平抑制银屑病炎症反应,发挥治疗作用。3、IL-17A拮抗剂对中重度银屑病有较好疗效,可极大改善患者皮损,提高患者生活质量,并对患者肝肾功能无明显影响。

关键词：银屑病脂联素抵抗素趋化素司库奇尤单抗

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T公司家族企业代际传承下的企业治理研究

T公司家族企业代际传承下的企业治理研究

作者：李希冉电子科技大学

学位级别：硕士

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面向图像分类的对抗攻击技术研究

面向图像分类的对抗攻击技术研究

作者：冉钰广州大学

学位级别：硕士

给定一个训练有素的用于图像分类任务的深度神经网络模型,向原始图像中添加精心设计的微小扰动所构造的恶意输入将使得分类器以高概率分类错误,这个构造恶意输入样本的过程称为对抗攻击。面向图像分类任务的对抗攻击技术对人工智能的安... 详细信息

给定一个训练有素的用于图像分类任务的深度神经网络模型,向原始图像中添加精心设计的微小扰动所构造的恶意输入将使得分类器以高概率分类错误,这个构造恶意输入样本的过程称为对抗攻击。面向图像分类任务的对抗攻击技术对人工智能的安全应用构成严重威胁,其中黑盒对抗攻击因不需要访问模型的网络结构和内部参数,因此更具有实践研究意义。本学位论文着重研究面向图像分类任务的黑盒对抗攻击关键技术,具体内容如下:(1)提出了一种改进的符号优化攻击方法(An Improved Sign Optimization Adversarial Attack,Sign-OPT+)。当前主流的优化攻击方法在查询复杂度方面取得了巨大进展。其中两种最具代表性的优化攻击方法(OPT和Sign-OPT)都采用了回溯线搜索来确定梯度下降的步长,从而帮助更新搜索方向。但他们都使用了二分查找方法来实现这个过程,消耗了大量的查询代价。针对该问题,本论文提出了一种改进的符号优化攻击方法来减少查询次数,命名为Sign-OPT+方法。在每个线搜索阶段,SignOPT+直接判断沿着新搜索方向的试探样本是否位于决策边界之内,进而判断是否需要使用二分查找计算沿新搜索方向到决策边界的距离以减少查询次数。该判断仅需要一次查询即可找到新的搜索方向,从而显著减少了整体查询数量。测试在MNIST、CIFAR-10和Image Net数据集上的实验结果表明,与主流的面向决策的黑盒对抗攻击方法相比,本论文提出的Sign-OPT+方法节省了15%的平均查询次数,且最大能提升15.38%的攻击成功率。(2)提出了一种十字交叉形补丁的攻击方法(Cross-Shaped Adversarial Patch Attack,CSPA)。现有的补丁形状主要为矩形、正方形或网格形等局部化样式,忽视了非局部样式的形状。本论文提出了一种十字交叉形补丁攻击范式,本研究的交叉形补丁由两条相交且相互垂直的线段组成,这两条线段相交于中点,且两条线段被设计得足够细长以使得补丁能够具有更广泛的扰动能力。基于该形状范式,本研究精心设计了随机搜索算法和贪心迭代策略来优化交叉形补丁的内容和位置。测试在多个图像分类基准数据集和多种分类模型上的实验结果表明,本论文提出的CSPA攻击方法在Image Net上的攻击成功率最高能提高20%,同时能节省大约7倍的平均查询次数。

关键词：对抗样本对抗攻击面向决策的黑盒攻击补丁攻击

威廉·荷加斯的绘画语言特征及对英国绘画民族性的影响

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威廉·荷加斯的绘画语言特征及对英国绘画民族性的影响

作者：陈浩冉沈阳大学

学位级别：硕士

威廉·荷加斯是18世纪英国第一个获得世界声誉的油画家、版画家和艺术理论家,同时也是英国绘画本土化风格的开创者。在他之前英国画坛几乎被外国画家们统治,而英国本土画家相较于那些受欧洲大陆艺术风格影响的外国画家,却没有受到足够... 详细信息

威廉·荷加斯是18世纪英国第一个获得世界声誉的油画家、版画家和艺术理论家,同时也是英国绘画本土化风格的开创者。在他之前英国画坛几乎被外国画家们统治,而英国本土画家相较于那些受欧洲大陆艺术风格影响的外国画家,却没有受到足够的重视。威廉·荷加斯的出现改变了这一局面。他以独特的视角描绘英国社会,反映当时人们的日常生活和精神面貌,更是以讽刺手法对当时英国社会存在的各种问题和弊端进行了深入的揭露和批判。他以肖像画和历史画作为时尚潮流的绘画界,为英国绘画开辟了一片天地,为英国绘画艺术的发展注入了新的活力和生机。本文通过三个章节分析了威廉·荷加斯所处时代英国画坛的状况以及他的艺术和思想成就,论证其作品对英国画家本土化风格探索的启发,在论述时采用了文献学研究方法、图像学研究方法和田野调查法,在调研搜集大量史料、文献的基础上,对威廉·荷加斯艺术作品的形式、内涵和时代背景进行了深入研究,最后得出英国绘画是经由威廉·荷加斯的引领而走向了民族性发展道路的结论。本文研究目的是通过对威廉·荷加斯的作品研究,理解18世纪英国艺术与社会文化,同时通过研究他的绘画技法和风格是如何在历史中演变和发展的,为当代艺术家提供一个新的视角和灵感来源,促进当代艺术与历史之间的对话和互动。本文研究威廉·荷加斯的意义在于他通过描绘英国社会中的日常生活场景、人物以及风俗习惯,将英国文化的独特魅力呈现在画布上,为后来的英国画家们提供了宝贵的启示和借鉴,使英国绘画逐渐摆脱了对外来风格的依赖和模仿,开始形成自己独特的风格和特色。他的美学著作《美的分析》是欧洲美学史上第一部关于形式分析的美学专著,对后来的美学理论产生了重要的影响。可以说,威廉·荷加斯的绘画为英国本土画家们提供了新的创作题材和灵感来源,推动了英国绘画艺术的进一步创新和发展。

关键词：威廉·荷加斯英国风格道德题材民族绘画

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河南省浚县农村居民点布局优化研究

河南省浚县农村居民点布局优化研究

作者：赵欣冉河南农业大学

学位级别：硕士

本文以河南省鹤壁市浚县地区为研究区,采用文献综述法、Arc GIS空间分析法、熵值法对浚县地区进行了系统的全方位的;获取了浚县数字高程图和土地利用规划数据等相关数据;利用收集到的数据资料在Arc GIS软件空间分析功能的支持下分析浚... 详细信息

本文以河南省鹤壁市浚县地区为研究区,采用文献综述法、Arc GIS空间分析法、熵值法对浚县地区进行了系统的全方位的;获取了浚县数字高程图和土地利用规划数据等相关数据;利用收集到的数据资料在Arc GIS软件空间分析功能的支持下分析浚县居民点分布特征、土地利用现状、教育点以及对河流和道路数据进行分析。进一步研究中,通过Arc GIS,分析浚县农村居民点的空间分布特征。以“三生”功能理论作为基础,从生产、生活和生态功能3个维度对农村居民点三生总体功能进行综合性评价,再引入耦合协调模型测度三生功能协调性;通过建立适宜性评价指标确立适宜性评价,再根据适宜性评价结果对农村居民点进行整治类型的划分,并拟定适合浚县农村居民点布局以及城乡发展建设新型村庄的优化方案,为浚县农村居民点整治以及村民集中居住提供参考依据提出农村居民点布局优化策略。以浚县为例分析县域村庄建设适宜性现状、确定研究区现有行政村的空间等级结构体系,并进一步依据各级村庄的主要特征进行村庄分类,最后根据研究区实际情况,有针对性的提出村庄空间优化建议,为新时代县域村庄发展和空间优化提供新思路、新方法。本文的研究目的是浚县地区农村布局优化分析研究,这有利于设计和合理布局的科学性布局,优化乡村生产、生活、生态空间,有利于引导城镇基础设施和公共服务向农村延伸,促进城乡融合发展。在新时期,如何通过空间布局来科学的减少这种演变带来的负面影响既是空间规划的价值所在,也是贯彻新发展理念,推进高质量发展和高品质生活的现实需求。因此,有必要本着全域全要素统筹、以人为本、底线思维的规划理念,从影响农村居民点布局的主导因素评价分析着手,遵循乡村振兴和新型城镇化战略要求,探讨县域村庄空间体系优化调整方法。本研究中提取坡度、距公路距离、距建制镇距离、医疗距离、上学距离、距河流距离、耕作距离6个指标建立农村居民点区位适宜性评价体系,根据各个指标因素对农村居民点分布的影响,其适宜性区域划分为以下五种类型:适宜区、较适宜区、一般适宜区、较不适宜区及不适宜区。居民点用地适宜程度由县域中部向外逐级递减,在空间上呈现出由内向外的差序格局。最后根据所得到的结果,对农村居民点的整治类型进行划分。在一系列成果的基础上为整理零散而无序的农村居民点提供较为合理、可靠的建议。最后拟定农村居民点优化的整治类型为:城镇化类、发展扩展类、建议就地保留类以及迁移撤并类。可为实现城乡融合下的乡村地区生产、生活、生态功能协调发展及分类推进农村居民点布局优化提供理论参考。全浚县地处太行山与华北平原过渡地带,平原面积占82%。水资源丰富,土地资源丰富,生产方式以农业为主,这些自然和人文因素对农村居民点分布产生了不同的影响,因此选取浚县为研究对象具有一定的典型性和特殊性,为全国平原地区发展现代农业做出了重要示范。

关键词：河南省浚县农村居民点布局优化

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山东省古树名木信息可视化设计研究

山东省古树名木信息可视化设计研究

作者：王潇冉山东工艺美术学院

学位级别：硕士

基于惯性动作捕捉的运动数字人展示平台设计与应用

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基于惯性动作捕捉的运动数字人展示平台设计与应用

作者：董欣冉武汉体育学院

学位级别：硕士

基于武汉体育学院全民科学健身科普基地的科普需求,需利用信息技术建立大众健身科普平台,为全面提升全民健康素养、建设体育强国和健康中国做出积极贡献。本研究将发挥自身特色优势,不断提升体育科普服务能力,利用惯性动作捕捉技术驱动... 详细信息

基于武汉体育学院全民科学健身科普基地的科普需求,需利用信息技术建立大众健身科普平台,为全面提升全民健康素养、建设体育强国和健康中国做出积极贡献。本研究将发挥自身特色优势,不断提升体育科普服务能力,利用惯性动作捕捉技术驱动数字人进行展示科普平台的设计与制作。本研究基于惯性动作捕捉技术设计展示平台,利用动作捕捉进行数字人的体育动作展示。该平台采用Noitom惯性动作捕捉设备进行数据采集,实时分析人体运动数据,获取人体关节角度、速度、加速度等数据,为三维健身动作展示提供基础数据支持。基于武汉体育学院全民科学健身科普基地的科普需求,本研究选取了8个功能性训练动作作为案例内容,利用Noitom动作捕捉系统进行数据采集,运用Blender软件绘制人体肌肉模型并进行静态肌肉展示,将Noitom导出的动作文件在Motion Builder软件中进行格式转换,并利用Unreal Engine数字人模型与捕捉数据进行绑定,最终导出多种数字人展示的3D动画。通过开发基于惯性动作捕捉的三维健身动作展示平台,将采集对象的功能性训练动作的运动学数据、数字人展示动画、动作要领进行整合,实现了显示各肌肉的静态人物模型、3D动画播放、多种数字人模型展示、当前展示动作的动作要领等功能。本研究所提出的基于惯性动作捕捉的三维健身动作展示平台可广泛应用于健身教学、动作分析、虚拟健身等领域。健身教练可通过该平台展示标准健身动作,便于用户模仿和学习。平台可对用户健身动作进行数据分析,并为教练提供有关用户健身效果的反馈,从而制定更具针对性的训练计划,还可利用虚拟现实技术为用户提供沉浸式的健身体验。基于惯性动作捕捉技术的数字人健身动作展示平台具有广泛的应用潜力。通过持续优化和完善,该平台将为全民健身带来更为智能、便捷的健身体验,推动健身行业的发展,适用于全民健身科普,适合热衷于体育的人群进行入门学习,为全民健身体育夯实基础。

关键词：动作捕捉体育科普三维展示体育动作库