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自适应特征整合与参数优化的类增量学习方法

计算机工程与应用 2024年第3期60卷 220-227页

作者：徐岸吴永明郑洋贵州大学省部共建公共大数据国家重点实验室贵阳550025 贵州大学现代制造教育部重点实验室贵阳550025

针对深度网络模型在增量式场景下图片分类任务所产生的灾难性遗忘问题,提出一种自适应特征整合与权重选择的类增量学习方法。该方法以知识蒸馏作为基础框架,对前后任务模型的主干网络和分类网络的输出特征进行整合,利用蒸馏约束与自定... 详细信息

针对深度网络模型在增量式场景下图片分类任务所产生的灾难性遗忘问题,提出一种自适应特征整合与权重选择的类增量学习方法。该方法以知识蒸馏作为基础框架,对前后任务模型的主干网络和分类网络的输出特征进行整合,利用蒸馏约束与自定义差异损失使当前模型具有历史旧模型的泛化能力。在增量学习阶段,对神经网络模型参数的重要性进行评价,学习新任务时,重要参数的改变会受到惩罚,从而有效防止新模型覆盖于以前任务相关的重要知识。实验结果表明,所提方法可以发掘模型的增量学习能力,有效缓解了灾难性遗忘。

关键词：增量学习灾难性遗忘参数优化特征整合知识蒸馏

基于自监督与蒸馏约束的正则化类增量学习方法

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计算机辅助设计与图形学学报 2024年

作者：徐岸吴永明郑洋贵州大学公共大数据国家重点实验室贵州大学现代制造教育部重点实验室

针对神经网络模型在增量学习中存在灾难性遗忘问题，提出一种基于自监督与隐层蒸馏约束的正则化类增量学习方法，包括自监督伪标签预测、隐层蒸馏约束和参数正则化. 首先基于贝叶斯和信息论提出一种对模型参数重要性评价的正则化约束... 详细信息

针对神经网络模型在增量学习中存在灾难性遗忘问题，提出一种基于自监督与隐层蒸馏约束的正则化类增量学习方法，包括自监督伪标签预测、隐层蒸馏约束和参数正则化. 首先基于贝叶斯和信息论提出一种对模型参数重要性评价的正则化约束方法; 然后利用自监督伪标签预测增强模型的表征能力，并保留隐层特征，通过加入高斯噪声提高隐层特征的泛化能力; 最后使用蒸馏约束方法与交叉熵分类损失对历史任务的隐层特征与输出层特征进行训练. 在CIFAR-10和CIFAR-100数据集上的实验结果表明，所提方法取得较好的效果，其中，在CIFAR-100数据集上的平均准确率和遗忘率分别达到64.16%和15.95%; 该方法能够有效地减少灾难性遗忘的影响.

关键词：增量学习正则化知识蒸馏自监督伪标签预测

SiC高温激活退火炉反应室的温场均匀性研究

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机床与液压 2024年第2期52卷 181-186页

作者：周铁吴永明张毅广东工业大学机电工程学院广东广州510006

SiC高温激活退火炉反应室的温度高、结构复杂,通工艺气体时易导致反应室内温度不均匀,影响产品质量。为获得高均匀温场的反应室,根据退火炉的设备数据建立反应室的物理模型;基于固体和流体传热、表面对表面辐射传热模型等,应用COMSOL Mu... 详细信息

SiC高温激活退火炉反应室的温度高、结构复杂,通工艺气体时易导致反应室内温度不均匀,影响产品质量。为获得高均匀温场的反应室,根据退火炉的设备数据建立反应室的物理模型;基于固体和流体传热、表面对表面辐射传热模型等,应用COMSOL Multiphysics6.0系统构建退火炉反应室仿真模型。通过改变工艺管、衬管结构,优化加热器距离、气体流量、隔热屏高度等参数来模拟退火炉反应室的温度分布情况。仿真结果表明:将工艺管和衬管设计为嵌套结构,加热器距离为9 mm、流量为25 L/min、隔热屏高度为178 mm时,最大温差由340℃降至±4℃,反应室内温场均匀性达到最优。

关键词：退火反应室高均匀温场 COMSOL Multiphysics6.0系统仿真分析

融合残差与VMD-TCN-BiLSTM混合网络的鄱阳湖总氮预测研究

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长江科学院院报 2024年

作者：黄学平辛攀吴永明吴留兴邓觅姚忠江西省科学院微生物研究所南昌工程学院土木与建筑工程学院

对湖泊水质进行准确、高效的预测，对于保护水资源、维护生态平衡以及促进经济发展等方面都具有重要意义。为此提出了一种基于模态分解、多维特征选择、时间卷积网络(TCN)、自注意力机制、双向长短期神经网络(BiLSTM)和双向门控循环单元... 详细信息

对湖泊水质进行准确、高效的预测，对于保护水资源、维护生态平衡以及促进经济发展等方面都具有重要意义。为此提出了一种基于模态分解、多维特征选择、时间卷积网络(TCN)、自注意力机制、双向长短期神经网络(BiLSTM)和双向门控循环单元(BiGRU)的湖泊总氮(TN)组合预测模型。首先，采用变分模态分解将TN原始序列分解成不同频率的本征模态函数(IMF)，以降低原始序列的复杂度和非平稳性；随后，通过随机森林算法为每个IMF选择相关性强的特征，将筛选出的特征矩阵输入到添加自注意力机制的TCN-BiLSTM混合网络中进行建模，充分提取数据中隐藏的关键时序信息；最后，为进一步提升模型预测精度，采用BiGRU网络学习残差序列的细节特征，将残差与模型预测结果融合得到最终的预测值。以鄱阳湖都昌监测站的水质数据为例进行实验分析，结果表明本文模型相比于其他模型对TN浓度预测效果提升明显，其平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和决定系数(R2)分别为0.03、0.049和0.992。

关键词：水质预测总氮变分模态分解时间卷积网络集成预测

人造沸石和PFS去除城镇生活污水氨氮和总磷的实验研究

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水处理技术 2024年

作者：吴永明涂勋吴留兴郭雨婷李昆邓觅南昌大学资源与环境学院鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室江西省科学院微生物研究所南昌工程学院土木与建筑工程学院

采用人造沸石和聚合硫酸铁（PFS）处理污水中氨氮和总磷，人造沸石实验采取连续进水模式，从沸石投加量、曝气量和流速（水力停留时间）多角度考察对污水中氨氮的去除，PFS实验从浓度、搅拌转速、混凝时间、沉降时间和取样深度多方面考... 详细信息

采用人造沸石和聚合硫酸铁（PFS）处理污水中氨氮和总磷，人造沸石实验采取连续进水模式，从沸石投加量、曝气量和流速（水力停留时间）多角度考察对污水中氨氮的去除，PFS实验从浓度、搅拌转速、混凝时间、沉降时间和取样深度多方面考察对污水中总磷的去除。结果表明：对于NH3-N去除，单独曝气或人造沸石均效果不佳，去除率分别达10.01%±1.69%和49.49%±5.08%，但两者共同作用可极大提升去除效率，达90.55%±1.41%；水力停留时间在2.4～5.5 h范围内越长氨氮出水浓度越低，5.5 h时最低为（2.81±0.14）mg/L。对于TP去除，低浓度PFS(50、100 mg/L)表现出的去除效果不明显，去除率仅达6.62%～10.39%，至400 mg/L时去除率达89.58%±0.79%；转速110 r/min增加至205 r/min,TP去除率仅相差0.27%～3.77%；混凝时间由1 min增至10 min，去除率由52.36%±3.84%提升至87.30%±0.99%，且15 min为最佳沉降时间，之后TP质量浓度趋于平衡；不同取样深度对TP去除无较大影响；最佳实验参数组为PFS浓度400 mg/L，转速110 r/min，混凝10 min后沉降15 min，液面以下池深10%（约2 cm）处取样，出水TP质量浓度可达（0.17±0.01）mg/L，去除率达（89.58±0.79）%，明显优于GB 18918-2002一级A标准。人造沸石和PFS在城镇生活污水氮磷突发状况及深度处理，如某些工艺阶段设备突发事故导致不能运转的紧急情况或出水有深度处理需求的场合具有一定的技术研究和实际应用价值。

关键词：人造沸石氨氮聚合硫酸铁总磷城镇生活污水

基于卷积神经网络算法判定稀土总量滴定终点技术研究

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中国无机分析化学 2024年第5期14卷 567-574页

作者：吴永明陈思琦陈吉文北京科技大学北京100080 北方工业大学北京100043

由于稀土产业发展迅速,市场需求越来越大,应用范围越来越广,需建立一个长期有效且适用于测定各类稀土的方法。针对目前传统稀土总量检测方法效率低、准确度低、滴定终点差异大等问题,难以满足在线检测的需要。卷积神经网络算法通过摄像... 详细信息

由于稀土产业发展迅速,市场需求越来越大,应用范围越来越广,需建立一个长期有效且适用于测定各类稀土的方法。针对目前传统稀土总量检测方法效率低、准确度低、滴定终点差异大等问题,难以满足在线检测的需要。卷积神经网络算法通过摄像头记录样品在滴定过程中溶液的颜色变化,对溶液进行图像特征提取和学习,从而有效、准确地实现化学反应过程中溶液颜色的自动化识别,配合步进电机和注射泵等部件实现自动滴定过程,建立了一种基于卷积神经网络的稀土总量浓度在线分析方法。图像识别本质上是对图像信息进行特征提取,而卷积神经网络(CNN)有着传统识别方法不具备的优点,比如能够自行训练、识别速度更快、所需特征更少等,将自动滴定与神经网络相结合,实现了滴定流程的自动化和样品前处理、滴定、终点判定等过程的一体化,且设备内可同时进行五个样品滴定,提高了滴定效率。

关键词：卷积神经网络自动滴定稀土总量终点判定

鄱阳湖流域赣江(南昌段)沉积物磷赋存形态特征及释放风险分析

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湖泊科学 2024年第4期36卷 1121-1130页

作者：向速林楚明航刘丽贞朱林吴永明梁培瑜华东交通大学土木建筑学院南昌330013 江西省科学院微生物研究所南昌330096

本研究采用化学连续提取法,分析赣江南昌段表层沉积物磷赋存形态特征及其生物有效性,并通过等温吸附实验探讨了沉积物磷释放风险。结果显示:赣江南昌段表层沉积物总磷(TP)含量范围为235.21~702.24 mg/kg,均值为522.93 mg/kg,具有较高的... 详细信息

本研究采用化学连续提取法,分析赣江南昌段表层沉积物磷赋存形态特征及其生物有效性,并通过等温吸附实验探讨了沉积物磷释放风险。结果显示:赣江南昌段表层沉积物总磷(TP)含量范围为235.21~702.24 mg/kg,均值为522.93 mg/kg,具有较高的空间异质性。所有采样点位中无机磷(IP)均以闭蓄态磷(Oc-P)为主要赋存形态,各形态无机磷含量特征表现为:Oc-P>铁结合态磷(Fe-P)>碎屑钙磷(De-P)>自生钙磷(ACa-P)>可交换态磷(Ex-P)>铝结合态磷(Al-P);有机磷(OP)以残渣态有机磷(Res-P_(o))为主要赋存形态,按活性划分表现为:非活性有机磷(NOP)>中活性有机磷(MLOP)>活性有机磷(LOP)。生物有效磷(BAP)含量范围为61.59~218.27 mg/kg,占TP含量的比例为27.07%。BAP总量及占TP的比例均处于较低水平,沉积物内源磷释放风险较低。BAP中Fe-P平均占比为56.72%,表明沉积物磷潜在释放风险主要来源于Fe-P。TP、Fe-P和De-P之间均存在显著相关关系,表明外源输入可能是赣江沉积物磷的主要来源。采样期间赣江南昌段沉积物磷平衡浓度(EPC 0)高于上覆水溶解性活性磷(SRP)浓度,磷吸附饱和度(DPS)均低于沉积物磷大量流失的临界值25%,表明此阶段沉积物磷虽作为上覆水的“磷源”,但出现大量释磷的可能性不高。因此,沉积物内源磷释放引起赣江水体富营养化的风险不高,这意味着赣江水体应更多关注外源输入问题。本研究结果为赣江南昌段水环境的科学管理提供了数据支撑和科学依据。

关键词：鄱阳湖流域赣江沉积物磷形态生物有效磷释放风险

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液压缸可靠性试验与数据分析研究平台

机械工程学报 2024年

作者：王文林张子波李英子吴永明王起新梁若霜东莞理工学院机械工程学院广东工业大学机电工程学院广州市新欧机械有限公司

研制了一种液压缸可靠性新型综合试验台，该试验台以液压缸的型式试验或出厂试验为基础，进行在常规应力水平或加速应力水平下的可靠性试验，可加载应力包括可调节的压力、速度、油温和偏载力，试验台具有功率回收、节能的特点。运用该... 详细信息

研制了一种液压缸可靠性新型综合试验台，该试验台以液压缸的型式试验或出厂试验为基础，进行在常规应力水平或加速应力水平下的可靠性试验，可加载应力包括可调节的压力、速度、油温和偏载力，试验台具有功率回收、节能的特点。运用该试验台对某精密液压缸进行了加速寿命试验，提出一种基于环境应力和广义Eyring模型的液压缸加速模型，通过该加速模型预测了该液压缸在额定应力水平下的可靠度分布函数及寿命特征量。开发了一套液压缸可靠性数据分析软件，该软件能够对液压缸在正常或加速应力水平下的完全或不完全样本试验数据进行可靠性分析与预测。所研制的液压缸可靠性试验台和数据分析系统，为推进液压缸的可靠性研究提供了一种硬、软件综合研究平台。

关键词：液压缸可靠性试验平台功率回收加速寿命试验可靠性分析

人造沸石对服务区污水氨氮的吸附特性试验研究

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水处理技术 2024年第6期50卷 63-68页

作者：曾波任天成赵红邓利智吴永明邓觅江西省交通运输科学研究院有限公司江西南昌330200 南昌大学资源与环境学院鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室江西南昌330031 江西省科学院微生物研究所江西南昌330096

从材质、投加量、固体悬浮物等方面考察了人造沸石(1#、2#)、红火山石和天然沸石四种常见吸附材料对高速公路服务区污水中氨氮的去除影响。结果表明:人造沸石(1#、2#)对氨氮去除效果明显优于红火山石和天然沸石;振荡有利于提高氨氮的去... 详细信息

从材质、投加量、固体悬浮物等方面考察了人造沸石(1#、2#)、红火山石和天然沸石四种常见吸附材料对高速公路服务区污水中氨氮的去除影响。结果表明:人造沸石(1#、2#)对氨氮去除效果明显优于红火山石和天然沸石;振荡有利于提高氨氮的去除效率,其中80 r/min振荡速度较静置状态提升了23.57%;投加量增大,不仅能提高氨氮去除率,也可以缩短处理时间,其中,4 g/L实验组较2 g/L实验组缩短约17 h达到相似去除效果,而50 g/L实验组则在反应前1 h就可以使氨氮降至27.35 mg/L并趋近24 h时对应浓度23.95 mg/L,去除率达66.53%。污水中固体悬浮物(SS)对沸石降低氨氮效果无明显影响,但沸石具有一定的氨氮去除限度,浓度无法持续降低。进一步的吸附动力学和热力学分析表明,人造沸石1#对氨氮的反应过程更符合准二级动力学,R^(2)>0.93,且理论吸附量q_(e)(cal)更接近实验吸附量q_(e)(exp),而热力学实验证明人造沸石1#吸附氨氮属于吸热反应(△H为3693.92 J/mol),温度升高有利于反应的进行。

关键词：沸石高速公路服务区污水氨氮