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基于CNN-LSTM-Attention模型的机场地表风速预测方法

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基于CNN-LSTM-Attention模型的机场地表风速预测方法

第五届中国航空科学技术大会

作者：李尤周圣禄宋璟中国航天空气动力技术研究院创新与应用中心

机场的地表风对飞机的起飞和降落都有较大影响,但机场常用的测风设备受恶劣天气(如雨雾)的影响较大,导致预报不准确。因此,为了避免因地面大风等极端天气造成飞机在起降过程中出现安全事故,本文提出一种基于卷积神经网络(Convolutional ... 详细信息

机场的地表风对飞机的起飞和降落都有较大影响,但机场常用的测风设备受恶劣天气(如雨雾)的影响较大,导致预报不准确。因此,为了避免因地面大风等极端天气造成飞机在起降过程中出现安全事故,本文提出一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)、长短期记忆网络(Long Short-Term Memory networks, LSTM)、注意力机制(Attention)的超短期风速预测方法。该方法在LSTM-Attention模型的基础上引入CNN网络,对输入数据进行提取和降维,能够精确预测未来短时间内的机场地表风速。使用该方法对海南某机场未来15 min的地表风速进行预测,MAPE值仅为0.065 67。本文提出的预测算法可以提高风场预报的准确率,为飞行员推荐飞机最佳起降时间。

关键词：机场风速预测卷积神经网络长短期记忆网络注意力机制

来源： cnki会议评论

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基于深度学习的图像识别对抗防御算法研究

基于深度学习的图像识别对抗防御算法研究

作者：周圣文烟台大学

学位级别：硕士

在大数据时代的背景下,深度学习的理论和方法不断发展,深度神经网络已成为一种重要的计算模型之一,在语义分割、目标检测、图像识别、自动驾驶等领域均取得了卓越的表现。然而,由于神经网络的黑盒性质以及缺乏完备的数学理论的解释和支... 详细信息

在大数据时代的背景下,深度学习的理论和方法不断发展,深度神经网络已成为一种重要的计算模型之一,在语义分割、目标检测、图像识别、自动驾驶等领域均取得了卓越的表现。然而,由于神经网络的黑盒性质以及缺乏完备的数学理论的解释和支撑,其决策极易受对抗扰动所影响。因此在涉及生命安全、教育和伦理等方面上的应用上,其鲁棒性、安全性和可靠性是一个重要指标。自然地,如何增强鲁棒性是一个重要研究课题。本文针对对抗训练和对抗净化两个方面,提出了三个防御方法,具体的研究内容介绍如下:1)提出了基于对比学习的对抗训练方法(ConAT),通过降低自然数据和对抗数据在特征空间中的发散,以促使模型学习鲁棒不变表示。具体而言,为了学习到样本的不变表示,该方法利用对比学习来对齐自然数据及其对抗数据的表示,将正样本与锚点样本之间的投影距离拉近,将负样本与锚点样本之间的映射距离拉远。并且为了促使表示空间体现“类内紧密,类间分离”,在传统对比损失中引入类别标签信息,用于指示样本的正负关系,以促使相同类别的数据表示相互接近,而拉远不同类别的数据表示。最后,该方法与多种对抗训练方法的定性和定量比较证明了该方法的优越性。2)提出了基于域泛化的对抗训练方法(DAT),利用域泛化来学习与域无关的特征,而这种特征可以泛化到测试域的数据上,从而使模型能够很好地防御未知的对抗攻击。具体而言,为了学习到数据的跨域不变特征,该方法利用自监督表示学习降低训练数据之间的跨域差异,缩小训练域和对抗域之间的分布偏移。并且为了降低域相关特征的负面影响(即避免此特征主导模型决策),该方法对域标签信息进行建模,引入域相似性作为损失函数的加权系数,以促使模型学习类判别特征,增强模型的对抗鲁棒性和泛化性。最后,该方法与其他防御方法的定性和定量比较表明了该方法的有效性。3)提出了基于扩散模型和掩码图像建模的对抗净化方法(MDP),利用预训练扩散模型的正向和反向过程来净化对抗图像,同时引入掩码图像建模来增强模型的表示质量。具体而言,扩散模型首先进行退化操作使得图像符合某种分布,然后从这种分布中采样一个样本进行逆退化过程。通过修改前向过程,从而提出了掩码扩散模型(Mask DM)。该方法的前向阶段不再围绕高斯噪声,而是执行图像掩码操作,同时保留反向过程,使模型能够根据可见区域恢复掩码区域,促使模型学习鲁棒表示。因此,扩散模型的退化和恢复过程保证了生成质量和模式覆盖率,而掩码图像建模提升了模型的表示能力,两者的结合改善了对抗净化的防御性能。最后,该方法与其他对抗净化方法的定量比较证实了该方法的合理性和有效性。

关键词：对抗训练对抗净化特征空间鲁棒表示

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表面粗糙度对荧光陶瓷发光性能的影响

中国激光 2024年第5期51卷 30-35页

作者：唐燕如蒋仁杰易学专周圣明孙艳之江实验室浙江杭州311121 中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800 中国科学院上海技术物理研究所上海200083

采用真空高温固相反应烧结技术制备了Ce∶Y_(3)Al_(5)O_(12)(掺杂原子数分数为0.2%)与Al_(2)O_(3)复合相荧光陶瓷(简称Ce∶YAG-Al_(2)O_(3)),采用蓝光发光二极管(LED)芯片,以透射模式激发,系统研究了退火处理对荧光陶瓷发光性能的影响... 详细信息

采用真空高温固相反应烧结技术制备了Ce∶Y_(3)Al_(5)O_(12)(掺杂原子数分数为0.2%)与Al_(2)O_(3)复合相荧光陶瓷(简称Ce∶YAG-Al_(2)O_(3)),采用蓝光发光二极管(LED)芯片,以透射模式激发,系统研究了退火处理对荧光陶瓷发光性能的影响以及不同厚度与不同表面粗糙度的荧光陶瓷的发光性能的变化规律。结果表明,退火处理可明显改善荧光陶瓷的发光性能,且在相同激发条件下,随着荧光陶瓷厚度的增加,透射蓝光与荧光陶瓷所发出的黄绿荧光的强度比下降,色温降低,发光效率升高。陶瓷表面粗糙度的增加可明显提高荧光陶瓷的发光效率。对于同一荧光陶瓷样品,蓝光入射面的粗糙度小,光出射面的粗糙度大,有利于降低荧光陶瓷的色温,提高其发光效率。

关键词：材料复合相荧光陶瓷表面粗糙度光电转换效率色温发光光谱

Ce^(3+)掺杂石榴石基荧光材料的光谱调控研究进展

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硅酸盐学报 2024年第3期52卷 1128-1148页

作者：田燕娜范金太姜本学陈杰周圣明中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院强激光材料重点实验室上海201800

Ce^(3+)掺杂石榴石基荧光材料凭借其良好的物化特性、高荧光转换效率、较短的荧光寿命、激发光谱与紫外/蓝光发光二极管发射谱的高效匹配等特点,被广泛用于照明、显示、医学成像等领域。得益于石榴石结构丰富的阳离子格位,通过多种类基... 详细信息

Ce^(3+)掺杂石榴石基荧光材料凭借其良好的物化特性、高荧光转换效率、较短的荧光寿命、激发光谱与紫外/蓝光发光二极管发射谱的高效匹配等特点,被广泛用于照明、显示、医学成像等领域。得益于石榴石结构丰富的阳离子格位,通过多种类基质化学组分取代可实现Ce^(3+)发射波长从460~610 nm范围内的连续可调,不仅大大拓宽了其潜在应用场景,也为Ce^(3+)发光理论的建立和完善提供了广泛的素材。然而随着近年来相关实验探索的大幅增加,种类较为庞杂的Ce^(3+)掺杂石榴石基荧光材料特性与发射波长调控理论常常出现无法解释甚至矛盾之处,成为阻碍Ce^(3+)掺杂石榴石基荧光材料发展的重要瓶颈之一。针对这一问题,本文简要介绍了基质化学组分取代调控Ce^(3+)发射波长的几种主要理论,综述了近年来Ce^(3+)掺杂石榴石基荧光材料的研究进展,并结合理论与实验,主要从[CeO_(8)]畸变因子角度出发,讨论了离子取代对Ce^(3+)发光性能的影响。

关键词：石榴石荧光材料铈氧十二面体热稳定性

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MXene的红外特性及其应用研究展望

无机材料学报 2024年第2期39卷 162-170页

作者：巴坤王建禄韩美康复旦大学芯片与系统前沿技术研究院上海200433 复旦大学光电研究院和上海市智能光电与感知前沿科学研究基地上海200433

MXene是一大类二维过渡金属碳氮化合物,其丰富的组分、二维原子层结构、金属电导和活性表面等特性使其与不同波段的电磁波(可见光、红外、太赫兹、微波波段等)产生独特的相互作用,并衍生了多种电磁功能应用。在红外波段,MXene具有宽域... 详细信息

MXene是一大类二维过渡金属碳氮化合物,其丰富的组分、二维原子层结构、金属电导和活性表面等特性使其与不同波段的电磁波(可见光、红外、太赫兹、微波波段等)产生独特的相互作用,并衍生了多种电磁功能应用。在红外波段,MXene具有宽域的红外辐射特性,活性表面使其具备可调的红外吸收。近年来,MXene的上述性质引起了广泛研究兴趣。本文首先对不同MXene组分的本征红外辐射特性及调控策略进行了系统总结,并简要介绍其代表性红外应用,重点讨论MXene在这些应用中的贡献和作用机制,包括红外识别/伪装、表面等离激元、光热转换、红外光电探测等。最后,对MXene红外功能应用的未来发展方向进行了展望。

关键词： MXene 红外辐射光热转换热管理红外识别专题评述

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智慧城市建设市民安全感的动态仿真研究

系统科学学报 2024年 1-7页

作者：李德智黄河张勉周圣华东南大学土木工程学院

近年来,我国智慧城市建设快速推进,公共安全是其重要议题与投资领域。然而,对于智慧城市建设是否会提升市民安全感,现有相关研究基本上停留在静态评价层面,缺乏动态仿真研究。在建立智慧城市建设市民安全感系统评价方法的基础上,设定智... 详细信息

近年来,我国智慧城市建设快速推进,公共安全是其重要议题与投资领域。然而,对于智慧城市建设是否会提升市民安全感,现有相关研究基本上停留在静态评价层面,缺乏动态仿真研究。在建立智慧城市建设市民安全感系统评价方法的基础上,设定智慧城市建设市民安全感系统变化规则,构建基于多智能体仿真的智慧城市建设市民安全感系统仿真模型。以南京为案例进行研究,发现南京智慧城市建设市民安全感处于中等水平,而且主观规范等内外在影响因素、低安全感信息传播、安全事件发生显著影响市民安全感,并提出智慧城市建设市民安全感提升对策。

关键词：智慧城市市民安全感多智能体仿真安全信息传播

Ce掺杂石榴石基荧光材料的光谱调控研究进展

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硅酸盐学报 2024年

作者：田燕娜范金太姜本学陈杰周圣明中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院强激光材料重点实验室

Ce3+掺杂石榴石基荧光材料凭借其良好的物化特性、高荧光转换效率、较短的荧光寿命、激发光谱与紫外/蓝光发光二极管发射谱的高效匹配等特点，被广泛用于照明、显示、医学成像等领域。得益于石榴石结构丰富的阳离子格位，通过多种类基... 详细信息

Ce3+掺杂石榴石基荧光材料凭借其良好的物化特性、高荧光转换效率、较短的荧光寿命、激发光谱与紫外/蓝光发光二极管发射谱的高效匹配等特点，被广泛用于照明、显示、医学成像等领域。得益于石榴石结构丰富的阳离子格位，通过多种类基质化学组分取代可实现Ce3+发射波长从460～610 nm范围内的连续可调，不仅大大拓宽了其潜在应用场景，也为Ce3+发光理论的建立和完善提供了广泛的素材。然而随着近年来相关实验探索的大幅增加，种类较为庞杂的Ce3+掺杂石榴石基荧光材料特性与发射波长调控理论常常出现无法解释甚至矛盾之处，成为阻碍Ce3+掺杂石榴石基荧光材料发展的重要瓶颈之一。针对这一问题，本文简要介绍了基质化学组分取代调控Ce3+发射波长的几种主要理论，综述了近年来Ce3+掺杂石榴石基荧光材料的研究进展，并结合理论与实验，主要从[CeO8]畸变因子角度出发，讨论了离子取代对Ce3+发光性能的影响。

关键词：石榴石荧光材料铈氧十二面体热稳定性

论我国地方政府信用评级从“收入导向型”向“支出导向型”转型

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中央财经大学学报 2024年第5期 15-34页

作者：禄丹中国财政科学研究院

有效防范化解地方债务风险的紧迫性凸显健全我国地方政府信用评级体系的重要性。目前,国内外地方政府信用评级模型均为“收入导向型”。笔者从地区异质性和极值情景、信用等级迁移矩阵、评级结果区分度的区域分析、各地区发行利率和利... 详细信息

有效防范化解地方债务风险的紧迫性凸显健全我国地方政府信用评级体系的重要性。目前,国内外地方政府信用评级模型均为“收入导向型”。笔者从地区异质性和极值情景、信用等级迁移矩阵、评级结果区分度的区域分析、各地区发行利率和利差统计等角度论证了我国地方政府信用评级从“收入导向型”向“支出导向型”转型的必要性。继而通过定量分析方法构建起“支出导向型”地方政府信用评级模型,并以500个地方政府作为样本,从省、市、县三个行政层级及东部、中部、西部和东北四个地理区域层面实证分析得出由“收入导向型”向“支出导向型”转型后,中西部地区和东北地区的地方政府信用评级结果将有所抬升,大幅度缩小与东部地区地方政府评级结果的差距,导致中西部地区和东北地区地方政府在债券市场融资成本的大幅度降低(以2022年为基数,可节约27.21亿元融资成本),进而导致全国地方政府融资格局的改变,更好地发挥债券市场配置资源的功能。

关键词：地方政府信用评级收入导向型支出导向型转型地方政府融资格局

东非高原1982—2020年叶面积指数的变化趋势及归因分析

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应用生态学报 2024年

作者：马艳陈铁喜陈鑫肖寅渺周圣杰汪生珍南京信息工程大学地理科学学院青海理工学院生态与环境科学学院青海师范大学地理科学学院

东非高原的生态系统对于维持非洲大陆的生物多样性、水资源平衡和生态平衡至关重要，然而该地区植被的时空变化及其驱动因素尚不清楚。本研究基于GIMMS LAI4g数据集检测东非高原的叶面积指数（LAI）的变化趋势，并结合气温和降水数据、T... 详细信息

东非高原的生态系统对于维持非洲大陆的生物多样性、水资源平衡和生态平衡至关重要，然而该地区植被的时空变化及其驱动因素尚不清楚。本研究基于GIMMS LAI4g数据集检测东非高原的叶面积指数（LAI）的变化趋势，并结合气温和降水数据、TRNEDY v9中10个动态植被模型（DGVM）数据进行归因分析。结果表明：东非高原的LAI在1982—1999年间变化趋势平缓(2.5×10-3m2·m-2·a-1)，而在2000—2020年显著上升(5.2×10-3m2·m-2·a-1)，是1982—1999年间的2.1倍；气温和降水的变化在1982—1999年间与LAI的相关性较弱，在2000—2020年间与LAI变化显著相关；不同DGVM显示出一致的归因结果，表现为气温和降水的变化对2000—2020年间LAI趋势的贡献明显高于1982—1999年间。研究表明，2000—2020年间气候变化在推动东非高原植被显著变绿中的关键作用，可为该地区的生态保护和可持续发展策略提供重要依据。

关键词：气候变化叶面积指数东非高原植被变化