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MOFs材料对SF6特征分解组分的吸附机理研究

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MOFs材料对SF6特征分解组分的吸附机理研究

作者：姜博文华北电力大学

学位级别：硕士

SF气体是GIS的主要灭弧介质。GIS内部的绝缘缺陷可能引发PD故障,导致SF分解并生成HS、SO等分解物,从而影响设备绝缘性能和电力系统稳定。分解产物种类和浓度与故障类型关联。纳米气敏材料的气体传感器技术可以检测GIS内SF的分解组分,提... 详细信息

SF气体是GIS的主要灭弧介质。GIS内部的绝缘缺陷可能引发PD故障,导致SF分解并生成HS、SO等分解物,从而影响设备绝缘性能和电力系统稳定。分解产物种类和浓度与故障类型关联。纳米气敏材料的气体传感器技术可以检测GIS内SF的分解组分,提供了高效诊断放电故障的方法。金属有机框架材料（MOFs）以其可调性、结构多样性和高比表面积等特性,为多功能材料和应用领域提供了新思路。本文选取Ni-MOF-74、UIO-66和Zn-ZIF-8作为用于检测SF及其特征分解组分的气敏材料,以达到对这些气体进行敏感识别的目的。探讨的过程涵盖了理论计算和气敏实验两个方面。仿真计算与实验平台部分涵盖量子化学的简化方法、吸附基底和气体分子模型构建方法,结构优化和单点计算所需的杂化泛函和基组,以及加速收敛算法。同时,涉及气敏传感实验平台和测试方法,以及实验和材料表征设备。使用Gauss View软件建立气体分子模型并简化MOFs结构,形成吸附基底模型。经优化后的结构,利用Gaussian16模拟Ni-MOF-74、Zr-UIO-66、Zn-ZIF-8与SF及其分解组分气体的吸附参数。这些数据解释了各材料与气体的化学吸附过程。结果显示,三种材料对HS和SO的吸附能力强,对SOF和SOF较弱,对SF最弱。在气敏实验方面,首先利用SEM、TEM、XRD、XPS和Raman等五种方法对前述三种材料进行了表征,以研究它们的结构、组成和微观形貌。接下来进行了气敏传感实验,通过在100℃的加热条件下测试不同气体种类和浓度的传感器电阻响应值变化,分析了这些材料对SF、HS、SO、SOF和SOF五种气体的吸附响应规律,评估了各材料的传感性能。实验结果显示:（1）Zr-UIO-66对五种气体没有明显的吸附响应;（2）Ni-MOF-74和Zn-ZIF-8对HS、SO、SOF和SOF表现出差异性响应,且与模拟结果基本一致,因此适合作为检测SF主要分解组分的气敏材料,具有深入研究的价值和意义。本文采用金属有机框架材料（MOFs）检测SF及其主要分解组分气体,实现了气敏材料从无机类型向金属有机框架类型的发展。这一创新为开发新型气敏材料提供了一种全新的途径。

关键词： SF6分解组分气敏材料 MOFs材料密度泛函原理气体吸附

基于分裂注意力机制和迁移学习的DNA增强子活性预测

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基于分裂注意力机制和迁移学习的DNA增强子活性预测

作者：姜博文浙江理工大学

学位级别：硕士

准确识别DNA增强子活性对理解基因表达、生物学发展和药物研究等领域具有重要意义。DNA增强子序列中包含能够与转录因子结合的DNA片段,称为转录因子结合位点。本文采用一种跨领域的迁移学习方法,称为Res Nest-STARR,用于从转录因子结合... 详细信息

准确识别DNA增强子活性对理解基因表达、生物学发展和药物研究等领域具有重要意义。DNA增强子序列中包含能够与转录因子结合的DNA片段,称为转录因子结合位点。本文采用一种跨领域的迁移学习方法,称为Res Nest-STARR,用于从转录因子结合位点的训练过程中提取先验知识,以预测DNA增强子活性。主要工作如下:(1)在生物特征方面,本文为增强子活性预测任务提供了更具价值的生物线索。在序列One-hot编码的基础上,本文引入了DNA的分子动力学特征和静电势能特征,用于表征DNA的空间结构信息。通过对特征的贡献分析,证实两种特征对增强子活性具有不同影响,其中分子动力学特征对增强子活性预测任务更具生物学价值。(2)在网络架构方面,本文构建一种高精度的深度学习网络架构,名为Res Nest-STARR。该网络框架引入由分裂模块、通道注意力机制和残差结构组成的Res Nest模块,以捕获特征之间的交互和多通道表示。同时,本文设计三种优化策略,包括Huber损失、损失权重调整和预热学习率,并通过实验证明三种优化策略的综合应用能够提升模型的泛化能力。(3)在学习策略方面,本文提供了跨生物学元件预测的通用化指南。本文首次采用跨领域的迁移学习方法,将转录因子结合位点中学到的先验知识应用到预测果蝇DNA增强子活性的任务中。这种方法提供了转录因子结合位点中的潜在特征信息,使得Res Nest-STARR模型在基准数据集中的性能大幅提升,在发育增强子和管家增强子活性预测任务中,其皮尔森相关系数分别为69.1%和77.2%,相较于最先进方法Deep STARR分别高出2.2%和2.1%。此外,Res Nest-STARR在果蝇细胞的人为突变和人工合成增强子活性预测任务中的表现均优于目前最先进方法。(4)在生物应用方面,本研究成功将ResNest-STARR方法推广至人类顺式调控元件中。通过将Res Nest-STARR进一步迁移至人类增强子活性和人类启动子预测任务中,取得的预测性能优于当前最先进方法Deep STARR和i Pro-WAEL,实验结果充分说明了Res Nest-STARR方法的有效性和拓展性,同时说明本文所提出的方法不仅为研究跨物种生物学元件的相似性和差异性提供了新思路,还为理解生物多样性和物种进化提供了理论基础。

关键词： DNA转录因子结合位点 DNA增强子活性 DNA启动子迁移学习分裂注意力机制

基于虚拟现实的血管介入手术规划系统关键技术研究

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基于虚拟现实的血管介入手术规划系统关键技术研究

作者：姜博文天津大学

学位级别：硕士

本文以基于虚拟现实的血管介入微创手术术前规划的关键技术为研究对象,构建了一种基于偏振光立体视觉的虚拟现实成像结构;提出了一种基于CT血管增强造影图像的血管中心线提取算法;提出了基于代价地图的血管介入路径规划算法。旨在为医... 详细信息

本文以基于虚拟现实的血管介入微创手术术前规划的关键技术为研究对象,构建了一种基于偏振光立体视觉的虚拟现实成像结构;提出了一种基于CT血管增强造影图像的血管中心线提取算法;提出了基于代价地图的血管介入路径规划算法。旨在为医生提供直观、科学的图像指导,提高血管介入手术规划的效率和质量。本研究的主要内容和成果如下:首先,提出了一种基于CT血管增强造影图像的血管中心线提取算法。通过对血管增强造影图像特征向量进行分析,对血管结构图像进行了增强从而提升了血管三维模型重建的质量。改进现有最大内切球算法,在中心线提取过程中引入虚拟点对截面提取过程进行了简化。同时,对初步提取出的中心线进行偏移检验和校正等后处理,得到光滑连续的中心线路径模型,为路径规划提供基础。其次,提出了基于代价地图的血管介入路径规划算法。基于层次分析法对血管结构中对影响介入手术的各项指标进行权重量化分析,通过重建的血管中心线模型进行代价地图编码形成代价地图。该代价地图以量化的方式显示出了血管介入路径中各点的危险程度,基于代价地图用路径搜索算法获得血管介入的最优路径。通过叠加代价地图的血管三维模型,可以将血管结构参数直观的呈现以指导手术规划。最后,提出一种基于双目视觉的反光标记物追踪算法为虚拟现实系统提供了稳定高效的空间注册交互支持,结合空间注册算法将完成三维模型的虚拟现实显示。搭建虚拟现实血管介入路径规划系统,在虚拟现实环境下查看路径规划结果,规划结果在虚拟现实环境下立体的呈现出来,使医生对复杂的血管结构有了更直观的了解,为手术规划提供了直观有效的指导。本文搭建的虚拟现实手术规划系统可以根据复杂的血管结构参数对介入路径的危险程度进行量化,并给出介入路径建议,提升了血管路径规划的科学性和可信度。虚拟现实系统直观的呈现出叠加代价地图的规划结果,可以为医生提供清晰直观手术规划辅助,具备强大的潜在临床应用价值。

关键词：虚拟现实血管介入中心线提取代价地图路径规划

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氟化紫杉醇前药用于肿瘤化疗

氟化紫杉醇前药用于肿瘤化疗

作者：姜博文中国科学技术大学

学位级别：硕士

来源于红豆杉的天然抗癌药物紫杉醇(PTX)是一种高度疏水的分子,临床应用时使用的助溶剂会产生毒副作用,严重影响其疗效和安全性。将PTX制备成Taxol、Lipusu、Abraxane以及Paclical等纳米制剂,虽然能够在不同程度上提升其水溶性和安全性... 详细信息

来源于红豆杉的天然抗癌药物紫杉醇(PTX)是一种高度疏水的分子,临床应用时使用的助溶剂会产生毒副作用,严重影响其疗效和安全性。将PTX制备成Taxol、Lipusu、Abraxane以及Paclical等纳米制剂,虽然能够在不同程度上提升其水溶性和安全性,但又难以克服纳米药物普遍存在的问题:肿瘤蓄积少、肿瘤细胞渗透和摄取量低以及药物释放不充分。同时,在制备PTX纳米制剂时使用无药效的载体会降低载药量,载体进入血液循环后还存在安全隐患。碳氟键具有比碳氢键更低的可极化性和表面能,这导致全氟化合物既疏水又疏脂,具有两不亲性。全氟化合物的这种特殊的“氟效应”使得它们在水溶液和大多数有机溶剂中都表现出相分离倾向。同时,碳氟链间的“偶极-偶极相互作用”让全氟化合物间具有亲氟相互作用,更倾向于和自身相结合。基于全氟化合物的这些优势,我们将其与PTX相结合得到了新一代无载体PTX纳米前药。良好的稳定性是提升纳米药物递送效率的关键。本论文合成了一系列具有氧化还原响应性的氟化PTX前药,并考察了氟化作用对其组装行为和生理稳定性的影响。研究表明,氟化PTX前药的自组装能力随着氟含量的增加而增加,经全氟辛基乙醇修饰的氟化PTX前药PS-17F能够自组装形成稳定的纳米粒子,并具有良好的生理稳定性。细胞和动物实验表明,氟化PTX纳米前药对肿瘤细胞具有强的细胞毒性并展现出优良的抑瘤效果。本研究通过增强化疗前药的自组装能力和纳米药物的稳定性,为提高药物的递送效果提供了一种通用的氟化方法。

关键词：紫杉醇前药氟效应无载体纳米药物胶体稳定性

基于心流体验的游戏交互设计应用研究——以红色文化动作游戏“智取威虎山”为例

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基于心流体验的游戏交互设计应用研究——以红色文化动作游戏“智...

作者：姜博文南昌航空大学

学位级别：硕士

本课题是基于心流体验的游戏交互设计应用研究——以红色文化动作游戏“智取威虎山”为例,研究心流理论对红色文化游戏设计和研究心流理论对动作游戏设计两个方面提出策略方法、进行设计说明并进行实践开发,最后进行心流测试,得出最佳... 详细信息

本课题是基于心流体验的游戏交互设计应用研究——以红色文化动作游戏“智取威虎山”为例,研究心流理论对红色文化游戏设计和研究心流理论对动作游戏设计两个方面提出策略方法、进行设计说明并进行实践开发,最后进行心流测试,得出最佳心流理论设计模型,制作出最终的游戏。研究心流理论下红色文化游戏设计策略采用“研究行动与知觉的融合原则”,提出游戏剧情开始可以采用“救猫理论”进行设计,帮助玩家与游戏角色产生共情,达到行动与知觉的融合。研究心流理论对动作游戏设计策略,提出场景切换策略、难度控制策略、玩家技能熟练度检测策略和难度分布和技能熟练度关系设计策略,提出了创建测量玩家心流的量表进行玩家心流检测的策略。在场景切换策略中本研究提出场景切换以关卡为单位,并将技能熟练度分为三个阶段:起始、增长和饱和阶段,明确了玩家技能熟练度是通过判断玩家的死亡次数和掉血情况决定的;在研究难度控制策略中本研究中创新性的从数据结构思想中把结点和权的概念引入到人机交互心流研究中,提出难度结点和权在人机交互设计中的定义和计算方法,再结合“智取威虎山”游戏中的交互元素,明确结点权重取值;采用实验法研究心流状态与难度和技能的曲线关系,提出三种难度分布方案,覆盖型、围绕型、双螺旋型,并以此进行原型游戏的开发;最终经过实验数据分析得出围绕型难度分布方案最优。此研究还阐述游戏角色和敌人动画状态设计和程序实现、攻击受击判断实现方式、视觉UI设计和实现、音效的设计和实现、打击感的设计和实现。依据得出的游戏难度分布合理方案,设计出最终游戏,进行游戏项目的程序展示和游戏截图展示。

关键词：人机交互心流游戏难度技能红色文化

融合多头自注意力的AeroMACS自适应调制编码算法

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电光与控制 2023年

作者：程龙孟繁栋毛建华袁树德姜博文上海飞机设计研究院上海大学通信与信息工程学院

航空移动机场通信系统(aeronautical mobile airport communications system，AeroMACS)由于其传输速率高、安全性好等优点成为机场、空地通信网络的重要组成部分。针对飞机起飞、着陆高速移动阶段的信道快速时变导致信道状态信息(chann... 详细信息

航空移动机场通信系统(aeronautical mobile airport communications system，AeroMACS)由于其传输速率高、安全性好等优点成为机场、空地通信网络的重要组成部分。针对飞机起飞、着陆高速移动阶段的信道快速时变导致信道状态信息(channel state information，CSI)过时和多普勒频移大等引起的通信质量恶化问题，利用多头自注意力机制，提出了基于transformer神经网络的信道预测方法。根据实时预测的信噪比(signal to noise ratio，SNR)来调整AeroMACS的WiMAX和5G双模的调制编码方案(modulation and coding scheme，MCS)。仿真结果表明，与其他三种人工智能方法相比，所提出的基于transformer网络的信道预测方法能够达到较高的准确率，并提升了系统的总吞吐量，对缓解信道参数过时现状和提高系统通信性能有良好的改善作用。

关键词：航空移动机场通信系统信道预测多头自注意力调制编码方案系统吞吐量

融合改进Sine混沌映射的新型粒子群优化算法

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西安交通大学学报 2023年第8期57卷 182-193页

作者：刘磊姜博文周恒扬浦晨玮钱鹏飞刘波江苏大学机械工程学院江苏镇江212013 浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室杭州310027 法赫德国王石油与矿业大学电气工程系沙特阿拉伯达兰31261

为了应对传统粒子群算法(PSO)存在的初始位置不均匀、易达到局部最优、搜索精度不高等问题,提出了一种基于改进Sine混沌映射的新型PSO算法。采用一种改进的Sine混沌映射技术代替传统的伪随机数方法生成初始粒子种群,以丰富种群的多样性... 详细信息

为了应对传统粒子群算法(PSO)存在的初始位置不均匀、易达到局部最优、搜索精度不高等问题,提出了一种基于改进Sine混沌映射的新型PSO算法。采用一种改进的Sine混沌映射技术代替传统的伪随机数方法生成初始粒子种群,以丰富种群的多样性。在原始基本位置更新公式的基础上增加两种新的位置更新机制,并分别引入一个高斯变异算子,以实现算法勘探性能和开发性能之间的动态平衡,以及在迭代过程中使粒子有效跳出局部最优。在由7个单峰函数、6个多峰函数和10个固定维函数组成的基准测试函数和3个带约束经典工程优化设计问题上对所提出算法开展仿真实验,并与其他几种流行的PSO变体进行对比。仿真结果表明:与其他PSO变体相比,基于改进Sine混沌映射的新型PSO算法具有更快的收敛速度和更高的寻优精度,对于基准测试函数的寻优结果有20个排名第一,约为总测试函数的87%;该算法在压力容器和工字梁设计优化中,综合性能排在第一位,应可用于解决一些实际工程优化问题。

关键词：粒子群算法混沌映射高斯变异基准函数工程问题

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神经系统小胶质细胞流式检测及分选

中国细胞生物学学报 2023年第7期45卷 1066-1074页

作者：姜博文陈玲玲中国科学院分子细胞科学卓越创新中心/生物化学与细胞生物学研究所上海200031

小胶质细胞是中枢神经系统中主要的免疫细胞,数量上占大脑的5%~10%。作为中枢神经系统的巨噬细胞,它们会不断清除中枢神经系统中的斑块、受损或不必要的神经元和突触以及感染因子。从中枢神经系统组织中分离小胶质细胞为研究基础细胞生... 详细信息

小胶质细胞是中枢神经系统中主要的免疫细胞,数量上占大脑的5%~10%。作为中枢神经系统的巨噬细胞,它们会不断清除中枢神经系统中的斑块、受损或不必要的神经元和突触以及感染因子。从中枢神经系统组织中分离小胶质细胞为研究基础细胞生物学和检测体内治疗对小胶质细胞免疫功能的影响提供了强有力的工具。该文描述了利用小胶质细胞特异性表面标志物,通过流式细胞分选(FACS)纯化小胶质细胞的方法。

关键词：小胶质细胞流式细胞分选中枢神经系统

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县域医共体相关者利益诉求分析

中国医院 2023年第3期27卷 29-32页

作者：白雪姜博文方鹏骞华中科技大学同济医学院护理学院湖北省武汉市430030 华中科技大学健康政策与管理研究院湖北省武汉市430030

医共体建设是优化医疗资源结构布局、提升基层医疗服务能力的重要举措,是公立医院高质量发展重点建设行动之一。国内医共体建设进入快速发展阶段,但依然存在缺乏可持续利益分配机制等问题。医共体的利益均衡是实现高质量、可持续发展的... 详细信息

医共体建设是优化医疗资源结构布局、提升基层医疗服务能力的重要举措,是公立医院高质量发展重点建设行动之一。国内医共体建设进入快速发展阶段,但依然存在缺乏可持续利益分配机制等问题。医共体的利益均衡是实现高质量、可持续发展的必要条件,其前提是需要明确县域医共体利益相关者的利益诉求。作者从内部、外部和潜在利益相关者3个维度,分析核心医院、成员单位、医务人员、政府、卫健部门、医保部门、药品供应保障系统、居民、患者及其家属、医务社会工作者、媒体、商业保险公司等利益相关者的利益诉求。从系统机制、组织基础和个人积极性3个角度提出建议,通过强化政府主导作用、推动三医联动、建立有效的激励机制以及搭建统一的信息管理平台达到利益相关者利益均衡。

关键词：医共体利益相关者利益机制

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