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基于强化学习的装备体系韧性优化方法

系统工程与电子技术 2024年

作者：柳佳豪徐任杰孙茂桐姜九瑶李际超杨克巍国防科技大学系统工程学院慕尼黑工业大学管理学院

装备体系在实际运行下不可避免会受到外部攻击和内部故障等扰动事件的影响，引起多个装备节点失效，如何科学合理制定恢复策略迅速恢复体系能力，增强装备体系韧性具有重要军事价值及意义。基于此，提出一种基于强化学习的装备体系韧性... 详细信息

装备体系在实际运行下不可避免会受到外部攻击和内部故障等扰动事件的影响，引起多个装备节点失效，如何科学合理制定恢复策略迅速恢复体系能力，增强装备体系韧性具有重要军事价值及意义。基于此，提出一种基于强化学习的装备体系韧性优化方法。具体而言，首先，综合网络拓扑和网络性能参数建立装备体系韧性度量指标；其次，提出基于Q-Learning节点恢复顺序的强化学习算法，并采用不同的扰动场景来测试韧性的变化；最后，结合典型案例验证提出算法的可行性及有效性。通过与经验性恢复策略、遗传算法的对比实验，结果表明：蓄意攻击下，基于强化学习获得的韧性值相比于基于节点能力重要度优先恢复策略、基于度优先恢复策略和随机恢复策略高37.46%、52.28%和85.65%；与遗传算法相比，优化后获得的韧性值提高28.72%。上述分析有效表明所提方法和模型优越性。

关键词：装备体系强化学习韧性优化恢复策略

BaTiO_(3)单晶表面结构及表面液体pH值的影响

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物理学报 2024年第10期73卷 270-277页

作者：郑旭李钊顾月良尹帅帅姜继超郭朴邱志勇李晓龙大连理工大学材料科学与工程学院三束材料改性教育部重点实验室大连116024 中国科学院上海高等研究院上海同步辐射光源上海201204

铁电材料是指在一定温度范围内具有自发极化,且极化方向能被外加电场改变的材料,而水是一种普遍存在的极性溶剂.由于极性作用,铁电材料与水及水溶液的界面存在着复杂的相互作用.理解这些物理过程以及机制对于理论研究和实际应用都具有... 详细信息

铁电材料是指在一定温度范围内具有自发极化,且极化方向能被外加电场改变的材料,而水是一种普遍存在的极性溶剂.由于极性作用,铁电材料与水及水溶液的界面存在着复杂的相互作用.理解这些物理过程以及机制对于理论研究和实际应用都具有重要意义.本工作利用同步辐射衍射技术研究了(001)方向极化BaTiO_(3)单晶的表面结构,并且研究了不同pH值液体对表面结构的影响.结果表明,BaTiO_(3)单晶含有一个电子密度较小的表面层,并且由于极性的作用,BaTiO_(3)单晶表面吸附了2.6 nm的水层.表面滴加纯水后,BaTiO_(3)的表面层结构没有明显的改变.低温原位掠入射X射线衍射实验表明表面存在冰,进一步验证表面吸附水层的存在.pH=1的盐酸溶液也对BaTiO_(3)表面结构没有显著影响,可能是由于酸性溶液能稳定原有的极化方向.但pH=13的NaOH溶液可以使表面层变厚,可能由于碱性溶液可以使表面极化减弱,从而改变表面退极化场以及表面层厚度.

关键词：铁电极化 pH值表面结构

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基于有机光电突触晶体管的储池计算网络

中国科学：化学 2024年第4期54卷 645-653页

作者：杜晓松顾健晖彭立超孙金瑞姜赛李昀常州大学微电子与控制工程学院常州213164 南京微结构国家实验室人工微结构科学与技术协同创新中心南京大学电子科学与工程学院南京210093

随着人工智能技术的快速发展,兼具高能效智能感知和计算的光电神经形态受到了广泛的关注.为了增强神经形态器件对不同应用场景的普适性,构建突触塑性能够灵活可调制的神经形态器件和电路至关重要.本文设计了一种基于非对称电极结构的有... 详细信息

随着人工智能技术的快速发展,兼具高能效智能感知和计算的光电神经形态受到了广泛的关注.为了增强神经形态器件对不同应用场景的普适性,构建突触塑性能够灵活可调制的神经形态器件和电路至关重要.本文设计了一种基于非对称电极结构的有机突触晶体管,并利用液相制备的大面积有机超薄半导体作为光感知和计算材料.该光电突触晶体管表现出典型的光刺激后突触电流(excitatory postsynaptic potential,EPSC)、双脉冲易化(paired-pulse facilitation,PPF)和脉冲强度依赖塑性(spike-amplitude-dependent plasticity,SADP),可以实现高能效的图像降噪预处理.为了进一步满足储池计算对于突触塑性可调性和网络非线性的要求,我们制备有机n型晶体管,设计了一个基于p型和n型晶体管的突触模拟电路.该突触电路可实现从短程塑性(short-term synaptic plasticity,STP)到长程塑性(long-term synaptic plasticity,LTP)的高度可调性,以及可配置的双脉冲易化特性,显著增强了突触晶体管的电流非线性度.基于有机突触模拟电路,我们构建了降噪预处理融合的储池计算系统,该储池神经网络对于去噪后的MNIST手写数据集表现出85%的识别准确率.此工作表明,有机光电突触晶体管有效的降噪功能和突触模拟电路的灵活调制能力对实现多模态、多尺度、高准确率和低功耗神经网络具有重要的意义.

关键词：有机突触晶体管突触模拟电路高可调性 PPF 光电多模态储池计算

变分资格迹元强化循环网络用于空间滚动轴承剩余寿命预测

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计算机集成制造系统 2024年第6期30卷 2159-2171页

作者：姜沛轩李锋汤宝平汪永超四川大学机械工程学院四川成都610065 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

针对经典时间循环神经网络(SRNNs)在预测时间序列中存在长时依赖的缺陷,同时由于遍历整个训练数据集进行现有监督式学习增加了时间复杂度,造成SRNNs在预测空间滚动轴承剩余寿命中存在预测精度和计算效率较低的问题,提出一种变分资格迹... 详细信息

针对经典时间循环神经网络(SRNNs)在预测时间序列中存在长时依赖的缺陷,同时由于遍历整个训练数据集进行现有监督式学习增加了时间复杂度,造成SRNNs在预测空间滚动轴承剩余寿命中存在预测精度和计算效率较低的问题,提出一种变分资格迹元强化循环网络(VETMRRN)。在VETMRRN中,构建新型时间循环网络结构以增大历史信息记忆量,并设计基于神谕门机制的元学习超参数自初始化网络来加速搜索VETMRRN的最优回顾序列长度;设计含有资格迹算子的变分自编码元策略梯度学习算法,以提高对VETMRRN参数的训练速度和全局优化效果。在此基础上提出基于VETMRRN的空间滚动轴承剩余寿命预测方法。首先采用Shapely值特征融合提取空间滚动轴承的性能退化特征;然后将性能退化特征输入VETMRRN中预测性能退化特征趋势;最后建立威布尔分布可靠度模型来预测空间滚动轴承的剩余寿命。该方法具有较高的预测精度、较好的泛化性能和较高的计算效率。最后通过空间滚动轴承剩余寿命预测实例证明了该方法的有效性。

关键词：元学习时间循环网络神谕门机制元策略梯度空间滚动轴承剩余寿命预测

针灸刺激百会、足三里穴缓解小鼠抑郁样行为与肠道菌群的关联

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西安交通大学学报（医学版） 2024年第3期45卷 484-490页

作者：田佳荣孙敦保孙敦花朱峰西安交通大学第一附属医院精神心理科陕西西安710061 安康市中心医院精神科陕西安康725000 旬阳市残联博爱医院精神科陕西安康725700

目的探究针灸百会、足三里穴对慢性温和刺激(chronic unpredictable mild stress,CUMS)诱发抑郁样行为小鼠的抗抑郁效应及其与肠道菌群变化的关联。方法60只小鼠随机分为:对照组、对照+针灸组、CUMS组和CUMS+针灸组。CUMS和CUMS+针灸组... 详细信息

目的探究针灸百会、足三里穴对慢性温和刺激(chronic unpredictable mild stress,CUMS)诱发抑郁样行为小鼠的抗抑郁效应及其与肠道菌群变化的关联。方法60只小鼠随机分为:对照组、对照+针灸组、CUMS组和CUMS+针灸组。CUMS和CUMS+针灸组进行为期6周的CUMS处理,CUMS处理的后3周对对照+针灸组和CUMS+针灸组小鼠每天进行20 min的百会和足三里穴针灸;使用糖水偏爱和悬尾实验评估小鼠的抑郁样行为;行为结束后取小鼠粪便使用16S rRNA基因测序检测肠道菌群组成。结果单纯针灸对小鼠糖水偏爱和悬尾实验不动时间无影响(P>0.05);CUMS导致小鼠出现抑郁样行为,糖水偏爱率降低(P0.05),但导致肠道菌群组成发生显著变化(P=0.002);CUMS导致肠道Patulibacter等6个菌属丰度升高,Faecalibacterium等26个菌属丰度降低(P<0.05);CUMS+针灸组相比于CUMS组Faecalibacterium等10个菌属丰度升高,Patulibacter等4个菌属丰度降低(P<0.05);四组小鼠有其各自的特征性肠道菌群;CUMS组相比于对照组视黄醇代谢、泛素系统、N-聚糖生物合成和类固醇荷尔蒙生物合成、细胞凋亡和产热作用等基因功能显著富集(P<0.05),而针灸导致CUMS+针灸组小鼠以上肠道菌群基因功能富集程度降低(P<0.05)。结论针灸百会和足三里穴具有抗抑郁效应,且可使抑郁导致的肠道菌群紊乱部分恢复;针灸百会和足三里穴可能通过影响肠道菌群组成及视黄醇、泛素、N-聚糖和类固醇等代谢功能从而发挥抗抑郁效应。

关键词：抑郁症针灸肠道菌群百会穴足三里穴

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适应于弱光环境的ORB-SLAM算法

北京邮电大学学报 2024年第1期47卷 106-111页

作者：黎萍操超超电子科技大学中山学院机电工程学院中山528402 广东工业大学自动化学院广州510006

针对视觉同步定位与地图构建(SLAM)算法在弱光照或黑暗等复杂条件下定位失败和跟踪丢失等问题,提出了一种基于ORB-SLAM2算法的适合弱光环境的ORB-SLAM算法,其中应用了一种新的自适应图像增强模块,利用多尺度高斯函数提取的输入图像照度... 详细信息

针对视觉同步定位与地图构建(SLAM)算法在弱光照或黑暗等复杂条件下定位失败和跟踪丢失等问题,提出了一种基于ORB-SLAM2算法的适合弱光环境的ORB-SLAM算法,其中应用了一种新的自适应图像增强模块,利用多尺度高斯函数提取的输入图像照度分量,所设计的校正因子可根据照度分量进行动态调整,从而自适应地调整图像亮度。在公开数据集上进行了算法性能测试。结果表明,该算法能够有效地增强弱光照甚至黑暗等复杂条件下视觉图像的特征匹配,从而有效提升ORB-SLAM算法的鲁棒性。

关键词：弱光环境同步定位与地图构建图像增强多尺度高斯函数自适应校正

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分叉柱关键节点智能设计研究

建筑结构 2024年

作者：薛红京韩永超杜文风束伟农姜子洵北京市建筑设计研究院股份有限公司河南大学钢与空间结构研究所

针对大连金州湾机场指廊分叉柱节点初始设计选型方案少和反复调优耗时长等问题，应用衍生式智能设计方法对节点开展了智能设计研究。首先对节点的衍生式智能设计基本方法及数学模型进行了探讨，然后建立了节点设计障碍体模型，并施加荷... 详细信息

针对大连金州湾机场指廊分叉柱节点初始设计选型方案少和反复调优耗时长等问题，应用衍生式智能设计方法对节点开展了智能设计研究。首先对节点的衍生式智能设计基本方法及数学模型进行了探讨，然后建立了节点设计障碍体模型，并施加荷载和约束条件衍生输出了40种备选方案，最后评估各种设计方案节点的受力性能和质量指标，并与相贯节点模型和焊接球节点模型进行了对比讨论。研究结果表明，与初始设计模型相比，33号设计节点可在质量不增加的前提下，提升初始模型的受力性能，降低最大位移41.87%和最大应力3.59%。利用衍生式智能设计方法可以自动生成大量形状新颖独特的模型方案，其中包含受力性能更好和质量更轻的方案，具有良好的工程应用前景。

关键词：大连金州湾机场分叉柱节点衍生式智能设计智能建造

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长跑运动员的合理膳食营养研究

食品安全导刊 2024年第4期 116-119页

作者：姜业超山东师范大学山东济南250358

长跑运动可以提高呼吸系统和心血管系统机能,可以改善心肌的供氧状态,提高心脏的工作能力。长跑运动员在训练和比赛中需要大量的能量,对营养膳食的要求较高。本文探讨了长跑运动员机体的供能特点以及长跑运动员训练和比赛中所需要的营... 详细信息

长跑运动可以提高呼吸系统和心血管系统机能,可以改善心肌的供氧状态,提高心脏的工作能力。长跑运动员在训练和比赛中需要大量的能量,对营养膳食的要求较高。本文探讨了长跑运动员机体的供能特点以及长跑运动员训练和比赛中所需要的营养物质,分析了长跑运动员营养膳食不合理的原因并提出合理的建议,以保证长跑运动员具有良好训练状态和比赛能力。

关键词：长跑运动员合理膳食营养物质

BaTiO单晶表面结构及表面液体pH值的影响

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物理学报 2024年

作者：郑旭李钊顾月良尹帅帅姜继超郭朴邱志勇李晓龙大连理工大学材料科学与工程学院三束材料改性教育部重点实验室中国科学院上海高等研究院

铁电材料是指在一定温度范围内具有自发极化，且极化方向能被外加电场改变的材料，而水是一种普遍存在的极性溶剂。由于极性作用，铁电材料与水及水溶液的界面存在着复杂的相互作用。理解这些物理过程以及机制对于理论研究和实际应用... 详细信息

铁电材料是指在一定温度范围内具有自发极化，且极化方向能被外加电场改变的材料，而水是一种普遍存在的极性溶剂。由于极性作用，铁电材料与水及水溶液的界面存在着复杂的相互作用。理解这些物理过程以及机制对于理论研究和实际应用都具有重要意义。在本工作中，利用同步辐射衍射技术研究了(001)方向极化BaTiO3单晶的表面结构，并且研究了不同pH值液体对表面结构的影响。结果表明，BaTiO3单晶含有一个电子密度比较小的表面层，并且，由于极性的作用，BaTiO3单晶表面吸附了2.6 nm的水层。表面滴加纯水后，BaTiO3的表面层结构没有明显的改变。低温原位掠入射X射线衍射实验表明表面存在冰，进一步验证表面吸附水层的存在。pH=1的盐酸溶液也对BaTiO3表面结构没有显著影响，可能是由于酸性溶液能稳定原有的极化方向。但pH=13的NaOH溶液可以使表面层变厚，可能由于碱性溶液可以使表面极化减弱，从而改变表面退极化场以及表面层厚度。

关键词：铁电极化 pH值表面结构