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基于图神经网络的空间转录组学空间域识别算法研究

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基于图神经网络的空间转录组学空间域识别算法研究

作者：石雪晶山东师范大学

学位级别：硕士

近年来,单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术在理解细胞亚群和单个细胞生物学方面取得了重大进展。尽管scRNA-seq可以检测单细胞水平的基因表达谱,但这种方法缺乏保留空间信息的能力。随着测序技术的发展,新出现的空间转录组学技术使研究人员... 详细信息

近年来,单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术在理解细胞亚群和单个细胞生物学方面取得了重大进展。尽管scRNA-seq可以检测单细胞水平的基因表达谱,但这种方法缺乏保留空间信息的能力。随着测序技术的发展,新出现的空间转录组学技术使研究人员能够在保留空间信息的同时对单细胞中的转录组进行分析,为阐明单细胞异质性和定义细胞类型的空间图提供了新的机会。在空间转录组学的数据分析过程中,准确识别空间域是最基础且至关重要的步骤。然而,如何将基因表达数据与空间信息有效结合以准确识别空间域仍然具有挑战性。现有的方法大都根据空间位置信息用预定义的相似度量为点或细胞构建邻接矩阵,并假设所构建的矩阵能够准确地捕获点或细胞的邻居;此外,目前仅有部分方法同时利用组织学图像、空间位置坐标和基因表达潜在结构的空间信息来捕捉数据空间的依赖性,有些方法仅是将自编码器(AE)学习的基因表达数据与图自编码器(GAE)提取的图结构信息进行简单的对齐,但这种方式并不能有效地整合这两种信息。为了更有效结合空间信息和基因表达信息,本文提出了基于多视图图卷积网络的空间转录组学空间域识别算法(STMGCN)和基于多视图深度融合网络的空间转录组学空间域识别算法(STMDFN)。本文的主要工作概括如下:(1)本文提出了一种基于多视图图卷积网络模型(STMGCN)来准确地识别空间转录组学数据中的空间域。具体来说,为了充分利用空间位置信息,该模型首先根据空间位置坐标构建了多个具有不同相似性度量的邻接图。然后,STMGCN通过图卷积网络将基因表达数据与每个邻接图结合起来得到多个视图的特定表示。最后,为了捕捉不同视图的重要性,本文进一步引入了一种注意力机制以自适应地融合特定视图的表示以得到最终点或细胞的表示。本文在两个模拟数据集和五个来自不同平台的真实空间转录组学数据集上应用了STMGCN。实验结果表明,与五种较为先进的基准方法(包括空间聚类和非空间聚类方法)相比,STMGCN在空间域识别方面取得了具有竞争力的结果。此外,STMGCN还能检测出空间可变基因(SVG),这些基因在所识别的空间域中具有丰富的表达模式。(2)本文提出了一个基于多视图深度融合网络的空间转录组学空间域识别算法(STMDFN)来有效的融合组织学图像、基因表达数据的潜在结构及空间位置信息。具体来说,该方法首先用预训练的神经网络模型提取组织学图像的特征并将其转换成邻接图。为了利用基因表达数据的潜在结构和空间位置信息,此方法将这些数据转换成邻接图,并通过将图卷积网络作为图编码器来学习每个特定邻接图的空间信息表示。STMDFN还使用自编码器对基因表达信息进行编码来学习基因表达数据的表示。另外,此模型使用了一种融合机制显式地合并自编码器和图自编码器的表示,从而得到一致性的潜在表示来提高空间域识别的性能。在具有组织学图像的三个空间转录组学数据集上的实验结果表明,此模型与其他基准方法相比在识别空间转录组学的空间域任务上表现良好。

关键词：空间转录组学图卷积网络图自编码器注意力机制空间域识别

超声造影联合剪切波弹性成像评价TI-RADS4类甲状腺结节良、恶性的应用研究

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超声造影联合剪切波弹性成像评价TI-RADS4类甲状腺结节良、恶性的...

作者：李红晶吉林大学

学位级别：硕士

目的:通过将超声造影(contrast-enhanced ultrasound,CEUS)定量分析参数与剪切波弹性成像(shear wave elastography,SWE)相结合构建甲状腺4类结节诊断预测模型,以期提高4类结节中恶性结节的检出率,为临床工作提供更加有效的参考。方法:... 详细信息

目的:通过将超声造影(contrast-enhanced ultrasound,CEUS)定量分析参数与剪切波弹性成像(shear wave elastography,SWE)相结合构建甲状腺4类结节诊断预测模型,以期提高4类结节中恶性结节的检出率,为临床工作提供更加有效的参考。方法:本研究选取于2021年1月至2021年10月于我院超声科就诊,行常规超声检查、超声造影及剪切波弹性成像检查并有明确病理结果者,根据2017版美国放射学会(American College of Radiology,ACR TI-RADS)评分标准,恶性危险分层指南为4类的甲状腺结节共187个结节,其中建模组含132个结节,验证组含55个结节。以病理结果为金标准,将建模组分为良、恶性两组,分析两组结节的所有超声造影及剪切波弹性成像定量参数的差异;通过SPSS27.0统计学分析软件选取两种参数中AUC最高者与4类结节ACR TI-RADS评分进行多因素逻辑回归分析,计算各自的标准化回归系数,构建4类结节良、恶性诊断模型,并对模型进行验证,应用ROC曲线对其诊断效能进行评价。结果:1.超声造影定量分析参数PE、Wi R、Wo R、Wi AUC、Wi Wo AUC、Wo AUC、Wi PI、ΔPE、ΔWi R、ΔWo R、ΔWi AUC、ΔWi Wo AUC、ΔWo AUC、ΔWi P等均具有统计学意义(P<0.05),通过绘制ROC曲线,其中ΔPE诊断价值最高,为0.819,截断值0.16db,敏感性89.10%,特异性76.50%。***定量分析结果显示Emax、Emean、Esd具有统计学意义(P<0.05),Emax的诊断效能最高,为0.816,截断值36.00 Kpa,敏感性71.90%,特异性79.40%。3.以病理结果作为因变量,Emax、ΔPE、ACR TI-RADS评分作为自变量,进行二元Logistic回归分析,将各自标准化回归系数作为评分值,构建4类结节诊断模型,绘制受试者工作曲线,AUC为0.926,敏感度87.5%,特异度86.8%,诊断界值为3分,准确性87.12%,阳性预测值为86.15%,阴性预测值为88.06%。4.诊断模型在验证组AUC为0.890,敏感度81.5%,特异度79.6%,准确度80.00%,诊断效能、敏感性、准确性均高于Emax、ΔPE及ACR TI-RADS评分等诊断方式。结论:基于ΔPE、Emax和ACR TI-RADS评分建立了甲状腺4类结节诊断预测模型,可有效提高甲状腺4类结节中恶性结节的检出率,当模型评分≥3分时,4类结节发生恶性变的风险较高,建议采取FNA术及手术治疗方式。

关键词：超声检查甲状腺结节超声造影 SWE TIC 模型

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南昌市居住区园林种植安全性研究

南昌市居住区园林种植安全性研究

作者：易晶江西农业大学

学位级别：硕士

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石家庄市金融支持乡村产业振兴问题研究

石家庄市金融支持乡村产业振兴问题研究

作者：芮晨晶河北科技师范学院

学位级别：硕士

党的二十大报告中提出,全面建设社会主义现代化国家,最艰巨最繁重的任务仍然在农村。加快建设农业强国,要实现乡村振兴,就要扎实推动乡村产业、人才、文化、生态、组织振兴,而乡村振兴战略的第一要求是产业兴旺,乡村产业振兴离不开农村... 详细信息

党的二十大报告中提出,全面建设社会主义现代化国家,最艰巨最繁重的任务仍然在农村。加快建设农业强国,要实现乡村振兴,就要扎实推动乡村产业、人才、文化、生态、组织振兴,而乡村振兴战略的第一要求是产业兴旺,乡村产业振兴离不开农村金融的支持。农村金融作为农村地区经济发展的血脉,在乡村振兴的总体战略要求下,农村金融应更进一步担当起促进乡村产业振兴的重要使命。乡村产业根植于县域,农村金融机构作为乡村产业发展的重要推手,在引导金融资本注入乡村产业发展中担当着重要角色。本文以农村金融理论为指导,分析石家庄市乡村产业振兴存在的问题并提出对策。文章采用文献研究法对当前国内外金融支持乡村产业发展进行述评,阐述石家庄市目前金融支持乡村产业振兴的现状。通过实地走访及问卷调查的方式分析总结石家庄市金融支持乡村产业发展存在的问题,同时借鉴国内外地区金融支持乡村产业发展的经验,提出促进石家庄市金融支持乡村产业振兴的对策建议,包括以下五方面:一是推动金融产品创新,支持乡村产业升级;二是发挥农业保险对乡村产业的风险分担作用;三是营造良好的农村信用环境,推进农村信用体系建设;四是推进数字金融发展,满足乡村产业振兴的金融需求;五是引进复合型人才,重视金融知识普及。

关键词：金融支持乡村产业乡村产业振兴石家庄市

基于大概念的高中化学教学实践研究 ——以“结构决定性质”为例

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基于大概念的高中化学教学实践研究 ——以“结构决定性质”为例

作者：贾义晶陕西理工大学

学位级别：硕士

开展从教知识向教素养的转变是眼下新一轮基础教育课程急需的教育变革,“教素养”体现在帮助学生运用所学知识解决真实情境中的新问题,大概念教学理论是培养学生核心素养的途径之一,可加速教育变革的完成。大概念不是具体的概念,而是一... 详细信息

开展从教知识向教素养的转变是眼下新一轮基础教育课程急需的教育变革,“教素养”体现在帮助学生运用所学知识解决真实情境中的新问题,大概念教学理论是培养学生核心素养的途径之一,可加速教育变革的完成。大概念不是具体的概念,而是一种反映学科本质的思想,联结学科知识与形成学科思维的工具,大概念教学是落实学科核心素养的途径之一,帮助学生搭建学校与生活的桥梁,促进学生未来长远发展。本文在大量文献研究的基础上,以建构主义学习理论和有意义学习理论等为理论依据,对汉中市某中学的学生和老师分别展开大概念教学现状的调查与分析。通过理论研究与实践调查提出大概念教学原则、教学策略和教学模式,通过筛选大概念群,确定大概念;明确基本问题,选取学科大概念;明确主要问题,选取学科核心大概念;设置问题情境,设计教学活动;评价活动多元化,设计评估工具这5个基本环节,确定教学设计的具体方向和内容。分别采用访谈法和编制测试卷两种研究方式,从定性和定量两个角度对大概念教学实践效果进行研究,具体结论如下:(1)大概念教学有助于提升学生的化学学习能力和思维发展各个水平,激发学生的化学学习兴趣,解决学生学习中畏难的情绪问题。(2)阐述了大概念教学设计的模式并进行相应的教学设计,论述了学科大概念、关键概念、基本概念以及基础知识的层级关系,为教师展开大概念教学实践提供参考依据。(3)通过大概念教学落实培养学科核心素养的途径,帮助学生深度理解知识并形成系统的逻辑思维,解决未来遇到的新问题。基于本文的教学实践和研究提出以下教学建议:利用大概念理论指导教学设计,分层次概括章节知识;发展学生逻辑思维,提高学习能力;教学要联系生活实际,解决学科问题;运用书写概念图的完整性评价学生学习水平。

关键词：大概念大概念教学结构决定性质化学学科能力

磷铁渣高温活化浸出-沉淀法制备电池级FePO_(4)的工艺及应用

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化工进展 2024年第8期43卷 4726-4737页

作者：袁明哲秦安瑞周桂民陈秋霖袁亚杰姚耀春李银昆明理工大学冶金与能源工程学院云南昆明650093 昆明理工大学真空冶金国家工程研究中心云南昆明650093

磷铁渣是黄磷生产的副产物之一,化学性质稳定,常作为固体废物处理,不仅污染环境,也消耗了大量人力物力。如何合理利用磷铁渣中铁(Fe)、磷(P)元素是磷化工企业必须解决的问题。以磷铁渣制备磷酸铁(FePO_(4))的传统技术存在能耗大、副产... 详细信息

磷铁渣是黄磷生产的副产物之一,化学性质稳定,常作为固体废物处理,不仅污染环境,也消耗了大量人力物力。如何合理利用磷铁渣中铁(Fe)、磷(P)元素是磷化工企业必须解决的问题。以磷铁渣制备磷酸铁(FePO_(4))的传统技术存在能耗大、副产物安全隐患大、难以实现工业化生产等缺点。有鉴于此,本文采用磷铁渣、磷酸、盐酸、氨水为原料,通过高温活化浸出-沉淀法制备了电池级FePO_(4)。在高温活化浸出阶段,探究了浸出时间、浸出温度、盐酸浓度、液固比与磷铁渣浸出率的关联规律。并研究了反应温度、时间、pH、投料比等条件对制备FePO_(4)性能的影响。对浸出液中Fe、P元素浓度和FePO_(4)晶体结构、形貌和粒度进行了分析。实验结果表明,磷铁渣浸出的最佳条件是:浸出时间3h、浸出温度90℃、盐酸浓度5.5mol/L、液固比20mL/g,在此浸出条件下Fe元素浸出率可达93.55%,P元素浸出率可达82.21%,固体渣浸出率可达90.06%。沉淀反应过程的最佳条件为:反应温度70℃、反应时间2h、反应pH=1.2、Fe/P投料比为1,此条件制备的磷酸铁(FePO_(4))材料结晶度高,形貌均匀,分散性好,一次粒径为100~200nm,铁磷比为0.97,杂质含量完全符合行业标准。以此合成的磷酸铁锂(LiFePO_(4))正极材料电化学性能较好,在1C倍率下,放电比容量可达到151.62mA·h/g,表明所制备的FePO_(4)完全满足LiFePO_(4)正极材料前体的要求。

关键词：磷铁渣活化浸出沉淀法电池级磷酸铁

风力机翼型S809绕流流动特性的POD和DMD对比分析

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空气动力学学报 2024年第3期42卷 55-68页

作者：李凯迪孙晓晶上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

失速时的流动分离现象对风力机叶片的气动性能有重要影响,S809作为典型水平轴风力机翼型,在临界失速攻角下气动性能会大幅降低。基于流动特征提取的非定常流场降阶模型(reduced-order model,ROM)是进一步深入了解非定常流动的重要手段... 详细信息

失速时的流动分离现象对风力机叶片的气动性能有重要影响,S809作为典型水平轴风力机翼型,在临界失速攻角下气动性能会大幅降低。基于流动特征提取的非定常流场降阶模型(reduced-order model,ROM)是进一步深入了解非定常流动的重要手段。本文通过计算流体力学方法得到轻、深失速攻角下翼型的流动特征,对时变速度场进行本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)和动态模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)分析,得到轻、深失速下翼型的非定常流场信息(能量占比、模态频率等)。通过两种方法的对比,结果表明,POD和DMD方法能够准确捕捉流动过程中的非定常结构和升力主频相同的典型模态,但是POD方法由于基于能量特征,在捕捉模态时会忽略与升力主频相近但能量较小的流动结构,而基于频率特征的DMD方法能够准确获得场的演化信息(增长率、频率等)。本文研究有利于针对主频结构发展相应的流动控制方法,从而改善翼型流场情况,提高气动性能。

关键词：风力机翼型绕流计算流体力学降阶模型本征正交分解动态模态分解

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水下无线光信道模型实验研究

水下无线光信道模型实验研究

作者：包晶西安理工大学

学位级别：硕士

无线光通信是一种利用光信号实现远距离数据传输的方式,具有带宽高、抗干扰性强等特点。与传统声学相比,无线光通信正成为高通量和大数据水下无线通信的主要解决方案。然而,水下无线光通信信道的严重损耗,包括吸收、散射带来的信号衰减... 详细信息

无线光通信是一种利用光信号实现远距离数据传输的方式,具有带宽高、抗干扰性强等特点。与传统声学相比,无线光通信正成为高通量和大数据水下无线通信的主要解决方案。然而,水下无线光通信信道的严重损耗,包括吸收、散射带来的信号衰减和湍流引起的信号衰落,影响了信号的传输,为了扩大水下无线光通信的覆盖范围,必须对水下光通信展开深入研究,并准确建立信道模型。本文主要对水下无线光信道模型以及跨介质水下无线光的传输进行了研究,主要工作如下:(1)分析了激光束在水下传输时发生的吸收和散射带来的衰减效应以及湍流引起的衰落效应。仿真分析了水下湍流对激光传输性能的影响,包括闪烁指数、光束漂移、水速与Greenwood时间常数、误码率、中断概率。(2)开展了水下无线光信道模型的实验,分析了不同水域不同条件下接收光信号的水下折射率结构常数、闪烁指数、概率分布、偏斜度和陡峭度以及光功率损失,讨论了不同信噪比下接收误码率的变化情况。(3)开展了位于陕西西安浐河、灞河、乾佑河以及浙江舟山南海海水浴场的实地测量,研究了光跨介质传输特性,分析了光斑空间强度分布以及光斑质心的偏移量。研究结果表明:在本文研究背景下,以陕西西安浐河和灞河为代表的内陆浑浊河流水域的水下无线光信道模型符合对数正态模型,以烟台第一海水浴场为代表的近岸水域其无线光信道模型符合伽马-伽马模型。水速越大,接收光信号功率值的闪烁指数越大,信号越不稳定;水平传输时,接收光信号功率值的闪烁指数与水向无关;距离越大,接收光信号功率值的闪烁指数越大,信号越不稳定。外界干扰因素的存在会使湍流强度变大。跨介质水下光传输时,光斑空间光强分布服从高斯分布,不同水域光斑光强空间分布不同。光斑质心偏移量服从高斯分布,不同水域光斑质心偏移量有所不同。

关键词：水下无线光通信信道模型闪烁指数光斑漂移

基于用户个性化行为和物品特征的点击率预测方法研究

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基于用户个性化行为和物品特征的点击率预测方法研究

作者：吉晓晶天津理工大学

学位级别：硕士