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基于深度学习的癌症生存预后预测模型研究

基于深度学习的癌症生存预后预测模型研究

作者：宋博文吉林大学

学位级别：硕士

随着DNA微阵列技术的兴起,为研究人员提供了大量的高通量组学数据,基于生物组学数据进行癌症预后分析研究,制定相应的治疗方案,是一种提高患者生存率的有效方法。然而高通量组学数据存在明显的维度高,噪声和冗余数据多,样本量过少等特点... 详细信息

随着DNA微阵列技术的兴起,为研究人员提供了大量的高通量组学数据,基于生物组学数据进行癌症预后分析研究,制定相应的治疗方案,是一种提高患者生存率的有效方法。然而高通量组学数据存在明显的维度高,噪声和冗余数据多,样本量过少等特点,因此降低数据维度并且挖掘出对癌症预后起决定作用的生物学标志物是当前亟需解决的难题,这对探索癌症机理和提高癌症预后预测准确率具有重大的意义。目前基于机器学习模型的乳腺癌预后预测研究取得了一定进展,但是机器学习模型提取特征往往涉及到领域的专业知识且预测效果不佳,此外基于肾癌的预后分析研究较少,且缺乏良好的预后模型。针对这些问题,本文基于TCGA数据库的BRCA和KIRC两种癌症转录组数据提出了两种预后预测模型。第一种模型是基于深度卷积生成对抗网络和卷积神经网络的预后预测模型。以三年生存期为阈值划分正负样本。首先通过学生t检验法和fold-change法筛选差异基因得到差异基因子集,然后使用XGBoost对差异基因集进一步筛选特征之后将一维转录组数据转换为二维基因图像数据,之后将二维基因图像数据输入到DCGAN中进行数据增强扩充数据集,最后将扩充数据集输入卷积神经网络中进行癌症预后预测。实验结果表明:相比SVM、DT和RF等机器学习模型,DCGAN-CNN模型预测效果更好,同时DCGAN-CNN模型在两个癌症基因表达数据集中预测效果相比CNN模型分别提升了3.6%和5.7%,且在BRCA数据集中的预测性能最高,AUC=0.87。值得注意的是,在KIRC数据集中基于机器学习模型的预后预测值均在0.6以下,而DCGAN-CNN模型的预后预测值达到了0.73。此外本文探讨了mi RNA-seq数据集和lnc RNA-seq数据集相融合对癌症预后预测的影响,构建双线性卷积神经网络(BCNN)模型,实验结果表明相比BCNN模型,DCGAN-CNN模型在两种数据集的预测效果整体上更优。第二种模型是基于长短期记忆网络与卷积神经网络的预后预测模型。以三年生存期为阈值划分正负样本,将经过差异表达分析和XGBoost筛选特征后的二维基因灰度图像输入到生成对抗网络中进行数据增强,最后将得到的数据集输入到卷积神经网络和长短期记忆网络的混合模型中进行预后预测。本文采用了两种不同结构的混合方式得到了两个预后模型,即CNN-LSTM模型和LSTM-CNN模型。模型将CNN强大的特征提取能力和LSTM提取基因之间相关性的能力结合起来,兼备两者的优势,使其获得更优的预测效果。实验结果表明:LSTM-CNN模型在两种癌症转录组数据集中的预测效果整体上相较于CNN-LSTM模型的预测效果更优,同时在BRCA数据集中LSTM-CNN模型预测结果在所有的模型中效果最好,AUC值为0.88,在KIRC数据集中LSTM-CNN模型的预测效果(AUC值为0.73)与DCGAN-CNN模型预测值相当(AUC值为0.74),可以较好的预测BRCA和KIRC患者三年生存时间的预后情况。

关键词：癌症预后特征选择卷积神经网络生成对抗网络

美日智库对美日同盟关系演变的影响——以“阿米蒂奇报告”和“富士山对话报告”为例

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美日智库对美日同盟关系演变的影响——以“阿米蒂奇报告”和“富...

作者：宋博文青岛大学

学位级别：硕士

智库是专门提供政策咨询的机构,它凭借着自身的权威性与科学性为政府提供政策导向性研究,具有促进政策制定者制定理性决策的作用。落实到东北亚地区的国际关系实践上,美日两国的智库在美日同盟发展中起到了举足轻重的作用,这意味着美日... 详细信息

智库是专门提供政策咨询的机构,它凭借着自身的权威性与科学性为政府提供政策导向性研究,具有促进政策制定者制定理性决策的作用。落实到东北亚地区的国际关系实践上,美日两国的智库在美日同盟发展中起到了举足轻重的作用,这意味着美日同盟政策的推行势必会受到两国智库机构出台报告的影响。进入到21世纪,这一现象则更为明显。因此,研究美日两国智库对美日同盟发展的作用对我国对外战略的实施有着重大意义,这将使得我们更为深入的了解美日同盟的发展规律,从而对我国对外政策的制定起到重大的决策参考。在众多研究美日同盟的智库出台的报告中,美国的“阿米蒂奇报告”和日本的“富士山对话报告”都起到了独特的作用。在如今呈现出“建构认同-不对称-依附”特点的美日同盟之中,它们对美日同盟的发展有着不同的建议,事实证明这些建议也大都被美日同盟采纳。而建议的采纳程度,与智库所属国家的综合实力、美日两国双边关系的起伏以及所处的国际关系大环境有关。最终,我们发现美日两国的智库在美日同盟关系演变中确实扮演着重要的角色,其呈现出了如下特点:美日两国智库都会对美日同盟政策的推行造成一定的影响,但产生影响的方式各有不同;美日两国智库影响力大小,与其所属国家的实力有关;如美日同盟关系发生突变,这两大智库提出的建议将很少被采纳,其影响力也会在一定时期内大幅度降低;智库对美日同盟的影响也会受限于国际局势;美日智库归根到底是为美日同盟的根本利益服务。根据如上结论,我国应更为重视美日智库报告中提出的建议,从而更好地预测美日同盟发展的走向。同时我国也应学习美日两国智库发展的先进经验,更好地发展我国智库,这样将有助于政府保证决策的科学性与民主性。

关键词：美日同盟智库东北亚国际关系 “阿米蒂奇报告” “富士山对话报告”

基于极限学习机和迁移学习的水轮机状态预测方法

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基于极限学习机和迁移学习的水轮机状态预测方法

作者：宋博文哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

液浸多层薄膜-基底结构中Scholte界面波特性研究

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声学技术 2023年第4期42卷 426-430页

作者：宋博文马琦胡文祥同济大学声学所上海200092 理邦精密仪器股份有限公司广东深圳518122

多层薄膜-基底结构在工业领域有广泛应用,其中薄膜的厚度与弹性参数等特性对结构与器件性能有显著影响。但对多层薄膜材料参数进行无损定征较为困难。考虑界面波对界面附近材料特性敏感的特点,以及分层薄膜导致液固界面Scholte波频散与... 详细信息

多层薄膜-基底结构在工业领域有广泛应用,其中薄膜的厚度与弹性参数等特性对结构与器件性能有显著影响。但对多层薄膜材料参数进行无损定征较为困难。考虑界面波对界面附近材料特性敏感的特点,以及分层薄膜导致液固界面Scholte波频散与分层材料速度分布密切相关等因素,文章首先利用全局矩阵理论分析了分层结构中的声传播,并给出界面上脉冲激励的声压表达式,据此对水浸双层薄膜-基底三层结构材料声速呈正梯度、负梯度、随机分布三种结构中液固界面Scholte波的频散曲线进行数值计算。进一步详细计算了法向脉冲线源激发的界面波瞬态信号随薄膜厚度的变化。结果显示,三种结构中两层薄膜厚度均对液-固界面波频散特性有显著影响,同时不同膜厚对不同频段的Scholte波的“捕获”作用(频率选择性)十分明显。该结果为进一步利用Scholte波频散特性进行多层薄膜厚度定征提供了理论依据。

关键词： Scholte界面波多层薄膜厚度检测

篮球教学中不同时长游戏教学对小学生身心素质的影响

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篮球教学中不同时长游戏教学对小学生身心素质的影响

作者：宋博文首都体育学院

学位级别：硕士

篮球在小学阶段是最受欢迎运动之一,如何在篮球技能教学中,更好地突出篮球教学对学生身心素质发展的促进作用,寻求教学改革是少儿篮球教学发展的重要途径。篮球教学运动具有集体性、协同性、对抗性、规范性等重要教育意义,针对探索在篮... 详细信息

篮球在小学阶段是最受欢迎运动之一,如何在篮球技能教学中,更好地突出篮球教学对学生身心素质发展的促进作用,寻求教学改革是少儿篮球教学发展的重要途径。篮球教学运动具有集体性、协同性、对抗性、规范性等重要教育意义,针对探索在篮球教学中运用游戏教学手段,发挥篮球运动特点对学生速度素质、灵敏素质及学生情意表现、合作精神的积极影响。研究通过查阅文献资料,为篮球技术教学设计相关篮球类体育游戏,运用实验法,选取小学五年级三个班学生分别为实验组A、实验组B和对照组,分别设置不同时长的体育游戏教学,实验班A在课堂中采用8min的游戏教学,实验班B在课堂中采用15min的游戏教学,对照班在课堂中不采用游戏教学。通过为期九周的不同时长游戏教学实验干预,并在实验前后测试身体素质、发放情意表现与合作精神问卷,对测得实验数据进行重复测量方差分析并得出结论,来探究篮球课中不同时长的游戏教学对小学生身心素质的影响,为丰富篮球教学方法,促进学生身心素质全面发展提供参考。研究结果:1、速度素质方面实验后实验组A、B均有显著提升（P＜0.05）,对照组提升不显著。实验组B在实验后成绩优于对照组学生成绩且有显著性差异（P＜0.05）,实验组A与对照组差异不显著（P＞0.05）。2、在灵敏素质方面实验组B实验前后均具有显著性提升（P＜0.05）,一分钟单足跳绳成绩实验组A和对照组在实验前后没有显著性差异,实验后组间差异不显著。十字脚步移动移动成绩实验组A、B试验前后均具有显著性提升（P＜0.05）,实验组B优于对照组且有显著差异（P＜0.05）。3、实验前后实验组A、B学生在情意表现与合作精神成绩均有显著提升（P＜0.05）,对照组仅在合作精神维度有显著提升。实验后在情意表现维度仅实验班B与对照组有显著差异（P＜0.05）,合作精神维度各班均没有显著性差异（P＞0.05）。研究结论:1、在小学篮球课的基础部分,加入篮球游戏教学对于提高学生速度素质、灵敏素质具有促进效果,加入15min篮球游戏提高效果显著。2、在小学篮球课的基础部分,加入篮球游戏教学对于利于提高学生情意表现与合作精神,加入15min篮球游戏对情意表现与合作精神具有显著性提高。3、在小学篮球课堂中,运用15min游戏教学与8min游戏教学相比,15min游戏教学对小学生的身体素质、情意表现和合作精神提升效果更加显著。

关键词：篮球教学体育游戏不同时长身心素质小学生

基于QUIC协议的网络通信代理系统设计与实现

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基于QUIC协议的网络通信代理系统设计与实现

作者：宋博文东南大学

学位级别：硕士

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基于微观切削的金属死区建模及铣削力研究

基于微观切削的金属死区建模及铣削力研究

作者：宋博文天津大学

学位级别：硕士

在精密加工领域,微切削技术以低成本、高效率和高质量等加工特点而广泛应用于微型零件生产过程之中。同时,微切削技术因存在独特的加工特点而区别于宏观切削,如尺寸效应、金属死区等,由于其加工机理较为复杂,不同尺度切削对应的尺寸效... 详细信息

在精密加工领域,微切削技术以低成本、高效率和高质量等加工特点而广泛应用于微型零件生产过程之中。同时,微切削技术因存在独特的加工特点而区别于宏观切削,如尺寸效应、金属死区等,由于其加工机理较为复杂,不同尺度切削对应的尺寸效应和金属死区状态也大有不同,导致目前大多数研究都只停留在定性分析,从而阻碍了微切削技术的发展,因此仍需要对其进行深入研究。本文采用建模、仿真及实验相结合的方式,基于微观切削对加工过程中的金属死区及微铣削力进行了深入分析建模讨论。论文主要研究内容如下:(1)基于改进的滑移线场的金属死区建模。论文首次根据不同的切削厚度,将切削状态划分为剪切效应为主、剪切-犁削混合切削、犁削效应为主和纯犁削四种状态,分别对应于完整死区模型、不完整死区模型、不稳定死区模型和无死区模型。基于滑移线场、塑性成型理论和刀具坐标系,实现了完整死区模型的三个顶点和最小切削厚度的解析计算。通过理论推导,确定金属死区的内顶点为切削过程中剪切效应和犁削效应的分离点,并对其位置进行了详细分析计算。最终基于分离点得到了切削过程中瞬时剪切厚度和瞬时犁削厚度的精确解析模型。(2)金属死区有限元仿真及车削实验验证。通过有限元建模,对正交切削过程中刀尖圆弧处的材料流动情况进行了模拟仿真。采用不同的切削参数对金属死区的位置和形状进行仿真测量,并和理论建模计算结果进行对比分析,验证理论建模的精确性。采用车削实验对实际切削过程中金属死区的形状和位置进行观测,从而和理论、仿真结果进行对比验证。(3)基于金属死区分离点的微铣削力模型建立及实验验证。在微铣削过程中,剪切效应和犁削效应对切削力的影响可以分别由瞬时剪切厚度和瞬时犁削厚度表示。因此,在铣削力建模过程中,首先对铣削过程中的瞬时切削厚度进行了理论计算,同时考虑偏心的影响以提高建模精度,接着基于金属死区分离点对微铣削中瞬时剪切厚度和瞬时犁削厚度进行分析建模。其次,对二维正交切削过程中的切削力进行仿真,根据正交切削转斜角切削理论确定切削力系数,最后基于解析微元思想建立完整的微铣削力的模型。搭建了基于多轴控制器(Programmable Multi-Axis Controller,PMAC)的微铣削系统,对微铣削力预测模型进行试验验证,通过一系列不同每齿进给量下的微铣削试验来验证模型的有效性和准确性,误差结果在15%以内。同时将传统宏观铣削模型仿真结果和实验结果进行对比,间接证明了微铣削力建模在微小每齿进给量下的正确性。

关键词：微观切削金属死区剪切效应犁削效应铣削力

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多重响应性水凝胶的制备和性能研究

多重响应性水凝胶的制备和性能研究

作者：宋博文长春工业大学

学位级别：硕士

水凝胶是一种具有良好的机械性能和生物相容性的三维聚合物网络结构材料。凭借自身的优秀特性,水凝胶在药物运输、人造器官、柔性材料和组织工程等领域受到了广泛的关注。其中,响应性水凝胶作为一种可以感知外界环境刺激,做出相应性质... 详细信息

水凝胶是一种具有良好的机械性能和生物相容性的三维聚合物网络结构材料。凭借自身的优秀特性,水凝胶在药物运输、人造器官、柔性材料和组织工程等领域受到了广泛的关注。其中,响应性水凝胶作为一种可以感知外界环境刺激,做出相应性质和结构变化的水凝胶系列受到了研究者的广泛关注。但传统响应性水凝胶的单一响应性严重阻碍了它在实际应用中的拓展。为了解决这一问题,丰富水凝胶的响应性种类,设计并制备多重响应性水凝胶成为了重要的研究命题。向水凝胶网络中直接引入响应性功能单体是赋予水凝胶响应性能最简单、有效的策略之一。在本文中,使用冻融循环法和自由基聚合法制备了具有光、热、离子等刺激响应的多重响应性水凝胶。向凝胶网络中引入发色团单元可以赋予其响应性变色性能。通过冻融循环法制得的聚乙烯醇/海藻酸钠/孔雀石绿水凝胶在紫外光下表现出敏感的光致变色行为。在不同金属盐离子溶液(Ca Cl、Mg Cl、Ba Cl)中表现出对不同金属阳离子的响应性变色性能,并使用单轴拉伸、红外光谱和紫外-可见光谱等手段对水凝胶样品发生响应行为前后的结构和性质进行了表征。通过测试发现,水凝胶在受到紫外光照射和浸泡金属离子溶液后,孔雀石绿分子解离成三苯甲基阳离子和氢氧根,使材料表现出变色行为。此外,掩膜测试结果表明,这种新型的光响应和离子响应水凝胶在加密信息的记录和存储方面具有潜在应用价值。向聚合物链中引入响应性聚合物片段能够形成新的交联位点,同时赋予水凝胶优越的响应性能。使用自由基聚合法制备的壳聚糖季铵盐/聚(丙烯酸-SBMA-3-丙烯酰胺基苯硼酸)水凝胶表现出良好的力学性能和对葡萄糖响应性能。水凝胶在葡萄糖溶液和盐溶液刺激下可表现出不同的响应性行为,并采用多种表征手段对其结构和性能进行了探究。这些良好的响应性行为表明壳聚糖季铵盐/聚(丙烯酸-SBMA-3-丙烯酰胺基苯硼酸)水凝胶具有多重响应行为。

关键词：水凝胶响应性光致变色葡萄糖响应

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飞机发动机起动系统故障诊断技术研究

飞机发动机起动系统故障诊断技术研究

作者：宋博文沈阳航空航天大学

学位级别：硕士

起动系统是飞机发动机的重要组成部分,其工作状态是否正常直接影响到飞机的飞行安全,因此对其进行故障诊断技术研究尤为重要。本文以某型飞机发动机起动系统为具体研究对象,采用多种先进方法对其进行了故障诊断技术研究。主要内容如下:... 详细信息

起动系统是飞机发动机的重要组成部分,其工作状态是否正常直接影响到飞机的飞行安全,因此对其进行故障诊断技术研究尤为重要。本文以某型飞机发动机起动系统为具体研究对象,采用多种先进方法对其进行了故障诊断技术研究。主要内容如下:(1)研究了基于MRMR的发动机起动系统表征参数选取技术。采用最大相关最小冗余算法(Max-Relevance and Min-Redundancy,MRMR)对获取的发动机监测参数数据进行了选取技术研究,确定了起动系统故障诊断技术所需监测参数,为后续的故障诊断技术研究奠定了基础。(2)研究并设计了基于ABC-PNN的发动机起动系统故障诊断模型。采用概率神经网络(Probabilistic Neural Network,PNN)对起动系统进行了故障诊断技术研究,并采用人工蜂群算法(Artificial Bee Colony,ABC)优化PNN网络的平滑因子参数,创建了基于ABC-PNN的故障诊断模型。经验证,ABC-PNN故障诊断模型的准确率为92.33%。(3)研究并设计了基于ABC-LSTM的发动机起动系统故障诊断模型。采用长短期记忆神经网络(Long Short-Term Memory,LSTM)对起动系统进行了故障诊断技术研究,并采用ABC算法优化LSTM网络的隐含层神经元数目,创建了基于ABC-LSTM的故障诊断模型。经验证,ABC-LSTM故障诊断模型的准确率为95.67%。(4)研究并设计了基于MOABC-CNN-LSTM的发动机起动系统故障诊断模型。该模型充分利用卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)特征自动提取与长短期记忆神经网络擅长处理时间序列数据的特点,采用多目标人工蜂群算法(Multi-objective Artificial Bee Colony,MOABC)同时优化CNN网络卷积层的卷积核大小与LSTM网络隐含层神经元数目两个目标参数,创建了基于MOABC-CNN-LSTM的故障诊断模型,经验证。MOABC-CNN-LSTM故障诊断模型的准确率为97.33%。(5)对发动机起动系统不同故障诊断模型的诊断效果进行了比较分析。结果表明,MOABC-CNN-LSTM故障诊断模型的故障诊断效果最好,明显优于本文所研究的其它故障诊断模型,具有较好的应用前景。

关键词：故障诊断 MRMR ABC-PNN ABC-LSTM MOABC-CNN-LSTM