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自循环发酵过程周期性开关操控的设计和分析

高校化学工程学报 2024年第3期38卷 475-482页

作者：吴思辰翟持昆明理工大学化学工程学院云南昆明650500

针对乙醇间歇发酵生产速率低、劳动强度大,连续发酵会带来基质损失,甚至可能导致系统失稳的问题,探讨了一种能自动进行周期开关操控的自循环发酵(SCF)方案,并期望通过理论分析与设计来提高发酵过程的生产强度,同时消除产物抑制诱导系统... 详细信息

针对乙醇间歇发酵生产速率低、劳动强度大,连续发酵会带来基质损失,甚至可能导致系统失稳的问题,探讨了一种能自动进行周期开关操控的自循环发酵(SCF)方案,并期望通过理论分析与设计来提高发酵过程的生产强度,同时消除产物抑制诱导系统失稳。具体地,从连续发酵模型稳定性分析出发,借助最优周期控制(OPC)理论给出SCF强化生产速率的必要性判据;进一步研究发现乙醇产物抑制作用会导致连续发酵系统失稳,并可有效缓解产物抑制作用,消除产物诱导失稳问题。模拟结果表明,生物乙醇的SCF生产模式可以缩短批次发酵时间、避免系统失稳。

关键词：产物抑制失稳最优周期控制自循环发酵提质增效

簸箕柳×三蕊柳种特异性KASP标记开发及种间杂交子代鉴别

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林业科学 2024年第4期60卷 119-126页

作者：戴晓港魏铭辰林木遗传育种全国重点实验室、南方现代林业协同创新中心、林木遗传与生物技术教育部重点实验室、江苏省林木遗传和高效培育重点实验室、南京林业大学林学院南京210037

【目的】开发簸箕柳和三蕊柳种特异性KASP引物,为开展簸箕柳和三蕊柳杂交选育速生、抗虫新种质的真实性鉴定提供参考。【方法】利用簸箕柳和三蕊柳重测序数据,开展全基因组SNP位点分析,筛选出种特异性的SNP位点并设计KASP引物,利用SeqHu... 详细信息

【目的】开发簸箕柳和三蕊柳种特异性KASP引物,为开展簸箕柳和三蕊柳杂交选育速生、抗虫新种质的真实性鉴定提供参考。【方法】利用簸箕柳和三蕊柳重测序数据,开展全基因组SNP位点分析,筛选出种特异性的SNP位点并设计KASP引物,利用SeqHunter2检测设计引物在簸箕柳中的通用性,并利用簸箕柳和三蕊柳自然群体材料对合成的引物进行实验验证,筛选出簸箕柳和三蕊柳种特异性KASP引物,并对它们的杂交子代进行真实性鉴别。【结果】将三蕊柳和簸箕柳重测序的数据比对到三蕊柳基因组,共获得个6598144个SNPs。经过筛选,最终在簸箕柳中检测到674144个和三蕊柳相比为纯合突变的位点。从每条染色体上随机选取100个位点用于KASP引物设计,在1900个SNPs位点中,750个SNP位点可以成功设计出KASP引物。从每条染色体上选取2组,共选取38组引物,通过SeqHunter2检测得到11组引物在簸箕柳中是通用的。利用簸箕柳和三蕊柳自然群体DNA对合成的10组通用引物进行种内保守和种间差异性检测,获得4组在簸箕柳、三蕊柳和种间杂交子代中聚类明显的引物。引物Stri08_82809、Stri14_11602、Stri14_12274和Stri17_10731在簸箕柳自然群体中分别扩增出纯合G/G、T/T、A/A和T/T位点,在三蕊柳自然群体分别扩增出纯合A/A、C/C、G/G和C/C位点,而在真实杂交子代中分别扩增出G/A、T/C、A/G和T/C杂合位点。利用上述4组引物对簸箕柳×三蕊柳的杂交子代进行鉴定,发现在31个杂交子代中,29个个体扩增出杂合位点,说明同时遗传了2个亲本的特征位点,为真实的种间杂交子代。有2个个体扩增的位点为纯合且和母本相同,说明这2个子代为簸箕柳花粉污染的子代。【结论】本研究获得了簸箕柳和三蕊柳种间特异性KASP标记4组,可以准确快速的开展簸箕柳和三蕊柳种间杂交子代的真实性鉴别,为进一步簸箕柳和三蕊柳种间杂交及回交创制抗虫新品种提供了技术支持。

关键词：簸箕柳三蕊柳种间杂交物种特异性KASP引物种间杂交分子鉴别

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基于增强条纹去除的超冷原子成像

物理学报 2024年第14期73卷 193-200页

作者：王帅李希姚星灿中国科学技术大学物理学院合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥230026 中国科学技术大学中国科学院量子信息与量子科技创新研究院上海量子科学研究中心上海201315 中国科学技术大学合肥国家实验室合肥230088

吸收成像是超冷原子实验中定量测量的基础.典型的成像过程涉及记录探测光场和原子吸收光场的照片.在拍摄这两张照片的时间间隔内,由于探测光不可避免的抖动,会在成像过程中引入条纹噪声模式.常规的条纹去除算法虽然可以抑制这种噪声,但... 详细信息

吸收成像是超冷原子实验中定量测量的基础.典型的成像过程涉及记录探测光场和原子吸收光场的照片.在拍摄这两张照片的时间间隔内,由于探测光不可避免的抖动,会在成像过程中引入条纹噪声模式.常规的条纹去除算法虽然可以抑制这种噪声,但由于其忽略了原子吸收效应对噪声信号的调制,使得原子团上会出现无法完全消除的剩余条纹,并且这一现象会随着原子密度的增大而愈发明显.本文提出了一种创新的增强条纹去除算法,该方法考虑了原子的吸收效应,并通过主动调制噪声信号的强度,从根本上避免了剩余条纹的产生并显著提高了成像的信噪比.在处理均匀费米气体的吸收成像时,新算法成功将表征原子密度波动的相对标准偏差降低约37%.此外,本文还利用该方法对6Li费米原子超流中的第二声波进行了定量观测.与传统的条纹去除算法相比,我们的新方法将密度波关联函数的对比度提高了近4倍,密度响应谱强度提升约15%.上述结果表明,增强条纹去除算法不仅可以有效地抑制条纹噪声,而且更有利于在高密度原子体系中识别和探测一些重要物理效应.

关键词：条纹去除吸收成像幺正费米超流第二声波

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C_(60)超原子近自由电子能带

科学通报 2024年第10期69卷 1327-1342页

作者：崔兴霞苑青娄灿灿李亚菲丰敏武汉大学物理科学与技术学院人工微纳结构教育部重点实验室武汉430072 武汉大学高等研究院武汉430072

从传统观念理解,有机分子及其固体的光电特性主要由前线轨道及其相互作用决定.本文以C_(60)为例,展示新的分子轨道和相互作用及其在有机半导体中产生的类金属近自由电子能带.一类是C_(60)超原子分子轨道:超原子分子轨道广泛存在于具有... 详细信息

从传统观念理解,有机分子及其固体的光电特性主要由前线轨道及其相互作用决定.本文以C_(60)为例,展示新的分子轨道和相互作用及其在有机半导体中产生的类金属近自由电子能带.一类是C_(60)超原子分子轨道:超原子分子轨道广泛存在于具有中空结构的体系,如层状、管状、笼状结构甚至芳香性分子中.其波函数模的平方在空间上非常弥散,因此在范德华固体中也能杂化生成近自由电子能带.另一类是C_(60)类共价准键相互作用:在黑磷表面被压缩的C_(60)单层中,C_(60)像超原子一样通过被基底模板化的π-π堆叠类共价准键相互作用,生成近自由电子能带.同传统观点相比,前者是利用能量更高、空间更扩展的镜像态在较远距离下生成近自由电子能带;而后者则是通过能量更低、更束缚的前线分子轨道在更短的距离中获得.两者均体现了以整个分子为超原子来相互作用的超原子材料制造思想.基于这一思想,有望构筑具有超高载流子迁移率的新型范德华有机半导体.

关键词： C_(60) 范德华间距超原子分子轨道类共价准键近自由电子能带载流子迁移率

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催化剂颗粒排列方式对微波加热效果的影响

化工进展 2024年

作者：孙建辰杨捷孙会东李军牛俊敏廖逸飞任俊颖商辉中国石油大学(北京)化学工程与环境学院中国石油规划总院

根据实际实验装置建立了三维、瞬态的气固两相固定床微波加热模型，对4种不同的催化剂颗粒堆积方式(简单、菱形、立方、六方)下的微波加热效果进行了模拟计算，且考虑了入口气速以及微波加热功率的影响。结果表明：微波加热下固定床反... 详细信息

根据实际实验装置建立了三维、瞬态的气固两相固定床微波加热模型，对4种不同的催化剂颗粒堆积方式(简单、菱形、立方、六方)下的微波加热效果进行了模拟计算，且考虑了入口气速以及微波加热功率的影响。结果表明：微波加热下固定床反应器的传热效果得到了强化，在4种堆积方式中菱形堆积的升温速率及所达温度都明显高于其余三种堆积方式。微波场的作用效果具有一定方向性，沿z轴方向的电场强度最高，在颗粒接触点之间的热点效果明显。在水平方向上，垂直于微波馈入口的y轴方向未形成强电场。以菱形堆积模型为基准对入口气速和微波功率的计算结果表明：入口气速会改变加热速率及达到平衡温度的时间，而微波功率则仅对最终温度产生影响，随着入口气速的增大，颗粒之间的温度差异降低。为解决常规固定床反应器在强吸热反应中传热效率差的问题提供了基础支持。

关键词：固定床传热数值模拟颗粒堆积微波加热

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基于混合运动模型的相对状态估计

控制理论与应用 2024年第7期41卷 1207-1215页

作者：夏睿灿裴海龙华南理工大学自动化科学与工程学院自主系统与网络控制教育部重点实验室广东省无人机系统工程技术研究中心广东广州510640

相对状态的精确估计通常依赖参考平台准确的角加速度,在航天场景由外力矩计算,而在日常环境中由于未知阻力普遍存在,准确的外力矩难以获取,角加速度一般由角速度差分近似,导致相对状态估计精度下降.对此,本文构建一种仅依赖惯性测量的... 详细信息

相对状态的精确估计通常依赖参考平台准确的角加速度,在航天场景由外力矩计算,而在日常环境中由于未知阻力普遍存在,准确的外力矩难以获取,角加速度一般由角速度差分近似,导致相对状态估计精度下降.对此,本文构建一种仅依赖惯性测量的相对运动模型,称为混合运动模型,其将恒定加速度模型与向量运动学结合,在独立于力矩和惯性状态的情况下,精确预测相对状态.此外,本文设计扩展卡尔曼滤波器(EKF),将该运动模型与视觉相对观测结合,实现高精度相对状态估计,并以仿真和实际数据评估其性能.仿真实验从轨迹动态特性和相对观测丢失的角度对比该EKF和目前先进的方法,结果证明本文提出的方案具有较高的精度和稳定性.实际实验利用本方法实现虚拟现实应用中的六自由度手柄视觉跟踪,验证其具备先进的毫米级定位精度,演示链接见https://*** ***/video/BV1mv4y1d7iD/.

关键词：相对状态估计多机器人协同虚拟现实扩展卡尔曼滤波器传感器融合

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河道流量遥感估算研究进展与展望

地理学报 2024年第3期79卷 565-583页

作者：孙文超王星灿徐宗学北京师范大学水科学研究院北京100875 城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875

河道流量数据为水文水资源领域科学研究与水利工程规划设计提供重要的科学依据。缺实测资料地区河道流量估算是过去几十年水文学界重点解决的科学问题之一。基于遥感观测的河道流量估算方法是解决水文资料缺乏的有效手段,同时也是定量... 详细信息

河道流量数据为水文水资源领域科学研究与水利工程规划设计提供重要的科学依据。缺实测资料地区河道流量估算是过去几十年水文学界重点解决的科学问题之一。基于遥感观测的河道流量估算方法是解决水文资料缺乏的有效手段,同时也是定量遥感与水文水资源学科交叉研究的重要领域。本文系统总结了河道水面宽度、水面高程等与河道流量紧密相关水力学变量的遥感反演方法研究现状,梳理了经验关系法、与水文模型结合和与河流水动力模型结合等基于卫星观测的流量估算数学方法研究进展。在此基础上,阐述了河道流量遥感估算研究中流量估算结果误差评估、多星协作提升观测频率与方法普适性评估等难点问题与未来发展趋势。最后,探讨了遥感估算流量方法的应用前景。

关键词：遥感河道流量缺资料地区水力学水文循环

一种结构化双注意力混合通道增强的跨模态行人重识别方法

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电子与信息学报 2024年第2期46卷 518-526页

作者：庄建军庄宇辰南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044 南京信息工程大学-中大医院智慧医疗研究院南京210044

在目前跨模态行人重识别技术的研究中,大部分现有的方法会通过单模态原始可见光图像或者对抗生成图像的局部共享特征来降低跨模态差异,导致在红外图像判别中由于底层特征信息丢失而缺乏稳定的识别准确率。为了解决该问题,该文提出一种... 详细信息

在目前跨模态行人重识别技术的研究中,大部分现有的方法会通过单模态原始可见光图像或者对抗生成图像的局部共享特征来降低跨模态差异,导致在红外图像判别中由于底层特征信息丢失而缺乏稳定的识别准确率。为了解决该问题,该文提出一种结构化双注意力可交换混合随机通道增强的特征融合跨模态行人重识别方法,利用通道增强后的可视图像作为第三模态,通过图像通道可交换随机混合增强(I-CSA)模块对可见光图像进行单通道和三通道随机混合增强抽取,从而突出行人的姿态结构细节,在学习中减少模态间差异。结构化联合注意力特征融合(SAFF)模块在注重模态间行人姿态结构关系的前提下,为跨模态表征学习提供更丰富的监督,增强了模态变化中共享特征的鲁棒性。在SYSU-MM01数据集全搜索模式单摄设置下Rank-1和mAP分别达到71.2%和68.1%,优于同类前沿方法。

关键词：行人重识别跨模态混合通道增强联合注意力特征融合

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社区疫情防控的消杀作业路径优化问题研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 8-14页

作者：李经辰刘振元华中科技大学人工智能与自动化学院湖北武汉430074

针对社区疫情防控的消杀作业路径优化问题,设计了一种基于模拟退火算法的启发式算法.首先,提出用于面型消杀任务的作业工艺,建立了问题的整数规划模型;然后,针对问题特点开发了基于模拟退火算法的启发式算法,使用一种可以根据问题规模... 详细信息

针对社区疫情防控的消杀作业路径优化问题,设计了一种基于模拟退火算法的启发式算法.首先,提出用于面型消杀任务的作业工艺,建立了问题的整数规划模型;然后,针对问题特点开发了基于模拟退火算法的启发式算法,使用一种可以根据问题规模改变解空间大小的解结构,设计了多种类型的解更新操作,利用Floyd算法计算优化目标值,通过Metropolis准则接受新解.多规模对比计算实验表明:所提出的模拟退火算法在小规模算例的平均求解结果与精确解相差在4%以内,在中规模算例的求解结果比CPLEX平均优化10%~40%,在大规模算例的求解结果比贪婪算法平均优化60%~80%,因此当求解此类问题时该算法能在合理的时间内取得较优的结果.

关键词：消杀活动弧路径问题作业工艺数学建模模拟退火算法