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界面及金属掺杂调控CsPbBr3/TiO2体系的光生载流子传输的超快过程研究

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界面及金属掺杂调控CsPbBr3/TiO2体系的光生载流子传输的超快过程...

作者：段梦寒吉林大学

学位级别：硕士

面向非独立同分布数据的个性化联邦学习双边优化方法研究

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面向非独立同分布数据的个性化联邦学习双边优化方法研究

作者：王艳寒齐鲁工业大学

学位级别：硕士

联邦学习允许各参与方将原始数据保留在本地,仅上传局部模型到服务端参与聚合,其独特的“数据不动模型动”训练方式,为各参与方提供了隐私保障。然而,在实际应用中,各客户端本地数据往往呈非独立同分布,这与传统联邦学习对数据独立同分... 详细信息

联邦学习允许各参与方将原始数据保留在本地,仅上传局部模型到服务端参与聚合,其独特的“数据不动模型动”训练方式,为各参与方提供了隐私保障。然而,在实际应用中,各客户端本地数据往往呈非独立同分布,这与传统联邦学习对数据独立同分布的假设不符。现有研究,无论是从局部训练还是全局聚合的角度对传统联邦学习进行个性化处理,都存在单边优化不足的问题。同时,在最大限度地减少额外开销的前提下,如何实现客户端-服务端在同一基线方法下的协作优化仍然是一个重大挑战。此外,目前鲜有研究关注数据非独立同分布下困难样本的存在,导致客户端对局部个性化知识学习不充分的问题。进而,服务端在无法获取本地原始数据的前提下,仅靠对局部模型的简单聚合,难以实现对全局泛化性知识的直接把握。针对上述问题和挑战,本文进行的研究工作主要内容如下:(1)提出一种基于对比学习的三重孪生网络-双聚合联邦学习方法(Fed SiamDA)。在客户端,将当前局部模型、历史局部模型和全局模型作为三分支构建三重孪生网络,并引入梯度停止机制,以控制三分支输出向量余弦相似度为主要手段,使得当前局部模型在学习全局模型泛化性的同时,保留对本地个性化知识的拟合能力;在服务端,以模型参数累加取平均的方式进行初次聚合得到初始聚合模型,通过计算各局部模型与初始聚合模型之间的余弦相似度评估各客户端对联邦学习系统的贡献度,并对贡献度进行归一化处理获取动态聚合权重,进而对各局部模型执行双重聚合,实现全局模型对不同局部模型所传递知识针对性学习。在三个基准数据集上进行的大量实验表明,该方法在数据非独立同分布环境下性能优于现有的联邦学习方法。(2)提出一种基于双边知识蒸馏的伪数据辅助微调联邦学习方法(Fed Tweet)。在客户端,引入局部生成器以消除局部困难样本为目标生成局部伪数据,以全局模型为教师模型、局部模型为学生模型,先后冻结局部生成器和局部模型,以对抗训练的方式进行局部知识蒸馏,实现局部生成器和局部模型的交替更新;在服务端,调用动态聚合权重进行两次聚合操作:1)聚合局部生成器得到全局生成器,动态聚合权重促使全局生成器生成高泛化性全局伪数据;2)聚合局部预测向量得到局部聚合预测向量,动态聚合权重支撑局部聚合预测向量传递全面性本地个性化知识,进而以局部模型为教师模型、全局模型为学生模型,以Kullback-Leibler散度为衡量手段进行全局知识蒸馏,实现全局生成器的优化和全局模型的微调。在三个基准数据集上进行了广泛的实验,以验证该算法的有效性。通过实验,证明了Fed Tweet的性能优于现有个性化联邦学习方法,尤其在数据非独立同分布程度较高的环境下具有显著优势。最后,本文对所设计面向非独立同分布数据的个性化联邦学习双边优化方法进行了总结,并展望如何将本研究扩展至多模态环境进行应用。

关键词：联邦学习非独立同分布数据对比学习知识蒸馏

基于光谱分析对堆肥腐殖质形态与重金属钝化关系的研究

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基于光谱分析对堆肥腐殖质形态与重金属钝化关系的研究

作者：付雪寒塔里木大学

学位级别：硕士

猪粪（Pig manure,PM）有机肥产品利用过程中低腐殖化和高重金属（Heavy metals,HMs）含量成为土壤应用的主要威胁。生物炭（Biochar,BC）是生物质热解的一种富碳材料,堆肥应用过程中通过自身特性（含氧基团、氧化还原活性、孔隙结构等... 详细信息

猪粪（Pig manure,PM）有机肥产品利用过程中低腐殖化和高重金属（Heavy metals,HMs）含量成为土壤应用的主要威胁。生物炭（Biochar,BC）是生物质热解的一种富碳材料,堆肥应用过程中通过自身特性（含氧基团、氧化还原活性、孔隙结构等）促进有机固废消纳进程,有助于实现PM堆肥产物的高值化利用。木醋液（Wood vinegar,WV）是生物质热解过程中产生的气体冷凝后的产物,堆肥过程中具有自身的特性（乙酸、丙酮和甲醇）能够提高好氧微生物的代谢速率和活性。WV浓度筛选试验聚焦于WV浓度在PM堆肥腐殖化中的促进效应以及对HM赋存形态和化学活性的影响开展试验,设置4个处理组（CK:0%WV;T1:0.65%WV;T2:1.25%WV;T3:1.75%WV,干物质量）混合堆肥。旨在识别WV浓度对降低Cr、Cd、Pb、Ni生物有效性的关键驱动因素和钝化途径,探究腐殖质（Humus,HS）形态中胡敏酸（Humic acids,HA）转化规律。WV与BC组合试验聚焦于将WV与BC组合堆肥腐殖化中的促进效应以及重金属钝化影响开展试验。在堆肥升温期（Up period,U）、高温期（High period,H）、降温期（Cooling period,C）三个时段组合添加,设置8个处理组（CK:0%WV/BC;UBM:升温期BC+高温期WV;UBHM:升温期BC+降温期WV;UBCM:升温期WV+高温期BC,UMHB:升温期WV+降温期BC,UMCB:升温期WV,UM:升温期BC,UB,干物质量）其中根据试验结果筛选出BC12%、WV1.75%。除此之外,值得注意的是,在好氧堆肥过程中,不同的处理方法可能会对重金属的可利用态及其钝化产生不同的影响。此外,需要注意对重金属处理后的土壤进行监测,以确保处理结果符合环境保护标准。将完全腐熟的有机肥施入田间和盆栽种植向日葵跟踪重金属解析情况。在之前所有实验的基础之上进行有机肥中重金属有机络合态进行近红外光谱定量建模。不同于以往仅用冗余分析和结构方程模型对相关数据分析,文章采用分子动力学通过第一性原理从原子角度分析生物炭和木醋液在降低重金属活性时结合的复杂度,得出主要结论如下:（1）木醋液浓度对理化性质的影响,WV浓度筛选堆肥试验过程中,T3延长嗜热期9天,p H保持在易于堆体发酵的8.0-8.5之间,且有效控制氮素损失13.2%和溶解性有机碳（Dissolved organic,DOC）损失27.10%,另外,T3中吸附可溶性离子是EC含量升高的溶出限值,因此,1.75%WV相较其他处理组加速了堆肥过程中HS形态FA向HA的转化速度,提高了堆肥腐殖化程度。（2）木醋液浓度对重金属钝化的影响,堆肥结束后Cr、Cd的钝化率减少顺序为T3>T2>T1>CK,T3的相对钝化率达到46.45%,Pb的钝化率排序为T2>T3>T1>CK,其中T2氧化态占比对比堆肥前增加16.00%,与CK（2.33%）对比明显,T2的碱性特性利于Pb从可交换态向可氧化态转化。木醋液浓度促进了芳香蛋白、FA和可溶性微生物副产物主要在冷却阶段参与HA的形成,促使FA-HMs向HA-HMs转变。展现在PM堆肥中Cr钝化的最佳WV添加比例分别为1.75%、1.25%。T3削弱了Oxi-上的羧酸-COOH和-OH的键合,说明1.75%WV通过减少端基络合位点来控制HA-Cr和HA-Pb的失活。（3）堆肥产品中重金属的逃逸行为,盆栽应用跟踪重金属离子逃逸产生的安全行为。结果可知收获时,添加木醋有机肥重金属受淋溶迁移影响总量降低分别为:Cd降低了37-75%,Pb降低了52-90%,Cr降低了22-63%,Ni降低了35-78%。各处理组Cr、Cd、Pb和Ni的有效态占比均呈现降低趋势,说明HA-HMs在土壤中团粒结构相对稳定,未出现明显金属逃逸行为。（4）混合添加剂对重金属的钝化效果,在对组合添加剂堆肥中T3钝化率为最高,为76%;其次是T4和T6,分别达到了55%和38%;T1和T2的钝化率分别为41%,T5和T7的钝化率分别为29%和41%;而Ck的钝化率仅为18%。可以得出T3处理方法是在好氧堆肥过程中最为有效的。T3处理方法在重金属Cr的钝化效果方面表现最佳。（5）采用分子动力学从原子尺度解释HS-HMs的关系,以FA和HA作为HS结构基础模型,通过分子动力学得出添加木醋液相较于普通堆肥WV-HS-HMs复杂度均高出2（?）以上,生物炭团聚体除了Cd,均高出木醋组。以得出相较于木醋液生物炭可能对于Pb、Cr、Ni金属离子与HS形成的络合物更具有促进作用。（6）采用预测模型对HS形态和HS-HMs的结合态进行预测,使用模型10:3划分、二阶导数结合PCR建立模型。FA的预测精度,R2为0.871

关键词：堆肥生物炭木醋液重金属腐殖化定量模型

基于ISO 26262的乘用车线控转向系统功能安全研究

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基于ISO 26262的乘用车线控转向系统功能安全研究

作者：李傲寒吉林大学

学位级别：硕士

线控转向系统是一种不依赖机械连接的车辆转向技术。驾驶员的转向操纵意图通过电信号传递给转向执行机构驱动转向拉杆实现车轮转向,可以提供更好的车辆操控性、路感特性和安全性。然而,由于其依赖高度集成的电子控制系统,电子电气系统... 详细信息

线控转向系统是一种不依赖机械连接的车辆转向技术。驾驶员的转向操纵意图通过电信号传递给转向执行机构驱动转向拉杆实现车轮转向,可以提供更好的车辆操控性、路感特性和安全性。然而,由于其依赖高度集成的电子控制系统,电子电气系统存在固有的随机故障,可靠性相比于机械结构较低,发生故障失效的风险也随之增加,考虑功能安全成为线控转向系统设计的核心要素。线控转向系统功能安全旨在确保即使出现电气故障、软件错误或其他异常情况时,系统仍能保持最基本的转向能力,从而保障驾驶员和乘客的安全。由于线控转向系统取消了机械冗余,对系统的功能安全提出了更高的要求,因此对线控转向系统进行功能安全研究具有重要意义。针对上述问题,本文依托国家重点研发计划项目“多系统高效集成轮毂电机行动模块与整车转矩矢量分配技术”(项目编号:2021YFB2500703)和吉林省科技发展计划项目“线控一体化底盘电动汽车自动换道决策与控制研究”(项目编号:20230101121JC),并参考国际功能安全标准ISO 26262的V模型开发流程,针对线控转向系统进行功能安全研究。首先,进行概念阶段的设计,总结出系统功能安全需求。其次,进行硬件阶段的设计,包含安全机制设计、硬件电路设计、硬件架构设计等。然后,进行软件阶段的设计,包括软件功能设计、软件架构设计、安全机制及故障容错策略设计等。最后,对所设计线控转向系统进行功能测试和故障注入测试,验证所设计系统功能安全性能。研究内容具体如下:(1)线控转向系统功能安全概念设计。首先,定义了线控转向系统的相关项和应用范围。其次,使用基于引导词的方法进行危害和可操作性分析,对可能发生的危害事件进行风险评估,确定了危害事件的汽车安全完整性等级。然后,根据危害事件确立了相应的安全目标并详细介绍了基于场景的故障容错时间间隔的设定方法。接着,对线控转向系统的故障运行架构及进行了详细设计,确定了故障后的安全状态。最后,通过失效模式影响分析和故障树分析找出系统潜在失效原因以及失效影响,从而设计出系统功能安全需求。(2)基于功能安全的线控转向系统硬件设计。首先,对线控转向系统进行总体设计,由系统功能安全需求分析出技术安全需求,根据技术安全需求对硬件设计进行指导,并且对安全机制和硬件架构进行了详细设计,本文设计双控制器冗余的硬件架构。其次,根据安全需求对线控转向系统控制器硬件进行了芯片选型和电路设计,分别进行了微控制单元最小系统电路设计、电源模块电路设计、预驱模块电路设计、控制器局域网总线通讯模块电路设计和信号采集模块电路设计。然后,进行硬件安全指标评估,主要进行了单点故障度量和潜在故障度量的评估,对硬件随机失效概率进行了计算。(3)基于功能安全的线控转向系统软件设计。首先,对线控转向系统进行动力学建模,以验证所设计应用层算法功能实际效果。其次,对软件安全机制和软件架构进行了详细设计,软件架构主要分为三层,分别是控制层、故障检测层和故障处理层。然后,本文对双绕组电机控制策略进行了研究,采用基于双d-q变换的矢量控制,近似将双绕组电机看作两个独立的三相电机,当一组绕组失效时,另一组绕组可以单独工作,以提高安全性能。最后,采用基于扩展卡尔曼滤波的故障容错方法,对传感器进行容错控制,当传感器发生故障时,算法可以进行状态估计得到补偿值进行容错。(4)线控转向系统安全方案测试与验证。首先,对所设计线控转向系统进行功能测试,验证了转向跟随性能和路感模拟策略的回正性能。然后,根据功能安全分析得到的危害事件和转向系统相关标准对线控转向系统进行硬件在环故障注入测试。根据传感器典型故障类型,本文分别对转角传感器和电机位置传感器进行故障注入测试,实验结果表明,所设计线控转向系统能够及时检测到故障并且具有较好的故障容错效果,当传感器发生故障时,能够根据补偿值发送正确的传感器信号,进行故障容错,避免危害事件发生,提高了线控转向系统的安全性和可靠性,从而保障驾驶员的安全。

关键词：线控转向系统功能安全安全冗余硬件架构软件架构故障容错

具不同磺酰基数量的偶氮食用色素对α-乳白蛋白的相互作用及蛋白质聚集现象分析

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具不同磺酰基数量的偶氮食用色素对α-乳白蛋白的相互作用及蛋白...

作者：李默寒成都大学

学位级别：硕士

食用偶氮染料是食品中常见的工业染料,然而,偶氮染料因其潜在的毒性而应用受限,同时,由于偶氮染料可能诱导食品蛋白质的聚集,从而改变食品的风味、口感。酸性红27（Acid red 27,C27）和酸性红14（Acidic red B,FB）是两种磺酰基数目不... 详细信息

食用偶氮染料是食品中常见的工业染料,然而,偶氮染料因其潜在的毒性而应用受限,同时,由于偶氮染料可能诱导食品蛋白质的聚集,从而改变食品的风味、口感。酸性红27（Acid red 27,C27）和酸性红14（Acidic red B,FB）是两种磺酰基数目不同的偶氮染料,因其具有良好的水溶性,可被用于乳制品加工中,从视觉上提升乳制品的观赏性,刺激消费者购买欲望。α-乳白蛋白（Alpha-lactalbumin,α-La）是牛乳乳清蛋白的重要组成部分,α-La是一种非特异性转运蛋白,可通过与各种分子的可逆结合形成复合物,具有良好的理化特性。因此,探究C27和FB与α-La的相互作用机制,以及两种偶氮染料诱导α-La聚集的机制,可为C27与FB在乳制品着色中的应用提供指导,也可拓宽偶氮染料在乳制品中的应用路径。研究内容和结果如下:（1）使用计算机模拟方法预测了C27和FB与α-La之间的结合模式。分子对接结果表明疏水力是引导C27/FB在p H 6.5条件下与α-La结合,在酸性条件下（p H 2.0/p H4.0）诱导α-La聚集的主要驱动力。氢键、范德华力和静电力等其他力的参与维持了蛋白质空间结构。分子动力学模拟分析表明,C27/FB在p H 6.5条件下均可以与α-La稳定结合,并且不会破坏蛋白的主要结构,C27/FB同α-La之间具有形成复合物的可能。（2）通过光谱分析研究了C27/FB与α-La之间的相互作用机制及其对α-La构象和功能的影响。荧光、热力学和能量转移分析表明,C27/FB与α-La之间的结合是一种中等亲和力的静态猝灭,同时伴有荧光共振能量转移（FRET）。这一结合过程是自发的,主要由疏水作用力驱动。构象分析显示,与C27相比,FB导致的α-La二级结构的变化更大。蛋白质表面疏水性分析表明,C27增加了α-La的表面疏水性,而FB则降低了α-La的表面疏水性。计算机模拟将空间结构下的复杂系统可视化,并与实验结果一致。食用偶氮着色剂的空间体积和偶极矩越小,结合α-La越深,对α-La构象的影响越大。（3）在体外对比分析了含有不同磺酰基数量的C27/FB诱导α-La聚集的机理和特征。结果表明,C27/FB(5.25×10 mol.L至3.15×10 mol.L)在酸性条件下（p H为2.0和4.0）诱导纤维状聚集体的形成主要得益于疏水力和静电力。圆二色光谱（CD）观察到α-La特征负峰的减弱,并产生了由208 nm到218 nm的红移。在蛋白质纤维化过程中,α-La发生了β-交联自组装和二硫键重组。此外,还观察到C27（>551 nm）和FB（>536 nm）诱导的淀粉样蛋白纤维同刚果红结合红移强度不同,而且通过TEM直接观察证明,诱导蛋白质纤维化的能力是C27>FB。磺酰基的数量越多,食用偶氮染料诱导蛋白质纤维化的能力越强。

关键词： α-乳白蛋白食用偶氮染料磺酰基结合机理蛋白质聚集

基于Stacking策略的集成BN网络目标威胁评估

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系统工程与电子技术 2024年第2期46卷 586-598页

作者：王紫东高晓光刘晓寒西北工业大学电子信息学院陕西西安710129

现有基于贝叶斯网络的威胁评估采用专家经验确定的朴素结构,其推理评估结果精度欠佳。为此,提出一种融合专家经验与数据观测的基于Stacking策略的集成贝叶斯网络(ensemble Bayesian network,EBN)。首先使用不同搜索空间内的评分优化算... 详细信息

现有基于贝叶斯网络的威胁评估采用专家经验确定的朴素结构,其推理评估结果精度欠佳。为此,提出一种融合专家经验与数据观测的基于Stacking策略的集成贝叶斯网络(ensemble Bayesian network,EBN)。首先使用不同搜索空间内的评分优化算法获得数据观测模型集并进行模型平均;然后使用专家经验朴素模型对平均网络进行修剪,形成威胁约束集合;最后以动态规划为基础,通过该集合限制节点序图扩展,以求取全局最优威胁评估网络。在作战想定中,EBN模型单目标威胁概率推理精度比朴素贝叶斯模型高出10%,在多目标威胁排序任务中,其Spearman系数分布亦优于朴素模型。

关键词：威胁评估贝叶斯网络结构学习约束优化

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HT证券财富管理业务发展战略研究

HT证券财富管理业务发展战略研究

作者：曾博寒广西大学

学位级别：硕士

呼出气挥发性有机物在呼吸系统非感染性疾病中的应用

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中国呼吸与危重监护杂志 2024年第8期 599-604页

作者：陶雨寒毛辉四川大学华西医院呼吸与危重症医学科

呼出气主要包含三种组分：气体分子、挥发物和冷凝物[1]。呼出气中含有超过1 000种挥发性有机化合物（volatile organic chemicals,VOCs）[2]，可将其分为醇、醛、酮、饱和及不饱和烃、短链脂肪酸、芳香族化合物等。多不饱和脂肪酸（pol...

呼出气主要包含三种组分：气体分子、挥发物和冷凝物[1]。呼出气中含有超过1 000种挥发性有机化合物（volatile organic chemicals,VOCs）[2]，可将其分为醇、醛、酮、饱和及不饱和烃、短链脂肪酸、芳香族化合物等。多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid,PUFA）的过氧化被认为是呼吸VOCs中烷烃和醛的主要来源，PUFA非常容易氧化，即使不需要酶介导，也可在与氧气接触时形成氢过氧化物，脂质氢过氧化物可分解产生碳氢化合物、醛等，碳氢化合物可在肝脏中进一步代谢为醇。脂肪酸可通过脂肪酸还原酶在醇中进一步还原，或通过酶促反应转化为酮[3-4]，肠道细菌发酵可产生烷烃类化合物[5]，简言之VOCs通常是人体碳水化合物代谢、脂质代谢、氧化应激和肝细胞色素P450酶系以及肠道微生物中细菌的有氧和无氧酵解过程的最终产物[5]，细胞/组织产生相关的VOCs或溶解于血液中通过肺泡和毛细血管的快速交换呼出，或沿着呼吸道直接扩散到肺泡或气道腔中排出，因而呼出气中VOCs组成和含量的变化可反应机体潜在的病理状态。

关键词：

LncRNA TP53TG1在牙髓干细胞成牙本质向分化中的作用及机制初探

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LncRNA TP53TG1在牙髓干细胞成牙本质向分化中的作用及机制初探

作者：代子寒中国人民解放军空军军医大学

学位级别：硕士