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数学问题的自动求解算法研究

数学问题的自动求解算法研究

作者：钱晨岗北京化工大学

学位级别：硕士

数学问题的自动求解是数学和人工智能共同关注的重要研究领域。近些年,深度学习的快速发展为数学问题的自动求解提供了新的解决方案。但是,在处理图文结合问题和形式化语言下的定理自动证明问题时,深度学习还面临着巨大的挑战。本文针... 详细信息

数学问题的自动求解是数学和人工智能共同关注的重要研究领域。近些年,深度学习的快速发展为数学问题的自动求解提供了新的解决方案。但是,在处理图文结合问题和形式化语言下的定理自动证明问题时,深度学习还面临着巨大的挑战。本文针对高中数学难度的流程图求解问题和不等式证明问题,开发自动求解算法。研究的内容主要包括以下三个方面:(1)基于交互式定理证明器Lean,设计了一种结合深度学习与专家知识的自动定理证明系统(a proving system integrating Deep Learning and Expert Rules,DLER-1),来解决不等式的证明问题。该系统由两个推理器、一个验证器和一个符号计算器组成。基于深度学习的推理器模拟人类的直观推理,基于专家知识的推理器模拟人类的逻辑推理。验证器判断推理策略的有效性,并返回新的证明目标。符号计算器化简表达式,优化推理器的性能。通过不同模块的协同工作,提升自动证明的成功率。在测试集中,DLER-1达到了59.7%的正确率,远高于GPT-4的8.10%正确率。(2)在不等式证明领域,设计了借助非形式化证明提升形式化证明的研究框架,提出了三阶段的自动定理证明系统DLER-2。首先,在Python环境中导出自然语言形式的证明草稿。进而,将这些证明草稿通过正则表达式处理转化为Lean语言中的关键证明步骤。最后,以关键证明步骤提示GPT-4,完成Lean语言下的完整证明。在测试集中,DLER-2解题思路的正确率可以达到80.0%,相比于仅利用GPT-4的正确率取得了显著提升。(3)设计了一种集成自然语言理解、图形结构理解和自动编程的流程图自动求解器(Automated Solver for Flow Chart,AS-FC)。AS-FC利用图形和文本的综合理解模块、图像-文本融合模块和自动编程模块,自动建立Python代码实现流程图求解。在高中水平的流程图问题数据集上,AS-FC的准确率达到85.2%,远优于目前主流的大语言模型GPT-4V。

关键词：定理自动证明流程图大语言模型专家系统

LINC00543促进胃癌细胞的增殖、迁移及EMT过程

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LINC00543促进胃癌细胞的增殖、迁移及EMT过程

作者：宋京岗河北大学

学位级别：硕士

目的:胃癌(Gastric Cancer,GC)是消化系统常见的恶性肿瘤之一,大多数患者被确诊时已经是中、晚期,通常预后较差。因此对于包括胃癌在内的各种肿瘤的二级预防就显得尤为重要,需要做到早期发现,早期诊断,早期治疗,争取良好的预后并防止复... 详细信息

目的:胃癌(Gastric Cancer,GC)是消化系统常见的恶性肿瘤之一,大多数患者被确诊时已经是中、晚期,通常预后较差。因此对于包括胃癌在内的各种肿瘤的二级预防就显得尤为重要,需要做到早期发现,早期诊断,早期治疗,争取良好的预后并防止复发。近年来,随着测序技术的逐步成熟,长链非编码RNA(Long non-coding RNAs,lnc RNA)被揭露与胃癌的发生发展存在一定的相关性,通过深入的研究,这些基因可能成为新型肿瘤标记物,为胃癌的早期筛查和治疗提供一定的价值。本研究旨在探讨LINC00543与胃癌的相关性,并探讨其对胃癌细胞增殖、迁移及上皮细胞-间充质转化(Epithelial mesenchymal transition,EMT)过程的影响。方法:通过基因表达综合(Gene Expression Omnibus,GEO)和基因表达水平值的交互式分析平台(Gene Expression Profiling Interactive Analysis,GEPIA)数据库,分析LINC00543在胃癌组织中的表达情况;使用实时荧光定量聚合酶链反应(Quantitative real-time polymerase chain reaction,q RT-PCR)检测胃癌细胞MGC-803、AGS及胃黏膜细胞GES-1中的LINC00543的表达水平;蛋白免疫印迹技术(Western Blot)检测胃癌细胞与胃黏膜细胞中EMT相关蛋白波形蛋白(Vimentin)、E-钙粘蛋白(E-cadherin)、N-钙粘蛋白(N-cadherin)的表达水平;分别转染fam荧光标记的小干扰RNA(si RNA)和阴性对照(NC)序列于胃癌细胞MGC-803及AGS,构建沉默组胃癌细胞Si-LINC00543和阴性对照组NC,转染24h后通过荧光显微镜检测转染效率,q RT-PCR检测目的基因敲低效率;使用CCK-8和细胞划痕实验分别检测各敲低组细胞的增殖能力和迁移能力;Western Blot法检测转染后各组细胞的Vimentin、E-cadherin、N-cadherin的表达水平。结果:在GEO数据库中,数据集GSE172032和GSE174237的胃癌组织相较于癌旁正常组织,LINC00543在胃癌组织中高表达(P<0.05),在GEPIA数据库中,在所有肿瘤样本中,胃癌组织样本的LINC00543的表达量是正常组织的10倍多(P<0.05);QRTPCR显示,胃癌细胞MGC-803、AGS较GES-1细胞同样高表达(P<0.01);Western Blot显示,相对于GES-1细胞,MGC-803、AGS细胞的E-cadherin低表达,N-cadherin、Vimentin高表达(P<0.05);细胞转染24h后,在荧光显微镜下以蓝光激发,呈点状的荧光即是被转染进细胞质中的小干扰核酸片段,q RT-PCR显示,相对于NC组,敲低组MGC-803、AGS细胞的LINC00543表达量降低(P<0.05);CCK-8显示,相较于NC组,敲低组MGC-803、AGS细胞的增殖能力显著下降(P<0.001);细胞划痕实验显示,相较于NC组,敲低组MGC-803、AGS的细胞迁移能力同样下降(P<0.05);Western Blot显示,相对于NC组,敲低组MGC-803、AGS细胞的E-cadherin表达水平回升,N-cadherin、Vimentin表达水平下降(P<0.05)。结论:LINC00543在胃癌组织和细胞中高表达,高表达的LINC00543可能促进胃癌细胞的增殖、迁移和EMT过程,LINC00543可能通过EMT途径调控下游基因的表达,从而调控胃癌细胞的转移。

关键词：胃癌 LINC00543 EMT 增殖迁移

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塑造驯顺的肉体:新生活运动初期的身体改造

江苏行政学院学报 2024年第3期 32-38页

作者：张伟南京大学马克思主义学院南京210023

从清季以来身体与国家唇齿相依的观点看,1934年2月,蒋介石在南昌发起的新生活运动除被视为应付时局的一种策略性事件外,还以一种更为激进的方式接续了近代以来的身体改造工程。从新生活运动颁布的系列规范看,蒋介石虽打着恢复“礼仪廉... 详细信息

从清季以来身体与国家唇齿相依的观点看,1934年2月,蒋介石在南昌发起的新生活运动除被视为应付时局的一种策略性事件外,还以一种更为激进的方式接续了近代以来的身体改造工程。从新生活运动颁布的系列规范看,蒋介石虽打着恢复“礼仪廉耻”固有德性的旗号,却非简单复古,而是为了塑造符合“现代文明”的身体。然而,对“现代文明”的误解,以及国家权力的主动介入和“肉体的政治技术学”的运用,最终造就的只能是为蒋介石政权服务的“驯顺的肉体”,而非近代趋新知识分子所期盼的具有独立、自治、进取等精神特质的理想身体。

关键词：新生活运动身体改造理想的身体驯顺的肉体

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后发国家教育现代化的赶超陷阱与路径突破

比较教育研究 2024年第7期46卷 72-82页

作者：张伟江苏师范大学教育科学学院江苏徐州1221116

后发国家推进教育现代化时,往往因措施激进而陷入进退失据的赶超陷阱,这主要表现在教育发展中数量与质量的失衡、继承与模仿的失序、效益与公平的失范。教育现代化赶超陷阱是多重因素交互叠加的产物。其中,理论供给能力不足、教育功能... 详细信息

后发国家推进教育现代化时,往往因措施激进而陷入进退失据的赶超陷阱,这主要表现在教育发展中数量与质量的失衡、继承与模仿的失序、效益与公平的失范。教育现代化赶超陷阱是多重因素交互叠加的产物。其中,理论供给能力不足、教育功能定位矮化、发展路径选择失调与国际环境日趋逼仄是引发这一现象的重要因素。要突破教育现代化赶超陷阱,后发国家必须着力打造内外交融式知识创新系统,筑牢教育育人为本的功能定位,重塑自主导向型发展路径架构,同时积极参与共赢式国际教育资源分配格局的构建。

关键词：教育现代化赶超陷阱比较劣势后发国家

面向可穿戴式的基于LSTM神经网络的智能心音异常诊断芯片

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电子与信息学报 2024年第2期46卷 555-563页

作者：周维新高肇岗肖宛昂中国科学院半导体研究所北京100083 中国科学院大学集成电路学院北京100049 中国农业大学北京100083

心血管疾病是造成全球死亡人数最多的疾病之一,因此对心血管疾病的预防与提前诊断至关重要。人工听诊技术与计算机心音诊断技术无法满足对心音长时间听诊的需求,因而可穿戴式听诊设备越来越受到关注,但是其具有高精度与低功耗的要求。... 详细信息

心血管疾病是造成全球死亡人数最多的疾病之一,因此对心血管疾病的预防与提前诊断至关重要。人工听诊技术与计算机心音诊断技术无法满足对心音长时间听诊的需求,因而可穿戴式听诊设备越来越受到关注,但是其具有高精度与低功耗的要求。该文设计了低功耗的面向可穿戴式的基于长短期记忆网络(Long Short-Term Memory, LSTM)的智能心音异常诊断芯片,提出了包括预处理、特征提取以及异常诊断的心音异常诊断系统,并搭建了基于听诊器的心音采集FPGA系统,采用了数据增强的方法解决数据集的不平衡问题。基于预训练模型设计了智能心音异常诊断芯片,在SMIC180 nm工艺下完成了版图设计和MPW流片。后仿真结果表明,智能心音异常诊断芯片的诊断准确率为98.6%,功耗为762μW,面积为3.06 mm×2.45 mm,满足可穿戴式智能心音异常诊断设备的高性能与低功耗的需求。

关键词：可穿戴式心音异常诊断长短期记忆网络低功耗

CoPC/g-CN的制备及其光催化降解苯酚性能研究

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现代化工 2024年

作者：贾建岗何淑媛山西众环创新科技有限公司中北大学化学与化工学院

采用水热法制备CoPC/g-C3N4复合催化剂，并研究其光催化降解苯酚的性能。通过FT-IR、SEM、XRD、ICP、XPS以及电化学测试技术分析催化剂结构和性能关系，提出可能的光催化反应机理。结果表明，相比于单一g-C3N4，CoPC的负载使复合催化剂C... 详细信息

采用水热法制备CoPC/g-C3N4复合催化剂，并研究其光催化降解苯酚的性能。通过FT-IR、SEM、XRD、ICP、XPS以及电化学测试技术分析催化剂结构和性能关系，提出可能的光催化反应机理。结果表明，相比于单一g-C3N4，CoPC的负载使复合催化剂CoPC/g-C3N4的光催化降解性能提升了1.7倍，CoPC/g-C3N4的苯酚降解率达到82%。光催化性能的提升归因于CoPC的负载提升了CoPC/g-C3N4复合催化剂的光吸收性能，CoPC的负载可以有效增强光生载流子迁移速率，从而提升了光催化降解苯酚的性能。

关键词： g-C N 酞菁钴光催化苯酚降解

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正交异性钢桥面板双轴疲劳性能评估

桥梁建设 2024年第2期54卷 91-98页

作者：安然王有志王希岗徐刚年齐鲁理工学院土木工程学院山东济南250200 山东大学土建与水利学院山东济南250061 中铁十四局集团第三工程有限公司山东济南250399 山东交通学院交通土建工程学院山东济南250357

为精确评估正交异性钢桥面板在双轴应力状态下的疲劳性能,以东营胜利黄河大桥为背景,建立该桥正交异性钢桥面板顶板、U肋、横隔板交叉连接部位焊缝的节段三维有限元模型,采用等效结构应力法对正交异性钢桥面板体系的双轴疲劳问题进行研... 详细信息

为精确评估正交异性钢桥面板在双轴应力状态下的疲劳性能,以东营胜利黄河大桥为背景,建立该桥正交异性钢桥面板顶板、U肋、横隔板交叉连接部位焊缝的节段三维有限元模型,采用等效结构应力法对正交异性钢桥面板体系的双轴疲劳问题进行研究;通过模型试验验证正交异性钢桥面板体系的双轴疲劳特性,并进行其构造细节疲劳寿命评估。结果表明:弧形切口起焊点的疲劳裂纹萌生位置在横隔板下方焊趾处,经历裂纹萌生、裂纹稳定扩展和裂纹失效3个阶段,最终失效阶段裂纹形式为Ⅱ型裂纹主导的Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹,此为该桥正交异性钢桥面板结构体系的主导疲劳失效模式;顶板焊缝焊趾及弧形切口起焊点焊趾处于双轴应力状态,面内剪切结构应力幅对疲劳应力的影响显著,按单轴疲劳应力进行寿命预测误差较大,按单轴疲劳应力状态对结构进行疲劳寿命设计偏于不安全;基于组合等效结构应力法的计算值与试验值吻合较好,各焊接细节计算得到的最大值下的疲劳裂纹起裂位置均与试验结果一致,按双轴疲劳应力预测疲劳寿命与试验值吻合较好,疲劳寿命评价精确度较高。

关键词：正交异性钢桥面板等效结构应力法双轴应力疲劳性能有限元法疲劳试验

自适应时窗多道相关的叠后地震波阻抗反演方法

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石油地球物理勘探 2024年第4期59卷 828-836页

作者：彭真许辉群张伟长江大学地球物理与石油资源学院湖北武汉430100 东方地球物理公司新兴物探开发处河北涿州072751

目前提高反演横向连续性的主要手段仍是基于模型参数先验信息假设的正则化方法,当先验信息与实际情况矛盾时,正则化方法会出现问题。为此,基于多道反演理论和方法,提出一种自适应时窗多道相关的叠后地震波阻抗反演方法。首先,利用主动... 详细信息

目前提高反演横向连续性的主要手段仍是基于模型参数先验信息假设的正则化方法,当先验信息与实际情况矛盾时,正则化方法会出现问题。为此,基于多道反演理论和方法,提出一种自适应时窗多道相关的叠后地震波阻抗反演方法。首先,利用主动学习的思想,通过查询原始地震数据筛选地震数据关键特征的位置;其次,根据上述位置将地震数据划分为不同尺度的时窗,有助于断层信息保护以及异常体边界识别;再次,根据点乘计算自适应时窗内地震道之间的相关性;最后,通过“加权求和”地震道得到重构地震道——反演目标泛函的约束条件。所提方法借助主动学习以及地震数据局部相关的思想,较好地反映了自适应时窗内的多道间的相关性,并且可并行化处理。模型测试和实际数据测试表明,所提方法反演结果的横向连续性较好,且可以兼顾特殊构造信息,但计算效率较低,在浅、深层速度差异较大的区域存在一定局限性,适用于具有特殊构造的狭小地区。

关键词：自适应时窗多道相关横向连续性相关性地震波阻抗反演

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周向畸变进气下轴流压气机的失稳预报方法研究

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推进技术 2024年

作者：范忠岗刘洋巴顿张敏杜娟中国科学院工程热物理研究所数字孪生研究中心中国科学院工程热物理研究所轻型涡轮动力全国重点实验室中国科学院大学航空字航学院

为了提高预报方法的可靠性，在低速轴流压气机上针对周向畸变下的失稳机理和预报方法进行了实验研究，其中畸变进气条件通过畸变板产生，并通过在转子叶顶布置的动态压力传感器测量非定常压力信号，运用自相关分析对其进行处理，提出了... 详细信息

为了提高预报方法的可靠性，在低速轴流压气机上针对周向畸变下的失稳机理和预报方法进行了实验研究，其中畸变进气条件通过畸变板产生，并通过在转子叶顶布置的动态压力传感器测量非定常压力信号，运用自相关分析对其进行处理，提出了以自相关系数变化幅度修正阈值的预报方法。分析结果表明，周向畸变进气条件下，畸变区中心来流攻角增加，叶顶泄漏流非定常波动诱发的扰动加剧，且流场整体扰动随畸变强度的增加而增加。在连续节流过程中，畸变区自相关系数变化幅度大于非畸变区，传统固定阈值的预报方法无法兼顾这两种状态，通过实施可变阈值，在不同畸变强度和不同周向位置均实现提前预报。

关键词：轴流压气机失稳预报自相关分析周向畸变可变阈值叶顶泄漏流