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基于局部时空的多峰优化算法及其在PID控制中的应用

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计算机学报 2024年

作者：赵宏李珈瑞刘静西安电子科技大学广州研究院

多峰优化问题(Multimodal optimization problems， MMOPs)需要同时找到问题的多个高精度全局最优解，它需要算法具有较强的全局搜索能力且能很好地平衡种群的多样性和收敛性。当前在处理MMOPs时通常面临以下难点：i) 现有方法通常只考... 详细信息

多峰优化问题(Multimodal optimization problems， MMOPs)需要同时找到问题的多个高精度全局最优解，它需要算法具有较强的全局搜索能力且能很好地平衡种群的多样性和收敛性。当前在处理MMOPs时通常面临以下难点：i) 现有方法通常只考虑到进化过程中种群的当前状态(如常用的贪婪选择策略)，容易导致种群陷入局部最优；ii) 传统的随机搜索策略在复杂搜索空间内难以快速有效找到全局最优解；iii) 当前设计的多峰优化算法往往需要手工设置参数（如变异因子和交叉因子等），而参数的大小将直接影响种群的多样性和收敛性。针对上述难点，本文提出了一种新的基于局部时空的多峰优化(Localized time-distance-based multimodal optimization， LTDMO)算法，主要包括三个贡献点：首先，提出了结合随机搜索和定向引导的变异(Random and direction-based mutation， RDM)策略，利用随机变异增加种群中个体的多样性，并通过划分邻域将整个种群分成不同的可重叠子种群，在局部搜索空间内进行变异操作来更好地定位全局最优解，从而避免个体陷入局部最优。其次，提出了基于时间局部性原理的拥挤选择(Locality-based crowding selection， LCS)策略，利用进化过程中的时间局部性记录对当前个体更有潜力的进化方向，并在此方向上生成新的子代，使种群进一步向全局最优解收敛。最后，提出了自适应参数控制(Self-adaptive parameter control， SPC)策略，基于个体进化信息自适应调整算法的参数值，降低算法在进化过程中对变异因子和交叉因子的参数敏感性。本文将LTDMO算法在CEC’2013测试集上进行实验，并将结果与其他11种多峰优化算法对比，表明LTDMO算法能有效处理全局最优较多的复杂多模态优化问题，具体地，在F1-F5，F8和F10问题上峰值率和成功率均达到100%；在具有较多局部最优的多峰优化问题（F6和F7）上，LTDMO算法的峰值率达到86%以上，这优于9种的对比算法的性能；在处理复合多峰优化问题时，LTDMO算法在处理F11、F12、F14、F16问题上性能达到最优。同时将LTDMO算法在比例-积分-微分(Proportional-integral-derivative， PID)控制器上进行应用，结果表明LTDMO算法能为PID控制器找到多种最优控制参数，使系统达到稳定状态且误差更小。

关键词：多峰优化问题邻域变异时间局部性自适应调整参数 PID控制

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磁流变脂热效应行为的分析与预测

化工进展 2024年

作者：潘家保李贻良王锦安徽工程大学机械工程学院南京航空航天大学直升机传动技术国家重点实验室

磁流变介质在服役过程中受温升、磁场、持续剪切的多场耦合作用，其作用引起流变学行为规律不明并难以准确预测。由于反向传播(BP)神经网络存在容易收敛于局部极值的问题，通过建立麻雀搜索算法(SSA)优化BP神经网络的高温热效应磁流变... 详细信息

磁流变介质在服役过程中受温升、磁场、持续剪切的多场耦合作用，其作用引起流变学行为规律不明并难以准确预测。由于反向传播(BP)神经网络存在容易收敛于局部极值的问题，通过建立麻雀搜索算法(SSA)优化BP神经网络的高温热效应磁流变脂流变性能预测模型，用于表征和预测实验温度、磁场、热效应时间、剪切速率与磁流变脂流变学性能之间的关系。结果表明:高磁场下，磁链大量聚拢受到皂纤维的阻碍较小，磁流变脂剪切应力大幅增加。高温热效应对磁流变脂复合结构造成了一定破坏，表现为MRG-24h在各实验条件下的剪切速率曲线整体较低。BP预测模型在评估局部离散性较大的数据时，出现R2为负值的低泛化性能表现，而SSA-BP预测模型对于整体不同数据集和局部离散性较小、较大的数据进行预测性能评估时，仍具有较高的预测精度。SSA-BP预测模型可以为磁流变脂流变性能预测，并为磁流变器件的设计和研发提供数据支持。

关键词：磁流变脂热效应多场耦合剪切应力 SSA-BP预测模型

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功能化纤维素基气凝胶的制备与应用

功能材料 2024年第7期55卷 7060-7069页

作者：李烟云杨雪上海工程技术大学纺织服装学院上海200035

纤维素是自然界中最丰富的资源之一,以纤维素为原料制备的第三代气凝胶兼有传统气凝胶的高孔隙率和大比表面积以及本身优异性。然而,固有的可燃性、较差的力学性能和较低的热稳定性限制了其使用范围。目前将纤维素气凝胶进行功能化,开... 详细信息

纤维素是自然界中最丰富的资源之一,以纤维素为原料制备的第三代气凝胶兼有传统气凝胶的高孔隙率和大比表面积以及本身优异性。然而,固有的可燃性、较差的力学性能和较低的热稳定性限制了其使用范围。目前将纤维素气凝胶进行功能化,开发多种功能化的复合气凝胶已成为研究热点。从纤维素气凝胶的制备过程,功能化方法,以及主要应用领域进行了概述,最后对功能化纤维素气凝胶存在的问题进行了讨论。

关键词：纤维素基气凝胶功能化结构调控后整理功能性材料

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COVID-19恢复期疲劳发生的临床特征及其危险因素研究

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中国全科医学 2024年第15期27卷 1849-1854页

作者：李自栋朱琳广州体育学院运动与健康学院广东省广州市510500

背景感染新型冠状病毒(SARS-CoV-2)后机体将在一段时间内出现体力不足、疲劳、心率加快等症状,当前各研究机构对新型冠状病毒感染(COVID-19)后持续症状和原因没有明确的描述。目的探究COVID-19恢复期疲劳发生特征与其相关症状的关联,为... 详细信息

背景感染新型冠状病毒(SARS-CoV-2)后机体将在一段时间内出现体力不足、疲劳、心率加快等症状,当前各研究机构对新型冠状病毒感染(COVID-19)后持续症状和原因没有明确的描述。目的探究COVID-19恢复期疲劳发生特征与其相关症状的关联,为科学防治COVID-19提供数据参考。方法于2022年12月—2023年2月在广州市、武汉市、郑州市的城镇和农村地区开展COVID-19调查,共发放调查问卷750份,回收问卷732份,有效回收率97.6%。732名调查对象中,男356名(48.63%),女376名(51.37%);平均年龄(35.2±16.0)岁;感染者526名,未感染者206名。本研究使用问卷调查法对调查对象感染情况及临床症状进行统计,使用疲劳量表-14(FS-14)测量调查对象主观疲劳程度,并对测量结果进行差异性分析。采用Pearson相关性分析探讨COVID-19临床特征与疲劳程度的相关性。采用二元Logistic回归分析探讨感染者COVID-19恢复期疲劳发生的危险因素。结果发热是COVID-19最常见的症状,发生率88.97%(468/526);发热患者平均最高体温为(38.96±1.35)℃。感染者身体疲劳、总体疲劳评分高于未感染者(P<0.05);女性感染者身体疲劳、精神疲劳、总体疲劳评分高于男性感染者(P<0.05)。Pearson相关性分析结果显示,FS-14总体疲劳评分与最高发热体温(r=0.192,P<0.001)、发热持续时间(r=0.299,P<0.001)、体力恢复时间(r=0.358,P<0.001)呈正相关。二元Logistic回归分析结果显示,发热(OR=1.215,95%CI=1.029~1.434,P=0.022)、心率过快(OR=7.325,95%CI=1.671~32.114,P=0.008)、眼球痛(OR=3.298,95%CI=1.251~8.696,P=0.016)是COVID-19恢复期发生中度以上疲劳的危险因素。结论COVID-19恢复期疲劳发生率高,女性疲劳程度高于男性。发热、心率过快、眼球痛可能是感染者COVID-19恢复期发生中度以上疲劳的危险因素。

关键词：新型冠状病毒感染疲劳身体疲劳精神疲劳发热危险因素

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基于机器学习的翼型水动力性能优化设计

中国造船 2024年第1期65卷 176-189页

作者：李仰建李子如刘谦贺伟高性能船舶技术教育部重点实验室(武汉理工大学) 武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063

基于机器学习的翼型几何优化设计方法可有效避免复杂的计算流体力学数值求解过程,具有更高的计算效率。对翼型进行参数化表示,构建机器学习模型与优化算法进行学习和预测,能极大地减少翼型优化设计时间。论文开展了基于机器学习的翼型... 详细信息

基于机器学习的翼型几何优化设计方法可有效避免复杂的计算流体力学数值求解过程,具有更高的计算效率。对翼型进行参数化表示,构建机器学习模型与优化算法进行学习和预测,能极大地减少翼型优化设计时间。论文开展了基于机器学习的翼型水动力性能预测和优化设计研究。运用CST方法对翼型进行参数化表示;采用XGBoost建立翼型水动力特性快速预报模型;结合机器学习方法和遗传算法,综合考虑升力系数、阻力系数和翼型表面压力系数建立优化模型,完成了某翼型的优化设计与水动力性能分析。结果表明:提出的翼型优化设计方法可获取优良翼型,对船用螺旋桨叶剖面设计优化具有重要意义。

关键词：遗传算法NSGA-Ⅲ 翼型设计 CST参数化应用软件Open FOAM

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远程医疗对我国公立医院运营的影响

北京大学学报（医学版） 2024年第3期56卷 471-478页

作者：冉珂欣李与涵冯文北京大学公共卫生学院卫生政策与管理学系北京100191

目的:分析远程医疗功能对公立医院运营的影响,特别关注其对不同专业技术等级医院的异质性作用,以深入理解远程医疗在弥补医疗资源配置不均衡方面的现实意义。方法:利用《2022卫生健康信息化统计调查数据报告》调查数据,对8944家公立医... 详细信息

目的:分析远程医疗功能对公立医院运营的影响,特别关注其对不同专业技术等级医院的异质性作用,以深入理解远程医疗在弥补医疗资源配置不均衡方面的现实意义。方法:利用《2022卫生健康信息化统计调查数据报告》调查数据,对8944家公立医院进行横断面研究,使用多元线性模型、倾向性评分匹配(propensity score matching,PSM)、分组回归等方法,评估远程医疗对医院收入、诊疗人次、住院人次的影响。结果:有35.51%的公立医院开通了远程医疗,医院等级、医院类别、所在区域、隶属关系、床位数都对医院运营状况有显著影响。开通远程医疗对公立医院收入、诊疗人次和出院人次均有显著提升作用。PSM结果显示,其对医院收入、诊疗人次、出院人次的净效应分别为0.191(P<0.01)、0.216(P<0.01)、0.353(P<0.01)。异质性检验显示,远程医疗对二级医院的收入和诊疗人次具有显著正向影响,系数分别为0.088(P<0.05)和0.127(P<0.01);对一级及以下医院的出院人次影响更大,系数为1.203(P<0.01);但对三级医院整体收入和业务能力并无显著影响。结论:远程医疗的开通对公立医院的收入和业务能力增加均有显著促进作用,但在不同等级的医院之间存在差异性,对基层医疗机构的影响更为显著,对改善基层公立医院的运营状况起到积极作用。

关键词：远程医疗公立医院医院收入会诊

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创新驱动绿色经济增长的理论分析与实证检验

统计与信息论坛 2024年第7期39卷 29-41页

作者：李史恒屈小娥西安交通大学经济与金融学院陕西西安710061

为了研究创新如何赋能绿色经济增长,首先从理论上解析了创新驱动绿色经济增长的直接作用机制和传导机制,提出研究假说;其次构建直接效应模型和中介效应模型,运用2005—2020年中国省级面板数据实证检验理论假说。研究发现创新驱动存在正... 详细信息

为了研究创新如何赋能绿色经济增长,首先从理论上解析了创新驱动绿色经济增长的直接作用机制和传导机制,提出研究假说;其次构建直接效应模型和中介效应模型,运用2005—2020年中国省级面板数据实证检验理论假说。研究发现创新驱动存在正向赋能绿色经济增长的直接效应,并且创新驱动绿色经济增长的正向赋能在经济发展水平较高的地区作用效果更强。创新也能够通过人力资本、产业升级、金融发展和政府干预等中介传导机制间接赋能绿色经济增长。各中介变量作用强度按照“人力资本>产业升级>政府中介>金融发展”的大小排序,人力资本的中介作用最为强劲,金融发展作用强度最小。为了更好地实现创新驱动绿色经济增长,不仅应积极发挥创新驱动的直接赋能效应,还应该高度重视各种间接赋能机制。

关键词：绿色经济增长创新驱动赋能机制中介效应

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捐赠母乳的临床应用及人乳库发展

中华临床营养杂志 2024年第3期32卷 180-185页

作者：李巾宇李正红中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院儿科北京100730 疑难重症及罕见病国家重点实验室北京100730

生命早期1000 d是婴幼儿体格发育和智力发育的关键阶段,是预防成年期慢性疾病的窗口期。这一阶段的营养支持对婴幼儿生长发育和终身健康至关重要。母乳具有独特的营养和免疫活性,是此阶段最理想的食物来源。母乳喂养对儿童健康的短期及... 详细信息

生命早期1000 d是婴幼儿体格发育和智力发育的关键阶段,是预防成年期慢性疾病的窗口期。这一阶段的营养支持对婴幼儿生长发育和终身健康至关重要。母乳具有独特的营养和免疫活性,是此阶段最理想的食物来源。母乳喂养对儿童健康的短期及长期益处已被广泛报道。对于无法获得足够亲母母乳的新生儿,捐赠母乳是提供营养的首选和最佳选择,捐赠母乳对降低新生儿疾病的发病率、死亡率和新生儿监护病房医疗费用有一定作用。处理捐赠母乳的专业机构是人乳库,随着全球人乳库的发展,我国人乳库的建设也在飞速发展。截至2021年,我国已发布关于医疗机构人乳库运营和管理的相关官方标准,也有关于人乳库单位成本或成本分析的相关数据。人乳库的建设对捐赠母乳的临床应用起到了保障、规范和促进作用。目前,我国人乳库建设亟须解决的问题是运营资金不足和捐赠者及捐乳乳量不稳定。为给捐赠母乳和人乳库的发展提供更多的循证医学基础,仍需在捐赠母乳的应用价值、捐赠母乳灭菌方式及资金来源拓展、人乳库运营及成本优化等多方面进一步探索研究。

关键词：母乳母乳喂养捐赠母乳人乳库

R134a及其替代工质R513A在微通道管中的流动沸腾实验研究

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制冷学报 2024年第4期45卷 51-58页

作者：李厚培李洪强湖南大学土木工程学院长沙410082 建筑安全与节能教育部重点实验室长沙410082

研究了R134a及其替代工质R513A在微通道管内流动沸腾时,干度、饱和温度、热流密度、质量通量对传热系数与压力梯度的影响,并横向对比了2种制冷剂在同一工况下的差异。测试工况覆盖了干度0~1,进口饱和温度10~30℃,热流密度2~8 kW/m^(2)... 详细信息

研究了R134a及其替代工质R513A在微通道管内流动沸腾时,干度、饱和温度、热流密度、质量通量对传热系数与压力梯度的影响,并横向对比了2种制冷剂在同一工况下的差异。测试工况覆盖了干度0~1,进口饱和温度10~30℃,热流密度2~8 kW/m^(2)和质量通量100~200 kg/(m^(2)·s)。结果表明:饱和温度对R134a的传热系数几乎无影响,对R513A的传热系数有轻微影响,高饱和温度下,制冷剂压力梯度更低。热流密度对二者的传热系数影响均很显著,当传热系数增至4倍,传热系数极值增幅超过30%,低干度下传热系数增幅超过80%;但对压力梯度影响不显著。质量通量对制冷剂在中间干度时影响较显著,且高于热流密度的影响,其翻倍后传热系数上升超过50%,同时质量通量对压力梯度影响巨大。横向对比R134a与R513A相同工况下流动沸腾特性不同,R513A的传热系数较高且压力梯度较低。

关键词：低GWP制冷剂流动沸腾微通道管