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基于SMILES结构的中药寒热药性随机森林算法建模及验证

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基于SMILES结构的中药寒热药性随机森林算法建模及验证

作者：林林中国中医科学院

学位级别：硕士

1目的将中药化合物的SMILES结构引入寒热药性研究,并通过MACCSkeys密钥将寒热属性中药化合物转化为分子子结构,然后采用随机森林算法基于分子子结构构建中药寒热属性判别模型,再结合体外实验进一步探索中药寒热药性的物质基础,以期为中... 详细信息

1目的将中药化合物的SMILES结构引入寒热药性研究,并通过MACCSkeys密钥将寒热属性中药化合物转化为分子子结构,然后采用随机森林算法基于分子子结构构建中药寒热属性判别模型,再结合体外实验进一步探索中药寒热药性的物质基础,以期为中药寒热药性研究提供研究思路和参考依据。2方法2.1算法研究2.1.1寒热属性中药数据收集及建模首先,通过2020版《中国药典》筛选出寒性和热性中药的相关化合物,其筛选原则包括:药典中明确规定中药的属性是“寒性”或“热性”,若出现“凉性”或“温性”则不考虑纳入;(1)临床上经常采用的植物类中药;(2)对《中国药典》中纳入的药性不太明确的中药,从中药属性、是否为植物类中药两方面考虑,由中医从业人员投票进行筛选。其次,完成筛选后,通过TCMSP、TCMID检索寒性中药和热性中药的化合物,建立寒性药物和热性药物化合物关键数据集,然后将两个数据集中重复化合物删除,再通过TCMSP和PubChem数据库检索寒性药物和热性药物关键化合物的SMILES结构。最后,采用MACCSkeys密钥将两个数据集中的化合物SMILES结构转化为计算机可识别的二进制语言,分算为167x266维的矢量数据,通过随机森林算法对每味中药的化合物结构数据进行分类,进而建立中药寒热药性判别模型。2.1.2寒热属性中药判别模型的验证为避免人工选择典型寒热属性中药带来的差异,本课题采用文本挖掘技术对SinoMed,CNKI,PubMed数据库中发表的与寒性药物和热性药物相关的文献进行采集,记载文献中提及的中药药性和该味药物发表的文献研究数量。再根据两本国内外均出版的中药古籍《神农本草经》和《本草纲目》核对中药药性,最终筛选出用于验证的典型的寒热属性中药。通过TCMID、TCMSP和PubChem数据库检索典型中药的化合物及其SMILES结构用于验证寒热属性中药判别模型。2.1.3寒热属性中药靶蛋白功能分析经过TCMSP以及其他中药化合物数据库,收集典型寒热属性中药的化合物,去除重复后,查询化合物对应的关键靶蛋白。采用Cytoscape 3.7.2软件构建寒性药物和热性药物的靶蛋白群组,去除重复蛋白后,根据寒性药物的靶蛋白数纳入数量相近的热性药物靶蛋白,导入IPA软件中分析寒性药物和热性药物各自作用的生物关键通路和疾病,以此探索寒性和热性中药在生物关键通路、治疗疾病上的差异。2.2实验研究2.2.1寒热属性中药单体对细胞增殖率的影响对A549细胞加入典型寒性和热性中药的化合物,分别设定不同梯度的药物浓度来培养细胞24小时,并观测细胞的存活率和增殖率。然后选取药物作用的最佳剂量,观察最佳剂量下寒性药物和热性药物作用24小时后细胞的生长和增殖变化,从而从细胞层面研究寒性药物和热性药物的作用差异,最后采用GraphPad Prism 8软件进行数据分析和处理。2.2.2寒热属性中药单体对细胞中能量代谢关键基因表达的影响采用实时荧光定量PCR技术研究寒性和热性药物对能量代谢关键靶点的基因相对表达量,并使用GraphPad Prism 8软件分析实验所得数据。3结果3.1算法研究结果3.1.1中药寒热属性药物数据收集及建模结果通过2020版《中国药典》筛选出148味寒性中药和118味热性中药,然后通过TCMSP和PubChem数据库检索到5196个热性中药化合物和5366个寒性中药化合物,其中有多个活性成分由多味中药所含有。去除重复后,共纳入5323个中药化合物用于构建中药寒热药性判别模型,最终模型的AUC值为93.3%,模型准确率为93.3%,并且发现CH2=A、ACH2AACH2A和CH3>2分子子结构在寒性药物中占比均小于20%;OCO、CH3AACH2A和CH3ACH2A在寒性药物的分子子结构中占比高达42%,是寒性药物的关键分子子结构。CH3AACH2A、ACH2AACH2A、CH3AACH2A和CH3>2分子子结构在热性药物中占比高达48%,是热性药物的关键分子子结构。3.1.2中药寒热属性药物判别模型的验证文本挖掘共筛选出10味典型寒热属性中药,其中寒性药物3味,热性药物7味。检索10味寒性和热性中药化合物并导入中药寒热属性模型中进行验证,10味中药中有9味中药的属性判断均准确,判断的准确率为90%,与构建模型的准确率93.3%相近,表明该模型能有效判断中药的寒热属性。3.1.3寒热属性中药靶蛋白功能分析结果典型寒性中药成分共检索到417个靶蛋白,典型热性中药成分共检索到1081个,构建了寒性和热性药物靶蛋白群组。去除重复后,得到寒性和热性药物各自特有靶蛋白,对热性药物靶点进行均衡筛选,以保持寒性和热性药物纳入数量相近的靶蛋白,其中寒性药物靶蛋白265个和热性药物靶蛋白296个。IPA分析发现TP53在寒性药物作用网络中处于中间位置,表明该分子与其他寒药靶蛋白联系密切;热性药物中TP53,ESR1,CONA2,MFKBIA,MDM

关键词：中药寒热药性 SMILES结构随机森林

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先导式泄压阀水力瞬变的仿真

水利学报 2022年第4期53卷 413-420页

作者：杨开林流域水循环模拟与调控国家重点实验室中国水利水电科学研究院北京100038

先导式泄压阀是一种先进的防水击危害的智能水力装置,具有根据管道水压的变化自动做出开启或者关闭的功能。本文建立泄压阀水力瞬变流量、水压与泄压阀开度的函数关系,提出泄压阀主阀开度响应水压变化的递进模型,并设计出计算机数值仿... 详细信息

先导式泄压阀是一种先进的防水击危害的智能水力装置,具有根据管道水压的变化自动做出开启或者关闭的功能。本文建立泄压阀水力瞬变流量、水压与泄压阀开度的函数关系,提出泄压阀主阀开度响应水压变化的递进模型,并设计出计算机数值仿真先导式泄压阀响应水压变化的动作过程的方法和程序。最后,以实际工程为例,研究了管道承受负压的能力,以及先导式泄压阀口径和线性启闭时间对水力瞬变的影响。结果表明:泄压阀在水击过程中并不总是能完全开启,只是部分开启,甚至仅开启很小的开度,从而影响对后续突然升高冲击水压的消减效果,这在今后水击危害防护分析中应引起重视。

关键词：先导式泄压阀水力瞬变仿真水击防护

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基于关键点定位的目标6D姿态估计算法研究

基于关键点定位的目标6D姿态估计算法研究

作者：林林中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)

学位级别：硕士

刚体目标的姿态估计是当前计算机视觉方向的热点技术之一,其目的是通过图像确定刚体目标相对于相机的平移和旋转共六个自由度运动,即6D姿态。姿态估计在机器人技术、航天卫星对接、卫星捕获、自动驾驶、虚拟现实等众多领域都有着广泛的... 详细信息

刚体目标的姿态估计是当前计算机视觉方向的热点技术之一,其目的是通过图像确定刚体目标相对于相机的平移和旋转共六个自由度运动,即6D姿态。姿态估计在机器人技术、航天卫星对接、卫星捕获、自动驾驶、虚拟现实等众多领域都有着广泛的应用前景。基于学习的姿态估计技术凭借快速的运算效率以及良好的估计准确率逐渐取代了依靠人工设计特征的传统姿态估计方法。使用RGB-D数据的算法受限于RGB-D数据获取设备的局限性,难以在工程上大量应用。相比之下使用单RGB图像的算法具有对环境不敏感、视场范围大、运算效率高、造价低等诸多优点,更加适合工程应用。在单RGB图像的算法中,利用关键点对应的两阶段算法有着良好的易用性和优秀的精确性被广泛研究。但是当物体的摆放杂乱或物体被环境中其他物体遮挡时,使用单RGB图像利用关键点对应进行目标姿态估计会极具挑战性。因此本文围绕使用单RGB图像应用关键点对应法对目标进行姿态估计的问题进行研究,主要研究工作如下:1、在使用热图预测关键点的方法中,为了提升热图回归网络对图像特征的提取能力,本文利用HRNet的多层特征融合的特点构造热图回归网络。同时为了提升预测关键点的准确性与鲁棒性,提出适用于热图回归的损失函数Heatmap Wing Loss,该损失函数针对热图的前景像素的损失函数梯度更大,可以使网络更加关注图像的前景像素,使热图回归更加准确。以新的热图回归网络为基础,构建两阶段的目标姿态估计算法。经实验验证,本文目标姿态估计算法在LINEMOD和Occasion LINEMOD数据集上的ADD（-S）准确率分别达到了 89.7%和40.8%,优于近期其他算法。并且算法最快能以25fps的速率运行,兼顾性能与速度。2、针对之前提出的算法在遮挡目标姿态估计问题上易产生大误差导致稳定性不高的问题,本文结合了端到端算法的特点,在热图回归网络中增加平移分量回归支路。同时基于热图的非线性优化方式,结合关键点与平移分量,共同计算目标姿态。经实验验证,在Occasion LINEMOD数据集上,改进算法相比于原始算法在ADD（-S）准确率上提升了 5.5%,并且可以有效的减小错误估计的偏差,保持算法的稳定性。3、在前文提出的基于关键点定位姿态估计算法的基础上,针对航天图片的非合作卫星目标进行姿态估计研究。本文首先训练yolo-v5目标检测网络对航天图像中的卫星目标进行检测提取。然后针对航天图像噪声高特征不明显的特点,改进前文的热图回归网络,在网络中增加CBAM注意力模块提高热图回归网络对图像全局特征的感知能力,并使用改进的热图回归网络对卫星图像块进行关键点定位。最后使用基于热图的非线性优化方法完成卫星目标姿态计算。最终非合作卫星姿态估计算法在Kelvins姿态估计挑战赛中得到了 0.0193分,排在所有算法的第四位。

关键词：深度学习姿态估计热图非线性优化非合作卫星

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探究双曲线中的一类离心率问题

数学通讯 2023年第9期 23-25,49页

作者：梁亚林刘刚北京市西城外国语学校 100037 北京市第十二中学高中部 100071

从一道高考改编试题出发,探究了双曲线中的一类离心率问题,解决此类问题时,应先从图形出发,分析图形特征,适时构造直角三角形并借助勾股定理、三角形的中位线性质定理、特殊三角形的性质、锐角三角函数、正(余)弦定理、双曲线的定义等... 详细信息

从一道高考改编试题出发,探究了双曲线中的一类离心率问题,解决此类问题时,应先从图形出发,分析图形特征,适时构造直角三角形并借助勾股定理、三角形的中位线性质定理、特殊三角形的性质、锐角三角函数、正(余)弦定理、双曲线的定义等知识灵活处理,从而抓住问题的本质,降低运算量。

关键词：双曲线离心率图形特征解题策略

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乳化基质地面站自控系统的设计和研究

矿冶工程 2022年第6期42卷 46-49页

作者：刘林林湖南金聚能科技有限公司湖南长沙410012

介绍了乳化炸药固定地面站自动化控制系统的功能及其在生产实际中的使用效果,3年多生产运行表明,该自动控制系统安全可靠、运行稳定。

关键词：自动控制系统地面站乳化基质炸药

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冰期明渠水温模型

水利学报 2022年第1期53卷 20-30页

作者：杨开林流域水循环模拟与调控国家重点实验室中国水利水电科学研究院北京100038

正确模拟明渠水温是分析冰情及优化调蓄水库布局的基础。基于历史气象资料,本文提出了水体与大气热交换的线性化模型和非线性模型,这些模型包含了太阳辐射、长波辐射、蒸发和对流热交换等主要因素。建立了水体与混凝土衬砌渠道热交换的... 详细信息

正确模拟明渠水温是分析冰情及优化调蓄水库布局的基础。基于历史气象资料,本文提出了水体与大气热交换的线性化模型和非线性模型,这些模型包含了太阳辐射、长波辐射、蒸发和对流热交换等主要因素。建立了水体与混凝土衬砌渠道热交换的参数化模型,考虑了衬砌结构、导热性能和地温等因素的影响。在此基础上,建立了明渠一维流动水温模型,提出了水温发生变化的临界气温判据,然后利用特征线方法解析得到明渠水温的递推数值计算公式,提出了均匀流条件下水温由正转负的临界长度公式,分析了气温、渠道进口水温、地温和太阳辐射等对临界长度的影响,最后,通过典型算例比较了非线性热交换模型和线性热交换模型对临界长度的影响。

关键词：明渠水温大气热交换衬砌热交换临界气温临界长度

群众性户外运动赛事组织管理风险指标体系构建研究

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群众性户外运动赛事组织管理风险指标体系构建研究

作者：任林林西安体育学院

学位级别：硕士

在全民健身与体育强国建设成为国家战略以及商业性和群众性体育赛事取消审批的背景之下,我国群众性体育活动与赛事在全国范围内广泛开展,群众性户外运动赛事更是得到了蓬勃发展,比赛人数也在迅速增加。与此同时,赛事的组织管理风险也在... 详细信息

在全民健身与体育强国建设成为国家战略以及商业性和群众性体育赛事取消审批的背景之下,我国群众性体育活动与赛事在全国范围内广泛开展,群众性户外运动赛事更是得到了蓬勃发展,比赛人数也在迅速增加。与此同时,赛事的组织管理风险也在日益加大,由于对参赛者的身心状况了解不充分、赛道标识设计等原因,各类风险事件时有发生,严重影响了赛事的正常举办。如何在赛事的组织过程中认识风险、规避风险及尽量减少风险带来的损失是当前我国群众性户外运动赛事组织者需要首要解决的问题。本研究选取群众性户外运动赛事在组织管理过程中存在的各种风险作为研究目标,分析群众性户外运动赛事组织管理中存在的风险因素,并构建了群众性户外运动赛事的组织管理风险指标体系。首先,运用文献资料法、专家访谈法,构建群众性户外运动赛事组织管理风险评估初级指标;第二,采用德尔菲法,通过对专家进行二轮调查问卷,构建了群众性户外运动赛事组织管理风险指标的递层次结构模型,结合层次分析法确定了各影响因素在评估体系中的重要度;最后,选取“一带一路”陕西2021汉中国际铁人三项赛案例分析研究,验证指标体系的可行性,为论述奠定基础的同时也为提高群众性户外运动赛事质量提供参考。得出以下结论:(1)群众性户外运动赛事组织管理风险指标体系:一级风险4个,包括赛事启动阶段风险、赛事筹备阶段风险、赛事举办阶段风险、赛事收尾阶段风险。二级风险15个,包括办赛基本条件完备性、资金风险、政治文化环境风险、工作人员风险、参赛人员风险、时间安排风险、场地与技术设备风险、自然环境风险、物资保障风险、交通保障风险、信息风险、人员安全风险、社会环境风险、赛后服务风险、场地及设备处理风险。三级风险49个。(2)通过层次分析法重法计算出各指标权重,在建群众性户外运动赛事组织管理风险评估一级指标中,赛事举办阶段风险0.382、赛事筹备阶段风险0.339、赛事启动阶段风险0.186、赛事收尾阶段风险0.092。其中赛事举办阶段风险在群众性户外运动赛事组织管理风险评估中所占比重最大。二级指标权重从大到小依次是:人员安全风险0.121、参赛人员风险0.109、工作人员风险0.108、物资保障风险0.090、交通保障风险0.072、办赛基本条0.071、资金风险0.059、赛后服务风险0.056、政治文化环境风险0.055、信息风险0.053、社会环境风险0.046、场地与技术设备风险0.046、时间安排风险0.038、自然环境风险0.037、场地及设备处理风险0.036。(3)经过案例分析研究表明,群众性户外运动赛事组织管理风险指标体系具有一定的合理性和适用性,可以应用于群众性户外运动赛事组织管理风险的评估。

关键词：群众性体育赛事户外运动赛事风险评估风险指标

Ni/高岭土强化含碳固体废弃物水蒸气气化产氢特性研究

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Ni/高岭土强化含碳固体废弃物水蒸气气化产氢特性研究

作者：顾林林重庆科技学院

学位级别：硕士

固体废弃物是一种可再生资源,将其与水蒸气气化不仅能缓解空气污染、温室效应等问题,还能制取氢能。含碳固体废弃物水蒸气气化制取氢气已经引起了全球的广泛关注,为实现碳中和提供了一条潜在可行的路径,对推动固体废弃物“资源化、减量... 详细信息

固体废弃物是一种可再生资源,将其与水蒸气气化不仅能缓解空气污染、温室效应等问题,还能制取氢能。含碳固体废弃物水蒸气气化制取氢气已经引起了全球的广泛关注,为实现碳中和提供了一条潜在可行的路径,对推动固体废弃物“资源化、减量化、无害化”处理具有重要的意义。目前研究学者针对不同类别废弃物制氢能力和催化气化产气分布和产率的特征的研究还不够深入,并且气化反应CO选择性较低,限制了氢气的产生。本文针对以上问题开展研究,有效促进含碳固废资源的利用和定向产氢,推进含碳固体废弃物水蒸气气化制氢技术发展。本课题第一部分选择柑橘皮、PET、废弃轮胎、废纸、松木屑典型固废作为研究对象,选取天然固体酸高岭土为载体制备Ni/高岭土催化剂,在两段式固定床催化气化实验系统开展实验,探究五种含碳固体废弃物水蒸气催化气化产气分布和产率的特征。选择气化性能最优的柑橘皮为第二部分研究对象,结合BET、XRD、XPS、H-TPR、SEM和TEM表征分析,考察不同载体活化温度、催化剂焙烧温度、还原温度和Ni负载量下镍基与高岭土载体相互作用及不同镍基结构上柑橘皮水蒸气重整的反应性能,探究Ni/高岭土强化含碳固体废弃物水蒸气气化反应规律的影响和主要原因,提高氢气产率。最后通过对气化参数的改变,分析不同水碳比(S/C)与反应温度下催化性能最优的10%Ni/高岭土对柑橘皮气化产气特性的影响,探究10%Ni/高岭土对柑橘皮气化产氢演变过程和关键动力学参数的影响。研究获得的主要结论如下:(1)对比了五种典型含碳固体废弃物组分的气化特征,并阐明了柑橘皮碳转化率和氢气产率高于其余四种组分的原因。柑橘皮的碳转化率最高,高达83.91%,其次是松木屑废纸、塑料和废旧轮胎,分别为69.63%、68.88%、46.15%和21.71%。同样,柑橘皮气化生成的H体积浓度最高,超过53%。相较于其余四种类型的废弃物而言,柑橘皮热解时产生了高反应活性的焦炭,使得柑橘皮气化反应的碳转化率和氢气产率更高。此外,柑橘皮完成气化反应所需时间最短,仅需40min,更适合与水蒸气发生气化反应,其生成的H产率也最高,超过34mmol/g。(2)阐明了高岭土活化温度、催化剂焙烧温度和还原温度以及Ni负载量对高岭土表面微观物理结构和镍团簇粒径、分散性和载体与Ni相互作用的影响规律。较低的高岭土活化温度,有利于高岭土载体中微孔数量的减少,造成比表面积由16.56m/g变为18.28m/g,孔径由0.07nm扩大至0.12nm,进而提高了催化剂的催化性能,提高氢气产率。焙烧温度对镍/高岭土催化性能的影响与负载金属与载体的相互作用有关,当焙烧温度过高时,Ni O发生团聚,形成尺寸较大的结晶颗粒,同时与AlO的作用力增强,形成Ni AlO尖晶石,从而使其更难还原。H-TPR表明焙烧温度过高为900℃时主要还原峰出现温度由382℃提高至429℃,尖晶石的存在使Ni物种更难被还原,降低催化剂的性能,造成H产率的下降。适当提高还原温度有助于镍团簇分散更均匀,抑制镍团簇尺寸变大并发生团聚,对碳转化率有促进作用,有利于反应向生成CO方向移动,提高H产率。负载量为10%时,Ni对该反应体系具有优异的催化性能,其优异的性能主要是Ni在载体表面生成了能促进裂解焦油中碳碳键和碳氢键的Ni(111)晶面导致的,此时反应的碳转化率高达80.54%,氢气产率为63.79mmol/g,10%为镍最佳负载量。(3)阐明了不同S/C和反应温度下10%Ni/高岭土强化柑橘皮水蒸气气化产氢特性。随着S/C的上升,H产率和碳转化率在S/C=14.4时达到最大值63.98mmol/g和84.91%,但S/C的进一步增加导致H产率和碳转化率下降。水碳比为14.4时,随着反应温度的升高,H产率在反应温度为800℃时达到最大值,进一步提高反应温度会抑制氢气的产生。温度小于800℃时,随着温度的升高,CO选择性下降,而碳转化率和H产率上升,说明在此反应条件下,H产率对碳转化率的变化更为敏感。温度大于800℃时,随着温度的升高,碳转化率保持较高水平,而CO选择性和H产率下降,说明CO选择性对H产率有更大的影响。10%Ni/高岭土参与反应时,将更多的固定碳转化为气体,氢气瞬时产率也由空白实验的4.26mmol/(g·min)提高到5.12 mmol/(g·min)。通过“体积模型”和“收缩核心模型”线性拟合计算,可以发现10%Ni/高岭土催化剂可以将活化能分别由19.08KJ/mol和18.48KJ/mol降到9.19KJ/mol和7.90KJ/mol,提高反应速率,有效的促进反应的进行。

关键词：水蒸气气化柑橘皮改性 Ni/高岭土氢气

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论海外学界的中国小说评点研究

文艺理论研究 2023年第3期43卷 150-159页

作者：林莹同济大学人文学院上海市杨浦区200092

海外学界对中国小说评点的译介始于鸦片战争前夕,真正意义上的学术研究则在20世纪中叶起步,并于20世纪末与国内研究盛势相呼应。海外中国小说评点研究的传统和贡献因地缘而异。欧洲的早期译介促进了特定小说评本的通行,所藏评本的陆续... 详细信息

海外学界对中国小说评点的译介始于鸦片战争前夕,真正意义上的学术研究则在20世纪中叶起步,并于20世纪末与国内研究盛势相呼应。海外中国小说评点研究的传统和贡献因地缘而异。欧洲的早期译介促进了特定小说评本的通行,所藏评本的陆续发现为研究提供了文献基础。北美在评点综合与专题研究方面的理论引领有目共睹。日本学者重视评点与版本、出版的关联,韩国学者对冯梦龙、陆云龙和朝鲜汉文小说等评点议题独有心得。越南汉文小说及喃传虽受中国小说评点的影响,但相关研究却付之阙如。新加坡、马来西亚、泰国、澳大利亚的评点研究相对倚赖学者的个人志趣。系统地整理、评价和利用海外研究成果,是在新时期推进小说评点研究的题中之义。

关键词：小说评点海外学界研究