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基于深度学习的直觉式精细运动想象研究

基于深度学习的直觉式精细运动想象研究

作者：梁光金曲阜师范大学

学位级别：硕士

运动想象(Motor Imagery,MI)是脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)中常用的一种范式,以其自发性的特点被广泛地应用于外围设备的控制。但是MIBCI能够输出的控制指令少,并且指令类型单一,缺乏与真实的控制指令间的直接联系,这极大... 详细信息

运动想象(Motor Imagery,MI)是脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)中常用的一种范式,以其自发性的特点被广泛地应用于外围设备的控制。但是MIBCI能够输出的控制指令少,并且指令类型单一,缺乏与真实的控制指令间的直接联系,这极大的限制了 MIBCI的进一步发展。本文围绕解码被试的直觉式方向精细运动想象脑电信号进行了深入的研究,以期通过实时解码被试的方向运动想象脑电信号实现被试对外围设备的直觉式控制,为BCI的在线实际应用提供新的思路。主要研究内容如下:(1)针对精细运动想象数据,特别是直觉式方向精细运动想象脑电数据短缺的问题,设计了一种新的运动想象脑电数据采集实验范式,并且依据此范式创建了一个包含14个被试的直觉式方向精细运动想象脑电数据集。范式以经典的“推箱子”游戏为运动想象刺激材料,激发被试的上、下、左和右四个方向运动想象任务的脑电数据。每个被试在不同的时间采集三次脑电数据,每次采集实验中每个运动想象任务采集100组,每个被试共采集1200组数据,数据集中共包含了 16800组数据。跨时间尺度的数据集还可用于研究时间因素对模型解码性能的影响。(2)针对MI脑电解码模型的解码精度不高、模型参数量大以及模型不具备可解释性的问题,提出了一种新的方向精细运动想象脑电解码模型EISATC-Fusion,模型包含 Inception 块、多头自注意力机制(Multi-Head Self-Attention,MSA)、时间卷积网络(Temporal Convolutional Network,TCN)以及模型层融合。基于深度可分离(Depthwise Separable,DS)卷积和Inception块设计了多尺度并行模块DS Inception(DSI),用于提取脑电信号的多尺度时间信息。针对应用MSA处理脑电信号时的注意力塌陷问题,设计了基于卷积神经网络和Cos注意力的cnnCosMSA注意力模块,用于提取不同频率的全局时间信息,并且增强了模型的可解释性。基于深度可分离卷积和TCN设计了 TDSCN模块,用于提取脑电信号的高维度时间特征。将DSI和cnnCosMSA的输出在深度维度上进行特征融合并输入TDSCN,并且使用一个可学习的张量实现了自适应的决策信息融合。EISATC-Fusion模型在公开数据集BCI-2a和BCI-2b上分别实现了84.57%和87.58%的被试内的解码准确率,在BCI-2a上实现了 67.42%的跨被试解码准确率,在本文采集的直觉式方向精细运动想象脑电数据集上分别实现了74.5%和65.29%的被试内解码准确率和跨被试解码准确率。(3)为了进一步提高模型的解码精度,改进了两阶段模型训练策略。在模型训练的第一阶段,增加验证集的Loss作为模型训练早停的指标。验证集上的准确率作为主要的早停指标,同时考虑模型在验证集上的Loss。综合考虑了两种不同的评价指标,在提高模型的解码精度的同时改善了模型的鲁棒性。使用多个先进的脑电解码模型在BCI-2a数据集上进行了训练策略的实验,使用改进的训练策略训练后所有模型对脑电信号的解码准确率均有所提高,其中EISATC-Fusion 提高了 9.77%、EEG-TCNet 提升了 2.76%以及 ShallowConv 提升了 2.36%。实验结果表明,本文改进的模型训练策略能够改善模型的解码准确率并且具有普适性。(4)搭建在线实验验证平台,进行在线脑电解码实验。以人体肩关节主动康复训练为背景设计了在线实验流程。使用本文提出的运动想象脑电解码模型在4名被试上实现了 69.16%的平均解码准确率。进一步通过迁移学习的方法将准确率提升到了 73.52%,证明了在线实时的解码被试的方向运动想象脑电信号是可行的。在线实验实现了通过被试的方向运动想象脑电信号控制外围设备,这为脑机接口的在线实际应用提供了一种新的方式。

关键词：脑机接口精细运动想象脑电解码深度学习多头自注意力

基于UPLC-Q/TOF-MS技术分析多种菌种发酵桑叶化学成分的变化

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食品科学 2024年

作者：修慧迪梁光月程磊亳州职业技术学院安徽中药材种植联合研究中心遵义市产品质量检验检测院安徽省华佗中医药研究院

比较不同乳酸菌发酵工艺对桑叶化学成分的影响，筛选优势菌种。采用UPLC-Q/TOF-MS检测桑叶中的化学成分，通过对照品、相对分子质量、质谱裂解规律和文献信息鉴定桑叶甲醇提取液的化学成分。利用SIMCA14.1软件建立桑叶各发酵品的主成分... 详细信息

比较不同乳酸菌发酵工艺对桑叶化学成分的影响，筛选优势菌种。采用UPLC-Q/TOF-MS检测桑叶中的化学成分，通过对照品、相对分子质量、质谱裂解规律和文献信息鉴定桑叶甲醇提取液的化学成分。利用SIMCA14.1软件建立桑叶各发酵品的主成分分析（PCA）模型和偏最小二乘法-判别分析（PLS-DA）模型，获取PCA得分图、PLS-DA载荷图和变量重要性投影（VIP）值，筛选桑叶发酵前后的差异物质。本次实验鉴定出了77个化学成分，PCA结果提示经不同发酵工艺发酵后的桑叶组间差异性较大，PLS-DA分析筛选出VIP 值>1 的 11 个化学成分，可作为发酵前后差异性的化学标记物，分别为大波斯菊苷、异鼠李素-3-O-新橙皮苷、金丝桃苷、3，4-二咖啡酰奎宁、橙黄决明素、水杨酸、染料木苷、矢车菊素-3-O-葡萄糖苷、鸟苷、异麦角甾苷、毛蕊花糖苷；将其综合加权评分后发现鼠李糖乳杆菌发酵桑叶后有效成分含量最高。桑叶发酵前后化学成分含量发生显著变化，黄酮类成分是区分桑叶不同发酵品最重要的化合物类别，鼠李糖乳杆菌为桑叶的优势发酵菌种。

关键词：桑叶发酵超高效液相色谱-四极杆-飞行时间串联质谱(UPLC-Q/TOF-MS) 主成分分析偏最小二乘法-判别分析

一种嵌合互质阵列的离网水声信号方位估计方法

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电讯技术 2024年

作者：邢传玺谈光枝冉艳玲卢茂孟强云南民族大学电气信息工程学院云南省无人自主系统重点实验室

针对水听器互质阵列存在无法有效利用全部阵元信息和海洋噪声影响下传统算法波达方向（Direction-of-Arrival，DOA）估计性能下降的问题，提出了一种结合互质阵列内插值及信号子空间拟合的离格稀疏贝叶斯水声信号方位估计方法。首先，... 详细信息

针对水听器互质阵列存在无法有效利用全部阵元信息和海洋噪声影响下传统算法波达方向（Direction-of-Arrival，DOA）估计性能下降的问题，提出了一种结合互质阵列内插值及信号子空间拟合的离格稀疏贝叶斯水声信号方位估计方法。首先，采用互质阵列接收水声信号，通过虚拟阵元内插对虚拟域中缺失孔洞进行填充，通过最小化原子范数的设计和内插虚拟阵列协方差矩阵的重建，将阵列接收信号全部信息用于DOA估计。其次，通过重建后的协方差信号子空间对接收信号进行重构，有效降低了背景噪声干扰。最后利用空域稀疏性，推导出重构信号的离格稀疏表示模型，采用贝叶斯学习求解出信源信号的最大后验概率，实现了目标方位估计。仿真表明，利用7阵元可以有效估计12个信源角度，在信噪比为-20dB时，所提算法相较于互质内插值阵列下的ROOTMUSIC（ROOT Modified Multiple Signal Classification，ROOTMUSIC）算法估计性能提高了46.89%。在快拍数为256时所提算法相较于互质内插值阵列下的ROOTMUSIC算法估计性能提高了22.12%。研究结果表明，所提方法能够有效利用虚拟阵列所提供的自由度，可有效去除噪声干扰，在定位精度、算法鲁棒性上均有更优的性能。

关键词： DOA估计内插阵元互质阵列子空间信号重构离格稀疏贝叶斯

基于“阳化气，阴成形—玄府”理论探析慢性肝病微观机制及理药新思

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中国实验方剂学杂志 2024年

作者：许钰颖赵长普李荣枝张雨王菲郝晨源束光杰河南中医药大学河南省中医院郑州大学

《道德经》言：“道法自然”。“道”即规律、法则，是物质世界运动变化的普遍规律和万事万物必须遵循的基本原则。道为肇始，分化阴阳。《黄帝内经》中的“阳化气，阴成形”理论以化、成之用、变、动、衡衍生万物，高度凝练彰显道之含... 详细信息

《道德经》言：“道法自然”。“道”即规律、法则，是物质世界运动变化的普遍规律和万事万物必须遵循的基本原则。道为肇始，分化阴阳。《黄帝内经》中的“阳化气，阴成形”理论以化、成之用、变、动、衡衍生万物，高度凝练彰显道之含义本真，指导自然万物包括疾病的发生变化进展。故万千实体病状的表象皆是阴阳气化的应象。玄府由阴阳气化形成所涵养司调，其为枢纽、通道，佐助气之出入变化，实现与外界物质、能量、信息的交换。以玄府为转枢，基于阳化气，阴成形的宏观调控、整体思想下探析慢性肝病的微观机制，结合线粒体、外泌体、超微肝筛结构在慢性肝病形成进展中的作用机制，阐释在该理论指导下慢性肝病的本始之质、症状标象与其生理病理功能的密切内在关联性。现代研究表明，细胞自噬、肠道菌群失调、糖脂代谢紊乱、炎症因子激活、铁死亡等相关微观病理机制参与慢性肝病的发生发展，深刻剖析祖国医学的阴阳理念与现代医学的病理机制的共同内涵，总结出相关微观病理机制与“阳化气，阴成形—玄府”理论对慢性肝病发挥的指导统调作用的对应性。风药升生，透转玄府；辛甘合化，振阳散阴，具风药之性和辛甘合化之义的方药契合“阳化气，阴成形—玄府”理法之机。本文将辨宏观—辨微观相结合，旨在基于“阳化气，阴成形—玄府”理论解释慢性肝病的科学内涵和微观病理机制，并探索出辛甘合化、振阳启玄散阴之理法方药对慢性肝病的防治作用，为慢性肝病的临床治疗提供新思路与借鉴参考。

关键词：阳化气,阴成形玄府慢性肝病微观机制理法方药

水环境中短链全氟及多氟烷基化合物污染水平及其处理技术研究进展

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环境化学 2024年

作者：程静梁光愉冯雯凤周珍王玲梁勇持久性有毒污染物环境与健康危害湖北省重点实验室环境与健康学院江汉大学

随着八碳链全氟及多氟烷基物质（per-and polyfluoroalkyl substances,PFAS）逐渐被限制生产和使用，越来越多短链PFAS（CF2<6）被广泛应用.然而，短链PFAS水溶性较强，在水环境中广泛传播造成普遍污染，对生态环境和人类健康构成潜在威... 详细信息

随着八碳链全氟及多氟烷基物质（per-and polyfluoroalkyl substances,PFAS）逐渐被限制生产和使用，越来越多短链PFAS（CF2光解、电化学技术等可以降解短链PFAS，但其能耗较高.面对日益普遍的短链PFAS污染，迫切需要加强和升级水处理技术，以提高对短链PFAS的处理效率，为有效去除水环境中的短链PFAS提供科学依据.

关键词：短链PFAS 水处理吸附先进的氧化还原技术

1981—2020年北京城市热岛效应时空特征及其影响因素分析

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大气科学学报 2024年第4期47卷 581-591页

作者：张君枝梁雅楠王冀张金玲北京建筑大学应对气候变化研究和人才培养基地北京100044 北京市气候中心北京100089 青岛市黄岛区气象局山东青岛266400

在气候变暖和快速城市化背景下,北京一直面临着城市热岛效应带来的环境问题。基于北京市1981—2020年逐日气温观测资料,采用线性回归、克里金插值和相关性分析等方法,研究了北京市城郊气温变化趋势以及北京市城市热岛强度(Urban Heat Is... 详细信息

在气候变暖和快速城市化背景下,北京一直面临着城市热岛效应带来的环境问题。基于北京市1981—2020年逐日气温观测资料,采用线性回归、克里金插值和相关性分析等方法,研究了北京市城郊气温变化趋势以及北京市城市热岛强度(Urban Heat Island, UHI)的时空变化特征,并评估了气象因素、人口密度和土地利用/覆盖类型对城市热岛效应的影响。结果表明:近40 a来北京市城郊区的平均气温均呈上升的变化趋势,且城区气温增幅大于郊区,表明北京市UHI上升趋势显著。就季节而言,北京市冬季UHI最强(1.22℃),秋季次之,春、夏最弱,其中秋季UHI增幅最大。同时,北京市城市热岛效应范围也在逐渐扩大,其中城六区为高值区,热岛区由西北向东南方向延伸至城市副中心通州区,朝阳区和通州区增温趋势明显。2000年以来,北京市冬季UHI出现了显著的增加趋势,高值区UHI增加至1.6℃。此外,主成分分析表明人口、建设用地和气压对城市热岛效应的形成起促进作用,而风速和耕地是缓解城市热岛效应的重要影响因素。

关键词：北京市城市热岛效应时空分布特征影响因素

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港口物流企业人力资源效能提升的探究

中国中小企业 2024年第7期 189-191页

作者：梁国枝广州港集团有限公司

港口物流企业人力资源管理的现状与问题人才结构不合理在当前的港口物流企业中,人才结构不合理的问题较为突出。一方面,从专业背景来看,港口物流企业涉及多行业、跨专业领域,同时具备丰富物流管理、航运管理等相关专业知识的人才比例相... 详细信息

港口物流企业人力资源管理的现状与问题人才结构不合理在当前的港口物流企业中,人才结构不合理的问题较为突出。一方面,从专业背景来看,港口物流企业涉及多行业、跨专业领域,同时具备丰富物流管理、航运管理等相关专业知识的人才比例相对较低,而其他非相关专业的人员占据了一定比例,这导致在实际工作中,专业知识的应用和深度理解存在不足。另一方面,从工作经验和技能层次上分析,具有丰富实践经验和高端技术技能的人才稀缺。新入职的员工往往缺乏实际操作经验,需要较长时间的培养和锻炼才能适应工作要求。而资深的专业人才相对较少,难以在复杂的业务场景中提供有效的决策和解决方案。

关键词：人力资源管理港口物流企业物流管理专业人才航运管理实际操作经验专业背景人才稀缺

纤维素基三维多孔材料在电化学储能器件中的应用研究现状

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高分子材料科学与工程 2024年第1期40卷 168-178页

作者：罗明轩梁环王欣雨李玉光杨雨尘胡欣南京工业大学材料科学与工程学院材料化学工程国家重点实验室江苏南京211800 南京工业大学生物与制药工程学院江苏南京211800 南京先进生物材料与过程装备研究院江苏南京211200

随着我国“双碳”战略的实施,电化学储能技术(如超级电容器、锂离子电池等)得到蓬勃发展。作为电化学储能器件的关键部件,电解质、电极和隔膜材料对储能器件的能量密度、循环稳定性等具有决定性作用。纤维素基三维多孔材料(包括水凝胶... 详细信息

随着我国“双碳”战略的实施,电化学储能技术(如超级电容器、锂离子电池等)得到蓬勃发展。作为电化学储能器件的关键部件,电解质、电极和隔膜材料对储能器件的能量密度、循环稳定性等具有决定性作用。纤维素基三维多孔材料(包括水凝胶、气凝胶和海绵),由于具有高比表面积、高孔隙率、高离子导通率及可控掺杂等特点,已作为电解质、电极和隔膜等广泛地应用于储能器件。文中系统介绍了近年来纤维素基三维材料分别作为电解质、电极及隔膜在超级电容器、锂离子电池、锂硫电池、燃料敏化太阳能电池等电化学储能器件中的应用,综述了不同纤维素基三维复合材料的结构(如孔隙率、比表面积、孔容等)及应用于不同电化学储能器件时的储能机制及储能性能(能量密度、循环性能等),并对新能源和储能技术领域面临的挑战与发展前景进行了展望。

关键词：纤维素储能技术隔膜电解质电极

哈拉哈塘—富满油田碳酸盐岩储集空间特征及差异性研究

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西南石油大学学报(自然科学版) 2024年

作者：江同文邓兴梁李旭光常少英王彭中国石油天然气集团有限公司中国石油塔里木油田公司中国石油杭州地质研究院

塔里木盆地深层超深层碳酸盐岩已建成300×10～4t原油生产基地，但深层超深层碳酸盐岩储集空间类型及储集体结构差异特征认识还存在争议，影响该类油气藏开发方案的优化。基于野外露头、岩芯、地震、测井、钻录井及生产动态等资料分析... 详细信息

塔里木盆地深层超深层碳酸盐岩已建成300×10～4t原油生产基地，但深层超深层碳酸盐岩储集空间类型及储集体结构差异特征认识还存在争议，影响该类油气藏开发方案的优化。基于野外露头、岩芯、地震、测井、钻录井及生产动态等资料分析，通过对哈拉哈塘富满油田奥陶系深层超深层优质碳酸盐岩储层储集空间类型及储集体结构差异特征对比研究，认为：1）哈拉哈塘富满油田受从北到南大气淡水溶蚀程度减弱的因素控制：北部潜山岩溶区储层主要储集空间类型为岩溶洞穴、溶蚀孔洞；哈拉哈塘南部层间岩溶区储层主要储集空间类型为裂缝、孔隙、孔洞型储层及岩溶河道；富满断控岩溶区储层主要储集空间类型为断裂破碎形成的角砾间孔隙和断裂空腔、构造缝。2）储层空间充填特征的差异也较为明显：北部潜山岩溶区及哈拉哈塘南部层间岩溶区溶洞充填现象较丰富，主要包括沉积充填物、垮塌充填物及化学淀积充填物3种；而富满油田储集体充填特征相对单一，以方解石和硅质胶结为主。3）储层储集空间内部结构特征的差异为：北部潜山岩溶区具有上下3层溶蚀结构，包括地表岩溶带、渗流岩溶带和潜流岩溶带；哈拉哈塘南部层间岩溶区具有补给区、渗流带及排泄区3种结构要素；断控岩溶区发育单一滑动面结构、压隆核带结构、张扭空腔核带结构及栅状缝网核带结构4种结构模型。明确超深碳酸盐岩储层空间特征及内部结构差异性认识，对于塔里木盆地油气藏高效开发方案的制定具有重要意义，指导井位部署与井轨迹优化、高产井成功率提升至96%以上，为研究区下一步油气高效勘探、开发提供了新的思路。

关键词：塔里木盆地深层超深层缝洞型储层潜山岩溶储层层间岩溶储层储集体结构