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基于理论计算的葡萄糖加氢合金催化剂AI高通量筛选

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基于理论计算的葡萄糖加氢合金催化剂AI高通量筛选

作者：方哲城浙江大学

学位级别：硕士

葡萄糖加氢制山梨醇是生物质利用的一个重要工业反应。目前生产中,加氢反应采用价格低廉的Raney Ni催化剂,这种催化剂催化效果一般,且存在稳定性差、副反应多等问题,而且Raney Ni表面葡萄糖加氢主副反应的机理也不清楚,存在诸多争论。... 详细信息

葡萄糖加氢制山梨醇是生物质利用的一个重要工业反应。目前生产中,加氢反应采用价格低廉的Raney Ni催化剂,这种催化剂催化效果一般,且存在稳定性差、副反应多等问题,而且Raney Ni表面葡萄糖加氢主副反应的机理也不清楚,存在诸多争论。本文结合密度泛函理论计算(DFT)、从头算分子动力学模拟(AIMD)和实验表征,揭示了葡萄糖在Raney Ni催化剂表面加氢主副反应机理。二元合金催化剂是一类优质的加氢催化剂,但是使用传统的DFT计算或实验的方法难以实现大规模的筛选,因此,本文进一步在机理研究的基础上,将DFT计算与机器学习(ML)结合,并结合微观动力学模拟,构建了一套适用于葡萄糖加氢二元合金催化剂的DFT/ML筛选框架。主要研究内容如下:(1)利用DFT、AIMD与实验表征相结合的方法研究了 Raney Ni表面催化葡萄糖加氢的机理。首先,利用AIMD模拟与红外表征结果确定了反应路径,葡萄糖催化开环后,吸附在Raney Ni表面并逐步发生加氢反应,DFT计算结果表明,其中(111)和(200)晶面适合发生催化加氢反应,其有利吸附构型分别为111-η2、200-η2-1、200-η2-3,且吸附能与决速步能垒ΔGRDS密切相关。此外,原位红外和AIMD模拟证实了实际反应中111-η2结构的存在,进一步的电子结构分析表明,改善Ni表面3d轨道与C=O键1π轨道的配位可以同时提高Raney Ni表面葡萄糖的吸附能和催化加氢活性。此外,研究还发现环状葡萄糖在Ni(220)晶面脱氢水解是生成葡萄糖酸的主要原因,适当降低(220)表面的比例或提高反应温度可有效抑制副反应。最后,对水分子自身的解离和溶剂效应进行了计算验证,发现水分子在催化剂表面不会发生解离,并且水对计算部分的溶剂效应的影响可以忽略不计,验证了研究方法的精确性和合理性。这不仅揭示了 Raney Ni催化葡萄糖加氢主副反应的本质,而且为高效催化剂的设计指明了方向。(2)利用数据库搜索和DFT计算构建了二元合金催化剂的数据集,在上一章工作的基础上以开环葡萄糖和H原子的吸附能作为目标变量。使用重要性分析功能对数据集特征描述符进行了精简,并发现了开环葡萄糖吸附能和H原子吸附能的ML模型中各自最重要描述符,其中前者的为金属半径比(RB/RA)、B位金属的第一电离能(IB)、价层电子数(VB)、电负性(XB)和A位金属的价层电子数(VA),后者的为金属半径比(RB/RA)、B位金属的原子序数(NB)、电子亲和能(EB)、价层电子数(VB)和A位金属的原子半径(RA)。研究了LGBM、XGBT、MLP和SVM四种ML模型对两个目标变量的预测情况,其中LGBM模型同时对开环葡萄糖和H原子吸附能的预测性能最佳,并利用此模型预测了 1188组二元合金催化剂表面两种底物的吸附能。在机理研究基础上,通过微观动力学模拟,揭示了催化剂TOF值与ΔGGCHO和ΔGH之间的关系,发现当ΔGGCHO在-0.4～0.0 eV之间,且ΔGH在-0.37～0.07eV之间时,催化剂催化葡萄糖加氢的TOF值较高,并据此建立了催化剂筛选标准:ΔEGCHO在-1.45～0.65 eV之间,ΔEH在-0.55～0.00 eV之间。在ML预测的二元合金催化剂中筛选出9组性能优异的催化剂,其中Pd3Mg合金最佳(ΔGTS=0.44eV)。此外,研究还发现Pd系合金表面葡萄糖吸附能ΔEGCHO与催化剂d带中心位置存在线性关系。

关键词：葡萄糖催化加氢第一性原理计算机器学习微观动力学模拟二元合金催化剂

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稀疏数据下的交通状态估计自适应卷积网络

吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：田婧马社强宋现敏赵丹陈发城中国人民公安大学交通管理学院吉林大学交通学院

卷积神经网络（CNN）是目前交通状态估计的深度学习算法中提取交通特征的关键模块，但其对稀疏数据和多模式交通状态的计算不稳定，制约深度学习的状态估计精度。为进一步提升CNN的交通特征分析精度，本文建立了一种编码-解码的交通自... 详细信息

卷积神经网络（CNN）是目前交通状态估计的深度学习算法中提取交通特征的关键模块，但其对稀疏数据和多模式交通状态的计算不稳定，制约深度学习的状态估计精度。为进一步提升CNN的交通特征分析精度，本文建立了一种编码-解码的交通自适应卷积网络。该网络首先构建一种交通特征编码CNN，采用下采样操作聚合邻域交通信息，以从稀疏数据中提取有效交通特征；其次，网络构建交通状态自适应重构CNN，利用提取的特征准确重构不同模式的交通状态。为表征多样化交通状态时空结构，该CNN引入先验知识引导卷积核形变；最后，实验采用长春市出租车GPS数据对算法在稀疏数据和不同情景下的交通状态估计性能进行验证。结果表明，改进的CNN与LSTM、GAN等先进算法相比，提出的算法估计精度提高了6.05 km/h RMSE，同时在不同交通情景下的估计精度仅差3.34% RMSE，能够为深度学习估计交通状态提供有力的交通特征分析支撑。

关键词：交通管理工程交通状态估计稀疏数据卷积神经网络编码-解码结构

大安全大应急下公共卫生应急管理人才培养的实施路径

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中国安全科学学报 2024年第1期34卷 10-16页

作者：王斯彤龙雪城刘伟广西警察学院公共管理学院广西南宁530028 清华大学法学院北京100084

为适应公共卫生应急管理工作需要,以及适应大安全大应急下社会经济发展对人才需求变化而作出相应调整的需要,分析公共卫生应急管理人才培养的不足及需求,基于此定位公共卫生应急管理人才培养中的核心要素,包括培养目标、培养类型、培养... 详细信息

为适应公共卫生应急管理工作需要,以及适应大安全大应急下社会经济发展对人才需求变化而作出相应调整的需要,分析公共卫生应急管理人才培养的不足及需求,基于此定位公共卫生应急管理人才培养中的核心要素,包括培养目标、培养类型、培养模式和课程建设,探索大安全大应急下完善的公共卫生应急管理人才培养的实现路径。结果表明:更新完善公共卫生应急管理人才教育理念,开展多层次实践教学、实验教学及案例教学,引入跨学科培养,提升合作能力和综合能力,建立科学公共卫生应急管理评价体系,完善实践考核方式,能有效完善公共卫生应急管理人才培养体系的构建。

关键词：大安全大应急公共卫生应急管理人才培养实施路径

基于深度视觉的智能卸垛机快递箱边界检测系统

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光学技术 2024年第2期50卷 220-227页

作者：黄辉城李建新广州市公用事业技师学院社会服务系广州510100 东莞职业技术学院电子信息学院广东东莞523808

在智慧物流领域中,智能卸垛机利用视觉传感器采集的信息来指导机械臂抓取托盘上堆叠的快递箱,精确的快递箱边界检测是决定机械臂抓取点性能的关键。快递箱的无序分布、快递标签与印刷图文对快递箱边界检测的精度造成不利的影响,针对此问... 详细信息

在智慧物流领域中,智能卸垛机利用视觉传感器采集的信息来指导机械臂抓取托盘上堆叠的快递箱,精确的快递箱边界检测是决定机械臂抓取点性能的关键。快递箱的无序分布、快递标签与印刷图文对快递箱边界检测的精度造成不利的影响,针对此问题,提出一种基于深度视觉的快递箱边界检测方法。首先,基于深度图像计算快递箱的粗粒度边界,从而增强快递箱边界的检测能力,并提高对快递箱姿态的识别能力。然后,将粗粒度边界图与RGB图像的融合图像输入U-Net网络进行语义分割,U-Net网络使用水平集损失与交叉熵损失的混合损失函数进行训练,以提高快递箱边界检测的精度。实验结果表明,所提方法提高了快递箱边界检测的精度,检测误差可降至7mm以下。

关键词：智慧物流智能分拣系统快递箱卸跺深度视觉深度神经网络机械臂

基于PBL教学法培养小学生运算能力的行动研究 ——以人教版五年级上册《小数除法》单元为例

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基于PBL教学法培养小学生运算能力的行动研究 ——以人教版五年级...

作者：林万城集美大学

学位级别：硕士

《义务教育数学课程标准(2022年版)》提出运算能力是学生应具备的核心素养之一,是小学阶段唯一作为“能力”要求的行为表现,对运算教学提出了更高的要求,提高运算能力可以促进学生数学思维的发展,形成规范化思考问题的品质。运算能力是... 详细信息

《义务教育数学课程标准(2022年版)》提出运算能力是学生应具备的核心素养之一,是小学阶段唯一作为“能力”要求的行为表现,对运算教学提出了更高的要求,提高运算能力可以促进学生数学思维的发展,形成规范化思考问题的品质。运算能力是小学生学习数学知识的基础,运算能力的强弱直接影响了学习数学知识的效果。如何在课堂教学中培养学生的运算能力,深受教育界的关注。本研究聚焦于如何运用PBL教学法“基于问题的学习”培养小学生的运算能力。采用行动研究法、文献法、课堂观察法、访谈法进行研究。首先,通过查阅和梳理PBL教学法与运算能力的国内外相关文献,明确PBL教学法与运算能力的发展脉络,根据理论研究对PBL教学法、数学能力、运算能力进行概念界定,以建构主义学习理论、人本主义学习理论、情境认知理论、合作学习理论、学习金字塔理论为基础,为研究提供理论支撑。其次,选取K市M小学五年级Q班45名学生作为研究对象,同年级L班为对照班。从行动计划、行动实施、效果检验、反思与改进四个环节展开三轮的行动研究。教学内容为人教版五年级上册小数除法单元的《一个数除以小数》《循环小数》《小数除法解决问题》。接着,在每轮的行动研究结束后采用独立样本T检验,分析两个班级学生的运算能力水平差异,检验PBL教学法的效果。从算法、算理、运用三个角度分析行动班学生的运算能力,结合访谈结果与课堂观察结果反思教学,改进下一轮的行动研究。最后,整理与分析PBL教学法在三轮行动研究中的效果,总结出研究结论,具体如下:一是PBL教学法在培养小学生运算能力中的优势:1.有助于提高学生小数除法运算能力;2.核心问题能够引领学生高效地探究;3.合作式学习模式给予学生表达的平台,增强小组合作意识;4.独立思考有助于提升运算思维,提高自主学习能力。二是PBL教学法培养小学生运算能力的策略:1.设计真实情境,提高运算兴趣;2.思辨算理与算法,深入理解运算知识;3.高效地合作学习,提高运算能力的整体水平。

关键词： PBL教学法小学生运算能力小学数学行动研究

铸牢中华民族共同体意识话语的形成历程及其逻辑——基于2014-2022年《人民日报》的文本分析

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中南民族大学学报（人文社会科学版） 2024年第4期44卷 41-50,218页

作者：董强沈富城贵州民族大学民族学与历史学学院贵州贵阳550025

铸牢中华民族共同体意识,是习近平总书记关于加强和改进民族工作的重要思想的核心要义,是新时代党的民族工作的“主线”和“纲”。运用文本挖掘与话语分析方法对党的十八大以来《人民日报》关于“铸牢中华民族共同体意识”主题报道文本... 详细信息

铸牢中华民族共同体意识,是习近平总书记关于加强和改进民族工作的重要思想的核心要义,是新时代党的民族工作的“主线”和“纲”。运用文本挖掘与话语分析方法对党的十八大以来《人民日报》关于“铸牢中华民族共同体意识”主题报道文本进行梳理,发现铸牢中华民族共同体意识话语的内涵不断被丰富和深化,并形成了固定的话语表述。铸牢中华民族共同体意识话语经历了“树立”“培育”“培养”的萌芽阶段、“铸牢”的形成阶段和“主线”“纲”的深化阶段,话语的生成与变化揭示了铸牢中华民族共同体意识话语构建的发展历程。文章借助实践型话语分析理论的视角对文本内容进行挖掘,探讨铸牢中华民族共同体意识话语发展逻辑。其中,文本的理论逻辑体现为铸牢中华民族共同体意识话语形成的理论基点,话语逻辑体现为铸牢中华民族共同体意识话语搭建文本与社会的桥梁,实践逻辑体现为铸牢中华民族共同体意识话语走向多维实践的过程。由此,形成了中央和地方的互动、理论与实践的互动等全方位、系统性、多领域的互动新格局。

关键词：铸牢中华民族共同体意识话语分析文本挖掘《人民日报》

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多组分反应绿色构建含磷和含硫有机化合物

多组分反应绿色构建含磷和含硫有机化合物

作者：曲城铭曲阜师范大学

学位级别：硕士

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基于模糊认知图的光伏预测及并网策略研究

基于模糊认知图的光伏预测及并网策略研究

作者：沙建城东北电力大学

学位级别：硕士

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疲劳裂纹气动冲击的维修机理及效果

西南交通大学学报 2024年第2期59卷 307-314页

作者：袁周致远吉伯海傅慧孟城河海大学土木与交通学院江苏南京210098

为探明气动冲击技术对钢桥面板疲劳裂纹的维修机理及修复效果,首先基于动力学理论,研究气动冲击过程中靶材的塑性变形规律,分析在塑性变形作用下的裂纹表面闭合过程;随后,采用数值模拟,探讨裂纹表面闭合部位的局部应力场及其在受载作用... 详细信息

为探明气动冲击技术对钢桥面板疲劳裂纹的维修机理及修复效果,首先基于动力学理论,研究气动冲击过程中靶材的塑性变形规律,分析在塑性变形作用下的裂纹表面闭合过程;随后,采用数值模拟,探讨裂纹表面闭合部位的局部应力场及其在受载作用下的应力响应和变形规律;最后,通过疲劳试验对气动冲击的维修效果进行对比验证.结果表明:所提出的数学模型可对冲击深度进行预测,气动冲击过程中材料表面将产生显著的塑性变形,其冲击深度与横向变形近似相等;当裂纹断面横向相对变形量大于裂纹宽度时,会产生接触闭合及相互挤压行为,从而在接触闭合部位形成局部压应力区;该压应力能够一定程度上抵抗外荷载对裂纹表面的张拉作用,降低裂纹尖端应力强度因子,从而延缓或阻碍疲劳裂纹扩展.

关键词：桥梁工程气动冲击数值模拟裂纹闭合应力强度因子