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基于空间极坐标卷积的流体动力学预测

北京邮电大学学报 2024年

作者：杜飞龙班晓娟张雅斓董子瑞王笑琨北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心北京科技大学智能科学与技术学院北京科技大学顺德创新学院辽宁材料实验室材料智能技术研究所北京科技大学智能仿生无人系统教育部重点实验室

流体作为自然界中最基本的物质之一，对其模拟往往需要在精度和效率之间进行取舍。为此，提出了一种端到端体系化的新型卷积网络流体模拟器——PolarNet。首先，将粒子数据转换为三维极坐标表示，设计了PolarConv空间卷积结构。其次，... 详细信息

流体作为自然界中最基本的物质之一，对其模拟往往需要在精度和效率之间进行取舍。为此，提出了一种端到端体系化的新型卷积网络流体模拟器——PolarNet。首先，将粒子数据转换为三维极坐标表示，设计了PolarConv空间卷积结构。其次，结合物理流体模拟器，构建了四层网络结构，设计了网络流体模拟器PolarNet，实现流体的端到端预测。此外，精心设计了基于物理的约束，以强化流体的不可压缩性。实验结果表明，与传统基于建模模拟器相比，PolarNet在提高流体边界的精确性和保持不可压缩性方面有显著提升，同时保证了效率。相较于其他基于学习的流体模拟器，得益于极坐标的空间紧凑表示，PolarNet在具有更少训练参数的情况下，保持了最高的预测稳定性。PolarNet为多模态信息处理提供了新的方法和视角。

关键词：流体动力学模拟空间卷积网络数据驱动体系化模拟器

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基于链路关联度模型的绿色节能路由框架

计算机科学 2024年第3期51卷 289-299页

作者：王玲金子琨吴勇耿海军山西大学自动化与软件学院太原030006 山西大学计算机与信息技术学院太原030006

随着信息技术的高速发展,互联网的规模逐渐增大,与此同时,网络的能耗也随之攀升。业界普遍采用关闭利用率较低的链路来降低网络能耗。然而,目前的网络节能方案并不能有效平衡能量节约率、计算开销和路径拉伸度三者之间此消彼长的关系。... 详细信息

随着信息技术的高速发展,互联网的规模逐渐增大,与此同时,网络的能耗也随之攀升。业界普遍采用关闭利用率较低的链路来降低网络能耗。然而,目前的网络节能方案并不能有效平衡能量节约率、计算开销和路径拉伸度三者之间此消彼长的关系。为了应对上述问题,文中提出了一种基于链路关联度模型的绿色节能路由框架。该框架支持不同的链路关联度模型,仅需要网络拓扑结构,而不需要网路中的实时流量矩阵,更易于在实际网络中部署。基于提出的链路关联度模型的绿色节能路由算法的框架,文中实现了链路行关联度算法LRC(Link Row Correlation)、链路列关联度算法LCC(Link Column Correlation)、链路行-列关联度算法LRCC(Link Row Column Correlation)和链路介数关联度LBC(Link Betweenness Correlation)4种不同的绿色节能路由算法。实验结果表明,在The Internet Topology Zoo公布的真实拓扑和由Brite模拟生成的拓扑中,LRC,LCC,LRCC和LBC的平均能量节约率比DLF算法的平均能量节约率高12.65%和7.17%,且它们的平均路径拉伸度比DLF算法的平均路径拉伸度低3.00%和13.75%。

关键词：绿色节能路由链路关联度模型路径拉伸度能量节约率

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多维度大容量超表面全息及光场变换

光学学报 2024年第2期44卷 52-61页

作者：陈彦杰徐正琨赵睿哲李晓炜王涌天黄玲玲北京理工大学光电学院北京市混合现实与新型显示工程技术研究中心北京100081 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室北京100081 北京理工大学光电学院信息光子技术工信部重点实验室北京100081 北京理工大学机械与车辆学院激光微纳制造实验室北京100081

超表面的设计与制造极大地推动了在片上紧凑光学系统中实现光场调控的应用。传统光学系统中的光学透镜、空间光调制器以及偏振光学元件虽具备光场调控的功能,但体积庞大、光场调控功能单一等因素限制了其应用。超表面为光场调控提供了... 详细信息

超表面的设计与制造极大地推动了在片上紧凑光学系统中实现光场调控的应用。传统光学系统中的光学透镜、空间光调制器以及偏振光学元件虽具备光场调控的功能,但体积庞大、光场调控功能单一等因素限制了其应用。超表面为光场调控提供了新平台,有望解决传统光学元件和系统向微型化、集成化和多功能化发展的瓶颈。主要围绕超表面的多维度全息混合复用、二维/三维光场变换、矢量光场的产生与操控三方面进行介绍。最后,对超表面的未来发展趋势进行了展望。

关键词：超表面多维度光场调控全息成像光束整形

迷迭香活性成分的提取工艺、功能及其在动物生产中的应用

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饲料研究 2024年 172-176页

作者：翟彩宁陈佩黄镜源王玮琨陕西开放大学

迷迭香提取物含有有机酸、萜类、黄酮类和酚酸类等生物活性成分，提取方法包括超声辅助水蒸气蒸馏法、有机溶剂萃取法、酶法辅助提取法和超临界CO2萃取法等。迷迭香提取物具有抗肿瘤、抗炎、抑菌、降血脂、抗氧化等生物学功能，在动物... 详细信息

迷迭香提取物含有有机酸、萜类、黄酮类和酚酸类等生物活性成分，提取方法包括超声辅助水蒸气蒸馏法、有机溶剂萃取法、酶法辅助提取法和超临界CO2萃取法等。迷迭香提取物具有抗肿瘤、抗炎、抑菌、降血脂、抗氧化等生物学功能，在动物养殖生产中应用可以提高机体的抗病力，增强机体的免疫力及抗氧化性能，进而改善动物的生产性能及畜产品品质。文章综述了迷迭香活性成分的提取工艺、理化性质、生理功能及其在动物养殖中应用的研究进展，为迷迭香提取物作为安全、绿色、高效的饲料添加剂应用于动物养殖生产中提供参考。

关键词：迷迭香活性成分提取工艺生物学功能动物生产

C-Bézier基函数在稳态线弹性方程求解中的应用

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信阳师范学院学报（自然科学版） 2024年第2期37卷 197-202页

作者：孙兰银庞琨琨信阳师范大学数学与统计学院河南信阳464000

用有限元方法求解稳态线弹性方程,以C-Bézier基函数作为参考元上的形函数,通过选取适当的形状参数,在步长不变的情况下,所得到的数值解精度比传统的Lagrange基函数在L∞、L 2范数下高3个数量级以上,在H 1半范数下高2~6个数量级,充分说... 详细信息

用有限元方法求解稳态线弹性方程,以C-Bézier基函数作为参考元上的形函数,通过选取适当的形状参数,在步长不变的情况下,所得到的数值解精度比传统的Lagrange基函数在L∞、L 2范数下高3个数量级以上,在H 1半范数下高2~6个数量级,充分说明了C-Bézier基函数在求解稳态线弹性方程时具有更好的逼近效果。

关键词：稳态线弹性方程有限元方法 C-Bézier基函数

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多孔平板表面的气泡生成特性研究

北京化工大学学报（自然科学版） 2024年第2期51卷 19-27页

作者：楼琨蔡子琦刘新卫马鑫高正明北京化工大学化学工程学院北京100029

具有微孔的多孔平板表面曝气是制备微气泡的重要手段之一。采用非侵入式数字图像识别法对金属多孔平板表面生成的微气泡特性进行实验研究,考察了平板上方液相流速、表观气速、液相黏度、表面张力和平板平均孔径对生成气泡平均直径(dav)... 详细信息

具有微孔的多孔平板表面曝气是制备微气泡的重要手段之一。采用非侵入式数字图像识别法对金属多孔平板表面生成的微气泡特性进行实验研究,考察了平板上方液相流速、表观气速、液相黏度、表面张力和平板平均孔径对生成气泡平均直径(dav)的影响。结果表明:dav随着液相流速的增大而减小,随表观气速的增大和表面张力的减小而减小;液相黏度则对dav有双重影响,随着黏度的增加dav先减小后增大,且在黏度为1.32 mPa·s时最小。最后,提出了描述气泡平均直径与液相雷诺数、毛细管数和气液比之间关系的经验关联式。

关键词：金属多孔平板微孔曝气法微气泡

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施加生物炭对屋顶绿化土壤径流水质的影响

南京林业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：李娟薛建辉熊伟巍张国微王翰琨江苏省中国科学院植物研究所南京林业大学生态与环境学院

【目的】屋顶绿化可有效增加城市绿化率并缓解城市“热岛效应”，已逐渐成为城市绿化的重要途径之一。近年来，生物炭作为土壤改良剂被广泛应用于农林业生产中，其质量轻、孔隙度大等特点也适于改良屋顶绿化土壤的生态特性。通过研究不... 详细信息

【目的】屋顶绿化可有效增加城市绿化率并缓解城市“热岛效应”，已逐渐成为城市绿化的重要途径之一。近年来，生物炭作为土壤改良剂被广泛应用于农林业生产中，其质量轻、孔隙度大等特点也适于改良屋顶绿化土壤的生态特性。通过研究不同生物炭施用量以及不同热解温度制备的生物炭对屋顶绿化土壤径流量及径流中养分析出特征的影响，为城市屋顶绿化中生物炭的施用量提供参考依据。【方法】本研究设置3个水平生物炭施用量（0%，10%，20%），3个水平热解温度（300 ℃，400 ℃，500 ℃），每一水平各设4个重复。在种植箱中装填10 cm厚的经处理的土壤基质，种植植物为佛甲草（Sedum lineare）。每次降雨后收集土壤径流进行测定。【结果】①施用生物炭可提高屋顶绿化土壤pH，显著降低土壤径流中的全氮(TN)和溶解有机碳(DOC)含量；施用10%生物炭可降低径流中的全磷(TP)含量，而施用20%生物炭则会增加径流中全磷(TP)含量;②与未施用生物炭的对照相比，施用适量生物炭可降低屋顶绿化土壤径流量及径流中养分浓度，从而减少屋顶绿化土壤的养分流失量。③在不同生物炭施用量下，施用不同热解温度（300℃、400℃、500℃）制备的生物炭对屋顶绿化土壤径流水质的影响之间的差异不显著。【结论】施用适量生物炭可降低屋顶绿化土壤径流量及径流中N、P养分流失量，间接减轻城市径流污染负荷，在城市暴雨径流管理中具有一定的应用前景。

关键词：屋顶绿化生物炭施加量热解温度土壤径流水质城市污染

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基于RegNet网络的马铃薯病害识别研究

中国农机化学报 2024年第6期45卷 229-234页

作者：石放王莹王新法马玉琨河南科技学院河南新乡453003

为克服传统网络模型结构固化、对马铃薯病害识别率低的问题,以PlantVillage数据集中的五类马铃薯病害为研究对象,对图像进行随机放大缩小、水平翻转、垂直翻转等操作进行数据增强。使用一种基于网络设计空间思想设计出具有高度灵活性的R... 详细信息

为克服传统网络模型结构固化、对马铃薯病害识别率低的问题,以PlantVillage数据集中的五类马铃薯病害为研究对象,对图像进行随机放大缩小、水平翻转、垂直翻转等操作进行数据增强。使用一种基于网络设计空间思想设计出具有高度灵活性的RegNet网络模型,利用PoLy损失函数对RegNet进行改进,并加入注意力机制,对数据增强后的马铃薯病害图片进行预测,再与传统网络模型AlexNet和GoogLeNet进行对比。试验结果表明:改进后的RegNetX在马铃薯识别方面具有良好的性能,最高准确率可达99.8%,模型准确率超过AlexNet与GoogLeNet,可为马铃薯病害识别作参考。

关键词：马铃薯农作物病害 RegNet网络图像识别网络设计空间

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基于自博弈强化学习的异构无人机集群协同对抗决策方法

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中国科学:信息科学 2024年第7期54卷 1709-1729页

作者：严锐驰李帅王晨吴琦孙基男张世琨谢广明北京大学工学院智能仿生设计实验室北京大学软件工程国家工程研究中心中国航天科工集团第三研究院北京大学人工智能研究院多智能体研究中心

随着无人机技术的发展,无人机集群对抗已成为国内外研究热点.现有决策算法的研究主要集中于同构无人机集群对抗场景,且当应用于更复杂对抗场景时,存在奖励函数设计难度大、决策实时性难以满足等问题.为此,本文针对异构无人机集群对抗的... 详细信息

随着无人机技术的发展,无人机集群对抗已成为国内外研究热点.现有决策算法的研究主要集中于同构无人机集群对抗场景,且当应用于更复杂对抗场景时,存在奖励函数设计难度大、决策实时性难以满足等问题.为此,本文针对异构无人机集群对抗的实时机动决策问题展开研究.首先,构建了一个长机–僚机异构无人机集群的对抗仿真环境,其中,长机和僚机具有不同的机动和攻击能力,且对胜负具有不同影响力.其次,本文提出了一种基于多智能体强化学习的分布式无人机集群协同机动控制算法,并设计了一套结合课程学习和自博弈的策略训练与优化方法.通过设计简单的稀疏奖励结合课程学习方法即可学到异构无人机集群协同机动策略;引入自博弈对抗方式,使得对手无人机的策略更具针对性,以提升对抗的强度,从而进一步优化机动策略,使其更贴近实际需求.最后,仿真验证了本文所提方法的有效性和可扩展性.

关键词：集群对抗协同决策自博弈多智能体强化学习无人机