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基于改进时间卷积网络的土壤高光谱有机碳预测应用研究

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基于改进时间卷积网络的土壤高光谱有机碳预测应用研究

作者：牛照文桂林理工大学

学位级别：硕士

森林土壤有机碳是森林生态系统的重要组成部分,能够维持生态系统的平衡和稳定,同时对于研究森林生态系统的碳汇功能和碳循环机制具有重要意义。目前,机器学习和深度学习在预测土壤有机碳（SOC）方面的建模效果尚不理想,这导致估算土壤... 详细信息

森林土壤有机碳是森林生态系统的重要组成部分,能够维持生态系统的平衡和稳定,同时对于研究森林生态系统的碳汇功能和碳循环机制具有重要意义。目前,机器学习和深度学习在预测土壤有机碳（SOC）方面的建模效果尚不理想,这导致估算土壤有机碳储量时存在相当大的误差。本文以广西国有黄冕林场和国有雅长林场为例,共采集的206个土壤样品为研究对象,提出了一种基于改进时间卷积网络（Self Attention Temporal Convolutional Network,SATCN）结合土壤类型法的土壤有机碳储量高光谱估测模型。主要的研究内容和结论如下:（1）确定土壤光谱预处理方法为了挖掘土壤光谱数据中隐藏的信息,采用了SG平滑降噪以及一阶微分、二阶微分、标准正态变换和多元散射校正四种预处理方法。对比分析了在不同预处理方法下,LSTM、PLSR和SVM三种模型的建模效果。结果显示,采用SG平滑处理后再进行一阶微分变换,LSTM、PLSR和SVM三种模型的R2分别提高了6.3%～13.8%、9%～27.5%和10.5%～23.6%。这表明一阶微分是一种较好的光谱预处理方法。（2）建立基于改进时间卷积网络的土壤有机碳含量高光谱预测模型针对小样本数据集下预测模型建模效果不佳和预测精度不高等问题,本文在时间卷积网络（TCN）架构上采用了浅层网络结构。在TCN残差结构中引入自注意力层以提高模型的特征学习能力。此外,每个卷积核的权重加入了L2正则化以避免过拟合。本文选择一阶微分预处理方法,并建立了Res Net-13、VGGNet-7、TCN和SATCN四种模型。通过对比分析这四种模型的建模效果,以及SATCN模型在不同网络深度下的效果。结果显示,SATCN模型能够增强光谱序列的重要特征,提高模型的特征学习能力和预测精度。与其他模型相比,SATCN模型具有更高的准确度和出色的模型估测能力。验证集上的R2为0.943,RMSE为3.042g/kg,RPD为4.273。此外,浅层SATCN模型的建模效果优于深层模型。（3）基于土壤类型法估算土壤有机碳储量通过SATCN模型得到的有机碳含量估测值,结合土壤容重、土壤厚度和砾石含量,黄冕林场和雅长林场有机碳密度分别为0.069kg/m和0.148kg/m,在此基础上,利用土壤类型法进行估算,黄冕林场和雅长林场的土壤有机碳储量分别为1012.8t/hm和1141.8t/hm。因此,本文研究区的土壤有机碳储量为2154.6t/hm。

关键词：土壤碳储量改进时间卷积网络高光谱 SPXY 土壤类型法

基于渐进式生成对抗网络的农作物病虫害细粒度分类

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中国农机化学报 2024年第3期45卷 156-162,218,F0002页

作者：邓昀冯琦尧牛照文康燕萍桂林理工大学信息科学与工程学院广西桂林541004 广西嵌入式技术与智能系统重点实验室广西桂林541004

随着深度学习应用的普及和飞速发展,基于深度学习的图像识别方法广泛应用于农作物病虫害领域,但大部分的神经网络重视识别准确率的提高,却忽略神经网络庞大的参数计算量。为解决这个问题,基于渐进式生成对抗网络判别器模型和卷积注意力... 详细信息

随着深度学习应用的普及和飞速发展,基于深度学习的图像识别方法广泛应用于农作物病虫害领域,但大部分的神经网络重视识别准确率的提高,却忽略神经网络庞大的参数计算量。为解决这个问题,基于渐进式生成对抗网络判别器模型和卷积注意力模块,提出一种改进的渐进式生成对抗网络判别器CPDM网络模型对农作物病虫害进行识别。通过对渐进式生成对抗网络判别器网络结构的调整,采用均衡学习率、像素级特征向量归一化和卷积注意力模块增强CPDM网络模型的特征提取能力,提高对真实图片的识别准确率。试验在PlantVillage数据集上进行,将该模型与VGG16、VGG19和ResNet18进行比较,得到TOP-1准确率分别为99.06%、96.50%、96.65%、98.86%,分别提高2.56%、2.41%、0.2%,且参数量仅为8.2 M。试验证明提出的CPDM网络模型满足在保证分类准确率的基础上,有效控制神经网络参数计算量的目的。

关键词：农作物病虫害渐进式生成对抗网络卷积注意力模块细粒度分类

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政策赋能、结构变迁与企业数字创新

研究与发展管理 2025年

作者：金环牛子恒南京邮电大学经济学院山东财经大学经济学院

本文基于2015—2022年中国沪深A股上市公司数据，以2019年设立国家数字经济创新发展试验区（简称“数字创新试验区”）作为准自然实验，从数字创新视角考察这一区位导向性政策的创新效应。研究发现，数字创新试验区的设立整体上减少了... 详细信息

本文基于2015—2022年中国沪深A股上市公司数据，以2019年设立国家数字经济创新发展试验区（简称“数字创新试验区”）作为准自然实验，从数字创新视角考察这一区位导向性政策的创新效应。研究发现，数字创新试验区的设立整体上减少了企业数字专利申请总量，一定程度上对企业数字创新产生抑制效应，但上述抑制作用主要存在于创新质量较低、政府补贴较多、知识产权保护力度较弱以及低效率的“僵尸企业”样本中；数字创新试验区的设立并不会显著影响发明型数字专利申请量，且会引导创新结构向发明型数字专利偏移，表明试验区企业数字专利减少的原因在于创新结构的跃迁。拓展分析表明，数字创新试验区的设立能够显著提高企业的应用价值与市场价值，但对提升全要素生产率的作用效果甚微，数字经济时代的新“索洛悖论”开始显现。研究结论不仅丰富了微观层面数字经济创新效应的研究范畴，也为政府数字创新政策的“红包”精准落袋提供了理论与经验支持。

关键词：区位导向性政策数字创新创新结构新“索洛悖论”

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面向下肢外骨骼的运动意图识别算法研究

智能系统学报 2025年

作者：牛苗赫雷飞北京工业大学都柏林国际学院北京工业大学信息学部

随着人工智能和传感技术的快速发展，下肢外骨骼技术在助力行走和运动辅助领域展现出巨大的潜力，利用表面肌电(surface myoelectricity， sEMG)信号解码人体运动意图对实现人机运动的协调统一至关重要。然而，由于sEMG信号具有时空差... 详细信息

随着人工智能和传感技术的快速发展，下肢外骨骼技术在助力行走和运动辅助领域展现出巨大的潜力，利用表面肌电(surface myoelectricity， sEMG)信号解码人体运动意图对实现人机运动的协调统一至关重要。然而，由于sEMG信号具有时空差异和非线性动态的特点，导致现有方法存在特征捕捉单一、识别准确率低等不足。针对上述问题，提出一种基于多尺度卷积神经网络的运动意图感知模型。该模型采用多个差异卷积块提取sEMG信号的时间与空间尺度特征，并利用多层深度网络捕捉sEMG信号的非线性动态特征。该模型针对离线肌电数据库的识别准确率达到94%，其中对全脚离地运动类别的识别准确率高达98%。在人体穿戴下肢外骨骼进行在线运动意图识别实验中，该模型的平均识别准确率超过90%，验证了其在下肢外骨骼意图识别领域的有效性。

关键词：下肢外骨骼助力行走表面肌电信号人机运动多尺度卷积神经网络感知模型意图识别

数字技术赋能冰雪旅游产业高质量发展的作用机制、应用场景与实现路径

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沈阳体育学院学报 2025年

作者：牛志培杨占东于作军北京体育大学体育休闲与旅游学院北京体育大学体育融合出版可视化技术重点实验室北京体育大学中国冰雪运动学院

冰雪旅游产业高质量发展是体育强国建设的重要组成部分,数字技术为冰雪旅游产业的高质量发展提供了强大动能。本文采用文献资料法、逻辑分析法,阐释数字技术赋能冰雪旅游产业高质量发展的作用机制、应用场景、现实困境与实现路径。研究... 详细信息

冰雪旅游产业高质量发展是体育强国建设的重要组成部分,数字技术为冰雪旅游产业的高质量发展提供了强大动能。本文采用文献资料法、逻辑分析法,阐释数字技术赋能冰雪旅游产业高质量发展的作用机制、应用场景、现实困境与实现路径。研究认为,数字技术在提升冰雪旅游产业发展效率、促进结构优化升级、推动经营管理模式创新方面作用显著。在应用场景中,虚拟现实技术创新冰雪旅游沉浸式体验,物联网技术提升智慧化管理水平,云计算技术开拓营销新模式,大数据技术提高服务质量。然而,数字技术赋能冰雪旅游产业高质量发展仍面临数字鸿沟现象突出、数据孤岛问题难以解决、数据安全存在隐患、复合型数字冰雪高端专业人才短缺、制度建设仍需健全等现实困境。基于此,提出实现路径:加速弥合冰雪旅游产业数字鸿沟,破解冰雪旅游产业数据孤岛困境,强化冰雪旅游产业数据安全防护,培育冰雪旅游产业数字化复合型人才,推进数字冰雪旅游产业制度建设。

关键词：数字技术冰雪旅游高质量发展体育产业数字赋能

入水温度和时效参数对7075铝合金析出和力学性能的影响

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材料工程 2025年

作者：牛昌海孙倩郑佳庞秋湖北隆中实验室武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室武汉东湖学院机电工程学院

提出一种7075铝合金非等温固溶-锻造一体化热成形工艺。由于高淬敏7075铝合金过饱和固溶体不稳定，因此在本工艺中，锻后工件在淬火前的入水温度能够显著影响其微观组织以及力学性能。通过构建温度-时间-性能（temperature-time-propert... 详细信息

提出一种7075铝合金非等温固溶-锻造一体化热成形工艺。由于高淬敏7075铝合金过饱和固溶体不稳定，因此在本工艺中，锻后工件在淬火前的入水温度能够显著影响其微观组织以及力学性能。通过构建温度-时间-性能（temperature-time-property，TTP）曲线，研究本工艺下入水温度和时效参数对7075铝合金微观组织和性能的影响，并结合机器学习对关键工艺参数进行优化匹配。结果表明：TTP曲线鼻端温度为315 ℃，合金时效后力学性能随入水温度的升高而升高。7075铝合金非等温锻时效后会出现双峰现象，峰值硬度为182HV。对BP神经网络模型预测的最优工艺参数进行实验验证，结果表明其预测相似度为96.9%。与传统锻造工艺相比，本工艺能够在减少工序、降低能耗的同时，获得比传统锻造T6态7075铝合金更高的力学性能。

关键词： 7075铝合金 TTP 入水温度非等温锻造机器学习

冷藏过程中LED光对果蔬营养品质的影响研究进展

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食品与发酵工业 2025年

作者：牛梦迪刘好孙瑞琪王军中国农业大学食品科学与营养工程学院

光照作为影响果蔬生长发育的重要因素之一，对果蔬的物质代谢、营养积累、色素合成具有关键的调控作用，在果蔬采后冷藏过程中同样对其营养品质具有重要影响。为了有效延长果蔬在采后冷藏过程中的保质期，维持其品质，光照技术由于具有... 详细信息

光照作为影响果蔬生长发育的重要因素之一，对果蔬的物质代谢、营养积累、色素合成具有关键的调控作用，在果蔬采后冷藏过程中同样对其营养品质具有重要影响。为了有效延长果蔬在采后冷藏过程中的保质期，维持其品质，光照技术由于具有无残留、易操作、成本低的优点，结合低温物理保鲜方式，成为目前备受关注的果蔬贮藏新方式，尤其在果蔬冷藏中逐步广泛使用。该文介绍了发光二极管（light-emitting diode，LED）的特点以及发光机理，分别总结了不同波长的LED光在果蔬低温贮藏过程中对果蔬中代表性营养物质含量的影响，包括果蔬中的维生素C、色素物质（叶绿素、类胡萝卜素、番茄红素等）、酚类物质和糖类等，并且结合现有的研究成果，阐述了LED影响果蔬中常见营养物质的机理。此外，该文还指出了目前LED光照在果蔬冷藏方面应用存在的问题及对未来的展望，以期为LED光照技术广泛应用于果蔬冷藏保鲜提供参考。

关键词： LED光照冷藏保鲜果蔬营养品质变化机理

领悟社会支持和TMEM161B基因rs768705多态性及其交互作用与新发抑郁症状的关联

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中国心理卫生杂志 2025年 107-114页

作者：牛杏蒙李涵云王雪仪牛四方秦岩郑艺慕福芹黄悦勤刘燕山东第二医科大学公共卫生学院济宁医学院公共卫生学院山东大学齐鲁医学院济宁医学院临床医学院滨州医学院公共卫生学院山东第一医科大学(山东省医学科学院)公共卫生与健康管理学院济宁医学院精神卫生学院北京大学第六医院北京大学精神卫生研究所国家卫生健康委员会精神卫生学重点实验室(北京大学)国家精神心理疾病临床医学研究中心(北京大学第六医院)

目的:探讨领悟社会支持和TMEM161B基因rs768705多态性及其交互作用与大学新生新发抑郁症状的关联。方法:于2018-2020年期间采用整群抽样方式对两所医科大学9 928名新生进行基线和2年随访调查。采用自编社会人口学特征问卷收集基本人口... 详细信息

目的:探讨领悟社会支持和TMEM161B基因rs768705多态性及其交互作用与大学新生新发抑郁症状的关联。方法:于2018-2020年期间采用整群抽样方式对两所医科大学9 928名新生进行基线和2年随访调查。采用自编社会人口学特征问卷收集基本人口学特征信息,采用领悟社会支持量表、贝克抑郁量表、贝克焦虑量表和青少年负性生活事件量表等自评量表测量个体领悟社会支持水平、抑郁症状、焦虑症状和负性生活事件数量。同时,采集血液样本并进行DNA分型测序。结果:家庭支持、其他支持与大学新生新发抑郁症状均呈负关联(OR=0.96,95%CI:0.93～0.99;OR=0.94,95%CI:0.91～0.98)。朋友支持与大学新生新发抑郁症状无关联(OR=0.99,95%CI:0.95～1.02)。rs768705多态性(AG基因型)与大学新生新发抑郁症状呈正关联(OR=1.58,95%CI:1.12～2.23)。朋友支持与rs768705多态性(AG基因型)的交互作用(OR=1.13,95%CI:1.02～1.26)及其他支持与rs768705多态性(AG基因型)的交互作用(OR=1.13,95%CI:1.02～1.25)对女性大学新生新发抑郁症状的影响有统计学意义,而对男性大学新生的影响无统计学意义。结论:领悟社会支持和TMEM161B基因rs768705多态性及其交互作用是影响大学新生新发抑郁症状的关联因素,且具有性别差异。

关键词：抑郁症状大学新生领悟社会支持基因多态性交互作用

从专家系统、知识自动化到科研智能化：KIM系统的发展演化

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情报理论与实践 2025年

作者：刘乙乐牛艺珂王锌睿韩涛中国科学院文献情报中心中国科学院大学经济与管理学院信息资源管理系北京交通大学经济管理学院

[目的/意义] 立足发展的“历史眼光”，即任何事物发展都有其历史渊源，基于20世纪70年代至今的时间跨度分析，研判科研智能化（AI4S）的未来趋势。[方法/过程] 从专家系统到知识自动化再到科研智能化，基于各阶段典型案例、重要成果，... 详细信息

[目的/意义] 立足发展的“历史眼光”，即任何事物发展都有其历史渊源，基于20世纪70年代至今的时间跨度分析，研判科研智能化（AI4S）的未来趋势。[方法/过程] 从专家系统到知识自动化再到科研智能化，基于各阶段典型案例、重要成果，梳理发展脉络；分析数据来源、知识生产、知识处理、知识使用等阶段共同特征下的整体发展态势，剖析形成这种态势的发展动因，并基于此归纳统一模式。[结果/结论] 总结得出囊括三阶段的统一模式——KIM系统（Knowledge-Inference-Mapping System，知识—推理—映射系统），并以此为视角对AI4S的未来发展进行展望。

关键词：科研智能化知识自动化专家系统知识—推理—映射系统