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漆酶—介体体系对兽药抗生素降解应用及作用机理研究

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漆酶—介体体系对兽药抗生素降解应用及作用机理研究

作者：欧阳斌斌江南大学

学位级别：硕士

磺胺类及四环素类抗生素是两类广谱抗菌抗生素,被广泛使用在农畜牧业中用以预防、治疗动物疾病。但由于兽药抗生素进入动物体内后难以被代谢吸收,因此大部分以原药的形式被排泄至环境。环境中残留的兽药抗生素将会对环境中的生态系统,... 详细信息

磺胺类及四环素类抗生素是两类广谱抗菌抗生素,被广泛使用在农畜牧业中用以预防、治疗动物疾病。但由于兽药抗生素进入动物体内后难以被代谢吸收,因此大部分以原药的形式被排泄至环境。环境中残留的兽药抗生素将会对环境中的生态系统,人类的健康产生危害。目前生物酶法,尤其氧化还原酶系,被认为是一种控制环境中兽药抗生素残留的绿色工具。为适应大规模工业化控制环境中兽药抗生素残留的需求,本课题通过基因挖掘技术,筛选出一种来源于Lysinibacillus fusiformis的漆酶(Lyfu-Lac),详细研究了Lyfu-Lac的酶学性质。同时选择2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)和丁香酸(SA)作为两种介体物质与Lyfu-Lac构成新型漆酶-介体体系,并成功降解共计两类5种环境中常见兽药抗生素。通过液质联用仪器,分析了漆酶-介体体系前后物质变化,推测了漆酶-介体体系降解磺胺类及四环素类抗生素的降解机理。本课题的研究内容总结如下:基于NCBI数据库,通过探针酶在Enzyme Miner上进行同源序列搜索分析,挖掘到来源于Lysinibacillus fusiformis的潜在漆酶基因(Gen Bank:AYW03784.1)。将该潜在漆酶基因与p ET-22b(+)连接,并转化至表达载体E.coli BL21(DE3)产酶。通过优化IPTG浓度和诱导表达温度提高漆酶的可溶性表达,最终在0.5 mmol/L和18℃的诱导剂浓度和诱导温度条件下,Lyfu-Lac可溶性表达最好。经过镍柱亲和纯化蛋白及SDS-PAGE分析,结果显示Lyfu-Lac的蛋白单亚基分子量约为59 k Da。通过氨基酸序列比对、进化树分析,发现该潜在基因具有漆酶完全保守的HCH短肽,为一种新来源的细菌漆酶。通过同源建模,发现Lyfu-Lac的活性中心含有T1,T2,T3三个铜离子结合位点,推测该目的蛋白为一种新的三结构域细菌漆酶。以ABTS为底物,研究Lyfu-Lac的酶学性质,结果显示Lyfu-Lac的最适p H和最适温度分别在4.0和80℃。Lyfu-Lac为严格Cu依赖漆酶,并且仅在Cu存在的情况下发挥其酶活。Lyfu-Lac能够在40℃下维持长时间的稳定,保温12 h仍保持71%的残余酶活。Nano-DSC结果显示,Lyfu-Lac的T值(代表50%蛋白质解折叠时的温度)为88℃,具有较好的热力学稳定性。酶动力学研究显示,Lyfu-Lac的最大反应速率V,米氏常数K,转化常数k,二级速率常数k/K分别为0.045μmol·min,0.0317±0.0011mmol/L,249.10±0.04 s,7858.05±1.39 m M·s。选择ABTS和SA为两种介体物质与Lyfu-Lac构成漆酶-介体体系,并分别应用Lac-ABTS体系和Lac-SA体系降解磺胺类抗生素和四环素类抗生素,共计两类5种抗生素。其中,Lyfu-Lac与SA构成的Lac-SA体系分别能够降解87.5%磺胺嘧啶,92.2%磺胺二甲嘧啶,86.5%磺胺甲噁唑。Lyfu-Lac与ABTS构成的Lac-ABTS体系能够降解超过95%的四环素和83.1%的土霉素。通过液质联用分析,明确了Lyfu-Lac与ABTS、SA构成的漆酶-介体体系降解磺胺类和四环素类抗生素过程中的底物变化,并根据产物的生成,推测降解过程应分为两步反应:第一步Lyfu-Lac与介体物质(SA/ABTS)反应产生自由基(二甲氧基苯醌/ABTS·);第二步自由基与底物发生加合反应生成终产物。且反应过程中存在两种亲和力:酶-介体亲和力(E-M,决定第一步反应),以及介体-底物亲和力(M-S,决定第二步反应)。

关键词：兽药抗生素漆酶-介体体系抗生素降解产物鉴定机理

MSMA传感器的结构优化设计及信号处理研究

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MSMA传感器的结构优化设计及信号处理研究

作者：王斌斌沈阳理工大学

学位级别：硕士

磁控形状记忆合金(Magnetically Controlled Shape Memory Alloy,简称MSMA)是一种新型的智能材料,具有应变量大,响应速度快等优点,适合作为传感器的敏感元件。本文基于MSMA形状记忆效应的逆效应,对传感器结构进行优化设计,使用COMSOL软... 详细信息

磁控形状记忆合金(Magnetically Controlled Shape Memory Alloy,简称MSMA)是一种新型的智能材料,具有应变量大,响应速度快等优点,适合作为传感器的敏感元件。本文基于MSMA形状记忆效应的逆效应,对传感器结构进行优化设计,使用COMSOL软件对优化后的传感器结构进行仿真研究,使用DSP滤除传感器感应电压的噪声,由搭建的实验平台对MSMA传感器进行实验,旨在获得性能更加优异的传感器,获得无噪声干扰的传感信号。主要工作如下:阐述MSMA传感器的工作原理、微观结构及变形机理。工作气隙各处磁场难以直观体现,采用有限元分析法计算工作气隙各处的磁场、磁通密度,并在COMSOL中绘制结果图,为MSMA传感器的优化设计提供了理论依据。对MSMA传感器的结构进行优化设计,针对提供偏置磁场的永磁体会在磁路中添加气隙导致磁阻增大的问题,合理设计永磁体的安放位置与分布,可有效减小磁路中的磁阻,从而降低励磁功率,提高感应电压输出值。使用COMSOL对优化后的模型进行仿真求解,仿真结果显示优化后的MSMA传感器提高了工作气隙的磁通密度,降低了线圈的励磁功率。利用实验平台对MSMA传感器进行实验,实验结果表明优化后传感器的感应电压幅值提高,验证了传感器结构优化设计的正确性。设计MSMA传感器的信号处理系统,以INDUS TMS320F28335 DSP为核心处理器,选择AD7606和AD5344芯片进行信号采集和数模转换,在Code Composer Studio 8.0中进行信号处理的软件设计,为信号处理提供实验基础。外界未知的干扰磁场和激振器击打时试验台的振动都会对传感信号造成干扰,针对这一问题,采用变步长最小均方自适应滤波(Variable Step-Size Least Mean-Square,简称VSLMS)算法处理输出的传感信号,根据均方误差对权系数进行修正,使含噪声的传感信号不断逼近理想信号,最终与理想信号一致。滤波结果表明该算法能有效滤除传感信号中噪声,提取出单一频率的电压传感信号。

关键词： MSMA传感器优化设计 VSLMS DSP

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基于三维点云模型的信息隐藏算法设计与研究

基于三维点云模型的信息隐藏算法设计与研究

作者：王斌斌长安大学

学位级别：硕士

随着大数据时代和5G时代的到来,网络上的数字媒介数量和种类急速增长,相应的安全问题也层出不穷。攻击者可以在用户毫不知情的情况下完成对数字媒介的篡改、拷贝和破坏,使得版权问题更加突出。三维模型应用愈加广泛,三维领域的信息安全... 详细信息

随着大数据时代和5G时代的到来,网络上的数字媒介数量和种类急速增长,相应的安全问题也层出不穷。攻击者可以在用户毫不知情的情况下完成对数字媒介的篡改、拷贝和破坏,使得版权问题更加突出。三维模型应用愈加广泛,三维领域的信息安全问题也愈加突出,基于三维模型的信息隐藏技术成为了保证三维领域信息安全的有效方式。三维模型具有数据量大和信息种类丰富的特点,且三维点云模型具有置换不变性以及旋转不变性的优势。本文以三维点云模型为研究设计载体,深入研究了基于三维点云载体的预处理方式、秘密信息的预处理设计规则、信息与载体的优化匹配以及信息嵌入规则,并提出了两种基于点云模型的信息隐藏算法:(1)基于点云增量的信息隐藏算法。首先,采用平面拟合聚类的方式对三维模型进行了分割;其次,对各层点云进行除点压缩,结合聚类结果完成了对点云各点的分类,将鲁棒性强的点集最为了信息隐藏区域;最后,利用不同点集之间的空间特征,采用顶点分割的方式完成了秘密信息的双重嵌入。(2)提出了一种基于点云凸包融合的多载体信息隐藏算法。首先,对多个点云模型载体建立凸包,并根据凸包中心完成多载体融合态的生成;其次,基于Morse理论,划分融合态点云中的点集,得到秘密信息的嵌入区域;最后,通过修改点RGB通道的强度值完成秘密信息与点云信息的双重匹配修改。对本文基于点云增量的信息隐藏算法进行仿真与实验对比,该算法的不可见性Hausdorff距离分别平均降低了5.59%和24.18%,在面对点云简化、非均匀压缩、随机加噪以及点云剪切攻击时,算法的BCR值相较于对比算法分别提高了4.3%、14.88%;4.72%、15.39%;3.97%、15.16%和3.37%、12.26%。基于点云凸包融合的多载体信息隐藏算法相较于对比算法,不可见性几何指数MRSM,MSDM,PSNR三项数学指标均有优化,且颜色指数P-PSNR随着嵌入信息的增加也趋于平稳;鲁棒性方面在面对不均匀缩放攻击、随机加噪攻击、模型简化攻击和模型剪切攻击时,算法的BCR值较于对比算法分别提高了10.41%、8.16%;6.21%、8.37%;6.67%、7.53%和9.96%、10.81%。综上所述,本文提出的两种点云信息隐藏算法,在单载体领域和多载体领域中均一定程度上打破了不可见性、鲁棒性以及容量性之间的平衡,在单载体高鲁棒和多载体高鲁棒的应用场景中,均具一定的应用价值,对国家网络安全事业具有积极影响。

关键词：信息隐藏单载体多载体载体预处理点云模型

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异构阵列天波雷达信号处理研究

异构阵列天波雷达信号处理研究

作者：熊斌斌电子科技大学

学位级别：硕士

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基于YOLO的岩石薄片图像矿物检测研究

基于YOLO的岩石薄片图像矿物检测研究

作者：朱斌斌西安石油大学

学位级别：硕士

岩石薄片图像能够反映出岩石的微观信息,通过对岩石薄片图像进行分析,对其中各种矿物、微观颗粒进行鉴定,对于油气田、地质勘探等地质学研究有重要的意义。由于岩石薄片图像内容复杂,各种矿物颗粒交错,通常需要专业人员通过专业知识和... 详细信息

岩石薄片图像能够反映出岩石的微观信息,通过对岩石薄片图像进行分析,对其中各种矿物、微观颗粒进行鉴定,对于油气田、地质勘探等地质学研究有重要的意义。由于岩石薄片图像内容复杂,各种矿物颗粒交错,通常需要专业人员通过专业知识和工作经验对薄片进行鉴定工作,人工识别的效率较低,而且容易受到主观因素的影响。随着深度学习的发展,越来越多的领域将深度学习技术应用于自身行业中,并取得了巨大的成效。为了解决传统人工鉴定方法存在的问题,本文提出将深度学习应用于岩石薄片图像的矿物检测工作中,提升岩石薄片图像矿物检测的效率。以下是本文的主要工作内容。本文首先对传统目标检测算法和基于深度学习的目标检测算法进行了分析研究,通过分析各算法的优缺点,针对检测精度、检测速度等各方面考虑,使用YOLOv3模型对岩石薄片图像进行矿物检测。然后对长庆油田提供的砂岩薄片进行图像采集并制作成YOLO数据集,将单偏光图像作为模型输入进行检测,对砂岩中的钾长石、斜长石、孔隙、不透明矿物进行了检测。通过分析发现在仅使用单偏光图像进行检测的情况下,存在斜长石、钾长石的检测精度不足的问题,针对该问题对YOLOv3模型进行了改进,提出Multi-angle-YOLOv3模型,将多个偏光角度下的图像进行输入,然后在YOLOv3的输出层进行预测框的融合,改善了原模型存在的问题。此外,为了进一步提升模型的精度,充分利用岩石薄片在单偏光及正交偏光下的多特征性,引入多特征融合的YOLOv3模型对岩石薄片进行矿物检测工作。使用YOLOv3-SPP和YOLOv3-SE模型对图像进行了检测,再分别与Multi-angle-YOLOv3模型相结合。通过对比实验,得出结论,Multi-angle-YOLOv3-SPP模型对于各种微观颗粒的检测精度相对较高,总体m AP值达到83%,在检测速度上,该模型检测图像时可以处理图片数量达到24张每秒,符合实际应用的要求。最后,为了验证上述模型在岩石薄片图像矿物检测任务上的有效性以及后续的实际应用做支撑,在算法研究的基础上,使用Py Qt5实现了岩石薄片图像矿物检测系统,将训练完成的模型进行了封装,通过简单的操作即可实现砂岩薄片图像的矿物检测工作。

关键词： YOLO 矿物检测岩石薄片图像多角度融合

工业控制系统中可信计算的国密SM2算法研究

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工业控制系统中可信计算的国密SM2算法研究

作者：贾斌斌中北大学

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伴随国家网络信息技术的迅速发展,信息数据的安全性越来越受到重视,尤其是工业控制系统中的各种信息数据。由于传统的工业控制系统在设计时往往侧重于提升时效性,而对信息的安全性考虑不足,容易留下较多的信息安全隐患。可信计算出现后... 详细信息

伴随国家网络信息技术的迅速发展,信息数据的安全性越来越受到重视,尤其是工业控制系统中的各种信息数据。由于传统的工业控制系统在设计时往往侧重于提升时效性,而对信息的安全性考虑不足,容易留下较多的信息安全隐患。可信计算出现后,通过可信密码模块中的国家密码算法一定程度上保证了平台身份的可信性和传输过程中数据的安全性,有效降低了工业控制系统中可能面临的信息安全问题。但是由于工业控制系统自身存在着算力有限、架构复杂的问题和系统上强调实时性、信息上要求保密性的特点,所以从提升运算效率和提高安全性的角度分析,对密码算法优化改进仍然有必要性。本文在分析国内外相关研究的基础上,针对工业控制系统自身存在的问题和特点,研究采用硬件方式,优化改进可信计算中国密SM2加解密算法,进一步提高工业控制系统信息数据的安全性。本文主要内容如下:1、介绍可信计算中密码算法在工业控制系统中的联系和应用,梳理研究相关密码算法理论知识。其中,重点研究SM2加解密算法和SM3算法。从硬件角度将SM2加解密算法进行从低到高的模块化划分,并结合工业控制系统特点,针对性的对关键模块做速度优化和资源优化。2、在SM2加解密算法的有限域模乘模块中,为减少在模乘运算中调用加法运算时的延迟,本文设计一种基2-蒙哥马利运算+并行前缀加法器的混合模乘方法实现模乘运算,经仿真结果表明:一次模乘运算时间为0.26us,提高了模乘运算速率;在椭圆曲线层模块中,选用雅各比坐标系来实现椭圆曲线层的点加倍点模块,点乘运算采用改进后的二进制方法来实现,经仿真结果验证:一次点乘运算时间为3.6us,占用22623查找表。3、在SM3算法中,本文设计一种进位保存加法器+进位传播加法器结构来实现密码杂凑函数运算中迭代压缩一系列操作,经仿真结果验证:一次SM3密码杂凑运算时间为0.755us,吞吐率为902Mbps。本文设计采用verilog语言编写SM2加解密算法,在Vivado软件上进行编译并在ZYNQ-7020上进行验证。研究结果表明:本文设计的方法能正确完成SM2算法的加密和解密工作,SM2算法加密性能平均为857次/秒,SM2算法解密性能平均为420次/秒。

关键词：基2-蒙哥马利模乘运算并行前缀加法器点乘运算 SM3运算

深冷环境下SLT/TC4配副的摩擦学性能研究

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深冷环境下SLT/TC4配副的摩擦学性能研究

作者：支斌斌陕西科技大学

学位级别：硕士

钛合金因其低密度、高强度、优异的低温韧性和耐腐蚀性等特性,在航空航天、化工、造船等领域的应用越来越广泛。然而,钛合金存在导热性差、化学活性大、刀具磨损严重等问题,使得加工难度大,加工成本高。因此,改善钛合金的加工性能成为... 详细信息

钛合金因其低密度、高强度、优异的低温韧性和耐腐蚀性等特性,在航空航天、化工、造船等领域的应用越来越广泛。然而,钛合金存在导热性差、化学活性大、刀具磨损严重等问题,使得加工难度大,加工成本高。因此,改善钛合金的加工性能成为解决钛合金切削问题的重要研究课题。本研究根据TC4钛合金在切削加工中的难点,采用深冷加工技术和超低温条件下提供润滑的自润滑刀具进行一系列的研究工作。采用射流冷却方式,LN2为冷却源,MoS2@Ni和C@Ni为自润滑刀具的润滑相,WC-10Co为基体相。设计制备了不同润滑剂含量的硬质合金复合材料,研究了润滑剂含量对复合材料力学性能、组织结构的影响以及不同环境介质下对摩擦学性能的影响。探究了水热合成MoS2填充硬质合金微孔的物相和组织结构,分析载荷和环境介质对摩擦学性能的影响。主要研究结果如下:(1)探究了 MoS2@Ni对硬质合金复合材料力学性能和微观组织结构的影响,并对其在干摩擦、切削液环境和深冷环境中的摩擦学性能进行了对比分析。结果表明:添加MoS2@Ni可以在热压烧结过程中起到粘结剂的作用,促进硬质合金复合材料的致密化,使其表面孔隙随着MoS2@Ni添加量的增加逐渐减少;随着复合材料中MoS2@Ni含量的增加,摩擦系数和TC4的磨损率逐渐降低,且深冷环境中的降幅最大;三种环境介质中磨损机理的不同造成了摩擦系数和磨损率的差异,切削液环境以粘着磨损为主,干摩擦时为磨粒磨损和氧化磨损,深冷环境由于LN2在摩擦区域形成了干燥少氧的环境,减少了氧化磨损,但低温使复合材料变得脆硬,易产生剥落现象,导致其磨损形式以磨粒磨损为主。(2)考察了硬质合金复合材料中C@Ni对其力学性能、组织结构的影响,揭示了与TC4钛合金配副在不同环境介质下的磨损机理。结果表明:制备出的复合材料不存在缺碳相,C@Ni的存在在烧结初期促进了粉末颗粒的强化重排,减少了复合材料孔隙的产生;复合材料的磨损率与其力学性能和润滑膜的形成密切相关;当C@Ni含量低于20vol%时,摩擦系数随C@Ni含量的增加逐渐降低;当C@Ni含量达到20vol%时,干摩擦的摩擦副表面生成了润滑膜,使得摩擦系数下降了 48.8%,配副表面几乎无磨损,深冷环境中的摩擦系数因复合材料的破碎硬质相嵌入到TC4合金表面而上升到与未加润滑相同等水平;当C@Ni含量为5vol%时,复合材料的断裂韧性和相对密度最高,摩擦学性能上升,因此可以获得综合性能优良的硬质合金复合材料。(3)利用真空浸渍在WC-10Co硬质合金微孔中水热合成MoS2,研究了水热合成MoS2的微观结构和复合材料表面的组织形态,探究了WC-Co/MoS2与TC4配副在不同载荷和环境介质下的摩擦磨损行为。结果表明:水热反应生成了纯度较高的MoS2微球,并且球状结构是由纳米片层搭建组成,片层厚度约为15nm;在干摩擦时,相比于WC-Co,WC-Co/MoS2的摩擦面形成了一层MoS2润滑膜,减少了钛合金的粘着,摩擦系数和磨损率明显下降;当载荷由5N增加至10N,TC4的粘附增多使得MoS2润滑膜难以起到润滑作用,导致配副的摩擦系数和磨损量升高;切削液环境和深冷环境均降低了摩擦系数,但MoS2的边缘不饱和键会与水发生反应,减弱其润滑效果,使得TC4钛合金的磨损率上升,深冷环境减弱了钛合金的粘着,使其摩擦系数降低。

关键词：自润滑刀具深冷加工摩擦磨损钛合金

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论数字经济时代网络平台的税源征收义务

地方财政研究 2023年第3期 14-23页

作者：沈斌华中师范大学湖北430073

网络平台税源征收制度是税收征管法治回应数字经济挑战的必然选择。网络平台企业社会责任理论、卡尔多—希克斯效率准则和税法上的他人责任理论可以揭示网络平台负担税源征收义务的法理基础与底层逻辑。具体制度的建构应当将网络平台税... 详细信息

网络平台税源征收制度是税收征管法治回应数字经济挑战的必然选择。网络平台企业社会责任理论、卡尔多—希克斯效率准则和税法上的他人责任理论可以揭示网络平台负担税源征收义务的法理基础与底层逻辑。具体制度的建构应当将网络平台税源征收义务的履行主体限缩为非自营交易型网络平台,并设置差异化的税源征收义务规则;细分网络平台税源征收义务的履行对象,并将存在其他税源征收义务人和兼顾线下经营的平台内经营者排除在外;选择法定的代扣代缴作为网络平台税源征收义务的具体履行方式,并由税务部门构建网络平台代扣代缴税款服务体系。

关键词：网络平台平台内经营者协力义务税源征收代扣代缴

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AI生成文本对出版者注意义务的影响与重构

科技与出版 2023年第12期 87-94页

作者：马子斌中南财经政法大学武汉430000

以ChatGPT为代表的生成式AI为出版业增添技术红利,同时AI生成文本随着文本生产机制变化、出版方式革新、文本属性的认可,逐步挤压自然人创作者的出版空间,影响出版者注意义务的履行。基于AI生成文本的独特属性,传统的出版者注意义务面... 详细信息

以ChatGPT为代表的生成式AI为出版业增添技术红利,同时AI生成文本随着文本生产机制变化、出版方式革新、文本属性的认可,逐步挤压自然人创作者的出版空间,影响出版者注意义务的履行。基于AI生成文本的独特属性,传统的出版者注意义务面临授权审查过程复杂、作者署名无法精准识别、现有文本审核方式失效的困境,出版者履行注意义务寸步难行。据此,基于利益平衡原则,在适度范围内重塑出版者注意义务,出版者通过审核技术水印识别作品类型,以审核AI提供者与使用者的权属合同辅助确认作品来源与署名,突破传统审校制度,添加AI技术行业通用检测系统,实现技术与人工审核并行的文本分级分类审核制。

关键词： AI生成文本出版者注意义务