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一种深度神经网络多步延迟参数更新并行优化方法

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哈尔滨工业大学学报 2025年

作者：巨涛康贺廷刘帅丁肖健王龙翔兰州交通大学电子与信息工程学院西安交通大学计算机科学与技术学院

为解决深度神经网络（deep neural network，DNN）分布式数据并行训练中因聚合节点梯度进行全局梯度参数更新而导致的高通信开销问题，提出了一种DNN多步延迟参数更新并行优化方法。首先设计了一种自适应多步更新间隔选择策略，通过多... 详细信息

为解决深度神经网络（deep neural network，DNN）分布式数据并行训练中因聚合节点梯度进行全局梯度参数更新而导致的高通信开销问题，提出了一种DNN多步延迟参数更新并行优化方法。首先设计了一种自适应多步更新间隔选择策略，通过多次本地迭代，再聚合节点梯度，以降低频繁通信造成的额外开销；同时提出了一种参数修正策略，防止本地模型在多步本地更新后偏离全局模型，从而保证训练精度；其次在聚合梯度时，将梯度张量切分为子张量，在梯度聚合过程中实现通信与计算的最大化重叠，进一步加速模型训练；最后在CIFAR-100和ImageNet-mini数据集上，将本文方法与SSGD、Local SGD训练方法进行实验对比。实验结果表明，本文方法可以在保证模型训练精度的基础上，显著减少因参数更新引入的通信开销，可以实现通信与计算的最大化重叠、充分利用计算资源进提升并行训练速度。研究结果可为降低DNN分布式训练过程中的通信开销提供新的方案。

关键词：深度神经网络数据并行通信调度参数更新计算与通信重叠

新疆大气可降水量时空演变特征及其与降水转化关系

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干旱区研究 2025年

作者：赵世康穆振侠李刚杨荣钦黄娩婷新疆农业大学水利与土木工程学院新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室新疆伊犁州水利电力勘测设计研究院有限公司

大气可降水量（PWV）是表征大气中水汽含量的重要指示因子，明确PWV与降水的转化机制对水资源高效利用具有重要意义。本文以新疆为研究区，基于多源数据计算PWV，并以探空数据为参考，评估ERA5全球大气再分析数据计算PWV的优劣，借助降... 详细信息

大气可降水量（PWV）是表征大气中水汽含量的重要指示因子，明确PWV与降水的转化机制对水资源高效利用具有重要意义。本文以新疆为研究区，基于多源数据计算PWV，并以探空数据为参考，评估ERA5全球大气再分析数据计算PWV的优劣，借助降水转换率（PCE）揭示PWV与降水的转化关系。结果表明：（1）ERA5计算的PWV精度较高，与传统依托探空数据确定的PWV的相关系数和均方根误差分别为0.98和2.6 mm。（2）1960—2020年新疆PWV总体呈增加趋势，增幅为0.1 mm·（10a）-1；小波频谱显示研究区PWV变化周期以短周期为主，分别为2.6 a、6 a。（3）从点尺度来看，PCE随站点降水量的增加而升高；从线尺度来看，PCE的变化规律在经度方向上呈“U”型，在纬度方向上大致呈“L”型；从面尺度来看，PCE的高值区主要分布在林地、坡度为25°～35°范围及海拔5000 m以上的区域，分别为7.17%、5.8%和5.1%；（4）降水丰枯异常典型年PCE差异明显，辐合强、水汽上升运动强烈的特丰水年，引起了较高的PCE，平、枯水年PCE较低。（5）北极涛动指数和太平洋十年振荡是影响全疆PCE的主要因素，由于不同区域间因气候和地形等因素的差异，PCE受控因子存在一定的差异。研究结果可为新疆地区空中水资源利用及降水转化评估提供理论参考。

关键词：可降水量降水转换率转换关系新疆

SC-CO_(2)与工业乳化炸药破岩效应的等效试验

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工程科学学报 2025年第2期47卷 249-258页

作者：蒋楠姚颖康朱斌罗学东江汉大学省部共建精细爆破国家重点实验室武汉430056 江汉大学爆破工程湖北省重点实验室武汉430056 中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074

如何定量化核算SC-CO_(2)(超临界二氧化碳)破岩效率是非炸药类破岩技术在实际工程应用时重点关注的内容.本研究基于爆破当量理论计算和现场爆破试验的研究方法,通过工程类比法进行工业乳化炸药等效当量计算,选择典型代表性花岗岩及泥岩... 详细信息

如何定量化核算SC-CO_(2)(超临界二氧化碳)破岩效率是非炸药类破岩技术在实际工程应用时重点关注的内容.本研究基于爆破当量理论计算和现场爆破试验的研究方法,通过工程类比法进行工业乳化炸药等效当量计算,选择典型代表性花岗岩及泥岩场地,设计进行了SC-CO_(2)与工业炸药破岩效应等效对比现场试验;基于现场破岩等效现场试验测试数据,对比分析试验过程中SC-CO_(2)与工业炸药破岩体积、破岩区域形态、大块率和单耗等破岩区域特征及参量数据.研究结果表明:当SC-CO_(2)破岩体积较大时,其致裂破岩范围的长短轴较长,并且随着剪切片厚度的增加,泥岩场地二氧化碳单耗的下降速率增大,二氧化碳单耗是炸药单耗的6~11倍.SC-CO_(2)破岩技术大块率较高,而炸药爆炸应力波分布均匀,大块率较小.SC-CO_(2)破岩地表振速远小于工业炸药破岩,工业炸药爆破测点合振速值为SC-CO_(2)破岩测点合振速值的9~11倍,SC-CO_(2)破岩对周边环境震动影响较小.SC-CO_(2)破岩测点合应力峰值高于工业炸药破岩,SC-CO_(2)破岩试验中各测点合应力值为炸药破岩试验中对应测点值的1.2~1.6倍.

关键词： SC-CO_(2) 工业炸药等效破岩动力效应破岩体积

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基于结构学习和自监督图注意力的网络表示学习

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山西大学学报(自然科学版) 2025年

作者：王静红郑瑞策米据生李昊康河北师范大学计算机与网络空间安全学院河北师范大学河北省网络与信息安全重点实验室供应链大数据分析与数据安全河北省工程研究中心河北师范大学数学科学学院河北工程技术学院人工智能与大数据学院

网络表示学习是网络分析任务的基础，对于挖掘和分析真实网络数据具有重大意义。最近，图注意力网络（Graph Attention Networks, GAT）及其后续变体，在网络表示学习中表现出了卓越的性能。但是基于注意力的方法存在以下局限性：（1）... 详细信息

网络表示学习是网络分析任务的基础，对于挖掘和分析真实网络数据具有重大意义。最近，图注意力网络（Graph Attention Networks, GAT）及其后续变体，在网络表示学习中表现出了卓越的性能。但是基于注意力的方法存在以下局限性：（1）只考虑节点的一阶邻居信息，忽略了高阶邻居节点。（2）模型缺乏可解释性。（3）没有考虑到图中噪声边问题。为解决这些问题，本文提出了一种基于结构学习和自监督图注意力的网络嵌入模型（Structural Learning-based Self-supervised Graph Attention Network,SL-SGAT），融合节点特征与结构信息，降低噪声边干扰，提升模型可解释性。SL-SGAT主要包含三部分：图结构学习、自监督注意力机制和特征聚合。图结构学习构建全局图结构网络。自监督注意力机制设置一个自监督关系预测任务，加入噪声边损失。特征聚合利用注意力系数进行加权聚合，得到最终的节点嵌入表示。本文所提模型在Cora、Citeseer和Pubmed三个数据集上进行节点分类实验，准确率分别为84.4%、74.4%、81.5%，与表现优异的GAT及后续变体模型相比，分别提高1.4%、2.9%、3.2%；在节点聚类实验中，聚类精度分别提高3.3%、3.4%、1.2%。可见，我们提出的算法可以得到更好的嵌入结果。

关键词：网络表示学习图注意力网络自监督学习图结构学习节点分类

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双光路斜投影车载平视显示系统设计

光学学报 2025年

作者：成姗姗陈智利陈晓伟王波黄庭康西安工业大学光电工程学院惠州市华阳多媒体电子有限公司

基于目前增强现实车载平视显示系统（Augmented Reality Head-up Display,AR-HUD）多采用正投影方式在实时导航信息呈现上存在增强现实显示效果不足，可能导致驾驶者频繁识别实时路况信息而产生视觉疲劳的问题。本文提出了一种双光路斜... 详细信息

基于目前增强现实车载平视显示系统（Augmented Reality Head-up Display,AR-HUD）多采用正投影方式在实时导航信息呈现上存在增强现实显示效果不足，可能导致驾驶者频繁识别实时路况信息而产生视觉疲劳的问题。本文提出了一种双光路斜投影车载平视显示系统，该系统在单个像源（Picture Generation Unit,PGU）上设置两个分开的区域，并通过楔镜将其中一个区域中继到新的较近的位置以实现远近双光路显示，近光路采用正投影方式实现行车基础信息显示，远光路采用斜投影方式实现导航信息与地面的贴地融合显示。最终得到一个视场角分别为10°×1°, 10°×2°，对应虚像距离为5 m、6.5 m-8.5 m的AR-HUD，全视场范围内系统点列斑均位于艾里斑内，网格畸变小于5%,MTF值在7 lp/mm处大于0.5。在低成本、节省空间的前提下为驾驶者呈现出更多有效信息并在实时导航信息呈现上显现出优良的显示效果。

关键词：光学设计增强现实车载平视显示系统双光路正投影斜投影

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凉垫、凉枕降温性能检测方法研究

合成纤维 2025年第1期54卷 26-28页

作者：庄园园赵博研姚惠龙王麟李璇上海市质量监督检验技术研究院

通过模拟实际使用环境，对降温凉垫、凉枕的降温性能进行了研究。结果表明：大多数凉垫、凉枕使用后最低温度在20～25℃之间。当降温时间大于2 h、平均温差>5℃时，可认为该凉垫、凉枕具有持续降温性能，凉垫、凉枕在炎热的夏季可以起... 详细信息

通过模拟实际使用环境，对降温凉垫、凉枕的降温性能进行了研究。结果表明：大多数凉垫、凉枕使用后最低温度在20～25℃之间。当降温时间大于2 h、平均温差>5℃时，可认为该凉垫、凉枕具有持续降温性能，凉垫、凉枕在炎热的夏季可以起到凉爽降温的作用。该检测方法可为相关生产企业控制产品质量提供参考。

关键词：凉垫凉枕降温性能检测方法

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基于多功能树木养护装置结构设计与应用

农机化研究 2025年第3期47卷 116-120页

作者：周启兴熊俊康张俭南昌交通学院南昌330100

以进一步提升绿化树木的养护效率为目标,选取多功能设计理念为切入点,针对树木养护作业的机械化装置展开研究。考虑养护树木环境作业特点及养护目标机理,基于机械设计方法与电机控制技术,搭建多功能树木养护装置的架构布局,针对定位功... 详细信息

以进一步提升绿化树木的养护效率为目标,选取多功能设计理念为切入点,针对树木养护作业的机械化装置展开研究。考虑养护树木环境作业特点及养护目标机理,基于机械设计方法与电机控制技术,搭建多功能树木养护装置的架构布局,针对定位功能、涂白功能和缠绕功能进行相应的装置结构设计。同时,展开树木养护作业试验,结果表明:基于多功能树木养护装置的结构设计方案正确可行,整机的涂白作业效率与缠绕作业效率分别可达95.85%和94.20%,树木涂白与保温缠绕均能满足较好的均匀性,作业过程定位转向精准,具有很好的普适性,可有效降低树木冻害损失,对于树木的养护方式和装置开发有一定参考价值。

关键词：绿化树木多功能设计养护装置涂白作业效率普适性

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量子核判别分析算法

郑州大学学报（理学版） 2025年第1期57卷 61-66页

作者：康榕乘余凯张新林崧郭躬德福建师范大学计算机与网络空间安全学院福建福州350117 福建师范大学数字福建环境监测物联网实验室福建福州350117 福建师范大学数学与统计学院福建福州350117

核判别分析法通过核函数扩展了线性判别分析对非线性数据的处理能力,成为模式识别领域中一个重要的分支。然而,随着数据的指数增长,经典核判别分析算法在提取特征时会消耗大量计算资源。针对这一问题,利用量子叠加性和并行性提出了一种... 详细信息

核判别分析法通过核函数扩展了线性判别分析对非线性数据的处理能力,成为模式识别领域中一个重要的分支。然而,随着数据的指数增长,经典核判别分析算法在提取特征时会消耗大量计算资源。针对这一问题,利用量子叠加性和并行性提出了一种量子核判别分析算法。首先,借助量子随机存储器技术与控制旋转操作构造需要的类间矩阵和类内矩阵所对应的密度算子;然后,融入线性方程的求解思路并行获取特征态。理论分析表明,所提算法与经典算法相比具有指数级加速。

关键词：量子机器学习非线性判别分析核函数特征提取量子厄米特链积相位估计

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洗矿沉渣区铁路桥梁设计

铁道建筑技术 2025年

作者：康周科中铁第五勘察设计院集团有限公司

洗矿沉渣区铁路桥梁边界条件复杂,桥梁除承受正常荷载外还需承受一些特殊荷载,这些特殊荷载需要细致甄别、合理取值。洗矿沉渣区地表层覆盖巨厚的人工沉渣,使桥墩受力不同于普通地区,为确定渣体对桥墩产生的附加力,需要判定下游拦渣坝... 详细信息

洗矿沉渣区铁路桥梁边界条件复杂,桥梁除承受正常荷载外还需承受一些特殊荷载,这些特殊荷载需要细致甄别、合理取值。洗矿沉渣区地表层覆盖巨厚的人工沉渣,使桥墩受力不同于普通地区,为确定渣体对桥墩产生的附加力,需要判定下游拦渣坝是否有溃坝可能,进而确定溃坝后沉渣滑塌范围和渣体对桥墩的偏压荷载,其次考虑渣体后期沉降引起的桥墩附加力。桥梁边界条件确定后,需进行桥式方案比选,除考虑经济性和技术合理性因素外,还要重点考虑桥墩施工因素。考虑桥墩所处特殊环境,桥墩设计安全系数应在规范基础上留有余地,桥墩施工方案和辅助施工措施选择均应满足施工便捷、施工安全风险小的要求。

关键词：洗矿沉渣区铁路桥梁桥墩沉渣滑塌范围施工安全风险