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丁苯酞原料药及其中间体的质量研究

丁苯酞原料药及其中间体的质量研究

作者：魏鹏鹏吉林大学

学位级别：硕士

丁苯酞(NBP),芹菜挥发油以及各种伞形目和复合植物中的主要成分,主要用于轻、中度急性缺血性脑卒中。本论文在前期工作的基础上,对丁苯酞原料药含量测定的HPLC方法学进行了系统研究,并对其有关物质研究进行了初步探索。进而,本课题组还... 详细信息

丁苯酞(NBP),芹菜挥发油以及各种伞形目和复合植物中的主要成分,主要用于轻、中度急性缺血性脑卒中。本论文在前期工作的基础上,对丁苯酞原料药含量测定的HPLC方法学进行了系统研究,并对其有关物质研究进行了初步探索。进而,本课题组还首次对丁苯酞重要中间体钾盐的有关物质研究做了初步尝试。1)确定了用于丁苯酞原料药含量测定HPLC法的色谱条件。并对其方法学进行了系统研究。该方法专属性好;线性、精密度、重复性、中间精密度及耐用性均满足《中国药典(2020版)》对含量测定的相关要求,丁苯酞原料药24h样品溶液稳定性也良好。因而,该方法适于丁苯酞原料药含量测定。进而,对自制的三批丁苯酞原料药进行了含量测定,其含量均达99%以上。这表明本课题组开发的丁苯酞原料药制备工艺得到的产品含量较高。2)对丁苯酞原料药中常见的丙苯酞杂质残留检测方法学进行了系统研究。在本课题组所采用的色谱条件下,丙苯酞专属性较好,其线性、精密度、重复性、中间精密度、回收率及耐用性,均符合《中国药典(2020版)》中对有关物质研究的相关要求。因而,该方法适于丁苯酞原料药中丙苯酞的残留检测。进而,对三批自制丁苯酞原料药中丙苯酞的残留进行了检测。结果表明,三批自制丁苯酞原料药中,均未检出丙苯酞残留。该结果证明本课题组开发的丁苯酞原料药制备工艺制备的产品纯度较好。3)对丁苯酞原料药的破坏性实验做了全面考察。结果表明,丁苯酞原料药在实验所用酸、碱、光照以及氧化破坏条件下,稳定性均良好;在所用热破坏条件下稳定性较差。该结果提示:在丁苯酞原料药的生产、运输和储藏中,其对酸、碱、氧化、光照环境均比较的稳定,但对热环境较为敏感。故丁苯酞原料药的生产、运输和储藏中,应避免高温环境。4)首次对重要中间体钾盐中丁苯酞残留的检测方法学进行了系统研究。该方法线性、精密度、重复性、回收率及耐用性均符合《中国药典(2020版)》中对有关物质研究的要求,适于用来检测中间体钾盐中的丁苯酞残留。同时,该实验结果还提示,中间体钾盐的乙醇溶液稳定性较差,日后检测时应临用时新配使用。进而,还对自制的三批中间体钾盐进行了纯度检测。三批钾盐样品中均未检测到包括丁苯酞在内的任何杂质。这表明,本课题组开发的丁苯酞原料药制备工艺所制备的中间体钾盐纯度较好。鉴于本工艺制备的中间体钾盐中丁苯酞杂质含量很低,故可暂将其纯度检查的丁苯酞限量定为不超过1%。5)尚首次对中间体钾盐的破坏性实验进行了全面考察。结果表明,中间体钾盐对实验中所用酸、碱、氧化破坏条件均较不稳定,其水溶液对热稳定性更差,但其固体样品对实验所用热、光照破坏条件稳定性良好。该结果提示:在中间体钾盐的生产、运输和储藏中,应尽量采用固体形式,其对热、光照环境均比较的稳定,但对酸、碱、氧化剂及高湿环境较为敏感,故应避免接触酸、碱、氧化剂及高湿环境。本研究工作为丁苯酞原料药后续的申报及产业化工作,奠定了坚实的质量研究基础。

关键词：丁苯酞原料药中间体质量研究有关物质

热变形SiCp增强2024铝基复合材料的显微组织与力学性能

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热变形SiCp增强2024铝基复合材料的显微组织与力学性能

作者：薛鹏鹏太原理工大学

学位级别：硕士

本文选择2024Al合金作为基体,粒径为～10μm的Si C作为增强体,采用半固态搅拌铸造法制备出颗粒含量分别为5 vol.%、10 vol.%、15 vol.%的Si C/2024Al复合材料。对基体合金和三种体积分数的铝基复合材料进行塑性变形,研究了铝基复合材料... 详细信息

本文选择2024Al合金作为基体,粒径为～10μm的Si C作为增强体,采用半固态搅拌铸造法制备出颗粒含量分别为5 vol.%、10 vol.%、15 vol.%的Si C/2024Al复合材料。对基体合金和三种体积分数的铝基复合材料进行塑性变形,研究了铝基复合材料多步热变形后的显微组织和力学性能,探讨了颗粒含量对Si C/2024Al复合材料显微组织和力学性能的影响规律。研究结果表明:铸态2024Al合金的晶粒粗大,且大量AlCu相沿晶界呈现半连续网状分布。微米Si C的引入,导致晶粒显著细化;AlCu相形貌转变为大尺寸的块状形貌,优先依附于Si C表面形核。随着Si C体积分数的增加,Si C/2024Al复合材料的晶粒尺寸由～38.3μm减小至～22.5μm;大量AlCu相在Si C周围形核,晶界处的AlCu相减少。铸态2024Al合金经挤压变形后,发生动态再结晶(DRX),晶粒沿着挤压方向排布,晶粒尺寸显著减小。Si C/2024Al复合材料经热挤压后,Si C沿挤压方向发生转动,同时在Si C周围形核的AlCu相破碎。随着颗粒含量的增加,AlCu相的破碎效果更加显著。细小的AlCu相为动态再结晶提供了更多的形核位点,使再结晶晶粒尺寸进一步减小。其中,10μm 10 vol.%Si C/2024Al复合材料的性能较好,其YS、UTS和EL分别为～218 MPa、～329 MPa和～5.0%。当颗粒含量为15 vol.%时,复合材料抵抗变形的程度增加,复合材料的显微组织更加均匀,但造成Si C的破碎。对挤压态10μm 10 vol.%Si C/2024Al复合材料多向锻造后,Si C垂直于锻造方向排列,颗粒分布得到明显改善。随着锻造道次的增加,基体合金的流动均匀性得到提高,导致Si C分布均匀性进一步提高。随着锻造温度的升高,颗粒分布均匀性提高,表明复合材料塑性变形程度提高。变形存储能的增加为动态再结晶提供了更大的形核驱动力,同时,均匀分布的Si C阻碍了晶粒的长大。经过多向锻造后,AlCu相的形貌发生改变。随着Si C体积分数的增加,AlCu相从围绕Si C分布转变为弥散分布于基体合金上。弥散分布的AlCu相为动态再结晶提供了更多的形核位点,并且阻碍了晶粒的长大。当锻造温度为480℃。锻造道次为3道次时,10μm 10 vol.%Si C/2024Al复合材料的力学性能较好,YS、UTS和EL分别为264 MPa、387 MPa和7.2%。Si C/2024Al复合材料在细晶强化、第二相强化和Si C的均匀分布的共同作用下,力学性能得到提高。随着Si C体积分数的增加,颗粒分布均匀性呈现上升趋势。当Si C的体积分数为15%时,发生了Si C的破碎。其中10 vol.%Si C/2024Al复合材料的力学性能较好。在温度范围为693-753 K、应变速率范围为8.33×10-8.33×10 s的条件下对锻造态Si C/2024Al复合材料进行高温拉伸实验。研究发现:流变应力大小受到变形温度以及应变速率的影响。流变应力随着变形温度升高而降低,随着应变速率的增加而增加。基于10 vol.%Si C/2024Al复合材料的高温拉伸的真应力-真应变曲线,进行三种本构方程的拟合计算,发现双曲正弦本构方程可以准确描述Si C/2024Al复合材料的流变应力与应变速率和温度之间的关系。Si C/2024Al复合材料的平均9)值为2.76,其主要高温变形机制为位错滑移机制。根据动态材料模型绘制了Si C/2024Al复合材料在不同应变下的热加工图。Si C/2024Al复合材料的高耗散稳态变形区间主要在高温低速区:753 K和8.33×10 s。

关键词：热变形多向锻造铝基复合材料本构分析热加工图

温度损伤废弃混凝土制备再生原料及再生混凝土性能研究

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温度损伤废弃混凝土制备再生原料及再生混凝土性能研究

作者：姚鹏鹏扬州大学

学位级别：硕士

近年来,随着城市化进程加快,我国高层建筑不断涌现,建筑物火灾事故频发。每年因火灾损伤而拆除的建筑数量不断攀升,产生大量废弃混凝土。截止到目前,火灾损伤建废弃混凝土资源化利用途径与普通废弃混凝土一样,并没有细化考虑温度损伤废... 详细信息

近年来,随着城市化进程加快,我国高层建筑不断涌现,建筑物火灾事故频发。每年因火灾损伤而拆除的建筑数量不断攀升,产生大量废弃混凝土。截止到目前,火灾损伤建废弃混凝土资源化利用途径与普通废弃混凝土一样,并没有细化考虑温度损伤废弃混凝土对制备再生混凝土骨料(Recycled Concrete Aggregate,RCA)、再生混凝土粉体(Recycled Concrete Powder,RCP)和再生混凝土(Recycled Concrete,RC)性能的影响。基于此本文详细研究了不同温度损伤废弃混凝土对制备RCA、RCP和RC性能影响以及改性高质量再生骨料(High-Quality Recycled Aggregate,HRA)、活性再生微粉(Active Recycled Powder,ARP)和RC的性能影响。主要研究结论总结如下:(1)与RCA-20C相比(室温未损伤),300～800℃温度损伤的RCA吸水率提高39.1-169.5%。当损伤温度相同时,随着RCA掺量的增加,再生骨料混凝土的工作性能逐渐下降;当RCA掺量相同时,随着损伤温度的增加,再生骨料混凝土的性能亦逐渐下降。当 RCA 掺量为 100%时,C-100RCA-300C、C-100RCA-600C 和 C-100RCA-800C混凝土抗压强度比C-RCA-20C分别下降11.4%、20.4%和41.4%。这是因为随着损伤温度的增加,RCA表面老砂浆逐渐变得疏松多孔,RCA性能逐渐劣化。(2)通过矿物组成分析发现,20-600℃温度损伤的RCP矿物组成相似,当损伤温度为800℃时,RCP-800C中出现新的活性胶凝组分C2S和CaO,这是由于水化产物在高温下分解生成。RCP-20C和RCP-800C的活性指数分别是72.6%和90.4%,RCP-800C活性优于RCP-20C。随着RCP掺量的增加,再生微粉混凝土性能逐渐下降。当RCP掺量为30%时,C-RCP-800C混凝土的抗压强度和毛细吸水系数比C-RCP-20C分别提高20.9%和降低 24.9%。(3)再生骨料通过改性处理后得到的HRA性能显著提升。相比ORA,HRA-600C和HRA-800C的老砂浆含量和吸水率分别下降86.4%和51.8%。掺量25%、50%和100%的C-HRA-800C的抗压强度比基准组混凝土的分别降低1.9%、5.6%和11.5%,在各掺量水平下,C-HRA-800C混凝土总孔隙率也最低。当掺量为100%时,C-100HRA-600C和C-100HRA-800C的毛细吸水系数比C-100ORA分别降低10.0%和17.3%;C-100HRA-600C和C-100HRA-800C的氯离子扩散系数比C-100ORA分别降低20.9%和22.6%。因此,再生骨料改性优化后,可显著提升再生骨料混凝土耐久性,同时收集改性过程中的副产物粉料,可制备成活性再生微粉,提高废弃混凝土资源化综合利用率。

关键词：温度损伤再生原料再生混凝土力学性能热处理改性

脏腑推拿干预代谢综合征（痰浊瘀阻型）伴情绪障碍患者疗效观察

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脏腑推拿干预代谢综合征（痰浊瘀阻型）伴情绪障碍患者疗效观察

作者：薛鹏鹏长春中医药大学

学位级别：硕士

目的:本试验拟采用脏腑推拿治疗术,进行代谢综合征(痰浊瘀阻型)合并情绪障碍的干预试验,旨在为脏腑推拿疗法治疗代谢综合征(痰浊瘀阻型)合并随情绪障碍的应用推广提供实证证据。方法:依据纳入标准收录72例于长春中医药大学附属医院推拿... 详细信息

目的:本试验拟采用脏腑推拿治疗术,进行代谢综合征(痰浊瘀阻型)合并情绪障碍的干预试验,旨在为脏腑推拿疗法治疗代谢综合征(痰浊瘀阻型)合并随情绪障碍的应用推广提供实证证据。方法:依据纳入标准收录72例于长春中医药大学附属医院推拿科就诊的代谢综合征(痰浊瘀阻型)合并情绪障碍患者,随机分为治疗组与对照组,两组各36例。对照组予以常规治疗方式干预,包括MS对应各组分药物干预与健康生活方式宣教,治疗组在常规治疗方式干预的基础上,予以脏腑推拿治疗日1次,连续6天,休息1天,为1个疗程,治疗周期共4个疗程。比较两组治疗前后:腰围(WC)、腰臀比(WHR)、身体质量指数(BMI)、汉密尔顿抑郁量表(HAMD)、密尔顿焦虑量表(HAMA)评分、简明健康状况调查量表(SF-36)及中医证候积分量表,进行统计分析,客观评价。结果:试验结束后,治疗组失访4例,对照组失访3例,最终有效病例为65例,试验结果如下:(1)试验前患者资料差异性分析:比较两组患者性别、年龄、BMI、WC、WHR、HAMD、HAMA、SF-36(生理功能、生理职能、躯体疼痛、总体健康、活力、社会功能、情感职能、精神健康)、中医证候积分差异性,结果显示治疗前各指标组间比较差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。(2)治疗结果:治疗后两组患者BMI、WC、HAMA评分、HAMD评分、中医证候积分较治疗前降低,生理职能、活力、精神健康均较治疗前升高,差异具有统计学意义(P0.05),组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。治疗组WHR较治疗前有所降低,生理功能、总体健康、活力、情感职能评分较治疗前有所升高,差异有统计学意义(P0.05)。对照组WHR较前有所下降,生理功能、躯体疼痛、总体健康、社会功能、情感职能评分较前有所升高,但差异无统计学意义(P>0.05)。组间比较显示,治疗组在降WC、HAMA评分、HAMD评分、中医证候积分,提升总体健康方面优于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。(3)治疗组HAMD总有效率为46.88%,对照组总有效率为27.27%,组间比较P<0.05;治疗组HAMA总有效率为71.88%,对照组HAMA总有效率为39.39%,组间比较P<0.05;治疗组中医证候积分总有效率为75.00%,对照组总有效率为66.66%,组间比较P<0.05。提示治疗组相较于对照组在抑郁障碍、焦虑障碍及中医证候三方面均疗效更优,且差异具有统计学意义(P<0.05)。(4)在治疗过程中及疗程结束后患者无不适症状及不良反应,生命体征无异常。结论:(1)脏腑推拿手法是代谢综合征(痰浊瘀阻型)合并情绪障碍的有效治疗方法,能够有效改善患者情绪焦虑状态与代谢水平,提高生活质量。(2)本组病例经推拿治疗后,未发现有明显的副作用不良反应,具有较高的安全性,是一种有广泛应用前景的治疗方式。

关键词：脏腑推拿代谢综合征焦虑抑郁情绪障碍生活质量

抖音平台中“非遗”峨眉武术视频的二次传播研究

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抖音平台中“非遗”峨眉武术视频的二次传播研究

作者：崔鹏鹏河南工业大学

学位级别：硕士

非遗是中华优秀传统文化的重要组成部分,让非遗“活”起来,“火”起来,对提升中华文化影响力至关重要。峨眉武术起源于四川,有“天下武功汇峨眉”一称,融佛道为一体的峨眉武术在我国历史上占据重要地位,被列入国家级非物质文化遗产代表... 详细信息

非遗是中华优秀传统文化的重要组成部分,让非遗“活”起来,“火”起来,对提升中华文化影响力至关重要。峨眉武术起源于四川,有“天下武功汇峨眉”一称,融佛道为一体的峨眉武术在我国历史上占据重要地位,被列入国家级非物质文化遗产代表性项目名录。本研究将以“非遗”峨眉武术视频二次传播作为研究对象,使用问卷调查法、文献分析法、案例分析法等研究方法,对峨眉武术的二次传播现状、传播渠道、受众传播模式和传播效果、优化路径作出深入探讨。作者先后观看了抖音中将近800个峨眉武术相关的二次传播视频为研究样本。首先,梳理“非遗”峨眉武术的概念及首次传播发展历程。其次,通过案例分析峨眉武术视频二次传播的现状、模式、渠道,从参与、互动、融合三个维度来分析“非遗”峨眉武术视频的二次传播,并分析不同层级的参与形式与呈现效果。再次,对“非遗”峨眉武术视频的二次传播效果进行实证研究,通过数据收集分析“非遗”峨眉武术以及凌云抖音账号反馈的整体传播效果,结合问卷数据从受众的认知、态度、行为三个方面分析该类型视频的二次传播的传播效果。最后,论文尝试对提升“非遗”峨眉武术视频二次传播效果提出可行性路径。研究发现二次传播提升“非遗”峨眉武术视频的传播效果,受众的有效互动更是扩大了峨眉武术视频的二次传播效果影响。在全媒体时代,受众通过新媒体互动参与“非遗”峨眉武术视频二次传播,要提升非遗传播效果需要构建全新的传播思路和理念,打造新一批峨眉武术人物化形象,推动建立武术与受众的集体的情感联系,实现传播效果的延续性,满足受众多样化的情感,推动媒介平台之间有效联动,再次提升二次传播效果。

关键词：峨眉武术视频二次传播抖音短视频

基于多尺度学习与注意力机制的人体行为识别研究

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基于多尺度学习与注意力机制的人体行为识别研究

作者：魏鹏鹏南昌大学

学位级别：硕士

随着计算机硬件设备和人工智能技术的迅猛发展,人体行为识别得到大量科研人员的关注和重视。不仅在理论层面不断革新,而且在智能监控、人机交互、医疗康复、安全养老和体育运动中得到了广泛应用。早期基于手工特征的人体行为识别应用往... 详细信息

随着计算机硬件设备和人工智能技术的迅猛发展,人体行为识别得到大量科研人员的关注和重视。不仅在理论层面不断革新,而且在智能监控、人机交互、医疗康复、安全养老和体育运动中得到了广泛应用。早期基于手工特征的人体行为识别应用往往需要人为设计特征和判定规则。不仅耗费大量时间和精力,而且识别准确率受到了一定的限制。近年来,深度学习技术在人体行为识别领域被广泛应用,深度神经网络避免了手工特征设计和量化的繁琐,取得了更好的识别效果。然而,深度学习方法在样本尺度归一化、小样本学习、多尺度学习以及对提取出的特征进一步处理方面还存在较大改进空间。首先,每个行为的持续时间不同,无法作为同一批数据送入模型中进行训练和测试;其次,由于样本采集、标定成本高昂,单个数据集样本数量不够,无法满足模型的训练需求,易导致过拟合现象的出现;最后,即使模型提取到大量特征,可是特征与特征之间亦有差别,并不是所有特征都与当前任务强相关,因此需要对特征添加权重系数加以区分,保证模型将有限的注意力和算力集中在权重系数较大的部分特征上。针对上述问题,主要开展并完成了以下研究工作:针对训练样本不足,深度神经网络无法充分训练,容易出现过拟合问题,提出基于人体骨架的数据增强策略。虽然每一个行为执行人的样貌体型各有差异,但是内在的人体骨架却保持大致相同。因此,根据行为执行人的骨架,实行镜像和缩放操作,生成全新的行为样本并由三维矩阵量化表示。经在数据集Florence-3D和UT-3D上进行实验分析,较好地解决了模型过拟合问题,大大提高了人体行为识别准确率。针对数据集中的人体行为样本在时间维度不统一,无法批量训练问题,提出一种能极大程度保留运动信息的尺度归一化策略。首先,根据数据集样本的持续时间范围,在其中位数或附近设定归一化尺度。其次,通过线性插值拟合和均匀丢弃策略,所有样本完成尺度归一化操作的同时,并在最大程度保留动作的原始信息。针对动作样本中含有丰富的运动信息,深度学习模型在提取特征后却难以对这些特征信息完成进一步区分处理问题。首先,基于空间金字塔池化层和全局平均池化层的组合,使得模型具有在不同尺度样本上进行特征学习的能力。再通过嵌入注意力模块自适应地调整通道和空间的重要性,来提高模型的特征表示能力。使得深度模型可以有选择地将有限的注意力放在对人体行为识别任务作用更大的特征上,并抑制对非重要特征的过度关注,从而提高模型对于不同人体姿势和动作的识别准确率。

关键词：深度学习人体行为识别数据增强多尺度学习注意力机制

被扭曲的结构主义:从布尔迪厄手中拯救列维-斯特劳斯

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江海学刊 2024年第2期 117-130页

作者：李钧鹏张鹏华中师范大学社会学院湖北省社会发展与社会政策研究中心

社会学家热爱结构,列维-斯特劳斯的结构主义是相关讨论绕不开的议题。他的结构是指无意识的心智结构,继承自索绪尔的差异对立原则与康德的先验范畴,是一种“无主体”的关系性结构。但布尔迪厄将这种关系思维的结构主义指责为与其对立的... 详细信息

社会学家热爱结构,列维-斯特劳斯的结构主义是相关讨论绕不开的议题。他的结构是指无意识的心智结构,继承自索绪尔的差异对立原则与康德的先验范畴,是一种“无主体”的关系性结构。但布尔迪厄将这种关系思维的结构主义指责为与其对立的实体性结构主义,将结构等同于帕森斯意义上的文化系统,从而扭曲了结构主义,也遮蔽了结构主义对当代社会学在认识论和方法论方面的启示,这具体体现在理性认识论、模型的重要性、对还原论指责的回应以及方法论关系主义上。

关键词：布尔迪厄列维-斯特劳斯结构主义关系主义

维普期刊数据库

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基于深度学习的图像语义分割算法研究

基于深度学习的图像语义分割算法研究

作者：盛鹏鹏吉林化工学院

学位级别：硕士

语义分割作为一种典型的计算机视觉问题,其本质是像素级的密集分类任务。近年来,随着人工智能技术的快速发展,基于深度学习的语义分割技术在场景理解、医学图像分析、机器人感知、视频监控、增强现实和图像压缩等领域有着广泛应用。由... 详细信息

语义分割作为一种典型的计算机视觉问题,其本质是像素级的密集分类任务。近年来,随着人工智能技术的快速发展,基于深度学习的语义分割技术在场景理解、医学图像分析、机器人感知、视频监控、增强现实和图像压缩等领域有着广泛应用。由于现实世界中的物体形态和颜色的多样化和复杂性,当前基于深度学习的语义分割算法在面对分割目标多尺度问题、目标遮挡问题和小目标识别问题等问题上均存在一定不足,针对以上研究难点,本文提出了相应改进方法,可以实现对复杂目标精确的检测和定位,能够有效地改善图像分割性能,提升分割结果的精确度。本文的主要研究内容如下:针对单目标语义分割场景,本文提出了基于不对称编解码架构的特征恢复模块和基于空洞卷积的多尺度特征提取模块。基于不对称编解码架构的特征,恢复模块通过缩减解码器的深度,有效的减少降采样过程中的信息损失;基于空洞卷积的多尺度特征提取模块,通过增加编解码器之间连接,有效提弥补了编解码架构中错误累积的问题,提高了分割算法在单目标场景中的分割效果。最后结合以上模块构建双向通道的单目标语义分割网络。实验结果表明,上述算法可以更好的提取不同尺度的特征,并以较低的计算成本实现了良好的分割性能。针对多目标语义分割场景,分别提出了基于线性注意力机制的特征提取方法和基于交叉通道注意力算法的特征融合方法。基于线性注意力算法的特征提取方法,可以在获取更大范围的全局信息的同时,将自注意力机制的复杂度由O(n)降低为O(n);基于交叉通道注意力算法的特征融合方法,利用高级语义特征和低级空间特征计算全局注意矩阵,融合全局注意特征和低级空间特征,弥补了语义分割网络中空间细节信息的不足,提高了复杂目标的分割精度。最后结合以上模块提出了一种基于单通道算法的实时语义分割网络。实验结果表明,该网络在多个复杂目标语义分割任务中均取得了分割精度的优化和推理速度的提升。

关键词：注意力机制多尺度特征提取语义分割卷积神经网络

随机网络和基于复制-变异机制的生物分子网络的可压缩性

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随机网络和基于复制-变异机制的生物分子网络的可压缩性

作者：吕鹏鹏河南大学

学位级别：硕士

生物分子系统可以用复杂网络理论进行建模.生命系统通过复杂的生物分子网络传递遗传信息和外界信号,进而调控生物的环境适应性和表型.由于受到系统内外噪声、生物分子复制和变异等的影响,信息在生物分子网络上的传递过程中不可避免的存... 详细信息

生物分子系统可以用复杂网络理论进行建模.生命系统通过复杂的生物分子网络传递遗传信息和外界信号,进而调控生物的环境适应性和表型.由于受到系统内外噪声、生物分子复制和变异等的影响,信息在生物分子网络上的传递过程中不可避免的存在一定的失真.信息论中的率失真理论为信息传递过程中存在一定失真时的信源编码研究提供了理论基础,成为从信息传输效率角度研究复杂网络可压缩性的有力工具.本文基于率失真理论,主要研究随机网络和生物分子网络的可压缩性.着重探讨各类网络的可压缩性与网络拓扑结构之间的关系,以期为生物等网络在结构粗粒化过程中如何保持信息传递效率等提供指导.首先,本文考虑了规则网络、Erd?s-Rényi(ER)随机网络、小世界网络和无标度网络的可压缩性.真实的生物分子网络具有稀疏性、无标度、异配性、小世界性、模块性等特征,对具有不同拓扑结构性质的随机网络的研究可以为真实生物分子网络的研究提供指导.研究发现,规则网络的可压缩性随着网络规模和节点度的增加而增加;在固定网络平均度的情况下,随机网络的可压缩性随着网络规模的增加而降低,随连边概率的增加而提高;在幂律指数可调的无标度网络中,当幂律指数较小时,网络的可压缩性随着网络规模的增加而提高;但是随着幂率指数的增加,无标度网络的可压缩性受网络规模的影响变弱.发现度异质性越高的网络,可压缩性受网络规模的影响越大.然后,考虑了基于复制-变异机制的人工生物分子网络的可压缩性.通过考虑随机、偏好、反偏好三种复制机制以及二聚化、加边和删边等不同的变异机制,生成了大量的和实际生物分子网络具有相似拓扑结构特征的人工生物分子网络.基于率失真理论,在生成的网络中研究了不同的复制机制和变异机制对人工生物分子网络的可压缩性的影响.研究发现复制、二聚化和加边变异有助于网络可压缩性的提高,而删边变异不利于网络的可压缩性.最后,研究了真实的酵母菌蛋白质相互作用网络(PPI)的可压缩性.由于真实的网络是静态的,无法研究可压缩性随着网络尺度变化的规律性.为克服这一问题,本文对真实的PPI网络进行了网络抽样,通过随机抽取真实网络的大量的不同尺度的子网络考察其可压缩性变化规律.研究发现网络的可压缩性随着网络的平均度增大而增加,说明了平均度大的网络有利于被压缩.本文从随机网络到人工生物分子网络,再到真实的PPI网络,发现三类网络中:(1)网络的结构越规律,可压缩性受网络规模影响越小.(2)网络的可压缩性随着网络的平均度增加而增加.(3)网络的可压缩程度与其度分布有关.相关研究为从信息传输角度理解生物分子网络的结构与功能之间的关系奠定了理论基础,对于生物分子网络的结构粗粒化及理解其演化规律性具有重要意义.

关键词：复制-变异随机网络生物分子网络网络的可压缩性蛋白质相互作用网络率失真理论