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基于脑网络和图神经网络的脑疾病辅助诊断研究

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基于脑网络和图神经网络的脑疾病辅助诊断研究

作者：祝传振烟台大学

学位级别：硕士

人类大脑是一个复杂的系统,其中的神经元、神经元群或区域相互连接,形成了复杂的脑网络。由于脑网络错综复杂的非结构化特性,传统的深度学习方法在处理这类数据时存在一定局限性。近年来,图神经网络(Graph Neural Network,GNN)因其在处... 详细信息

人类大脑是一个复杂的系统,其中的神经元、神经元群或区域相互连接,形成了复杂的脑网络。由于脑网络错综复杂的非结构化特性,传统的深度学习方法在处理这类数据时存在一定局限性。近年来,图神经网络(Graph Neural Network,GNN)因其在处理图结构数据上的优势,被广泛应用于脑网络分析。GNN能够有效地捕捉神经元之间的连接模式和网络拓扑结构,可以对脑疾病进行更精准的诊断。尽管基于脑网络和GNN的脑疾病辅助诊断在医学领域正在日益普及,但相比于传统深度学习方法在医学图像上的应用,其应用范围仍然不够广泛,并且存在许多的挑战与限制。鉴于此,本文开展以下两项研究工作:(1)基于联合约束组稀疏表示影像组学脑网络和三元组图卷积网络的阿尔茨海默症诊断通过常规T1加权成像(T1-Weighted Imaging,T1WI)构建的影像组学脑网络(Radiomics-based Morphological Brain Network,rad MBN)对大脑的表征有一定的局限性,因为T1WI只能描述解剖学变化,而不是神经元病理或大脑活动的直接测量,并且rad MBN基于成对脑区之间相似性的构建方式容易忽略多个脑区之间的高阶相互作用。因此,本研究提出了一种基于群体级白质纤维连接性和个体级影像组学区域相似性的联合约束下的组稀疏表示rad MBN(称为JCGS-rad MBN),并采用了三元组图卷积网络来进行阿尔茨海默症的早期诊断实验。在两个公开数据集的1138名受试者上的实验结果表明,JCGS-rad MBN在分类诊断任务中表现卓越,尤其是在阿尔茨海默症与正常对照组的分类任务中,达到了90.2%的准确率,相较于其他方法提高了1%～20%;在外部数据集的测试中,达到了87.9%的准确率,相较于其他方法提高了2%～33%。此外,通过双样本t检验获得的不同组之间的差异性脑连接大量分布于海马体、海马旁回和基底神经节等与认知能力相关的重要脑区,并且这些连接的强度与临床认知分数显著相关,从而进一步验证了JCGS-rad MBN的神经生物学基础。总体而言,所提出的JCGS-rad MBN提高了在常规T1WI上建立的脑网络的表达能力和基于GNN的临床诊断性能。(2)基于元素分离与整体注意力的图卷积网络框架在全连接脑网络上的脑疾病诊断传统的图卷积网络(Graph Convolutional Network,GCN)在处理全连接脑网络(即任意节点间都存在连接)时因为其邻域信息聚合的机制容易出现过平滑现象,从而影响GCN的性能。稀疏脑网络的构建在一定程度上能够缓解这种过平滑风险,但是容易丢失信息,且稀疏化的过程缺乏统一标准,从而影响模型的一致性和可解释性。因此,本研究提出了一种基于元素分离与整体注意力的图卷积网络新框架(称为EH-GCN),该框架无需建立在稀疏脑网络的基础之上,通过分别学习脑网络中连接特征和节点特征,然后采用全局注意力机制进行连接特征和节点特征的整合。在三个公开数据集的1853名受试者上的实验结果显示,EH-GCN在基于全连接脑网络的阿尔茨海默症和自闭症谱系障碍的诊断中分别达到了89.6%和69.8%的准确率,相比于传统GCN提升了19.8%和13.6%,同时在外部阿尔茨海默症数据集的诊断测试中达到了89.5%的准确率,相比于传统GCN提升了29.0%。此外,该框架与神经病理学研究一致的可解释性分析结果,进一步验证了其有效性和生物学基础。总体而言,EH-GCN框架克服了传统GCN在全连接图上的限制,提高了基于全连接脑网络的临床诊断性能。

关键词：脑网络图神经网络脑疾病核磁共振成像深度学习

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中国三大粮食作物产量增长的源泉

中国三大粮食作物产量增长的源泉

作者：祝辰辉山东财经大学

学位级别：硕士

粮食产量稳定供给是中国粮食安全的根基。2015年至2022年,中国粮食总产量连续八年维持在1.3万亿斤以上,2022年达1.37万亿斤,创历史最高纪录,中国做到了谷物基本自给、口粮绝对安全。粮食需求呈现刚性增长态势,粮食产需在今后相当长的时... 详细信息

粮食产量稳定供给是中国粮食安全的根基。2015年至2022年,中国粮食总产量连续八年维持在1.3万亿斤以上,2022年达1.37万亿斤,创历史最高纪录,中国做到了谷物基本自给、口粮绝对安全。粮食需求呈现刚性增长态势,粮食产需在今后相当长的时期内仍将处于紧平衡态势,提升粮食产能仍然是首要任务。2022年中央农村工作会议提出了启动新一轮千亿斤粮食产能提升行动,意味着粮食产量需从1.3万亿斤提升到1.4万亿斤。这一千亿斤在边际上的难度越来越大,未来如何提升粮食产量是亟需解决的关键课题。在此背景下本文以稻谷、小麦、玉米三大主要粮食作物为研究对象,结合粮食生产实际情况与《全国农产品成本收益资料汇编》,选取23个稻谷的主要生产省份、15个小麦的主要生产省份、20个玉米的主要生产省份,综合揭示土地、资本、劳动、化肥等投入要素与全要素生产率对不同作物的贡献,深入研究三大粮食作物产能提升的源泉,不仅补充了中国粮食产量增长源泉的相关研究,而且有助于实现新一轮千亿斤粮食产能提升目标。研究结果表明:2002-2021期间,稻谷和小麦的产量增长主要来源于全要素生产率的增长,其全要素生产率年均增长分别达到0.91%和2.39%,全要素生产率贡献率分别为85.39%和100.93%;与稻谷和小麦不同,玉米的产量增长主要来源于土地要素,其贡献率达56.48%,全要素生产率的贡献率仅为23.99%。从不同时期的表现来看,党的十八大之前,稻谷和玉米产量增长均主要源于土地要素;但党的十八大之后,全要素生产率成为主要驱动力量,其贡献率分别达到了158.19%和64.38%,中国的粮食生产已进入以全要素生产率提升为主要源泉的高质量发展新阶段。本研究揭示了中国粮食产量增长的源泉,为新一轮千亿斤粮食产能提升行动提供了决策参考,以期助力粮食产业高质量发展及农业强国建设。基于上述研究结论,本文立足国家粮食安全战略,从“藏粮于技、藏粮于地、藏粮于智、藏粮于制”四个方面,为进一步提高粮食产量提出政策建议。一是落实藏粮于技,挖掘粮食全要素生产率增长潜力,推动粮食生产高质量发展。二是落实藏粮于地,严守18亿亩耕地红线,逐步把永久基本农田全部建成高标准农田。三是推动藏粮于智,培养新型职业农民,进一步提高劳动者素质。四是推进藏粮于制,加大政策扶持力度,调动农民种粮积极性。

关键词：粮食产量增长粮食安全索洛余值全要素生产率要素贡献

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蜂窝三明治板隔声机理与参数影响规律研究

振动工程学报 2024年第4期37卷 686-695页

作者：姚丹张捷王瑞乾张玉梅赵悦庞杰中国民用航空飞行学院航空工程学院四川广汉618307 四川大学高分子材料工程国家重点实验室/高分子研究所四川成都610065 常州大学机械与轨道交通学院江苏常州213164 中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室四川绵阳621000

蜂窝三明治板兼具轻量化与优异的力学性能,广泛应用于航空航天等重大装备,但声学性能却是其一大短板。以周期单元模拟蜂窝三明治板,基于Bloch定理和波数有限元法建立无限大蜂窝三明治板的隔声预测模型,结合试验结果验证了模型的准确性... 详细信息

蜂窝三明治板兼具轻量化与优异的力学性能,广泛应用于航空航天等重大装备,但声学性能却是其一大短板。以周期单元模拟蜂窝三明治板,基于Bloch定理和波数有限元法建立无限大蜂窝三明治板的隔声预测模型,结合试验结果验证了模型的准确性。通过在波数域分析蜂窝三明治板的频散特征,揭示了混响声场激励下的结构隔声机理,并探究了几何参数对蜂窝三明治板隔声性能的影响规律。研究表明:临界频率以下,蜂窝三明治板的隔声量主要受质量定律控制;临界频率以上,隔声量还受结构本身特征波影响,当入射声波激发特征波共振时,隔声量随频率波动并产生隔声低谷。厚度变化对隔声性能的影响主要与临界频率以下的隔声量有关,蜂窝三明治板越厚,隔声量越高;芯层高度增大会缩小质量定律控制区,并使第一个隔声低谷向低频偏移,从而导致整体隔声性能减弱,蜂窝三明治板越高,隔声量越低;蜂窝边长变化对蜂窝三明治板的影响较小。

关键词：隔声蜂窝三明治板周期结构 Bloch定理频散曲线

科技安全视域下21世纪以来日本诺贝尔科学奖“井喷”现象研究

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科技安全视域下21世纪以来日本诺贝尔科学奖“井喷”现象研究

作者：祝玥瑶国际关系学院

学位级别：硕士

科技安全是国家安全的重要组成部分,当前大国科技与人才竞争日趋激烈,诺贝尔科学奖得主作为高精尖科技人才的代表,体现了一国教育水平和科技发展实力,也是一国科技领域的重要竞争力。日本自1949年获得第一个诺贝尔物理学奖以来,截至202... 详细信息

科技安全是国家安全的重要组成部分,当前大国科技与人才竞争日趋激烈,诺贝尔科学奖得主作为高精尖科技人才的代表,体现了一国教育水平和科技发展实力,也是一国科技领域的重要竞争力。日本自1949年获得第一个诺贝尔物理学奖以来,截至2023年共获得25个诺贝尔科学奖,短时间内获奖数量之密集让世界各国都感到震惊。本文以日本诺贝尔科学奖得主为研究对象,对其学科分布、性别结构、年龄结构、教育背景、学术谱系等多方面数据进行统计,并通过数据分析探究日本诺奖频获的原因。研究发现,日本进入21世纪以来诺贝尔科学奖“井喷”现象的原因大体可以从以下角度进行解释:首先,战后确立的“赶超战略”使日本迅速成为仅次于美国的资本主义科技强国;其次,“科技立国”战略和产学官合作体制等科技制度的确立使日本迅速从模仿走向创新;副次,二战后教育改革的完成和高等教育领域三大政策的出台催生和引进了一大批创新人才;再次,政府加大科研资金投入,设立竞争性资金制度和科研奖励机制用以提高科研人员积极性;最后,日本全社会形成了良好的学术环境和积极探索、勇于创新的求知精神,这对于推动基础研究科学创新具有重要作用。通过以上原因分析,日本诺奖成就对我国维护科技安全、创新人才培养模式与提高创新能力具有一定启示和借鉴,我国应创新教育体制,加强综合素质教育与创新思维培养;创新人才培养机制,加强交流合作,积极引进优秀人才;完善科技政策,坚持创新驱动发展战略,促进我国科技发展,保障我国科技安全。

关键词：科技安全日本诺贝尔科学奖 “井喷”现象

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突发事件下山地城市路网脆弱性研究

突发事件下山地城市路网脆弱性研究

作者：祝兮来重庆交通大学

学位级别：硕士

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学龄前儿童科普玩具的设计研究

学龄前儿童科普玩具的设计研究

作者：祝国盛浙江农林大学

学位级别：硕士

随着科学教育的普及和公民科学素质的不断提高,家长对儿童成长过程中的玩具教育功能也愈发重视,在购买玩具时不仅关注安全性,还开始关注玩具的“寓教于乐”“寓学于技”功能。本课题采用文献研究、在线评论、层次分析等多种方法,以5-6... 详细信息

随着科学教育的普及和公民科学素质的不断提高,家长对儿童成长过程中的玩具教育功能也愈发重视,在购买玩具时不仅关注安全性,还开始关注玩具的“寓教于乐”“寓学于技”功能。本课题采用文献研究、在线评论、层次分析等多种方法,以5-6岁儿童为研究对象,对科普玩具的设计展开系统研究,旨在提出针对学龄前儿童科普玩具的设计策略及方法。本课题依据义务教育小学科学课程标准中的物质科学领域相关理论,将科普玩具分为光学、力学、声学、热学和电磁学五大类别,深入研究其在实际操作中的应用价值,分析其在教育过程中所承担的角色和作用;其次,研究学龄前儿童的身心发展特征,明确5-6岁儿童的身心发展水平和特点,并基于这些特点,推导出科普玩具使用者的诉求。同时,通过在线评论挖掘儿童关联用户对科普玩具的需求;最后,利用层次分析法,将两者的需求要素按权重进行优先级排序,创新性地提出针对5-6岁儿童科普玩具的四个设计策略,即精细做工、科学教育、能力锻炼以及美学外观。这有效地回应了产品“有用、好用、能用、想用”的属性。

关键词：学龄前儿童科普玩具用户需求层次分析设计策略

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基于增强记忆网络的会话推荐算法

计算机工程 2024年

作者：魏星孙浩曹健祝晓斌北京科技大学计算机与通信工程学院北京工商大学计算机学院

作为协助用户从海量数据中找到匹配兴趣和需求内容的关键，会话推荐系统的目标是基于匿名会话预测用户的下一个行为。目前常见的推荐算法对于用户整体兴趣表示不足，而且很少考虑物品间的位置关系。本文提出一种基于增强记忆网络的会话... 详细信息

作为协助用户从海量数据中找到匹配兴趣和需求内容的关键，会话推荐系统的目标是基于匿名会话预测用户的下一个行为。目前常见的推荐算法对于用户整体兴趣表示不足，而且很少考虑物品间的位置关系。本文提出一种基于增强记忆网络的会话推荐模型SR-MAN，旨在分析全局用户兴趣表征和物品顺序问题。首先，在物品嵌入向量生成时引入位置编码，突显不同位置对序列的影响，再借助神经图灵机存储近期会话信息，并设计了注意力网络学习长期偏好，结合用户末次点击作为当前兴趣偏好。最后，通过整合长期与当前偏好进行预测，推荐用户感兴趣的项目。在算法训练的过程中，使用了贝叶斯个性化排名来估计模型参数，并在三个数据集上的实验验证了本方法的有效性。

关键词：会话推荐记忆网络位置编码注意力网络兴趣提取

系列四氮唑基碱土/稀土含能配合物合成、表征及性质

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系列四氮唑基碱土/稀土含能配合物合成、表征及性质

作者：祝若倩延安大学

学位级别：硕士

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卖空机制对高管减持的影响研究

卖空机制对高管减持的影响研究

作者：祝潇涵山东财经大学

学位级别：硕士

自1990年股市成立至今,中国的证券市场已历经30多年的发展。虽然中国资本市场的发展情况,基本上是呈现稳健上升的趋势,但当前资本市场仍存在一些亟待解决的问题,比如资本市场中的减持乱象。这种乱象是上市公司高管们为追求新盈利点的手... 详细信息

自1990年股市成立至今,中国的证券市场已历经30多年的发展。虽然中国资本市场的发展情况,基本上是呈现稳健上升的趋势,但当前资本市场仍存在一些亟待解决的问题,比如资本市场中的减持乱象。这种乱象是上市公司高管们为追求新盈利点的手段,他们在股权分置改革政策的推进下,以非流通股开始进入市场流通为契机,采用股票减持的方式实现这一目的。由于资本市场上信息不对称问题普遍存在,公司高管作为公司内部人员掌握更多信息,利用操纵信息披露等方式抬高股价,许多管理者通过减持股份获得了利益,这对公司的价值产生了深远的影响。据相关统计数据显示,从2007年到2021年,中国A股市场共有134,140次董事、监事和高级管理人员股份减持的行为。这些高管减持的消息频繁传出,引起了市场的广泛关注。随着主流媒体的广泛报道,这些减持行为引发的股价波动和资产转移背后的动机成为了投资者热议的焦点。为了保护投资者的权益和维护市场的稳定,相关部门出台了一系列规则和规定来规范高管的减持行为。这些措施在一定程度上缓解了减持乱象,但问题仍然严峻。目前,监管部门正持续严格规范减持行为,2023年8月27日,中国证监会发布《进一步规范股份减持行为》,堪称“史上最严减持新规”。但是新规发布后高管近亲仍旧是短线交易“重灾区”。基于此,能否通过市场化的视角找寻到一种治理高管减持的新方式,进而对董监高减持行为产生一定影响,为目前的减持制度提供一定参考。对此,本研究立足卖空机制实施这一事件,研究卖空机制与高管减持行为的关系,以期为规范董监高减持提供新视角。首先,本文在相关理论的基础上,深入分析了卖空机制的引入是否会对高管的减持行为产生一定的影响。卖空机制的引入,一方面,能够使得投资者获得更多的信息。另一方面,抑制了代理人的违规倾向。其次,以2007年到2021年沪市深市上市公司数据为样本,运用多时点双重差分模型进行实证分析。研究发现:卖空机制的实施能够显著抑制公司高管的减持行为。本研究的结果在经过平行趋势检验、倾向匹配得分法、更改年份区间、安慰剂检验一系列稳健性检验后依然成立。随后,通过分析机制检验结果可知,一方面卖空机制会通过提高公司内部控制质量对高管减持产生抑制作用;另一方面,卖空机制能够降低股价波动进而对高管减持行为产生抑制作用。进一步研究发现,无论是在“国有企业”还是“非国有企业”的股权性质下,卖空机制均对高管的减持行为产生显著的抑制效果。卖空机制对机构投资者持股比例高的公司抑制效果更加显著。在区分市场行情的检验中发现,市场行情的不同会影响卖空机制对高管减持所产生的治理效果,在牛市行情下,能够抑制高管的减持行为。同时,机构投资者持股情况的差异也会影响卖空机制对高管减持的抑制作用。综上所述,高管减持行为与金融市场稳定之间存在着密切的联系,研究高管减持行为的影响因素对于完善资本市场监管、促进市场健康发展具有重要的意义。同时卖空机制能够有效地应对高管减持行为,抑制其减持。其存在为一方面能够降低股价的异常波动,优化上市公司内部控制质量进而减少减持乱象的发生;另一方面也为完善我国资本市场中的交易体系提供了一些证据支持。

关键词：卖空机制股价波动内部控制质量高管减持行为市场化治理