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利用水解反应可控构筑具有复杂拓扑结构的超分子组装体

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中国科学：化学 2024年第6期54卷 813-814页

作者：周永丰上海交通大学化学化工学院变革性分子前沿科学中心上海200240

分子经过水解反应往往会产生新的官能团,从而极大地改变其极性,并触发新的自组装行为.因此可以通过控制水解速率从热力学和动力学两个方面调节分子的自组装路径,最终构筑出复杂组装体[1].在自然界中,许多生物分子可以通过水解反应实现... 详细信息

分子经过水解反应往往会产生新的官能团,从而极大地改变其极性,并触发新的自组装行为.因此可以通过控制水解速率从热力学和动力学两个方面调节分子的自组装路径,最终构筑出复杂组装体[1].在自然界中,许多生物分子可以通过水解反应实现耗散的非平衡态自组装,从而获得结构复杂和功能可调节的组装体[2].

关键词：水解反应超分子组装体非平衡态自组装行为水解速率生物分子拓扑结构的

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合成生物学的发展与展望

功能高分子学报 2024年

作者：周军于水周永丰上海交通大学科学技术发展研究院上海交通大学化学化工学院

合成生物学集合了传统生物学、工程学及数学的知识体系和方法，通过建立人工系统创造或改造生命体从而理解生命、应用生命。在可持续发展的背景下，合成生物学的绿色、可再生的优点使其成为21世纪以来研究的热点。然而，合成生物学依然... 详细信息

合成生物学集合了传统生物学、工程学及数学的知识体系和方法，通过建立人工系统创造或改造生命体从而理解生命、应用生命。在可持续发展的背景下，合成生物学的绿色、可再生的优点使其成为21世纪以来研究的热点。然而，合成生物学依然面临着许多问题亟待解决，如设计过程中的不可预测性、规模化生产中成本较高、政策法规相对滞后等问题。该文在介绍合成生物学发展的基础上，重点介绍了合成生物学在高分子材料、化工、生物医药、食品以及能源领域的应用，分析了合成生物学目前产业化现状、所面临的问题以及未来发展的机遇。

关键词：合成生物学高分子材料医药食品能源

坡口形状对CLAM钢焊缝抗辐照损伤性能的影响

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材料导报 2024年第10期38卷 128-135页

作者：乔永丰雷玉成姚奕强朱强江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013 中广核研究院有限公司广东深圳518000

为探究坡口形状对中国低活化马氏体(CLAM)钢焊缝辐照损伤性能及辐照硬化性能的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)、掠入射X射线衍射(GIXRD)和纳米压痕技术等方法,研究了在室温下经能量为70 keV、... 详细信息

为探究坡口形状对中国低活化马氏体(CLAM)钢焊缝辐照损伤性能及辐照硬化性能的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)、掠入射X射线衍射(GIXRD)和纳米压痕技术等方法,研究了在室温下经能量为70 keV、剂量为1×10^(17)ions/cm^(2)的He^(+)辐照后,V型、U型和双U型坡口CLAM钢焊缝的辐照损伤情况及力学性能。结果表明,离子辐照后,不同坡口形状焊缝金属中均产生了氦泡、析出物等缺陷,力学性能呈现出不同程度的降低。与V型和U型坡口焊缝相比,双U型坡口焊缝辐照后焊缝内部缺陷分布更均匀、尺寸更小。这是由于在三类焊缝中,双U型坡口焊缝热输入更小,焊缝晶粒组织相对较小,晶界密度更高。更高密度的晶界阻碍了缺陷间的相互聚集,减小了缺陷的尺寸。辐照后双U型坡口焊缝表面粗糙度最低,氦泡、析出物尺寸最小,衍射峰偏移量、宽化率最低,表面硬度最低,抗辐照硬化性能最好。这表明通过控制焊接坡口的形状,细化焊缝晶粒组织,可显著提升焊缝抗辐照损伤性能及抗辐照硬化性能。

关键词： CLAM钢焊接坡口辐照损伤辐照硬化纳米压痕

成渝城市群县域旅游效率与乡村振兴水平的交互响应

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经济地理 2024年第9期 221-231页

作者：杨永丰张非凡罗仕伟重庆师范大学地理与旅游学院

文章以成渝城市群141个县域为研究对象，运用DEA-BBC模型、Malmquist指数模型、综合评价法以及核密度估计测算2011—2022年成渝城市群县域旅游效率总体特征和乡村振兴水平分布特征，并结合PVAR模型探讨了旅游效率与乡村振兴水平的动态... 详细信息

文章以成渝城市群141个县域为研究对象，运用DEA-BBC模型、Malmquist指数模型、综合评价法以及核密度估计测算2011—2022年成渝城市群县域旅游效率总体特征和乡村振兴水平分布特征，并结合PVAR模型探讨了旅游效率与乡村振兴水平的动态交互响应关系。结果表明：(1)研究期内，成渝城市群县域旅游效率静态特征整体处于中等水平，动态指数总体呈现涨跌互现的趋势，绝大多数县域有很大的增长空间。(2)研究期内，成渝城市群县域乡村振兴水平普遍较低，但总体呈现提升态势，具有明显的时空异质性。(3)旅游效率与乡村振兴水平间既存在自我增强机制又存在动态交互响应关系，旅游产业转型升级能够促进乡村振兴水平稳定持久地提高，乡村振兴水平的提高倒逼旅游业高质量发展。

关键词：旅游效率乡村振兴交互响应高质量发展和美乡村成渝城市群

基于多源金融信息的股票价格趋势预测模型研究

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基于多源金融信息的股票价格趋势预测模型研究

作者：王永丰广州大学

学位级别：硕士

股票价格趋势预测是金融大数据分析领域最具挑战性的问题之一,主要研究基于多源金融信息构建股票价格趋势预测模型,实现对目标股票的价格走势预测。研究难点是多源金融信息呈现出异构性、复杂性,使得多源数据特征提取与融合困难,金融数... 详细信息

股票价格趋势预测是金融大数据分析领域最具挑战性的问题之一,主要研究基于多源金融信息构建股票价格趋势预测模型,实现对目标股票的价格走势预测。研究难点是多源金融信息呈现出异构性、复杂性,使得多源数据特征提取与融合困难,金融数据之间的相关性难以度量,导致股票价格趋势预测模型的有效性不足。因此,本文从社交文本和量化数据特征提取技术入手,研究股票信息的相关性,构建更为有效的股票价格趋势预测模型,即ADLSTM(Attention-based Dual-LSTM)模型。主要内容包括:(1)金融社交文本和量化数据特征提取与融合,研究多源数据提取与融合的有效性。本研究构建了高质量金融文本数据集,在此基础上对情感分析模型进一步预训练,准确地量化投资者的每日情绪极值。使用离散小波变换分解股票量化数据中的时间序列信息,并采用软阈值方法消除噪音信号。最后,将提取的量化特征与情绪极值进行融合,为预测模型提供更全面的信息。(2)基于知识图谱及图嵌入技术股票相关性分析。本研究通过集成股票相关的市场异构信息,构建知识图谱,并通过node2vec算法将知识图谱实体转换为图嵌入向量。结合余弦相似度和K-means算法提出了K-余弦相关性算法(K-Cosine Relatedness Algorithm,KCR),计算实体在向量空间的相似关系,并进一步将这种关系量化为股票相关度,根据相关度对目标股票与相关股票进行加权求和,得到市场信息向量。基于相关股票的量化特征构建三维张量,并通过卷积神经网络转化为交易向量。最后,将市场信息向量和交易向量融合特征作为股价趋势预测模型的输入。(3)构建基于注意力的双通道LSTM股票价格趋势预测模型——ADLSTM模型。模型主要创新点在于利用全局注意力模块和局部注意力模块分别提取序列数据的整体和局部特征,使用自注意力网络增强LSTM模型捕捉特征时间依赖性的能力,并基于多源数据提取与融合模型,预测金融时间序列数据。相比基准模型,提供了更准确的股票价格趋势预测结果。ADLSTM模型一方面克服了目前股票价格趋势预测模型存在的局限,有助于多源金融数据相关性的分析,从而提高了基于多源异构金融数据预测股票价格趋势的有效性。另一方面,ADLSTM模型预测结果为金融投资机构进行股票投资决策与风险控制提供分析基础和依据。

关键词：多源金融信息股票价格趋势预测长短期记忆网络注意力网络

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基于深度学习和头皮脑电的癫痫发作预测研究

基于深度学习和头皮脑电的癫痫发作预测研究

作者：张永丰山东师范大学

学位级别：硕士

癫痫是一种广泛存在的疾病,对个人,家庭和社会产生诸多不利影响。基于头皮脑电(Electroencephalogram,EEG)的癫痫发作预测能够保障癫痫患者的人身安全,减轻患者的焦虑。从最初的人工预测,到基于机器学习的算法,再到基于深度学习的算法,... 详细信息

癫痫是一种广泛存在的疾病,对个人,家庭和社会产生诸多不利影响。基于头皮脑电(Electroencephalogram,EEG)的癫痫发作预测能够保障癫痫患者的人身安全,减轻患者的焦虑。从最初的人工预测,到基于机器学习的算法,再到基于深度学习的算法,大量癫痫发作预测方法被提出。然而,现有的预测方法往往只关注局部特征和短时依赖信息,无法捕捉EEG数据的全局特征和长时依赖信息。其次,现有的研究着力于不断提高模型的预测性能,忽视了模型的实用价值。复杂的模型结构和庞大的运算量使得这些算法难以部署在可移动预测设备上。最后,现有的方法大多是基于特定病人的,难以应用于新增病人的癫痫发作预测。因此,不依赖于患者的癫痫发作预测方法成为一个备受重视的研究领域。同时,如何在使用已标记病人数据训练模型的过程中保护患者隐私也是一个不可忽视的问题。本文提出了三个研究方案以解决上述三个问题,主要研究内容如下:(1)针对现有方法无法捕捉EEG数据的全局特征和长时间依赖信息的问题,本文提出了一种基于Swin Transformer(ST)和二维卷积神经网络(2D Convolutional Neural Networks,2DCNN)的癫痫发作预测方法。将短时傅里叶变换(Short Time Fourier Transform,STFT)提取的时频特征作为输入,使用ST模块来捕获EEG的全局特征和长时依赖信息。同时,采用2DCNN模块捕获局部特征和短期依赖信息。这两种模块的结合可以充分利用癫痫发作的相关信息,从而提高预测性能。我们在CHB-MIT数据集上进行了基于片段的患者特异的癫痫发作预测实验。癫痫发作预测的平均灵敏度、曲线下面积(Area Under Curve,AUC)和假阳性率(False Positive Rate,FPR)分别为92.94%、0.9556和0.073。(2)针对现有方法计算量大,难以部署在可移动设备上的问题,我们基于有监督对比学习,提出了基于孪生网络(Siamese Network,Sia Net)和三分支网络(Triplet Network,Tri Net)的癫痫发作预测方法。对预处理后的数据进行短时傅里叶变换,构建数据元组并将其输入模型进行预测。两个网络都试图最小化同类样本之间的间隔,同时最大化异类样本之间的间隔。Sia Net和Tri Net由多个权重共享的分支组成,可以通过相互对比的方式学习知识,进而学到具有判别能力的癫痫脑电特征。我们在CHB-MIT和Siena数据集上进行了基于片段的患者特异的实验,在35例患者数据上获得了良好的结果,同时两个模型的参数量都只有19.351K,推理时间只有13.27毫秒。(3)针对现有方法泛化能力差,难以扩展到新病人的问题,本文提出了基于多私有源无监督域适应(Multiple Private Source Unsupervised Domain Adaptation,MPS-UDA)的癫痫发作预测方法。将多个已训练好的单一病人预测模型作为教师网络,采用无监督域适应的方式蒸馏出跨病人的学生模型,然后通过微调进一步优化模型。在整个训练过程中,不使用源域病人数据,并且无需标注目标域数据。该方法能够保护患者隐私安全,节约人工标记成本,同时提高模型对新样本的泛化能力。我们在CHB-MIT数据集上进行了基于事件的跨病人癫痫发作预测实验,获得的平均灵敏度、误报率和AUC分别为91.85%、0.52、0.6811。

关键词： EEG 癫痫发作预测 Transformer 对比学习隐私安全无监督域适应

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基于强化学习的航天器姿态预设性能容错控制

北京航空航天大学学报 2024年第8期50卷 2404-2412页

作者：金磊杨绍龙北京航空航天大学宇航学院北京100191

针对惯量不确定性和执行机构故障的航天器姿态控制问题,提出了一种基于强化学习的预设性能容错控制方法。采用预设性能方法设计航天器的姿态控制器,以保证控制过程的暂态响应。为在线补偿惯量不确定,在预设性能控制器的基础上引入强化... 详细信息

针对惯量不确定性和执行机构故障的航天器姿态控制问题,提出了一种基于强化学习的预设性能容错控制方法。采用预设性能方法设计航天器的姿态控制器,以保证控制过程的暂态响应。为在线补偿惯量不确定,在预设性能控制器的基础上引入强化学习算法,使用评判网络近似代价函数,用于评估系统性能,同时使用动作网络产生前馈补偿控制,用于处理惯量不确定;设计自适应补偿控制,补偿执行机构故障和外扰动对航天器姿态的影响。基于Lyapunov稳定性理论证明整个闭环系统的稳定性。仿真结果表明:所提容错控制方法能够实现航天器执行机构故障情况下的稳定控制。

关键词：强化学习容错控制预设性能航天器姿态控制

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微流控技术在抗生素快速检测中的应用

分析试验室 2024年

作者：张永丰孙海亚蔡海莺孙蓉浙江科技大学生物与化学工程学院浙江省农产品化学与生物加工技术重点实验室

近年来，抗生素的过度使用和滥用及其产生的药物残留，对生态环境和人体健康构成了严重威胁。为了监测食品、环境以及人体内抗生素的残留量，研究开发安全可靠、方便快捷的检测方法至关重要。微流控技术因其微型化、集成化、快速化、低... 详细信息

近年来，抗生素的过度使用和滥用及其产生的药物残留，对生态环境和人体健康构成了严重威胁。为了监测食品、环境以及人体内抗生素的残留量，研究开发安全可靠、方便快捷的检测方法至关重要。微流控技术因其微型化、集成化、快速化、低成本等优点，在抗生素即时快速检测领域具有广阔的应用前景。本文介绍了基于微流控芯片的传感器类型，概述了近年来微流控技术在食品、环境、医疗领域中抗生素快速检测方面的应用，并展望了其发展前景与趋势。

关键词：微流控技术抗生素食品安全环境污染医药监测

多体浮式海工结构物间隙内的波浪共振特性研究

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中国造船 2024年第4期65卷 230-241页

作者：巩绍东王心玉刘勇中国海洋大学工程学院

在特定频率的波浪作用下，毗连的多个浮式海工结构物间隙内的水体会发生窄缝共振现象。论文基于开源软件OpenFOAM，对波浪作用下多体浮式海工结构物间隙内的波浪共振特性进行了直接数值模拟（DNS）研究，并开展了相应的模型试验。对比... 详细信息

在特定频率的波浪作用下，毗连的多个浮式海工结构物间隙内的水体会发生窄缝共振现象。论文基于开源软件OpenFOAM，对波浪作用下多体浮式海工结构物间隙内的波浪共振特性进行了直接数值模拟（DNS）研究，并开展了相应的模型试验。对比共振发生时DNS得到的结果与水下粒子图像测速（PIV）测量得到的波面和速度矢量场结果，验证了数值模型的合理性。研究了波浪参数（波高和波数）和结构参数（浮箱底角型式和间隙宽度）对双浮箱间隙内自由液面响应幅度和共振频率的影响，并分析了间隙内水体能量的演化过程和浮箱的受力特性。研究表明，圆底角浮箱的量纲一共振波高Hg-max/H是矩形浮箱两倍，共振频率会随间隙宽度的变化而发生显著改变。最后，对比了波浪共振发生时不同底角型式浮箱周围复杂涡结构的特征差异，提出了一种抑制双浮体海工结构间隙内波浪共振的建议方案，可为多体浮式海工结构物的设计提供了参考。

关键词：多体浮式海工结构物波浪共振直接数值模拟 PIV