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基于多肽概率组合的超高进制信息存储算法及其验证

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基于多肽概率组合的超高进制信息存储算法及其验证

作者：翟小威浙江大学

学位级别：硕士

随着信息技术的发展,数据规模正在迅速增大,寻找新的数据存储方式变得越来越重要,生物分子作为一种新型数据存储媒介逐渐引起了人们的关注。使用DNA(4种碱基)存储信息是当前主流的研究方向,但存在着基元有限、碱基含量(G和C)与均聚物限... 详细信息

随着信息技术的发展,数据规模正在迅速增大,寻找新的数据存储方式变得越来越重要,生物分子作为一种新型数据存储媒介逐渐引起了人们的关注。使用DNA(4种碱基)存储信息是当前主流的研究方向,但存在着基元有限、碱基含量(G和C)与均聚物限制等难题。近年来,研究人员提出了采用多肽存储信息的方案。多肽相比于DNA具有更多的基元、更快的读写速度和更高的安全性。目前多肽信息存储领域的工作较少,现有研究未充分利用多肽分子特点设计信息存储方法。且氨基酸种类较多但仍有上限,传统通过扩充基元的方式难以进一步提高编码密度。因此针对现有研究中存在的问题,结合多肽分子特性,研究信息存储理论,设计编解码算法对降低成本,提高效率具有重大意义。同时,基于编解码算法设计信息存储实验以构建多肽信息存储系统也是重要的研究内容。本文以超高密度信息存储为出发点,结合算法理论研究、生物实验验证与可视化编解码程序开发为多肽信息存储提供了全流程的解决方案,主要研究内容如下:(1)提出了一种基于多肽概率组合的超高进制编解码算法。本文提出的算法受肽库技术与概率组合启发,采用组合氨基酸作为编码基元。编码时首先确定待编码文件与编码参数(肽链长度、组合位数等),同时获取文件的二进制数据,根据参数计算信息密度与组合映射关系并将二进制数据转换为组合多肽链。解码时首先对合成的多肽链做质谱测序,通过分位点统计分析,得出具体序列,最后解码回原始信息。与传统方法相比,本文提出的算法可突破传统生物信息编解码方法的信息密度,降低信息存储成本,为多肽信息存储领域提供理论参考。(2)设计了多肽信息存储全流程方案。基于本文提出的编解码算法设计了两种信息存储系统,分别为三位概率组合与六位概率组合。首先按照编码算法选定参数将文件编码为组合多肽链,设计肽链模型并采用分池方法逐步合成与存储;通过调节置信度等参数将测序得出的肽链信息分位点统计分析为组合多肽链,最后解码得出原始信息。该方案基于三位概率组合与六位概率组合实验成功验证了算法的可行性,将信息存储密度最高提升至15比特(bit)/基元,充分体现了本文算法在信息存储领域的优势。(3)开发了多肽信息存储的可视化编解码程序。在本文的算法理论与生物实验基础上开发了可视化的编解码程序以实现信息的存储写入与读取恢复。其中编码界面中实现了选择待编码文件、输入参数和一键编码功能;解码界面中实现了选择解码数据、输入参数与一键解码功能。通过多次编码与解码测试验证了可视化编解码程序的稳定性和可靠性。设计完成的可视化程序可以对任意文件编码与解码,为多肽信息存储领域的研究人员提供参考。

关键词：生物信息存储生物材料多肽肽库编解码系统

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生成模型在蛋白质序列设计中的应用

应用化学 2022年第1期39卷 3-17页

作者：伍青林任玉彬翟小威陈东刘凯浙江大学能源工程学院杭州310012 清华大学化学系北京100084

蛋白质是一切生命体的物质基础,是生命活动的主要承担者,参与各种生理功能的调节。设计具有特定功能的蛋白质在蛋白质工程、生物医药、材料科学等领域具有重要意义。蛋白质序列设计的目标是设计能够折叠成期望结构并具有相应功能的氨基... 详细信息

蛋白质是一切生命体的物质基础,是生命活动的主要承担者,参与各种生理功能的调节。设计具有特定功能的蛋白质在蛋白质工程、生物医药、材料科学等领域具有重要意义。蛋白质序列设计的目标是设计能够折叠成期望结构并具有相应功能的氨基酸序列,是所有理性蛋白质工程的核心问题,具有极其重要的研究和应用潜力。随着蛋白质序列数据的指数型增长和深度学习技术的快速发展,生成模型越来越多地被应用于蛋白质序列设计。本文简要介绍了蛋白质序列设计的重要意义和主要方法,概述了应用于蛋白质序列设计的主要生成模型,介绍了近年来生成模型在蛋白质序列表示、生成和优化方面的最新研究和应用现状,并对未来的发展方向进行讨论与展望。

关键词：蛋白质序列设计生成模型变分自动编码器生成对抗网络表示学习强化学习

基于HS-SPME/GC-MS/O分析滇绿茶特征香气物质

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分析测试学报 2024年第4期43卷 555-565页

作者：杨雪王静胡月朦韦朝领翟小婷安徽农业大学茶与食品科技学院安徽合肥230036 安徽农业大学茶树生物学与资源利用国家重点实验室安徽合肥230036

采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱/嗅闻(HS-SPME/GC-MS/O)技术,对滇绿茶的香气物质进行定性、相对定量以及感官分析。将26个茶样根据产地分为四组,通过绿茶传统感官审评和香气定量描述性分析(QDA)筛选出3个品质突出的滇绿茶样品。HS... 详细信息

采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱/嗅闻(HS-SPME/GC-MS/O)技术,对滇绿茶的香气物质进行定性、相对定量以及感官分析。将26个茶样根据产地分为四组,通过绿茶传统感官审评和香气定量描述性分析(QDA)筛选出3个品质突出的滇绿茶样品。HS-SPME/GC-MS/O分析结果表明:在上述3个样品中共鉴定出83种挥发性成分,总相对含量为10.694%,主要为醛、酮和芳香族化合物,对应的主要香气物质有22种。综合仪器分析和感官评价结果得出,香气强度最高的化合物有2,3-辛二酮(奶香)、月桂烯(柑橘香/花香)、(E,E)-2,4-庚二烯醛(花香)、苯甲醛(杏仁味)、芳樟醇(柑橘香/花香)、二氢芳樟醇(柠檬味/甜香)、香叶醇(玫瑰香/柑橘味)、柠檬烯(柑橘味)、香叶基丙酮(青草味)、二甲基硫醚(玉米香)、3-甲基丁醛(麦芽香)、6-甲基-5-庚烯-2-酮(爆米花香/烘烤香)、别罗勒烯(罗勒草香)、己醇(青草味/杏仁味)、水杨酸甲酯(清凉/薄荷味)、β-大马士酮(煮苹果味)、茉莉酮(花香)和β-紫罗兰酮(花香),上述化合物为滇绿茶特征香气成分。该研究为滇绿茶香气品质提升和工艺改进提供了理论基础。

关键词：滇绿茶特征香气顶空固相微萃取气相色谱-质谱/嗅闻技术(GC-MS/O) 挥发性成分

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关于格鲁吉亚电力交易与消纳保障的探索

现代营销（下） 2024年第5期 16-18页

作者：陈亚威翟天宇中国电建集团海外投资有限公司北京100048

格鲁吉亚近年来经济高速发展,电力需求日趋旺盛,为保障能源安全、推动绿色转型,计划大力发展以风电、光伏为主的新能源电力项目。本文针对新能源电力项目,重点调研格鲁吉亚新能源电力项目投资流程与电力市场交易机制,探索新能源电力消... 详细信息

格鲁吉亚近年来经济高速发展,电力需求日趋旺盛,为保障能源安全、推动绿色转型,计划大力发展以风电、光伏为主的新能源电力项目。本文针对新能源电力项目,重点调研格鲁吉亚新能源电力项目投资流程与电力市场交易机制,探索新能源电力消纳保障情况,为赴格鲁吉亚投资企业提供参考。

关键词：电力市场电力交易投资流程消纳保障

Ca改性生物炭对土壤磷赋存形态影响及稳定化机制

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环境科学 2024年第2期45卷 983-991页

作者：张超翟付杰单保庆中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049

针对湖库周边农田淹没后土壤磷释放风险控制的问题,采用共热解法制备Ca改性生物炭(Ca-BC),通过X射线光电子能谱分析(XPS)、X射线多晶粉末衍射分析(XRD)、吸附实验和模拟培养实验等,进行Ca-BC对土壤磷赋存形态影响和稳定化机制研究.结果... 详细信息

针对湖库周边农田淹没后土壤磷释放风险控制的问题,采用共热解法制备Ca改性生物炭(Ca-BC),通过X射线光电子能谱分析(XPS)、X射线多晶粉末衍射分析(XRD)、吸附实验和模拟培养实验等,进行Ca-BC对土壤磷赋存形态影响和稳定化机制研究.结果表明,Ca-BC吸附磷的过程符合Langmuir(R^(2)=0.940)和一级吸附动力学模型(R^(2)=0.961),表明该吸附过程为化学作用主导的单层吸附,最大吸附量达到267.93 mg·g^(-1).模拟培养实验表明,当Ca-BC添加量为1%时,土壤中较活跃性的交换态磷形态从7.42%下降至4.59%.XRD结果表明,Ca-BC吸附磷后出现Ca_(3)(PO_(4))_(2)和Ca_(5)(PO_(4))_(3)(OH)吸收峰,证明磷酸盐在生物炭表面形成较稳定的晶体沉淀.XPS分析表明,生物炭表面羰基官能团参与磷固定过程,提高了生物炭对磷的吸附能力.总体来讲,CaBC添加量大于1%时,对磷的释放有较好的固定能力,具备对土壤磷释放控制的潜在应用价值.

关键词：改性生物炭土壤新增淹没区磷酸盐赋存形态

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以“活动资源包”推动学生思维进阶的路径

江苏教育研究 2024年第2期 92-96页

作者：翟小梅江苏省东海高级中学

形式多样的学习活动是生物学科落实“教学过程重实践”理念的重要载体。“活动资源包”具有实践性、指导性、自主性和生成性等特点,是指导学生开展学习活动的“说明书”。在教学实践中,教师可以通过创设情境体验“活动资源包”、设计实... 详细信息

形式多样的学习活动是生物学科落实“教学过程重实践”理念的重要载体。“活动资源包”具有实践性、指导性、自主性和生成性等特点,是指导学生开展学习活动的“说明书”。在教学实践中,教师可以通过创设情境体验“活动资源包”、设计实验操作“活动资源包”、整合模型建构“活动资源包”、搭建图式建构“活动资源包”等策略,创构学习模式,推动学生思维进阶。

关键词：活动资源包高中生物教学思维进阶核心素养

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功能性近红外光谱技术研究的可视化分析

中国组织工程研究 2024年

作者：翟艺凡李红霞田水承程启威甄欣悦西安科技大学管理学院西安科技大学安全科学与工程学院西安科技大学材料科学与工程学院

背景：近年来，功能性近红外光谱技术因便携性、低成本、非侵入性和高时间分辨率的特点，在认知神经科学、临床医学和工程技术等领域展现出广泛的研究意义和应用潜力。目的：分析近10年来功能性近红外光谱技术的研究进展、热点问题及前... 详细信息

背景：近年来，功能性近红外光谱技术因便携性、低成本、非侵入性和高时间分辨率的特点，在认知神经科学、临床医学和工程技术等领域展现出广泛的研究意义和应用潜力。目的：分析近10年来功能性近红外光谱技术的研究进展、热点问题及前沿趋势。方法：在Web of Science数据库中检索2013-01-01/2023-11-30发表的功能性近红外光谱技术相关文献，运用CiteSpace和VOSviewer软件对发文统计量、期刊、国家、机构、作者和关键词进行可视化分析。结果与结论：共纳入2 714篇文献进行研究，近10年有关功能性近红外光谱技术的文献总量整体呈上升趋势。选择的2 714篇文献，来自68个国家2 400个机构的9 171名作者，共发表在495种期刊上，美国和英国伦敦大学是代表性的国家和机构，Ehlis和Fallgatter是该研究领域具有影响力的2位作者，《神经影像》期刊以高引用率位居首位。功能性近红外光谱技术研究主要来自英国伦敦大学、中国北京师范大学和德国图宾根大学。使用VOSviewer 1.6.20生成的关键词共现网络图揭示了6个研究集群，通过分析各集群的具体关键词进一步把握了该领域的研究热点。关键词的突现分析揭示了研究前沿和发展趋势，为功能性近红外光谱技术未来研究方向提供了重要指导。

关键词：功能性近红外光谱技术 CiteSpace VOSviewer 文献计量学知识图谱可视化分析

不同天然海绵体特征条件下的海绵城市建设适宜性研究

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地质与勘探 2024年第1期60卷 33-41页

作者：翟小洁翟璐璐朱家葆郭晓静唐辉河南省地质研究院河南郑州450000 河南省城市地质工程技术研究中心河南郑州450000 长垣市自然资源和规划局河南新乡453400

海绵城市建设是近年来城市规划和雨洪管理的重要方向。针对不同的地质环境条件特征,海绵城市建设的适宜性和措施建议各不相同。本文通过对郑州市白沙和高新两个典型地貌单元的海绵城市建设示范区进行研究,在查明区域地质环境条件的基础... 详细信息

海绵城市建设是近年来城市规划和雨洪管理的重要方向。针对不同的地质环境条件特征,海绵城市建设的适宜性和措施建议各不相同。本文通过对郑州市白沙和高新两个典型地貌单元的海绵城市建设示范区进行研究,在查明区域地质环境条件的基础上,运用层次分析法对两个示范区的天然地质海绵体的适宜性进行评价。评价指标选取地表海绵体中的土地利用现状、地表岩性、地形坡度、土壤环境质量,地下海绵体中的岩性结构组合、厚度。评价结果显示白沙示范区适宜性整体优于高新示范区一个级别。白沙示范区浅层地下水埋深较浅,地层渗透性强,若加大开采力度,其海绵城市建设的蓄水能力会大大增强,海绵城市建设的适宜性也会随之提升;高新示范区虽水位埋藏深,但地层渗透性差,海绵城市建设潜力相对较小。针对不同的天然海绵体条件特征,应辅以相应的LID设施建议。

关键词：天然海绵体地质环境条件海绵城市适宜性研究郑州

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基于深度强化学习的图书馆架序智能识别方法

电子设计工程 2024年第14期32卷 55-58,63页

作者：翟小静咸阳师范学院陕西咸阳712099

为了解决现有图书馆架序识别方法存在的不足,设计基于深度强化学习的图书馆架序智能识别方法。利用深度强化学习架构,确定架序识别规则,计算图书馆架序参数,识别图书馆架序中书号字符数据,确定书号字符识别系数的取值范围,实现基于深度... 详细信息

为了解决现有图书馆架序识别方法存在的不足,设计基于深度强化学习的图书馆架序智能识别方法。利用深度强化学习架构,确定架序识别规则,计算图书馆架序参数,识别图书馆架序中书号字符数据,确定书号字符识别系数的取值范围,实现基于深度强化学习的图书馆架序智能识别。实验结果表明,应用文中提出的识别方法,可使图书资源排列架序与规定架序保持一致,识别准确度较高,有效解决了图书馆管理中的图书乱架问题,具有较好的应用性能。

关键词：深度强化学习图书馆架序智能识别信息字符架序参数书号字符