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中国西南超级干旱的变化特征和多尺度异常叠加效应分析

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中国科学：地球科学 2024年第7期54卷 2114-2132页

作者：王林陈文黄刚王婷王秋琳宿小蕴任子璇 Chakrit CHOTAMONSAK Atsamon LIMSAKUL Kritanai TORSRI 中国科学院大气物理研究所东亚区域气候与环境重点实验室北京100029 高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室成都610072 云南大学地球科学学院大气科学系昆明650500 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 中国科学院大气物理研究所碳中和研究中心北京100029 杭州市气象局杭州310051 中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心北京100029 Department of Geography Faculty of Social SciencesChiang Mai UniversityChiang Mai 50200Thailand Environmental Science Research Center Faculty of ScienceChiang Mai UniversityChiang Mai 50200Thailand Climate Change and Environmental Research Center TechnopolisKlong 5Klong LuangPathumthani 12120Thailand Hydro-Informatics Innovation Division Hydro-Informatics InstituteMinistry of Higher EducationScienceResearch and InnovationBangkok 10900Thailand

最近十几年来,中国西南地区超级干旱频发,导致了严重的经济损失和生态环境破坏.本文分析了1961~2022年中国西南超级干旱的变化特征,揭示了多尺度干旱的叠加效应,并探讨了驱动多尺度干旱异常的大气环流机制.超级干旱的本质是由多时间尺... 详细信息

最近十几年来,中国西南地区超级干旱频发,导致了严重的经济损失和生态环境破坏.本文分析了1961~2022年中国西南超级干旱的变化特征,揭示了多尺度干旱的叠加效应,并探讨了驱动多尺度干旱异常的大气环流机制.超级干旱的本质是由多时间尺度极端干旱事件叠加引起的复合型干旱,通过对比2006年和2022年典型干旱个例,证实了多尺度干旱叠加的决定性作用.基于多尺度综合指数(CMI)识别, 2006~2014年间中国西南集中出现多次超级干旱事件.其中,长时间尺度的蒸发增强和降水亏缺的年代际背景是必要条件,决定了超级干旱的整体格局;短时间尺度的降水异常和蒸发异常激发了超级干旱的爆发,决定了超级干旱的确切发生时间,包括2006年8~9月、2009年11月至2010年5月、2011年7~10月、2012年4~5月以及2013年1~4月等.统计分析表明,降水异常叠加对超级干旱的贡献是蒸发作用的2.4倍.在影响多尺度降水的环流机制上,短期和长期尺度的异常空间模态相似,均为南海地区的气旋式环流和西南地区的东北风异常,以及西南地区的下沉异常中心. 2006~2014年期间,西南地区跨季节持续性降水减少的可能原因是北太平洋PDO极端负位相和西太平洋暖池异常增温.具体的动力过程为:PDO负位相在北太平洋激发反气旋式环流异常,西南侧的东北风延伸至亚洲东南部,不利于水汽输送;暖池增温在西北侧激发出气旋式环流异常,也在西南地区上空形成东北风异常,同时暖池地区的上升运动在高层辐散至西南地区上空辐合形成补偿下沉运动.上述两种遥强迫的共同作用,在长时间尺度上形成了气候背景状态中不利于西南地区降水的关键因素,为短时间尺度降水异常叠加形成超级干旱提供了重要的先决条件.

关键词：超级干旱多尺度叠加效应机理分析中国西南地区

填充性载荷:减少集群资源浪费与深度学习训练成本的负载

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计算机科学 2024年第9期51卷 71-79页

作者：杜昱俞子舒彭晓晖徐志伟中国科学院计算技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

近年来,大模型在生物信息学、自然语言处理和计算机视觉等多个领域取得了显著成功。然而,这些模型在训练和推理阶段需要大量的计算资源,导致计算成本高昂。同时,计算集群中存在资源利用率低、任务调度难的供需失衡问题。为了解决这一问... 详细信息

近年来,大模型在生物信息学、自然语言处理和计算机视觉等多个领域取得了显著成功。然而,这些模型在训练和推理阶段需要大量的计算资源,导致计算成本高昂。同时,计算集群中存在资源利用率低、任务调度难的供需失衡问题。为了解决这一问题,提出了填充性载荷的概念,即一种在计算集群中利用空闲资源进行计算的负载。填充性载荷的计算资源随时可能被其他负载抢占,但其使用的资源优先级较低,资源成本也相对较低。为此,设计了适用于填充性载荷的分布式深度学习训练框架PaddingTorch。基于阿里巴巴PAI集群的数据,使用4块GPU模拟了任务切换最频繁的4个GPU时间段上的作业调度情况,使用PaddingTorch将蛋白质复合物预测程序作为填充性载荷进行训练。训练时长为独占资源时训练时长的2.8倍,但训练成本降低了84%,在填充性载荷填充时间段内GPU资源利用率提升了25.8%。

关键词：深度学习分布式训练资源利用率计算集群编程框架

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空间代谢组学在医药领域的应用及挑战

临床与病理杂志 2024年第5期44卷 759-770页

作者：舒子芹王琦哈尔滨医科大学药学院药物化学与天然药物化学教研室哈尔滨150081

生物体内代谢物的变化对于反映疾病的发生和发展过程及药物的作用机制、毒性具有重要意义。空间代谢组学是基于质谱成像的一门新技术,可直接从组织中获得代谢物的各种信息。它与传统代谢组学相比,具有周期短、无需基质、免标记等优势,... 详细信息

生物体内代谢物的变化对于反映疾病的发生和发展过程及药物的作用机制、毒性具有重要意义。空间代谢组学是基于质谱成像的一门新技术,可直接从组织中获得代谢物的各种信息。它与传统代谢组学相比,具有周期短、无需基质、免标记等优势,规避了传统代谢组学损失空间信息的瓶颈。该技术应用范围涵盖肿瘤、代谢性疾病、感染性疾病的分型、诊疗、预后评估,以及药物、药用活性成分研究。然而,空间代谢组学也存在一系列不足之处,如分辨率和灵敏度的相互制约关系、精确鉴定和定量检测的局限性。空间代谢组学的发展有望推动药物改良、促进合理用药。

关键词：空间代谢组学质谱疾病诊疗药物瓶颈与挑战

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不同产地商品山楂干的品质差异分析

浙江大学学报（农业与生命科学版） 2024年第1期50卷 86-97页

作者：舒西盼柴子淇李鲜孙崇德田金虎叶兴乾浙江大学生物系统工程与食品科学学院浙江杭州310058 浙江大学新农村发展研究院浙江杭州310058 浙江大学农业与生物技术学院浙江杭州310058 浙江大学山东(临沂)现代农业研究院山东临沂276000 浙江大学中原研究院河南郑州450000

本研究以10种不同产地的商品山楂干[包括7种普通山楂(商品名“北山楂”)、2种台湾林檎(商品名“广山楂”)和1种野山楂(商品名“南山楂”)]为研究对象,测定其主要营养成分和生化指标,并在此基础上对山楂进行品质差异分析和主成分分析。... 详细信息

本研究以10种不同产地的商品山楂干[包括7种普通山楂(商品名“北山楂”)、2种台湾林檎(商品名“广山楂”)和1种野山楂(商品名“南山楂”)]为研究对象,测定其主要营养成分和生化指标,并在此基础上对山楂进行品质差异分析和主成分分析。结果表明:在3类商品山楂干中,北山楂的可滴定酸含量最高,广山楂的糖酸比最高,而可溶性膳食纤维、α-生育酚和β-胡萝卜素含量排序均为北山楂>南山楂>广山楂。主成分分析结果表明,湖北黄冈的‘野山楂’和天津蓟州的‘铁山楂’在主要活性成分(总酚、总黄酮、总原花青素、总膳食纤维)含量方面整体表现较优;山东临沂的‘大金星’和河南新乡的‘豫北红’等北山楂在可滴定酸、可溶性膳食纤维和可溶性糖含量方面相较于南山楂和广山楂综合表现更优。本研究系统梳理了我国不同产区主要种类商品山楂干的品质差异,可为我国山楂资源的多元化开发利用提供数据支撑。

关键词：山楂品质营养组成多酚主成分分析

中南半岛春季气溶胶直接辐射强迫时空演变特征分析

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高原气象 2024年第4期43卷 1039-1051页

作者：何舒璇樊雯璇德宏州气象局云南德宏678400 云南大学大气科学系云南昆明650091

中南半岛国家春季存在大量的生物质燃烧活动,生成的气溶胶会通过大气环流影响我国西南地区大气辐射收支,探究其对大气加热率的影响可为研究它对天气和气候的影响提供依据。基于MERRA-2再分析数据中逐时的气溶胶和晴空下的辐射通量等资料... 详细信息

中南半岛国家春季存在大量的生物质燃烧活动,生成的气溶胶会通过大气环流影响我国西南地区大气辐射收支,探究其对大气加热率的影响可为研究它对天气和气候的影响提供依据。基于MERRA-2再分析数据中逐时的气溶胶和晴空下的辐射通量等资料,首先分析其时空特征,其次利用EOF、合成分析等统计方法,讨论中南半岛气溶胶光学厚度(AOD)、地表气溶胶直接辐射强迫(ADRF)的时空演变特征及其与大气短波加热率的关系。结果表明:(1)在3-4月生物质燃烧季节,中南半岛与云南省均存在AOD极大值,它们的时间序列变化趋势具有较高的一致性,主要表现为老挝和越南北部地区AOD中心值超过1,受其影响云南省的AOD由北向南逐渐增强。(2)3-4月中南半岛生物质燃烧AOD与总AOD的高值中心一致,说明该区域气溶胶主要来源于生物质燃烧,老挝北部存在高达28 kg·m^(-1)·d^(-1)的生物质燃烧气溶胶的水平通量散度,能将气溶胶向东北方向输送至中国。(3)地表ADRF与AOD时空分布存在较高的一致性,3-4月老挝和越南的北部地区同样存在地表ADRF高值中心,其值可达-36 W·m^(-2)。EOF第一模态中,印度东北角与我国西藏东南部交界处、老挝、越南和泰国地区均为正位相区域,主要在3-4月出现极大值,2017-2018年间极值减弱,2019年再次增大。云南省地表ADRF时间变化趋势与中南半岛变化一致。(4)地表负ADRF和大气短波加热率的统计关系为:地表的净辐射通量减少越多,低层大气吸收短波辐射造成的加热越大,表明大气内气溶胶截留的短波辐射通量越多,该现象在700 hPa上最为明显,尤其是3-4月。

关键词：中南半岛生物质燃烧气溶胶气溶胶直接辐射强迫大气短波加热率

面向功率器件封装的纳米铜烧结连接技术研究进展

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稀有金属材料与工程 2024年第1期53卷 296-320页

作者：马立民鲁子怡贾强王乙舒张宏强周炜邹贵生郭福北京工业大学材料与制造学部北京100124 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 清华大学机械工程系北京100084 北京联合大学机器人学院北京100101

随着第三代半导体SiC和GaN的快速发展,传统的Si基器件用封装材料已不能满足功率器件在高功率密度和高温环境下可靠服役的需求。纳米铜烧结连接技术不仅能够低温连接、高温服役,同时具有优异的导热、导电性能和相对于纳米银较低的成本,... 详细信息

随着第三代半导体SiC和GaN的快速发展,传统的Si基器件用封装材料已不能满足功率器件在高功率密度和高温环境下可靠服役的需求。纳米铜烧结连接技术不仅能够低温连接、高温服役,同时具有优异的导热、导电性能和相对于纳米银较低的成本,在功率器件封装研究领域备受关注,纳米铜焊膏成为最有潜力的耐高温封装互连材料之一。本文从纳米铜焊膏的制备、影响烧结连接接头性能的因素以及接头的可靠性3个方面综述了当前纳米铜烧结连接技术的研究进展,阐明了纳米铜颗粒的氧化行为及对应措施,并重点论述了纳米铜烧结连接接头的高温服役可靠性与失效机理,旨在促进低成本的纳米铜烧结连接技术在高性能、高可靠功率器件封装中的应用。

关键词：功率器件第三代半导体芯片封装纳米铜颗粒低温烧结连接可靠性

响应曲面法优化粉煤灰、赤泥和污泥为基陶粒制备及除水中低浓度铅机制

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环境工程 2024年

作者：杨毅赵明佳赵睿董承璇舒麒麟西安建筑科技大学陕西省环境工程重点实验室西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安建筑科技大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室

以粉煤灰、赤泥和污泥为原料，采用烧结法制备陶粒，在单因素实验的基础上利用响应曲面法优化陶粒制备条件，根据陶粒表征分析并结合吸附动力学和吸附等温模型拟合探究其对水中低浓度Pb2+的吸附特性。结果表明，响应曲面模型拟合预测效... 详细信息

以粉煤灰、赤泥和污泥为原料，采用烧结法制备陶粒，在单因素实验的基础上利用响应曲面法优化陶粒制备条件，根据陶粒表征分析并结合吸附动力学和吸附等温模型拟合探究其对水中低浓度Pb2+的吸附特性。结果表明，响应曲面模型拟合预测效果较好，实测值与预测值的相对误差为1.75%；制备因素对陶粒吸附Pb2+效果的影响大小顺序为：烧结温度＞烧结时间＞预热温度。在原料配比(粉煤灰:赤泥:污泥)为75%:20%:5%、预热温度359 ℃、烧结温度1053 ℃、烧结时间9 min条件下制备出的陶粒对初始浓度为10mg/L的Pb2+的去除率和吸附量分别达到91.05%和9.11 mg/g。陶粒对Pb2+的吸附符合准二级动力学模型(R2为0.9992和0.9981)和Langmuir吸附等温模型(R2为0.9986和0.9967)，在吸附过程中O-H、C=O、C=C、Si-O和Al-O起重要作用，且吸附Pb2+后陶粒矿物成分的结晶度减少。

关键词：响应曲面法固体废物陶粒 Pb 吸附机理

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代际创业心理资本对城乡创业类型的影响

浙江大学学报（理学版） 2024年第4期51卷 501-510,520页

作者：石钰璇王琛浙江大学地球科学学院浙江杭州310058 浙江大学地理与空间信息研究所浙江杭州310058

已有的创业研究主要关注外部创业资本对创业类型的影响,忽视了创业者内部基于代际传递的创业心理资本的作用及其城乡差异。基于中国综合社会调查(CGSS)2017年度数据,运用多元Logit模型探究了代际传递的创业心理资本对创业类型的影响,着... 详细信息

已有的创业研究主要关注外部创业资本对创业类型的影响,忽视了创业者内部基于代际传递的创业心理资本的作用及其城乡差异。基于中国综合社会调查(CGSS)2017年度数据,运用多元Logit模型探究了代际传递的创业心理资本对创业类型的影响,着重观察了城乡差异。研究发现:(1)代际创业心理资本对机会型创业具有显著促进作用,但创业榜样效应的性质特点与生存型创业对创业心理资本的需求存在互斥作用,因此代际创业心理资本对生存型创业存在抑制作用;(2)代际创业心理资本对城镇机会型创业的促进作用大于农村机会型创业,其与农村创业榜样效应微弱、农村家庭的教养方式相对落后有关;(3)代际创业心理资本对农村生存型创业的促进作用大于城镇生存型创业,其与城乡居民依赖不同类型的代际创业心理资本有关,城镇居民依赖代际创业榜样效应,而农村居民依赖创业自我效能感。从代际传递创业心理资本的角度讨论了城乡创业类型的影响因素,不仅是对当前创业理论研究的补充,也为今后促进城乡创业提供了参考。未来政府应当从持续树立创业示范效应方面促进城镇机会型创业,同时注重采取改善金融环境、健全创业保障体系等措施,致力于提高农村居民的群体自我效能感,实现农村地区创业类型的跃迁。

关键词：代际创业心理资本创业类型城乡差异创业榜样效应自我效能感

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三种描述符对食源性血管紧张素转化酶抑制二肽定量构效关系研究

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食品与发酵工业 2024年第10期50卷 290-297,I0011-I0014页

作者：郭星晨李华鑫张钰璇马金璞杨具田李贞子高丹丹西北民族大学生物医学研究中心中国-马来西亚国家联合实验室甘肃兰州730030 西北民族大学生命科学与工程学院甘肃兰州730124

为探究血管紧张素转化酶(angiotensin converting enzyme,ACE)抑制肽结构与功能的关系,阐明食源性ACE抑制肽作用机理,该文收集最近报道的血管紧张素转化酶抑制二肽的氨基酸序列及其IC_(50)值,用Z-scales、VHSE和SVHEHS三种氨基酸描述符... 详细信息

为探究血管紧张素转化酶(angiotensin converting enzyme,ACE)抑制肽结构与功能的关系,阐明食源性ACE抑制肽作用机理,该文收集最近报道的血管紧张素转化酶抑制二肽的氨基酸序列及其IC_(50)值,用Z-scales、VHSE和SVHEHS三种氨基酸描述符对ACE抑制二肽的结构进行表征,以氨基酸的疏水性质、立体性质以及电性性质参数作为自变量,ACE抑制二肽的lg(IC_(50))作为因变量,建立ACE抑制二肽的定量构效模型。结果显示基于Z-scales描述符建立的二肽定量构效模型R^(2)为0.8477,Q^(2)为0.8284,模型预测二肽Phe-Phe有较高的ACE抑制活性,预测IC_(50)为1.0499μmol/L,实测IC_(50)为(1.0414±0.0041)μmol/L,预测值与实测值误差为0.0085μmol/L。基于VHSE描述符构建的模型R^(2)为0.8568,Q^(2)为0.8052,模型预测二肽Asp-Trp有较高的ACE抑制能力,预测IC_(50)为1.2160μmol/L,实测IC_(50)为(1.1100±0.0053)μmol/L,误差为0.1060μmol/L。基于SVHEHS描述符构建的定量构效模型R^(2)为0.8581,Q^(2)为0.7453μmol/L,模型预测二肽Ala-Trp有较高的ACE抑制活性,预测IC_(50)为1.0323μmol/L,实测IC_(50)为(1.1290±0.0082)μmol/L,误差为0.0967μmol/L。3种氨基酸描述符均能较为合适地对ACE抑制二肽进行定量构分析。通过模型分析发现ACE抑制肽C端氨基酸残基疏水特性和立体特征与其活性关系更为密切,其氨基酸残基的疏水特征和立体特征越强,ACE抑制肽的活性越强。通过3种ACE抑制二肽与ACE蛋白(2X8 J)进行分子对接发现,3种ACE抑制肽均可与ACE蛋白进行结合。表明通过偏最小二乘法对Z-scales、VHSE、SVHEHS三种描述符对ACE抑制二肽构建定量构效关系模型是可行的。这将对ACE抑制肽的检测、预测和筛选具有积极的意义。

关键词：血管紧张素转化酶肽定量构效氨基酸描述符偏最小二乘法半抑制浓度