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基于计算推理的初中代数主观题自动判卷

基于计算推理的初中代数主观题自动判卷

作者：袁昊电子科技大学

学位级别：硕士

教育向智能化的转变是当前教育领域研究的重点之一,其旨在将人工智能和机器学习技术应用到教育领域,以提升教学效果、提高教学效率、促进教育智能化、个性化、公平性等。尤其是在自动判卷方面的创新应用,将人工智能技术切实有效地应用... 详细信息

教育向智能化的转变是当前教育领域研究的重点之一,其旨在将人工智能和机器学习技术应用到教育领域,以提升教学效果、提高教学效率、促进教育智能化、个性化、公平性等。尤其是在自动判卷方面的创新应用,将人工智能技术切实有效地应用于教育领域,旨在通过机器学习和自然语言处理等技术实现对学生答卷的步骤级判卷、自动评分,以提高效率和准确性。本文主要研究初中数学中的代数主观题的自动判卷问题,基于初中代数的学生答案的正误判定和作答步骤之间的逻辑判定,研究初中代数的基本知识表示、代数符号的统一、运用自然语言理解(NLP)技术进行题目及作答过程的语义理解;研究基于数学表达式的正误判定;研究基于学生前置序列步骤的逻辑判定。主要研究内容如下:1.初中代数表达式知识表示。首先要对初中代数进行判卷,需要让系统正确识别并理解这些表达式的语义信息,本文的主要研究内容是将数学表达式转换成语法树结构,在此基础上进行形式比对及值的等价性判定。2.初中代数文本自然语言理解。基于初中数学知识图谱,利用自然语言处理技术,提取初中代数中的诸如代数方程、函数、多项式等数学实体,及实体之间的诸如等式关系、方程组关系、相反数关系等,将自然语言文本描述转换成实体关系三元组形式。3.基于标准答案的代数表达式正误判定。对于有标准答案的学生作答过程,研究基于学生答案与标准答案之间的映射及匹配进行正误判定。4.基于学生前置序列步骤的计算推理逻辑判定。对于无标准答案或与标准答案匹配度很低的学生答案,通过解析学生答案的内部逻辑结构,研究基于前置序列步骤的逻辑判定方法,进行局部逻辑及全局逻辑判定,再综合正误判定结果,得出最终判卷输出结果。基于上述方法,设计和实现了一个初中代数主观题步骤级自动判卷系统,在初中代数数据集上进行了测试,判卷准确率为94%。

关键词：智能化初中代数自动判卷自然语言理解计算推理

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红色电影:持续讲好中国共产党的故事

电影文学 2022年第6期 3-8页

作者：张春袁昊湖南工业大学电影学院湖南株洲412007

红色电影作为最具中国特色的类型电影,最早可追溯到左翼电影运动时期。伴随着中国共产党的发展壮大,红色电影也逐渐从单一走向多样,从稚嫩走向成熟,并成为百年辉煌党史的记录者、传播者和守望者。作为记录者,红色电影记录了我党的辉煌历... 详细信息

红色电影作为最具中国特色的类型电影,最早可追溯到左翼电影运动时期。伴随着中国共产党的发展壮大,红色电影也逐渐从单一走向多样,从稚嫩走向成熟,并成为百年辉煌党史的记录者、传播者和守望者。作为记录者,红色电影记录了我党的辉煌历程,呈现了伟大精神;作为传播者,红色电影传播先进文化,烛照光辉形象;作为守望者,红色电影始终守望复兴梦想,赓续前行血脉。在新的伟大征程上,红色电影有必要持续讲好中国共产党的故事。

关键词：红色电影百年党史记录者传播者守望者伟大复兴

基于深度学习的交通标志检测识别与跟踪及应用研究

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基于深度学习的交通标志检测识别与跟踪及应用研究

作者：袁昊长安大学

学位级别：硕士

道路交通标志检测和识别的结果是高级驾驶辅助系统及无人驾驶系统安全稳定运行的重要决策依据。但是在实际应用过程中,道路情况复杂且存在诸多不稳定因素,由于道路交通标志牌处在室外环境中,容易受光照条件、雨雾天气等因素的影响,以及... 详细信息

道路交通标志检测和识别的结果是高级驾驶辅助系统及无人驾驶系统安全稳定运行的重要决策依据。但是在实际应用过程中,道路情况复杂且存在诸多不稳定因素,由于道路交通标志牌处在室外环境中,容易受光照条件、雨雾天气等因素的影响,以及易被环境中其他相似建筑物干扰。此外,车载摄像头采集到的视频中,交通标志牌占据的范围较小,且车载摄像头随车辆时刻处在运动过程中,将会因为拍摄角度和距离、对焦问题和摄像头抖动等原因,导致获取的视频中存在模糊不清、形变等问题,这些都对道路交通标志的检测带来了巨大挑战。因此,在实际道路场景下的交通标志检测和识别的研究具有重要意义。本论文依托陕西省秦创原“科学家+工程师”队伍建设项目。(2022KXJ-021)根据道路交通标志在图像中所占范围较小、种类复杂多样且分布不均衡以及在实际应用中遇到的问题,本文以我国城镇道路上常见的72类交通标志作为检测对象,提出了一种改进的YOLOv5s网络模型,并将其与StrongSORT多目标跟踪算法融合,实现了在保证高实时性的同时,具有高精度的道路交通标志检测和跟踪方法。本文的主要工作内容如下:(1)数据集扩增。本文使用的原始TT100K数据集各类别数量不均衡,针对此问题,使用数据增强算法,对于数据集中实例数量较少的交通标志类别进行扩增,将原始数据集6105张图像扩增至14945张,提高了各交通标志实例分布的均衡性,使网络模型充分学习目标特征,从而实现提高网络模型检测精度的目的。(2)改进YOLOv5s网络模型。道路交通标志在图像中所占范围较小而导致模型检测准确度低,为了解决此问题,本文通过四个方面对标准YOLOv5s网络模型进行改进,首先采用改进的K-means++锚框聚类算法对数据集重新聚类获得更加准确的初始候选框;其次改进网络模型的多尺度特征融合模块,提升模型对小目标的检测能力;然后提出了混合空间金字塔池化H-SPPF模块,提取更加丰富的上下文信息;最后引入通道注意力机制,进一步加强了模型对于道路交通标志目标的提取能力。将改进前后的模型分别在本文扩增后的数据集上和开源数据集上进行了实验分析对比,在本文扩增后的数据集上的精确率、召回率、mAP@0.5和mAP@0.5:0.95分别提升了1.71%、8.09%、6.0%和4.28%,验证了本文所提出的改进策略的有效性。(3)改进的YOLOv5s与StrongSORT多目标跟踪算法融合。在真实行车环境下,摄像头会随车辆运动而时刻运动,存在运动模糊现象,同时也会出现随车身晃动而抖动的现象,导致出现道路交通标志的误检和漏检。针对以上问题,本文将改进的YOLOv5s与StrongSORT融合来对道路交通标志进行检测与跟踪,降低了视频检测中的误检率和漏检率,提高了检测算法的鲁棒性和稳定性。(4)利用改进的算法检测到的道路交通标志信息,设计了一种驾驶安全辅助方法,包括车速预警安全系统和道路盲点信息预警系统。通过本文的实验对比表明:(1)合理的数据集样本均衡化处理,有助于帮助提高模型的检测精度;(2)通过改进YOLOv5s的网络结构,可以在不牺牲检测效率的条件下,提高交通标志检测的准确性;(3)改进的YOLOv5s检测算法与StrongSORT算法融合,提高了算法在视频检测和跟踪中的稳定性和抗干扰能力。(4)提出的基于道路交通标志信息的驾驶安全辅助方法能够为驾驶员提供一定程度的驾驶辅助,从而提升车辆的驾驶安全性能。

关键词：交通标志检测 YOLOv5 驾驶安全辅助方法

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二维碳网络的结构预测与反常力学性质的研究

二维碳网络的结构预测与反常力学性质的研究

作者：袁昊江苏大学

学位级别：硕士

碳元素是自然界中含量最高的元素之一,具有丰富的原子成键特征,碳原子可以形成,,类型的化学键,拥有各种不同的碳同素异形体,譬如零维的富勒烯,一维的碳纳米管,二维的石墨烯,三维的金刚石等。2004年,石墨烯通过机械剥离法被成功制备合成... 详细信息

碳元素是自然界中含量最高的元素之一,具有丰富的原子成键特征,碳原子可以形成,,类型的化学键,拥有各种不同的碳同素异形体,譬如零维的富勒烯,一维的碳纳米管,二维的石墨烯,三维的金刚石等。2004年,石墨烯通过机械剥离法被成功制备合成,其优异的力学,电学,热学等特性极大的激发了研究人员对于二维碳材料的研究热潮。随着时间的推移,越来越多的二维碳同素异形体被发现并得到研究。然而,如何高效的寻找既稳定又易合成的二维碳同素异形体仍是凝聚态物理领域的研究热点。当前,研究人员可以利用结构预测方法预测新结构,但是每种结构预测方法或软件均有其适用范围。当前侧重于二维碳材料的结构预测方法仍较少,本研究基于基元枚举法,提出一种将平面群与基元枚举相结合的晶体结构搜索方法,用于预测二维碳结构。在实际操作过程中,根据平面群分类,可以系统性的搜索多种二维碳结构。通过系统的结构搜索,我们获取了很多未被发现的新型二维碳结构,并深入研究了它们的稳定性、力学、电学性质,其中一些新型二维碳结构在物理性质方面都优于二维石墨烯。本文研究得出的主要内容总结如下:一、本研究采用群论中的商图概念与平面群理论,研究了二维碳结构的特征,例如商图与晶体结构的映射关系,相邻关系及对称性变换等。在此基础上,提出了一种基于基元枚举法的二维碳结构搜索方法。此方法分为8个步骤,总共产生546种新的类石墨烯二维碳网络。本工作采用第一性原理密度泛函理论计算方法研究了这些结构的稳定性、计算复杂性以及可实现性,并选择了一些几何构型有趣的结构,进一步研究了它们的电学、力学性质。其中,发现了一些超硬材料、半金属材料和具有高对称性、低能量、稳定性好的高速电子器件材料。我们对这些二维碳结构进行了分类,并生成数据集,为后续利用机器学习预测碳材料特性的研究提供了可行性支持。我们的结构搜索算符成功预测了一系列新的复杂二维碳网络,相较于传统结构搜索算法表现出一定的优势。然而,该方法仅适用于二维碳材料的结构搜索,算法迭代方面仍还有改进空间。二、为研究二维碳材料中的负泊松比（NPR）效应,我们对结构搜索方法得到的新结构系统性的进行了高通量计算和分子动力学模拟,研究了它们的力学性质。研究发现二维碳材料中的负泊松比现象可能源于其锯齿形碳链。我们大胆推测,锯齿形碳链的存在可能与负泊松比效应的产生有直接关联。我们通过研究锯齿形碳链拉伸应变之后的键长、键角和结合能之间的关系发现锯齿形碳链结构具有负泊松比特性。基于第一部分获取的碳结构,根据几何构型、平面群和对称性,我们构造了一系列新的包含锯齿形碳链的二维碳结构。作为对照,我们也构造了一些不包含锯齿形碳链的二维碳结构,在这些结构中,我们并没有观测到负泊松比效应。我们的研究首次指出锯齿形碳链与二维纯平碳网络中负泊松比的起源关系密切,并可以推广到解释所有包含锯齿形链的二维蜂窝结构或其他二维结构中负泊松比效应的产生现象。本论文提出了一种基于基元枚举法的二维碳结构搜索方法。基于商图,根据平面群分类,共获得546种新的类石墨烯二维碳网络,并进一步研究了它们的电学性质和力学性质。根据成功预测到到一系列新型二维碳网络,发现负泊松比现象源自于锯齿形碳链。通过研究锯齿形碳链在拉伸应变后的键长、键角和结合能之间的关系,首次指出锯齿形碳链是二维纯平面碳网络中负泊松比的起源,并延伸至解释所有包含锯齿形链的二维蜂窝结构或其他二维结构中负泊松比效应的产生。在此基础上,设计了几种包含锯齿形碳链的新型二维平面碳结构。在外部应变作用下,这些新型碳材料的负泊松比临界点远低于二维石墨烯。

关键词：结构预测碳同素异形体应变调控蜂窝晶格负泊松比二维材料

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政策推动背景下湖南红色电影的三重景观

电影文学 2022年第15期 50-53页

作者：袁昊张春湖南工业大学电影学院湖南株洲412007

红色电影因其独有的综合价值而备受各界关注。政策推动下的湖南红色电影更是在发展过程中形成了独具特色的三重景观:革命伟人之像、历史事件之景和湖湘文化之貌。其中,革命伟人之像是指本土革命人物的故事讲述,历史事件之景是指多元化... 详细信息

红色电影因其独有的综合价值而备受各界关注。政策推动下的湖南红色电影更是在发展过程中形成了独具特色的三重景观:革命伟人之像、历史事件之景和湖湘文化之貌。其中,革命伟人之像是指本土革命人物的故事讲述,历史事件之景是指多元化的观史视角,湖湘文化之貌是指生动化的影像传播。对湖南红色电影发展特色的探索,将深化湖南红色电影发展过程、趋向和价值的理解和认同,更有助于管窥政策推动背景下中国红色电影的发展理路和时代内涵。

关键词：电影政策红色电影革命伟人历史景象湖湘文化

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单颗粒煤泥燃烧过程中树状碳形成机理研究

单颗粒煤泥燃烧过程中树状碳形成机理研究

作者：袁昊华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

煤泥燃烧过程的研究与其高效利用和应用场景扩展息息相关。研究中发现一个有趣的现象:单颗粒煤泥在燃烧生成火焰时,产生的碳烟颗粒会在单颗粒煤泥表面凝聚并形成一定形貌的絮状物,之后随着火焰的消失,絮状物由于碳烟颗粒在空气中发生氧... 详细信息

煤泥燃烧过程的研究与其高效利用和应用场景扩展息息相关。研究中发现一个有趣的现象:单颗粒煤泥在燃烧生成火焰时,产生的碳烟颗粒会在单颗粒煤泥表面凝聚并形成一定形貌的絮状物,之后随着火焰的消失,絮状物由于碳烟颗粒在空气中发生氧化反应而逐渐消失。为探究此现象,本文不仅确定了絮状物的基本组成和物理化学性质,还对絮状物的生长过程进行了详细说明。本文首先通过水平管式炉系统,选用含氧量为20%、流速为0.5L/min、单颗粒煤泥直径为10mm、含水量为30%和炉膛温度为1000℃的实验工况,利用高速摄像机拍摄絮状物的生成过程,并对絮状物进行取样研究。根据显微镜、场发射扫描电镜和场发射透射电镜的表征结果,发现絮状物是由大量颗粒度均匀的碳烟颗粒凝聚堆积而成,外貌形似树枝状,其中碳烟颗粒为多层同心碳层组成,符合纳米洋葱碳结构特征;利用扫描电镜、元素分析仪和电感耦合等离子体发射光谱仪对絮状物进行元素测定,发现碳烟颗粒的含碳量为93.96%;使用X射线衍射仪和拉曼光谱对碳烟颗粒进行性质测定,发现碳烟颗粒是结晶度和石墨化度都不高的洋葱碳;综合考虑下,本文将在单颗粒煤泥燃烧过程中产生的絮状物称为树状碳。在此基础上,本文进一步探索了不同工况下树状碳的生长情况以及树状碳的热稳定性,发现单颗粒煤泥表面有稳定火焰产生是树状碳生成的必要条件,且400℃是树状碳保持稳定性的一个临界温度。然后本文以实验现象及表征结果作为依据,通过理论分析将单颗粒煤泥燃烧生成树状碳的过程分为四个阶段:首先是单颗粒煤泥热解析出的挥发分通过二次化学反应形成粒径均匀且石墨化度不高的碳烟颗粒;然后反应生成的纳米碳烟颗粒被热泳力局限在挥发分燃烧的火焰界面内,通过布朗运动和热迁移现象,碳烟颗粒彼此之间发生碰撞聚合为更加复杂的凝聚体,形成特定形貌的树状碳;之后在碳烟颗粒生成作用占主导的情况下,树状碳在火焰界面内缓慢生长,部分区域会形成层状结构;最后随着析出挥发分的减少,火焰逐渐消失,碳烟颗粒在氧化作用下,树状碳同样逐渐消失。最后本文根据扩散限制凝聚(DLA)模型对碳烟颗粒的团聚过程进行模拟,从侧面验证了理论分析的正确性。

关键词：单颗粒煤泥碳烟颗粒树状碳 DLA

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列宁民族理论及其当代启示

列宁民族理论及其当代启示

作者：袁昊吉林农业大学

学位级别：硕士

19世纪末到20世纪初期,列宁在面对沙皇俄国旧制度以及一战后国家内部矛盾激化的情况下,将马克思、恩格斯的民族理论与本国多民族的实际情况相结合,成功的解决了苏联社会主义国家建设中的多民族问题,并形成了独特的列宁民族理论。我国同... 详细信息

19世纪末到20世纪初期,列宁在面对沙皇俄国旧制度以及一战后国家内部矛盾激化的情况下,将马克思、恩格斯的民族理论与本国多民族的实际情况相结合,成功的解决了苏联社会主义国家建设中的多民族问题,并形成了独特的列宁民族理论。我国同样是多民族国家,也面对着各式各样的民族问题,党的十八大以来,习近平总书记反复强调要切实“打牢中华民族共同体的思想基础”、“铸牢中华民族共同体意识”,在各民族中建立统一的文化认同,是解决民族问题的“根”与“魂”。本文以新时代中国特色社会主义建设进程中的民族问题为背景,通过阐释列宁民族理论,为我国处理民族问题提供重要的借鉴和启示。本文立足于列宁经典著作,对列宁民族理论展开了详尽的梳理。从文章的框架来看,其由绪论和正文两部分构成,在绪论部分中,着重分析了该课题的研究背景和创新之处,并通过国内外研究现状,梳理了文献综述。在正文部分,首先,从列宁民族理论的理论渊源和时代背景出发;其次,对列宁民族理论的内容进行论述,其中包括:列宁民族殖民地思想、列宁平等思想、列宁民族团结思想、列宁民族自决权思想;再次,在分析其内容的基础上,总结了列宁民族理论在发展过程中的历史贡献;最后,结合我国民族工作的实际现状,即为我国新时代治理民族问题提供启示,也为构建新时代和谐的民族关系提供参照。在社会主义现代化建设的关键时期,铸牢中华民族共同体意识的提出,更是为中华民族伟大复兴提供了思想指引,同时也进一步完善中国特色民族理论体系。

关键词：民族理论马克思主义民族关系当代启示

脊髓损伤患者认知强化综合干预模式的实证研究

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脊髓损伤患者认知强化综合干预模式的实证研究

作者：袁昊炜安徽医科大学

学位级别：硕士

目的本研究基于神经可塑性理论,结合课题组前期研究成果,从生理-心理-社会的角度出发,在脊髓损伤人群中开展认知强化训练并调查其康复依从性,继而运用认知强化综合干预模式进行临床干预,追踪脊髓损伤患者康复效果,验证本干预方案的可行... 详细信息

目的本研究基于神经可塑性理论,结合课题组前期研究成果,从生理-心理-社会的角度出发,在脊髓损伤人群中开展认知强化训练并调查其康复依从性,继而运用认知强化综合干预模式进行临床干预,追踪脊髓损伤患者康复效果,验证本干预方案的可行性和有效性,为改善脊髓损伤患者认知功能、延缓认知障碍提供临床借鉴。方法第一步,于2021年5月至10月选取合肥市两所三甲医院105名脊髓损伤患者开展认知强化训练并进行问卷调查,考察其康复期间训练依从性水平,为开展临床对照研究奠定基础。第二步,选取2021年11月至2022年2月合肥市某三甲医院就诊的48名脊髓损伤患者为对照组,采用常规康复护理;选取2022年3月至9月就诊的40名患者为干预组,在对照组的基础上实施认知强化综合干预模式。分别于干预开展前、干预开展后1个月、干预开展后3个月收集患者相关资料。使用SPSS 23.0进行数据录入并采用重复测量方差分析并比较两组患者各项指标,评价干预方案的有效性。结果依从性调查结果显示,脊髓损伤患者居家后认知训练依从性一般,主要受患者身体锻炼自我效能水平、客观支持水平、自我照顾能力水平影响;临床试验阶段结果显示,两组患者认知功能评分、视空间执行能力得分、注意维度得分、抽象维度得分、记忆维度得分、定向维度得分、社会支持水平评分、主观支持维度得分、应对自我效能得分、焦虑水平评分存在交互作用(P<0.05)。简单效应分析结果显示,干预组患者的认知功能评分、视空间执行能力得分、注意维度得分、抽象维度得分、定向维度得分在干预后1个月有所改善(P<0.05),记忆维度得分在干预后3个月出现显著变化(P<0.05)。组间单独效应显示,干预组患者干预后1个月认知功能评分、注意维度得分、定向维度得分高于对照组患者(P<0.05);干预后3个月视空间执行能力得分、抽象维度得分、记忆维度得分均显著高于同时期对照组患者(P<0.05)。结论认知强化训练对患者自身条件存在一定客观要求,开展临床试验前需考虑多种影响因素,有必要根据患者个人情况对干预方法和干预剂量进行适当调整;本次干预结果显示,脊髓损伤认知强化综合干预模式对脊髓损伤患者的认知功能具有改善作用。综合性的干预手段不仅可用于延缓患者认知障碍的进程,还可以一定程度上改善患者的社会心理环境,促进患者身心康复。

关键词：脊髓损伤认知障碍依从性干预康复

复杂环境下多自由度连续体机器人运动规划研究

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复杂环境下多自由度连续体机器人运动规划研究

作者：袁昊北京化工大学

学位级别：硕士

多自由度连续体机器人相较于传统的轮式、足式机器人具有更好的灵活性,能够在非结构化复杂环境中完成检查及维修等任务,在航天、化工等领域得到长期关注。然而,场景的复杂化及连续体机器人自身存在的关节约束等因素,使其运动规划成为实... 详细信息

多自由度连续体机器人相较于传统的轮式、足式机器人具有更好的灵活性,能够在非结构化复杂环境中完成检查及维修等任务,在航天、化工等领域得到长期关注。然而,场景的复杂化及连续体机器人自身存在的关节约束等因素,使其运动规划成为实际应用过程中的痛点问题。本文以多自由度连续体机器人为研究对象,针对其复杂环境下的运动规划问题展开研究,主要研究内容如下:1、针对快速扩展搜索树算法因搜索空间采样随机导致的计算时间过长及无法完成路径生成问题,面向多自由度连续体机器人在复杂环境下的应用场景,研究考虑多自由度连续体机器人各关节角约束及末端执行器始末位置朝向的路径规划算法。建立多自由度连续体机器人二维模型,在四类环境下进行改进算法与现有算法的对比实验。建立多自由度连续体机器人三维模型,通过多个场景下的路径规划实验验证算法的可行性。2、面向复杂未知环境下多自由连续体机器人的轨迹规划问题,针对传统轨迹规划算法必须基于已知的环境信息且对数学模型有较高依赖性的问题,提出基于深度确定性策略梯度的连续体机器人轨迹规划算法,并利用Coppelia Sim进行仿真物理模型轨迹规划实验验证。3、针对传统连续体机器人三维空间作业困难的问题,搭建由绳索驱动的多自由度连续体机器人实验平台,基于模块化思想设计驱动通信和运动控制模块,并于所搭建样机上进行轨迹跟踪及三维空间复杂环境下的运动规划实验。仿真及样机实验证明,本文研究的多自由度连续体机器人及其运动控制算法具有较高的环境适应性,可以满足复杂环境下多自由度连续体机器人的实际应用需求。

关键词：多自由度连续体机器人路径规划轨迹规划