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一种基于Petri网的多机器人路径规划建模方法

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西北工业大学学报 2024年第4期42卷 716-725页

作者：褚晶周力岳颀胡悦郑子轩黄勇西安邮电大学自动化学院陕西西安710121 西安邮电大学电子工程学院陕西西安710121 西北工业大学航天学院陕西西安710072

月球基地建设是当前各国月球探测与开发计划的核心使能技术之一。然而,为消除高昂的运输成本和有限载人航天技术的约束,使用多机器人团队建造月球基地的新研究方案被提出,该方案的关键是如何实现多机器人针对复杂任务的路径规划。为此,... 详细信息

月球基地建设是当前各国月球探测与开发计划的核心使能技术之一。然而,为消除高昂的运输成本和有限载人航天技术的约束,使用多机器人团队建造月球基地的新研究方案被提出,该方案的关键是如何实现多机器人针对复杂任务的路径规划。为此,以月球基地建设场景中的探测采集区域、采集月壤、搬运月壤等作为复杂的任务输入,研究了一种基于Petri网模型的多机器人路径规划建模方法。构建了多机器人运动的Petri网模型;使用线性时序逻辑(linear temporal logic,LTL)语言描述月球基地建设的相关任务;将Petri网模型和LTL公式结合求解得到多机器人路径;在Matlab软件中进行仿真验证,并与使用切换系统的建模方法进行对比。结果表明,使用Petri网模型所需的建模总时间比切换系统模型单个任务的建模时间减少2个数量级,说明建立的Petri网多机器人模型具有避免维度爆炸、计算高效等优势。

关键词：月球基地建设 Petri网模型路径规划建模线性时序逻辑

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相变存储器材料设计与多尺度模拟的研究进展

金属学报 2024年第10期60卷 1362-1378页

作者：沈雪阳褚瑞轩蒋宜辉张伟西安交通大学金属材料强度国家重点实验室材料创新设计中心

大数据时代人工智能、5G、云计算等先进技术对数据存储与处理的需求急剧上升，而新型非易失性存储材料与器件的研发则为大幅提升算力提供了契机。同时，人工智能技术驱动的科学研究范式也为进一步提升存储器件性能提供了新的研发模式。... 详细信息

大数据时代人工智能、5G、云计算等先进技术对数据存储与处理的需求急剧上升，而新型非易失性存储材料与器件的研发则为大幅提升算力提供了契机。同时，人工智能技术驱动的科学研究范式也为进一步提升存储器件性能提供了新的研发模式。本文聚焦于相变存储材料与器件在计算与数据驱动下的研究进展，详细论述了大尺度第一性原理分子动力学、新材料设计与高通量材料筛选、多尺度模拟与机器学习势开发等先进材料计算方法在相变存储材料研究中的具体应用，并展望了相变存储技术发展所面临的机遇与挑战。

关键词：相变存储材料第一性原理高通量计算多尺度模拟机器学习势

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相变存储新材料设计与多尺度模拟的研究进展

金属学报 2024年

作者：沈雪阳褚瑞轩蒋宜辉张伟西安交通大学金属材料强度国家重点实验室材料创新设计中心

关键词：相变存储材料第一性原理高通量计算多尺度模拟机器学习势

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从亚洲VKC专家共识看我国VKC的防治

中华实验眼科杂志 2024年第2期42卷 165-171页

作者：晋秀明蔡子轩王宁浙江大学医学院附属第二医院眼科中心杭州310009

亚洲专家工作组完成了2022年春季角结膜炎(VKC)共识,对亚洲VKC的定义、分类、临床表现、诊断与治疗等做出了详细介绍,确定了尚未满足的临床需求,包括:(1)VKC患者的诊断和治疗尚无明确的标准,该病的发病机制尚不清楚,且抗变态反应治疗对... 详细信息

亚洲专家工作组完成了2022年春季角结膜炎(VKC)共识,对亚洲VKC的定义、分类、临床表现、诊断与治疗等做出了详细介绍,确定了尚未满足的临床需求,包括:(1)VKC患者的诊断和治疗尚无明确的标准,该病的发病机制尚不清楚,且抗变态反应治疗对中度或重度患者往往无效;(2)治疗和管理亟待规范,亚洲各国对相同严重程度的患者所采用的治疗和管理策略差别很大,缺乏明确的、标准化的指南和分级系统;(3)安全性以及药物相关并发症;(4)药物治疗的最佳剂量方案。本文将对上述内容进行解读,并结合《我国过敏性结膜炎诊断和治疗专家共识(2018年)》进行分析,以期对我国VKC防治有所帮助。

关键词：变应性结膜炎诊断治疗春季角结膜炎亚洲专家共识

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机器学习中作品利用的著作权补偿金制度研究

科技与出版 2024年第7期 28-36页

作者：袁真富夏子轩上海大学法学院知识产权学院上海200444

在ChatGPT等生成式人工智能的助推下,机器学习开启了超大规模预训练的浪潮。在机器学习的数据训练等场景中,作品素材的巨量使用导致权利许可机制失灵、单个作品的微量使用导致侵权判定机制失灵、作品资源的隐蔽使用导致侵权举证机制失灵... 详细信息

在ChatGPT等生成式人工智能的助推下,机器学习开启了超大规模预训练的浪潮。在机器学习的数据训练等场景中,作品素材的巨量使用导致权利许可机制失灵、单个作品的微量使用导致侵权判定机制失灵、作品资源的隐蔽使用导致侵权举证机制失灵、AI内容的海量输出导致创作激励机制失灵。作为一种利益平衡机制,著作权补偿金制度基于作品整体利用的共同价值回应,将适当恢复受到AIGC挤压的人类作者利益,并通过呼应权利弱化和利益分享理论,继续给予人类作者的有限垄断激励。相较于集体管理、法定许可等解决方案,补偿金制度回避了侵权判断难题、省略了许可谈判程序、解决了使用费分配难题、避免了使用费堆叠问题,且不影响专有权独立行使。在补偿金制度本土化过程中,可以从厘清支付补偿金的义务主体、明确补偿金的法定征收主体、采取比例费率的征收标准、确立面向公共利益的使用机制等方面构建适应AIGC时代的补偿金制度。

关键词：生成式人工智能机器学习著作权补偿金制度

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Fe-PC-CNT中空纤维膜对磺胺甲噁唑的电芬顿降解研究

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安全与环境学报 2024年第9期24卷 3637-3646页

作者：乔森季子轩大连理工大学环境学院辽宁大连116024

研究利用铁-多孔碳-碳纳米管(Ferrum-Porous Carbon-Carbon Nanotube,Fe-PC-CNT)中空纤维膜作为过滤中心和电化学阴极构建电芬顿体系,该体系能够将模拟废水中的溶解氧在膜表面还原成过氧化氢(H_(2)O_(2)),进而在Fe~(2+)的催化下产生羟... 详细信息

研究利用铁-多孔碳-碳纳米管(Ferrum-Porous Carbon-Carbon Nanotube,Fe-PC-CNT)中空纤维膜作为过滤中心和电化学阴极构建电芬顿体系,该体系能够将模拟废水中的溶解氧在膜表面还原成过氧化氢(H_(2)O_(2)),进而在Fe~(2+)的催化下产生羟基自由基(·OH),以达到降解磺胺甲噁唑(Sulfamethoxazole,SMX)的目的。利用场发射扫描电子显微镜(Field Emission Scanning Electron Microscopy,FE-SEM)、X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)对电芬顿膜形貌及元素价态进行分析,结果显示膜内部存在微孔结构,膜表面存在铁离子,利于H_(2)O_(2)的产生及活化。通过试验探究,发现在施加电压为-1.0 V(***)、pH值为3、SMX初始质量浓度为600μg/L的条件下能够去除96.5%的SMX。根据猝灭试验和电子顺磁共振测试,得知·OH是反应中存在的主要活性物种。此外,Fe-PC-CNT中空纤维膜在4个循环后仍表现出良好的稳定性。研究可为去除水环境中的抗生素提供方案。

关键词：环境工程学电芬顿羟基自由基膜过滤磺胺甲噁唑

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基于杯[4]芳烃配体的金属—有机框架材料合成及对水中90Sr和Pb2+萃取研究

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基于杯[4]芳烃配体的金属—有机框架材料合成及对水中90Sr和Pb2+...

作者：高子轩烟台大学

学位级别：硕士

随着工业化和城市化的快速发展,放射性废水以及含重金属离子的工业废水不达标或无序排放,对水体环境造成严重污染。金属-有机框架材料（MOFs）作为一种新型材料受到广泛关注,其不仅含有大的比表面积、规则的孔道,而且还可以对其孔道负... 详细信息

随着工业化和城市化的快速发展,放射性废水以及含重金属离子的工业废水不达标或无序排放,对水体环境造成严重污染。金属-有机框架材料（MOFs）作为一种新型材料受到广泛关注,其不仅含有大的比表面积、规则的孔道,而且还可以对其孔道负载不同的官能团进行修饰构建不同的MOFs材料,以实现对某些污染物的高效萃取分离。本文选用杯[4]芳烃作为前驱体,对其下缘进行功能化修饰,得到了一种四羧基杯[4]芳烃。利用四羧基杯[4]芳烃与不同的金属离子(Cu,Zn,Mn)在溶剂热的条件下进行反应,得到了三种不同结构的MOFs（Cu-MOF、Zn-MOF和Mn-MOF）,对合成的三种MOFs进行了表征,并详细研究了它们对水体中污染物(Sr和Pb)的萃取性能。主要成果如下:（1）利用四羧基杯[4]芳烃（记为L）与CuCl·2HO在溶剂热条件下反应,成功地合成了一种新型的MOF材料（Cu-MOF）。在碱性条件下（pH=10.0）有较高的水稳定性,这为我们进一步在碱性废水中萃取Sr奠定基础。实验研究发现Cu-MOF对5 ppm Sr的萃取在5分钟动力学迅速达平衡,符合二级动力学模型,其过程中化学作用占主导地位。Cu-MOF对Sr的最大萃取量147.6 mg g,并利用Langmuir和Freundlich线性拟合模型来研究,发现萃取过程符合Langmuir模型,相关系数0.993,表明萃取捕捉的过程是单分子层萃取。通过FT-IR分析机理,发现是Cu-MOF中未配位的羧基与Sr之间相互作用。（2）利用配体L和MnCl·4HO在溶剂热反应条件下生成一维Mn-MOF材料,用于Sr萃取研究。研究发现,Mn-MOF材料在较宽pH（5.0～9.0）范围内对Sr都具有优秀的萃取效果,萃取效率可达99.9%。后续在热力学实验中,Mn-MOF材料对Sr最大萃取饱和容量可达236.8 mg g,超过了大多数的材料。我们通过Langmuir模型和Freundlich模型对等温线拟合,发现Langmuir模型能更好地拟合,线性相关系数0.997,这表明Mn-MOF材料对Sr萃取过程以单层萃取为主。此外,我们通过FT-IR分析发现,Mn-MOF中的O与Sr结合,Sr成功负载MOF材料上,因此对Sr有优秀的萃取容量。（3）利用已合成配体L,2,2-联吡啶,Zn（NO）·6HO成功的合成了一种新型的Zn-MOF材料,并应用于Pb的萃取。在结构中有大量未配位的羧酸（COOH）可作为捕捉位点与污染物相互作用,提高对目标污染物的萃取能力。通过实验研究发现,Zn-MOF材料在较宽的pH（4.0～7.0）范围内对Pb具有优秀的萃取效率,这为其在实际环境中的应用开发奠定了良好的基础。Zn-MOF对5 ppm的Pb在20分钟内动力学达平衡,且最大萃取饱和容量243.57 mg g,符合Langmuir模型,拟合线性相关系数0.999,表明此过程中化学萃取起主要作用。且Zn-MOF有较好的选择性和抗干扰效果,这为其在实际应用中开拓了广阔的前景。

关键词：金属有机框架材料杯芳烃萃取放射性锶铅离子

东北典型农业农村源VOCs排放及对臭氧污染的影响研究

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东北典型农业农村源VOCs排放及对臭氧污染的影响研究

作者：夏子轩吉林大学

学位级别：硕士

随着我国城市化的加快、人口的不断增长,大气污染已经成为重要的环境问题且越来越受到研究者们的重视。在2023年国务院部署的《空气质量持续改善行动计划》的推动下,颗粒物（PM）等大气污染物的改善已经非常明显,但是臭氧（O3）污染的... 详细信息

随着我国城市化的加快、人口的不断增长,大气污染已经成为重要的环境问题且越来越受到研究者们的重视。在2023年国务院部署的《空气质量持续改善行动计划》的推动下,颗粒物（PM）等大气污染物的改善已经非常明显,但是臭氧（O3）污染的下降速率并不突出,甚至在一些地区的O3浓度不降反增,成为了我国大气污染研究的重点。许多研究表明,区域O3的污染与O3前体物的排放之间存在密切联系,因此很多研究者将O3污染问题落脚到了前体物挥发性有机化合物（VOCs）上。然而,我国对于VOCs的研究主要针对于发达地区（京津冀、长三角、珠三角等）的工业排放源,对于东北地区农业源的研究仍处于薄弱环节,因此明确农村地区及典型农业源VOCs的时空排放特征与O3效应特征对区域O3的治理与管控有重要意义。基于上述背景,本研究首先对东北典型农业城市（长春市）及周边地区进行了全面的走航监测,依次定量揭示并评估了农村地区及典型农业源VOCs的浓度特征、化学组分特征和臭氧生成潜势（OFP）。其次,基于农村地区走航监测的结果,本研究针对典型农业源（农药施放源）进行深入分析,通过本地实验数据计算了农药施放VOCs的本地化排放因子,编制了2023年长春市1 km×1 km的高精度本地化VOCs排放清单。最后,基于本地化排放清单,本研究通过WRF-Chem模型对2种典型农药（旱田除草剂、水田除草剂）污染事件的O3排放情况进行了模拟,并分别设置了2种农药VOCs减排情景（减排20%、减排50%）,明确了农药释放VOCs对区域O3污染的影响程度、定量评估了农药释放VOCs的减排效果。以上研究,从农业农村区VOCs背景监测到针对典型农业源VOCs编制高精度本地化排放清单再到基于本地化清单的模型模拟评估,构建了完整且系统的农业源VOCs研究方法,主要结果如下:（1）秸秆焚烧时期,农村地区的总VOCs（TVOC）浓度增长了9.5倍,平均浓度:农村(995μg·m-3)>郊区(364μg·m-3)>城市(127μg·m-3)。这表明秸秆焚烧在区域VOCs污染中占主导,其中1,1-二氯乙烯（22.3%）可能是导致O3浓度潜在增加的主要化合物。常规时期（无秸秆焚烧事件）,农村地区的TVOC浓度(94μg·m-3)<郊区(96μg·m-3)<城市(297μg·m-3),占高排放区（汽车加工、城市道路）的17%和42%,是不可忽视的VOCs排放区,同时也表明除秸秆焚烧源之外的其他农业源也可能是导致区域VOCs污染的重要排放源。其中,烯烃（31.5%）和烷烃（28.5%）的贡献最大,丁烯（79.0%）的臭氧生成能力最强。（2）2023年长春市全年农药VOCs的排放量为14.4 kt,其中,除菌剂（45.8%）是贡献最大的农药,旱田（73.6%）是贡献最大的土地类型,果园除草剂(0.97 t·km-2)是排放强度最大的农药。在空间分布上,长春市东南部地区农药VOCs的排放强度大且土地面积小,应作为首要管控区。旱田区域虽然排放强度最小但是其土地面积大,是不可忽视的排放区。在区县尺度上,榆树市全年排放量高于2600 t,应为重点管控区,九台区农药施放类型复杂是管控环节的难点。在时间分布上,夏季为农药VOCs污染的高发季节,排放量占全年的81.9%,应为重点管控时期,其中除菌剂的贡献最大（51.7%）。（3）长春市旱田除草剂和水田除草剂释放的VOCs不仅会导致长春市的O3污染加重,还会对周边地区（四平市、松原市、吉林市等）的O3浓度产生一定的影响。当对农药减排20%时,两种农药分别对区域O3浓度的降幅为7.2%和7.5%,考虑到农药减排难度的差异,建议优先对水田进行减排。当减排50%时,两种农药分别对区域O3浓度的降幅为14.2%和8.9%,应优先考虑对旱田除草剂进行管控。

关键词： VOCs 农业农村源臭氧污染排放清单模拟评估走航监测

人毛乳头细胞来源外泌体对PIG1黑素细胞功能的影响

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人毛乳头细胞来源外泌体对PIG1黑素细胞功能的影响

作者：陆子轩中国人民解放军海军军医大学

学位级别：硕士

白癜风是一种由于黑素细胞选择性破坏引起的以获得性表皮黑素细胞缺失为特征的色素脱失性疾病,影响世界人口的0.5%～2%。白癜风不仅影响美观,还可引发焦虑、抑郁等心理问题,对患者的生活带来巨大的影响。关于白癜风发病机制的假说包括... 详细信息

白癜风是一种由于黑素细胞选择性破坏引起的以获得性表皮黑素细胞缺失为特征的色素脱失性疾病,影响世界人口的0.5%～2%。白癜风不仅影响美观,还可引发焦虑、抑郁等心理问题,对患者的生活带来巨大的影响。关于白癜风发病机制的假说包括氧化应激、自身免疫反应、遗传易感性、代谢异常、炎性介质产生等,但其确切机制尚不清楚,目前研究认为白癜风发病的主要原因是自身免疫介导的黑素细胞破坏。白癜风的治疗仍然非常困难,常规疗法治疗周期较长、见效慢。JAK抑制剂鲁索替尼(Ruxolitinib)和托法替尼(Tofacitinib)被报道可使白癜风皮损复色,但停药后易复发。总之,白癜风的确切发病机制尚不明确,有效治疗仍处困境,亟需探索新的治疗方法。外泌体(exosomes)是可由几乎所有细胞释放的一类脂质双层包裹的胞外囊泡(extracellular vesicles,EVs),直径在约40～160 nm之间(平均约100 nm),可作为载体向靶细胞输送多种活性物质,发挥重要的物质交换和胞间通信作用,调控广泛的生理或病理反应。近年的研究表明外泌体可能参与了银屑病、特应性皮炎等多种皮肤病的发病过程。在白癜风中,外泌体在免疫调节、黑素细胞-角质形成细胞相互作用和黑素生成中发挥作用,表明黑素的产生与外泌体有关。间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)对许多疾病和损伤具有治疗和修复作用,间充质干细胞来源的外泌体(mesenchymal stem cell-derived exosomes,MSC-exo)可表现出与MSCs相似的功能,外泌体治疗相较细胞治疗具有低免疫原性且无致肿瘤作用,是一种有前景的新疗法。毛乳头细胞(dermal papilla cells,DPCs)是位于毛囊毛乳头(dermal papilla,DP)的间充质干细胞,被认为是毛囊发育和生长的信号中心。有研究显示DPCs可作用于黑素细胞有助于黑素合成。目前毛乳头细胞来源的外泌体(dermal papilla cell-derived exosomes,DPC-exo)对黑素细胞的作用尚鲜有研究,因此本课题针对DPC-exo对黑素细胞功能的影响进行研究,通过在体外将提取的人毛囊DPC-exo与PIG1黑素细胞共孵育,重点探究DPC-exo对PIG1黑素细胞黑素合成的影响及可能机制,在外泌体治疗白癜风这个方向上开展初步探索。第一部分:人毛乳头细胞来源外泌体的提取与鉴定目的:分离提取人毛乳头并种板培养,获取原代毛乳头细胞后进行扩增和鉴定。收集低代数毛乳头细胞上清液,提取外泌体并鉴定,保证后续实验所需外泌体的质量和数量。方法:1.经伦理批准和患者签字同意获取头皮肿物手术后废弃的人头皮组织,通过显微解剖法获取DP并种板培养。2.对从DP迁出的DPCs进行培养扩增,并通过流式细胞术检测相关标志物对其有无间充质干细胞特性进行鉴定。3.通过超速离心法从低代数DPCs(≤3代)上清液中分离提取外泌体。4.通过透射电镜(Transmission electron microscope,TEM)观察外泌体形态、纳米粒子追踪分析(nanoparticle tracking analysis,NTA)测定外泌体粒径、蛋白免疫印迹法(Western blotting,WB)检测外泌体标志蛋白(CD9、CD63和TSG101)来鉴定所提取的外泌体。结果:***周围迁出呈长梭形的DPCs,外观类似真皮成纤维细胞,增殖较快,有凝集性生长的特性。流式细胞术显示样本细胞CD90+CD105+,且不表达CD34、CD45,具有间充质干细胞特性。2.超速离心法获取的样本在电镜下可见圆形或者杯状结构颗粒物。NTA检测发现其直径为147.1±77.1 nm,符合正常外泌体粒径大小(40-160 nm)。WB可检测到外泌体表面标记物CD9、CD63和TSG101。第二部分:人毛乳头细胞来源外泌体对PIG1黑素细胞功能的影响目的:培养PIG1黑素细胞并进行鉴定,检测DPC-exo对PIG1黑素细胞活力、酪氨酸酶活性和黑素含量的影响,为后续的实验指明方向。方法:1.培养PIG1黑素细胞,通过流式细胞仪检测黑素细胞标志物Melan A的表达对其进行鉴定。2.经不同浓度DPC-exo处理48 h后,使用CCK-8法测PIG1黑素细胞活力、多巴氧化法检测酪氨酸酶活性、氢氧化钠法测定黑素含量。结果:***1黑素细胞在正常培养条件下贴壁生长,形态呈多角形或梭形,流式细胞分析表明样本中Melan A抗体标记阳性的细胞占比90%以上,可认为样本为黑素细胞。2.经过不同浓度DPC-exo处理48 h后,各实验组细胞活力均明显高于对照组(P<

关键词：白癜风黑素细胞黑素合成毛乳头细胞外泌体