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基于机器学习的稻瘟菌致病因子关系网络的挖掘与分析

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基于机器学习的稻瘟菌致病因子关系网络的挖掘与分析

作者：赵恒毅吉林大学

学位级别：硕士

水稻作为全球最主要的食品来源之一,具有很高的经济价值。稻瘟病是我国水稻三大病害之一,是一种极为严重的真菌性病害,其致病成因是稻瘟菌侵染。稻瘟菌不仅对水稻产生危害,它还能感染小麦、大麦、小米等其他作物,对全球作物产量造成严... 详细信息

水稻作为全球最主要的食品来源之一,具有很高的经济价值。稻瘟病是我国水稻三大病害之一,是一种极为严重的真菌性病害,其致病成因是稻瘟菌侵染。稻瘟菌不仅对水稻产生危害,它还能感染小麦、大麦、小米等其他作物,对全球作物产量造成严重危害,是一种十分重要的植物病原体。当前,真菌-植物互作领域的研究虽然取得了一定的进展,但是由于真菌病原体在侵染植物的过程中包含抑制植物免疫、破坏植物细胞等多个生物过程,为理解复杂的真菌-植物分子作用机理增添困难。因此,仅通过单一组学研究无法很好地解析疾病发生过程中出现的复杂因果关系。随着高通量测序技术的不断发展,研究者可以通过多个组学数据整合分析生物特征和疾病之间的关联,呈现复杂的生物分子互作过程,解析分子标志物间的相互关系。本文从多组学数据出发,联合基因组学与转录组学,构建稻瘟菌-水稻互作网络,从而挖掘与分析稻瘟菌致病因子。本文提出基于WGCNA（Weighted Gene Co-Expression Network Analysis,加权基因共表达网络分析）的稻瘟菌-水稻互作预测模型——稻瘟菌关键因子预测模型（RBHFP,Rice Blast Hub Factor Prediction）,识别未知的稻瘟菌致病因子,即稻瘟菌关键sRNA。首先,获取高通量测序得到的水稻基因组学数据与稻瘟菌转录组学数据。基因组学方面,应用WGCNA模型对水稻基因构建加权共表达网络,筛选出110个与稻瘟病表达相关的关键水稻基因;转录组学方面,通过差异表达分析和表达率,筛选出366个稻瘟菌sRNA。然后,将稻瘟菌sRNA靶向至水稻基因,得到稻瘟菌-水稻互作对741对,构建出稻瘟菌sRNA-水稻m RNA异构网络,分析网络中的稻瘟菌节点,找出关键sRNA。最后,对稻瘟菌sRNA靶向的水稻基因进行功能富集分析,得到多条GO（Gene Ontology）和KEGG Pathway,富集通路均参与稻瘟菌侵染水稻过程,与水稻基因表达、分子合成、代谢等密切相关。本文所构建的RBHFP模型,整合了基因组学与转录组学数据,能够在多个组学层面上找出稻瘟菌-水稻互作过程中的水稻关键基因和稻瘟菌关键sRNA,并通过富集通路对所得稻瘟菌关键致病因子进行验证。该模型在某种程度上适用于其他真菌-植物互作生物过程中致病因子的预测,为其他真菌-植物互作的研究奠定了理论基础,揭示了真菌-植物互作过程中的分子作用机理,对植物真菌性复杂疾病致病因子的挖掘提供了强有力的支持,提供了新的思路和研究方向。

关键词：稻瘟菌-水稻互作高通量测序 sRNA 多组学整合分析机器学习

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基于伴随求解器的PEMFC喷射器尺寸优化

科学技术与工程 2023年第11期23卷 4660-4667页

作者：赵恒毅刘方上海电力大学能源与机械工程学院上海200090

喷射器以其体积小、无运动部件等一系列优点,正成为氢燃料电池氢气再循环的理想解决方案。通过使用计算流体动力学(computation fluid dynamic,CFD)模拟了燃料电池氢循环喷射器不同进口压力下,喷射器内部流场情况,通过伴随方法找出了对... 详细信息

喷射器以其体积小、无运动部件等一系列优点,正成为氢燃料电池氢气再循环的理想解决方案。通过使用计算流体动力学(computation fluid dynamic,CFD)模拟了燃料电池氢循环喷射器不同进口压力下,喷射器内部流场情况,通过伴随方法找出了对引射比的影响最大的喷射器位置,获取了多组工况下喷射器内部压力场、速度场、质量分布场,分析了喷射器尺寸在不同工况下对喷射器性能的影响规律,并通过伴随方法对喷射器尺寸进行优化显著提升了引射比。结果表明:通过伴随方法分析后,得出喉口处对喷射器引射比影响最大,通过伴随方法优化模型后,各工况下喷射器引射比平均提23%。结果有助于未来宽工况喷射器的设计。

关键词：喷射器引射比伴随方法结构优化氢循环

视觉Transformer在医学图像分析中的应用研究综述

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计算机工程与应用 2023年第8期59卷 41-55页

作者：石磊籍庆余陈清威赵恒毅张俊星内蒙古大学计算机学院呼和浩特010021 内蒙古科技大学包头医学院计算机科学与技术学院内蒙古包头014040 包头医学院第二附属医院内蒙古包头014040

深度自注意力网络(Transformer)对输入信息全局特征和长距离相关性具有天然良好的建模能力,其与卷积神经网络(CNN)的归纳偏置特性具有较强互补性。受其在自然语言处理领域取得巨大成功的启发,Transformer已被广泛引入到计算机视觉各项... 详细信息

深度自注意力网络(Transformer)对输入信息全局特征和长距离相关性具有天然良好的建模能力,其与卷积神经网络(CNN)的归纳偏置特性具有较强互补性。受其在自然语言处理领域取得巨大成功的启发,Transformer已被广泛引入到计算机视觉各项任务特别是医学图像分析领域并已取得了不俗表现。对Transformer与自然图像结合的典型工作进行介绍,根据视觉Transformer在医学图像分割、医学图像分类以及医学图像配准等子领域对相关工作按照不同病灶及部位进行了整理和归纳,重点对一些代表性研究工作的实现思想进行了详细分析。对现有研究工作进行了讨论并对未来方向进行了展望,以期为该领域的进一步深入研究提供参考。

关键词：视觉Transformer 医学图像分割医学图像分类医学图像配准

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郑州市以房养老对策研究

郑州市以房养老对策研究

作者：赵恒毅西北师范大学

学位级别：硕士

我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。我国经济社会的巨大变革与发展促使人们生活质量大幅提升,生活方式的改变与医疗条件的改进使得人口预期寿命普遍延长,人口老龄化逐步成为一个世... 详细信息

我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。我国经济社会的巨大变革与发展促使人们生活质量大幅提升,生活方式的改变与医疗条件的改进使得人口预期寿命普遍延长,人口老龄化逐步成为一个世界性的问题,我国正在逐步向深度老龄化社会演进。个人、家庭、社会、政府都面临着养老问题带来的挑战与对养老方式、观念的选择。基于我国的老龄化情况、人们的养老观念等现象,作为一种新型的养老模式的“以房养老”为我国养老问题提出了新的解决思路。“以房养老”模式中的反向抵押贷款提倡把老年人名下的房产抵押给金融机构,从而获得用于养老的现金流,这种模式可以使房产价值最大化,最终实现养老模式与养老观念的创新。“以房养老”在国外实践较早,具有较丰富的经验,但在国内实践时间短、案例少,运行模式、法律法规、制度建设等都存在较大空缺。基于此,本文以河南省会郑州市为调查对象,以调查问卷的形式搜集当地老年人群体对以房养老的需求和看,通过对比、分析和总结,对郑州市开展“以房养老”的必要性与可能性进行探讨。郑州市开展“以房养老”的必要性因素包括:人口老龄化现象严重、家庭养老功能弱化、社会养老保障体系与养老问题之间的不协调等。从可能性因素上看,包括国家政策支持、房地产行业与金融行业的发展、养老观念的转变、人们生活质量的提升与生活方式的改变等。最后,作者结合调查数据的分析、和国内外“以房养老”的典型案例,得出结论认为郑州市完全可以选择“以房养老”作为解决该市养老问题的重要补充方式,充分挖掘房产资源的价值与市场经济的巨大效力,通过不断完善相关政策法规与机制、加强宣传引导、规范房产市场的发展和鼓励多种主体机构参与等方式推进郑州市“以房养老”的试行和实施,充分体现“以人为本”的理念,更好地,因地制宜地解决郑州市的养老问题。

关键词：以房养老对策研究必要性和可行性需求分析

青海湖地区不同土地类型土壤有机碳及碳组分特征

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青海湖地区不同土地类型土壤有机碳及碳组分特征

作者：赵恒毅北京林业大学

学位级别：硕士

土地类型的改变,能显著影响土壤有机碳及其组分特征,进而影响到土壤与大气间的碳循环。为了解不同青海湖区土地类型土壤有机碳及其组分特征的变化,选择青海湖周边的小泊湖和仙女湾为研究区域,以不同土地类型下的高寒区土壤为研究对象,... 详细信息

土地类型的改变,能显著影响土壤有机碳及其组分特征,进而影响到土壤与大气间的碳循环。为了解不同青海湖区土地类型土壤有机碳及其组分特征的变化,选择青海湖周边的小泊湖和仙女湾为研究区域,以不同土地类型下的高寒区土壤为研究对象,采集小泊湖区湿地、草地和沙地以及仙女湾区域的草甸、沼泽化草甸和退耕地不同层次的土壤样本,研究土壤有机碳、水溶性有机碳、易氧化碳、粗颗粒有机碳、细颗粒有机碳和轻组有机碳含量和密度。同时,对表层土壤进行核磁共振测试,以了解不同土地类型下土壤有机碳的结构特征。本文主要结果如下：(1)小泊湖土壤有机碳含量在4.49-23.66g/kg之间,不同土地类型之间差异显著,表现为湿地>草地>沙地。土壤有机碳组分含量变化规律与有机碳一致,即湿地>草地>沙地。仙女湾土壤有机碳含量在17.46-23.15g/kg之间,且与有机碳组分含量在不同土地类型间的规律较为一致,除颗粒有机碳表现为沼泽化草甸>草甸>退耕地以外,其他均表现为草甸>沼泽化草甸>退耕地。(2)研究发现,小泊湖和仙女湾土壤有机碳密度分别为0.59～2.63 kg/m2和2.17-3.24 kg/m2,且不同土地类型土壤有机碳及其组分密度变化有一定规律：小泊湖变化规律为湿地>草地>沙地,而在仙女湾地区的变化规律除有机碳密度表现为草甸>沼泽化草甸>退耕地外,有机碳组分密度均表现为沼泽化草甸>草甸>退耕地。(3)通过对表层土壤有机碳的核磁共振分析发现,小泊湖和仙女湾不同土地类型土壤中有机碳结构组成相似,主要以烷氧碳和烷基碳为主,芳香碳和羧基碳所占比例较小。通过对比烷基碳/烷氧碳、疏水碳/亲水碳和脂肪族碳/芳香碳发现,小泊湖地区湿地有机碳结构较为稳定;但在仙女湾地区土壤有机碳结构稳定性较为复杂,从烷基碳/烷氧碳和疏水碳/亲水碳来看,退耕地有机碳稳定性较高,而从脂肪族碳/芳香碳来看,草甸有机碳的稳定性较高。综合来看,不同土地类型显著影响土壤有机碳及其组分含量和密度的变化以及结构特征。

关键词：不同土地类型有机碳有机碳组分有机碳结构

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《红楼梦》隐喻性话语的顺应性分析

《红楼梦》隐喻性话语的顺应性分析

作者：赵恒毅湖北师范学院

学位级别：硕士

《红楼梦》是中华民族文学中的瑰宝,其中使用了大量的隐喻。隐喻是我们日常言语交际中必不可少的一项重要工具。在交际中,隐喻的成功使用和理解同时也在一定程度上反应了说话人和听话人在认知、社会、文化上的趋同性,也即是顺应交际双... 详细信息

《红楼梦》是中华民族文学中的瑰宝,其中使用了大量的隐喻。隐喻是我们日常言语交际中必不可少的一项重要工具。在交际中,隐喻的成功使用和理解同时也在一定程度上反应了说话人和听话人在认知、社会、文化上的趋同性,也即是顺应交际双方的结果,否则隐喻难以理解,交际更无从谈起。顺应论的提出是比利时语用学家Verschueren根据达尔文的生物进化论运用到语言学领域的一次成功尝试,该理论不仅摒弃了以往语用学研究的条条框框,不止限于对一些传统课题的研究,而是把顺应论看作是语言学研究综观,使用语言就是选择语言,提出了研究语言使用要综合考虑社会、认知和文化因素,并提出了四个研究角度进行综合的语用研究。具体地说,它们包括语境关系顺应、结构顺应、动态顺应、和顺应过程的意识凸显性。这四个研究角度作为研究语言使用的语用学方法中互为依存的几个研究重点,是一个完整的有机体。本文主要分为五章,第一章为绪论部分,主要陈述了该选题的背景和意义,以及前人对隐喻和顺应论的研究概况,并提出本文的研究创新之处。第二章运用相关语用学理论,分析《红楼梦》中隐喻性话语的不同语用功能。第三章,在以《红楼梦》(前八十回)为语料库的基础上,除开诗词中出现的隐喻,找出其中人物对话的隐喻性话语,并尝试运用Verschueren的语用顺应论中的语境顺应分析这些隐喻性话语。语境是理解隐喻必不可少的因素,包括三大因素:社交世界、物理世界、心理世界。交际双方对隐喻性话语的理解,就是顺应语境中的这三大影响因素的结果。第四章主要是从文化的角度阐述《红楼梦》隐喻性话语,作为封建社会的百科全书,使用隐喻性话语也是顺应中华民族文化传统,受封建传统社会文化的制约。最后一章为结语部分。通过分析研究,一是旨在能够更好的理解文学名著《红楼梦》,二是能够帮助人们更好的理解隐喻性话语并在交际中能够更好的去使用。

关键词：顺应论隐喻语境文化

双位点激动剂托烷化改造调控M1胆碱受体作用特性的机制研究

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双位点激动剂托烷化改造调控M1胆碱受体作用特性的机制研究

作者：赵恒毅上海交通大学

学位级别：硕士

M胆碱受体属于G蛋白偶联受体,具有M15五种亚型,其中M1亚型主要分布在皮层、海马、纹状体等中枢神经系统,参与学习记忆、精神情绪等活动,与阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)等多种重大疾病密切相关,多种M1胆碱受体激动剂在针对AD... 详细信息

M胆碱受体属于G蛋白偶联受体,具有M15五种亚型,其中M1亚型主要分布在皮层、海马、纹状体等中枢神经系统,参与学习记忆、精神情绪等活动,与阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)等多种重大疾病密切相关,多种M1胆碱受体激动剂在针对AD的临床试验中因外周胆碱能副作用而失败,亚型选择性低是制约M1受体药物临床应用的关键问题。高度保守的正构位点位于M胆碱受体跨膜区,为高亲和力位点;而序列保守程度低的别构位点则位于胞外区,易于实现受体亚型选择性。通过同时结合正构位点及别构位点,开发兼具亚型选择性和高亲和力的双位点激动剂已经成为相关药物研发的热点。VU0184670是重要的M1胆碱受体双位点激动剂,在其哌啶环上增加两个碳原子进行托烷化改造得到VU0415371,其M1胆碱受体的高选择性得以保留,但对M25胆碱受体由激动转为拮抗,提示托烷化前后配体与M1胆碱受体少数关键氨基酸结合位点的变化引起了结合方式的改变。然而托烷化改造对正构和别构位点存在何种影响目前未知,需要研究此类调控剂与M1胆碱受体的构效关系及互作机制。本课题通过同源模建、分子对接的方法构建并验证双位点激动剂VU0184670、VU0415371与M1胆碱受体的互作模型;运用分子动力学模拟的方法,预测参与VU0184670、VU0415371与M1胆碱受体互作的关键氨基酸;通过定点突变的方法阐明托烷化改造调节双位点激动剂与M1胆碱受体互作的结构基础,明确双位点激动剂托烷化改造调控其M1胆碱受体作用特性的机制。本文主要结果如下:(1)Y82、Y85、Q177、Y179、E397、W400、E401和Y404位点可能参与托烷化前后配体与M1胆碱受体的互作,K392、E397、E401和Y404位点可能参与托烷化配体对M1胆碱受体的调控。(2)Y82和Y404位点可阻碍配体对M1胆碱受体的激活过程,使得配体占据正构位点但却难以产生激动活性,在M1受体中上述作用因K392和E397的存在而受抑制,而M25受体不具有上述两个位点,使得Y82和Y404位点对受体激活的阻碍效应更加显著。(3)托烷化前配体可通过Y85位点激动M1胆碱受体,而托烷化后配体的托烷环刚性结构可使Y82与Y404位点的阻碍作用得到加强,进而阻碍通过Y85位点对M1胆碱受体的激活,最终使得托烷化后配体失去对M25受体正构位点的激动活性,由激动转为拮抗。本研究首次阐明双位点激动剂托烷化改造调控M1胆碱受体的作用机制;阐释托烷化后配体的M25胆碱受体激动活性反转的结构机制;为改造M1胆碱受体双位点激动剂提供重要的关键残基互作信息。

关键词： M1胆碱受体双位点激动剂托烷化改造分子动力学模拟定点突变

基于深度学习和目标特征融合的SAR图像识别方法研究

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基于深度学习和目标特征融合的SAR图像识别方法研究

作者：赵恒毅江苏师范大学

学位级别：硕士

人工智能是当今社会的热门话题,也是科学技术研究的热点,而图像识别是人工智能的一个重要领域。本文选择SAR图像识别问题为研究方向,探讨基于深度学习和目标特征融合的图像识别方法。当今以深度学习为核心设计的智能算法,其灵活性、智... 详细信息

人工智能是当今社会的热门话题,也是科学技术研究的热点,而图像识别是人工智能的一个重要领域。本文选择SAR图像识别问题为研究方向,探讨基于深度学习和目标特征融合的图像识别方法。当今以深度学习为核心设计的智能算法,其灵活性、智能性和通用性也在不断挑战人类认知的极限,而这些特点正是目前SAR目标识别技术发展进步所必须的。因此,以深度学习理论为核心,对SAR图像识别关键技术和面临的问题进行探讨具有很好的理论研究意义和实际应用价值。本文主要工作如下:（1）对比了Gabor滤波器、LBP算子以及HOG算子的原理;针对这三个传统算子的性能,探讨了将传统算子和卷积神经网络结合的方法。首先采用上述算子分别对图像进行处理,并将处理后的二维特征矩阵输入到卷积神经网络中进行训练,提出了适应本文研究问题的卷积神经网络框架。仿真实验结果发现,结合了卷积神经网络后,三种算子的分类性能都要优于直接采用卷积神经网络识别的算法,兼顾了三种算子的优越性;同时,其性能明显优于直接采用三种算子进行特征提取的方法,并兼顾了卷积神经网络的优越性。（2）考虑到卷积神经网络最后一层分类性能的不足,本文将卷积神经网络最后一层全连接层的输出单独取出,并把卷积神经网络当成一个特征提取算法,利用传统的非线性映射能力更强的分类器进行分类。同时,考虑到极限学习机的优点,将其应用于特征分类器,并针对普通极限学习机性能的不足,对算法进行了适当的改进。结果表明,改进的极限学习机分类器获得了满意的结果,性能优于常规的极限学习机。（3）本文给出了两种深度学习和目标特征融合的SAR图像识别算法。一是特征级的融合算法,利用自编码器将三种算子结合卷积神经网络提取的特征进行降维融合;二是决策级的融合算法,分别采用改进的极限学习机对三个算子提取的特征进行分类,并利用DS证据理论对分类的结果进行融合。仿真结果表明,两种融合方法都要优越于传统的单一特征方法。

关键词： SAR图像识别深度学习目标特征融合算法

长征国家文化公园红色景观微域识别及涵化解析——以红25军长征沿线为例

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风景园林 2023年第2期30卷 73-81页

作者：李哲赵恒毅曹银银周正东南大学建筑学院

【目的】基于当前国家文化公园建设背景,面向红色文化密集区域的景观资源系统识别、协同演进与提质增效,深入开展长征沿线景观微域研判及其空间演进研究,已经成为当前长征国家文化公园空间建设发展的现实基础,相关方法与技术亟待挖掘。... 详细信息

【目的】基于当前国家文化公园建设背景,面向红色文化密集区域的景观资源系统识别、协同演进与提质增效,深入开展长征沿线景观微域研判及其空间演进研究,已经成为当前长征国家文化公园空间建设发展的现实基础,相关方法与技术亟待挖掘。【方法】通过构建红色景观微域“识别-涵化”研究框架,以红25军长征沿线为例,建立红色景观微域解析要素体系,探析景观微域识别及微域涵化的关联方法与基础技术,并结合红25军长征典型区段分析研讨长征线路微域涵化效应与建设策略。【结果】研究发现在微域要素系统识别基础上,结合最小累积阻力模型、加权因子叠加法、微域涵化评估体系与三维矩阵模型可有效开展长征沿线红色景观微域识别与分类评估。【结论】研究为长征国家文化公园中红色景观的资源管控与传承发展提供分析途径,助力景观资源有序演进与高质量发展。

关键词：国家文化公园红色景观微域识别微域涵化最小累积阻力(MCR)模型加权因子叠加法长征