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基于机器学习与分子动力学模拟挖掘天南星治疗重度抑郁症的潜在抗炎靶点和关键活性成分

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中草药 2024年第15期 5174-5188页

作者：郑远腾夏漓张秀军靳梦华北理工大学心理与精神卫生学院齐鲁工业大学(山东省科学院)生物研究所山东省科学院药物筛选技术重点实验室华北理工大学心理与精神卫生学院公共卫生学院

目的利用生物信息学的方法结合多种机器学习模型，寻找天南星治疗重度抑郁的潜在抗炎靶点，并从免疫炎症角度探讨其发病机制。采用分子对接、药物相似性评估和分子动力学模拟，筛选天南星治疗重度抑郁的关键活性成分，以期对相关治疗... 详细信息

目的利用生物信息学的方法结合多种机器学习模型，寻找天南星治疗重度抑郁的潜在抗炎靶点，并从免疫炎症角度探讨其发病机制。采用分子对接、药物相似性评估和分子动力学模拟，筛选天南星治疗重度抑郁的关键活性成分，以期对相关治疗药物与治疗策略的开发提供参考。方法利用CIBERSORT与基因集变异分析（gene set variation analysis,GSVA）验证免疫炎症假说，并寻找免疫标志物。基于TCMSP、GEO和Swiss Target Prediction数据库，获得天南星潜在作用靶点与重度抑郁相关靶点，并利用费舍尔精确检验探究相关靶点的关联性。采用加权基因共表达网络（weighted gene co-expression network analysis,WGCNA）分析获得与免疫炎症相关的基因共表达模块。通过将炎症相关基因、天南星潜在作用靶点、重度抑郁相关靶点、与免疫炎症相关的绿松石模块（Turquoise）取交集获得天南星治疗重度抑郁症的候选抗炎靶点。采用基因本体（gene ontology,GO）和京都基因与基因组百科全书（Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG）富集分析探究候选抗炎靶点涉及的生物学过程和相关通路。构建8个机器学习模型，以筛选潜在抗炎靶点。利用受试者工作特征（receiver operator characteristic,ROC）曲线与相关分析筛选出潜在抗炎靶点并进行外部验证。使用分子对接与药物相似性评估筛选天南星的关键活性成分，并采用分子动力学模拟验证分子对接与药物相似性评估的结果。结果正常组与重度抑郁患者的炎症得分存在显著性差异（P<0.05）,CD8 T细胞为重度抑郁患者的免疫标志物。天南星潜在作用靶点和重度抑郁相关靶点具有关联性，与免疫炎症最相关的基因共表达模块为绿松石模块。候选抗炎靶点具有8个，涉及的生物学过程为炎症反应调节，相关通路为Fc-RI信号通路与T细胞受体信号通路。随机森林为最优模型，且纳入的靶点都具有较高的辨别力。ROC曲线与相关分析指出，花生四烯酸5-脂氧合酶（arachidonate 5-lipoxygenase,ALOX5）为治疗重度抑郁的潜在抗炎靶点，且外部验证具有组间差异（P<0.05）。分子对接结果显示，有6种天南星主要活性成分对接成功。药物相似性评估显示，8,11,14-二十二碳三烯酸甲酯、24-表柏甾醇具有较好的成药性。分子动力学模拟验证了分子对接与药物相似性评估的结果。结论 ALOX5和8,11,14-二十二碳三烯酸甲酯为天南星治疗重度抑郁的潜在抗炎靶点及关键活性成分。

关键词：天南星重度抑郁机器学习分子对接分子动力学模拟 8,11,14-二十二碳三烯酸甲酯花生四烯酸5-脂氧合酶

红曲霉奶酪的生物活性研究及ACE抑制肽的筛选

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食品科学 2024年第5期45卷 40-48页

作者：贾向飞郑远荣刘振民吴涵清周杨阳上海海洋大学食品学院上海201306 乳业生物技术国家重点实验室上海乳业生物工程技术研究中心光明乳业股份有限公司乳业研究院上海200436 江南大学食品学院江苏无锡214122

研究红曲霉对奶酪成熟过程中生物活性肽,尤其血管紧张素转换酶(angiotensin-converting enzyme,ACE)抑制肽的影响。以不接种红曲霉的奶酪为对照组,研究奶酪成熟过程中的可溶性氮含量、α-葡萄糖苷酶抑制活性和ACE抑制活性,对红曲霉奶酪... 详细信息

研究红曲霉对奶酪成熟过程中生物活性肽,尤其血管紧张素转换酶(angiotensin-converting enzyme,ACE)抑制肽的影响。以不接种红曲霉的奶酪为对照组,研究奶酪成熟过程中的可溶性氮含量、α-葡萄糖苷酶抑制活性和ACE抑制活性,对红曲霉奶酪肽谱进行鉴定,利用生物信息学和分子对接等方法对潜在的活性肽进行筛选,并对筛选肽进行合成和评价。结果表明,相比于对照组,在pH 4.6和三氯乙酸条件下,奶酪成熟结束时的可溶性氮相对含量分别提高57.98%和38.34%,α-葡萄糖苷酶抑制活性和ACE抑制活性分别提高32.21%和73.98%。在红曲霉奶酪提取物中共鉴定到1796种肽,其中51条ACE抑制肽、28条抗氧化肽、7条降血糖肽等。筛选到两种ACE抑制肽YPFPGPI和FPEVFGK,半抑制浓度分别为207.31μmol/L和410.61μmol/L,酶抑制类型均是非竞争性抑制。该研究提供了一种快速筛选ACE抑制肽的方法,证明奶酪中添加红曲霉能够有效提高ACE抑制活性,为挖掘红曲霉奶酪的功能特性潜力提供了参考。

关键词：红曲霉奶酪血管紧张素转化酶生物信息学分子对接酶抑制动力学

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基于混合自适应选择模型的燃气轮机建模

中国电机工程学报 2024年第7期44卷 2737-2747,I0019页

作者：张宝凯中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华东电力试验研究院安徽省合肥市230031

单轴燃气轮机联合循环机组作为参与电网调峰谷、调频的重要装备,其运行性能直接关系到电网安全。为提高电网可靠性,该文提出一种基于混合形式自适应选择算法模型(hybrid-form adaptive selection algorithm model,HASAM)。首先,结合厂... 详细信息

单轴燃气轮机联合循环机组作为参与电网调峰谷、调频的重要装备,其运行性能直接关系到电网安全。为提高电网可靠性,该文提出一种基于混合形式自适应选择算法模型(hybrid-form adaptive selection algorithm model,HASAM)。首先,结合厂家控制策略组态逻辑与偏互信息确定与燃机计算功率相关的变量作为建模对象;然后,利用量子粒子群QPSO辨识模型、深度置信网络DBN算法以及ELMAN算法构建子模型;最后,针对不同工况,结合QPSO优化的DBN分类模型自适应选择子模型进行燃机计算功率预测。基于9E燃气轮机工况数据验证结果表明,提出的算法能够准确的预测燃气轮机计算功率。

关键词：数据驱动燃气轮机自适应选择预测

薄膜铌酸锂集成非线性光学:走向全光信息时代的新路径

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物理 2024年第1期53卷 22-32页

作者：郑远林陈险峰上海交通大学物理与天文学院上海200240

光芯片的强大信息处理能力令人期待,而集成光子学是光芯片的基础。铌酸锂号称“光学硅”,是一种综合性能优异的多功能晶体材料。新兴的薄膜铌酸锂解决了传统铌酸锂基光学集成的重大难题,为现有集成光子学器件发展提供了新的爆发点,也为... 详细信息

光芯片的强大信息处理能力令人期待,而集成光子学是光芯片的基础。铌酸锂号称“光学硅”,是一种综合性能优异的多功能晶体材料。新兴的薄膜铌酸锂解决了传统铌酸锂基光学集成的重大难题,为现有集成光子学器件发展提供了新的爆发点,也为非线性光学的研究和应用提供了良好的平台,有望实现高效的片上全光信息处理。文章将介绍薄膜铌酸锂平台上非线性光学相关的最新重要突破和进展,并简述集成非线性光学如何助推未来光子学革命。

关键词：薄膜铌酸锂微纳光子学非线性光学光波导

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以貌取人:儿童基于面孔的信任判断

心理科学进展 2024年第2期32卷 300-317页

作者：郑远霞刘国雄辛聪程黎南京师范大学心理学院南京210097 北京师范大学教育学部北京100875 北京师范大学教育学部儿童创造力发展与教育研究中心北京100875

儿童可以像成人一样快速地根据面孔做出信任判断。这种基于面孔的信任判断对儿童的知识学习、社会适应和自我保护具有重要作用。影响儿童信任判断的面孔特征包括性别、种族、面孔吸引力、可信度、能力、支配性和表情。面孔特征可能通过... 详细信息

儿童可以像成人一样快速地根据面孔做出信任判断。这种基于面孔的信任判断对儿童的知识学习、社会适应和自我保护具有重要作用。影响儿童信任判断的面孔特征包括性别、种族、面孔吸引力、可信度、能力、支配性和表情。面孔特征可能通过知觉基础、情绪情感、一般认知能力和社会经验等四个方面作用于信任判断,在此基础上提出了儿童基于面孔的信任判断模型。未来的研究方向包括:1)改进研究方法;2)探索儿童基于面孔特征信任判断的发展特点;3)深入探究面孔特征影响儿童信任判断的机制以完善其理论模型。

关键词：信任判断面孔特征面孔吸引力面孔可信度儿童

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基于声发射特征的不同高径比矸石胶结充填柱单轴压缩损伤演化

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工程科学学报 2024年第8期46卷 1370-1380页

作者：郑远翔杜献杰冯国瑞巨峰李晓磊王广辉太原理工大学矿业工程学院太原030024 山西浙大新材料与化工研究院太原030032 矿山岩层控制及灾害防控山西省重点实验室太原030024 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室徐州221116 郑州煤炭工业(集团)有限责任公司郑州450042 山西能源学院晋中030604

为研究高径比对矸石胶结充填柱单轴压缩性能的影响,本实验制备了高径比为0.5~4.0的5组圆柱体试件进行单轴压缩试验,同时利用数字图像相关技术(DIC)和声发射进行监测,探讨了不同高径比充填柱的破坏特征.研究表明:矸石胶结充填柱的峰值应... 详细信息

为研究高径比对矸石胶结充填柱单轴压缩性能的影响,本实验制备了高径比为0.5~4.0的5组圆柱体试件进行单轴压缩试验,同时利用数字图像相关技术(DIC)和声发射进行监测,探讨了不同高径比充填柱的破坏特征.研究表明:矸石胶结充填柱的峰值应力和峰值应变都会随着高径比的增大而减小,并与高径比呈指数关系;充填柱的破坏形式在高径比大于2.0后从整体破坏转为局部破坏,局部应变大于16%可以导致充填柱整体失稳;充填柱的高径比从1.0升高到4.0,损伤程度下降到11%;充填柱在累计振铃计数快速上升区中的破坏占总破坏的比例随高径比的增大从22.6%增加到72.3%,高径比大于2.0时该比例达到40.9%且上升速度加快,破坏的集中程度较高;声发射最终累积振铃计数先随着高径比增大而增大,在高径比为2.0以后开始减小,且高径比对振铃集中出现的位置有较大影响;用声发射能量与振铃计数的比值(E/C)反应能量释放剧烈程度,平均E/C随高径比增大从1.26增大到2.76,高径比大于2.0时峰后能量释放较为剧烈.试验结果可以为结构充填开采中充填柱高径比的选取提供参考.

关键词：矸石胶结充填柱高径比表观应变累计振铃计数声发射能量

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颗粒间碰撞对槽道湍流中颗粒聚集效应的影响研究

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力学学报 2024年第2期56卷 365-376页

作者：崔元凯张欢兰州大学湍流−颗粒研究中心兰州730000 兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室兰州730000 兰州大学土木工程与力学学院兰州730000

颗粒两相湍流广泛存在于自然现象和工业流动中,与人们的生活和生产活动息息相关.通常情况下,当颗粒的体积分数小于O(10^(-4))时,颗粒间的碰撞效应被忽略.一些研究发现,在颗粒两相壁湍流中,即使在低体积分数情况下,由于湍泳和倾向性聚集... 详细信息

颗粒两相湍流广泛存在于自然现象和工业流动中,与人们的生活和生产活动息息相关.通常情况下,当颗粒的体积分数小于O(10^(-4))时,颗粒间的碰撞效应被忽略.一些研究发现,在颗粒两相壁湍流中,即使在低体积分数情况下,由于湍泳和倾向性聚集会导致颗粒局部浓度较高,颗粒间的碰撞频繁发生.然而,已有结果大多针对均匀各向同性湍流或采用大涡模拟的研究手段,尚缺少关于颗粒两相槽道湍流的直接数值模拟研究,颗粒间碰撞对颗粒聚集程度和形态影响的定量规律仍不清楚.文章基于欧拉-拉格朗日点颗粒框架,在摩擦雷诺数为Re_(τ)=180的条件下,采用直接数值模拟探讨了有/无颗粒间碰撞时水平槽道湍流中双分散颗粒聚集模式的差异.算例的颗粒平均质量分数为Φm~O(1),因此模型中还考虑了颗粒对流场的反馈作用.研究发现,颗粒间碰撞驱使近壁颗粒向槽道中心迁移,导致颗粒平均浓度的壁法向廓线变得十分平坦,抑制了壁湍流中颗粒的湍泳现象.同时,颗粒间碰撞导致颗粒在与壁面平行的水平薄层内更加均匀地分布.特别是在黏性底层内,各向异性的颗粒条带结构完全消失.这些结果表明,颗粒间碰撞显著抑制了水平槽道湍流中颗粒的湍泳和近壁区的倾向性聚集现象.

关键词：颗粒两相湍流槽道湍流颗粒聚集颗粒间碰撞直接数值模拟

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单域泛化X-ray乳腺肿瘤检测

中国图象图形学报 2024年第3期29卷 725-740页

作者：史彩娟郑远帆任弼娟孔凡跃段昌钰华北理工大学人工智能学院唐山063210 河北省工业智能感知重点实验室唐山063210

目的由于乳腺肿瘤病灶的隐蔽性强且极易转移,目前采用医学辅助诊断(computer-aided diagnosis,CAD)来尽早地发现肿瘤并诊断。然而,医学图像数据量少且标注昂贵,导致全监督场景下的基于深度学习的X-ray乳腺肿瘤检测方法的性能非常有限,... 详细信息

目的由于乳腺肿瘤病灶的隐蔽性强且极易转移,目前采用医学辅助诊断(computer-aided diagnosis,CAD)来尽早地发现肿瘤并诊断。然而,医学图像数据量少且标注昂贵,导致全监督场景下的基于深度学习的X-ray乳腺肿瘤检测方法的性能非常有限,且模型泛化能力弱;此外,噪声产生的域偏移(domain shift)也降低了不同环境下肿瘤检测的性能。针对上述挑战,提出一种单域泛化X-ray乳腺肿瘤检测方法。方法提出了一种单域泛化模型(single-domain generalization model, SDGM)进行X-ray乳腺肿瘤检测,采用ResNet-50(residual network-50)作为主干特征提取网络,设计了域特征增强模块(domain feature enhancement module, DFEM)来有效融合上采样与下采样中的全局信息以抑制噪声,然后在检测头处设计了实例泛化模块(instance generalization module,IGM),对每个实例的类别语义信息进行正则化与白化处理来提升模型的泛化性能,通过学习少量的有标注医学图像对不可预见的噪声图像进行迁移学习,缓解因有标记医学图像匮乏而导致的泛化能力弱的问题;同时避免模型的冗余训练,进一步增强模型在不同环境下的鲁棒性。结果为了验证所提模型SDGM的域内泛化性能,将INbreast的单域X-ray图像作为训练集,多种域偏移的图像为测试集,实验结果表明在域内泛化场景下SDGM性能优于FCOS(fully convolutional one-stage object detection)、Cascade-RCNN、FoveaBox、ATSS、TOOD(task-aligned one-stage object detection)、PVTv2-Transformer等方法,泛化性能比baseline方法的mAP(mean average precision)提升了9.7%;在训练数据量更小的前提下,单域泛化性能优于INbreast全监督场景下的baseline方法的性能。此外,为了进一步验证SDGM在不同数据集的域间的泛化性能,将CBIS-DDSM(curated breast imaging subset of DDSM)数据集作为训练集而多种域偏移的INbreast数据集作为测试集进行实验,所提方法 SDGM比baseline方法提升了5.8%。结论所提单域泛化模型SDGM能够有效缓解域偏移对模型性能的影响,并能够针对医学数据域未知且数量少的特点进行泛化,能够较灵活地迁移至临床实践中未知域下的噪声场景。

关键词： X-ray乳腺肿瘤检测单域泛化域偏移正则化与白化特征增强

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复杂环境下大型塔式起重机基础设计与施工

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2024年第3期 0071-0074页

作者：郑远坤中国能源建设集团云南火电建设有限公司云南昆明650000

本文研究了复杂环境中的现象,关于大型塔式起重机基础构建的设计与施工难题。首先,对大型塔式起重机基础的现状进行了研究,涉及大承载需求、复杂施工环境、多样基础形态、繁琐设计计算及施工质量把控难题等多方面。随后,关于基础施工所... 详细信息

本文研究了复杂环境中的现象,关于大型塔式起重机基础构建的设计与施工难题。首先,对大型塔式起重机基础的现状进行了研究,涉及大承载需求、复杂施工环境、多样基础形态、繁琐设计计算及施工质量把控难题等多方面。随后,关于基础施工所遭遇的棘手问题,已进行深入研究,地基承载力分布不均,地下水位下降不易,基坑支护设计繁琐,混凝土浇筑质量难以把控,以及基础防震减震设计之繁复。最后,针对复杂环境解决了大型塔式起重机基础设计和施工的问题,地基处理优化、水下施工技术先进、基坑支护结构精细化设计、混凝土配制与浇筑严格控制,以及运用领先的隔震、减震技术。

关键词：大型塔式起重机基础设计施工挑战地基处理