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ChatGPT的工作原理、关键技术及未来发展趋势

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西安交通大学学报 2024年第1期58卷 1-12页

作者：秦涛杜尚恒常元元王晨旭西安交通大学智能网络与网络安全教育部重点实验室西安710049

ChatGPT是自然语言处理领域的一项重要技术突破,专注于对话生成任务,在多种任务中表现出卓越的性能。主要探讨ChatGPT的演变历程、关键技术,并分析了其未来可能的发展方向。首先,介绍了ChatGPT的模型架构和技术演进过程。随后,重点讨论... 详细信息

ChatGPT是自然语言处理领域的一项重要技术突破,专注于对话生成任务,在多种任务中表现出卓越的性能。主要探讨ChatGPT的演变历程、关键技术,并分析了其未来可能的发展方向。首先,介绍了ChatGPT的模型架构和技术演进过程。随后,重点讨论了ChatGPT的关键技术,包括提示学习与指令微调、思维链、人类反馈强化学习。然后,分析了由于基于概率生成原理所造成的固有局限,包括事实性错误、垂直领域深度性弱、潜在的恶意应用风险、可解释性及模型实时性差等。最后,探讨了其在典型应用中存在的问题和相应的解决途径,包括在训练评估过程中考虑道德和安全性因素,以降低潜在风险;结合外部专家知识和迁移学习,以提高模型对特定领域的理解能力,更好地适应特定任务场景;引入多模态数据,以提高模型信息理解能力,增强模型通用性和泛化性。通过对ChatGPT模型框架、技术演变与关键技术的分析,为深入理解ChatGPT提供帮助;结合原理分析其固有缺陷,并结合实际应用中存在的问题,挖掘未来可能的研究方向,为自然语言处理领域的深入研究提供有益参考。

关键词： ChatGPT模型架构概率生成强化学习迁移学习

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GNSS-R外辐射源雷达微弱目标回波盲检测方法

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国防科技大学学报 2024年第5期46卷 121-130页

作者：温媛媛白琳尚社宋大伟王俊中国空间技术研究院西安分院空间微波通信全国重点实验室陕西西安710100 中国空间技术研究院西安分院陕西西安710100 西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室陕西西安710071

针对传统全球导航卫星系统反射(global navigation satellite system-reflected, GNSS-R)外辐射源雷达系统所采用的双通道配置结构在信号处理上运算量较大且在工程实现上硬件成本较高的问题,提出一种基于高阶循环累积量的单通道GNSS-R... 详细信息

针对传统全球导航卫星系统反射(global navigation satellite system-reflected, GNSS-R)外辐射源雷达系统所采用的双通道配置结构在信号处理上运算量较大且在工程实现上硬件成本较高的问题,提出一种基于高阶循环累积量的单通道GNSS-R外辐射源雷达微弱目标回波盲检测方法。利用主成分分析方法将强直达波信号从单通道接收的混合信号中抽取出来;通过直达波信号的高阶循环频率估计出微弱回波信号的高阶循环频率;基于微弱回波信号高阶循环频率与其他信号不同的特性将其从单通道混合信号中提取出来,通过匹配滤波实现目标检测。实验结果表明,所提方法在没有先验信息的情况下能有效提取出微弱目标的回波信号,且与传统二维匹配滤波目标检测方法相比有更好的目标检测性能。

关键词：外辐射源雷达双通道配置高阶循环累积量单通道主成分分析

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机器学习型分子力场在金属材料相变与变形领域的研究进展

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金属学报 2024年第10期60卷 1388-1404页

作者：李志尚赵龙宗洪祥丁向东西安交通大学金属材料强度国家重点实验室

金属材料在服役过程中通常伴随着相变与形变，深入理解其背后的微观机制，对于开发能够满足国家重大需求的新型金属材料至关重要。分子动力学模拟技术，特别是机器学习型分子力场赋能的分子动力学模拟技术，作为一种新的原子模拟范式，... 详细信息

金属材料在服役过程中通常伴随着相变与形变，深入理解其背后的微观机制，对于开发能够满足国家重大需求的新型金属材料至关重要。分子动力学模拟技术，特别是机器学习型分子力场赋能的分子动力学模拟技术，作为一种新的原子模拟范式，正逐渐成为从原子尺度理解金属相变与形变的强有力工具。本文综述了近年来机器学习型分子力场在金属材料相变与形变中的研究进展。首先简述了机器学习型分子力场的基本原理与发展历程；聚焦金属材料的相变与形变过程，着重阐述了机器学习型分子力场对其相变动力学与形变微观机制在原子尺度上的理解；针对现有机器学习型分子力场在金属材料相变与形变研究中存在的壁垒进行总结，并对未来可能的发展方向提出了展望。

关键词：机器学习型分子力场相变与形变分子动力学模拟金属材料

基于机器学习的氨酰-tRNA合成酶催化性能改造

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基于机器学习的氨酰-tRNA合成酶催化性能改造

作者：龙尚霖浙江大学

学位级别：硕士

向蛋白质中引入非天然氨基酸可以拓展蛋白质的结构和功能以及进行多种蛋白质修饰反应。相较于其他引入方法,基因密码子拓展技术可以特异性、生物友好、稳定地将非天然氨基酸引入蛋白质,这一技术的核心是正交氨酰-tRNA合成酶/tRNA对。来... 详细信息

向蛋白质中引入非天然氨基酸可以拓展蛋白质的结构和功能以及进行多种蛋白质修饰反应。相较于其他引入方法,基因密码子拓展技术可以特异性、生物友好、稳定地将非天然氨基酸引入蛋白质,这一技术的核心是正交氨酰-tRNA合成酶/tRNA对。来自詹氏甲烷球菌酪氨酰-tRNA合成酶(MjTyrRS)/tRNACUA对和来自甲烷八叠球菌的吡咯赖氨酰-tRNA合成酶(PylRS)/tRNACUA对是最广泛应用的氨酰-tRNA合成酶/tRNA对,然而它们都存在着定向进化改造效率低、底物特异性差、非天然氨基酸引入效率低等缺点。近年来,机器学习被广泛用于蛋白质工程研究,机器学习辅助蛋白质定向进化策略可以减少实验量并探索更广阔的蛋白质序列空间。本文围绕MjTyrRS的催化活性和PylRS的底物选择性,探索基于机器学习的酶分子改造,主要研究内容如下:(1)监督学习提高MjTyrRS催化活性:为了提高MjTyrRS催化3-(4-乙酰苯基)丙氨酸(pAcF)的活性,通过结构分析与随机组合突变,构建了 78个MjTyrRS三点组合突变体的数据集。使用 MLDE(Machine Learning-Assisted Directed Evolution)方法对蛋白序列进行编码和催化功能预测,通过研究模型整体性能的分布,基于PCC、MSE、NDCG等指标的组合评估策略,筛选出性能最优的模型,经过两轮机器学习流程的验证,获得了催化活性是野生型2.75倍以上的突变体ILL、IVP、IMG。(2)无监督学习改造MjTyrRS催化性能:应用无监督学习模型MutCompute和ESM-1v预测MjTyrRS中适应度提高的突变体,去除预测结果中位于结合口袋附近的氨基酸位点,以监督学习获得的高活性突变体ILL作为模板,构建打分前30的突变体,获得了催化活性分别是野生型4.24倍和3.85倍的突变体ILL/V188S、ILL/N89S。研究测试了 ILL/V188S突变体引入其他非天然氨基酸的能力,发现有14个非天然氨基酸可以被成功引入并且活性均高于野生型。通过对V188和N89位点单点饱和突变进行表征,证明了 MutCompute的有效性和准确性。(3)PyIRS底物特异性的预测:通过检测包含96个突变体的文库引入9种非天然氨基酸活性,构建了含有864个蛋白质序列和底物分子信息的数据集。使用基于计算机的筛选方法对蛋白和分子特征组合以及模型进行筛选,发现Uni-Mol与ESM1 t12的特征组合以及GBDT模型具有更低的测试集误差。使用基于模型特征重要性“增益”的特征选择方法构建了维度更小、效果更好的特征,将新的特征作为输入训练模型,获得了具有最优性能的GBDT模型。使用该模型预测能够引入S-(乙酰氨基甲基)-L-半胱氨酸(Cys(Acm))的突变体并进行实验验证,获得了 5个阳性突变体,最终质谱结果证实了 Cys(Acm)的引入。

关键词：正交氨酰-tRNA合成酶机器学习酶工程非天然氨基酸

数据驱动的多组分气体浓度检测机理及方法研究

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数据驱动的多组分气体浓度检测机理及方法研究

作者：尚尔阳东北电力大学

学位级别：硕士

我国现代工业的迅猛发展促进了经济的飞速增长,但同时也伴随着大量二氧化硫（SO2）和二氧化氮（NO2）的排放,极大地加剧了环境污染,并对人身安全构成了严重威胁。基于金属氧化物半导体（Metal Oxide Semiconductor,MOS）的化学电阻传感... 详细信息

我国现代工业的迅猛发展促进了经济的飞速增长,但同时也伴随着大量二氧化硫（SO2）和二氧化氮（NO2）的排放,极大地加剧了环境污染,并对人身安全构成了严重威胁。基于金属氧化物半导体（Metal Oxide Semiconductor,MOS）的化学电阻传感器由于其低功耗、结构简单、高灵敏度等优点,被广泛应用于SO2和NO2的检测。但由于其具有交叉敏感性的问题,在实际应用中很容易受到干扰气体的影响,使气体检测结果的置信度降低。本文围绕提高MOS气体传感器的选择性,利用其交叉敏感性对混合气体进行定性识别和定量检测进行了研究。开发了具有抗干扰能力的快速响应气敏传感器,并通过一系列的数据挖掘技术,对具有交叉敏感性的传感器所采集到的数据集进行提取特征,结合模式识别技术实现了在复杂背景下对目标气体的检测。最后通过数据增强的方法扩充了数据集,并搭建了多组分气体分类网络,实现了单气体传感器对混合气体的定性识别和定量检测。本论文的主要研究内容如下:（1）采用低成本的水热法和煅烧技术制备了CeO2/CuO纳米复合材料,并对其进行了一系列的表征。通过控制CeO2与CuO的比例,实现了对CeO2/CuO纳米复合材料孔洞片状形貌的调节。并基于最佳样品制备了平面式气敏传感器,在气敏测试过程中最佳样品在最佳工作温度（100℃）下在50 ppm NO2气体的背景下响应为9.59。检测下限低至600 ppt,对10 ppm的NO2气体的响应时间为15 s。此外,在其他干扰气体背景下还展示出了优异的抗干扰能力。其良好的传感特性可以归因于CeO2纳米粒子修饰CuO纳米片增大的比表面积,为NO2提供了更多的吸附位点和CeO2与CuO构成的P-N异质结的协同效应。此外,CeO2还诱导了化学吸附氧与氧缺陷的形成,这进一步提高了传感器的性能。因此该传感器在复杂背景下的抗干扰检测和痕量跟踪监测等方面具有广阔的应用前景。（2）利用双气体传感器阵列开源数据集对数据挖掘提取特征的有效性进行验证。为了验证利用单气体传感器的交叉敏感性可以实现对混合气体的分类,选取8通道双气体传感器阵列开源数据集当中的TGS2611传感器采集到的单通道时序信号作为模型的输入,利用自编码器进行数据挖掘并通过线性判别分析（Linear Discriminant Analysis,LDA）有监督降维对数据挖掘的有效性进行了验证,最后基于自编码器进行数据挖掘的数据集在随机森林模型中对四种气体的分类准确率为79.69%。考虑到二维卷积在图片方向的有效应用,通过将时序信号转换为灰度图结合迁移学习对混合气体进行分类,经过50次迭代VGG16网络在测试集上对四种气体的分类准确率为92.3%。（3）通过煅烧技术结合交电磁场条件制备了TiO2量子点掺杂的NiO-CuO纳米复合材料。该敏感材料对NO2展示出了良好的传感特性的同时对不同浓度的SO2也有着不同程度的响应。依靠TiO2量子点掺杂的NiO-CuO纳米复合材料对NO2与SO2的交叉敏感性,在不同浓度SO2背景下对不同浓度的NO2进行了测试并构建了数据集,通过深层自编码器对原始数据集进行有效的数据挖掘,以隐藏层的128维权重作为特征。利用贝叶斯参数寻优优化的卷积神经网络（Bayesian Parameter Optimization-Convolutional Neural Network,BPO-CNN）实现了单气敏传感器在干扰气体的作用下对NO2浓度的分类与回归,气体浓度的识别准确率达到92.5%,气体浓度的回归拟合程度（R2）为0.96。（4）针对由于有效特征过少导致的具有交叉敏感单传感器对混合气体浓度检测误差较大,同时防止数据样本过少使得深度学习网络出现严重的过拟合现象,本文首先选择了集成学习进行搭建了网络,并通过粒子群参数寻优对集成学习模型进行优化,优化后的Adaboost模型对混合气体的分类准确率为89.1%。最后利用数据增强技术对数据集进行扩充,利用搭建的双模块防过拟合卷积神经网路对扩充后的数据集混合气体的定性定量检测,分类准确率为94.6%。验证了具有交叉敏感单传感器对混合气体的检测的可行性。

关键词：数据挖掘气敏传感器半导体金属氧化物卷积神经网络多组分气体检测

双纵模四频工作环形谐振腔设计与光学特性研究

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双纵模四频工作环形谐振腔设计与光学特性研究

作者：翟珂尚西安理工大学

学位级别：硕士

激光陀螺在惯性导航系统中起到了至关重要的作用,它拥有着超高的灵敏度、精确度和广泛的动态响应范围,被应用于各种航空、陆用和海用军事装备上,它的研制技术关乎国家的国防实力。激光陀螺的关键组件为环形激光器,与传统直腔型激光器相... 详细信息

激光陀螺在惯性导航系统中起到了至关重要的作用,它拥有着超高的灵敏度、精确度和广泛的动态响应范围,被应用于各种航空、陆用和海用军事装备上,它的研制技术关乎国家的国防实力。激光陀螺的关键组件为环形激光器,与传统直腔型激光器相比,环形激光器的设计更为复杂。由于使用了大量的光学元件,环形腔体内部的光束路径容易受到外部环境变动的干扰。本论文设计了一种双纵模四频工作的环形实验腔,并将其应用于分析激光陀螺中双纵模自偏频现象和同偏振态下双纵模四频之间的耦合效应。论文主要有以下几个方面:首先对激光陀螺基本原理及结构设计进行介绍。提出实验腔的设计指标:(1)采用棱镜与反射镜组合光路结构;(2)在-40℃～70℃温度变化范围内,保持腔的稳定性;(3)在-40℃～70℃温度变化范围内,光路移动方向、大小受控,存在光路较稳定的区域;(4)光学腔长在0.35m～0.54m之间可按需调节,适合双纵模自偏频现象的产生和稳定。在此基础上,以全反射棱镜式环形谐振腔为基础,设计了一种上、下半腔分离的环形光学谐振腔,并介绍了光腔内部各个元件的作用。其次,在光学传输矩阵的理论基础上,将旧的2×2的光束传输矩阵修正为3×3包含了环境温度变化量的新传输矩阵。其中,可以将环境温度的变化量以微扰项的形式引入传输矩阵。根据激光腔内电磁场的自洽理论,研究这种新型腔体对外界环境变化引起光腔内部光路偏移的大小。最后,使用琼斯矩阵进行研究环形光腔结构的非共面,通过推导光腔内的激光经过各个光学元件的琼斯矩阵,利用自洽原理,分析得出光腔结构的非共面对光腔内的电磁场的椭偏度的影响,可以通过检测光腔内电磁场的椭偏度得出光腔非共面的大小。为提高光路的稳定性提供理论支持。

关键词：激光陀螺光路偏移稳频控制微扰传输矩阵光腔非共面

气相折流旋转填料床强化臭氧催化降解农药有机废水

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气相折流旋转填料床强化臭氧催化降解农药有机废水

作者：尚芮泽中北大学

学位级别：硕士

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场所精神视域下滨河公园适老化改造研究

场所精神视域下滨河公园适老化改造研究

作者：户维尚新疆艺术学院

学位级别：硕士

自20世纪我国进入老龄化社会以来,老龄化人口在总人口的比重中不断上升,已从社会概念转化为社会问题,如何创造宜居的人居环境,提升老年人的身体健康水平,改善老年人晚年的生活质量,已成为亟待解决的重要课题。本论文首先从在场所精神下... 详细信息

自20世纪我国进入老龄化社会以来,老龄化人口在总人口的比重中不断上升,已从社会概念转化为社会问题,如何创造宜居的人居环境,提升老年人的身体健康水平,改善老年人晚年的生活质量,已成为亟待解决的重要课题。本论文首先从在场所精神下的公共空间中的老年群体的社交需求出发,阐述了论文的研究目的、研究意义、研究范围和研究内容,并确定了文章的研究方法及研究框架。其次,在对国内外相关文献和相关理论的综合研究中,对枣强县滨河公园的场地现状做了总结,并对枣强县的移民文化进行了初步探索,并对场所精神、适老化改造与老年人的心理健康等理论进行了归纳与总结,并尝试提出了在保障无障碍的前提下具有社交引导性的适老化改造策略。再次,对国内外有关场所精神及适老化的案例进行了案例研究,总结了这些案例中的设计原则。然后,结合场所精神、适老化与空间行为等理论,对滨河公园适老化的空间规划与园林景观要素,提出了具有场所精神与社交引导的滨河公园适老化改造的设计理念和设计策略。通过适老化策略为滨河公园提供了安全性、通达性、导向性及无障碍,通过体验上的适老化策略提供了社交引导、园艺体验与个人展示,通过以上策略为论文的实践提供了指导。在论文的最后,笔者结合论文的研究成果对滨河公园进行了设计实践,总结了以场所精神作为滨河公园的空间构建的理论指导、以行为引导为老年人的社交需求提供的方向指示,试图为日后对适老化社交需求的研究和实践提供些许的参考。

关键词：场所精神适老化改造环境行为老年人景观设计

中国跨境电商出口企业国际竞争力评价及提升路径研究

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中国跨境电商出口企业国际竞争力评价及提升路径研究

作者：尚琬御哈尔滨商业大学

学位级别：硕士

近年来,数字技术的飞速发展不仅促进了数字经济增长,也给全球跨境电商的发展带来新的机遇,跨境电商日益成为国际贸易的重要组成部分。跨境电商作为当前的新型国际贸易形式,从最初线上展示贸易信息、线下进行交易的运营模式不断发展到今... 详细信息

近年来,数字技术的飞速发展不仅促进了数字经济增长,也给全球跨境电商的发展带来新的机遇,跨境电商日益成为国际贸易的重要组成部分。跨境电商作为当前的新型国际贸易形式,从最初线上展示贸易信息、线下进行交易的运营模式不断发展到今天多种运营模式共存,大大提升了全球消费者的购物体验。2019年以来,全球跨境电商市场的需求持续攀升,中国跨境电商发展规模逆势增长,跨境电商也成为了拉动中国国内国外双循环发展格局的重要纽带。在激烈的竞争环境中,如何提高中国跨境电商出口企业的国际竞争力,探索出适合中国跨境电商出口企业的发展路径,推动中国跨境电商行业发展并进一步增强中国在电商领域的国际话语权,越来越成为一个重要课题。基于此背景,本文通过查找相关资料及梳理国内外文献,对关键概念跨境电商出口企业以及企业国际竞争力进行概念界定,并对技术创新理论、国际竞争力理论等相关理论基础进行阐述;详细介绍了中国跨境电商出口企业的发展现状以及存在的问题。本文通过因子分析法对中国跨境电商出口企业国际竞争力水平进行评价,安克创新、巨星科技、科沃斯等企业居于前列。基于评价结果,采用模糊集定性比较分析法对中国跨境电商出口企业高或非高国际竞争力的形成路径进行实证研究,其中高国际竞争力的形成路径包括营销驱动型、研发—国际化平衡型以及营销—国际化平衡型三条。最后本文选取具有较高国际竞争力的中国跨境电商出口企业——安克创新进行案例分析,详细分析其较高国际竞争力的形成路径以及带给中国跨境电商出口企业提升国际竞争力的启示。本文为中国跨境电商出口企业国际竞争力的研究提供了新的视角和方法,从微观视角研究中国跨境电商出口企业国际竞争力水平,结合研发投入、国际化程度等因素分析中国跨境电商出口企业提高国际竞争力的多种路径。不同跨境电商出口企业在发展战略、组织结构、管理模式等方面存在较大差异,由此形成了高或非高国际竞争力的不同组态,本文基于相关理论对这些组态进行解释并提出相关对策建议,为企业提升国际竞争力提供一定的借鉴,有利于促进中国跨境电商出口企业的发展。

关键词：跨境电商出口企业国际竞争力安克创新