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利用晶体图神经网络和对抗样本方法探索CsSnBr_(3-x)I_(x)中高能量转换效率构型并提高模型的可解释性

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Science China Materials 2024年第4期67卷 1183-1191页

作者：王韬赖晓珑卫亚东郭鸿金浩 College of Physics and Optoelectronic Engineering Shenzhen UniversityShenzhen 518060China Centre for the Physics of Materials and Department of Physics McGill UniversityMontreal H3A 2T8Canada

晶体图卷积神经网络(CGCNN)不需要手动创建描述符,因而改变了材料研究方式.然而,它们在可解释性以及对结构畸变的敏感性方面的不足,阻碍了该模型在材料掺杂工程中的应用.因此,我们提出了一种具有创新性的对抗样本方法,用于引导特征构建... 详细信息

晶体图卷积神经网络(CGCNN)不需要手动创建描述符,因而改变了材料研究方式.然而,它们在可解释性以及对结构畸变的敏感性方面的不足,阻碍了该模型在材料掺杂工程中的应用.因此,我们提出了一种具有创新性的对抗样本方法,用于引导特征构建并增强CGCNN的可解释性.在这项研究中,重点是寻找具有高能量转换效率的CsSnBr_(3-x)I_(x)构型.首先,训练了一个CGCNN分类器作为基准.随后,对输入数据进行扰动以生成低性能分类器,并基于错误预测结果来识别对抗样本.将对抗样本与正常样本进行比较,发现对抗样本中存在着明显的结构畸变,这为创建描述符提供了思路.基于此,建立了一个可解释模型,该模型超越了使用原子位置扰动的CGCNN模型以及使用通用特征的梯度提升分类器模型.值得注意的是,之前被忽视的描述符,即“不等价原子数”,在提供关键见解方面发挥了重要作用.进一步研究发现,具有明显畸变的结构可以表现出增强的功率密度,从而提高能量转换效率.本工作不仅阐明了原子替代对能源转换效率的影响,还为构建可解释的机器学习模型提供了可行方案.

关键词：卷积神经网络可解释性对抗样本能量转换效率位置扰动输入数据分类器结构畸变

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SiC功率模块的液冷散热设计与节能分析

中北大学学报（自然科学版） 2024年第1期45卷 98-104页

作者：巩飞郭鸿浩南京邮电大学自动化学院、人工智能学院江苏南京210023

为综合评估SiC功率模块的液冷冷板散热效果,设计了串联、并联与串并联3种冷板流道结构,从器件温升、系统能效、散热性能3个方面共计10项指标评估了冷板性能,基于ICEPAK仿真分析了液冷系统流场与温度场的稳态分布特征,从节能角度给出了... 详细信息

为综合评估SiC功率模块的液冷冷板散热效果,设计了串联、并联与串并联3种冷板流道结构,从器件温升、系统能效、散热性能3个方面共计10项指标评估了冷板性能,基于ICEPAK仿真分析了液冷系统流场与温度场的稳态分布特征,从节能角度给出了液冷散热方案的工程应用选择与优化建议。研究结果表明,冷板内部串联流道设计的温升与散热性能指标更优,但其能效表现系数仅为并联设计的1/5,散热表现的提升以增加冷板内部压力损失为代价,降低了其能效表现;3种流道设计下,冷却液流量由8.2 L/min提高至24.6 L/min,冷板的能效表现系数分别由1 275,6 407,1 425下降至53.2,258.3,60.6,故提高冷却液流量并非改善散热的首选。实际工程应用中,在器件的温升允许范围内,应优先选择冷板内部的并联流道设计与多冷板间并联的散热方案,以提高散热系统的节能性。

关键词：功率模块热设计冷板液冷节能

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采用格拉斯曼流型的深海单帧基混响抑制方法

声学学报 2024年第1期49卷 58-66页

作者：朱云超段睿杨坤德王宁郭鸿博西北工业大学航海学院西安710072 海洋声学信息感知工业和信息化部重点实验室西安710072

提出了一种混响抑制方法以抑制深海环境中的混响干扰。基于时空谱矩阵中信号(混响和目标)旁瓣的低秩性与主瓣的稀疏性差异,将混响抑制问题建模为矩阵的低秩、稀疏和扰动三项分解。采用格拉斯曼流型计算混响低秩空间,并对稀疏矩阵稀疏性... 详细信息

提出了一种混响抑制方法以抑制深海环境中的混响干扰。基于时空谱矩阵中信号(混响和目标)旁瓣的低秩性与主瓣的稀疏性差异,将混响抑制问题建模为矩阵的低秩、稀疏和扰动三项分解。采用格拉斯曼流型计算混响低秩空间,并对稀疏矩阵稀疏性进行约束,提出了一种混响快速抑制方法。基于随机正交模型与随机稀疏模型仿真分析了所提方法的有效性。结合南海实测深海混响数据和目标仿真信号对所提方法的有效性进行了实验验证。结果表明,与已有的序列随机投影子空间追踪与稀疏滤波(SRPSS)方法相比,所提方法的混响抑制性能相似,但耗时减少可达55%。

关键词：混响抑制矩阵分解单帧基格拉斯曼流型

知识-数据驱动的沉管隧道接头安全状态分析方法

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隧道建设(中英文) 2024年

作者：丁浩周陈一郭鸿雁周云腾招商局重庆交通科研设计院有限公司公路隧道国家工程研究中心

为解决沉管隧道接头薄弱环节安全状态不断演变且难以直接感知的技术难点，本文以港珠澳大桥海底沉管隧道为工程背景，通过分析既有监测数据，总结了管节接头的变形模式，揭示了管节接头张合变形与结构温度的强相关性，明确了潮位变化对... 详细信息

为解决沉管隧道接头薄弱环节安全状态不断演变且难以直接感知的技术难点，本文以港珠澳大桥海底沉管隧道为工程背景，通过分析既有监测数据，总结了管节接头的变形模式，揭示了管节接头张合变形与结构温度的强相关性，明确了潮位变化对接头剪切变形的显著影响。在此基础上提出了一种知识-数据驱动的沉管隧道接头变形快速推演方法：通过建立沉管隧道精细化有限元模型，开展海量典型变形模式下力学行为分析，构建沉管隧道变形服役行为数据集；利用BP神经网络，建立了基于仿真接头服役行为特征的沉管隧道接头全断面变形推演模型，实现了基于有限实测数据的接头全断面变形快速重构。该方法在港珠澳大桥沉管隧道的现场管养中得到成果应用，以2023年台风“苏拉”为例，基于台风登陆过程中接头的局部位移实测数据，推演了接头剪力键及止水带关键点位处管节接头的变形情况，结果表明，该沉管隧道接头系统整体受台风影响较小。所提出的分析方法能够一定程度上替代复杂、耗时的仿真分析，弥补沉管隧道接头薄弱环节的感知空白，提升实测数据对沉管隧道结构状态评估的指导意义。

关键词：知识-数据驱动沉管隧道管节接头安全状态仿真分析神经网络

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长距离复杂航路下沉管管节浮运辅助设备研究

公路 2024年第5期69卷 42-49页

作者：郭鸿斌孔维达胡方李冠欢广州打捞局广州市510220 广东省海洋工程施工与水上应急救援工程技术研究中心广州市510220

介绍了一种安装在沉放驳上,采用拖轮绑拖或顶推的方式,高效率、精准控制管节航迹线的浮运辅助设施,包括顶推工装件及基座,顶推工装件分为A、B两种类型,连接于拖船一侧,包括架体及其扶强材,架体与拖轮接触面安装金属面板。基座由钢板焊... 详细信息

介绍了一种安装在沉放驳上,采用拖轮绑拖或顶推的方式,高效率、精准控制管节航迹线的浮运辅助设施,包括顶推工装件及基座,顶推工装件分为A、B两种类型,连接于拖船一侧,包括架体及其扶强材,架体与拖轮接触面安装金属面板。基座由钢板焊接拼接而成,焊接在沉放驳上,面板上开设螺栓孔,与顶推工装件A和顶推工装件B以螺栓形式连接。架体顶面设有若干系缆桩,顶推工装件A设有3个系缆柱,顶推工装件B设有2个系缆柱,系缆桩与拖船通过缆绳紧固连接。

关键词：深中通道沉管管节浮运沉放驳

胃食管反流病与慢性阻塞性肺疾病:两样本孟德尔随机化研究

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中国临床药理学杂志 2024年第3期40卷 440-443页

作者：张露郭娜郭鸿刘健兰州大学第一临床医学院甘肃兰州730000 兰州大学第一医院重症医学科甘肃兰州730000 甘肃省妇幼保健院、甘肃省中心医院重症医学科甘肃兰州730000

目的通过两样本孟德尔随机化方法,探讨胃食管反流病(GERD)和慢性阻塞性肺疾病(COPD)之间的因果关系。方法从全基因组关联研究(GWAS)汇总数据中筛选出与GERD相关的单核苷酸多态性(SNP)作为基因工具变量,主要分析采用逆方差加权法(IVW)来... 详细信息

目的通过两样本孟德尔随机化方法,探讨胃食管反流病(GERD)和慢性阻塞性肺疾病(COPD)之间的因果关系。方法从全基因组关联研究(GWAS)汇总数据中筛选出与GERD相关的单核苷酸多态性(SNP)作为基因工具变量,主要分析采用逆方差加权法(IVW)来估计因果效应,用MR-Egger、加权中位数法、simple mode法和weighted mode法作为补充方法。为评估结果的稳健性,进行了敏感性分析,包括Cochran’s Q检验、MR-Egger截距和留一法。结果GERD可能与COPD风险增加有关[IVW:优势比(OR)=1.80,95%置信区间(confidence interval,CI)为1.55~2.08,P<0.01]。此外,MR-Egger截距、Cochran’s Q检验及留一法未观察到水平多效性和异质性。结论GERD可增加COPD风险,建议积极控制GERD以降低COPD的发生。

关键词：胃反流性食管炎慢性阻塞性肺疾病孟德尔随机化研究

有翼飞行器编队协同突防构型和通信拓扑优化方法

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：徐星光于江龙郭鸿飞任章北京机电工程研究所北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院

有翼飞行器编队构型和通信拓扑优化在编队协同突防应用场景下有着迫切需求。针对编队构型优化中的参考基准选择和飞行器/拦截力量/战场之间关系的建模问题，提出一种基于突防通道的编队构型优化设计方法。通过通信拓扑优化获得领导者飞... 详细信息

有翼飞行器编队构型和通信拓扑优化在编队协同突防应用场景下有着迫切需求。针对编队构型优化中的参考基准选择和飞行器/拦截力量/战场之间关系的建模问题，提出一种基于突防通道的编队构型优化设计方法。通过通信拓扑优化获得领导者飞行器角色，先使用各组长的几何中心、后使用领导者飞行器作为编队构型的参考基准，设计出时变编队构型的显式表达式，摆脱了对事先获取领导者飞行器先验信息的依赖。建立有翼飞行器突防通道模型，保证有翼飞行器在各战场栅格处的探测、反探测、机动规避能力优势。针对通信拓扑优化需要兼顾信息共享和均衡网络负载的问题，在编队构型约束下构建通信拓扑，提出基于最小生成树和最优刚性图的通信拓扑设计优化方法，给出基于战场威胁态势的拓扑切换策略，实现了编队构型和通信拓扑的优化。以有翼飞行器协同突防探测拦截威胁为例，验证了所设计优化方法的有效性。

关键词：有翼飞行器编队协同突防编队构型通信拓扑优化

有翼飞行器有限时间时变编队跟踪控制方法研究

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战术导弹技术 2024年第3期 123-135页

作者：徐星光郭鸿飞张科南任章北京机电工程研究所北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院

有翼飞行器执行编队协同突防任务时，领导者飞行器需要通过变轨机动飞行提高突防概率，要求飞行器编队能够快速调整，提升编队保持的整体效果。针对有翼飞行器编队协同突防作战中编队保持的任务目标，研究了多枚有翼飞行器有限时间时变... 详细信息

有翼飞行器执行编队协同突防任务时，领导者飞行器需要通过变轨机动飞行提高突防概率，要求飞行器编队能够快速调整，提升编队保持的整体效果。针对有翼飞行器编队协同突防作战中编队保持的任务目标，研究了多枚有翼飞行器有限时间时变编队跟踪控制问题。在领导者飞行器具有未知输入条件下，利用积分滑模控制方法、自适应控制方法，基于邻居飞行器相互间的局部信息设计了有限时间时变编队跟踪控制器。基于有限时间控制性理论，证明了时变编队跟踪误差在有限时间内的收敛性。采用数值仿真对比的方法，验证了有限时间时变编队跟踪控制方法在有翼飞行器编队协同突防中的可行性与有效性。

关键词：有翼飞行器有限时间编队跟踪控制未知输入积分滑模编队保持协同突防

中美国家公园环境教育实践比较研究——以黄石与三江源国家公园为例

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自然保护地 2024年

作者：郭鸿筱刘昱齐刘晶岚北京林业大学生态与自然保护学院

【目的】国家公园作为我国自然保护地体系的重要类型，是开展环境教育的天然宝库。然而我国国家公园的环境教育仍处于起步阶段，需要借鉴国外的先进经验，以推动我国国家公园环境教育的发展。【方法】运用文献研究、实地调研和比较研究... 详细信息

【目的】国家公园作为我国自然保护地体系的重要类型，是开展环境教育的天然宝库。然而我国国家公园的环境教育仍处于起步阶段，需要借鉴国外的先进经验，以推动我国国家公园环境教育的发展。【方法】运用文献研究、实地调研和比较研究等方法，聚焦于环境教育的具体实践，对比分析了美国黄石国家公园和我国三江源国家公园在环境教育人才队伍、教育设施、教育课程设计、教育方式、教育内容与受众6个维度的实践现状。【结果】黄石国家公园环境教育实施主体以护林员和队伍庞大的志愿者为主，其教育设施具有包容性和平等性，课程标准与教育标准相适配，内容全面、方式多样、受众群体广泛，但在社区参与和教育质量方面有待提高；三江源国家公园环境教育依靠当地社区和非政府组织，开展高质量的环境教育，但面临着人才不足、课程标准不明晰、面向受众少等问题。【结论】通过对比两个国家公园环境教育实施的差异，总结各自的优点和不足，提出我国应加强环境教育人才队伍建设、完善环境教育设施、制定系统的环境教育课程、多渠道扩大环境教育受众群体的建议，提高公众对自然保护的认知和参与度，从而推动可持续发展目标的实施。

关键词：国家公园环境教育三江源国家公园黄石国家公园