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Structural plasticity-based hydrogel optical Willshaw model for one-shot on-the-fly edge learning

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InfoMat 2023年第4期5卷 48-59页

作者： dingchen wang Dingyao Liu Yinan Lin Anran Yuan Woyu Zhang Yaping Zhao Shaocong wang Xi Chen Hegan Chen Yi Zhang Yang Jiang Shuhui Shi Kam Chi Loong Jia Chen Songrui Wei Qing wang Hongyu Yu Renjing Xu Dashan Shang Han Zhang Shiming Zhang Zhongrui wang Department of Electrical and Electronic Engineering The University of Hong KongHong Kongthe People's Republic of China ACCESS-AI Chip Center for Emerging Smart Systems InnoHK CentersHong Kong Science ParkHong Kongthe People's Republic of China School of Computer Science and Engineering Faculty of Innovation EngineeringMacao University of Science and TechnologyMacaothe People's Republic of China Key Laboratory of Microelectronics Devices and Integrated Technology Institute of MicroelectronicsChinese Academy of SciencesBeijingthe People's Republic of China Collaborative Innovation Center for Optoelectronic Science Technology International Collaborative Laboratory of 2D Materials for OptoelectronicsScience and Technology of Ministry of EducationInstitute of Microscale OptoelectronicsShenzhen UniversityShenzhenthe People's Republic of China School of Microelectronics Southern University of Science and TechnologyShenzhenthe People's Republic of China Microelectronics Thrust Function Hub of the Hong Kong University of Science and Technology(Guangzhou)Guagndongthe People's Republic of China

Autonomous one-shot on-the-fly learning copes with the high privacy,small dataset,and in-stream data at the *** such learning on digital hardware suffers from the well-known von-Neumann and scaling *** optical neural networks featuring large parallelism,low latency,and high efficiency offer a promising ***,ex-situ training of conventional optical networks,where optical path configuration and deep learning model optimization are separated,incurs hardware,energy and time overheads,and defeats the advantages in edge ***,we introduced a bio-inspired material-algorithm co-design to construct a hydrogel-based optical Willshaw model(HOWM),manifesting Hebbian-rule-based structural plasticity for simultaneous optical path configuration and deep learning model optimization thanks to the underlying opto-chemical *** first employed the HOWM as an all optical in-sensor AI processor for one-shot pattern classification,association and *** then leveraged HOWM to function as a ternary content addressable memory(TCAM)of an optical memory augmented neural network(MANN)for one-shot learning the Omniglot *** HOWM empowered one-shot on-the-fly edge learning leads to 1000boost of energy efficiency and 10boost of speed,which paves the way for the next-generation autonomous,efficient,and affordable smart edge systems.

关键词： associative memory hydrogel one-shot learning optical neural network structural plasticity Willshaw model

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人工智能在眼底图像识别方法中的应用

激光杂志 2020年第4期41卷 183-186页

作者：王丁辰周哲海北京信息科技大学光电测试技术北京市重点实验室北京100192

眼底在眼科医学中是重要的研究对象,眼科医生往往通过眼底图像来诊断人眼疾病。为提高眼科医生的眼疾诊断率,研究利用图像处理和人工智能技术对眼底图像进行智能识别的可行性。首先对眼底图像数据运用OpenCV、MATLAB包含的多种图像技术... 详细信息

眼底在眼科医学中是重要的研究对象,眼科医生往往通过眼底图像来诊断人眼疾病。为提高眼科医生的眼疾诊断率,研究利用图像处理和人工智能技术对眼底图像进行智能识别的可行性。首先对眼底图像数据运用OpenCV、MATLAB包含的多种图像技术进行有效处理,然后利用TensorFlow建立不同结构不同参数的卷积神经网络,对处理后的眼底图像进行特征提取与训练学习;通过改变层级和加入中心损失函数来提升识别率以优化网络,将眼底图像输入网络即可实现眼底疾病的快速分类同时显示相应的识别概率。选取包括糖尿病、青光眼等八类500张250*166像素眼底图片进行分类训练及测试实验。结果表明,网络模型在迭代次数为20000次时,识别率达到44.81%。该方法实现了对眼底图像的识别,可帮助眼科医生辅助判断眼疾。

关键词：人工智能图像处理卷积神经网络图像识别眼底图像

北京京西稻作文化系统遗产地生态旅游开发潜力研究

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古今农业 2023年第4期 45-54页

作者：李怡李歌王丁晨徐广才北京农学院经济管理学院、北京乡村振兴研究基地北京102206

农业文化遗产具有多功能性,承载着丰富的文化、生态、社会、经济、科教等价值。在传承和保护农业文化遗产价值的前提下,适当开展生态旅游开发是促进农业文化遗产与当地社会协调可持续发展的重要手段。北京京西稻作文化系统包括海淀区京... 详细信息

农业文化遗产具有多功能性,承载着丰富的文化、生态、社会、经济、科教等价值。在传承和保护农业文化遗产价值的前提下,适当开展生态旅游开发是促进农业文化遗产与当地社会协调可持续发展的重要手段。北京京西稻作文化系统包括海淀区京西稻种植保护区和房山区京西贡米种植区,2015年入选中国重要农业文化遗产。本文以京西稻作文化系统遗产地为研究对象,从基础旅游环境、京西稻旅游产品、政府投入、旅游管理环境、配套服务设施、市场管理方面选取指标,构建京西稻作文化系统遗产地生态旅游开发潜力指标体系。研究运用层次分析法,结合实地调研与调查问卷,确定各项指标权重,开展生态旅游潜力分析。结果显示,京西稻作文化系统遗产地生态旅游开发潜力一级层次指标中,基础旅游环境对遗产地生态旅游开发潜力的贡献最大,京西稻作文化系统遗产地具较强的发展潜力。研究提出完善旅游环境管理,加快旅游基础设施和服务建设,大力推广宣传旅游品牌,加大财政支持力度,完善政策支持体系等措施,促进京西稻作文化系统遗产地生态经济可持续发展。

关键词：农业文化遗产生态旅游潜力京西稻

基于收缩自编码器的无人机GPS欺骗攻击协同检测方法

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信号处理 2024年第4期40卷 706-718页

作者：佘丁辰王威王加琪晋本周刘敬颐吴启晖南京航空航天大学电子信息工程学院江苏南京211106 中国电信股份有限公司江苏分公司江苏南京210037

GPS欺骗攻击是一种通过改变GPS信号来诱导接收机导航系统的恶意攻击,它会使无人机产生偏离运行轨迹、飞入禁飞区、强制降落等异常行为。当前对GPS欺骗攻击的检测仍存在模型训练效率较低、检测性能不高等问题,基于此,本文提出了一种无人... 详细信息

GPS欺骗攻击是一种通过改变GPS信号来诱导接收机导航系统的恶意攻击,它会使无人机产生偏离运行轨迹、飞入禁飞区、强制降落等异常行为。当前对GPS欺骗攻击的检测仍存在模型训练效率较低、检测性能不高等问题,基于此,本文提出了一种无人机GPS欺骗攻击协同检测方法。该方法采用联邦学习框架,多个基站通过本地接收的无人机运行数据协同训练异常检测模型并计算异常检测阈值,进而检测无人机是否存在GPS欺骗攻击。此外,为了防止在联邦学习过程中不同基站本地训练数据分布差异过大导致模型训练效果降低的问题,本文采用收缩自编码器作为异常检测模型。与自编码器相比,收缩自编码器通过在损失函数中加入新的损失项,将训练数据样本的低维表示压缩到更小的范围内,从而使模型在训练过程中能够更好地学习训练数据样本的低维特征,提高了模型区分正常数据和异常数据的能力。基于公开数据集的实验结果表明,本文提出的方法对无人机GPS欺骗攻击的准确率、查准率和召回率分别达到了96.49%、96.03%和93.85%,比原始的自编码器提高了1.63%、0.8%和4.62%,且与采用集中式学习框架相比,本文提出的协同检测方法能够显著提高模型的训练效率。同时,本文提出的联邦学习收缩自编码器受平衡系数改变的影响最小,在异常检测阈值计算不准确的情况下仍然能够达到较好的检测结果。

关键词：无人机GPS欺骗攻击联邦学习收缩自编码器协同检测

Expression and immunoreactivity of an epitope of HCV in a foreign epitope presenting system

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World Journal of Gastroenterology 2005年第22期11卷 3363-3367页

作者： MeiPeng Chang-BaiDai Yuan-dingchen DepartmentofMolecularBiology InstituteofMedicalBiologyChineseAcademyofMedicalSciences/PekingUnionMedicalCollegeKunming650118YunnanProvinceChina

AIM: To construct and highly express an epitope of hepatitis C virus (HCV) in a foreign epitope presenting vector based on an insect virus, and to study the antigenicity of the epitope. METHODS: The HCV epitope sequence (amino acid residues 315 to 328: EGHRMAWDMMMNWS) of the El region was constructed at different positions of a foreign epitope presenting vector based on an insect virus, flock house virus (FHV) capsid protein encoding gene as a vector, and expressed in E. coli cells. Western blotting and ELISA were used to detect the immunoreactivity of these recombinant proteins. RESULTS: The gene encoding of the concerned B-cell epitope of HCV El envelope protein was expressed on FHV capsid carrier protein at positions I1 (aa 106), 12 (aa 153) and 13 (aa 305), respectively, on the surface of FHV capsid protein. The recombinant proteins in this system could be highly expressed in more than 40% of total cell protein of E. coli BL21. All the expressed recombinant proteins were in inclusion body form, and showed obvious immunoreactivity by Western blotting. Further purified recombinant proteins were detected by indirect ELISA as coating antigen respectively. All recombinant proteins could still show immunoreactivity. CONCLUSION: The epitope of HCV El envelope protein can be highly expressed in FHV carrier system as a chimeric protein with high immunoreactivity. This system has multiple entry sites conferring many possible conformations closer to the native one for a given sequence.

关键词： Immunoreactivity Epitope HCV Epitope presenting system

基于线粒体COⅠ基因序列的梭鲈野生群体遗传结构

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水产学报 2024年第1期48卷 84-94页

作者：鲁翠云孙志鹏曹顶臣耿龙武那荣滨吴学工郑先虎中国水产科学研究院黑龙江水产研究所淡水鱼类育种国家地方联合工程实验室农业农村部淡水水产生物技术与遗传育种重点实验室

为了解梭鲈种群的遗传结构，实验利用线粒体细胞色素c氧化酶Ⅰ亚基(COⅠ)基因部分序列分析了中国6个和中亚2个群体的遗传差异，并与欧洲群体的单倍型序列进行了比较。结果在640 bp的COⅠ基因序列中检测到5个变异位点，定义了7种单倍型... 详细信息

为了解梭鲈种群的遗传结构，实验利用线粒体细胞色素c氧化酶Ⅰ亚基(COⅠ)基因部分序列分析了中国6个和中亚2个群体的遗传差异，并与欧洲群体的单倍型序列进行了比较。结果在640 bp的COⅠ基因序列中检测到5个变异位点，定义了7种单倍型，发现Hap1为8个梭鲈群体的共享单倍型，且与欧洲群体的HapA相同，在中国群体所占比例(93.36%)高于中亚群体(72.58%)和欧洲群体(53.85%);Hap2和Hap3是中国群体的特异单倍型，而Hap4～Hap7为中亚群体的特异单倍型。单倍型序列的聚类图和网络图均显示Hap1/A为梭鲈群体的原始单倍型，中国和中亚群体的特异单倍型相对于原始单倍型仅有1～2个位点的变异，属于Hap1/A的亚型，与欧洲群体的特异单倍型具有较大的差异。每个群体检测到1～4种单倍型，斋桑湖(ZS)群体单倍型最多，而中国的腾格里湖(NX)、兴凯湖(XK)和鸭绿江(YJ)群体仅有1个单倍型(Hap1)；塔什干(TS)群体的单倍型多样性(Hd)和核苷酸多样性(π)最高(Hd=0.514±0.069;π=0.000 79±0.000 11)，其次是ZS群体，而中国梭鲈群体的多样性参数较低。AMOVA分析结果显示，梭鲈群体间遗传变异占20.74%，群体间遗传分化程度较高(0.15≤Fst=0.207 360.25)，中国群体中仅黑河(HH)群体与其他群体的遗传分化较大，而中国其他5个群体间无遗传分化。基于群体间遗传距离的系统进化树显示，来自中国的6个梭鲈群体与哈萨克斯坦的ZS群体聚为一支，而乌兹别克斯坦的TS群体独立为一支。研究结果为梭鲈群体的繁殖及放流管理提供了参考。

关键词：梭鲈线粒体COⅠ基因野生群体遗传结构

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中国数字国土的发展历程与启示

自然资源信息化 2024年第2期 37-42页

作者：高子浩涂小松张鼎臣江西财经大学财税与公共管理学院江西南昌330013

本文从土地资源管理专业的视角下对数字中国进行探寻,运用文献查阅法与文献追踪法,按照时间逻辑辨清数字国土概念,避免与相近名词混淆。同时,关注国外数字地理信息方面的发展。沿着数字国土的发展脉络,扩展数字国土涉及的领域;在数字国... 详细信息

本文从土地资源管理专业的视角下对数字中国进行探寻,运用文献查阅法与文献追踪法,按照时间逻辑辨清数字国土概念,避免与相近名词混淆。同时,关注国外数字地理信息方面的发展。沿着数字国土的发展脉络,扩展数字国土涉及的领域;在数字国土的相关应用中得到数字安全、数字公平2个方面的启示。根据启示探讨相关对策,确保数字国土构建的科学性与准确性,为建设数字中国提供强有力的支撑。

关键词：数字国土数字地球国土资源数字经济

低蛋白质氨基酸平衡饲粮添加谷氨酸对断奶仔猪生长性能、血液抗氧化和免疫指标的影响

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家畜生态学报 2024年第5期45卷 24-29页

作者：刘景方桂友缪伏荣叶鼎承林长光董志岩福建省农业科学院畜牧兽医研究所福建福州350003 福建光华百斯特生态农牧发展有限公司福建福州350003

试验旨在研究较大幅度降低饲粮粗蛋白质(CP)水平,平衡必需氨基酸并添加谷氨酸对断奶仔猪生长性能、血液抗氧化和免疫指标的影响。试验选用144头杜长大杂交仔猪,随机分成3组,每组6个重复,每个重复8头猪,试验期16 d。Ⅰ组(对照组)饲粮CP... 详细信息

试验旨在研究较大幅度降低饲粮粗蛋白质(CP)水平,平衡必需氨基酸并添加谷氨酸对断奶仔猪生长性能、血液抗氧化和免疫指标的影响。试验选用144头杜长大杂交仔猪,随机分成3组,每组6个重复,每个重复8头猪,试验期16 d。Ⅰ组(对照组)饲粮CP水平为21.16%,Ⅱ组饲粮CP水平为15.97%,补充必需氨基酸(EAA)赖氨酸(Lys)、蛋氨酸(Met)、苏氨酸(Thr)、色氨酸(Trp)、缬氨酸(Val)和异亮氨酸(Ile),Ⅲ组为Ⅱ组+谷氨酸(Glu)。结果表明,仔猪平均日增重(ADG)Ⅱ组显著低于Ⅰ组和Ⅲ组(P<0.05)。Ⅱ组仔猪腹泻率显著低于Ⅰ组(P<0.05),Ⅲ组显著低于Ⅱ组(P<0.05),Ⅲ组极显著低于Ⅰ组(P<0.01)。Ⅲ组血浆总抗氧化能力(T-AOC)显著高于Ⅰ组和Ⅱ组(P<0.05)。血浆免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白M(IgM)和白细胞介素-10(IL-10)含量Ⅲ组显著高于Ⅰ组和Ⅱ组(P<0.05),Ⅱ组血浆IL-10含量显著低于Ⅰ组(P<0.05)。综上,断奶后饲喂低蛋白质氨基酸平衡并添加谷氨酸的饲粮能够提高断奶仔猪生长性能、减少腹泻、增强机体抗氧化和免疫功能。

关键词：谷氨酸生长性能血液抗氧化免疫指标低蛋白质饲粮断奶仔猪

Dividing and setting strategy of improving calculation efficiency for needle electrode corona discharge with a large-scale space

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High Voltage 2022年第3期7卷 429-438页

作者： dingchen Li Chuan Li Jiawei Li Pengyu wang Zhi Liu Wendi Yang Ming Zhang Yong Yang Kexun Yu International Joint Research Laboratory of Magnetic Confinement Fusion and Plasma Physics State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Engineering and TechnologySchool of Electrical Engineering and ElectronicsHuazhong University of Science and TechnologyWuhanChina Digital Grid Research Institute of China Southern Power Grid GuangzhouChina Zhuzhou CRRC Times Electric Co. Ltd.(TEC)ZhuzhouChina

Needle electrodes are widely used in the research of corona *** at the problem of needle electrode discharge in a large-scale space(tens or even hundreds of centimetres),a hybrid model was proposed in the previous ***,its indis-pensable multiple iterations result in huge computation and further limit its wide ***,a strategy to improve the computing efficiency by setting initial values in different computational domains is put forward in this *** types of setting initial values(global constant,partition constant and partition exponent)are simulated and compared in *** calculation results show that the calculation efficiency can be increased by 1.4 times simply through setting initial values of charged particles as different constants for the divided subdomains,and further be improved by 4.3 times by setting those in the ionization region as an exponential *** extension of the pro-posed strategy has also been discussed under various voltages,which shows that the results under other voltages can be quickly obtained based on the fitted coefficients under a specific voltage,and the improvement can reach up to 10 *** accuracy of calculated results has been demonstrated by a needle-plate electrode device with a vertical distance of 25 *** research provides an effective strategy for improving the computing efficiency of corona discharge in a large-scale space,and implies the potential in optimizing the analyses of complex electrodes.

关键词： electrode calculation partition