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Ferroelectric-controlled graphene plasmonic surfaces for all-optical neuromorphic vision

Science China(Technological Sciences) 2024年第3期67卷 765-773页

作者： CHEN JianBo LIU Yu LI ShangDong LIN Lin LI yadong HUANG Wen guo JunXiong School of Electronic Information and Electrical Engineering Institute for Advanced StudyChengdu UniversityChengdu 610106China School of Integrated Circuits Tsinghua UniversityBeijing 100084China School of Integrated Circuits(National Exemplary Schoolof Microelectronics) Universityof Electronic Science and Technologyof China Chengdu 610054China Jincheng Research Institute of Opto-mechatronics Industry Jincheng 048000China Shanxi Key Laboratory of Advanced Semiconductor Optoelectronic Devices and Integrated Systems Jincheng 048000China Engineering Research Center of Digital Imaging and Display Ministry of EducationSoochow UniversitySuzhou 215006China

Artificial visual systems can recognize desired objects and information from complex environments, and are therefore highly desired for pattern recognition, object detection, and imaging applications. However, state-of-the-art artificial visual systems with high recognition performances that typically consist of electronic devices face the challenges of requiring huge storage space and high power consumption owing to redundant data. Here, we report a terahertz(THz) frequency-selective surface using a graphene split-ring resonator driven by ferroelectric polarization for efficient visual system applications. The downward polarization of the ferroelectric material offers an ultrahigh electrostatic field for doping p-type graphene with an anticipated Fermi level. By optimizing the geometric parameters of the devices and modulating the carrier behaviors of graphene, our plasmonic devices exhibit a tunable spectral response in a range of 1.7–6.0 THz with continuous transmission values. The alloptical neural network using graphene plasmonic surfaces designed in this study exhibited excellent performance in visual preprocessing and convolutional filtering and achieved an ultrahigh recognition accuracy of up to 99.3% in training the Modified National Institute of Standards and Technology(MNIST) handwritten digit dataset. These features demonstrate the great potential of graphene plasmonic devices for future smart artificial vision systems.

关键词： graphene plasmon ferroelectric frequency selective surface artificial vision system

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A telomere-to-telomere genome assembly of Zhonghuang 13,a widely-grown soybean variety from the original center of Glycine max

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The Crop Journal 2024年第1期12卷 142-153页

作者： Anqi Zhang Tangchao Kong Baiquan Sun Shizheng Qiu Jiahe guo Shuyong Ruan Yu guo Jirui guo Zhishuai Zhang Yue Liu Zheng Hu Tao Jiang yadong Liu Shuqi Cao Shi Sun Tingting Wu Huilong Hong Bingjun Jiang Maoxiang Yang Xiangyu Yao Yang Hu Bo Liu Tianfu Han yadong Wang Center for Bioinformatics School of Computer Science and TechnologyHarbin Institute of TechnologyHarbin 150001HeilongjiangChina Ministry of Agriculture Key Laboratory of Soybean Biology(Beijing) Institute of Crop SciencesChinese Academy of Agricultural SciencesBeijing 100081China National Key Facility for Crop Gene Resources and Genetic Improvement Institute of Crop SciencesChinese Academy of Agricultural SciencesBeijing 100081China

Soybean(Glycine max)stands as a globally significant agricultural crop,and the comprehensive assembly of its genome is of paramount importance for unraveling its biological characteristics and evolutionary history.Nevertheless,previous soybean genome assemblies have harbored gaps and incompleteness,which have constrained in-depth investigations into soybean.Here,we present Telomere-to-Telomere(T2T)assembly of the Chinese soybean cultivar Zhonghuang 13(ZH13)genome,termed ZH13-T2T,utilizing PacBio Hifi and ONT ultralong reads.We employed a multi-assembler approach,integrating Hifiasm,NextDenovo,and Canu,to minimize biases and enhance assembly accuracy.The assembly spans 1,015,024,879 bp,effectively resolving all 393 gaps that previously plagued the reference genome.Our annotation efforts identified 50,564 high-confidence protein-coding genes,707 of which are novel.ZH13-T2T revealed longer chromosomes,421 not-aligned regions(NARs),112 structure variations(SVs),and a substantial expansion of repetitive element compared to earlier assemblies.Specifically,we identified 25.67 Mb of tandem repeats,an enrichment of 5S and 48S rDNAs,and characterized their genotypic diversity.In summary,we deliver the first complete Chinese soybean cultivar T2T genome.The comprehensive annotation,along with precise centromere and telomere characterization,as well as insights into structural variations,further enhance our understanding of soybean genetics and evolution.

关键词： Soybean Telomere-to-Telomere assembly Zhonghuang 13 Structure variations

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Investigation of Nitrite Production Pathway in Integrated Partial Denitrification/Anammox Process via Isotope Labelling Technique and the Relevant Microbial Communities

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China Petroleum Processing & Petrochemical Technology 2022年第1期24卷 129-134页

作者： Li Yanzhe Gai Jianing Zhang Xiaofei Zhao dongfeng guo yadong Yu Gengxing Zhao Chaocheng Liu Fang Zhao Ruiyu Liu Chunshuang College of Chemical Engineering China University of PetroleumQingdao 266580 Research Institute of Safety and Environmental Technology Beijing 102206 Harbin Jianshi Technology Co. LtdHarbin 150040

In this study,the nitrogen removal performance of partial denitrificaiton/anammox(PDA)process was investigated by using an UASB reactor.High total nitrogen(TN)removal efficiency(91.97%)was achieved at an influent nitrogen loading rate of 0.64 kg/(m3·d).Anammox bacteria did execute the function of converting nitrate to nitrite in PDA system according to ^(15)N isotope labeling experiments and the contribution was approximately 36.3%.Candidatus_Brocadia,Candidatus_Kuenenia and Thauera were functional strains for anammox and denitrification process,respectively.Thauera and Candidatus_Brocadia were more important for TN removal at high loading rates(0.64 kg/(m3·d)).This result can provide a theoretical and technical foundation for the application of the PDA process.

关键词： partial-denitrification anammox 15N isotope labeling experiments biological nitrogen removal

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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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Performance and Modeling of an Up-flow Anaerobic Sludge Blanket(UASB) Reactor for Treating High Salinity Wastewater from Heavy Oil Production

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China Petroleum Processing & Petrochemical Technology 2012年第3期14卷 90-95页

作者： Liu Chunshuang Zhao Dongfeng guo yadong Zhao Chaocheng College of Chemical Engineering China University of Petroleum

In this study,an up-flow anaerobic sludge blanket(UASB) reactor was applied to treat the high salinity wastewater from heavy oil production process.At a HRT of ≥24 h,the COD removal reached as high as 65.08% at an influent COD ranging from 350mg/L to 640mg/L.An average of 74.33% oil reduction was also achieved in the UASB reactor at an initial oil concentration between 112mg/L and 205mg/L.These results indicated that this heavy oil production related wastewater could be degraded efficiently in the UASB reactor.Granular sludge was formed in this reactor.In addition,two models,built on the back propagation neural network(BPNN) theory and linear regression techniques were developed for the simulation of the UASB system performance in the oily wastewater biodegradation.The average error of COD and oil removal was-0.65% and 0.84%,respectively.The results indicated that the models built on the BPNN theory were wellfitted to the detected data,and were able to simulate and predict the removal of COD and oil by the UASB reactor.

关键词： UASB反应器升流式厌氧污泥床高含盐废水生产性能 COD去除率生物降解性能建模稠油

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基于熵权TOPSIS模型的农业绿色发展水平评价——以河南省为例

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浙江大学学报（农业与生命科学版） 2024年第2期50卷 221-230页

作者：郭书娟许亚东黄进勇郑州大学农学院河南郑州450001 郑州大学生命科学学院河南郑州450001 河南省伏牛山生物资源与生态环境野外科学观测研究站河南南阳473000

现代农业绿色发展水平反映了农业综合实力,通过评估河南省农业绿色发展水平,可为河南省建设现代农业强省提供指导。本研究采用熵权TOPSIS模型,构建了包含资源节约、环境友好、生态保育、质量高效4个维度14个指标的农业绿色发展综合评价... 详细信息

现代农业绿色发展水平反映了农业综合实力,通过评估河南省农业绿色发展水平,可为河南省建设现代农业强省提供指导。本研究采用熵权TOPSIS模型,构建了包含资源节约、环境友好、生态保育、质量高效4个维度14个指标的农业绿色发展综合评价指数,对河南省2007—2021年农业绿色发展水平动态变化及河南省下辖18个地市2019—2021年农业绿色发展水平(3年的平均值)进行了综合分析。结果表明:反映河南省农业绿色发展水平的综合评价指数呈波动上升趋势,但该指数反映的整体水平仍然较低;河南省各地市之间农业绿色发展水平差异较大,西部地区明显低于其他地区;根据聚类分析结果,河南省不同地市可划分为Ⅰ区(现代农业区)、Ⅱ区(传统农业区)和Ⅲ区(都市农业发展区)3个区域类型。河南省各地市应依据本地资源禀赋,面向国家发展战略需要,因地制宜,重点突破影响现代农业绿色发展的薄弱环节,进一步推进农业绿色发展进程。

关键词：农业绿色发展综合评价熵权法 TOPSIS模型河南省

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幂律流体在椭圆井眼同心环空中螺旋层流流动压降

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石油学报 2024年第3期45卷 586-594页

作者：汤明郭欣钰谢玉森赵晨敏敬亚东何世明西南石油大学油气藏地质及开发工程全国重点实验室四川成都610500

环空压降的准确预测是精准控制井底压力的基础,能够有效防止井漏、溢流,甚至井喷等井下复杂和事故。常规环空压降预测多以圆形井眼为基础,未考虑井眼形状不规则的影响;由于岩石力学特性参数和地应力的非均质性,易形成椭圆形井眼。以流... 详细信息

环空压降的准确预测是精准控制井底压力的基础,能够有效防止井漏、溢流,甚至井喷等井下复杂和事故。常规环空压降预测多以圆形井眼为基础,未考虑井眼形状不规则的影响;由于岩石力学特性参数和地应力的非均质性,易形成椭圆形井眼。以流体动力学为基础,建立椭圆井眼中幂律流体螺旋层流流动压降数值模型,利用流体力学仿真结果和实验结果对数值模型进行验证;以数值模型为基础,开展流动压降影响因素分析,明确不同参数对流动压降的影响规律;采用最小二乘法建立无量纲压力梯度拟合模型。研究结果表明,数值模型与仿真模拟和实测结果误差介于±5%。压力梯度随流体稠度系数的增加呈线性增大,随流体流性指数和环空内外径比率增大呈指数数型增大,随轴向平均速度增大呈对数型增大,随椭圆长短轴之比和内管转速增大呈指数型降低。无量纲压力梯度几乎不随流体稠度系数的变化而变化,拟合模型与数值模型误差仅为±5%。适用参数范围为0.8 m/s≤v_x≤1.4 m/s,40 r/min≤ω≤120 r/min,0.5≤K_d≤0.8,1.0≤η≤1.2和0.5≤n≤0.8。椭圆井眼同心环空螺旋层流无量纲压力梯度拟合模型能够实现流动压降的准确便捷预测。

关键词：椭圆井筒同心环空螺旋层流数值模型拟合模型

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TACS车载设备复杂运营场景分阶段组合测试方法

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铁道科学与工程学报 2024年第6期21卷 2547-2556页

作者：赵双月张亚东饶畅郭进西南交通大学信息科学与技术学院四川成都611756 重庆交通大学交通运输学院重庆400074

基于车车通信的TACS(Train Autonomous Control System)列车运行系统通过深度融合车载控制系统和信号系统来实现线路资源管理、列车定位及追踪运行等各项关键功能,对可靠性和安全性的要求严格。针对TACS系统在复杂场景下的车载设备测试... 详细信息

基于车车通信的TACS(Train Autonomous Control System)列车运行系统通过深度融合车载控制系统和信号系统来实现线路资源管理、列车定位及追踪运行等各项关键功能,对可靠性和安全性的要求严格。针对TACS系统在复杂场景下的车载设备测试存在输入空间组合爆炸、测试用例冗余甚至无效等问题,提出一种车载设备分阶段组合测试方法。首先,以TACS车载设备自动折返场景为研究对象,依据相关规范文件分析其功能需求,提出测试阶段的划分原则与方法,辨识各个阶段下的测试参数、取值及约束,建立各阶段测试模型。其次,提出一种基于测试需求分阶段优化覆盖的组合测试用例生成算法,通过计算各阶段下的测试需求,采用基于贪婪覆盖策略的算法,结合Z3约束求解器,动态生成组合测试用例,实现约束异构影响下的测试需求全覆盖。最后,得到满足约束条件和覆盖强度的车载设备测试用例集。研究结果表明:该方法能够生成满足约束及覆盖率的测试用例集,有效减少了同一场景下模型间67.75%的冗余覆盖;与主流测试工具进行对比,该方法在覆盖强度为2时减少约50%的冗余测试用例,在覆盖强度为3时减少约36%的冗余测试用例。研究成果通过提高测试用例集的精简性,有效地降低了测试成本,为TACS车载设备测试用例的生成提供了参考。

关键词：铁路运输组合测试贪婪算法车载ATP 约束求解

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Complete Nitrogen Removal through Integrating Anammox and Autotrophic Denitrification in an UASB Reactor

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China Petroleum Processing & Petrochemical Technology 2020年第1期22卷 111-117页

作者： guo yadong Bai Xue Yu Haitong Li Xuechen Zhao Chaocheng Liu Chunshuang College of New Energy China University of PetroleumQingdao 266580 College of Chemical Engineering China University of PetroleumQingdao 266580

Complete nitrogen removal was achieved through integrating anammox and autotrophic denitrification in an UASB reactor.The total nitrogen(TN)removal rate increased stepwise from 0.46 to 0.94 kg-N/(m3·d),with an effluent TN concentration of below 3.0 mg-N/L achieved.The process is relatively insensitive to the nitrite to ammonium ratio,achieving complete nitrogen removal when their ratio in the influent varied in the range of 1.35-1.55.The added S0 quantity in the system could be utilized to adjust the competition between autotrophic denitrifiers and anammox bacteria.High-throughput sequencing technology indicated that Candidatus_Kuenenia and Thiobacillus were the functional strains for anammox and autotrphic denitrification process,respectively,in the studied reactor.This result provides a theoretical and technical basis for the large-scale application of anaerobic ammonium oxidation process.

关键词： complete nitrogen removal anammox elemental sulfur UASB

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某SUV镂空扰流板气动噪声机理分析及降噪研究

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机械工程学报 2024年第6期60卷 398-408页

作者：张风利张荣荣罗秋丽张亚东李兵郭慧比亚迪汽车工业有限公司CAE&NVH性能开发中心深圳518118

镂空扰流板开发不仅关注空气动力学风阻性能与污染物管理性能,也关注气动噪声低噪声性能的达成。在风阻性能和污染物管理性能较好工况下,开展镂空扰流板气动噪声特性研究。采用IDDES湍流模型进行镂空扰流板非定常仿真,得到非定常流场分... 详细信息

镂空扰流板开发不仅关注空气动力学风阻性能与污染物管理性能,也关注气动噪声低噪声性能的达成。在风阻性能和污染物管理性能较好工况下,开展镂空扰流板气动噪声特性研究。采用IDDES湍流模型进行镂空扰流板非定常仿真,得到非定常流场分布特性及测点的频谱分布规律。结果表明,在后风挡玻璃处存在主频为510 Hz,主频幅值为112.8 dBA的窄带噪声,且采用非定常气动噪声数值分析方法揭示了扰流板隔筋是导致卡门涡街脱落频率的主要部件。同时采用风洞试验方法验证了测点声压级频谱与仿真具有较好一致性。采用扰流板隔筋形状优化后,测点窄带主频消失、测点窄带主频幅值和总声压级分别降低39.7 dBA和27.1 dBA的最佳降噪效果。研究可为镂空扰流板低噪声优化设计提供有效的仿真手段,可有效快速地指导工程应用。

关键词：汽车镂空扰流板空气动力学气动噪声风洞试验低噪声设计

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