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HSEGRL:一种分层可自解释的图表示学习模型

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计算机研究与发展 2024年第8期61卷 1993-2007页

作者：李平宋舒寒张园曹华伟叶笑春唐志敏处理器芯片全国重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100049 中国科学院大学南京学院南京211135

近年来,随着图神经网络(graph neural network,GNN)技术在社交、信息、化学、生物等领域的广泛应用,GNN可解释性也受到广泛的关注.然而,现有的解释方法无法捕获层次化的解释信息,同时,这些层次信息未能被充分利用以提升图分类任务的准确... 详细信息

近年来,随着图神经网络(graph neural network,GNN)技术在社交、信息、化学、生物等领域的广泛应用,GNN可解释性也受到广泛的关注.然而,现有的解释方法无法捕获层次化的解释信息,同时,这些层次信息未能被充分利用以提升图分类任务的准确率.基于这一问题,提出了一种层次化自解释的图表示学习(hierarchical self-explanation graph representation learning,HSEGRL)模型,该模型通过发现图结构中的层次信息进行图分类预测的同时,输出层次化的模型自解释结果.具体而言,针对图层次信息的发现设计了提取信息的基本单元——解释子,该解释子由提取节点特征的编码器获取层次化解释感知子图的池化层和抽取高阶解释信息的解码器组成.其中,为了准确提取层次化的解释子图,针对该模型的池化操作进行了解释感知优化设计,该设计通过评估模型的拓扑及特征重要性,层次化地筛选解释子图,实现分层自解释的同时完成图分类任务.HSEGRL是一个功能完备且便于迁移的图表示学习自解释模型,可以层次化综合考虑模型的拓扑信息与节点特征信息.在模型有效性验证层面,分别在分子、蛋白质和社交数据集上进行大量实验,实验结果表明所提模型在图分类任务中的分类准确率高于已有的先进的GNN自解释模型和GNN模型,并通过可视化分层解释结果的信息证明了该解释方法可信.

关键词：图表示学习图神经网络可自解释模型图拓扑消息传递机制

面向多核CPU与GPU平台的图处理系统关键技术综述

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计算机研究与发展 2024年第6期61卷 1401-1428页

作者：张园曹华伟张婕申玥孙一鸣敦明安学军叶笑春处理器芯片全国重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100049 中国科学院大学南京学院南京211135

图计算作为分析与挖掘关联关系的一种关键技术,已在智慧医疗、社交网络分析、金融反欺诈、地图道路规划、计算科学等领域广泛应用.当前,通用CPU与GPU架构的并行结构、访存结构、互连结构及同步机制的不断发展,使得多核CPU与GPU成为图处... 详细信息

图计算作为分析与挖掘关联关系的一种关键技术,已在智慧医疗、社交网络分析、金融反欺诈、地图道路规划、计算科学等领域广泛应用.当前,通用CPU与GPU架构的并行结构、访存结构、互连结构及同步机制的不断发展,使得多核CPU与GPU成为图处理加速的常用平台.但由于图处理具有处理数据规模大、数据依赖复杂、访存计算比高等特性,加之现实应用场景下的图数据分布不规则且图中的顶点与边呈现动态变化,给图处理的性能提升和高可扩展性带来严峻挑战.为应对上述挑战,大量基于多核CPU与GPU平台的图处理系统被提出,并在该领域取得显著成果.为了让读者了解多核CPU与GPU平台上图处理优化相关技术的演化,首先剖析了图数据、图算法、图应用特性,并阐明图处理所面临的挑战.然后分类梳理了当前已有的基于多核CPU与GPU平台的图处理系统,并从加速图处理设计的角度,详细、系统地总结了关键优化技术,包括图数据预处理、访存优化、计算加速和数据通信优化等.最后对已有先进图处理系统的性能、可扩展性等进行分析,并从不同角度对图处理未来发展趋势进行展望,希望对从事图处理系统研究的学者有一定的启发.

关键词：多核CPU与GPU平台图处理系统图数据表示负载均衡不规则访存动态图处理

A high-performance multi-wavelength optical switch based on multiple Fano resonances in an all-dielectric metastructure

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Optoelectronics Letters 2024年第4期20卷 193-199页

作者： cao Shuangshuang FAN Xinye FANG Wenjing CHEN huawei BAI Chenglin TONG Cunzhu School of Physics Science and Information Engineering Liaocheng UniversityLiaocheng 252000China Shandong Provincial Key Laboratory of Optical Communication Science and Technology Liaocheng 252000China Liaocheng Key Laboratory of Industrial-Internet Research and Application Liaocheng 252000China Institute of Semiconductors Chinese Academy of SciencesBeijing 100083China State Key Laboratory of Luminescence and Applications Changchun Institute of OpticsFine Mechanics and PhysicsChinese Academy of SciencesChangchun 130033China

The multi-wavelength optical switch based on an all-dielectric metastructure consisting of four asymmetric semi-circular rings was designed and analyzed in this *** Fano resonance modes,which can be explained by bound states in the continuum(BIC)theory,are excited in our structure with a maximum Q-factor of about 2450 and a modulation depth close to 100%.By changing the polarization direction of the incident light,the transmission amplitude of Fano resonances can get effectively *** on this tuning property,the metastructure can achieve a multi-wavelength optical switch in the near-infrared region(900—980 nm)and the maximum extinction ratio can reach 38.3 d *** addition,the results indicate that the Fano resonances are sensitive to the changes in the refractive *** sensitivity(S)and the figure of merit(FOM)are 197 nm/RIU and 492 *** proposed metastructure has promising potential in applications such as optical switches,sensors,modulators and lasers.

关键词： dielectric structure resonance

Influence of a TiAlN Coating on the Mechanical Properties of a Heat Resistant Steel at Room Temperature and 650℃

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Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science) 2013年第5期28卷 1029-1033页

作者：张程煜 cao huawei HAN Dong QIAO Shengru 郭永 Science and Technology on Thermostructural Composite Materials Laboratory Northwestern Polytechnical University School of Chemistry and Chemical Engineering Shanxi Datong University

A TiA1N coating was deposited on a heat resistant steel X12CrMoWVNbN10-1-1 by vacuum arc ion plating. The tensile and fatigue properties of the coated steel were investigated at room temperature （RT） and 650 ℃. The results reveal that the TiA1N coating is compact, on which a small number of large particle and pits are present. The Ti/Al atomic ratio in the coating is about 0.94. The average hardness of the coating is 1 868 HV0.1 and the interface bonding force between TiAIN coating and the substrate is about 3 l N. The elastic modulus and the strength of the steel are improved by the deposition of TiAIN coating. The influence of the TiA1N coating on the tensile properties of the steel can be ignored at both RT and 650 ℃. Moreover, there is no obvious decrease of the fatigue limit of substrate when the steel is coated by the coating at the investigated temperature.

关键词： TiA1N coating tensile fatigue vacuum arc ion plating

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肾移植受者衰弱患病情况及相关因素分析

中华医学杂志 2023年第20期103卷 1531-1537页

作者：曹华伟张建东王玮胥青芝首都医科大学附属北京朝阳医院泌尿外科，北京100020 首都医科大学附属北京朝阳医院健康体检中心，北京100020

目的调查肾移植受者衰弱的患病率并分析肾移植受者术后衰弱的相关因素。方法回顾性纳入2020年11月至2022年5月在首都医科大学附属北京朝阳医院泌尿外科门诊随访的201例肾移植受者资料。以Fried衰弱表型(包括意外体重下降、步行速度慢、... 详细信息

目的调查肾移植受者衰弱的患病率并分析肾移植受者术后衰弱的相关因素。方法回顾性纳入2020年11月至2022年5月在首都医科大学附属北京朝阳医院泌尿外科门诊随访的201例肾移植受者资料。以Fried衰弱表型(包括意外体重下降、步行速度慢、握力差、体力活动少、疲惫5个方面)为诊断标准,调查肾移植受者衰弱患病情况。分别建立logistic回归模型和CART决策树模型,分析肾移植术后衰弱的影响因素。结果肾移植受者衰弱患病率为25.9%(52例)。衰弱组年龄[M(Q 1,Q 3)]高于非衰弱组,分别为57(49,62)和46(38,56)岁(P<0.001);男性分别占51.9%(27例)、62.4%(93例),性别构成差异无统计学意义(P=0.244)。在Fried衰弱表型的5个组分中,意外体重下降发生率最低,为19.4%(39/201)。衰弱组发生率最高的衰弱组合为步行速度慢+低体力活动+疲惫,为19.2%(10/52)。logistic回归模型显示,高龄(OR=1.062,95%CI:1.005~1.123)、急性排斥史(OR=16.776,95%CI:2.288~123.028)、高中性粒细胞/淋巴细胞比值(NLR)(OR=2.096,95%CI:1.158~3.792)和患共病(OR=10.600,95%CI:1.828~61.482)是肾移植受者衰弱的危险因素,高血清白蛋白水平(OR=0.623,95%CI:0.488~0.795)是保护因素。CART决策树生长3层,共有4个终末节点,筛选出3个解释变量:血清白蛋白、NLR和年龄。logistic回归模型的准确度为87.1%(95%CI:82.5%~91.7%),灵敏度为69.2%(95%CI:54.7%~80.9%),特异度为93.3%(95%CI:87.7%~96.6%),受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)为0.951(95%CI:0.923~0.978);决策树模型的准确度为91.0%(95%CI:87.0%~95.0%),灵敏度为82.7%(95%CI:69.2%~91.3%),特异度为94.0%(95%CI:88.5%~97.0%),AUC为0.883(95%CI:0.819~0.948)。结论本研究中肾移植受者衰弱的患病率为25.9%;高龄、急性排斥史、低血清白蛋白水平、NLR升高和患共病可能与肾移植受者术后长期衰弱相关。

关键词：肾移植衰弱患病率影响因素横断面研究

环境检测全过程质量管理中提升检测水平的措施

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皮革制作与环保科技 2022年第1期3卷 31-32,35页

作者：曹华伟山东环林检测技术服务有限公司山东潍坊261000

近些年来,随着社会经济和科学技术的快速发展,我国的综合国力和竞争力都得到了大幅提升,尤其是我国的工业发展更是达到了前所未有的高度。随着生态环保理念和相关政策的推出,绿色、节能、环保等理念在各个行业的发展中都得到了深入的应... 详细信息

近些年来,随着社会经济和科学技术的快速发展,我国的综合国力和竞争力都得到了大幅提升,尤其是我国的工业发展更是达到了前所未有的高度。随着生态环保理念和相关政策的推出,绿色、节能、环保等理念在各个行业的发展中都得到了深入的应用,对于我国的环境检测部门来说,需要对环境状况进行实时、动态的监控,并且要能够引进更加先进的技术设备,以全面提升环境检测水平。

关键词：环境检测全过程质量管理措施

Quantized Decoders that Maximize Mutual Information for Polar Codes

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China Communications 2024年第7期21卷 125-134页

作者： Zhu Hongfei cao Zhiwei Zhao Yuping Li Dou School of Electronics Engineering and Computer Science Peking University

In this paper, we innovatively associate the mutual information with the frame error rate(FER) performance and propose novel quantized decoders for polar codes. Based on the optimal quantizer of binary-input discrete memoryless channels(BDMCs), the proposed decoders quantize the virtual subchannels of polar codes to maximize mutual information(MMI) between source bits and quantized symbols. The nested structure of polar codes ensures that the MMI quantization can be implemented stage by stage. Simulation results show that the proposed MMI decoders with 4 quantization bits outperform the existing nonuniform quantized decoders that minimize mean-squared error(MMSE) with 4 quantization bits,and yield even better performance than uniform MMI quantized decoders with 5 quantization bits. Furthermore, the proposed 5-bit quantized MMI decoders approach the floating-point decoders with negligible performance loss.

关键词： Decoding Polar codes Quantization (signal) Mutual information Vectors Symbols Encoding

新文科背景下大学生法治教育价值取向变革与对策——以法治文化建设为视角

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安徽工业大学学报（社会科学版） 2023年第6期40卷 102-105页

作者：张蓉曹华伟安徽工业大学马克思主义学院安徽马鞍山243002

新文科教育理念对大学生法治教育提出新要求。当前大学生法治教育实践中出现的问题集中体现在法治教育的价值取向上重视工具价值、轻视目的价值。其根源在于大学生法治教育的价值取向与法治文化不相契合。法治文化的内涵与法治教育相关... 详细信息

新文科教育理念对大学生法治教育提出新要求。当前大学生法治教育实践中出现的问题集中体现在法治教育的价值取向上重视工具价值、轻视目的价值。其根源在于大学生法治教育的价值取向与法治文化不相契合。法治文化的内涵与法治教育相关联,大学生法治教育与法治文化建设在根本价值诉求上具有一致性。新文科背景下大学生法治教育必须变革传统的法治工具主义价值取向,在教学过程中注重法治文化的贯通和教学方式的重构,在调整课程设置、优化教学内容、创新教学方法和改革教学效果评价机制等方面做出相应的改革。

关键词：新文科大学生法治教育价值取向法治文化

丘陵地区10 m高度以下近地面风场实测及非平稳特性分析

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第4期54卷 836-844页

作者：牛华伟曹楠奎李红星姜东陈政清湖南大学土木工程学院长沙410082 湖南大学桥梁工程安全与韧性全国重点实验室长沙410082 中国能源建设集团西北电力设计院有限公司西安710075

为确定10 m高度以下风场特征以指导光伏支架结构设计,在陕西汉中某拟建光伏电站场址内开展了近地面风场实测.由于实测结果存在较高的低频能量,分别选用平稳模型和基于离散小波变换的非平稳模型,研究了10 m以下近地面风场的平均风速、湍... 详细信息

为确定10 m高度以下风场特征以指导光伏支架结构设计,在陕西汉中某拟建光伏电站场址内开展了近地面风场实测.由于实测结果存在较高的低频能量,分别选用平稳模型和基于离散小波变换的非平稳模型,研究了10 m以下近地面风场的平均风速、湍流度、阵风因子、湍流积分尺度和风功率谱等特征参数,并与规范取值进行对比分析.结果表明:丘陵地区10 m以下近地面风场具有一定的非平稳特性;平稳模型会高估风的湍流强度和湍流积分尺度;非平稳模型较好地提取了时变平均风速,提高了样本的平稳性,且与光伏结构易发生共振的高频部分能量密度有所增大,能量接近Kaimal谱和von Karman谱,高于平稳模型结果,更具适用性.

关键词：近地面风场现场实测非平稳特性湍流特性