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Investigation and mitigation of Mott neuronal oscillation fluctuation in spiking neural network

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Science China(Information Sciences) 2024年第2期67卷 291-301页

作者： Lindong WU Zongwei WANG Lin BAO Linbo SHAN Zhizhen YU Yunfan YANG Shuangjie ZHANG Guandong BAI Cuimei WANG john ROBERTSON Yuan WANG Yimao CAI Ru HUANG School of Integrated Circuits Peking University Beijing Advanced Innovation Center for Integrated Circuits State Key Laboratory of Information Photonics and Optical Communications Beijing University of Posts and Telecommunications department of Engineering University of Cambridge

Mott devices, featuring low hardware cost and high energy efficiency, have been demonstrated as a key oscillatory element in artificial neurons to enable spiking neural networks(SNNs) such as conversionbased SNNs(CSNNs). However, there will be inevitably non-ideal fluctuation in the oscillation behavior,causing the accuracy degradation of networks. In this paper, we investigate the Mott neuronal oscillation fluctuation(NOF) through experiments and modeling. The results show that the NOF phenomenon conforms to Gaussian distribution and originates from thermal fluctuation induced switching voltage variations. We construct a two-layer CSNN for image recognition tasks to study the NOF effect and propose the activation function boundary(AFB) method to strengthen the stability of the network. The results indicate that AFB can improve the accuracy of CSNN by up to 15.5% by tightening output distribution.

关键词： Mott neuron oscillation fluctuation variation-aware Mott neuronal model conversion-based spiking neural network activation function boundary

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定位格架对棒束通道出口温场分布影响研究

核动力工程 2024年第2期45卷 116-122页

作者：仇子铖谢士杰郎雪梅李朋洲卓文彬中国核动力研究设计院中核核反应堆热工水力技术重点实验室成都610213

为分析定位格架交混能力,进一步优化定位格架热工设计方法。本文通过实验研究不同结构定位格架对棒束通道出口温场分布的影响。实验中,系统压力为7.0~16.5 MPa,质量流速为900~4500 kg·m^(-2)·s^(-1),实验段进出口温差为30~128℃。实... 详细信息

为分析定位格架交混能力,进一步优化定位格架热工设计方法。本文通过实验研究不同结构定位格架对棒束通道出口温场分布的影响。实验中,系统压力为7.0~16.5 MPa,质量流速为900~4500 kg·m^(-2)·s^(-1),实验段进出口温差为30~128℃。实验结果表明,在压水堆运行参数范围内,对于相同定位格架结构形式,不同压力、进出口温差、质量流速等热工参数条件下棒束通道出口截面子通道最高温度和最低温度的差值与进出口温差的比值没有明显变化趋势;交混翼主导了定位格架的交混作用,II型交混翼带来较强的交混作用;对于d型定位格架,非对称的条带结构会导致流场整体出现一定的偏转,一定程度上降低了定位格架的交混作用。

关键词：定位格架棒束通道温场分布

低强度脉冲聚焦超声对小鼠膝关节软骨细胞损伤中炎症因子和焦亡蛋白的影响

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海军军医大学学报 2024年第3期45卷 268-276页

作者：魏霞李东倩骆诗琪贾朗重庆医科大学附属第二医院康复科重庆400010

目的探讨低强度脉冲聚焦超声(FLIPUS)对脂多糖(LPS)诱导的小鼠膝关节软骨细胞损伤中炎症因子和细胞焦亡相关蛋白表达的影响及其保护软骨的作用机制。方法提取C57BL/6J小鼠膝关节原代软骨细胞进行体外实验,用1μg/mL LPS处理软骨细胞12 ... 详细信息

目的探讨低强度脉冲聚焦超声(FLIPUS)对脂多糖(LPS)诱导的小鼠膝关节软骨细胞损伤中炎症因子和细胞焦亡相关蛋白表达的影响及其保护软骨的作用机制。方法提取C57BL/6J小鼠膝关节原代软骨细胞进行体外实验,用1μg/mL LPS处理软骨细胞12 h模拟骨关节炎样软骨细胞损伤。细胞分为对照组(仅用含10%FBS的培养基培养,不予任何处理)、LPS组(LPS处理12 h)和LPS+FLIPUS组(LPS处理12 h后再用FLIPUS干预20 min)。采用蛋白质印迹法检测各组软骨细胞中Ⅱ型胶原蛋白α1(COL2α1)、炎症细胞因子(IL-18和IL-1β)、焦亡相关蛋白[核苷酸结合寡聚化结构域样受体3(NLRP3)、cleaved caspase 1、消皮素d N端片段(GSdMd-N)]、软骨基质降解因子[基质金属蛋白酶(MMP)13、MMP3和血小板结合蛋白基序的解聚蛋白样金属蛋白酶5(AdAMTS5)]的表达。采用钙黄绿素乙酰氧基甲酯(calcein AM)/PI荧光染色和乳酸脱氢酶(LdH)释放实验检测细胞活性,采用扫描电子显微镜观察细胞的形态变化,采用ELISA法检测细胞上清液中IL-1β、IL-18水平。结果成功提取小鼠膝关节原代软骨细胞并模拟骨关节炎样软骨细胞损伤。与对照组相比,LPS组小鼠膝关节软骨细胞中COL2α1蛋白表达降低(PdAMTS5、NLRP3、GSdMd-N、cleaved caspase 1、IL-18和IL-1β蛋白表达增加(均PdH释放增加(均PdAMTS5、NLRP3、GSdMd-N、cleaved caspase 1、IL-18和IL-1β蛋白表达下降(PdH释放减少(P<0.05,P<0.01),细胞肿胀程度减轻,细胞膜上孔隙减少,细胞死亡率下降(P<0.05)。结论FLIPUS可能通过抑制炎症因子和细胞焦亡相关蛋白表达减轻LPS诱导的小鼠膝关节软骨细胞损伤。

关键词：低强度脉冲聚焦超声骨关节炎炎症软骨细胞细胞焦亡

Exploring Heat Sources Using Gravimetric data: A Case Study of Magadi Geothermal Prospect, Kenya

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Journal of Geoscience and Environment Protection 2024年第5期12卷 147-161页

作者： Evance Odero john Githiri Maurice K’Orowe department of Physics Jomo Kenyatta University of Agriculture and Technology Nairobi Kenya

Understanding the location of the subsurface heat sources is crucial for efficient geothermal resource exploration and exploitation. This study aimed to investigate the faults and the depth to heat sources for a geothermal system in Magadi, southern Rift Valley, through the integration of gravity mapping, 3d Euler deconvolution, and spectral analysis. Gravity mapping is a powerful geophysical method widely used to infer subsurface density variations, which are indicative of geological structures and volcanic intrusions that can be potential heat sources. The Volcano-Tectonic and Fluvial-deltaic Sedimentation process of the Kenyan rift which encompasses the Magadi basin are responsible for geomorphic and geologic processes in the area. Alkali lava sheets of Magadi plateau trachytes covered with lacustrine sediments characterize 80% of the area. deeper is the Tanzanian craton basement, overlain by Pliocene to Miocene volcanic and sedimentary rocks. A gravity survey with a data density of 2.375 stations/km2 produced high-resolution anomaly and total horizontal derivative maps showing gravity highs between −180 mGals to −174 mGals along the eastern zone of the study area. A buried major fault trending N-S was delineated in the mid-upper region of the area by Euler solutions at an average depth of 350 meters. deeper features associated with possible volcanic dykes and sills gave Euler depth ranges of 0.7 km to 2.2 km. Radial average spectral analysis showed depth to the top of shallow and deep features at 2.4694 km and 5.827 km respectively. The correlation between gravity anomalies, geological structures, and present hot springs supports the hypothesis that volcanic processes have played a significant role in the development of the geothermal system in the study area.

关键词： Gravity Mapping 3d Euler Spectral Analysis Geothermal Magadi

高压氧同步脑仿生电刺激治疗突发性耳聋患者听力与血液高凝状态的临床研究

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全科医学临床与教育 2024年第3期22卷 236-239页

作者：郎健勇杭州市富阳区第二人民医院耳鼻喉科浙江杭州311404

目的研究突发性耳聋患者应用高压氧同步脑仿生电刺激治疗对听力与血液高凝状态的疗效。方法选取突发性耳聋患者80例,随机数字表法分为对照组和试验组,每组40例。对照组采用高压氧治疗,试验组在对照组基础上同步采用脑仿生电刺激治疗。... 详细信息

目的研究突发性耳聋患者应用高压氧同步脑仿生电刺激治疗对听力与血液高凝状态的疗效。方法选取突发性耳聋患者80例,随机数字表法分为对照组和试验组,每组40例。对照组采用高压氧治疗,试验组在对照组基础上同步采用脑仿生电刺激治疗。比较两组临床疗效、听阈值、耳聋评分、纤维蛋白原(FIB)、凝血酶原时间(PT)、血浆d-二聚体(d-d)、活化部分凝血活酶时间(APTT)、焦虑自评量表(SAS)评分及抑郁自评量表(SdS)评分。结果治疗后,试验组总有效率高于对照组(χ^(2)=7.31,Pd-d、SAS及SdS低于对照组(t分别=14.13、16.45,6.54、3.68、15.82、17.83,P均<0.05),PT、APTT高于对照组,差异均有统计学意义(t分别=-3.77、-4.37,P均<0.05)。结论较单一应用高压氧治疗,高压氧同步脑仿生电刺激治疗的疗效更为显著,在改善突发性耳聋患者的听力优势更为显著。

关键词：突发性耳聋高压氧脑仿生电刺激听力血液高凝状态

聚吡咯-壳聚糖导电复合水凝胶促进缺血-再灌注损伤后心脏功能的恢复

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中国组织工程研究 2024年第15期28卷 2315-2322页

作者：王馨竹王琦郎丽敏何生山西医科大学再生医学中心出生缺陷与细胞再生山西省重点实验室山西省太原市030001 山西医科大学第一医院影像科山西省太原市030001

背景:导电生物材料被认为是传输心肌修复电信号的潜在候选者,将基于细胞或无细胞的策略与导电生物材料相结合以补充心肌细胞和/或恢复电信号通路,成为一种有前途的心脏修复方法。目的:评估聚吡咯-壳聚糖导电复合水凝胶对心肌缺血-再灌... 详细信息

背景:导电生物材料被认为是传输心肌修复电信号的潜在候选者,将基于细胞或无细胞的策略与导电生物材料相结合以补充心肌细胞和/或恢复电信号通路,成为一种有前途的心脏修复方法。目的:评估聚吡咯-壳聚糖导电复合水凝胶对心肌缺血-再灌注损伤大鼠心功能的改善作用。方法:采用化学氧化聚合法制备聚吡咯-壳聚糖导电复合水凝胶,表征水凝胶的微观形貌、生物相容性与导电性。取30只成年Sd大鼠,利用夹闭心脏左前降支后再松解的方法建立心肌缺血-再灌注损伤模型,造模21 d后,采用随机数字表法将大鼠分为3组:空白组向左心室梗死区及梗死边缘区内注射生理盐水,普通水凝胶组向左心室梗死区及梗死边缘区内注射壳聚糖水凝胶,导电水凝胶组向左心室梗死区及梗死边缘区内注射聚吡咯-壳聚糖导电复合水凝胶,每组10只。设置造模后对应的时间点,分别进行心脏机械功能(超声心动图、压力-体积分析)、心脏电生理(心电图、程序性电刺激、光学映射技术、微电极阵列技术评估、八导联心电图、瘢痕区电阻率)及心脏组织学检测。结果与结论:①导电复合水凝胶表面存在大量孔隙,导电率为(3.19±0.03)×10^(-3)mS/cm,与平滑肌细胞共培养具有良好的生物相容性。②造模后105 d的超声心动图与压力-体积分析检测显示,与空白组、普通水凝胶组比较,导电复合水凝胶可明显改善心肌缺血-再灌注损伤大鼠心脏的收缩功能。造模后105 d的心电图、程序性电刺激、光学映射技术、微电极阵列技术评估、八导联心电图、瘢痕区电阻率检查结果显示,与空白组、普通水凝胶组比较,导电复合水凝胶可明显改善心肌缺血-再灌注损伤大鼠心脏的电传导功能,降低心律失常的发生。造模后105 d的心脏组织Masson染色显示,3组大鼠心肌梗死区均出现不同程度的纤维化,与生理盐水组和普通水凝胶组相比,导电水凝胶组梗死区正常心肌组织较多、纤维化程度较小。③结果表明,聚吡咯-壳聚糖导电复合水凝胶可能通过提高梗死瘢痕区组织电传导速度、增加瘢痕厚度、增强心脏同步收缩、减少受损组织来促进缺血-再灌注损伤后梗死心肌的修复。

关键词：导电生物材料聚吡咯壳聚糖水凝胶缺血-再灌注损伤心脏组织工程

development,validation,and transportability of several machine-learned,non-exercise-based VO_(2max)prediction models for older adults

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Journal of Sport and Health Science 2024年第5期13卷 611-620页

作者： Benjamin T.Schumacher Michael J.LaMonte Andrea Z.LaCroix Eleanor M.Simonsick Steven P.Hooker Humberto Parada Jr. john Bellettiere Arun Kumar Herbert Wertheim School of Public Health and Human Longevity Science University of California San DiegoLa JollaCA 92093USA department of Epidemiology and Environmental Health School of Public Health and Health ProfessionsUniversity at BuffaloState University of New YorkBuffaloNY 14214USA Translational Gerontology Branch Intramural Research ProgramNational Institute on AgingNational Institutes of HealthBaltimoreMD 21225USA College of Health and Human Services San Diego State UniversitySan DiegoCA 92182USA division of Epidemiology and Biostatistics School of Public HealthSan Diego State UniversitySan DiegoCA 92182USA University of California San diego Moores Cancer Center La JollaCA 92093USA Computer Science and Engineering and Halicioglu data Science Institute University of California San DiegoLa JollaCA 92093USA

Background:There exist few maximal oxygen uptake(VO_(2max))non-exercise-based prediction equations,fewer using machine learning(ML),and none specifically for older *** direct measurement of VO_(2max)is infeasible in large epidemiologic cohort studies,we sought to develop,validate,compare,and assess the transportability of several ML VO_(2max)prediction ***:The Baltimore Longitudinal Study of Aging(BLSA)participants with valid VO2_(max)tests were included(n=1080).Least absolute shrinkage and selection operator,linear-and tree-boosted extreme gradient boosting,random forest,and support vector machine(SVM)algorithms were trained to predict VO_(2max)*** developed these algorithms for:(a)the overall BLSA,(b)by sex,(c)using all BLSA variables,and(d)variables common in aging ***,we quantified the associations between measured and predicted VO_(2max)and ***:The age was 69.0±10.4 years(mean±Sd)and the measured VO_(2max)was 21.6±5.9 mL/kg/*** absolute shrinkage and selection operator,linear-and tree-boosted extreme gradient boosting,random forest,and support vector machine yielded root mean squared errors of 3.4 mL/kg/min,3.6 mL/kg/min,3.4 mL/kg/min,3.6 mL/kg/min,and 3.5 mL/kg/min,*** quartiles of measured VO_(2max)showed an inverse gradient in mortality *** VO_(2max)variables yielded similar effect estimates but were not robust to ***:Measured VO_(2max)is a strong predictor of *** ML can improve the accuracy of prediction as compared to simpler approaches but estimates of association with mortality remain sensitive to *** studies should seek to reproduce these results so that VO_(2max),an important vital sign,can be more broadly studied as a modifiable target for promoting functional resiliency and healthy aging.

关键词： Cardiorespiratory fitness Prediction algorithms Epidemiology Mortality

与鲨鱼共游:合法性视角下边缘互补者竞合感知对价值创造的影响研究

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研究与发展管理 2024年第1期36卷 80-93页

作者：郭元源陈意锒池仁勇浙江工业大学管理学院杭州310023 浙江工业大学中国中小企业研究院杭州310023

竞合是平台市场的关系基础,但平台主参与竞争会打破原有的市场配置,处于弱势地位的边缘互补者可能会加剧陷入生存泥沼。如何在与平台主竞合中寻找生存突破口,成为边缘互补者亟待解决的核心问题。基于306家用户基数排名在后50%的中小型... 详细信息

竞合是平台市场的关系基础,但平台主参与竞争会打破原有的市场配置,处于弱势地位的边缘互补者可能会加剧陷入生存泥沼。如何在与平台主竞合中寻找生存突破口,成为边缘互补者亟待解决的核心问题。基于306家用户基数排名在后50%的中小型边缘互补者的调查数据,从合法性视角分析在与平台主竞合的关系中边缘互补者如何实现价值创造的可持续发展。研究表明:在认知合法性的介质传递下,边缘互补者对竞合关系的主观感知对个体价值与生态价值的创造均存在正向作用;进一步,在社会政治合法性的边界影响下,边缘互补者的竞合关系感知会促成更多生态价值的产生,但抑制个体价值的产生。研究发现在补充了平台竞合关系文献的同时,对边缘互补者推进战略决策、实现生态共生发展具有启示作用。

关键词：平台生态系统互补者合法性竞合

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薄直中隔墙连拱隧道钢带加固措施抗震效果

交通运输工程学报 2024年第3期24卷 124-138页

作者：王明年李泽星唐浪洲于丽路明西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031

以宁巧隧道工程为研究对象,基于地震易损性分析方法,在FLAC3d中建立了三维动力时程数值计算模型;通过Python语言进行二次开发,实现了易损性分析中增量动力分析方法的全流程自动化计算;给出了薄直中隔墙连拱隧道结构在有无钢带加固措施、... 详细信息

以宁巧隧道工程为研究对象,基于地震易损性分析方法,在FLAC3d中建立了三维动力时程数值计算模型;通过Python语言进行二次开发,实现了易损性分析中增量动力分析方法的全流程自动化计算;给出了薄直中隔墙连拱隧道结构在有无钢带加固措施、2种地震波入射方向(水平与竖直方向)、2种围岩级别(Ⅳ与Ⅴ级)共8种不同因素组合下的易损性曲线,得到了结构在隧址区抗震设防烈度下的损伤概率;通过对比分析损伤概率评价了钢带加固措施的抗震效果及规律;通过大型振动台试验,对比相似模型结构在有无抗震措施下的破坏形态和损伤程度,验证了钢带加固措施的实际作用效果。研究结果表明:无论何种因素组合,钢带加固措施均能有效减小结构在不同损伤状态下的损伤概率,作用效果受围岩级别影响较大,受地震波入射方向影响较小;Ⅴ级围岩条件下,其轻微、中度、重度损伤状态下的损伤概率在地震波水平方向入射时分别减小了51.94%、41.29%、29.63%,在竖直方向入射时分别减小了55.68%、48.32%、35.29%;Ⅳ级围岩条件下,其轻微、中度、重度损伤状态下的损伤概率在地震波水平方向入射时分别减小了16.45%、11.19%、7.11%,在竖直方向入射时分别减小了12.23%、9.45%、7.49%;振动台试验中,使用钢带加固后的相似模型在最不利因素组合条件下的损伤程度明显低于无抗震措施结构;钢带加固措施能通过提高结构整体承载能力,有效地减少病害数量,降低结构损伤程度,提高结构抗震性能。

关键词：隧道工程连拱隧道抗震措施易损性分析振动台试验损伤概率钢带