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Improving error-correcting capability in DNA digital storage via soft-decision decoding

National Science Review 2024年第2期11卷 135-144页

作者：丁璐璐伍世刚候志浩李阿伦许亚苹冯虎潘玮华阮珏 Shenzhen Branch Guangdong Laboratory of Lingnan Modern AgricultureGenome Analysis Laboratory of the Ministry of Agriculture and Rural AffairsAgricultural Genomics Institute at ShenzhenChinese Academy of Agricultural Sciences Guangdong Provincial Key Laboratory of Plant Molecular Breeding State Key Laboratory for Conservation and Utilization of Subtropical Agro-BioresourcesSouth China Agricultural University

Error-correcting codes(ECCs) employed in the state-of-the-art DNA digital storage(DDS) systems suffer from a trade-off between error-correcting capability and the proportion of redundancy. To address this issue, in this study, we introduce soft-decision decoding approach into DDS by proposing a DNA-specific error prediction model and a series of novel strategies. We demonstrate the effectiveness of our approach through a proof-of-concept DDS system based on Reed-Solomon(RS) code, named as Derrick. Derrick shows significant improvement in error-correcting capability without involving additional redundancy in both in vitro and in silico experiments, using various sequencing technologies such as Illumina, Pac Bio and Oxford Nanopore Technology(ONT). Notably, in vitro experiments using ONT sequencing at a depth of 7× reveal that Derrick, compared with the traditional hard-decision decoding strategy, doubles the error-correcting capability of RS code, decreases the proportion of matrices with decoding-failure by 229-fold, and amplifies the potential maximum storage volume by impressive 32 388-fold. Also, Derrick surpasses ‘state-of-the-art' DDS systems by comprehensively considering the information density and the minimum sequencing depth required for complete information recovery. Crucially, the soft-decision decoding strategy and key steps of Derrick are generalizable to other ECCs' decoding algorithms.

关键词： DNA digital storage (DDS) error-correcting code (ECC) soft-decision decoding error-correcting capability storage volume

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华北克拉通中西部地壳S波速度结构及其地质意义

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地球物理学报 2023年第5期66卷 1960-1975页

作者：侯爵潘佳铁李永华武振波俞贵平徐涛中国地震局地球物理研究所北京100081 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 成都理工大学地球物理学院成都610059 桂林理工大学地球科学学院桂林541004 中国科学院地球科学研究院北京100029

华北克拉通是世界上最古老的克拉通之一.我们利用布设于华北中部的ChinArray计划461个宽频带地震台阵的连续波形资料,基于背景噪声成像技术,获得了克拉通中西部5~45 s的Rayleigh波群速度频散曲线,并利用线性反演方法获得了研究区地壳上... 详细信息

华北克拉通是世界上最古老的克拉通之一.我们利用布设于华北中部的ChinArray计划461个宽频带地震台阵的连续波形资料,基于背景噪声成像技术,获得了克拉通中西部5~45 s的Rayleigh波群速度频散曲线,并利用线性反演方法获得了研究区地壳上地幔顶部的S波速度结构.密集流动地震台阵使我们能够揭示研究区精细的地壳上地幔顶部速度变化,以深入探讨华北克拉通中西部深部结构及其对岩浆和地震的控制作用.8 km深度的S波速度切片显示低速与高速异常分别与地表的盆地和山脉对应良好.不同经度和纬度方向的S波速度剖面均表明,西部克拉通地壳大致可以分为上、中、下地壳三层.克拉通西部鄂尔多斯块体的下地壳S波速度介于3.7~3.8 km·s^(-1),暗示其下地壳以长英质岩石为主.大同火山区下方的S波低速异常从中地壳延伸至上地幔顶部,推测源自软流圈的地幔热流提供了近垂直的主干上涌通道,并控制了该区新生代岩浆活动.强震集中分布在上地壳高速体内部或高低速相间区,其下地壳乃至上地幔顶部都呈现明显的低速异常,推测源自上地幔/下地壳的深部热流沿地壳尺度的陡深断裂上侵,诱发上覆高应力刚性块体发生蠕动破裂与应力释放,进而诱发大震.

关键词：华北克拉通地壳结构中部造山带背景噪声孕震背景

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常规超声及超声造影诊断脾硬化性血管瘤样结节性转化

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中国医学影像技术 2021年第12期37卷 1806-1808页

作者：侯珏黄丽萍中国医科大学附属盛京医院超声科辽宁沈阳110004

脾硬化性血管瘤样结节性转化(sclerosing angiomatoid nodular transformation,SANT)是发生于脾脏的罕见良性增生性血管病变,临床多无明显症状,影像学表现多无特异性,难以与其他肿瘤相鉴别。本研究观察超声诊断脾SANT的价值。1资料与方... 详细信息

脾硬化性血管瘤样结节性转化(sclerosing angiomatoid nodular transformation,SANT)是发生于脾脏的罕见良性增生性血管病变,临床多无明显症状,影像学表现多无特异性,难以与其他肿瘤相鉴别。本研究观察超声诊断脾SANT的价值。1资料与方法1.1一般资料收集2017年1月-2021年4月5例中国医科大学附属盛京医院经术后病理确诊为脾SANT的患者,男2例,女3例,年龄21~59岁,中位年龄49岁。检查前患者均签署知情同意书。

关键词：脾肿瘤血管瘤硬化性血管瘤样结节性转化超声检查

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脱硫灰-水泥固化淤泥强度特性与固化-抽滤联合加固应用

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东南大学学报（自然科学版） 2023年第3期53卷 519-525页

作者：姜赟侯爵陈加富梅达放陈斯宁段宝东邓永锋东南大学交通学院南京211189 江苏省交通工程建设局南京210004

采用水泥-脱硫灰复合体系固化淤泥软土,进行液塑限、无侧限抗压强度、扫描电镜、能谱分析等一系列实验,分析多种脱硫灰质量分数下固化土的物理力学行为.鉴于脱硫灰能明显抑制黏土亲水性,引入了真空抽滤工艺,并进行了水泥-脱硫灰就地固... 详细信息

采用水泥-脱硫灰复合体系固化淤泥软土,进行液塑限、无侧限抗压强度、扫描电镜、能谱分析等一系列实验,分析多种脱硫灰质量分数下固化土的物理力学行为.鉴于脱硫灰能明显抑制黏土亲水性,引入了真空抽滤工艺,并进行了水泥-脱硫灰就地固化与真空抽滤的现场对比实验.结果表明,脱硫灰的加入会使土的液限和塑性指数显著下降.脱硫灰与水泥质量比为20%时固化土强度最高.脱硫灰质量分数过高时,产生的强碱高钙环境抑制了黏土矿物水膜,导致结合水减少,自由水增多,固化土强度随之下降.真空抽滤工艺配合脱硫灰则可大幅度减少土中自由水含量.脱硫灰与真空抽滤联合具有良好的加固效果,可应用于浅层高含水率淤泥处理中.

关键词：脱硫灰淤泥固化强度真空抽滤微观结构

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哈萨克斯坦北特鲁瓦油田石炭系碳酸盐岩储层测井评价

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海相油气地质 2022年第1期27卷 103-112页

作者：侯珏林雅平赵文琪罗曼李建新王淑琴中国石油勘探开发研究院中亚俄罗斯研究所中国石油国际勘探开发有限公司

哈萨克斯坦北特鲁瓦油田石炭系碳酸盐岩储层受沉积作用、构造作用和差异成岩作用等影响,储层岩性复杂、储集空间多样、基质物性较差、测井响应复杂,使得该类储层在岩性识别、储层参数计算和流体性质识别等方面遇到了许多困难。针对北特... 详细信息

哈萨克斯坦北特鲁瓦油田石炭系碳酸盐岩储层受沉积作用、构造作用和差异成岩作用等影响,储层岩性复杂、储集空间多样、基质物性较差、测井响应复杂,使得该类储层在岩性识别、储层参数计算和流体性质识别等方面遇到了许多困难。针对北特鲁瓦油田复杂碳酸盐岩储层测井评价中存在的问题,在大量岩心观察、薄片分析的基础上,通过碳酸盐岩储层最优化测井解释方法,对碳酸盐岩储层的矿物组分进行可靠识别,进而计算得到准确的岩性剖面。基于取心、成像测井资料,建立孔隙、裂缝双重介质解释模型,结合不同储集空间类型储层的测井响应特征,对各类储集空间进行精细识别及分类。根据储层储集空间组合特征与孔渗关系,把储层划分为孔洞缝复合型、裂缝孔隙型、孔隙型、孔洞型、裂缝型等5类,基于储层分类开展了储层定性、定量评价方法和理论的研究,建立了储层参数计算模型,得出一套较为完善的复杂碳酸盐岩储层测井评价方法。

关键词：碳酸盐岩储层测井评价孔渗关系储集空间组合孔隙结构石炭系北特鲁瓦油田

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基于熵权和灰色关联分析的航道绿色水平综合评价方法

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大连海事大学学报 2016年第3期42卷 56-62页

作者：侯珏刘芳陈征交通运输部水运科学研究院北京100088 交通运输部科学研究院北京100029

针对目前航道绿色水平评价方法的不足,研究基于熵权法和灰色关联分析法相结合的航道绿色水平评价方法.分析绿色航道内涵并分别提出航道建设期和运营期绿色水平评价指标体系.利用熵权法确定各评价指标的客观权重,克服了原始灰色关联中指... 详细信息

针对目前航道绿色水平评价方法的不足,研究基于熵权法和灰色关联分析法相结合的航道绿色水平评价方法.分析绿色航道内涵并分别提出航道建设期和运营期绿色水平评价指标体系.利用熵权法确定各评价指标的客观权重,克服了原始灰色关联中指标平权和专家赋值的不足;然后,采用灰色关联分析法得到航道绿色水平评价值,充分利用了各指标的全部信息,并发挥了灰色关联适合具有一定灰度小样本事件的优势.对浙江省在建的高等级航道绿色水平进行实证分析,并与主成分分析法及熵权TOPSIS分析法进行对比.结果表明,该方法能够对航道建设期和运营期的绿色水平做出合理的定性评价,为航道绿色水平提供了一种可行的评价方法.

关键词：水路运输航道工程评价体系熵权法灰色关联法绿色航道

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面向野外水质监测的双光路光谱探头设计

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激光杂志 2022年第7期43卷 25-30页

作者：常川苏成志姜吉光石磊侯爵李笑天侯小龙长春理工大学长春130022

针对在野外无人值守的环境下,光源不稳定与比色池污染影响紫外-可见光谱探头测量精度的问题提出一种双光路光谱探头设计方案并进行原理推导。采用Zemax和TracePro光学软件进行优化与仿真计算,得出光学系统辐射通量效率63.6%,光线发散角... 详细信息

针对在野外无人值守的环境下,光源不稳定与比色池污染影响紫外-可见光谱探头测量精度的问题提出一种双光路光谱探头设计方案并进行原理推导。采用Zemax和TracePro光学软件进行优化与仿真计算,得出光学系统辐射通量效率63.6%,光线发散角度为0.316°,满足光路设计的要求,确定光学系统的可行性。完成光谱探头的制作后,以COD标准溶液为检测指标,利用不同光强的光源和受污染的比色池对检测精度的影响进行实验验证。实验结果表明测量的相对误差均在4%以内,符合国家环境保护标准HJ/T 354-2007精度要求。

关键词：野外水质监测紫外-可见光谱双光路光谱探头

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基于Petri网的作业网络模型的正确性研究

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微电子学与计算机 2006年第7期23卷 214-216页

作者：侯俊齐震西北工业大学自动化学院陕西西安710072

文章以结构化的作业网络(JNW)为模型,在描述作业控制流中的基本路由结构:顺序、循环、选择和并行的基础上,将Petri网引入到JNW的建模中,并用Petri网的可达图来检验作业网络模型的正确性。

关键词：作业管理系统作业网络模型 Petri网可达图集群网格

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基于数据增强和改进卷积神经网络的织物纬斜检测

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服装学报 2023年第5期8卷 391-399页

作者：刘正吴诗豪侯珏杨阳浙江理工大学浙江省服装工程技术研究中心浙江杭州310018 浙江理工大学国际时装技术学院浙江杭州310018 浙江理工大学服装学院浙江杭州310018 武汉纺织大学武汉纺织服装数字化工程技术研究中心湖北武汉430073

纬斜是织物生产和后整理加工中常见的疵点,光电设备检测纬斜的方法效率低且不精确。为了提升纬斜疵点的检测效率,将神经网络运用到纬斜检测中,结合纬斜特征改进卷积神经网络,提出具有循环训练策略的目标识别网络——纬斜检测网络,并在... 详细信息

纬斜是织物生产和后整理加工中常见的疵点,光电设备检测纬斜的方法效率低且不精确。为了提升纬斜疵点的检测效率,将神经网络运用到纬斜检测中,结合纬斜特征改进卷积神经网络,提出具有循环训练策略的目标识别网络——纬斜检测网络,并在网络中加入正样本回归和多尺度输入,以提升卷积网络的性能。为了获得充足的纬斜样本数据用于网络训练,提出一种纬斜疵点数据增强方法,通过将纬斜图像公式化生成大量纬斜样本,并采用综合比较实验评估纬斜检测网络性能。结果表明,纬斜检测网络在纬斜检测中表现出色,检测精度达到98%,平均F-score达到0.97,同时使纬斜率的误差控制在±8%以内,检测性能优于其他目标检测模型。与YOLO网络相比,纬斜检测网络在真实纬斜样本检测中性能优异,拥有良好的跨数据集检测性能。

关键词：纬斜检测数据增强卷积网络正样本回归多尺度输入

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基于云模型的航道绿色生态发展评价研究

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交通节能与环保 2016年第2期12卷 40-45,91页

作者：侯珏交通运输部水运科学研究院北京100088

建设绿色生态航道对于构建绿色交通运输体系、发展低碳交通运输经济具有重要意义。本文针对绿色生态航道评价中不可避免的模糊性和随机性特点,根据评价指标体系确定云模型参数,并计算各指标的熵权,构建指标体系下的云-熵模型,计算绿色... 详细信息

建设绿色生态航道对于构建绿色交通运输体系、发展低碳交通运输经济具有重要意义。本文针对绿色生态航道评价中不可避免的模糊性和随机性特点,根据评价指标体系确定云模型参数,并计算各指标的熵权,构建指标体系下的云-熵模型,计算绿色生态航道等级的确定度。对绿色生态航道评价进行实证分析,验证了该方法的可行性和有效性,最后对提升航道绿色生态水平提出相关建议。

关键词：水路运输低碳经济绿色生态云模型航道

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