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Efficient multi-objective CMA-ES algorithm assisted by knowledge-extraction-based variable-fidelity surrogate model

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Chinese Journal of Aeronautics 2023年第6期36卷 213-232页

作者： Zengcong LI kuo tian Shu ZHANG Bo WANG State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment Department of Engineering MechanicsDalian University of TechnologyDalian 116024China

To accelerate the multi-objective optimization for expensive engineering cases, a Knowledge-Extraction-based Variable-Fidelity Surrogate-assisted Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy(KE-VFS-CMA-ES) is presented. In the first part, the KE-VFS model is established. Firstly, the optimization is performed using the low-fidelity surrogate model to obtain the Low-Fidelity Non-Dominated Solutions(LF-NDS). Secondly, aiming to obtain the High-Fidelity(HF) sample points located in promising areas, the K-means clustering algorithm and the space-filling strategy are used to extract knowledge from the LF-NDS to the HF space. Finally,the KE-VFS model is established by means of the obtained HF and LF sample points. In the second part, a novel model management based on the Modified Hypervolume Improvement(MHVI) criterion and pre-screening strategy is proposed. In each generation of KE-VFS-CMA-ES, excessive candidate points are firstly generated and then calculated by the MHVI criterion to find out a few potential points, which will be evaluated by the HF model. Through the above two parts,the promising areas can be detected and the potential points can be screened out, which contributes to speeding up the optimization process twofold. Three classic benchmark functions and a time-consuming engineering case of the aerospace integrally stiffened shell are studied, and results illustrate the excellent efficiency, robustness and applicability of KE-VFS-CMA-ES compared with other four known multi-objective optimization algorithms.

关键词： Covariance matrix adaptation evolution strategy Model management Multi-objective optimization Surrogate-assisted evolutionary algorithm Variable-fidelity surrogate model

基于证据理论的多层超网络影响力节点识别方法

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计算机应用 2024年第1期44卷 182-189页

作者：田阔吴英晗胡枫青海师范大学计算机学院西宁810008 藏语智能信息处理及应用国家重点实验室西宁810008 高原科学与可持续发展研究院西宁810016

针对多层超网络研究多集中于拓扑结构,且影响力节点识别方法中涉及指标较为单一,无法全面准确识别影响力节点的情况,提出一种基于证据理论的多层超网络影响力节点识别方法。首先,在多层超网络拓扑结构基础上,根据聚合网络思想构建多层... 详细信息

针对多层超网络研究多集中于拓扑结构,且影响力节点识别方法中涉及指标较为单一,无法全面准确识别影响力节点的情况,提出一种基于证据理论的多层超网络影响力节点识别方法。首先,在多层超网络拓扑结构基础上,根据聚合网络思想构建多层聚合超网络;其次,基于证据理论定义问题的辨识框架;最后,利用D-S(Dempster-Shafer)证据组合方法,融合网络的局部、位置和全局指标以识别网络影响力节点。将该方法应用于arXiv数据集构建的物理−计算机科学双层科研合作超网络(MAH),在基于RP(Reactive Process)和CP(Contact Process)策略的易感−感染−易感(SIS)超网络传播模型中,与超度中心性、K-shell、接近中心性方法等相比,传播速度最快,且最先达到稳态;隔离影响力排名前6%节点后,网络平均超度、聚类系数以及网络效率均减小;随着隔离影响力节点比例的增大,网络子图数量增速与接近中心性方法相近;通过单调性指标值度量识别结果粗粒度,达到0.9998,识别结果具有较高区分度。综合多个实验结果,表明该多层超网络影响力节点识别方法准确有效。

关键词：证据理论多层超网络辨识框架证据组合影响力节点超网络传播

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数据驱动的曲面构件形状-拓扑协同优化方法

航空学报 2024年第2期45卷 275-286页

作者：高天贺田阔黄蕾张澍李增聪大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室工程力学系大连116024

针对紧凑设计空间下曲面构件极致轻量化需求,提出一种数据驱动的曲面构件形状-拓扑协同优化方法,主要包括离线、在线和更新3个阶段。离线阶段中,首先通过拉丁超立方采样方法在设计空间内采样,并利用网格变形技术进行参数化建模,获得样... 详细信息

针对紧凑设计空间下曲面构件极致轻量化需求,提出一种数据驱动的曲面构件形状-拓扑协同优化方法,主要包括离线、在线和更新3个阶段。离线阶段中,首先通过拉丁超立方采样方法在设计空间内采样,并利用网格变形技术进行参数化建模,获得样本点对应的网格模型。然后对上述网格模型分别进行拓扑优化,获得优化后的应变能。基于上述步骤获得的样本数据,训练径向基函数代理模型,其中形状设计变量为输入,拓扑优化获得的应变能为输出。在线阶段中,将基于离线阶段获得的代理模型开展优化设计,采用协方差矩阵自适应进化策略来提高优化效率。更新阶段中,计算代理模型优化结果的真实响应,并将其加入样本数据集进行代理模型更新。最后,通过简支梁和航天器舱门算例开展算法验证。结果表明相比针对固定形状获得的拓扑优化结果,提出方法优化获得的应变能结果分别降低了20.08%和37.93%,表明提出方法具有更优的设计能力。

关键词：形状-拓扑协同优化网格变形数据驱动曲面构件径向基函数

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面向结构静力试验监测的高精度数字孪生方法

航空学报 2024年第7期45卷 283-294页

作者：田阔孙志勇李增聪大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室工程力学系大连116024

试验验证和数值仿真是评估结构强度的两种典型方法,然而基于离散传感器的试验验证方法难以保证结构应力监测覆盖度,数值仿真方法又因为对物理实体的简化和理想化处理而导致应力结果精度不足,如何综合利用两种强度评估方法的优势并进行... 详细信息

试验验证和数值仿真是评估结构强度的两种典型方法,然而基于离散传感器的试验验证方法难以保证结构应力监测覆盖度,数值仿真方法又因为对物理实体的简化和理想化处理而导致应力结果精度不足,如何综合利用两种强度评估方法的优势并进行数据融合以实现结构应力场监测是一个具有挑战性的问题。提出一种面向结构静力试验监测的数字孪生(DT-SSTM)方法,可获得高精度的结构静力试验数字孪生模型,以实现结构应力场的实时监测与强度评估。DT-SSTM方法包括离线、在线2个阶段。离线阶段,采用梯度提升树(GBDT)算法对仿真数据进行训练,建立预训练模型。在线阶段,基于集成学习理论,采用Stacking算法对试验数据响应值与预训练模型响应值之间的残差进行训练并建立残差模型。通过叠加预训练模型与残差模型实现多源数据融合,建立高精度的数字孪生模型。最后,开展了开口矩形壁板轴向拉伸试验来验证DT-SSTM方法的有效性。结果表明,DT-SSTM方法能够建立高精度的结构静力试验数字孪生模型,且相比同类数据融合方法具有更高的全局、局部预测精度以及融合效率,为结构应力场实时监测提供了一种新颖的解决方案。

关键词：数字孪生壁板结构数据融合应力场监测集成学习

基于深圳模式下对建筑工程质量监管模式的反思

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工程质量 2024年第1期42卷 101-103页

作者：田括深圳市建筑工程质量安全监督总站广东深圳518034

以深圳为例,对建筑工程质量监管模式的演变发展历程进行阐述,在此基础上对现阶段国内建筑工程质量监管模式进行反思,提出该监管模式下存在的共性问题,并提出相应对策,确保工程质量。

关键词：建筑工程工程质量监管模式监管方法

水性环氧树脂-聚丙烯纤维改性水泥基快速修补砂浆性能研究

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功能材料 2024年第1期55卷 1031-1037页

作者：田耀刚鲁涛赵成蒋静纪括王振军长安大学材料科学与工程学院西安710064 西北民航机场建设集团有限责任公司西安710065

为改善机场道面修补砂浆脆性大和粘结性能差等问题,本文利用水性环氧树脂(WER)、聚丙烯(PP)纤维和硫铝酸盐水泥(SAC)制备出一种快速修补砂浆,并对其工作性能、力学性能、阻尼性能和耐硫酸盐腐蚀性能进行研究。结果表明,PP纤维和WER可显... 详细信息

为改善机场道面修补砂浆脆性大和粘结性能差等问题,本文利用水性环氧树脂(WER)、聚丙烯(PP)纤维和硫铝酸盐水泥(SAC)制备出一种快速修补砂浆,并对其工作性能、力学性能、阻尼性能和耐硫酸盐腐蚀性能进行研究。结果表明,PP纤维和WER可显著提高快速修补砂浆韧性和粘结性能,使得快速修补砂浆2 h抗压、抗折强度和粘结强度分别达到22.3,5.1和3.7MPa,满足民用机场规范要求,同时可改善快速修补砂浆的阻尼性能和抗硫酸盐侵蚀性能。

关键词：快速修补砂浆水性环氧树脂聚丙烯纤维阻尼性能耐久性

基于4D-CT高通气功能肺组织避让的胸部肿瘤放疗计划可行性研究

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中华放射医学与防护杂志 2024年第2期44卷 105-110页

作者：刘志强田源门阔戴建荣国家癌症中心、国家肿瘤临床医学研究中心、中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院放疗科北京100021

目的建立基于4D-CT肺通气功能图像的胸部肿瘤高通气功能肺避让(HVFLA)的放疗计划设计流程,确定HVFLA的放疗计划策略,为胸部肿瘤患者开展HVFLA放疗临床试验提供支持。方法基于前期已经建立的4D-CT肺通气功能图像深度学习模型,搭建计算平... 详细信息

目的建立基于4D-CT肺通气功能图像的胸部肿瘤高通气功能肺避让(HVFLA)的放疗计划设计流程,确定HVFLA的放疗计划策略,为胸部肿瘤患者开展HVFLA放疗临床试验提供支持。方法基于前期已经建立的4D-CT肺通气功能图像深度学习模型,搭建计算平台将其融入放疗计划流程,进一步回顾性入组10例行4D-CT模拟定位的胸部肿瘤患者,根据建立的模型获取每位患者的4D-CT肺通气功能图像,根据肺通气量相对值高低自动将肺通气功能区域三等分为高、中和低通气功能肺,并导入Pinnacle3治疗计划系统。对于每位患者,根据靶区处方剂量和危及器官的剂量限值要求,采用容积旋转调强技术,分别设计临床计划和HVFLA计划,要求每个计划均满足临床要求,其中,HVFLA计划增加限制高功能肺的优化条件。通过比较靶区、危及器官(双肺、心脏和脊髓)和高功能肺的剂量学参数评价计划,剂量学参数包括靶区的D2、D98和平均剂量,双肺和高功能肺的V_(5)、V_(10)、V_(20)、V_(30)和平均剂量,心脏的V_(30)、V40和平均剂量,脊髓的D1 cm^(3)等。采用配对t检验的方法对两组计划统计分析。结果临床计划和HVFLA计划的靶区和危及器官均满足临床要求,HVFLA计划高功能肺的平均剂量、V_(5)、V_(10)、V_(20)和V_(30)平均分别减少1.2 Gy、5.9%、4.2%、2.6%和2.3%,均具有统计学意义(t=-8.07、4.02、-6.02、-7.06、-6.77,P0.05)。结论建立了基于4D-CT肺通气功能图像的高功能肺避让的放疗计划设计流程,HVFLA计划可以显著降低高功能肺的受照剂量,双肺、心脏和脊髓受照剂量无显著变化。HVFLA放疗计划策略可行,可以为胸部肿瘤患者开展HVFLA放疗提供支持。

关键词： 4D-CT肺通气功能肺功能避让放疗计划深度学习

小麦TaSPX1基因的克隆、表达及耐低氮逆境的功能研究

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作物学报 2024年第3期50卷 576-589页

作者：张宝华刘佳静田晓田旭钊董阔武郁洁肖凯李小娟河北农业大学生命科学学院河北保定071001 河北省植物生理和分子病理学重点实验室河北保定071001 河北农业大学农学院河北保定071001

包含SPX、SPX-EXS、SPX-MFS和SPX-RING四个亚族的植物SPX基因家族在磷信号应答中发挥重要功能,但迄今对小麦的该家族基因成员功能了解尚少。本研究前期从小麦(Triticum aestivum)中鉴定得到一个SPX亚族成员基因TaSPX1(GenBank No.Ak3323... 详细信息

包含SPX、SPX-EXS、SPX-MFS和SPX-RING四个亚族的植物SPX基因家族在磷信号应答中发挥重要功能,但迄今对小麦的该家族基因成员功能了解尚少。本研究前期从小麦(Triticum aestivum)中鉴定得到一个SPX亚族成员基因TaSPX1(GenBank No.Ak332300),亚细胞定位分析发现其定位于细胞核。对TaSPX1和来自小麦、拟南芥和水稻SPX家族的同源蛋白进行系统进化分析,结果表明,其与水稻SPX亚族的OsSPX1亲缘关系较近。应用RT-qPCR技术研究发现,TaSPX1的表达量在低氮胁迫下显著增加。构建烟草(Nicotiana tabacum)过表达转基因系(overexpression lines,OE),应用MS营养液培养对野生型(WT)和OE株系OE3和OE4植株表型进行鉴定。发现在低氮胁迫下,OE3和OE4较WT表现明显的生长优势,植株鲜重、根重和叶面积显著增加;包括光合速率、胞间CO_(2)浓度、气孔导度和蒸腾速率在内的光合参数,以及氮含量、可溶性糖、可溶性蛋白和叶绿素含量也都较WT显著增加。对氮吸收和同化相关基因的表达和酶活性测定结果表明,上述基因的部分成员在OE植株中的表达量和氮同化酶活性升高。此外,对包括SOD、POD和CAT在内的植株活性氧清除相关酶活力和MDA含量测定表明,与WT相比,OE植株中保护酶的活性均明显提高,MDA含量降低。同时发现OE植株中部分保护酶基因成员的表达水平也较WT明显升高。这些结果初步证实了TaSPX1通过改善光合参数、增强氮吸收和转运以及加强保护酶系统等在介导植株抵御低氮胁迫中发挥重要作用。本项研究对小麦SPX家族成员抵御非生物逆境功能增加了新认识,为作物抗低氮营养逆境的遗传改良提供了理论依据。

关键词：小麦 TaSPX1 亚细胞定位低氮胁迫功能分析

Advances in research of traditional Chinese medicine nursing techniques inpromoting lactation after childbirth

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TMR Integrative Nursing 2018年第4期2卷 153-159页

作者： kuo tian The First Affiliated Hospital of Guiyang College of Traditional Chinese Medicine Guizhou China

母乳喂养是新生儿喂养的最佳方法,其对儿童的身体发育和心理发育起着重要的作用。母乳喂养的物质基础是具备充足的母乳分泌量。然而,由于分娩的特殊性,孕母分娩后将发生生理和心理上的变化,加上过度的体力耗损及缺乏母乳喂养的经验,部... 详细信息

母乳喂养是新生儿喂养的最佳方法,其对儿童的身体发育和心理发育起着重要的作用。母乳喂养的物质基础是具备充足的母乳分泌量。然而,由于分娩的特殊性,孕母分娩后将发生生理和心理上的变化,加上过度的体力耗损及缺乏母乳喂养的经验,部分产妇将发生泌乳功能障碍,极易产生产后乳汁分泌不足。如果产后哺乳不足,将不利于婴幼儿的生长发育,不利于产后母体康复和婴儿免疫机制的建立。相关研究发现,80%的妇女在分娩后面临不同程度的母乳喂养问题。除此之外,这也与缺乏母乳喂养信心有关。临床实践表明,采用正确的泌乳方法,有效地刺激乳房,加速血液循环,有利于排乳,从而减少乳汁沉积,调节乳房僵硬,减轻乳房疼痛,有助于提高母亲的舒适度和排他性母乳喂养率。本文就中医护理技术促进产后泌乳的文献进行系统综述,以期为临床实践提供参考。

关键词：产后乳汁分泌不足哺乳穴位按压