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基于卷积神经网络的近红外光谱多组分定量分析模型研究

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分析化学 2024年第5期52卷 695-705页

作者：于水宦克为王磊刘小溪韩雪艳长春理工大学物理学院山东鼎夏智能科技有限公司吉林省科学技术信息研究所

近红外光谱分析技术已成为食品、农业和医药等领域中质量监控的重要分析手段。本研究提出了一种基于卷积神经网络的近红外光谱多组分定量分析模型(MulCoSpecNet)，此模型由1个编码解码模块、1个专家模块、1个门控模块、1个多组分定量预... 详细信息

近红外光谱分析技术已成为食品、农业和医药等领域中质量监控的重要分析手段。本研究提出了一种基于卷积神经网络的近红外光谱多组分定量分析模型(MulCoSpecNet)，此模型由1个编码解码模块、1个专家模块、1个门控模块、1个多组分定量预测模块和1个超参数优化器组成。编码解码模块通过上采样和下采样方式降低光谱噪声以及随机误差，提高光谱信噪比；专家模块和门控模块利用不同权重构建不同子光谱；多组分定量预测模块采用卷积和池化等操作提高模型的预测精度和泛化能力；超参数优化器在超参数空间中同步优化超参数。本研究以公共的谷物和玉米近红外光谱数据为例，将MulCoSpecNet预测结果与偏最小二乘法(PLS)、极限学习机(ELM)、支持向量回归法(SVM)和神经网络(BP)结果进行比较。结果表明，与PLS相比，MulCoSpecNet在谷物和玉米数据集上预测精度分别提高了25.5%～45.2%和10.0%～35.7%；与ELM相比，MulCoSpecNet预测精度分别提高了17.8%～38.6%和18.2%～37.2%；与SVM相比，MulCoSpecNet预测精度分别提高了33.6%～47.0%和31.3%～50.7%；与BP相比，MulCoSpecNet预测精度分别提高了2.0%～58.5%和29.6%～48.6%。基于卷积神经网络的MulCoSpecNet近红外光谱多组分预测模型有效地解决了预测精度低以及泛化能力差等问题，为建立无损高精度的近红外光谱多组分定量分析模型提供了理论基础。

关键词：近红外光谱深度学习卷积神经网络多组分定量分析

适配PAICORE2.0的硬件编码转帧加速单元设计

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北京大学学报（自然科学版） 2024年第5期60卷 786-798页

作者：丁亚伟曹健李琦彬冯硕杨辰涛王源张兴北京大学软件与微电子学院北京102600 北京大学集成电路学院北京100871 北京大学深圳研究生院集成微系统科学工程与应用重点实验室深圳518055

为了解决北京大学脉冲神经网络芯片PAICORE2.0类脑终端系统中软件编码和转帧过程速度较慢的问题,提出一种硬件加速方法。通过增加硬件加速单元,将Xilinx ZYNQ的处理系统PS端串行执行的软件编码转帧过程转移到可编程逻辑PL端的数据通路... 详细信息

为了解决北京大学脉冲神经网络芯片PAICORE2.0类脑终端系统中软件编码和转帧过程速度较慢的问题,提出一种硬件加速方法。通过增加硬件加速单元,将Xilinx ZYNQ的处理系统PS端串行执行的软件编码转帧过程转移到可编程逻辑PL端的数据通路中流水化并行执行。硬件加速单元主要包含高度并行的卷积单元、参数化的脉冲神经元和位宽平衡数据缓冲区等。实验结果表明,该方法在几乎不增加数据通路传输延迟的前提下,可以消除软件编码和转帧过程的时间开销。在CIFAR-10图像分类的例子中,与软件编码和转帧方法相比,硬件编码转帧模块仅增加9.3%的LUT、3.7%的BRAM、2.6%的FF、0.9%的LUTRAM、14.9%的DSP以及14.6%的功耗,却能够实现约8.72倍的推理速度提升。

关键词：脉冲神经网络芯片 PAICORE2.0 ZYNQ 脉冲编码硬件加速卷积加速单元

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潞党参化学成分及其抗炎活性研究

中成药 2024年第7期46卷 2265-2271页

作者：程艳刚李佩杨思琦孔祥鹏李慧峰王艳谭金燕王颖莉山西中医药大学山西晋中030619

目的研究潞党参化学成分及其抗炎活性。方法潞党参70%乙醇提取物采用硅胶、ODS、制备HPLC进行分离纯化,根据理化性质及波谱数据鉴定所得化合物的结构。采用RAW264.7模型评价其体外抗炎活性。结果从中分离得到16个化合物,分别鉴定为ethyl... 详细信息

目的研究潞党参化学成分及其抗炎活性。方法潞党参70%乙醇提取物采用硅胶、ODS、制备HPLC进行分离纯化,根据理化性质及波谱数据鉴定所得化合物的结构。采用RAW264.7模型评价其体外抗炎活性。结果从中分离得到16个化合物,分别鉴定为ethylsyringin(1)、7-O-ethyltangshenosideII(2)、triandrin(3)、反式异松柏苷(4)、甲基丁香苷(5)、9-acetoxysyringin(6)、鬼针聚炔苷B(7)、codonopiloenynenosideA(8)、codonopilodiynosideF(9)、铜锤玉带草炔苷B(10)、党参炔苷(11)、落叶松脂醇-4-O-β-D-葡萄糖苷(12)、dihydrodehydrodiconiferylalcohol4′-O-β-D-glucoside(13)、苍术内酯III(14)、白曼陀罗酰胺(15)、苯甲醇-7-O-α-L-吡喃阿拉伯糖-(1→6)-β-D-吡喃葡萄糖苷(16)。化合物1~2、5、7~11、13~15具有一定的抗炎活性,其中11、14~15活性较强,IC_(50)值分别为(18.23±4.18)、(17.73±3.12)、(14.89±2.47)μmol/L。结论化合物3、6、13、16为首次从桔梗科植物中分离得到,2、5、15为首次从该植物中发现。化合物11、14、15具有良好的抗炎活性。

关键词：潞党参化学成分分离鉴定抗炎活性

混合沉积有机分子区域选择性生长的动力学蒙特卡罗模拟研究

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物理学报 2024年第12期73卷 330-337页

作者：汪长超聂青苗石亮陈乃波胡来归鄢波浙江工业大学理学院杭州310023 复旦大学信息科学与工程学院上海200433

由区域选择性生长方法(即分子在预图案表面的自组装技术)制备的有机微纳米图案有望在光电和全彩显示方面发挥巨大作用.而制备多色图案薄膜的有机器件依赖于两种及多种有机分子的成核分配,特别是混合沉积方法的应用有效提高了多色薄膜成... 详细信息

由区域选择性生长方法(即分子在预图案表面的自组装技术)制备的有机微纳米图案有望在光电和全彩显示方面发挥巨大作用.而制备多色图案薄膜的有机器件依赖于两种及多种有机分子的成核分配,特别是混合沉积方法的应用有效提高了多色薄膜成核的效率.本文利用动力学蒙特卡罗方法研究了两种分子间的结合能强弱对混合沉积两种分子以实现相分离式生长的影响.结果表明:当分子间结合能较弱时,两种分子表现出完全不同的相分离生长行为,绝大部分的非平面和平面分子分别沉积在电极顶部和侧面;当分子间结合能较强时,电极顶部及侧面都出现了两类分子的掺杂生长,导致了分子相分离生长的失效.研究证明了分子间的结合能会影响多种有机分子选区生长分离的效果,因此混合沉积两种有机分子时,通过适当调整分子间的结合能,在电极顶部和侧面可分别获得较纯结晶的单色薄膜,从而促进了多色有机微纳米图案在微显示等领域的进一步应用.

关键词：区域选择性生长动力学蒙特卡罗有机分子相分离

民族地区教师教育现代化的实践向度及其实现路径

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贵州民族研究 2024年第3期45卷 150-155页

作者：向天成王琳燕陈庆洁贵州师范大学教师教育学院贵州贵阳550025 贵州师范大学教育学院贵州贵阳550025

民族地区教师教育是培育和造就区域性高素质专业化创新型基础教育教师的重要载体与核心力量。推动民族地区教师教育现代化是促进区域性教师教育高质量发展的重要着力点。师范生是教师教育的重要对象,教师人才培养院校积极引领师范生涵... 详细信息

民族地区教师教育是培育和造就区域性高素质专业化创新型基础教育教师的重要载体与核心力量。推动民族地区教师教育现代化是促进区域性教师教育高质量发展的重要着力点。师范生是教师教育的重要对象,教师人才培养院校积极引领师范生涵养扎根区域一线的教育家精神、建构契合区域需要的教育知识和训练赋能区域发展的教育思维是民族地区教师教育现代化的重要实践向度;坚持思想性、文化性、地域性和前瞻性是合理推进民族地区教师教育现代化的基本实践原则;构建“认知+体验”的教学方式、“原理+案例”的教学范式、“思辨+表达”的教学形式和“线下+线上”的教学模式是有效实现民族地区基础教育教师人才培养现代化目标的可行性实践路径。

关键词：现代化民族地区教师教育区域教育

低速冲击下碳纤维面板泡沫夹芯复合材料的损伤分析

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力学季刊 2024年第3期45卷 739-749页

作者：王凡熊景毅王文群高进城严仁军武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063 武汉第二船舶设计研究所湖北武汉430063 武汉理工大学高性能舰船技术教育部重点实验室湖北武汉430063

主要研究了夹层复合材料受外来载荷作用下的凹痕、横向位移、接触力随时间的变化规律.采用高阶剪切变形理论给出夹层板的广义内力表达式,再由薄板小挠度理论、Hertz接触理论、夹层板平衡方程、Navier法推导出夹层板在外来载荷作用下的... 详细信息

主要研究了夹层复合材料受外来载荷作用下的凹痕、横向位移、接触力随时间的变化规律.采用高阶剪切变形理论给出夹层板的广义内力表达式,再由薄板小挠度理论、Hertz接触理论、夹层板平衡方程、Navier法推导出夹层板在外来载荷作用下的动态响应过程.其中,夹层板的接触力和横向位移由两自由度弹簧-质量模型给出.将推导的结果与文献中的理论结果对比,本文计算的误差均不超过6%.并在此基础上比较了不同冲击条件下夹层板的抗冲击性能.

关键词：夹层板高阶剪切变形理论 Hertz接触理论弹簧质量模型

双芯移相变压器在主动配电网电压和潮流调控中的应用分析

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华北电力大学学报（自然科学版） 2024年第3期51卷 20-29页

作者：颜湘武王阳贾焦心河北省分布式储能与微网重点实验室(华北电力大学) 河北保定071003

双芯移相变压器可以有效控制线路电压和潮流,优化潮流分布,提高电网电能质量。针对分布式电源的高比例接入造成的主动配电网电压波动和偏差问题,以及对潮流大小、方向和均衡度的影响,文章研究了双芯移相变压器的拓扑结构和工作原理;然... 详细信息

双芯移相变压器可以有效控制线路电压和潮流,优化潮流分布,提高电网电能质量。针对分布式电源的高比例接入造成的主动配电网电压波动和偏差问题,以及对潮流大小、方向和均衡度的影响,文章研究了双芯移相变压器的拓扑结构和工作原理;然后分析了串联变压器和励磁变压器的具体结构和作用,梳理了移相变压器分别应用于电压调节和潮流控制时的档位控制策略;最后基于MATLAB/Simulink建立了详细的仿真模型,研究了双芯移相变压器的电压调节效果,并对双线路并联、两路电源并联供电、多路电源并联供电三种应用场景下的潮流控制效果作了比较。仿真结果表明,双芯移相变压器可以在有限的档位内将线路电压控制在允许范围;与双线路并联、多路电源并联供电应用场景相比,两路电源并联供电时的潮流均衡效果最好,潮流偏差最小,本研究为双芯移相变压器的广泛应用提供了参考。

关键词：移相变压器双芯式潮流控制电压调节有载分接开关

碳纳米管及石墨烯协同增强尼龙6摩擦学性能的分子动力学模拟

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润滑与密封 2024年第4期49卷 43-49页

作者：李一鹏王彦白涛东华大学机械工程学院上海201620 中石油吐哈油田公司鄯善采油管理区新疆吐鲁番838202

为研究碳纳米管(CNT)和石墨烯片(GNS)协同增强尼龙6(PA6)复合材料摩擦学及力学性能的微观机制,利用分子动力学方法模拟PA6及其复合材料的拉伸过程及摩擦学行为,分析CNT、GNS对PA6复合材料力学及摩擦学性能的影响。建立Fe原子与纯PA6和PA... 详细信息

为研究碳纳米管(CNT)和石墨烯片(GNS)协同增强尼龙6(PA6)复合材料摩擦学及力学性能的微观机制,利用分子动力学方法模拟PA6及其复合材料的拉伸过程及摩擦学行为,分析CNT、GNS对PA6复合材料力学及摩擦学性能的影响。建立Fe原子与纯PA6和PA6/CNT、PA6/GNS、PA6/GNS/CNT复合材料组成的摩擦学模型,并对模型进行几何优化、退火及动力学平衡,通过对Fe原子施加0.2 GPa应力及0.01 nm/ps速度进行摩擦模拟。研究结果发现,PA6/GNS/CNT复合材料摩擦因数在所有材料中最低为0.252;相比其他3种材料,PA6/GNS/CNT复合材料的抗剪切性能最好,且弹性模量及剪切模量均有提高。通过对比分析4种材料的径向分布函数、摩擦界面温度、材料总势能揭示了CNT和GNS协同增强PA6摩擦学及力学性能的作用机制,指出加入的CNT/GNS通过范德华及静电力作用降低了PA6与Fe原子摩擦副之间的相互作用,此外一维CNT与二维GNS通过π-π堆叠杂化作用形成了3D杂交堆叠体系,协同增强了PA6的摩擦学性能。

关键词：尼龙6 碳纳米材料摩擦学性能力学性能分子动力学

丙泊酚复合依托咪酯对老年患者腹腔镜腹部手术术后肺部并发症及恢复质量的影响

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中国新药与临床杂志 2024年第5期43卷 365-369页

作者：王兴徐四七居霞疏腾王胜斌安徽医科大学安庆医学中心/安庆市立医院麻醉科安徽安庆246003

目的观察丙泊酚复合依托咪酯对老年患者腹腔镜腹部手术术后肺部并发症(PPCs)及恢复质量的影响。方法择期行腹腔镜腹部手术患者80例,年龄60~85岁,ASA分级Ⅱ~Ⅲ级,随机分为2组,每组40例。2组均采用咪达唑仑0.02~0.05 mg·kg^(-1)、舒芬太... 详细信息

目的观察丙泊酚复合依托咪酯对老年患者腹腔镜腹部手术术后肺部并发症(PPCs)及恢复质量的影响。方法择期行腹腔镜腹部手术患者80例,年龄60~85岁,ASA分级Ⅱ~Ⅲ级,随机分为2组,每组40例。2组均采用咪达唑仑0.02~0.05 mg·kg^(-1)、舒芬太尼0.5μg·kg^(-1)、罗库溴铵0.6 mg·kg^(-1)麻醉诱导,对照组加用丙泊酚2.5 mg·kg^(-1),试验组加用依托咪酯0.2 mg·kg^(-1)和丙泊酚1 mg·kg^(-1)。对照组给予丙泊酚6~8 mg·kg^(-1)·h^(-1)和瑞芬太尼4~6μg·kg^(-1)·h^(-1)静脉泵注维持,试验组给予丙泊酚4~6 mg·kg^(-1)·h^(-1)、依托咪酯0.2~0.4 mg·kg^(-1)·h^(-1)和瑞芬太尼4~6μg·kg^(-1)·h^(-1)维持。观察并记录患者心率(HR)和平均动脉压(MAP),检测血清白细胞介素(IL)-6和肿瘤坏死因子(TNF)-α浓度,评估QoR-15量表评分和PPCs发生率。结果麻醉诱导30 min和术毕时,试验组MAP和HR均显著高于对照组(P0.05),术前1 d的QoR-15量表评分无显著差异(P>0.05),术后1 d试验组QoR-15量表评分显著高于对照组(P<0.05)。试验组PPCs发生率为12%(5/40),对照组为38%(15/40),差异有显著意义(P<0.05)。结论丙泊酚复合依托咪酯麻醉可减轻老年患者腹腔镜腹部手术患者围术期炎症反应,降低PPCs发生率,提高患者术后恢复质量。

关键词：丙泊酚依托咪酯手术后并发症老年人腹腔镜术后恢复