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Concise Cascade Methods for Transgenic Rice Seed Discrimination using Spectral Phenotyping

Plant Phenomics 2023年第3期5卷 564-580页

作者： Jinnuo Zhang xuping feng Jian Jin Hui Fang Department of Agricultural and Biological Engineering Purdue UniversityWest LafayetteIN 47907USA College of Biosystems Engineering and Food Science Zhejiang UniversityHangzhouChina Huzhou Institute of Zhejiang University HuzhouChina

Currently,the presence of genetically modified(GM)organisms in agro-food markets is strictly regulated by enacted legislation worldwide.It is essential to ensure the traceability of these transgenic products for food safety,consumer choice,environmental monitoring,market integrity,and scientific research.However,detecting the existence of GM organisms involves a combination of complex,time-consuming,and labor-intensive techniques requiring high-level professional skills.In this paper,a concise and rapid pipeline method to identify transgenic rice seeds was proposed on the basis of spectral imaging technologies and the deep learning approach.The composition of metabolome across 3 rice seed lines containing the cry1Ab/cry1Ac gene was compared and studied,substantiating the intrinsic variability induced by these GM traits.Results showed that near-infrared and terahertz spectra from different genotypes could reveal the regularity of GM metabolic variation.The established cascade deep learning model divided GM discrimination into 2 phases including variety classification and GM status identification.It could be found that terahertz absorption spectra contained more valuable features and achieved the highest accuracy of 97.04%for variety classification and 99.71%for GM status identification.Moreover,a modified guided backpropagation algorithm was proposed to select the task-specific characteristic wavelengths for further reducing the redundancy of the original spectra.The experimental validation of the cascade discriminant method in conjunction with spectroscopy confirmed its viability,simplicity,and effectiveness as a valuable tool for the detection of GM rice seeds.This approach also demonstrated its great potential in distilling crucial features for expedited transgenic risk assessment.

关键词： fir simplicity consuming

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Fe-doped Co_(3)O_(4) nanowire strutted 3D pinewood-derived carbon: A highly selective electrocatalyst for ammonia production via nitrate reduction

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Nano Research 2024年第4期17卷 2276-2282页

作者： Xuwei Liu Chaozhen Liu Xun He Zhengwei Cai Kai Dong Jun Li Xiaoya Fan Ting Xie Xiya Yang Yonglan Luo Dongdong Zheng Shengjun Sun Sulaiman Alfaifi feng Gong xuping Sun Institute of Fundamental and Frontier Sciences University of Electronic Science and Technology of ChinaChengdu 610054China Key Laboratory of Energy Thermal Conversion and Control of Ministry of Education School of Energy and EnvironmentSoutheast UniversityNanjing 211189China College of Chemistry Chemical Engineering and Materials ScienceShandong Normal UniversityJinan 250014China Chemistry Department Frontier of ScienceKing Abdulaziz UniversityJeddah 21589Saudi Arabia

Nitrate(NO_(3)^(-)),a nitrogen-containing pollutant,is prevalent in aqueous solutions,contributing to a range of environmental and health-related issues.The electrocatalytic reduction of NO_(3)^(-)holds promise as a sustainable approach to both eliminating NO_(3)^(-)and generating valuable ammonia(NH_(3)).Nevertheless,the reduction reaction of NO_(3)^(-)(NO_(3)^(-)RR),involving 8-electron transfer process,is intricate,necessitating highly efficient electrocatalysts to facilitate the conversion of NO_(3)^(-)to NH_(3).In this study,Fe-doped Co_(3)O_(4) nanowire strutted three-dimensional(3D)pinewood-derived carbon(Fe-Co_(3)O_(4)/PC)is proposed as a high-efficiency NO_(3)^(-)RR electrocatalyst for NH_(3) production.Operating within 0.1 M NaOH containing NO_(3)^(-),Fe-Co_(3)O_(4)/PC demonstrates exceptional performance,obtain an impressively large NH_(3) yield of 0.55 mmol·h^(-1)·cm^(-2) and an exceptionally high Faradaic efficiency of 96.5%at-0.5 V,superior to its Co_(3)O_(4)/PC counterpart(0.2 mmol·h^(-1)·cm^(-2),73.3%).Furthermore,the study delves into the reaction mechanism of Fe-Co_(3)O_(4) for NO_(3)^(-)RR through theoretical calculations.

关键词： Fe-doped Co_(3)O_(4) nanowire pinewood-derived carbon electrocatalytic NO_(3)-reduction NH_(3) synthesis density functional theory

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Significant sensing performance of an all-silicon terahertz metasurface chip for Bacillus thuringiensis Cry1Ac protein

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Photonics Research 2022年第3期10卷 740-746页

作者： Zijian Cui Yue Wang Yongqiang Shi Yongqiang Zhu Dachi Zhang Zhiqi Hong xuping feng Key Laboratory of Ultrafast Photoelectric Technology and Terahertz Science in Shaanxi Xi’an University of TechnologyXi’an 710048China Key Laboratory of Engineering Dielectric and Its Application Ministry of EducationHarbin University of Science and TechnologyHarbin 150080China College of Biosystems Engineering and Food Science Zhejiang UniversityHangzhou 310058China

The promising prospect of a terahertz metasurface in sensing and detection applications has attracted increasing attention because of its ability to overcome the classical diffraction limit and the enhancement of field intensity.In this work,a novel scheme based on an all-silicon terahertz plasmon metasurface is proposed and experimentally demonstrated to be a highly sensitive biosensor for the Bacillus thuringiensis Cry1Ac toxin.The regression coefficients between Bacillus thuringiensis protein concentrations and the spectral resonance intensity and frequency were 0.8988 and 0.9238,respectively.The resonance amplitude variation and frequency shift of the metasurface were investigated in terms of both thickness and permittivity change of the analyte,which reflected the protein residue in the actual process.Moreover,the reliability and stability of the metasurface chip were verified by time period,temperature,and humidity control.These results promise the ability of the proposed metasurface chip as a Bacillus thuringiensis protein sensor with high sensitivity and stability.In addition,this novel device strategy provides opportunities for the advancement of terahertz functional applications in the fields of biochemical sensing and detection.

关键词： stability process overcome

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Spontaneous rupture of hepatocellular carcinoma trans-arterial embolization or hepatectomy?

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Hepatobiliary Surgery and Nutrition 2022年第6期11卷 942-943页

作者： Qingbo feng Xiaoyin Liu xuping feng Chuwen Chen Jiaxin Li Yong Zeng Department of Liver Surgery&Liver Transplantation State Key Laboratory of Biotherapy and Cancer CenterWest China HospitalSichuan University and Collaborative Innovation Center of BiotherapyChengduChina Department of Neurosurgery West China Medical SchoolWest China HospitalSichuan UniversityChengduChina

Spontaneous rupture and hemorrhage of hepatocellular carcinoma(HCC)is one of the serious complications leading to death in patients with primary liver cancer.Approximately 9-10%of those patients with liver cancer die of from spontaneous rupture and hemorrhage,which is often accompanied by abdominal metastasis and seriously affects their prognosis(1).

关键词： rupture metastasis liver death arterial

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Dynamic UAV Phenotyping for Rice Disease Resistance Analysis Based on Multisource Data

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Plant Phenomics 2023年第1期5卷 110-122页

作者： Xiulin Bai Hui Fang Yong He Jinnuo Zhang Mingzhu Tao Qingguan Wu Guofeng Yang Yuzhen Wei Yu Tang Lie Tang Binggan Lou Shuiguang Deng Yong Yang xuping feng College of Biosystems Engineering and Food Science Zhejiang UniversityHangzhou 310058China Huzhou Institute of Zhejiang University Huzhou 313000China School of Information Engineering Huzhou UniversityHuzhou 313000China Academy of Interdisciplinary Studies Guangdong Polytechnic Normal UniversityGuangzhou 510665China Department of Agricultural and Biosystems Engineering Iowa State UniversityAmesIA 50011-3270USA College of Agriculture and Biotechnology Zhejiang UniversityHangzhou 310058China College of Computer Science and Technology Zhejiang UniversityHangzhou 310058China State Key Laboratory for Managing Biotic and Chemical Treats to the Quality and Safety of Agro-Products Key Laboratory of Biotechnology for Plant ProtectionMinistry of Agricultureand Rural AffairsZhejiang Provincial Key Laboratory of Biotechnology for Plant ProtectionInstitute of Virology and BiotechnologyZhejiang Academy of Agricultural ScienceHangzhou 31002China

Bacterial blight poses a threat to rice production and food security,which can be controlled through large-scale breeding efforts toward resistant cultivars.Unmanned aerial vehicle(UAV)remote sensing provides an alternative means for the infield phenotype evaluation of crop disease resistance to relatively time-consuming and laborious traditional methods.However,the quality of data acquired by UAV can be affected by several factors such as weather,crop growth period,and geographical location,which can limit their utility for the detection of crop disease and resistant phenotypes.Therefore,a more effective use of UAV data for crop disease phenotype analysis is required.In this paper,we used time series UAV remote sensing data together with accumulated temperature data to train the rice bacterial blight severity evaluation model.The best results obtained with the predictive model showed an R_(p)^(2) of 0.86 with an RMSE_(p) of 0.65.Moreover,model updating strategy was used to explore the scalability of the established model in different geographical locations.Twenty percent of transferred data for model training was useful for the evaluation of disease severity over different sites.In addition,the method for phenotypic analysis of rice disease we built here was combined with quantitative trait loci(QTL)analysis to identify resistance QTL in genetic populations at different growth stages.Three new QTLs were identified,and QTLs identified at different growth stages were inconsistent.QTL analysis combined with UAV high-throughput phenotyping provides new ideas for accelerating disease resistance breeding.

关键词： blight breeding cultivar

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多机理融合分布式光纤传感技术研究

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光学学报 2024年第1期44卷 153-164页

作者：黄麟景周霄樊昕昱王峰张旭苹何祖源上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240 南京大学智能光感知与调控技术教育部重点实验室江苏南京210023 南京大学现代工程与应用工程学院江苏南京210023

为了解决传统分布式光纤传感系统只针对单一变量进行测量的问题,研究人员近年来结合多种光纤传感测量机理,提出了一系列多机理融合的分布式光纤传感系统,使用同一系统实现多种参量的测量。综述了近年来多机理融合的分布式光纤传感技术,... 详细信息

为了解决传统分布式光纤传感系统只针对单一变量进行测量的问题,研究人员近年来结合多种光纤传感测量机理,提出了一系列多机理融合的分布式光纤传感系统,使用同一系统实现多种参量的测量。综述了近年来多机理融合的分布式光纤传感技术,从不同散射机理相互结合的角度进行分类,介绍了不同的多机理融合的分布式光纤传感系统及其性能指标,并对其进行总结对比,最后展望了多机理融合的分布式光纤传感技术的发展前景。

关键词：传感器光纤散射多机理光纤光学光纤传感

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基于卡尔曼预测的光频域反射分布式光纤传感性能提升方法

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光学学报 2024年第1期44卷 307-315页

作者：党竑马彬高超祖文龙程琳淇陈金娜刘奂奂冯昆鹏张旭苹沈平南京航空航天大学自动化学院江苏南京211106 南方科技大学电子与电气工程系广东深圳518055 高速载运设施的无损检测监控技术工信部重点实验室江苏南京211106 鹏城实验室广东深圳518055 智能光传感与调控技术教育部重点实验室江苏南京210023

针对光频域反射(OFDR)分布式光纤传感在长距离、大量程应用场景中,参考光谱与测量光谱间的相似度(SD)退化及由此造成的鲁棒性下降的问题,本文研究了可调谐激光光源调谐非线性补偿模型,发现补偿的残余误差会引起传感单元产生随机位置偏差... 详细信息

针对光频域反射(OFDR)分布式光纤传感在长距离、大量程应用场景中,参考光谱与测量光谱间的相似度(SD)退化及由此造成的鲁棒性下降的问题,本文研究了可调谐激光光源调谐非线性补偿模型,发现补偿的残余误差会引起传感单元产生随机位置偏差(PoD)。基于对PoD的统计学分析,建立了参考和测量光谱间SD的评价体系,并提出一种基于卡尔曼预测和局部寻优的传感单元随机PoD补偿方法,实现了参考和测量光谱位置的高效、精准匹配。本文所提方法能够在50 m的传感光纤上以5 mm的空间分辨率实现大量程传感(最高温度~450℃,最大应变~10000με),且兼顾高鲁棒性和高速度(计算量可降低到原来的5.8%~28.6%)。这些优点使该方法能够广泛应用于现有的光频域反射分布式光纤传感系统。

关键词：光纤传感器分布式传感光频域反射计卡尔曼预测

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基于分布式光纤声场传感的预应力钢筒混凝土管断丝监测研究进展

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光学学报 2024年第1期44卷 141-152页

作者：张旭苹周廣南王浩然王金刘世超张道赵世松王峰熊菲张益昕南京大学现代工程与应用科学学院江苏南京210023 南京大学智能光感知与调控技术教育部重点实验室江苏南京210023 北京湜沅科技有限公司北京102400 南京法艾博光电科技有限公司江苏南京211135

为了解决水资源时空分布不均匀的困境,我国目前正在兴建一系列大规模引调水工程。预应力钢筒混凝土管(PCCP)因其强度高、抗震好、防渗漏等优点,被广泛应用在长距离输水管道的建设中。但是随着服役年限的增加,PCCP管道存在预应力钢丝断... 详细信息

为了解决水资源时空分布不均匀的困境,我国目前正在兴建一系列大规模引调水工程。预应力钢筒混凝土管(PCCP)因其强度高、抗震好、防渗漏等优点,被广泛应用在长距离输水管道的建设中。但是随着服役年限的增加,PCCP管道存在预应力钢丝断裂的现象,积累到一定程度便有可能诱发爆管事故,因而迫切需要对PCCP断丝进行实时在线监测。相比于传统手段,基于分布式光纤声场传感(DAS)的PCCP断丝监测技术在传感器布设的便捷性和事件识别的准确性方面具有明显优势。本文分析了PCCP断丝成因,对比了现有的各种PCCP断丝监测方法,并介绍了近年来出现的基于融合式DAS原理的PCCP断丝实时在线监测解决方案,同时对其发展趋势进行了展望。

关键词：预应力钢筒混凝土管断丝监测分布式光纤声场传感融合型系统

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背景噪声频率-贝塞尔变换法研究厦门岛浅层S波速度结构

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地球物理学报 2024年第7期67卷 2654-2667页

作者：李海艳陈晓非陈举庆蔡辉腾刘琦冯旭平张功恒中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 广东省地球物理高精度成像技术重点实验室(南方科技大学) 广东深圳518055 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 深圳市深远海油气勘探技术重点实验室(南方科技大学) 广东深圳518055 中国地震局厦门海洋地震研究所福建厦门361116 南方科技大学地球与空间科学系广东深圳518055

为获取厦门岛浅层三维速度结构,本文使用福建省地震局于2019年布设的50个流动地震台站组成的密集台阵所记录到的垂向分量波形数据,计算背景噪声互相关,利用频率-贝塞尔变换(F-J)法提取子台阵的瑞利波相速度频散曲线进行反演,获取子台阵... 详细信息

为获取厦门岛浅层三维速度结构,本文使用福建省地震局于2019年布设的50个流动地震台站组成的密集台阵所记录到的垂向分量波形数据,计算背景噪声互相关,利用频率-贝塞尔变换(F-J)法提取子台阵的瑞利波相速度频散曲线进行反演,获取子台阵下方一维S波速度结构,并通过插值得到厦门岛4 km以内的三维S波速度模型.结果表明,整体上厦门岛S波速度随深度增加呈现递增趋势,在近地表处的横向不均匀性显著.0~1 km深度的S波速度大体上呈现“北高南低”的特征,与岩性分布有较好的对应关系.随着深度的递增,高低速特征分布逐渐呈现为连续性较好,近北东向展布的条带状.结合前人研究结果,本文推测这一现象与厦门岛岩层在不同时期受到挤压和拉张作用形成的褶皱和断裂相关,反映了厦门岛所经历的多次构造变动和岩浆侵入事件.垂向剖面的速度差明显区与研究区断裂带位置具有一定的对应关系.研究结果可为厦门岛的构造演化研究和地质灾害评估提供新的科学依据.

关键词：背景噪声成像频率-贝塞尔变换法厦门岛浅层S波速度结构

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基于PLC的车身焊装线自动化控制系统设计

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山西电子技术 2024年第3期 41-44页

作者：邓义强马浩浩吴旭平冯彦伟天水师范学院甘肃天水741001

车身焊装线自动化控制系统的设计,要充分考虑自动化控制系统的可靠性、稳定性和安全性。为满足车身焊装线的工艺要求,设计了基于PLC的车身焊装线自动化控制系统。采用模块化设计,以S7-200系列PLC为核心,运用三菱FX3U系列变频器、伺服驱... 详细信息

车身焊装线自动化控制系统的设计,要充分考虑自动化控制系统的可靠性、稳定性和安全性。为满足车身焊装线的工艺要求,设计了基于PLC的车身焊装线自动化控制系统。采用模块化设计,以S7-200系列PLC为核心,运用三菱FX3U系列变频器、伺服驱动器、传感器、接近开关等设备,设计了车身焊装线自动化控制系统。实际运行结果表明,该系统具有较高的可靠性、稳定性和安全性,具有一定的推广应用价值。

关键词： PLC 车身焊装线自动化控制系统

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