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Multi-omics Analysis of Primary Cell Culture Models Reveals Genetic and Epigenetic Basis of Intratumoral Phenotypic Diversity

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Genomics, Proteomics & Bioinformatics 2019年第6期17卷 576-589页

作者： Sixue Liu zuyu yang Guanghao Li Chunyan Li Yanting Luo Qiang Gong Xin Wu Tao Li Zhiqian Zhang Baocai Xing Xiaolan Xu Xuemei Lu CAS Key Laboratory of Genomics and Precision Medicine Beijing Institute of GenomicsChinese Academy of SciencesBeijing 100101China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China Invasive Pathogens Laboratory Institute of Environmental Science and ResearchPorirua 5022WellingtonNew Zealand Department of Cell Biology Key Laboratory of Carcinogenesis and Translational ResearchCenter for Molecular and Translational MedicinePeking University Cancer Hospital and InstituteBeijing 100142China Department of Hepatobiliary Surgery I Peking University Cancer Hospital and InstituteBeijing 100142China National Key Laboratory of Biomacromolecules Institute of BiophysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100101China CAS Center for Excellence in Animal Evolution and Genetics Chinese Academy of SciencesKunming 650223China

Uncovering the functionally essential variations related to tumorigenesis and tumor progression from cancer genomics data is still challenging due to the genetic diversity among patients,and extensive inter-and intra-tumoral heterogeneity at different levels of gene expression regulation,including but not limited to the genomic, epigenomic, and transcriptional levels. To minimize the impact of germline genetic heterogeneities, in this study, we establish multiple primary cultures from the primary and recurrent tumors of a single patient with hepatocellular carcinoma(HCC). Multiomics sequencing was performed for these cultures that encompass the diversity of tumor cells from the same patient. Variations in the genome sequence, epigenetic modification, and gene expression are used to infer the phylogenetic relationships of these cell cultures. We find the discrepancy among the relationships revealed by single nucleotide variations(SNVs) and transcriptional/epigenomic profiles from the cell cultures. We fail to find overlap between sample-specific mutated genes and differentially expressed genes(DEGs), suggesting that most of the heterogeneous SNVs among tumor stages or lineages of the patient are functionally insignificant. Moreover, copy number alterations(CNAs) and DNA methylation variation within gene bodies, rather than promoters, are significantly correlated with gene expression variability among these cell cultures. Pathway analysis of CNA/DNA methylation-related genes indicates that a single cell clone from the recurrent tumor exhibits distinct cellular characteristics and tumorigenicity, and such an observation is further confirmed by cellular experiments both in vitro and in vivo. Our systematic analysis reveals that CNAs and epigenomic changes, rather than SNVs, are more likely to contribute to the phenotypic diversity among subpopulations in the tumor. These findings suggest that new therapeutic strategies targeting gene dosage and epigenetic modification s

关键词： Intra-individual tumor heterogeneity Parallel primary culture Multi-omics Functional phenotypic diversity

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Inward particle transport driven by biased endplate in a cylindrical magnetized plasma

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Plasma Science and Technology 2024年第3期26卷 126-130页

作者：盖跃徐田超肖池阶郭志彬王晓钢何任川杨肖易张祖煜袁瑞鑫 State Key Laboratory of Nuclear Physics and Technology School of PhysicsPeking UniversityBeijing 100871People's Republic of China Department of Physics Harbin Institute of TechnologyHarbin 150001People's Republic of China

The inward particle transport is associated with the formation of peaked density profiles,which contributes to improve the fusion rate and the realization of steady-state *** active control of inward particle transport is considered as one of the most critical issues of magnetic confinement ***,it is realized preliminarily by adding a biased endplate in the Peking University Plasma Test(PPT)*** results reveal that the inward particle flux increases with the bias voltage of the *** is also found that the profile of radial electric field(Er)shear is flattened by the increased bias *** velocity fluctuations affect the inward particle more than density fluctuations,and the frequency of the dominant mode driving inward particle flux increases with the biased voltage applied to the *** experimental results in the PPT device provide a method to actively control the inward particle flux using a biased endplate and enrich the understanding of the relationship between E_(r)×B shear and turbulence transport.

关键词： inward particle transport biased endplate turbulent transport

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Reconstruction of poloidal magnetic field profiles in field-reversed configurations with machine learning in laser-driven ion-beam trace probe

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Plasma Science and Technology 2024年第3期26卷 83-87页

作者：徐栩涛徐田超肖池阶张祖煜何任川袁瑞鑫许平 State Key Laboratory of Nuclear Physics and Technology School of PhysicsPeking UniversityBeijing 100871People's Republic of China School of Physics Xihua UniversityChengdu 610039People's Republic of China

The diagnostic of poloidal magnetic field(B_(p))in field-reversed configuration(FRC),promising for achieving efficient plasma confinement due to its highβ,is a huge challenge because B_(p)is small and reverses around the core *** laser-driven ion-beam trace probe(LITP)has been proven to diagnose the B_(p)profile in FRCs recently,whereas the existing iterative reconstruction approach cannot handle the measurement errors *** this work,the machine learning approach,a fast-growing and powerful technology in automation and control,is applied to B_(p)reconstruction in FRCs based on LITP principles and it has a better performance than the previous *** machine learning approach achieves a more accurate reconstruction of B_(p)profile when 20%detector errors are considered,15%B_(p)fluctuation is introduced and the size of the detector is remarkably ***,machine learning could be a powerful support for LITP diagnosis of the magnetic field in magnetic confinement fusion devices.

关键词： FRC LITP poloidal magnetic field diagnostics machine learning

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基于微震特征参数的秦岭隧洞岩爆实时预测模型

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水利学报 2024年第7期55卷 757-767页

作者：胡晶刘慎陈祖煜中国水利水电科学研究院北京 100048 浙江大学岩土工程研究所浙江杭州 310058 中国水利水电科学研究院北京 100048 浙江大学岩土工程研究所浙江杭州 310058

岩爆是深地工程施工中的主要灾害之一,微震监测是岩爆短期预测的主要方法.为了解决岩爆事故短期预测主要依靠经验的问题,基于引汉济渭工程秦岭隧洞,建立微震监测及岩爆事件的机器学习样本库.采用卷积神经网络模型,将一段时间内所有微震... 详细信息

岩爆是深地工程施工中的主要灾害之一,微震监测是岩爆短期预测的主要方法.为了解决岩爆事故短期预测主要依靠经验的问题,基于引汉济渭工程秦岭隧洞,建立微震监测及岩爆事件的机器学习样本库.采用卷积神经网络模型,将一段时间内所有微震事件的能量、位置、震级等特征参数作为输入,并考虑掌子面位置对岩爆的影响,建立基于微震特征参数的岩爆实时预测模型.采用样本库对模型进行训练、验证和测试,针对模型结构、回溯时间段、预测时间段、训练世代对模型进行了优化.模型可以合理描述微震事件分布特征、施工进度等因素对岩爆可能性的影响.经测试,该模型能够实时预测未来48 h的岩爆发生概率,预测准确率超过80％,可为岩爆实时预测提供一种有效的技术途径.

关键词：微震监测岩爆预测卷积神经网络特征参数

来源：博看期刊

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多维度视角下中国人口城镇化发展模式

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中国人口·资源与环境 2024年第1期34卷 139-149页

作者：黄祖宇王桂新湖南大学公共管理学院湖南长沙410000 复旦大学人口研究所上海200433

在中国进入人口城镇化发展中后期的背景下,透过人口城镇化水平快速提升的表象,从结构层面对人口城镇化发展模式进行多维度探究,有助于清楚识别与理解城镇化发展的内在机制与规律,发现城镇化发展进程中存在的问题并提出合理的应对策略。... 详细信息

在中国进入人口城镇化发展中后期的背景下,透过人口城镇化水平快速提升的表象,从结构层面对人口城镇化发展模式进行多维度探究,有助于清楚识别与理解城镇化发展的内在机制与规律,发现城镇化发展进程中存在的问题并提出合理的应对策略。该研究利用第六次和第七次人口普查分县数据,以地级行政区为基本统计单元,并将数据汇总至省级和区域层面,从城乡人口变动、城镇人口增长来源、城镇人口空间分布三个维度对2010—2020年中国人口城镇化发展模式进行了深入探究。实证结果显示:①中国人口城镇化率的提升是城镇人口和乡村人口变动共同作用的结果,城镇人口增长的贡献度高于乡村人口减少的贡献度。②乡城人口迁移仍是中国城镇人口增长的绝对主力,其次为区划调整增长,最末为自然增长。③城镇人口空间分布趋于分散,县域城镇人口变动对城镇化率的贡献度略高于市辖区城镇人口变动。④东北地区城镇化率的提升主要依赖于乡村人口的减少,城镇人口已出现自然负增长和净迁出的现象,且该地区大多数县域城镇人口流失严重。据此,各级政府应及时审视过往人口城镇化发展的结构特征,在不断促进经济发展和完善公共服务供给的前提下,重点结合区域或城市自身的自然条件特点和城镇人口增减、分布状况,制定更有针对性的人口城镇化发展策略,探索出一条符合自身实际的可持续性人口城镇化发展道路。

关键词：人口城镇化发展城乡人口变动人口增长来源人口空间分布

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Laboratory observation of electron energy distribution near three-dimensional magnetic nulls

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Plasma Science and Technology 2024年第3期26卷 46-52页

作者：何任川徐田超杨肖易肖池阶张祖煜袁瑞鑫王晓钢郭志彬余修铭盖跃 State Key Laboratory of Nuclear Physics and Technology School of PhysicsPeking UniversityBeijing 100871People's Republic of China Department of Physics Harbin Institute of TechnologyHarbin 150001People's Republic of China

The acceleration of electrons near three-dimensional(3D)magnetic nulls is crucial to the energy conversion mechanism in the 3D magnetic reconnection *** explore electron acceleration in a 3D magnetic null topology,we constructed a pair of 3D magnetic nulls in the PKU Plasma Test(PPT)device and observed acceleration of electrons near magnetic *** study measured the plasma floating potential and ion density profiles around the 3D magnetic *** potential wells near nulls may be related to the energy variations of electrons,so we measured the electron distribution functions(EDFs)at different spatial *** axial variation of EDF shows that the electrons deviate from the Maxwell distribution near magnetic *** scanning probes that can directionally measure and theoretically analyze based on curve fitting,the variations of EDFs are linked to the changes of plasma potential under 3D magnetic null *** kinetic energy of electrons accelerated by the electric field is 6 eV(v_(e)~7v_(Alfvén-e))and the scale of the region where accelerating electrons exist is in the order of serval electron skin depths.

关键词： electron acceleration EEDF 3D magnetic null magnetic reconnection

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2011~2020年中国城市人口增长来源构成分析

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中国人口科学 2024年第1期38卷 98-112页

作者：黄祖宇王桂新湖南大学公共管理学院复旦大学人口研究所

文章利用中国2010年以来全国人口普查、全国1%人口抽样调查及其他相关统计数据,测算并考察2011~2020年城市人口增长来源构成及其对城市化发展的贡献。研究结果表明,考察期内中国城市人口规模仍在持续增大,但增长速度有所放缓;2011~2020... 详细信息

文章利用中国2010年以来全国人口普查、全国1%人口抽样调查及其他相关统计数据,测算并考察2011~2020年城市人口增长来源构成及其对城市化发展的贡献。研究结果表明,考察期内中国城市人口规模仍在持续增大,但增长速度有所放缓;2011~2020年的新增城市人口中,56%来自人口迁移,26%来自行政区划变动,自然增长仅占18%,人口迁移仍是推动中国城市化发展的主导因素;城市人口增长来源构成未发生根本性变化,但三大增长来源对城市化发展贡献的差异趋于减小,迁移增长对城市化发展的主导作用有所弱化,自然增长与区划变动的影响相对增大。探讨城市人口增长来源构成及其对城市化发展的贡献,对把握中国新时期城市化发展动力机制的变化,推进城市化高质量发展具有重要意义。

关键词：人口城市化自然增长迁移增长区划变动增长城市人口增长构成

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知识驱动和数据驱动在TBM智能施工机器学习中的应用

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土木工程学报 2024年第6期57卷 1-12页

作者：陈祖煜范立涛张云旆肖浩汉王琳西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100048

依托引绰济辽工程(YC)和引松供水工程(YS),从理论分析、统计检验等方面系统回顾并总结基于知识驱动方法提取的现场贯入指标FPI和扭矩贯入指标TPI在TBM智能施工机器学习中的应用。从智能预测围岩分类和掘进参数两方面出发,将基于特征参... 详细信息

依托引绰济辽工程(YC)和引松供水工程(YS),从理论分析、统计检验等方面系统回顾并总结基于知识驱动方法提取的现场贯入指标FPI和扭矩贯入指标TPI在TBM智能施工机器学习中的应用。从智能预测围岩分类和掘进参数两方面出发,将基于特征参数的预测结果与通过数据驱动获得的结果进行比较。研究结果表明:通过知识驱动获取的参数FPI和TPI可以降低数据维度和噪音,提高预测效率。在围岩分类智能预测方面,知识驱动和数据驱动方法均表现出较好的精度水平;在掘进参数预测方面,知识驱动的预测精度远高于数据驱动。作者认为单独使用FPI和TPI或者将其与数据驱动参数结合,可以丰富TBM领域机器学习的输入参数,获得较好的预测成果。

关键词： TPI FPI 知识驱动数据驱动围岩分类掘进参数预测

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TBM破岩关键参数跨工程转换关系

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地球科学 2024年第5期49卷 1722-1735页

作者：李海波李旭王双敬陈祖煜荆留杰北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044 中国水利水电科学研究院岩土工程研究所北京100048 中铁工程装备集团有限公司河南郑州450016

TBM信息化施工中采集了海量数据,通过数据挖掘建立机器学习模型,是实现TBM智能化的前提.然而在TBM新建工程初期,由于数据量稀少导致机器学习模型预测效果不佳;同时由于TBM设备结构和刀盘直径存在差异,基于历史工程训练得到的机器学习模... 详细信息

TBM信息化施工中采集了海量数据,通过数据挖掘建立机器学习模型,是实现TBM智能化的前提.然而在TBM新建工程初期,由于数据量稀少导致机器学习模型预测效果不佳;同时由于TBM设备结构和刀盘直径存在差异,基于历史工程训练得到的机器学习模型也并不适用于新建工程.为了解决这一瓶颈问题,基于单刀受力分析、经验方法和扭剪实验模型等多种换算关系推导得到了仅与刀具数量和刀盘直径有关的物理不变量,利用由不变量组成的转换方案,可以对新建工程数据进行转换;之后针对围岩分类和机器学习模型上的应用效果,比选出最佳的破岩关键参数转换方案;进而采用遗传算法,以比选得到的转换方案不变量作为初值,迭代搜索出适合当前工程的最优转换方案不变量.研究结果表明,引绰工程(新建工程)数据经过不变量的转换后输入到引松工程(历史工程)机器学习模型,其刀盘扭矩T和刀盘推力F预测结果的拟合优度R2分别达到了0.84和0.70.本研究采用该转换方案不变量,可将不同工程的TBM施工数据归一化,将其统一到同一个框架下进行分析,实现了基于历史工程数据训练得到的机器学习模型指导新建工程施工.研究结果可为TBM机器学习模型跨工程应用提供参考.

关键词： TBM 机器学习破岩关键参数不变量遗传算法岩土工程工程地质

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Probabilistic model of disc-cutter wear in TBM construction:A case study of Chaoer to Xiliao water conveyance tunnel in China

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Science China(Technological Sciences) 2023年第12期66卷 3534-3548页

作者： yang WenKun CHEN zuyu WU GenSheng XING Hai School of Civil Engineering Institute of Future Underground SpaceSoutheast UniversityNanjing 211189China Department of Geotechnical Engineering China Institute of Water Resources and Hydropower ResearchBeijing 100038China Sinohydro Bureau 6 Co. Ltd.Shenyang 110179China

Disc-cutters play a crucial role in the penetration process during construction using a tunnel boring machine(TBM).Their wear status has a significant impact on working efficiency and costs that accounts for a large part of the *** the wear pattern and characteristics of disc-cutters could provide a valuable guide for field maintenance and cutter replacement *** also provides insight into the wear mechanism of cutters at different positions for optimizing the disc-cutter arrangement *** this study,the cutter wears data of 34 disc-cutters over 643 days in the Chaoer River to Xiliao River water diversion tunnel was *** dataset contains 21862 manual readings measured from 1079 disc-cutters replaced in this *** raw data from the hard copy version was transformed into a digital twin database by eliminating abnormal data,filling in empty values,and performing linear *** has been found that the cutters can pass statistical testing for an exponential probability distribution function with respect to the wear rate(w).The regression ratios of R2are essentially greater than *** findings would help estimate the future service life of a currently working cutter,which means significant savings for the costly *** application of exponential distribution has the advantage of only one shape parameter,λ,whose reciprocal represents both the statistical mean and standard deviation of the wear *** is simple and practically amenable.A preliminary study was carried out to simulate the wear process between two neighboring cutters for drafting a replacement plan for disc-cutters by the Monte Carlo *** prediction results agreed reasonably well with the measured information.

关键词： tunnel boring machine disc-cutter wear wear rate probability model

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