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Bound-Preserving Discontinuous Galerkin Methods with Modified Patankar Time Integrations for Chemical Reacting Flows

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Communications on Applied Mathematics and Computation 2024年第1期6卷 190-217页

作者： Fangyao Zhu juntao huang Yang Yang Department of Mathematical Sciences Michigan Technological UniversityHoughtonMI49931USA Department of Mathematics and Statistics Texas Tech UniversityLubbockTX79409USA

In this paper,we develop bound-preserving discontinuous Galerkin(DG)methods for chemical reactive *** are several difficulties in constructing suitable numerical *** of all,the density and internal energy are positive,and the mass fraction of each species is between 0 and ***,due to the rapid reaction rate,the system may contain stiff sources,and the strong-stability-preserving explicit Runge-Kutta method may result in limited time-step *** obtain physically relevant numerical approximations,we apply the bound-preserving technique to the DG *** traditional positivity-preserving techniques can successfully yield positive density,internal energy,and mass fractions,they may not enforce the upper bound 1 of the mass *** solve this problem,we need to(i)make sure the numerical fluxes in the equations of the mass fractions are consistent with that in the equation of the density;(ii)choose conservative time integrations,such that the summation of the mass fractions is *** the above two conditions,the positive mass fractions have summation 1,and then,they are all between 0 and *** time discretization,we apply the modified Runge-Kutta/multi-step Patankar methods,which are explicit for the flux while implicit for the *** methods can handle stiff sources with relatively large time steps,preserve the positivity of the target variables,and keep the summation of the mass fractions to be ***,it is not straightforward to combine the bound-preserving DG methods and the Patankar time *** positivity-preserving technique for DG methods requires positive numerical approximations at the cell interfaces,while Patankar methods can keep the positivity of the pre-selected point values of the target *** match the degree of freedom,we use polynomials on rectangular meshes for problems in two space *** evolve in time,we first read the polynomials at the Gaussian ***,suitable slope l

关键词： Compressible Euler equations Chemical reacting flows Bound-preserving Discontinuous Galerkin(DG)method Modified Patankar method

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Adaptive Sparse Grid Discontinuous Galerkin Method:Review and Software Implementation

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Communications on Applied Mathematics and Computation 2024年第1期6卷 501-532页

作者： juntao huang Wei Guo Yingda Cheng Department of Mathematics and Statistics Texas Tech UniversityLubbockTX79409USA Department of Computational Mathematics Science and EngineeringMichigan State UniversityEast LansingMI48824USA Department of Mathematics Michigan State UniversityEast LansingMI48824USA

This paper reviews the adaptive sparse grid discontinuous Galerkin(aSG-DG)method for computing high dimensional partial differential equations(PDEs)and its software *** C++software package called AdaM-DG,implementing the aSG-DG method,is available on GitHub at https://***/juntaohuang/*** package is capable of treating a large class of high dimensional linear and nonlinear *** review the essential components of the algorithm and the functionality of the software,including the multiwavelets used,assembling of bilinear operators,fast matrix-vector product for data with hierarchical *** further demonstrate the performance of the package by reporting the numerical error and the CPU cost for several benchmark tests,including linear transport equations,wave equations,and Hamilton-Jacobi(HJ)equations.

关键词： Adaptive sparse grid Discontinuous Galerkin High dimensional partial differential equation Software development

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基于大语言模型的中文科技文献标注方法

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计算机工程 2024年第9期50卷 113-120页

作者：杨冬菊黄俊涛北方工业大学信息学院北京100144 大规模流数据集成与分析技术北京市重点实验室北京100144

高质量的标注数据是中文科技文献领域自然语言处理任务的重要基石。针对目前缺乏中文科技文献的高质量标注语料以及人工标注质量参差不齐且效率低下的问题,提出一种基于大语言模型的中文科技文献标注方法。首先,制定适用于多领域中文科... 详细信息

高质量的标注数据是中文科技文献领域自然语言处理任务的重要基石。针对目前缺乏中文科技文献的高质量标注语料以及人工标注质量参差不齐且效率低下的问题,提出一种基于大语言模型的中文科技文献标注方法。首先,制定适用于多领域中文科技文献的细粒度标注规范,明确标注实体类型以及标注粒度;其次,设计结构化文本标注提示模板和生成解析器,将中文科技文献标注任务设置成单阶段单轮问答过程,将标注规范和带标注文本填充至提示模板中相应的槽位以构建任务提示词;然后,将提示词注入到大语言模型中生成包含标注信息的输出文本,经由解析器解析得到结构化的标注数据;最后,利用基于大语言模型的提示学习生成中文科技文献实体标注数据集ACSL,其中包含分布在48个学科的10000篇标注文档以及72536个标注实体,并在ACSL上提出基于RoBERTa-wwm-ext的3个基准模型。实验结果表明,BERT+Span模型在长跨度的中文科技文献实体识别任务中表现最佳,F1值为0.335。上述结果可作为后续研究的测试基准。

关键词：文本标注方法中文科技文献大语言模型提示学习信息抽取

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生物活性玻璃在骨及软组织修复的研究进展

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实用医学杂志 2024年第6期40卷 867-869,876页

作者：吴煌超孙劲黄俊涛三峡大学第三临床医学院国药葛洲坝中心医院骨科湖北宜昌443002 三峡大学第三临床医学院国药葛洲坝中心医院中医科湖北宜昌443002

生物活性玻璃(bioactive glass,BG)因其相容性、生物活性和形成结晶羟基磷灰石层的能力而被用作骨及软组织修复材料的候选。本文介绍了BG离子释放机制,探讨了硼硅酸盐生物活性玻璃(borosilicate bioactive glass, BBG)在骨和软组织修复... 详细信息

生物活性玻璃(bioactive glass,BG)因其相容性、生物活性和形成结晶羟基磷灰石层的能力而被用作骨及软组织修复材料的候选。本文介绍了BG离子释放机制,探讨了硼硅酸盐生物活性玻璃(borosilicate bioactive glass, BBG)在骨和软组织修复中的应用,并就BBG在骨水泥、支架、水凝胶和纤维研究应用中的潜力及所面临的临床转化挑战展开综述。

关键词：生物活性玻璃骨组织软组织修复

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基于元图同构网络的分子毒性预测

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计算机应用 2024年第9期44卷 2964-2969页

作者：黄云川江永全黄骏涛杨燕西南交通大学计算机与人工智能学院成都611756 可持续城市交通智能化教育部工程研究中心(西南交通大学) 成都611756 四川省制造业产业链协同与信息化支撑技术重点实验室(西南交通大学) 成都611756 西南交通大学生命科学与工程学院成都611756

为了获得更准确的分子毒性预测结果,提出基于元图同构网络的分子毒性预测模型Meta-MTP。首先,使用图同构神经网络将原子作为节点、键作为边、分子作为图结构,以获取分子表征;使用预训练模型对图同构网络(GIN)初始化,使它获得更好的参数... 详细信息

为了获得更准确的分子毒性预测结果,提出基于元图同构网络的分子毒性预测模型Meta-MTP。首先,使用图同构神经网络将原子作为节点、键作为边、分子作为图结构,以获取分子表征;使用预训练模型对图同构网络(GIN)初始化,使它获得更好的参数;引入基于分层注意力和局部增强的前馈Transformer;使用原子类型预测和键预测作为辅助任务提取更多的分子内部信息;通过元学习双层优化策略对模型进行训练;最后使用Tox21和SIDER数据集对模型进行训练。实验结果表明,在Tox21和SIDER数据集上,Meta-MTP具有良好的分子毒性预测能力,当样本数为10时,相较于FSGNNTR(Few-Shot Graph Neural Network-TRansformer)模型,Meta-MTP的曲线下面积(AUC)分别提高了1.4%和5.4%,相较于图同构网络(GIN)、图卷积网络(GCN)和GraphSAGE(Graph Sample and AGgrEgate)3种传统的图神经网络模型,Meta-MTP的AUC提高了18.3%~23.7%和7.3%~22.2%。

关键词：深度学习分子毒性预测元学习图同构网络 Transformer

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Level set method for numerical simulation of a cavitation bubble,its growth, collapse and rebound near a rigid wall

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Acta Mechanica Sinica 2007年第6期23卷 645-653页

作者： juntao huang Huisheng Zhang Department of Mechanics and Engineering Sciences Fudan University Shanghai 200433 China

A level set method of non-uniform grids is used to simulate the whole evolution of a cavitation bubble, including its growth, collapse and rebound near a rigid wall. Single-phase Navier-Stokes equation in the liquid region is solved by MAC projection algorithm combined with second-order ENO scheme for the advection terms. The moving inter-face is captured by the level set function, and the interface velocity is resolved by ＂one-side＂ velocity extension from the liquid region to the bubble region, complementing the second-order weighted least squares method across the interface and projection inside bubble. The use of non-uniform grid overcomes the difficulty caused by the large computational domain and very small bubble size. The computation is very stable without suffering from large flow-field gradients, and the results are in good agreements with other studies. The bubble interface kinematics, dynamics and its effect on the wall are highlighted, which shows that the code can effectively capture the ＂shock wave＂-like pressure and velocity at jet impact, toroidal bubble, and complicated pressure structure with peak, plateau and valley in the later stage of bubble oscillating.

关键词： Level set method Cavitation bubble Collapsing and rebounding Jet impact Toroidal bubble

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Self-supervised segmentation using synthetic datasets via L-system

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Control Theory and Technology 2023年第4期21卷 571-579页

作者： juntao huang Xianhui Wu Hongsheng Qi School of Mathematical Sciences University of Chinese Academy of SciencesBeijing100049China Academy of Mathematics and Systems Science Chinese Academy of SciencesBeijing100190China

Vessel segmentation plays a crucial role in the diagnosis of many diseases,as well as assisting *** the development of deep learning,many segmentation methods have been proposed,and the results have become more and more ***,most of these methods are based on supervised learning,which require a large amount of labeled data as training *** overcome this shortcoming,unsupervised and self-supervised methods have also received increasing *** this paper,we generate a synthetic training datasets through L-system,and utilize adversarial learning to narrow the distribution difference between the generated data and the real data to obtain the ultimate *** method achieves state-of-the-art(SOTA)results on X-ray angiography artery disease(XCAD)by a large margin of nearly 10.4%.

关键词： L-system Adversarial learning Vessel segmentation

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基于机器学习筛选慢性鼻窦炎相关诊断基因及其与免疫微环境的关系分析

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浙江医学 2024年第5期46卷 496-500,I0006,I0007页

作者：王珍珍黄琦黄钧涛沈毅邬振华宁波市医疗中心李惠利医院耳鼻咽喉头颈外科 315000 宁波市第二医院耳鼻咽喉头颈外科

目的通过机器学习筛选出慢性鼻窦炎相关的诊断基因,分析其与慢性鼻窦炎免疫微环境中炎性细胞浸润的相关性。方法从高通量基因表达数据库(GEO数据库)中获得慢性鼻窦炎相关基因芯片,选取有效训练集,使用R软件的“limma”程序包进行基因... 详细信息

目的通过机器学习筛选出慢性鼻窦炎相关的诊断基因,分析其与慢性鼻窦炎免疫微环境中炎性细胞浸润的相关性。方法从高通量基因表达数据库(GEO数据库)中获得慢性鼻窦炎相关基因芯片,选取有效训练集,使用R软件的“limma”程序包进行基因表达差异性分析,采用加权共表达分析进行相关基因筛选得到候选基因,通过3种算法得到慢性鼻窦炎相关诊断基因PLP1,采用ROC曲线评价PLP1在慢性鼻窦炎中的诊断价值,采用CIBERSORT算法分析慢性鼻窦炎的免疫微环境,对PLP1与免疫细胞浸润情况进行相关性分析。结果慢性鼻窦炎样本和正常对照样本之间检测到184个相关基因,这些相关基因参与白细胞游走、免疫反应的细胞激活等生物学过程。通过3种算法对相关基因进行筛选,取交集最终得出PLP1为慢性鼻窦炎相关诊断基因。PLP1基因在训练集(GSE23552)和验证集(GSE179265)均表现为下调,且差异有统计学意义(P<0.05)。ROC曲线显示,PLP1在训练集中的AUC为1.000,在验证集中的AUC为0.950。PLP1基因表达与多种免疫细胞浸润有相关性,PLP1表达量与嗜酸性粒细胞浸润的相关系数r=-0.7(P<0.001)。结论 PLP1可作为慢性鼻窦炎相关诊断基因,其表达水平与嗜酸性粒细胞、M2巨噬细胞浸润情况呈负相关。

关键词：机器学习慢性鼻窦炎 PLP1 免疫微环境

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An Adaptive Multiresolution Ultra-weak Discontinuous Galerkin Method for Nonlinear Schrödinger Equations

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Communications on Applied Mathematics and Computation 2022年第1期4卷 60-83页

作者： Zhanjing Tao juntao huang Yuan Liu Wei Guo Yingda Cheng School of Mathematics Jilin UniversityJilin 130012China Department of Mathematics Michigan State UniversityEast LansingMI 48824USA Department of Mathematics Statistics and PhysicsWichita State UniversityWichitaKS 67260USA Department of Mathematics and Statistics Texas Tech UniversityLubbockTX 70409USA Department of Mathematics Department of Computational MathematicsScience and EngineeringMichigan State UniversityEast LansingMI 48824USA

This paper develops a high-order adaptive scheme for solving nonlinear Schrödinger *** solutions to such equations often exhibit solitary wave and local structures,which make adaptivity essential in improving the simulation *** scheme uses the ultra-weak discontinuous Galerkin(DG)formulation and belongs to the framework of adaptive multiresolution *** numerical experiments are presented to demon-strate the excellent capability of capturing the soliton waves and the blow-up phenomenon.

关键词： Multiresolution Sparse grid Ultra-weak discontinuous Galerkin method Schrödinger equation Adaptivity

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THE CNSDTF TOPOLOGICAL VECTOR MODEL AND STRUCTURE

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Geo-Spatial Information Science 1999年第1期2卷 104-108页

作者： Wang Yandong Gong Jianya huang juntao Deng Yuejin National Laboratory for Information Engineering in Surveying Mapping and Remote Sensing WTUSM Wuhan China

Geo-Spatial Data Transfer Standard is an important part of 'National Spatial Data Infrastructure(NSDI)' ,as well as a necessary means for data sharing. 'Chinese National Geo-Spatial Data Transfer Format (CNSDTF)' was approved by National Quality Technology Supervise Bureau in 1999 with the standard serial number of 17798-1999. It is designed to support vector and raster spatial data. This paper describes the vector part of CNSDTF, including design ideas, main characters, conceptual model, definition of spatial object, and file structure.

关键词： GIS spatial data transfer format data sharing conceptual model

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