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Auto-MatRegressor材料性能自动预测器:解放材料机器学习"调参师"

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Science Bulletin 2023年第12期68卷 1259-1270,M0004页

作者：刘悦王双燕杨正伟 Maxim Avdeev 施思齐 School of Computer Engineering and Science Shanghai UniversityShanghai 200444China Shanghai Engineering Research Center of Intelligent Computing System Shanghai 200444China State Key Laboratory of Advanced Special Steel School of Materials Science and EngineeringShanghai UniversityShanghai 200444China Materials Genome Institute Shanghai UniversityShanghai 200444China Zhejiang Laboratory Hangzhou 311100China Australian Nuclear Science and Technology Organisation Sydney 2232Australia School of Chemistry The University of SydneySydney 2006Australia

机器学习因其能够快速、精准拟合数据的潜在模式而被广泛应用于材料构效关系研究。然而,材料科学家往往需要进行繁琐的模型选择及参数寻优才能构建出高精度预测模型,为了解放材料机器学习"调参师",本文研发了基于元学习的材料性能自动... 详细信息

机器学习因其能够快速、精准拟合数据的潜在模式而被广泛应用于材料构效关系研究。然而,材料科学家往往需要进行繁琐的模型选择及参数寻优才能构建出高精度预测模型,为了解放材料机器学习"调参师",本文研发了基于元学习的材料性能自动预测器,采集了60份文献公开数据集与60份标准数据集,基于此训练18种常用回归算法并获得其预测性能,定义与计算了27个刻画数据集特点的元特征,以此构建了一份蕴含建模经验的元数据集;同时,创建了表征数据集所属材料类型的类别树,将其嵌入基于距离的元学习算法,进一步耦合贝叶斯优化算法,实现领域知识和元数据协同驱动下的自动算法推荐和模型参数确定,实验结果表明,材料科学家仅需为新材料性能预测任务提供数据集,便可利用该预测器高效地构建具有与文献报道相当或更高预测精度的机器学习模型.

关键词：机器学习贝叶斯优化算法预测器材料科学家元数据参数寻优预测性能材料性能

掺杂锰氧化物的聚乙烯醇基碳包覆复合材料的制备及界面改良优化机制

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上海大学学报（自然科学版） 2023年第5期29卷 973-990页

作者：王雪琪喻嘉施思齐上海大学材料科学与工程学院上海200444

采用掺杂锰氧化物MnO_(x)的聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)基碳包覆(CF_(0.79)@C-MnO_(x))对氟化碳(CF_(0.79))进行改性.为提升锂氟化碳电池倍率性能,进一步探讨碳化温度、氧化温度和包覆层厚度对制备的CF_(0.79)@C-MnO_(x)复合材料... 详细信息

采用掺杂锰氧化物MnO_(x)的聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)基碳包覆(CF_(0.79)@C-MnO_(x))对氟化碳(CF_(0.79))进行改性.为提升锂氟化碳电池倍率性能,进一步探讨碳化温度、氧化温度和包覆层厚度对制备的CF_(0.79)@C-MnO_(x)复合材料电化学性能的影响,以此优化氟化碳包覆层获得界面改良最佳优化机制.实验结果表明.优化碳化温度,可得到导电性最好的碳层;优化氧化温度,可得到结晶性好的锰氧化物;优化PVA和Mn(NO_(3))_(2)浓度来调控包覆层厚度,可进一步改善氟化碳的界面,促进锂离子扩散到氟化碳电极上.微观形貌表征及电化学性能分析均表明,CF_(0.79)@C-MnO_(x)-350℃氩气-400℃氧气-0.25 mol/L Mn(NO_(3))_(2)-0.25 mol/L PVA具有最佳的性能,在高的放电倍率下,无论在倍率性能还是电压平台,都优于原始氟化碳和其他掺杂MnO_(x)的PVA碳包覆复合材料.

关键词：氟化碳基锂电池锰氧化物聚乙烯醇基碳化温度氧化温度包覆层厚度

用于稳定金属锂负极的FeF2/PVDF复合保护层

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中国科学：技术科学 2019年第8期49卷 880-890页

作者：朱文华周旭峰刘兆平施思齐王达上海大学材料科学与工程学院上海200444 中国科学院宁波材料技术与工程研究所动力锂电池工程实验室浙江省石墨烯应用研究重点实验室宁波315201

通过在金属锂箔表面涂覆氟化亚铁(FeF2)/聚偏氟乙烯(PVDF)的复合保护层,制备了FeF2/PVDF保护层修饰的改性金属锂负极.采用扫描电子显微镜(SEM)对循环前后的电极形貌进行表征,并通过恒电流充放电、电化学交流阻抗谱和倍率等测试对改性金... 详细信息

通过在金属锂箔表面涂覆氟化亚铁(FeF2)/聚偏氟乙烯(PVDF)的复合保护层,制备了FeF2/PVDF保护层修饰的改性金属锂负极.采用扫描电子显微镜(SEM)对循环前后的电极形貌进行表征,并通过恒电流充放电、电化学交流阻抗谱和倍率等测试对改性金属锂负极的电化学性能进行分析.研究发现,与传统的金属锂箔负极相比,具有保护层的金属锂负极循环后表面无锂枝晶和"死锂"产生,因此表现出良好的循环稳定性,恒电流(1mA/cm^2)充放电循环1300h,充放电间的电压迟滞始终稳定保持在50mV;该改性金属锂负极与磷酸铁锂正极匹配后的全电池也展现出优异的倍率性能,在3C的电流密度下放电比容量依然可以达到110mAh/g.

关键词：金属锂负极无机/有机复合保护层循环稳定性倍率性能

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微流控芯片流道特征超声C扫描分析

应用声学 2023年第6期42卷 1123-1128页

作者：金士杰杨雅喃田鑫史思琪林莉大连理工大学无损检测研究所大连116085

微流控芯片流道宽度处于微米尺度,存在特征辨识困难的问题。该文选取两种具有不同流道宽度和布局的典型微流控芯片,采用超声C扫描技术进行流道特征成像。利用标称中心频率15 MHz、10 MHz和5 MHz聚焦探头实施水浸C扫描检测,并分析中心频... 详细信息

微流控芯片流道宽度处于微米尺度,存在特征辨识困难的问题。该文选取两种具有不同流道宽度和布局的典型微流控芯片,采用超声C扫描技术进行流道特征成像。利用标称中心频率15 MHz、10 MHz和5 MHz聚焦探头实施水浸C扫描检测,并分析中心频率、焦斑直径、扫描步进等关键参数对流道表征的影响。实验结果表明,对于流道宽度200µm的微流控芯片,当探头中心频率不低于10 MHz、扫描步进不超过0.1 mm时,成像分辨力和流道表征效果最佳,且流道中心间距测量误差不超过5%。同时,超声C扫描图像可以反映流道宽度变化,辨识发生堵塞的微流控芯片。

关键词：超声C扫描微流控芯片流道分辨力

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基于自回归谱外推的全聚焦成像分辨力提升

机械工程学报 2020年第22期56卷 8-13,23页

作者：林莉史思琪孙旭马志远张晓峰刘丽丽金士杰大连理工大学无损检测研究所大连116085 核工业工程研究设计有限公司北京101300 中国核工业二三建设有限公司北京101300

针对相邻缺陷全聚焦超声成像混叠问题,结合低阶、宽有效频带自回归谱外推方法,压缩超声波时域脉冲宽度,实现亚波长级全聚焦(Totaλfocusing method,TFM)成像分辨力。建立碳钢试块模型,设置两个中心间距1.8 mm,直径1.3 mm圆孔,选用中心频... 详细信息

针对相邻缺陷全聚焦超声成像混叠问题,结合低阶、宽有效频带自回归谱外推方法,压缩超声波时域脉冲宽度,实现亚波长级全聚焦(Totaλfocusing method,TFM)成像分辨力。建立碳钢试块模型,设置两个中心间距1.8 mm,直径1.3 mm圆孔,选用中心频率2.25 MHz,32阵元相控阵探头采集全矩阵数据。针对全矩阵数据,选择自回归阶数为2,信号频谱最大幅值下降14 dB为有效频带,建立自回归模型并外推有效频带外的高频与低频成分,随后对全矩阵数据进行延迟叠加处理和TFM成像。仿真结果表明,低阶、宽有效频带自回归谱外推处理方法具有较高的鲁棒性和准确性,TFM成像后可有效分离中心间距0.7λ(λ为超声波长)圆孔,保留缺陷横向位置信息的同时,定位误差不超过0.73%。对碳钢试块中相同位置及尺寸的圆孔进行试验验证,定位误差不超过1.06%,有效地提高TFM成像分辨力。

关键词：超声检测全聚焦方法自回归谱外推成像分辨力

京津冀城市群土地经济密度时空格局演变与驱动因素分析

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中国农业资源与区划 2020年第7期41卷 163-172页

作者：梁丽英官洋溢梁彦庆史思琪河北师范大学资源与环境科学学院石家庄050024 河北省环境演变与生态建设实验室石家庄050024

[目的]研究2006—2016年京津冀城市群土地经济密度的时空格局演变特征及其驱动机制。[方法]以京津冀城市群153个县区为例,运用空间自相关分析、热点分析、地理探测器等研究方法,对土地经济密度的时空演变规律及其驱动因素进行探讨。[结... 详细信息

[目的]研究2006—2016年京津冀城市群土地经济密度的时空格局演变特征及其驱动机制。[方法]以京津冀城市群153个县区为例,运用空间自相关分析、热点分析、地理探测器等研究方法,对土地经济密度的时空演变规律及其驱动因素进行探讨。[结果](1)2006—2016年京津冀城市群县区和地市的土地经济密度及其发展速度在空间上均呈“东高西低,南高北低”格局,但随时间变化区域差异逐渐缩小;(2)Moran′s I指数由0.0139上升至0.0653,表明在空间上存在空间集聚状态,且随时间不断优化,区域一体化趋势逐渐增强;(3)空间集聚特征明显,热点显著区集中于北京、天津等经济优势区,并向四周梯度扩散;(4)人均GDP、当年实际使用外资额、固定资产投资额等经济类因子对土地经济密度的解释力较大,且任意两因子交互后作用力优于单项因子作用力。[结论]可为京津冀城市群土地资源的合理利用和差别化调控提供参考。

关键词：土地经济密度京津冀城市群县区时空格局演变驱动因素

旅游绅士化影响下的乡村空间重构及其驱动机制——以徐州市汉王村为例

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地理科学进展 2024年第5期43卷 966-980页

作者：郭斯琪史春云钱月祥李帆江苏师范大学地理测绘与城乡规划学院江苏徐州221116 苏州科技大学地理科学与测绘工程学院江苏苏州215009

旅游驱动下的乡村绅士化作为乡村空间价值重塑的重要表现形式之一,在乡村振兴背景下受到极大关注。论文从乡村旅游绅士化影响效应这一视角切入,依据实地调研数据及空间解译结果,剖析徐州市汉王村在旅游绅士化发展不同时期空间所呈现出... 详细信息

旅游驱动下的乡村绅士化作为乡村空间价值重塑的重要表现形式之一,在乡村振兴背景下受到极大关注。论文从乡村旅游绅士化影响效应这一视角切入,依据实地调研数据及空间解译结果,剖析徐州市汉王村在旅游绅士化发展不同时期空间所呈现出的重构特征,并结合半结构式访谈数据,基于行动者网络理论,对空间重构机制进行分析。研究表明:①依据旅游建设和发展历程,可将汉王村旅游绅士化进程划分为传统农业转型、观光农业开发、乡村旅游发展和文旅融合转向4个阶段,不同阶段空间重构呈现出不同特征;②旅游驱动下的乡村绅士化过程改变了汉王村的用地分布、产业结构、人口构成和文化氛围,缓解了乡村空心化的部分问题,并对空间产生深远影响;③各级政府、村民、游客、投资商、艺术从业者、旅游资源等异质行动者利益目标的转变以及彼此间的联结与合作对汉王村空间重构产生作用。研究可为理解旅游驱动乡村振兴发展、引发乡村绅士化效应与破解空心村难题提供理论与实证参考。

关键词：乡村空间重构乡村旅游绅士化驱动机制行动者网络徐州市汉王村

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机器学习在材料研发中的应用

硅酸盐学报 2023年第2期51卷 366-366页

作者：施思齐上海大学材料科学与工程学院上海手200444

美国政府于2011年宣布启动“材料基因组计划”,宣告“理性设计-高效实验-大数据技术”深度融合、协同创新这一新型材料研发模式的开启。基于此,以数据驱动,并具有更快、更准、更省地获得“成分–结构–工艺–性能”间相互关联特点的机... 详细信息

美国政府于2011年宣布启动“材料基因组计划”,宣告“理性设计-高效实验-大数据技术”深度融合、协同创新这一新型材料研发模式的开启。基于此,以数据驱动,并具有更快、更准、更省地获得“成分–结构–工艺–性能”间相互关联特点的机器学习,成为继“实验”、“理论”、“计算”后材料科学研究的“第四范式”中的核心要素。

关键词：材料设计材料数据机器学习

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基于PSR样本分类的自适应去污算法

计算机工程与应用 2022年第6期58卷 200-207页

作者：史思琦马彦军李南廷郑莉平西安理工大学自动化与信息工程学院西安710048 西安理工大学电气工程学院西安710048 陕西省复杂系统控制与智能信息处理重点实验室西安710048

针对相关滤波跟踪算法中训练样本污染容易导致模型漂移和目标丢失等问题,提出基于峰值旁瓣比样本分类的自适应去污算法,建立了样本污染特征、滤波器响应图和跟踪结果之间的内在联系,研究了样本分类机制和参数动态更新策略。通过样本分... 详细信息

针对相关滤波跟踪算法中训练样本污染容易导致模型漂移和目标丢失等问题,提出基于峰值旁瓣比样本分类的自适应去污算法,建立了样本污染特征、滤波器响应图和跟踪结果之间的内在联系,研究了样本分类机制和参数动态更新策略。通过样本分类阈值将训练样本划分为反映不同污染程度的样本集,并分别训练出对应各类样本集的滤波器;根据峰值旁瓣比动态更新特定样本集的样本权值及其滤波器参数;对各类样本集的相关滤波器进行加权融合实现目标跟踪。在OTB-50和TC-128数据集的测试结果表明:该方法有效抑制了严重污染样本的影响并提高了复杂场景目标跟踪的准确性和鲁棒性。

关键词：目标跟踪相关滤波自适应去污样本分类