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基于加权空间划分的高效全局K-means聚类算法

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吉林大学学报（工学版） 2024年第5期54卷 1393-1400页

作者：曲福恒潘曰涛杨勇胡雅婷宋剑飞魏成宇长春理工大学计算机科学技术学院长春130022 吉林电子信息职业技术学院吉林省吉林市132021 吉林农业大学信息技术学院长春130118

针对全局K-means聚类算法穷举样本点导致计算量大的问题,提出一种基于加权空间划分的高效全局K-means聚类算法。算法首先对样本空间进行网格划分,然后提出密度准则与距离准则对网格进行过滤,保留密度较大且相互距离较远的网格作为候选... 详细信息

针对全局K-means聚类算法穷举样本点导致计算量大的问题,提出一种基于加权空间划分的高效全局K-means聚类算法。算法首先对样本空间进行网格划分,然后提出密度准则与距离准则对网格进行过滤,保留密度较大且相互距离较远的网格作为候选中心网格。为避免全局K-means算法只在样本集中选取候选中心的局限性,提出权重准则和中心迭代策略扩充候选中心,增加候选中心多样性。最后,通过增量聚类方式遍历候选中心得到最终的聚类结果。在UCI数据集上的实验结果表明:与全局K-means算法相比,新算法在保证聚类精度的前提下,计算效率平均提高了89.39%~95.79%。与K-means++、IK-+和近期提出的CD算法相比,新算法精度更高,并且克服了因随机初始化导致的聚类结果不稳定问题。

关键词：人工智能 K-means算法聚类中心网格划分权重增量式聚类

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PPC/PBS复合生物膜的屏障功能及其对兔胫骨骨缺损模型的促成骨作用

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吉林大学学报（医学版） 2024年第4期50卷 1016-1025页

作者：田野石晓璐翟少博刘洋杨征吴毓川储顺礼吉林大学口腔医院种植科吉林长春130021

目的:探讨聚碳酸1,2-丙二酯(PPC)/聚丁二酸丁二醇酯(PBS)复合生物膜在兔胫骨骨缺损模型中的空间支撑能力及其对成骨效果的影响,阐明其屏障功能的可靠性和体内促成骨作用。方法:制备PPC/PBS和PPC/PBS/Ⅰ型胶原(Col-Ⅰ)(PPC/PBS/Co)复合... 详细信息

目的:探讨聚碳酸1,2-丙二酯(PPC)/聚丁二酸丁二醇酯(PBS)复合生物膜在兔胫骨骨缺损模型中的空间支撑能力及其对成骨效果的影响,阐明其屏障功能的可靠性和体内促成骨作用。方法:制备PPC/PBS和PPC/PBS/Ⅰ型胶原(Col-Ⅰ)(PPC/PBS/Co)复合生物膜。选用18只日本大耳白兔,于兔每侧胫骨制备2处骨缺损,随机选择6只兔于骨缺损处放置PPC/PBS复合生物膜,术后4、8和12周各处死2只兔,扫描电子显微镜(SEM)观察兔骨缺损区PPC/PBS复合生物膜表面微观结构。实验分为空白对照组、PPC/PBS复合生物膜组、BME-10X胶原膜组和PPC/PBS/Co复合生物膜组,分别行手术将上述生物膜放置于兔相应骨缺损处,空白对照组兔不放置复合生物膜,于术后2、4、8和12周时分别处死3只兔,采用软X线检测各组兔骨缺损区再生骨组织灰度值,荧光标记后采用激光共聚焦显微镜观察各组兔骨缺损区再生骨组织荧光强度,采用HE染色和改良Gomori三色染色法观察各组兔骨缺损区再生骨组织病理形态表现,免疫组织化学染色法检测各组兔骨缺损区再生骨组织中骨形态发生蛋白2(BMP-2)和骨桥蛋白(OPN)蛋白表达水平。结果:大体观察,PPC/PBS复合生物膜紧密覆盖于骨缺损区,未见移位及塌陷。SEM观察,PPC/PBS复合生物膜多孔面随时间延长表面出现微孔结构并数量增多,而光滑面基本未形成微孔样结构。软X线检测,各组兔骨缺损区再生骨组织灰度值均随时间延长而升高,12周时PPC/PBS/Co复合生物膜组兔骨缺损区再生骨组织灰度值明显高于其他各组(P<0.05)。共聚焦显微镜观察,4、8和12周时PPC/PBS/Co复合生物膜组兔骨缺损区再生骨组织荧光强度与空白对照组相近;与PPC/PBS复合生物膜组和BME-10X胶原膜组比较,4周时PPC/PBS/Co复合生物膜组兔骨缺损区再生骨组织荧光强度升高(P<0.05),8和12周时PPC/PBS/Co复合生物膜组兔骨缺损区再生骨组织荧光强度降低(P<0.05)。HE染色和改良Gomori染色,与PPC/PBS复合生物膜组和BME-10X胶原膜组比较,2和4周时PPC/PBS/Co复合生物膜组和空白对照组兔骨缺损区形成新骨的速度较快,在12周时骨缺损区形成的层板状骨矿化程度较高。免疫组织化学染色,2和4周时,与空白对照组、PPC/PBS复合生物膜组和BME-10X胶原膜组比较,PPC/PBS/Co复合生物膜组兔骨缺损区再生骨组织中BMP-2和OPN蛋白表达水平升高(P<0.05或P<0.01);与空白对照组和PPC/PBS复合生物膜组比较,BME-10X胶原膜组兔骨缺损区再生骨组织中BMP-2和OPN蛋白表达水平均降低(P<0.05或P<0.01)。结论:PPC/PBS复合生物膜具有较好的空间支撑能力,物理屏障功能可靠,且PPC/PBS/Co复合生物膜具有良好的体内促成骨作用。

关键词：引导骨再生复合生物膜聚碳酸1,2-丙二酯聚丁二酸丁二醇酯骨缺损

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局部搜索算法求解最小弱连通支配集问题

软件学报 2024年

作者：李睿智何锦涛欧阳丹彤吉林财经大学管理科学与信息工程学院吉林省商务大数据研究中心吉林大学计算机科学与技术学院

最小弱连通支配集问题是一个经典的NP难问题,在许多领域都有广泛的应用.提出一种高效的局部搜索算法求解该问题.在该算法中,首先采用一个基于锁定顶点和频率反馈信息的初始解构造方法.该方法可以确保将一定处于最优解中的顶点和大概率... 详细信息

最小弱连通支配集问题是一个经典的NP难问题,在许多领域都有广泛的应用.提出一种高效的局部搜索算法求解该问题.在该算法中,首先采用一个基于锁定顶点和频率反馈信息的初始解构造方法.该方法可以确保将一定处于最优解中的顶点和大概率存在于最优解中的顶点添加到初始解中,从而可以得到高质量的初始解.其次,提出基于双层格局检测策略,年龄属性和禁忌策略的方法来避免循环问题.第三,提出扰动策略,使得算法能够有效跳出局部最优.第四,将两个评分函数Dscore和Nscore与避免循环问题的策略相结合,提出有效的顶点选择方法,帮助算法选择适合添加到候选解中或从当前候选解中删除的顶点.最后,与现有的最优启发式算法和CPELX求解器,在4组基准测试实例上对提出的局部搜索算法进行了对比.实验结果表明,该算法在4组经典基准测试实例上表现出更好的性能.

关键词：最小弱连通支配集问题组合优化局部搜索反馈机制扰动策略年龄属性

基于伺服控制的水下光动态通信捕获跟踪系统设计

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中国激光 2024年第2期51卷 144-153页

作者：刘旭钟昉如马薪柠张鹏长春理工大学空间光电技术国家地方联合工程研究中心吉林长春130022

基于空间光通信捕获、对准、跟踪技术的基本理念,笔者设计了一套基于伺服控制的水下无线光动态通信捕获跟踪系统,提出了基于跟踪微分器的电机加减速控制技术,设计了转台粗、精跟踪策略。在此基础上,笔者开展仿真验证、室内模拟测试及水... 详细信息

基于空间光通信捕获、对准、跟踪技术的基本理念,笔者设计了一套基于伺服控制的水下无线光动态通信捕获跟踪系统,提出了基于跟踪微分器的电机加减速控制技术,设计了转台粗、精跟踪策略。在此基础上,笔者开展仿真验证、室内模拟测试及水下激光光斑捕获跟踪实验。仿真验证结果表明了该系统与算法策略在原理上的可行性;室内模拟测试方位、俯仰跟踪精度分别为0.08 mrad和0.27 mrad,这表明可将本系统应用于水下无线光动态通信;水下激光光斑捕获跟踪实验结果表明系统的捕获概率优于99%,捕获时间少于9 s,水箱施加扰动前后的跟踪精度分别为0.6 mrad和2 mrad。本文为后续开展水下无线光动态通信技术研究提供了一种技术方法和研究思路。

关键词：海洋光学捕获跟踪跟踪微分器伺服控制跟踪精度

三基序蛋白59通过调控巨噬细胞HIF-1α介导的乳酸分泌和IL-10表达发挥抑制炎症和肺损伤的作用

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中华微生物学和免疫学杂志 2024年第3期44卷 205-211页

作者：王乙楠黄慧柴昕宇吴琼王煜茜侯昱炀闫东梅吉林大学基础医学院免疫学系长春130021

目的探究三基序蛋白59(tripartite motif-containing protein 59, TRIM59)对巨噬细胞糖代谢的影响及其在炎症状态下调控巨噬细胞缺氧诱导因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α, HIF-1α)/IL-10轴的作用。方法对高表达TRIM59的巨噬细胞及转染TRIM59空载质粒的巨噬细胞(对照组)进行差异表达基因GO、KEGG聚类分析。RT-qPCR和Western blot检测TRIM59高表达的RAW264.7巨噬细胞经脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)刺激不同时间后HIF-1α的表达水平。取TRIM59-cKO和TRIM59flox/flox小鼠骨髓诱导成骨髓来源巨噬细胞(bone marrow-derived macrophages, BMDMs), 收集LPS刺激后3、6、12、24 h的上清液, ELISA检测IL-10水平。此外, 建立小鼠盲肠结扎手术(cecum ligation and puncture, CLP)模型, 收集相同时间点的肺泡灌洗液, ELISA检测IL-10水平, 并采集肺组织进行HE染色观察组织病理变化。采用Student′st检验进行统计学分析。结果 TRIM59高表达的巨噬细胞中糖代谢相关基因变化显著, 乳酸含量明显升高。LPS刺激后, TRIM59-cKO小鼠BMDMs中HIF-1α基因表达下调(P<0.05), IL-10水平在3 h和24 h升高, 在6 h和12 h与对照组相比差异无统计学意义。TRIM59基因缺失后, CLP模型鼠肺泡灌洗液中IL-10含量随着时间的推移出现升高现象, 在24 h出现下降趋势, 但均高于对照组(P<0.05或P<0.01)。结论 TRIM59可抑制巨噬细胞HIF-1α介导的乳酸分泌以及IL-10表达, 进而使其发挥抑制炎症及减轻肺损伤的作用。本研究可为基于TRIM59开发新型抑制脓毒血症药物提供参考。

关键词：巨噬细胞三基序蛋白59 炎症缺氧诱导因子-1α IL-10

竖直内螺纹管中超临界RP-3航空煤油换热特性数值研究

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工程热物理学报 2024年第3期45卷 826-835页

作者：王彦红孙文清李雨健李洪伟贾玉婷东北电力大学能源与动力工程学院吉林132012

针对空–油换热器的结构优化应用,开展了竖直内螺纹管中超临界RP-3航空煤油换热特性数值研究。阐述了沿流动方向的传热恶化问题和沿圆周方向螺纹顶部–螺纹底部的非均匀换热机制。通过近壁区流体参数分布情况揭示了传热恶化的原因。讨... 详细信息

针对空–油换热器的结构优化应用,开展了竖直内螺纹管中超临界RP-3航空煤油换热特性数值研究。阐述了沿流动方向的传热恶化问题和沿圆周方向螺纹顶部–螺纹底部的非均匀换热机制。通过近壁区流体参数分布情况揭示了传热恶化的原因。讨论了通道截面温度场、流场、湍动能的分布特征,基于螺旋度和二次流强度描述了二次流的影响。探究了运行压力和螺纹数目对换热的影响。实现了换热关联式预测。结果表明:吸热能力下降和湍动能异常减小是第一次传热恶化的原因,类膜态沸腾还会导致第二次传热恶化问题。螺纹结构和变密度耦合产生二次流,螺旋度沿流动方向不断增大,高温区二次流强度与换热状况具有耦合机制。提出的换热关联式有效获得了三种类型内螺纹管中超临界航空煤油的换热预测。

关键词：内螺纹管超临界煤油传热恶化二次流螺旋度

基于改进YOLOv5算法的道路目标检测方法

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吉林大学学报(工学版) 2024年第09期 2658-2667页

作者：王宏志宋明轩程超解东旋长春工业大学计算机科学与工程学院

针对现有网络在道路交通场景下的远处目标识别效果欠佳、目标特征表达不充分及目标定位不准确等目标检测问题，提出一种基于改进YOLOv5算法的道路目标检测方法。首先，总结了YOLOv5算法的特征提取结构，分析出原网络结构的不足之处；其... 详细信息

针对现有网络在道路交通场景下的远处目标识别效果欠佳、目标特征表达不充分及目标定位不准确等目标检测问题，提出一种基于改进YOLOv5算法的道路目标检测方法。首先，总结了YOLOv5算法的特征提取结构，分析出原网络结构的不足之处；其次，在原网络基础上增加小目标检测层，通过补充融合特征层及引入额外检测头，提高网络对远处目标的识别能力；再次，对原检测头进行解耦，通过将边框回归和目标分类过程改为两个分支进行，提升网络对目标特征的表达能力；然后，对先验框进行重聚类，通过K-means++算法调整先验框的高宽比例，增强网络对目标的定位能力；最后，以AP、mAP和FPS为评价指标进行消融、对比和可视化验证实验。结果表明：本文算法在BDD100K数据集上检测速度为95.2帧/s，平均精度达到55.6%，较YOLOv5算法提高6.7%。可见，改进YOLOv5算法在满足检测实时性要求的同时，具备较高的目标检测精度，适用于复杂交通环境下的道路目标检测任务，对提升自动驾驶汽车的视觉感知能力具有指导意义。

关键词：交通运输安全工程环境感知目标检测 YOLOv5 多尺度检测

基于单目视觉的车辆屏显式封闭驾驶舱前视视野重现

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吉林大学学报（工学版） 2024年第5期54卷 1435-1442页

作者：王海涛刘慧卓张学永韦健郭校源肖俊哲中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所人机综合研究中心沈阳110035 吉林大学通信工程学院长春130012

提出了一种基于单目视觉的车辆屏显式封闭驾驶舱前视视野重现方法。该方法通过准确的离线标定及在多线程并行框架下在线执行单目图像采集、前视图像处理和透视图像显示,可在显示屏上再现低失真度、高流畅度的前视画面。搭建了一套屏显... 详细信息

提出了一种基于单目视觉的车辆屏显式封闭驾驶舱前视视野重现方法。该方法通过准确的离线标定及在多线程并行框架下在线执行单目图像采集、前视图像处理和透视图像显示,可在显示屏上再现低失真度、高流畅度的前视画面。搭建了一套屏显式车辆封闭驾驶舱硬件系统,通过实验室和场地测试,从系统延时、前视视角、图像畸变、车辆高速直行、转弯、避障及驾车体验等方面验证了所提方法的有效性和高效性。该方法可为车辆封闭驾驶舱的后续改进提供良好的理论和实践基础。

关键词：信号与信息处理封闭驾驶舱视野重现单目视觉视角变换

生理环境下二价钙缬氨酸配合物(Val·Ca)对映异构的DFT研究

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中山大学学报(自然科学版)(中英文) 2024年

作者：陈静思刘芳吴怡赵宇王佐成杨应姜春旭白城医学高等专科学校临床医学院白城师范学院理论计算中心吉林省辽源市东丰县实验中学

采用基于密度泛函理论（DFT）的M06-2X和MN15杂化交换泛函，结合基于自洽反应场理论处理溶剂效应的SMD模型方法，对生理环境[水液相、310.15 K和1.013×10～5 Pa （1个标准大气压）]下二价钙缬氨酸(Val·Ca2+)手性对映体之间的异构机制... 详细信息

采用基于密度泛函理论（DFT）的M06-2X和MN15杂化交换泛函，结合基于自洽反应场理论处理溶剂效应的SMD模型方法，对生理环境[水液相、310.15 K和1.013×10～5 Pa （1个标准大气压）]下二价钙缬氨酸(Val·Ca2+)手性对映体之间的异构机制进行研究。异构反应通道研究发现：Val·Ca2+的对映异构可以通过羰基O或氨基N做H质子转移桥梁实现。异构过程中驻点的能量图计算表明：质子H以N原子做桥迁移的异构过程具有优势。在水的极性以及水分子（簇）的作用下，反应优势通道速度控制步骤的能垒为118.6～121.9 kJ/mol。研究结果表明：生理环境下二价钙缬氨酸配合物的对映异构速度很慢，其用于生命体补充二价钙和缬氨酸比较安全。

关键词：二价钙缬氨酸溶剂效应密度泛函理论对映异构反应能垒