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基于多种分析方法对古陶瓷修复胶结材料的分析鉴定

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光谱学与光谱分析 2024年第10期44卷 2785-2794页

作者：张瑶瑶付迎春魏书亚北京科技大学科技史与文化遗产研究院北京100083 材料考古与保护教育部重点实验室北京100083

文物中的天然有机胶结材料研究是文化遗产保护研究的热点之一,但是文物修复用的现代胶结材料的分析鉴定在文物保护中也是非常重要的。了解古陶瓷修复所用粘结材料的成分对于古陶瓷的后续修复十分必要。针对这一问题,采用傅里叶变换红外... 详细信息

文物中的天然有机胶结材料研究是文化遗产保护研究的热点之一,但是文物修复用的现代胶结材料的分析鉴定在文物保护中也是非常重要的。了解古陶瓷修复所用粘结材料的成分对于古陶瓷的后续修复十分必要。针对这一问题,采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)、热裂解气相色谱质谱联用(Py-GC/MS)技术和热辅助水解甲基化裂解气相色谱质谱(THM-Py-GC/MS)技术对一批古陶瓷修复用的未知胶结材料进行分析。研究发现,该胶结材料的红外光谱在1252和829 cm^(-1)处的特征吸收峰符合环氧化合物的特征吸收峰范围,并且与红外谱库中环氧树脂标准谱图相匹配,表明该胶结材料为环氧树脂类的胶粘剂,且其中检测出吡啶类化合物、苯甲酸酯类化合物和伯醇类化合物等添加剂。之后,应用Py-GC/MS和THM-Py-GC/MS技术对该胶结材料的化学成分进行分析,检测出该胶结材料为双酚A型环氧树脂。为了改善环氧树脂胶粘剂的性能,还检测出该胶结材料中加入了胺类固化剂、邻苯二甲酸二异辛酯增塑剂、邻苯二甲酸二异辛酯非活性稀释剂。THM-Py-GC/MS技术因为其中的甲基化试剂会影响该胶结材料中胺类固化剂的分析与鉴定,所以直接Py-GC/MS方法更适合环氧树脂类胶粘剂的分析与鉴定。该研究展示了利用多种科学技术手段确定了古陶瓷文物修复用的现代胶结材料种类,所建立的适用于分析鉴定古代天然胶结材料的Py-GC/MS实验方法同样也适用于环氧树脂类胶粘剂的快速识别,同时为文物未知修复材料的鉴定提供了新视角。

关键词：傅里叶变换红外光谱热裂解-气相色谱/质谱热辅助水解甲基化裂解气相色谱质谱古陶瓷胶结材料环氧树脂胶粘剂

基于决策边界分析的深度神经网络鲁棒性评估与优先次序验证

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计算机学报 2024年第4期47卷 862-876页

作者：林韧昊周清雷扈天卿王一丰郑州大学计算机与人工智能学院郑州450001 信息工程大学密码工程学院郑州450001

随着深度学习技术在现实世界的广泛应用,人们对基于深度神经网络的系统安全性提出了更高要求.鲁棒性是神经网络的重要安全性质,对网络鲁棒性的量化分析和验证是深度学习模型安全性研究的关键问题.针对神经网络验证技术中难以解决的效率... 详细信息

随着深度学习技术在现实世界的广泛应用,人们对基于深度神经网络的系统安全性提出了更高要求.鲁棒性是神经网络的重要安全性质,对网络鲁棒性的量化分析和验证是深度学习模型安全性研究的关键问题.针对神经网络验证技术中难以解决的效率问题,提出了一种新颖的优先次序优化方法.结合局部鲁棒性的规约方式,在一组待验证输入内选择具有更高验证需求的不稳定点代替常规的逐点验证模式.根据对鲁棒性问题与决策边界距离的关联性分析,提出了一种基于网络输出单元值大小的鲁棒性评估方法作为优先验证的输入点选择依据.在此基础上将其扩展为输入的预分析模块与验证工具集成,进而设计了基于优先次序的验证框架.在常用的验证基准上进行了实验,结果表明,该方法的决策边界分析理论与突变测试结果一致,鲁棒性评估中选择不安全样本的平均准确率高于90%,通过减少安全样本的验证开销使验证效率提高了148.6%~432.6%.

关键词：深度神经网络鲁棒性验证优先次序模式决策边界鲁棒性度量指标

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基于时频域综合分析的无创血糖检测技术研究

光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 318-324页

作者：陈剑虹任军怡杨佳郭亚亚乔卫东西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西西安710048

无创血糖检测技术是一种间接测量血液中葡萄糖含量的方法,其不损伤人体组织具有安全、快捷、无创的特点,打破了传统血糖检测的局限性,具有重要的研究价值。光电容积脉搏波信号因携带多种生理病理信息,被广泛应用于各种临床研究,也是目... 详细信息

无创血糖检测技术是一种间接测量血液中葡萄糖含量的方法,其不损伤人体组织具有安全、快捷、无创的特点,打破了传统血糖检测的局限性,具有重要的研究价值。光电容积脉搏波信号因携带多种生理病理信息,被广泛应用于各种临床研究,也是目前实现无创血糖检测技术的重点关注对象。目前基于光电容积脉搏波信号的无创血糖检测研究,仅考虑了时间域或频率域单独作用时对系统建模的贡献。信号的时域分析虽能描述PPG信号幅值随时间的变化,却无法直观反映PPG信号频率的能量分布,因此单一域的信号分析不能全面表达PPG信号,从而导致信息丢失。采用频域分析方法提取信号频谱时,需要利用信号的全部时域信息,是一种全局的变换,可能会造成特定时间或特定频率段内的信号特性丢失。提出了一种基于光电容积脉搏波(PPG)时频域综合分析的无创血糖检测新方法,采用时域-频域并行法综合考量光电容积脉搏波信号与血糖间的联系。以时域分析为基准,利用聚类分析法在PPG信号时域中提取代表波形,分析波形特征点与血糖相关性,确定波形时域特征参数。在此基础上,利用快速傅里叶变换将脉搏波时域信号转换至频率域,采取主成分分析手段研究频谱信息,确立频域特征量。通过口服葡萄糖耐糖实验(OGTT)对获取的波形信号提取时频域特征参数,以实时检测的有创血糖浓度值作为参考,构建基于BP神经网络的无创血糖检测模型,同时为提升模型精度实现模型最优化,应用遗传算法对模型进行二次修正,最终实现模型测试集平均绝对误差(MAE)为1.13 mmol·L^(-1),均方根误差(RMSE)为1.42 mmol·L^(-1)。Parkers共识网络栅格(Parkers CEG)评估结果显示:在A区与B区的预测结果分别占80.3%、19.7%,实验结果表明该方法具有良好的预测精度,为实现日常血糖无创监测可行性提供了理论基础及可靠性依据。有助于完善糖尿病的检测与监测体系,更好地全面判断病情,及时预防、指导、治疗糖尿病。

关键词：无创血糖检测光电容积脉搏波时频域综合分析机器学习

蒲公英-银纳米颗粒对三文鱼源哈夫尼亚菌AHL型群体感应系统的抑制作用

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中国食品学报 2024年第3期24卷 210-220页

作者：檀茜倩裴建博王晓晴崔方超孟玉琼马睿李学鹏励建荣渤海大学食品科学与工程学院/海洋研究院辽宁锦州121013 天津科技大学食品科学与工程学院天津300457 省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室青海大学西宁810016

群体感应(QS)是细菌间的一种通讯机制,抑制细菌QS系统可作为控制腐败菌的一种新策略,且可避免细菌耐药性的产生。本研究以AgNO3为银源,蒲公英植物提取物为还原剂,制备蒲公英-银纳米颗粒(D-AgNPs)。采用紫外可见吸收光谱、动态光散射、Z... 详细信息

群体感应(QS)是细菌间的一种通讯机制,抑制细菌QS系统可作为控制腐败菌的一种新策略,且可避免细菌耐药性的产生。本研究以AgNO3为银源,蒲公英植物提取物为还原剂,制备蒲公英-银纳米颗粒(D-AgNPs)。采用紫外可见吸收光谱、动态光散射、Zeta电位、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、扫描电镜和X射线能谱对其结构进行表征。结果表明:所合成的D-AgNPs为球形、平均粒径13.9 nm、Zeta电位值(-14.07±0.25)mV,主要含Ag(68.96%)和Cl(15.27%)两种元素。测定D-AgNPs对两株哈夫尼亚菌生长和受QS系统调控的生物被膜、N-酰基-L-高丝氨酸内酯(AHLs)、蛋白酶、胞外多糖、群集和泳动等毒力因子的影响,结果表明D-AgNPs对哈夫尼亚菌最小抑菌质量浓度(MIC)为128μg/mL,在1/16~1/2 MIC(8~64μg/mL)时可抑制哈夫尼亚菌生物被膜的形成,在1/128~1/32 MIC(1~4μg/mL)时促进其生物被膜形成。对AHLs、蛋白酶产生、群集和泳动均显示不同程度的抑制,而对胞外多糖的产生有一定促进作用。本研究证实D-AgNPs可作为一种QS抑制剂。

关键词：银纳米颗粒哈夫尼亚菌群体感应绿色合成三文鱼

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国产SPECT/CT系统的定量性能研究

清华大学学报（自然科学版） 2024年第8期64卷 1509-1515页

作者：江年铭刘帆程李高丽蕾刘辉刘亚强清华大学工程物理系北京100084 北京永新医疗设备有限公司北京102206

通过与国际先进的单光子发射计算机断层扫描/电子计算机断层扫描(single-photon emission computed tomography/computed tomography, SPECT/CT)成像系统GE Discovery NM/CT 670对比,评估了国产SPECT/CT成像系统Insight NM/CT Pro定量精度,以实现定量成像。该国产成像系统由北京永新医疗设备有限公司研制。该文通过精确定量标定Insight NM/CT Pro,结合中国医药行业推荐标准YY/T 1546—2017《用于SPECT成像CT衰减校正的试验方法》和美国电气制造商协会(National Electrical Manufactures Association, NEMA)标准NEMA NU 1—2018《Gamma相机的性能测量》的相关要求,采用低能高分(low energy high resolution, LEHR)准直器评估放射性核素锝-99 m(99mTc)成像的主要性能指标,并与GE Discovery NM/CT 670进行对比。首先,使用衰减精度模型测试空气、水和骨3种不同插件的衰减误差;其次,使用NEMA NU 1—2018体模测试2个成像系统的定量精度。结果表明:Insight NM/CT Pro获得的重建图像中空气、水和骨的衰减误差依次为7.84%、 8.38%和4.66%;直径为13、 17、 22和28 mm的“热区”小球的定量恢复系数分别为38.22%、 50.98%、 66.55%和71.32%,背景浓度偏差为7.95%。国产Insight NM/CT Pro成像系统获得的重建图像质量和定量精度与GE Discovery NM/CT 670成像系统效果相当,证实了该系统定量可靠。

关键词： SPECT/CT 衰减校正模体评估定量精度

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非金属PE管材氢气-甲烷渗透研究进展

材料导报 2024年第16期38卷 258-268页

作者：郑度奎李敬法宇波黄志强张引弟刘翠伟赵杰韩东旭长江大学石油工程学院武汉430100 北京石油化工学院机械工程学院并氢能研究中心北京102617 中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580

采用非金属聚乙烯(PE)管道输送纯氢和掺氢天然气可有效避免金属管道的氢脆。但由于材料特性,PE管道在输送过程中存在一定程度的气体渗漏,造成能源浪费和引发安全问题。为选择合适的PE管材和确定输送条件,需深入揭示氢气/甲烷在PE材料中... 详细信息

采用非金属聚乙烯(PE)管道输送纯氢和掺氢天然气可有效避免金属管道的氢脆。但由于材料特性,PE管道在输送过程中存在一定程度的气体渗漏,造成能源浪费和引发安全问题。为选择合适的PE管材和确定输送条件,需深入揭示氢气/甲烷在PE材料中的渗透扩散机理和了解研究方法。本文以文献调研的方式,在微观角度从溶解和扩散两方面揭示了气体在PE材料中的渗透机理;综述了常用于研究氢气、甲烷和氢气/甲烷混合气体在PE材料中溶解、扩散和渗透性能的常用实验方法和数值模拟方法的研究进展,其中实验方法主要有膜渗透实验法和全尺寸渗透实验法,数值模拟方法主要有分子动力学模拟法和数学模型法。根据研究进展,讨论并指出了实验方法和数值模拟方法中存在的问题,并针对当前研究的不足指出了未来的研究重点和发展趋势。本文可为纯氢及掺氢天然气在PE管道中的安全输送提供参考。

关键词：氢气聚乙烯管道渗透性能溶解度系数扩散系数实验研究分子动力学模拟

探地雷达数值模拟与道路裂缝图像检测的深度学习增强方法

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地球物理学报 2024年第6期67卷 2455-2471页

作者：刘震顾兴宇李骏董侨蒋继望东南大学交通学院南京211189 贵州省凯里公路局贵阳550008

针对路面结构内部裂缝的无损检测与智能识别需求,提出一种基于改进的YOLOv8和AutoAugment增强的探地雷达检测与图像自动识别方法.结合Gprmax数值模拟、室内模型试验及现场探地雷达测试,分析得出内部裂缝在探地雷达图像上呈现出明显的"... 详细信息

针对路面结构内部裂缝的无损检测与智能识别需求,提出一种基于改进的YOLOv8和AutoAugment增强的探地雷达检测与图像自动识别方法.结合Gprmax数值模拟、室内模型试验及现场探地雷达测试,分析得出内部裂缝在探地雷达图像上呈现出明显的"双曲线"特征,且裂缝宽度与双曲线的幅度成正比.利用MALA探地雷达GX-750检测获取路面结构内部裂缝病害图像,经多重滤波处理后采用640×640的像素框进行截取.针对裂缝特征在探地雷达图像中尺度较小的问题,通过对最新的YOLOv8模型增加一层像素为160×160的输出层得到改进的YOLOv8模型.同时,引入SKNet注意力机制进一步增加感受野,并采用power IoU损失函数以降低模型训练的损失.针对原始图像数据集,采用AutoAugment无监督自动增强方法,通过近端策略优化的强化学习算法寻找最佳增强策略及其概率和强度,实现了探地雷达数据集的有效扩充.在扩充的数据集上进行训练与测试,结果表明改进的YOLOv8模型取得了90.7%的平均检测精度和90.1%的F1分数,相比原始YOLOv8模型分别提升了6.3%和5.9%,也大幅度超越了主流的目标检测模型.在进行图像增强后,模型的平均检测精度和F1分数分别提升了4.1%和4.6%,对各类尺度的裂缝图像检测也体现出良好的鲁棒性.在养护路段应用探地雷达图像智能识别方法的检测结果与取芯验证结果相吻合,表明提出的改进模型在实际工程应用中是可靠的.

关键词：道路工程路面结构内部裂缝探地雷达检测正演模拟深度学习图像增强

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现代测绘地理信息技术在智慧矿山环境治理中的应用进展

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稀有金属 2024年第3期48卷 427-439页

作者：任天航郑莉何也武汉大学测绘学院湖北武汉430079 徐州矿务集团有限公司江苏徐州221018

矿产资源的生产与利用促进了社会经济高速发展,中国逐步加大了矿山资源开采力度,然而过度开采不可避免地造成了矿区及周边环境恶化。将现代测绘地理信息技术应用到矿山生态环境治理工作中具有重要的实际价值。针对矿山治理中常用的遥感... 详细信息

矿产资源的生产与利用促进了社会经济高速发展,中国逐步加大了矿山资源开采力度,然而过度开采不可避免地造成了矿区及周边环境恶化。将现代测绘地理信息技术应用到矿山生态环境治理工作中具有重要的实际价值。针对矿山治理中常用的遥感技术(PS)、全球导航卫星系统(GNSS)、地理信息系统(GIS)、三维激光扫描技术及无人机航测技术,对现代测绘地理信息技术在矿山环境及其治理中的应用现状及未来趋势进行了介绍与分析,并介绍了其在智慧矿山环境治理中的应用案例,旨在改善矿区环境,提高矿山治理水平,实现矿山行业的可持续发展。展望了现代测绘地理信息技术在智慧矿山环境治理中的应用前景,现代测绘地理信息学理论和技术在与其他学科交叉融合过程中会诞生更多的交叉应用,未来先进测绘仪器的出现和其他相关学科技术的发展会进一步促进现代测绘地理信息技术的发展和应用。高轨道地球卫星技术、低轨道卫星技术的发展以及星链计划的实施,将使得测绘数据精确性进一步提高,高分辨率卫星图像将为地理科学研究和有关决策提供更加可靠的依据。现代测绘地理信息技术的发展为地理信息获取、处理和应用提供了前所未有的机会和挑战,在矿山环境治理乃至人类生活中将进一步发挥更加重要的作用。

关键词：现代测绘地理信息技术可持续发展矿山环境治理地面测量技术,空间测量技术

副干酪乳杆菌发酵液中抗菌肽的筛选及对副溶血性弧菌的抑菌作用

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中国食品学报 2024年第1期24卷 92-101页

作者：邢宇凡白淑锦金日天翁武银丁能水张志刚杨燊集美大学海洋食品与生物工程学院福建厦门361021 厦门银祥集团有限公司、肉食品安全生产技术国家重点实验室福建厦门361100 海洋食品精深加工关键技术省部共建协同创新中心、大连工业大学辽宁大连116034 福建傲农生物科技集团股份有限公司、福建省生猪营养与饲料重点实验室福建漳州363000

副溶血性弧菌是一种常见的食源性致病菌,严重威胁食品安全和人体健康。本研究利用超高效液相色谱-质谱联用技术鉴定副干酪乳杆菌发酵液中的多肽序列,并通过生物信息学筛选出可能的抗菌序列(RQQAENLAKFAKKG),命名为Yt9z。研究结果表明其... 详细信息

副溶血性弧菌是一种常见的食源性致病菌,严重威胁食品安全和人体健康。本研究利用超高效液相色谱-质谱联用技术鉴定副干酪乳杆菌发酵液中的多肽序列,并通过生物信息学筛选出可能的抗菌序列(RQQAENLAKFAKKG),命名为Yt9z。研究结果表明其对副溶血性弧菌的最低杀菌质量浓度(MBC)为125μg/mL,可在3 h内将细菌完全杀死。通过膜通透、透射电镜、DNA凝胶阻滞分析、圆二色谱等试验探究其抑菌机制,结果在不同溶液环境下,抗菌肽Yt9z能改变自身的二级结构,进而增加细菌细胞膜通透性,并穿透细胞膜与DNA结合使其死亡。这些发现为抗菌肽Yt9z应用于副溶血性弧菌污染提供了理论参考。

关键词：副溶血性弧菌副干酪乳杆菌抗菌肽细胞膜 DNA结合