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基于自注意力机制的深度强化学习交通信号控制

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交通运输系统工程与信息 2024年第2期24卷 96-104页

作者：张玺君聂生元李喆张红兰州理工大学计算机与通信学院兰州730050

交通信号控制(Traffic Signal Control, TSC)仍然是交通领域中最重要的研究课题之一。针对现有基于深度强化学习(Deep Reinforcement Learning, DRL)的交通信号控制方法的状态需要人为设计,导致提取交通状态信息难度大以及交通状态信息... 详细信息

交通信号控制(Traffic Signal Control, TSC)仍然是交通领域中最重要的研究课题之一。针对现有基于深度强化学习(Deep Reinforcement Learning, DRL)的交通信号控制方法的状态需要人为设计,导致提取交通状态信息难度大以及交通状态信息无法全面表达的问题,为了从有限特征中挖掘潜在交通状态信息,从而降低交通状态设计难度,提出一种引入自注意力网络的DRL算法。首先,仅获取交叉口各进入口车道车辆位置,使用非均匀量化和独热编码方法预处理得到车辆位置分布矩阵;其次,使用自注意力网络挖掘车辆位置分布矩阵的空间相关性和潜在信息,作为DRL算法的输入;最后,在单交叉口学习交通信号自适应控制策略,在多交叉口路网中验证所提算法的适应性和鲁棒性。仿真结果表明,在单交叉口环境下,与3种基准算法相比,所提算法在车辆平均等待时间等指标上具有更好的性能;在多交叉口路网中,所提算法仍然具有良好的适应性。

关键词：智能交通自适应控制深度强化学习自注意力网络近端策略优化

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陇中干旱区盐碱土壤剖面微生物群落分布特征

干旱区资源与环境 2024年第5期38卷 171-180页

作者：康小虎贾婷婷刘珊珊李玥萍刘鑫李师翁兰州交通大学生物与制药工程学院兰州730070 甘肃省极端环境微生物资源与工程重点实验室兰州730070 兰州交通大学市政与环境工程学院兰州730070

以陇中地区典型结皮盐土(HY)、荒漠盐土(XQ)、绿洲农田土壤(YC)为研究对象,分析了土壤垂直剖面(表土层A (0-20cm),心土层B (20-40cm),底土层E (40-80cm))中可溶性盐离子含量、细菌和真菌多样性与群落结构的分布特征,探讨了水盐变化与微... 详细信息

以陇中地区典型结皮盐土(HY)、荒漠盐土(XQ)、绿洲农田土壤(YC)为研究对象,分析了土壤垂直剖面(表土层A (0-20cm),心土层B (20-40cm),底土层E (40-80cm))中可溶性盐离子含量、细菌和真菌多样性与群落结构的分布特征,探讨了水盐变化与微生物群落分布的关系。结果表明:土壤盐分呈表层积聚特征,总盐度>6.0g·kg^(-1),属于重度硫酸盐型盐碱土壤,盐碱化程度为HY> YC> XQ。16S rDNA、ITS扩增子高通量测序结果表明盐碱土壤及剖面中放线菌门、变形菌门、绿弯菌门、厚壁菌门为细菌优势群落;子囊菌门、担子菌门为真菌优势群落。沿土壤剖面,细菌多样性呈直线递减、“U”型和单峰模式分布,真菌多样性呈直线下降,较细菌下降更为明显。群落分布特征与长期水盐运移过程形成的土壤剖面异质性相关,其中含水量是剖面微生物群落分布的决定性生态因子,与总盐度、pH共同塑造了特定的群落结构。研究结果阐明了黄土盐碱化过程中微生物群落剖面变化特征,对干旱区黄土的可持续利用及生态修复具有实际指导意义。

关键词：盐碱土壤微生物多样性群落结构剖面分布干旱地区

掺杂B,Cr,Mo,Ti,W,Zr后金刚石中正电子湮灭寿命计算

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物理学报 2024年第1期73卷 313-321页

作者：赵永生阎峰云刘雪兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730060 兰州工业学院机电工程学院兰州730060 兰州理工大学石油化工学院兰州730060

金属基金刚石复合材料被广泛应用和研究,但金刚石表面预处理所导致的空位、掺杂等缺陷对金属基与金刚石界面性能有很大影响.尽管透射电子显微镜和能谱分析等技术已用于缺陷检测,但这些方法存在局限性.通过计算金刚石中正电子湮灭寿命,... 详细信息

金属基金刚石复合材料被广泛应用和研究,但金刚石表面预处理所导致的空位、掺杂等缺陷对金属基与金刚石界面性能有很大影响.尽管透射电子显微镜和能谱分析等技术已用于缺陷检测,但这些方法存在局限性.通过计算金刚石中正电子湮灭寿命,可以准确评估金刚石的界面缺陷.本文利用第一性原理计算方法,采用多种正电子湮灭算法和增强因子,计算了金刚石理想晶体、单空位、掺杂B,Cr,Mo,Ti,W和Zr后的正电子湮灭寿命.结果显示,在采用局域密度泛函时,结合Boronski&Nieminen算法以及随机相位近似限制作为湮灭增强因子时,计算得到的正电子湮灭寿命与文献的实验结果更吻合.同时,金刚石中B和Cr的掺杂使正电子湮灭寿命从由单空位119.87 ps增加为148.57 ps和156.82 ps.总体来说,金刚石中的空位和掺杂原子缺陷都会引起正电子湮灭寿命的变化.这些发现为理解和优化金刚石界面提供了有价值的理论依据.

关键词：金刚石掺杂正电子湮灭寿命

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不同时空尺度下土壤微生物群落分布及驱动因素研究进展

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土壤 2024年

作者：康小虎刘鑫刘姗姗李玥萍贾婷婷兰州交通大学生物与制药工程学院甘肃省极端环境微生物资源与工程重点实验室

不同时空尺度下土壤微生物多样性及群落结构的分布特征，是理解群落构建过程与驱动机制、预测全球气候变化背景下微生物群落响应的理论基础。近二十年，随着高通量测序技术的广泛应用，土壤微生物群落时空分布研究取得了多项重要进展。... 详细信息

不同时空尺度下土壤微生物多样性及群落结构的分布特征，是理解群落构建过程与驱动机制、预测全球气候变化背景下微生物群落响应的理论基础。近二十年，随着高通量测序技术的广泛应用，土壤微生物群落时空分布研究取得了多项重要进展。本文重点综述了土壤细菌和真菌多样性和群落结构在不同空间尺度 (微小尺度、局域尺度、区域和全球尺度) 和时间尺度 (短期、季节、多年及数百年以上) 下的分布模式及关键驱动因素。目前研究表明，细菌、真菌群落的时空分布模式不同，主要受土壤空间异质性的驱动，空间距离的影响作用大于时间，时间演变是空间分布的补充。未来研究中需重点关注区域和全球尺度下，不同微生物群落及其更高分类水平上的群落分布格局，探究普适性分布模式及驱动机制，为厘清复杂的土壤微生物群落时空分布规律提供新的研究思路。

关键词：土壤微生物群落分布格局空间尺度时间尺度驱动因素

不同时空尺度下土壤微生物群落分布及驱动因素研究进展

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土壤 2024年第4期 689-696页

作者：康小虎刘鑫刘姗姗李玥萍贾婷婷兰州交通大学生物与制药工程学院甘肃省极端环境微生物资源与工程重点实验室

不同时空尺度下土壤微生物多样性及群落结构的分布特征，是理解群落构建过程与驱动机制、预测全球气候变化背景下微生物群落响应的理论基础。近二十年，随着高通量测序技术的广泛应用，土壤微生物群落时空分布研究取得了多项重要进展。本文重点综述了土壤细菌和真菌多样性和群落结构在不同空间尺度(微小尺度、局域尺度、区域和全球尺度)和时间尺度(短期、季节、多年及数百年以上)下的分布模式及关键驱动因素。目前研究表明，细菌、真菌群落的时空分布模式不同，主要受土壤空间异质性的驱动，空间距离的影响作用大于时间，时间演变是空间分布的补充。未来研究中需重点关注区域和全球尺度下，不同微生物群落及其更高分类水平上的群落分布格局，探究普适性分布模式及驱动机制，为厘清复杂的土壤微生物群落时空分布规律提供新的研究思路。

关键词：土壤微生物群落分布格局空间尺度时间尺度驱动因素

基于网络药理学、分子对接和实验验证探讨苹果对溶血致高胆红素血症的影响

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食品科学 2024年第9期45卷 144-152页

作者：安琼魏媛李倩王江文岳国仁王贞香河西学院医学院甘肃省河西走廊特色资源利用重点实验室甘肃张掖734000

采用网络药理学方法,预测苹果治疗溶血所致高胆红素血症的可能活性成分、潜在靶点及其富集的通路和作用过程,构建苹果的“疾病-通路-活性成分-靶标”;采用Autodock软件对关键活性成分和潜在靶标进行分子对接,验证网络分析结果的可靠性;... 详细信息

采用网络药理学方法,预测苹果治疗溶血所致高胆红素血症的可能活性成分、潜在靶点及其富集的通路和作用过程,构建苹果的“疾病-通路-活性成分-靶标”;采用Autodock软件对关键活性成分和潜在靶标进行分子对接,验证网络分析结果的可靠性;并构建溶血所致高胆红素血症大鼠实验模型,探讨苹果对溶血性所致高胆红素血症的作用。结果表明,搜集整理符合胃肠吸收度高、类药性优的苹果活性成分有17个,其中槲皮素、2α-羟基熊果酸、β-谷甾醇、根皮素、表儿茶素对治疗溶血所致高胆红素血症有重要的贡献。网络中度值排名前5的靶标丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1、血管内皮生长因子A、表皮生长因子受体、酪氨酸激酶、信号传导及转录激活因子3通过胆汁分泌、缺氧诱导因子信号通路、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)信号通路、核因子-κB信号通路等发挥治疗作用;对网络筛选的主要活性成分和核心靶标进行分子对接,结果显示苹果筛选的活性成分和获得的治疗溶血所致高胆红素血症潜在靶标有较强的亲和能力,网络分析结果可靠;动物实验结果显示,与空白组比较,模型组血液中血红蛋白(hemoglobin,HB)的水平明显降低,总胆红素(total bilirubin,TB)、间接胆红素(indirect bilirubin,IB)、谷丙转氨酶(alanine transaminase,ALT)、谷草转氨酶(aspartate transaminase,AST)、TNF-α、白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)水平明显升高(P<0.01);与模型组相比,苹果醇提物干预组、阳性对照组的HB水平升高,TB、IB、ALT、AST、TNF-α、IL-6水平明显下降(P<0.05或P<0.01)。综上,苹果可以减轻溶血所致高胆红素血症,本研究可为新生儿黄疸无损伤疗法的研究奠定基础。

关键词：苹果溶血致高胆红素血症网络药理学机制

水杨酸调控活性氧稳态维持马铃薯愈伤早期的细胞膜完整性

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食品科学 2024年第15期45卷 222-228页

作者：柳宁尹燕徐晓斌宋兵芳程新艳王毅毕阳甘肃农业大学食品科学与工程学院甘肃兰州730070 兰州市农业科技研究推广中心甘肃兰州730030

本研究用2 mmol/L水杨酸(salicylic acid,SA)溶液浸泡处理人工损伤的马铃薯块茎10 min,测定愈伤早期(损伤后12 h内)块茎伤口处的活性氧(reactive oxygen species,ROS)产生量及酶促清除系统相关酶活性,分析体外抗氧化能力以及细胞膜的完... 详细信息

本研究用2 mmol/L水杨酸(salicylic acid,SA)溶液浸泡处理人工损伤的马铃薯块茎10 min,测定愈伤早期(损伤后12 h内)块茎伤口处的活性氧(reactive oxygen species,ROS)产生量及酶促清除系统相关酶活性,分析体外抗氧化能力以及细胞膜的完整性。结果表明,SA提高了愈伤早期块茎伤口处NADPH氧化酶和超氧化物歧化酶活性,促进了伤口处O_(2)^(―)·和H_(2)O_(2)的积累。SA总体提高了块茎伤口处过氧化物酶活性,但总体降低了过氧化氢酶活性。SA还提高了抗坏血酸过氧化物酶、脱氢抗坏血酸还原酶、单脱氢抗坏血酸还原酶和谷胱甘肽还原酶活性,以及抗坏血酸和还原型谷胱甘肽的水平。此外,SA提高了块茎伤口处的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基、2,2’-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)阳离子自由基清除能力以及铁离子还原能力,降低了细胞膜渗透率和丙二醛含量。综上,SA可以通过调控马铃薯块茎愈伤早期伤口处的ROS稳态,提高体外抗氧化能力从而维持细胞膜的完整性,保证愈伤早期正常代谢的顺利进行。

关键词：马铃薯块茎水杨酸愈伤早期活性氧产生与清除体外抗氧化

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基于聚类算法和图神经网络的短时交通流预测

吉林大学学报（工学版） 2024年第6期54卷 1593-1600页

作者：张玺君余光杰崔勇尚继洋兰州理工大学计算机与通信学院兰州730050

针对现有预测模型未充分利用交通流数据时空相关性的问题,本文提出了一种深度学习模型,将聚类算法、图神经网络(GNN)和门控循环单元(GRU)相结合。首先,利用聚类算法将预处理后的数据划分为不同类型的流量模式;其次,采用GNN提取复杂路网... 详细信息

针对现有预测模型未充分利用交通流数据时空相关性的问题,本文提出了一种深度学习模型,将聚类算法、图神经网络(GNN)和门控循环单元(GRU)相结合。首先,利用聚类算法将预处理后的数据划分为不同类型的流量模式;其次,采用GNN提取复杂路网交通流的空间相关性,结合道路的皮尔逊相关性分析和节点的局部聚类系数,挖掘潜在的节点连接关系;再次,使用GRU提取交通流数据之间的时间相关性,通过自注意力机制捕获数据之间的相互依赖关系;最后,通过残差连接将GRU和GNN的输出与原始输入结合,经过全连接层得出最终的预测结果。多组实验结果证明,本文提出的模型预测精度优于其他基线模型及对比的模型。

关键词：交通流预测图神经网络聚类算法门控循环单元皮尔逊相关系数局部聚类系数

基于IRMAnet的全生育期小麦品种识别研究

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麦类作物学报 2024年第2期44卷 242-252页

作者：冯永强刘成忠韩俊英鲁清林刘立群邢雪甘肃农业大学信息科学技术学院甘肃兰州730070 甘肃省农业科学院小麦研究所甘肃兰州730070

为了解决小麦种植中品系混乱、劣种降效、假种坑农以及模型参数过多不利于部署到移动端等问题,提出了IRMAnet模型。通过拍摄29种不同小麦的种子期、幼苗期、开花期图片,构建了一个拥有87个类别46 420张照片的小麦多生育时期数据集。基... 详细信息

为了解决小麦种植中品系混乱、劣种降效、假种坑农以及模型参数过多不利于部署到移动端等问题,提出了IRMAnet模型。通过拍摄29种不同小麦的种子期、幼苗期、开花期图片,构建了一个拥有87个类别46 420张照片的小麦多生育时期数据集。基于该数据集,首先将原始ResNet34模型的基本残差块中的第二个卷积块替换为inverted residual block,以降低网络的参数量;其次在网络的Layer1层后加入一层RFB层,增大感受野的同时提高特征提取能力;最后在网络的Layer2、Layer3层后分别加入一层MAPOOL层,以增强泛化能力和准确性。在训练集上进行训练后,IRMAnet的准确率为95.0%,相较于ResNet34提高了1.9个百分点。将在训练集上训练得到的权重加载到验证集上后,除个别品种外,绝大多数品种的精确率、召回率、特异度均达到了90%以上。实验结果表明,IRMAnet能够对多个生育时期的小麦品种进行准确识别,模型性能更加优越,所使用参数量更低。该研究为全生育期小麦品种识别提供了依据,为小麦产业提质增效提供了新的技术选项。

关键词：小麦品种识别图像分类 ResNet34 生育期