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DApp链下异常状态检测方法研究

DApp链下异常状态检测方法研究

作者：黄奇豪齐鲁工业大学

学位级别：硕士

随着区块链技术的兴起,去中心化应用(Decentralized Application,DApp)已在不同领域得到广泛应用。由于DApp的后端代码在区块链上公开运行且无法被篡改,因此更加需要对DApp进行测试,以确保其功能的正确性和安全性。传统测试技术主要关... 详细信息

随着区块链技术的兴起,去中心化应用(Decentralized Application,DApp)已在不同领域得到广泛应用。由于DApp的后端代码在区块链上公开运行且无法被篡改,因此更加需要对DApp进行测试,以确保其功能的正确性和安全性。传统测试技术主要关注前端与智能合约的独立测试,忽略了它们之间的交互,这使得这些技术很难直接应用到DApp上。因此,在DApp发布之前,如何有效测试其在运行时的安全性成为一个关键的挑战。DApp异常状态检测技术是一种用于监测和识别去中心化应用系统中异常行为或状态的技术,能够及时发现系统中的错误、崩溃、性能下降等异常情况。尽管现有的DApp异常状态检测技术能在一定程度上检测出应用程序中存在的异常,但在安全性测试方面仍存在一些问题,具体表现如下。第一,DApp检测方法的通用性存在不足。现有的DApp测试方法多针对特定异常状态,缺乏通用的检测框架模型,难以从多个角度评估DApp的可靠性。第二,DApp客户端的安全性测试问题亟待解决。现有方法主要局限于链下测试,难以全面覆盖用户行为和智能合约逻辑。第三,传统的节点测试方法因其固有的设计局限和特定测试目标,难以应对DApp去中心化网络节点的安全性测试需求。传统方法主要聚焦于节点间的交互和通信,却忽略了链下交互对DApp运行安全的影响。为了解决上述问题,本文构建了一种通用的DApp链下异常状态检测框架模型,并基于该模型提出了两种检测方法。本文的主要研究与设计内容如下:(1)针对DApp检测方法的通用性不足问题,构建了一种通用的DApp链下异常状态检测框架模型。首先,通过形式化定义以描述模型的功能与行为。其次,设置测试操作执行模块,选择执行一系列测试操作,包括模拟网络故障或节点故障、控制DApp服务器的数据库以及模拟DApp客户端的数据故障。最后,通过链下数据监控器和测试预言分别对链下数据完成收集与分析工作。(2)针对DApp客户端的安全性测试问题,提出了一种基于数据故障模拟的DApp链下异常状态检测方法。首先,设置链上状态监控器订阅区块链事件监控交易执行;其次,设计故障模拟程序模拟DApp客户端的数据篡改,从而引发DApp的异常状态;最后,通过链下数据监控器收集DApp客户端数据,并使用测试预言进行分析。此外,本方法在真实世界的DApp上进行了实验验证,实验表明,本方法能够检测到DApp客户端中潜在的安全性问题,相较于其他方法展现出明显优势。(3)针对DApp去中心化网络节点的安全性测试问题,提出了一种基于节点故障模拟的DApp链下异常状态检测方法。首先,基于DApp工作流程,设置操作序列生成器以产生并发操作序列;其次,设置攻击者模块注入故障和干扰,模拟网络分区、节点故障等异常,同时,设计了一种DApp测试序列生成算法以获取未满足一致性原则的操作序列,交由区块链节点执行,测试DApp的鲁棒性;最后,收集链下数据并依据测试预言分析以识别异常。实验表明,本方法能够检测出3个真实世界的DApp中因节点故障引发的数据异常,维护DApp的安全与稳定。

关键词：区块链去中心化应用测试预言

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基于区块链的招投标管理系统研究与应用

基于区块链的招投标管理系统研究与应用

作者：张言志齐鲁工业大学

学位级别：硕士

在政府采购及企业事业单位采购中,招投标作为一种关键的商业活动,对激发市场竞争力及维护交易公正性发挥着至关重要的作用。加强招投标流程的监管,不仅可以优化营商环境,还是确保企业间公正竞争的核心手段。目前招投标平台大多数采用中... 详细信息

在政府采购及企业事业单位采购中,招投标作为一种关键的商业活动,对激发市场竞争力及维护交易公正性发挥着至关重要的作用。加强招投标流程的监管,不仅可以优化营商环境,还是确保企业间公正竞争的核心手段。目前招投标平台大多数采用中心化架构,数据易被篡改,不可追溯,导致招投标领域面临信息不对称、腐败和舞弊、资格审查不严格等问题,从而使得中标结果可信性不足。随着招投标数据的不断增加,区块链技术在多模态数据大规模存储和可信验证查询速率上存在瓶颈。针对招投标行业的现状及挑战,本文开发了基于长安链(Chain Maker)的可信招投标管理系统,并对区块链网络的存储模式及可信验证查询做出优化,有效提高系统的存储规模与查询性能。主要研究内容概述如下:(1)设计并实现了数据分布式存储、数据可追溯、防篡改的招投标管理系统。首先,以实际的招投标业务开展为背景,从现实中遇到的问题出发,进行了系统的需求分析,确立了整体架构,并设计了业务流程。其次,按照功能模块对系统进行了细致的设计和开发,实现了从投标准备到最终评标的全流程数字化记录,提高了数据的可追溯性。最后,对系统进行了全面的功能测试和性能测试。测试结果表明,系统不仅在功能上满足了预期目标,而且在性能上也表现出色,能够处理大量的数据并保持高效的响应速度,满足招投标业务管理的需要。(2)提出了PB级多模态数据存储方案。为了更好地留痕招标过程中的数据,对账本的存储方式进行了优化。将大容量数据分成多个小块存储在云存储服务器上,计算分片的哈希值并形成根哈希,最后将根哈希和其他元数据(如文件类型、存储时间、版本等)提交到区块链上进行存储和验证,实现了文本、图片、视频、文件等PB级多模态数据的链上存储。(3)提出了高效的可信验证查询方案。采用数据库与默克尔树(Merkle Tree)相结合的方法来增强区块链招投标管理系统的数据验证能力。Merkle Tree的根节点,作为一种可信因子,被包含在区块的元数据中。这种设计使得每次查询都可以通过默克尔树根(Merkle Tree Roots)进行验证,从而确保了交易记录的准确性和可靠性。通过将Merkle Tree Roots作为验证查询的可信因子,系统能够快速地验证查询结果的正确性,而无需检查整个数据集,这大大提高了查询和验证的效率。

关键词：长安链招投标授权访问智能合约

铋基催化剂的设计制备及其电催化还原CO2研究

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铋基催化剂的设计制备及其电催化还原CO2研究

作者：贺傲齐鲁工业大学

学位级别：硕士

为了应对全球气候变化的紧迫任务,控制大气中的二氧化碳（CO）浓度并实现碳中和至关重要。电化学还原二氧化碳（CORR）技术作为一种温和且清洁的转化手段,不仅有助于减少大气中的CO含量,还能够将CO转化为具有经济价值的化学品。甲酸作为... 详细信息

为了应对全球气候变化的紧迫任务,控制大气中的二氧化碳（CO）浓度并实现碳中和至关重要。电化学还原二氧化碳（CORR）技术作为一种温和且清洁的转化手段,不仅有助于减少大气中的CO含量,还能够将CO转化为具有经济价值的化学品。甲酸作为CORR的一种重要还原产物,因其具有较高的能量密度和作为氢储存介质的潜力而备受瞩目。为了提高CORR过程中生成甲酸的选择性、活性及稳定性,目前相关研究中重点方向针对于开发高效、稳定且成本低廉的催化剂。因此本研究聚焦于筛选和优化具有优异甲酸生成性能的铋（Bi）基催化剂。Bi基催化剂因其环境友好性、丰富的储量以及较低的析氢反应（HER）活性而备受关注。然而,Bi基催化剂在催化活性和稳定性方面仍存在不足。为了解决这些问题,本研究设计并制备了一系列有利于CORR向甲酸转化的Bi基催化剂。通过对这些催化剂的结构、催化性能以及催化机理进行系统性的研究,研究旨在揭示其催化作用的本质,并据此优化催化剂的性能。本研究为设计和调控具有良好催化性能的Bi基催化剂提供了相关理论和实验依据。具体研究内容及结果如下:（1）富氧空位CeO-BiOCO纳米片电催化还原CO生成甲酸盐铋（Bi）基材料因其低毒和可以加速*OCHO的生成而表现出将CO电化学还原为甲酸盐的巨大潜力,但在活性和实用性方面仍存在许多挑战。本研究通过引入更经济的稀土元素铈（Ce）来制备富氧空位的CeO-BiOCO纳米片状催化剂,它在CORR转化为甲酸盐方面表现出更好的性能。CeO-BiOCO能在较宽的电势范围内保持较高的活性,在H型电解池中可获得90%以上的甲酸盐选择性和17h的稳定性,提高了流动池中甲酸盐的法拉第效率。原位红外光谱和密度泛函理论（DFT）计算表明CeO和BiOCO对CORR有显著的协同作用,这是因为CeO可以调节Bi的电子云密度,并改善关键中间体的吸附。此外,大量的不饱和中心可以降低*OCHO产生的能垒,抑制H的产生,并加速电子转移生成甲酸盐。这项工作探索了Ce掺杂Bi基催化剂生成甲酸盐的反应途径,为设计高效CORR的富氧空位铋系催化剂提供了新的思路。（2）表面珊瑚状球体MBN-Ar催化剂促进电催化CO还原为甲酸采用溶剂热合成法,成功制备了两种形貌各异的Bi基MOF前驱体。随后,这些前驱体在氩气（Ar）和空气（Air）两种不同的气氛中经过煅烧处理,并最终得到了四种形态的催化剂。通过详细的表征分析,证实这四种催化剂均以氧化铋（BiO）为主要成分,且各自呈现出独特的形貌。性能测试结果显示,MBN-Ar催化剂在电催化CO转化为甲酸的反应中表现出众。在H-Cell反应器及Flow电解池中相对研究中合成的其他催化剂均具有显著优势。深入研究表明,MBN-Ar之所以具有卓越的催化性能,主要得益于其优异的电化学特性和独特的形态特征。从电化学角度分析,MBN-Ar显示出优秀的双电层电容（Cdl）、阻抗（EIS）以及塔菲尔斜率（Tafel）的电化学性质。形态上,催化剂特有的合成方法使其形成了类似珊瑚的球状结构,这不仅增加了活性表面积,暴露出更多活性位点,还因为其三维结构增强了与CO的接触,促进了CO在催化剂表面的吸附和活化,从而大幅度提高了催化效率。因此,通过优化催化剂的形貌来扩大其活性表面积和活性位点的暴露,证明是提升催化剂性能的一种高效策略。

关键词：电催化二氧化碳还原铋催化剂调控

单晶金刚石圆弧刀具分度刃磨方向在线识别及优化方法研究

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单晶金刚石圆弧刀具分度刃磨方向在线识别及优化方法研究

作者：冯雪雯长春工业大学

学位级别：硕士

单晶金刚石具有极高的硬度、良好的耐磨性以及优良的物理、化学、光学和材料性能,在精密和超精密加工技术中发挥重要作用。但极高的硬度和耐磨性也意味着单晶金刚石表层材料难以去除,给单晶金刚石刀具的刃磨制备带来了困难。单晶金刚石... 详细信息

单晶金刚石具有极高的硬度、良好的耐磨性以及优良的物理、化学、光学和材料性能,在精密和超精密加工技术中发挥重要作用。但极高的硬度和耐磨性也意味着单晶金刚石表层材料难以去除,给单晶金刚石刀具的刃磨制备带来了困难。单晶金刚石的各向异性显著,在不同晶面、晶向上的硬度和耐磨性有很多大的不同,呈现出易磨方向和难磨方向。为提高刀具刃磨效率并防止刃磨过程中刀具崩刃及相变缺陷,需要依据刃磨面的晶面、晶向特点来调节刃磨方向,使刀具始终在易磨方向刃磨。鉴于此,本文以DAP-VI型单晶金刚石机械刃磨设备为实验平台,以单晶金刚石圆弧刀具为研究对象,研究单晶金刚石圆弧刀具分度刃磨过程方向在线识别及优化方法,主要研究内容如下:首先,将刃磨过程的振动、声发射信号分析技术综合应用于单晶金刚石刀具分度刃磨方向在线识别中。针对刀具刃磨过程中振动、声发射信号受到噪声的严重干扰,采集到的状态信号为具有一定噪声的非平稳信号这一问题,提出一种改进小波包阈值去噪方法,对信号进行去噪。仿真结果表明,该方法能够保留信号的边缘信息,避免了其他方法在去噪过程中引入的模糊效果。本文对振动信号采用小波包分析技术,建立了刃磨效率与相关频带能量的映射关系,确定表征单晶金刚石刀具刃磨方向的特征频段;对声发射信号采用参数分析技术,建立了特征参数与刃磨方向之间的映射关系,确定了声发射信号的特征参数,为刀具刃磨过程方向的在线识别提供了特征信息。其次,提出了基于改进粒子群算法优化径向基函数(Improved Particle Swarm Optimization-Radial Basis Function,IPSO-RBF)神经网络的多信息融合刀具刃磨方向在线识别方法。采用RBF神经网络建立多信息特征参数与单晶金刚石刃磨方向之间的映射关系。针对RBF神经网络识别精度不足的缺点,利用PSO算法优化RBF神经网络的参数,并针对PSO算法的不足进行了改进,利用两个测试函数对其改进后的性能进行说明,使用IPSO算法确定所建立的模型中径向基函数的中心点、宽度和连接权值,最后通过实验验证了优化后的模型具有更好的识别准确率。最后,提出了基于步进搜索法的刀具刃磨方向在线优化控制方法。给出了圆弧刀具分度刃磨轨迹,构造了刀具刃磨方向的偏差函数,通过比较实际刃磨方向和预期易磨方向之间的偏差,并将这个偏差进行处理得到平方误差损失值,据此判断此时刀具刃磨方向距离预期易磨方向的差距大小,根据差距大小采用步进搜索法改变步长,调整刀具在磨盘上的位置,找到最佳刃磨方向,即刃磨“软磨”方向进行分度刃磨,通过实验验证了该控制方法的可行性,最后完成了系统的硬件搭建和软件设计。

关键词：单晶金刚石圆弧刀具分度刃磨刃磨方向在线识别 IPSO-RBF 步进搜索寻优方法

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分布式多传感器偏差配准与数据融合方法研究

分布式多传感器偏差配准与数据融合方法研究

作者：徐歌星齐鲁工业大学

学位级别：硕士

随着科技的迅速发展,一系列具备高速度与高机动性的设备相继问世,其展现出高速和广泛的机动能力,系统模型表现出明显的非线性特征,使得现代目标追踪系统面临着前所未有的挑战。目前有关目标追踪的研究,使追踪系统中各传感器在类型、采... 详细信息

随着科技的迅速发展,一系列具备高速度与高机动性的设备相继问世,其展现出高速和广泛的机动能力,系统模型表现出明显的非线性特征,使得现代目标追踪系统面临着前所未有的挑战。目前有关目标追踪的研究,使追踪系统中各传感器在类型、采样率、传输时间等各方面保持一致,但实际追踪时受传输延时或传感器自身原因的影响,测量数据到达数据融合中心的时间仍各不相同。现有研究方法在处理存在空间偏差的异步测量数据时,因未能建立包含空间偏差的有效滤波模型,导致估计结果与真实值之间存在较大误差。此外,目标高机动性也给现有滤波算法带来了挑战。因此,研究适用于实际目标追踪场景的传感器空间偏差配准与数据融合方法,并结合机动目标的追踪问题进行研究,有助于推动目标追踪技术持续发展。本文的主要工作如下:1.分析传感器目标追踪的原理,通过对空间偏差的成因进行分析,总结常用的空间偏差配准方法。随后,对常用于数据融合的滤波算法的原理和适用条件进行分析,并选择扩展卡尔曼滤波算法作为后续研究的基础。最后,对常见的分布式和集中式等数据融合结构的性能进行比较分析,并梳理常见的运动模型,为后续研究提供方向和思路。2.针对测量数据中存在的空间偏差问题,提出了一种融合序贯方法的空间偏差配准与目标状态估计方法。该方法使用渐消扩展卡尔曼滤波算法进行滤波运算,并用测量数据的残差计算渐消因子,结合序贯方法进行融合结构设计。所提出的改进算法能够更好地适应空间偏差和过程噪声的变化,增强滤波算法的稳定性。针对目标状态估计性能将本文算法与典型算法进行了实验分析,本文方法在各维度的收敛幅度、均方根误差值等方面均优于对比算法,并针对不同渐消值下的估计性能进行了对比实验,证明了对算法叠加适当的渐消因子能够有效增强状态估计效果,减小目标状态估计误差。3.针对目标存在高机动的追踪场景,在完成空间偏差配准的基础上,提出了一种以交互式多模型算法为基础的稳健型机动目标状态估计方法。该方法将渐消扩展卡尔曼滤波算法与概率数据关联算法相结合,以缓解因目标运动模型高速切换而引起的滤波不稳定现象。同时,采用最近距离方法去除测量数据中的虚假测量,减弱虚假测量对追踪效果的干扰。分别针对简单和复杂两种机动场景与典型算法进行了实验分析,当运动模型切换时,本文算法在模型概率的匹配速度、稳定性以及均方根误差值等各方面均优于对比算法。4.在上述研究的基础上,使用MATLAB平台完成了空间偏差配准与数据融合软件的构建和测试。实现了软件层面的系统功能仿真,为分布式多传感器目标追踪系统的应用奠定了基础。

关键词：多传感器空间偏差配准机动目标数据融合

多种含氨基酸结构的聚苯乙炔的合成及其螺旋结构研究

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多种含氨基酸结构的聚苯乙炔的合成及其螺旋结构研究

作者：王宪钊齐鲁工业大学

学位级别：硕士

螺旋结构在自然界中十分常见,是具有生物活性的天然大分子中最常见的二级结构。螺旋聚合物普遍具有较强的光学活性,合成具有螺旋结构的聚合物是近年来的研究热点。在本论文中,首先合成了一系列侧链含有单个氨基酸基团的聚苯乙炔衍生物(P... 详细信息

螺旋结构在自然界中十分常见,是具有生物活性的天然大分子中最常见的二级结构。螺旋聚合物普遍具有较强的光学活性,合成具有螺旋结构的聚合物是近年来的研究热点。在本论文中,首先合成了一系列侧链含有单个氨基酸基团的聚苯乙炔衍生物(PPA):聚对乙炔基苯甲酰甘氨酸乙酯(PPA-Gly)、聚对乙炔基苯甲酰L-亮氨酸甲酯(PPA-L-Leu)、聚对乙炔基苯甲酰D-亮氨酸甲酯(PPA-D-Leu)、聚对乙炔基苯甲酰L-苯丙氨酸甲酯(PPA-L-Phe)、聚对乙炔基苯甲酰D-苯丙氨酸甲酯(PPAD-Phe)。并通过圆二色谱(CD)对PPA进行分析。结果表明在溶液中侧链含有手性氨基酸基团的PPA普遍具有螺旋结构并且具有较强的光学活性。PPA侧链上不同L/D构型的氨基酸基团诱导主链形成相反方向的螺旋结构。同时由于不同溶剂极性的差异,使PPA的螺旋结构也会发生变化。通过激光拉曼光谱对PPA的表征也表明,带有手性氨基酸基团的PPA具有高度顺-顺式结构,这进一步表明PPA具有形成稳定螺旋结构的潜力。在PPA的基础上合成了一系列侧链含有双氨基酸基团的聚苯乙炔衍生物(PPA'):聚对乙炔基苯甲酰L-苯丙氨酸甲酰L-亮氨酸甲酯(PPA'-1)、聚对乙炔基苯甲酰L-苯丙氨酸甲酰D-亮氨酸甲酯(PPA'-2)、聚对乙炔基苯甲酰L-苯丙氨酸甲酰L-苯丙氨酸甲酯(PPA'-3)、聚对乙炔基苯甲酰L-苯丙氨酸甲酰D-苯丙氨酸甲酯(PPA'-4)和聚对乙炔基苯甲酰D-苯丙氨酸甲酰L-苯丙氨酸甲酯(PPA'-5)。利用CD对其进行测试,结果表明在溶液中PPA'同样具有螺旋结构,主链的螺旋结构受侧链基团的结构、大小以及手性活性影响。侧链上两个氨基酸基团都能够对主链螺旋结构产生不同影响。对PPA'形成螺旋结构起主导作用的手性氨基酸基团与其连接顺序及空间结构有关,不同PPA'起主导作用的手性氨基酸基团不同。当侧链空间位阻过大,会影响主链中C-C单键旋转,从而较难形成稳定的螺旋结构,在CD光谱上表现出较弱的科顿效应。比旋光度的测试结果表明,含有手性氨基酸基团的苯乙炔及聚苯乙炔都具有光学活性。聚苯乙炔的比旋光值远大于苯乙炔的比旋光值,说明含有手性氨基酸基团的聚苯乙炔的光学活性不只来源于侧链上的手性氨基酸基团,更是来源于主链的链旋转。当侧链上氨基酸的手性中心距离主链较近时,其不对称信息就会诱导主链单手螺旋的形成。侧链上酰胺基团之间能够形成氢键,使链旋转受到阻碍,在溶液中能以螺旋结构稳定存在,表现出单一方向的手性螺旋。在溶液中含有氨基酸基团的聚苯乙炔具有柔性的主链结构,受温度、p H、溶剂极性、手性分子等外部条件影响,稳定的螺旋结构依赖于侧链基团的体积以及分子内氢键,其螺旋结构受侧链氨基酸基团影响。

关键词：氨基酸手性光学活性聚苯乙炔螺旋聚合物

基于稠环芳烃四酸配体的MOFs材料构筑及小分子吸附性能研究

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基于稠环芳烃四酸配体的MOFs材料构筑及小分子吸附性能研究

作者：赵佳硕长春工业大学

学位级别：硕士

MOFs材料是一种新兴的材料,它由金属中心灵活多变的配位方式与复杂多样的有机配体,通过配位键形成独特的无机-有机晶态杂化材料。作为一类独特的多孔材料,其结构的可修饰性和孔道大小的可调节性对天然气纯化分离以及染料废水的吸附分离... 详细信息

MOFs材料是一种新兴的材料,它由金属中心灵活多变的配位方式与复杂多样的有机配体,通过配位键形成独特的无机-有机晶态杂化材料。作为一类独特的多孔材料,其结构的可修饰性和孔道大小的可调节性对天然气纯化分离以及染料废水的吸附分离等应用起到了不可忽视的作用。在MOFs材料中不仅金属离子可以与单一配体相连,甚至可以采用多种金属或多种配体混合构筑出多样的结构。首先我们选择金属源时,过渡金属在与配体成键时轨道更倾向于全充满状态,达到最佳稳定效果。而稀土金属等则更容易形成多核金属簇来使结构更加稳定。其次选择不同类型的配体,能够在MOFs材料孔道的构建与设计中起到决定性作用,通过配体本身构型的选择以及官能团化的设计,能够让MOFs材料本身的能力进行提升,或者设计出更多的其本身所不具备的性质。综上所述,我们利用了两种半刚性的稠环四酸配体,通过选择不同的金属盐,调变溶液极性、p H、反应温度等,成功构筑了6个全新的MOFs材料,并对他们进行了结构解析和基本表征,探究了它们对轻质烃气体吸附分离性能和染料吸附分离性能。本论文的工作可分为以下几个部分:1.选择稀土金属盐Y（NO）、Yb（NO）、Gd（NO）作为金属源与芘基四酸配体HTBAPy构筑了三个同构的RE-MOFs材料,并对其进行相关的结构分析和测试表征。单晶测试表明,三种RE-MOFs材料形成了具有（4,12）-c网络的shp拓扑结构,并对轻质烃气体吸附分离的性质进行了研究。研究得出,这三个化合物对于CO吸附以及天然气分离表现出优异的性能。2.利用HTBAPy,以Zn（NO）为金属源,通过混合配体构筑法,成功将带有氨基和甲基取代基的两种三氮唑衍生物引入到骨架中,两种化合物都是（4,6,6）-c的fsc拓扑结构且沿[010]方向存在一维孔道大小分别为6.4×11.3?以及9.2×11.1?,[001]方向存在一维孔道大小分别8.0×12.3?和9.5×3.0?。,因此我们对其进行了气体吸附分离测试。由于骨架带负电,又对其进行了染料吸附分离性能测试。结果表明,化合物4和5对两种致癌染料均具有很好的吸附能力,在碱性红9（BR9）&甲基橙（MO）、碱性紫14（BV14）&MO的混合体系中能够选择性的吸附两种致癌染料,并且对MLB具有较高吸附能力。3.利用蒽基四酸配体HADEDA,以CuI为金属源成功构筑了1个Cu-MOF材料,并对其进行了基本结构分析和测试表征。单晶测试表明,该化合物具有（3,4）-c的fof拓扑结构,且具有两种笼状结构。虽然化合物为中性骨架,但其对亚甲基蓝（MLB）仍具有较好的吸附能力,且能够从MLB&MO和MLB&金橙Ⅱ（OrangeⅡ）的混合溶液中选择性吸附MLB。

关键词：金属有机骨架材料稠环芳烃有机配体二氧化碳吸附轻质烃吸附分离染料吸附分离

基于多元时序数据学习和Transformer模型的作业功耗预测方法研究

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基于多元时序数据学习和Transformer模型的作业功耗预测方法研究

作者：田学森齐鲁工业大学

学位级别：硕士

随着高性能计算(HPC)技术的飞速发展,其计算能力得到了显著提升,越来越多的用户开始将复杂的作业任务部署到超级计算平台上执行。通过多个计算节点并行处理任务,作业处理效率得到了显著的提高。然而,计算能力的增加同时伴也随着巨大的... 详细信息

随着高性能计算(HPC)技术的飞速发展,其计算能力得到了显著提升,越来越多的用户开始将复杂的作业任务部署到超级计算平台上执行。通过多个计算节点并行处理任务,作业处理效率得到了显著的提高。然而,计算能力的增加同时伴也随着巨大的能源消耗问题,这不仅增加了数据中心的运营成本,而且对生态环境的保护以及国家节能减排政策的实施构成了重大挑战。但由于作业类型的多样性和环境的不断变化,传统的功耗预测模型往往难以适应快速变动的条件,导致预测精度下降。针对上述问题,本文首先对部署在“山河”超算平台集群上的作业进行全面分析,进而提出一种新的预测算法和框架。旨在通过精准预测功耗,为平台提供有效的能耗降低策略。本文研究内容如下:(1)本文从用户角度、作业角度及节点角度对功耗数据进行了全面分析,并探讨了功耗数据与性能指标之间的相关性。本文利用国家超级计算济南中心生产级集群的真实数据,深入分析了功耗模式,为精确预测功耗建模提供了坚实的基础。此外,本文分析结果为平台能耗管理与优化提供了科学依据和指导建议。(2)针对现有方法在作业功耗预测方面存在不足,本文提出一种基于Transformer的时间-变量注意力的预测模型。该模型通过分块处理降低了时间复杂度以及提高了信息捕捉能力。使用时间-变量注意力可以有效捕捉上下文信息以及多元功耗时序变量间的内隐关系。通过与多个基线模型的对比测试,验证了DT-TVF模型的有效性。(3)在实际的高性能计算(HPC)环境中,作业多样性与环境的动态变化往往使得特定模型难以准确预测各类作业的功耗。针对这一挑战,本文提出了一个融合作业相似度匹配与增量更新的预测框架。该框架的相似度匹配模块能够有效地将目标作业归类到相似度较高的类别中。同时,增量更新模块使得预测方法能够快速适应数据的动态变化。此外,在增量更新模块中加入了更新时机判定机制,利用动态统计建模技术,有效地实现了模型更新时机的动态选择,在提高预测精准性的同时减少了模型更新频率,降低了模型的时间复杂度。这些模块的协同工作确保了该框架在功耗预测上的精准性与高效性。

关键词：多元时序数据 Transformer 功耗预测超算平台作业

Sr/La基钙钛矿氧化物的设计、制备及电催化性能研究

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Sr/La基钙钛矿氧化物的设计、制备及电催化性能研究

作者：张文超齐鲁工业大学

学位级别：硕士

随着环境的逐年恶化,对可再生清洁能源的需求也在逐年增加。氢能以其高能量密度和无污染气体排放而成为清洁化学燃料中一种前景广阔的可再生能源。得益于丰富的水资源,电化学水分解制氢技术近年来备受关注且被认为是氢气生产中前景最广... 详细信息

随着环境的逐年恶化,对可再生清洁能源的需求也在逐年增加。氢能以其高能量密度和无污染气体排放而成为清洁化学燃料中一种前景广阔的可再生能源。得益于丰富的水资源,电化学水分解制氢技术近年来备受关注且被认为是氢气生产中前景最广阔的方法之一。电解水反应限于析氢反应（HER）和析氧反应（OER）的缓慢动力学,因此需要高活性催化剂来降低过电位。已知Pt基材料作为HER催化剂性能优越,而Ir O/Ru O作为OER催化剂性能优越。然而,其价格高、含量低和稳定性差等缺点使得整体水分解难以实现可持续的应用,并且由于催化剂必须单独制备,增加了商业化成本从而限制了它们的广泛应用。因此,为满足整体电解水的快速发展,创造高效稳定低成本的电催化剂是极为必要的。钙钛矿氧化物（ABO）因其结构稳定、电导率高、设计灵活、稳定性好而成为一种前景广阔的电催化剂。一般来说,钙钛矿氧化物B位阳离子被认为是电催化活性中心,在表面缺陷（如氧空位浓度）、能带结构（如金属氧轨道杂化）和电子构型（如氧化态）方面具有丰富的可调性。本论文通过在B位点进行合理掺杂来探究其电催化性能的变化。以下是本论文的主要研究内容:1.通过溶胶凝胶法以及煅烧相结合的方法成功制备了Co、Mo掺杂的Sr CoFeMoO钙钛矿氧化物。通过XRD、XPS、SEM以及TEM等分析发现,元素掺杂量会影响钙钛矿氧化物催化性能。在碱性溶液中,Sr CoFeMoO（SCFM10）的HER和OER的Tafel斜率分别为43 m V dec和63 m V dec,具有良好的HER和OER双功能催化活性。其中,SCFM10对整体水分解具有最好的催化活性,在-10 m A cm和10 m A cm下对HER和OER分别表现出约200 m V和约310 m V的过电势,在双电极电解池中仅使用1.68 V就产生了10 m A cm的电流密度。2.在前一个工作研究基础上,为了进一步提高Sr Fe O钙钛矿氧化物的电化学性能,因此尝试使用少量的Ru来取代Fe位从而制备出Sr FeRuO（x=0,0.15,0.30,0.45）钙钛矿氧化物。电化学结果表明,Sr FeRuO（SFR30）表现出最佳的HER和OER双功能电催化活性,在-10 m A cm和10 m A cm时对HER和OER分别表现出～41 m V和～334 m V的过电势,并且整体水分解电催化活性较高,在仅使用1.58 V的碱性电解池中即可产生10 m A cm的电流密度。此外,SFR30电催化剂表现出显著的稳定性,可以连续操作24小时而没有显著降低。密度泛函理论（DFT）计算表明,Ru元素掺杂可以有效地调节中间体在活性位点上的吸附,从而获得优异的催化性能。3.高熵钙钛矿元素组成多样,化学结构稳定,调整钙钛矿B位的金属元素可提高电化学活性面积和电荷转移速率,以实现高效析氢。采用快速冷凝技术,脱合金化方法与退火技术相结合,将块体前驱体合金转变为具有高比表面积高催化活性的纳米多孔高熵钙钛矿型氧化物材料。通过改变钙钛矿B位元素的组合制备了一系列高熵钙钛矿氧化物,其中La(NiFeCoMnRu)O在1.0 M KOH电解液中HER性能优异,达到-10 m A cm的电流密度时的过电位为50 m V并且在长期性测试中表现稳定,说明La(NiFeCoMnRu)O与市售Pt/C催化剂相当的HER活性。

关键词：钙钛矿溶胶凝胶法脱合金电催化密度泛函理论