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果蝇嗅视神经通路研究综述

电子与信息学报 2024年第6期46卷 2335-2351页

作者：章盛郑胜男沈洁殷兴辉徐立中河海大学计算机与信息学院南京211100 南京工程学院计算机工程学院南京211167

果蝇嗅觉和视觉神经系统对于自然环境中嗅觉和视觉刺激具有高度的灵敏性,高灵敏的嗅视单模态感知决策和跨模态协同决策机制为仿生应用提供一定的启示作用。该文首先以果蝇嗅觉和视觉神经系统为基础,从嗅觉和视觉信号的捕获、加工、决策... 详细信息

果蝇嗅觉和视觉神经系统对于自然环境中嗅觉和视觉刺激具有高度的灵敏性,高灵敏的嗅视单模态感知决策和跨模态协同决策机制为仿生应用提供一定的启示作用。该文首先以果蝇嗅觉和视觉神经系统为基础,从嗅觉和视觉信号的捕获、加工、决策3个部分概述了果蝇嗅觉和视觉神经单模态感知决策生理机制与计算模型的研究现状,同时对果蝇嗅觉和视觉神经跨模态协同决策生理机制与计算模型进行阐述;然后对果蝇嗅觉和视觉的单模态感知和跨模态协同的典型仿生应用进行归纳;最后总结果蝇嗅视神经通路生理机制与计算建模当前面临的难题并展望未来发展趋势,为未来相关研究工作奠定了基础。

关键词：嗅觉神经系统视觉神经系统单模态感知决策跨模态协同决策仿生应用

非对称针尖结构对远红外超材料谐振性能的影响研究

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红外与毫米波学报 2024年第3期43卷 322-328页

作者：陆小森吴旭魏小柯王俊杰王奇亮金钻明彭滟上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

为提高远红外超材料的品质因子Q和检测灵敏度,本文研究了一种用于金属远红外超材料的非对称针尖设计。以传统双开口方形谐振环为模型,通过理论模拟,研究了开口狭缝针尖角度变化对其电场分布、谐振频谱以及品质因子Q的影响。结果表明,非... 详细信息

为提高远红外超材料的品质因子Q和检测灵敏度,本文研究了一种用于金属远红外超材料的非对称针尖设计。以传统双开口方形谐振环为模型,通过理论模拟,研究了开口狭缝针尖角度变化对其电场分布、谐振频谱以及品质因子Q的影响。结果表明,非对称针尖增强了谐振环的表面电场局域性,减小了谐振峰的半峰全宽,并使品质因子Q提高到传统谐振环(非针尖设计)的三倍以上。该研究结果为开发高灵敏远红外超材料传感器提供了新的思路,并为传统开口谐振环提出了一种简单实用的Q因子优化方法。

关键词：太赫兹传感器超材料远红外品质因子Q

拉曼光谱结合WGANGP-ResNet算法鉴别病原菌种类

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光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 542-547页

作者：孟星志刘亚秋刘丽娜东北林业大学信息与计算机工程学院黑龙江哈尔滨150040

快速准确识别病原菌在防止传染病的传播、帮助对抗抗菌素耐药性和改善病人预后方面起着关键作用。拉曼光谱结合机器学习算法能够简单快捷地对病原菌进行无标记检测。然而,病原菌种类和表型繁多,并且深度学习需要依赖大量样本训练,而收... 详细信息

快速准确识别病原菌在防止传染病的传播、帮助对抗抗菌素耐药性和改善病人预后方面起着关键作用。拉曼光谱结合机器学习算法能够简单快捷地对病原菌进行无标记检测。然而,病原菌种类和表型繁多,并且深度学习需要依赖大量样本训练,而收集大批量病原菌拉曼光谱劳神费力,且易受荧光等因素影响。针对上述问题,提出一种基于WGAN-GP数据增强方法和ResNet结合的病原菌拉曼光谱检测模型。采用五种常见眼科病原菌的拉曼光谱。将采集到的原始数据归一化作为ResNet和传统卷积神经网络(1D-CNN)的输入,将经过SG滤波、airPLS基线校正、PCA降维等预处理后的数据作为K近邻(KNN)的输入,对比分析发现ResNet模型效果最优,其分类精度可达96%;搭建Wasserstein生成式对抗网络加梯度惩罚模型(WGAN-GP),生成大量与真实数据相似的高分辨率光谱数据。同时与偏移法、深度卷积生成式对抗神经网络(DCGAN)2种数据增强方法进行比对,证明WGAN-GP的可靠性;为验证生成数据可以丰富数据多样性,进而提高分类精度,将扩充后的数据集重新放入ResNet进行训练,最终WGAN-GP结合ResNet的分类准确率提高到99.3%。结果表明:基于ResNet的分类模型无需复杂数据预处理,在开发效率和分类精度上均有提高;改进的WGAN-GP模型适用于拉曼光谱数据增强,解决了传统数据增强方法生成光谱的有效性与类别准确性不匹配的问题,相比于GAN提高了训练过程的速度和稳定性;利用表面增强拉曼光谱技术(SERS)结合WGANGP-ResNet模型对病原菌拉曼光谱分类,减少了对大量训练数据的需求,有利于快速学习和分析低信噪比的拉曼光谱,并将光谱采集时间缩减到1/10。在临床快速、免培养鉴别病原菌方面具有重要研究意义与应用价值。

关键词： WGAN-GP 拉曼光谱病原菌鉴别一维残差网络卷积神经网络

可延展压电薄膜基底结构界面脱粘的预测与调控

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工程力学 2024年第4期41卷 247-256页

作者：周煜棠王博张博涵毕皓皓黄永安王烁道西北工业大学工程力学系西安710072 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024 华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074 俄克拉荷马州立大学机械与宇航工程学院美国俄克拉荷马74078

调控薄膜基底结构的表面不稳定性已被成功应用于制备可延展的新型电子设备中。然而,该类电子器件在工作中需要承受外部载荷作用,致使薄膜-基底结构界面处残余应力集中,容易诱发薄膜电子器件与基底脱粘与分层。该文将从理论分析和数值仿... 详细信息

调控薄膜基底结构的表面不稳定性已被成功应用于制备可延展的新型电子设备中。然而,该类电子器件在工作中需要承受外部载荷作用,致使薄膜-基底结构界面处残余应力集中,容易诱发薄膜电子器件与基底脱粘与分层。该文将从理论分析和数值仿真角度,研究压电薄膜在柔性基底表面上的失稳特性。由于压电薄膜变形具有大位移小应变的特点,该文基于非线性Euler-Bernoulli梁理论与能量最小化原理,建立压电薄膜基底结构无屈曲、褶皱、局部屈曲及全脱层屈曲模式的理论分析模型;从能量角度定量分析了薄膜-基底结构4种模式相互演变的临界条件;通过数值仿真,验证了该文解析结的有效性,定量、定性的讨论了薄膜基底结构的材料、几何参数对4种模式演变的影响。研究结果表明:改变基底弹性模量、预应变、物理场强度和界面粘附系数能够调控压电薄膜基底结构的屈曲模式;通过调控温度变化量和电压的方式,能够实现对压电薄膜基底结构的失稳特性精细化调控。该文的研究结果将为提升薄膜基底型的电子器件的稳定性及优化设计提供理论支持。

关键词：压电薄膜-柔性基底结构脱粘分层表面失稳临界应变

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基于深度学习的微纳光纤自动制备系统

物理学报 2024年第10期73卷 212-220页

作者：刘鸿江刘逸飞谷付星上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

在微纳光纤拉锥制备过程中,对直径的大范围、高精度和动态实时性测量是实现低损耗传输和色散调控的关键.针对现有传统制备方法直径调控范围小、操作复杂及耗时长等问题,本文基于深度学习神经网络算法实现了微纳光纤自动检测系统.利用计... 详细信息

在微纳光纤拉锥制备过程中,对直径的大范围、高精度和动态实时性测量是实现低损耗传输和色散调控的关键.针对现有传统制备方法直径调控范围小、操作复杂及耗时长等问题,本文基于深度学习神经网络算法实现了微纳光纤自动检测系统.利用计算机视觉中的图像分割方法,通过制作高质量多尺度微纳光纤数据集,使用基于小目标检测改进的YOLOv8-FD算法对微纳光纤直径进行自动检测.在数据集中获得了平均均值精度高达mAP^(IoU=50)=0.975和mAP^(IoU=50_95)=0.765的性能参数.实验结果表明,该系统可实现微纳光纤直径462 nm—125μm范围,误差2.95%以内的测量和自动化制备,并随着光纤直径增长,误差逐渐缩小,且该系统光学成像单个像素分辨率为65.97 nm,平均检测时间为9.6 ms.本文工作适用于对微纳光纤的高精度实时测量和自动精确制备,为低损耗传输和色散可调的微纳光纤器件发展提供新的思路.

关键词：微纳光纤直径测量深度学习图像分割

智能电网中基于二分图匹配的网络切片资源分配算法

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通信学报 2024年第3期45卷 17-28页

作者：夏玮玮辛逸飞梁栋吴军王歆燕锋沈连丰东南大学移动通信国家重点实验室江苏南京210096 国网山东省电力公司济南供电公司山东济南250012 纽约州立大学石溪分校电子与计算机工程系纽约11794

为了解决智能电网中多类业务的服务质量需求难以同时得到满足的问题并兼顾电力终端和网络侧经济效用,提出了一种基于二分图匹配的网络切片资源分配算法。针对智能电网场景中的控制类和采集类业务,为电力终端分别制定相应的投标信息,并... 详细信息

为了解决智能电网中多类业务的服务质量需求难以同时得到满足的问题并兼顾电力终端和网络侧经济效用,提出了一种基于二分图匹配的网络切片资源分配算法。针对智能电网场景中的控制类和采集类业务,为电力终端分别制定相应的投标信息,并据此计算支付价格和效用矩阵;将网络切片与电力终端之间的资源分配建模为二分图匹配问题,根据不同业务的时延、传输速率或能耗需求,向终端分配不同的切片资源以最大化系统效用。仿真结果表明,相较于已有的双向拍卖算法和贪心算法,所提算法能够提高10%~20%的系统效用。

关键词：网络切片资源分配智能电网二分图匹配拍卖

融合用户关系表示和信息传播拓扑特征的信息传播预测

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计算机科学与探索 2024年第10期18卷 2738-2749页

作者：吴运兵高航曾炜森阴爱英福州大学计算机与大数据学院福州350108 福州大学至诚学院计算机工程系福州350002

信息传播预测旨在分析信息传播网络或社交媒体中信息扩散的规律,以理解和预测信息的传播过程。现有工作主要关注用户群体关系中的社交关系和动态影响关系,忽略了群体关系中用户间相似性关系和个体关系中内在因素对用户转发信息的影响。... 详细信息

信息传播预测旨在分析信息传播网络或社交媒体中信息扩散的规律,以理解和预测信息的传播过程。现有工作主要关注用户群体关系中的社交关系和动态影响关系,忽略了群体关系中用户间相似性关系和个体关系中内在因素对用户转发信息的影响。为此,提出了融合用户关系表示和信息传播拓扑特征的信息传播预测模型,从群体关系和个体关系两个层面分析用户受信息影响的可能性。在群体关系层面,构建用户共现次数图来学习用户相似性关系表示,随后融合了用户关系表示和信息传播拓扑特征来更全面地捕捉群体关系;在个体关系层面,融合了用户个体特征表示和影响因素向量,以捕捉不同的内在因素对刺激用户转发信息h的影响。实验结果表明,该模型在两个公开数据集上性能均有提升,在Memetracker数据集上MAP@k和its@k评价指标分别平均提升了6.54%和2.75%。

关键词：信息传播预测拓扑结构相似性共同兴趣

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高速公路自洽能源系统规划中的经济性特点

交通运输工程学报 2024年第4期24卷 56-70页

作者：黄仙叶笑容纪文童冯璋洁华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

为促进交通与能源融合发展,构建了以风-光-储为供电侧,高速公路用电设备为需求侧,且具有合理运行规则的高速公路自洽能源系统架构;以风-光-储设备数量为规划变量,系统等年值成本为优化目标,缺电概率和弃风弃光量等为约束条件,建立了自... 详细信息

为促进交通与能源融合发展,构建了以风-光-储为供电侧,高速公路用电设备为需求侧,且具有合理运行规则的高速公路自洽能源系统架构;以风-光-储设备数量为规划变量,系统等年值成本为优化目标,缺电概率和弃风弃光量等为约束条件,建立了自洽能源系统的规划模型;将设定的系统运行规则转化成具体的运行策略,以西部某地区风、光历史数据及负荷需求数据为输入,进行了算例仿真。研究结果表明:微电网联通功率上限的提升可使自洽能源系统的经济成本明显下降,当微电网联通功率上限由0增加到1000 kW时,系统等年值成本减少了8.53%;新能源消纳率的提高将造成经济成本抬升,过高的新能源消纳率追求甚至将导致经济成本的急速攀升,弃风弃光量约束力度的加强使新能源消纳率上涨了9.05%,等年值成本随之上涨了73.86%;负荷分级管理的应用可大幅降低系统经济成本,一级负荷的缺电概率上限不变,将二级和三级负荷的缺电概率上限从0分别改设为0.05和0.20时,自洽能源系统的等年值成本甚至减少了90.97%。可见,微电网联通、负荷分级管理的应用以及合理的新能源消纳率要求可使高速公路自洽能源系统规划的成本更具合理性。

关键词：道路工程自洽能源系统微电网群高速公路可再生能源新能源消纳率负荷分级管理

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基于像素对比学习的图像超分辨率算法

自动化学报 2024年第1期50卷 181-193页

作者：周登文刘子涵刘玉铠华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

目前,深度卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)已主导了单图像超分辨率(Single image superresolution,SISR)技术的研究,并取得了很大进展.但是,SISR仍是一个开放性问题,重建的超分辨率(Super-resolution,SR)图像往往会出现模糊、纹理细节丢失和失真等问题.提出一个新的逐像素对比损失,在一个局部区域中,使SR图像的像素尽可能靠近对应的原高分辨率(High-resolution,HR)图像的像素,并远离局部区域中的其他像素,可改进SR图像的保真度和视觉质量.提出一个组合对比损失的渐进残差特征融合网络(Progressive residual feature fusion network,PRFFN).主要贡献有:1)提出一个通用的基于对比学习的逐像素损失函数,能够改进SR图像的保真度和视觉质量;2)提出一个轻量的多尺度残差通道注意力块(Multi-scale residual channel attention block,MRCAB),可以更好地提取和利用多尺度特征信息;3)提出一个空间注意力融合块(Spatial attention fuse block,SAFB),可以更好地利用邻近空间特征的相关性.实验结果表明,PRFFN显著优于其他代表性方法.

关键词：图像超分辨率卷积神经网络对比学习注意力机制

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