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一种基于改进的XGBoosting算法对婴幼儿奶粉中的脂肪含量的预测模型

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1464-1471页

作者：张文婧薛河儒姜新华刘江平黄清内蒙古农业大学计算机与信息工程学院内蒙古呼和浩特010018 内蒙古农牧业大数据研究与应用重点实验室内蒙古呼和浩特010018

婴儿奶粉成分配比中,脂肪有着重要地位。脂肪不仅是婴儿生长发育中的重要成分,同时也为婴儿的生长提供必需的能量,对于婴儿脑发育及神经髓鞘的形成具有重要意义。化学的婴儿奶粉脂肪含量检测如乙醚提取法,方法检测灵敏,但存在破坏样本... 详细信息

婴儿奶粉成分配比中,脂肪有着重要地位。脂肪不仅是婴儿生长发育中的重要成分,同时也为婴儿的生长提供必需的能量,对于婴儿脑发育及神经髓鞘的形成具有重要意义。化学的婴儿奶粉脂肪含量检测如乙醚提取法,方法检测灵敏,但存在破坏样本和检测周期较长的缺点,因此寻求一种为婴儿奶粉成分的无损检测方法,高光谱成像技术提供了一种可能的途径。以内蒙古地区不同阶段的婴儿奶粉为研究对象,采用多元散射校正(MSC)、标准正态变换(SNV)、平滑滤波算法(Savitzky-Golay)、鲁斯特算法(Roust)等对高光谱数据进行预处理,再利用竞争性自适应重加权算法(CARS)算法从125个特征波长中筛除光谱数据中冗余的波长保留有效波长66个。对极值梯度提升算法(XGBoosting)算法进行了贝叶斯优化(BO),最终构建了基于BO-XGBoosting对婴儿奶粉脂肪含量的预测模型。结果显示,该模型预测效果优于传统的偏最小二乘回归(PLSR)和支持向量回归(SVR)模型,且优于集成算法中Bagging、GrdientBoosting算法。贝叶斯优化极值梯度提升算法BO-XGBoosting模型在测试集实验,得到的决定系数(R^(2))和均方根误差(RMSEP)分别为0.9537和0.5773,比XGBoosting算法的R^(2)和RMSEP分别提高2.91%和降低19.2%。该研究为奶粉中脂肪含量的预测提供了基于BO-XGboosting集成算法的快速无损检测的算法支持和理论依据。

关键词：高光谱贝叶斯优化 XGBoosting模型脂肪含量无损检测

基于改进长鼻浣熊优化算法的牛奶脂肪光谱特征波段筛选方法研究

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内蒙古农业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：张源朴刘江平内蒙古农业大学计算机与信息工程学院内蒙古自治区农牧业大数据研究与应用重点实验室

随着食品安全与质量控制需求的增加，近红外光谱（NIR）分析技术因其非侵入性和高效性，在快速检测领域展现出极大潜力。然而，传统特征选择方法在处理高维光谱数据时，常面临计算复杂度高、依赖性强以及泛化能力不足等问题，难以满足... 详细信息

随着食品安全与质量控制需求的增加，近红外光谱（NIR）分析技术因其非侵入性和高效性，在快速检测领域展现出极大潜力。然而，传统特征选择方法在处理高维光谱数据时，常面临计算复杂度高、依赖性强以及泛化能力不足等问题，难以满足实际应用需求。针对上述问题，本文提出了一种改进的长鼻浣熊优化算法（GD-Golden-SCOA），该算法融合了佳点集策略、动态反向学习策略和黄金正弦算法，旨在增强全局搜索能力和参数自适应性，减少人工干预。实验中，对比了五种预处理方法，并通过全波长建模、传统遗传算法（GA）、无信息变量消除算法（UVE）、原始长鼻浣熊优化算法（COA）与改进后的COA算法进行特征波段筛选。实验结果表明，改进算法不仅显著减少了特征波段数量，而且在牛奶脂肪含量预测中提高了模型的精度，训练集和测试集的R2分别达到0.994和0.989，显示出其在牛奶快速无损检测领域的广泛应用潜力。

关键词：近红外光谱分析特征波段筛选长鼻浣熊优化算法佳点集动态反向学习

肉桂酸和邻苯二甲酸对沙芥属植物幼苗光合特性的影响

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西北植物学报 2024年第2期44卷 173-181页

作者：宁可真袁学松杨忠仁黄修梅郝丽珍张凤兰内蒙古农业大学园艺与植物保护学院内蒙古自治区野生特有蔬菜种质资源与种质创新重点实验室呼和浩特010011 内蒙古自治区农牧业大数据研究与应用重点实验室呼和浩特010011

【目的】探讨酚酸类自毒物质对沙芥属植物生长及光合特性的影响,为沙芥属植物的野生资源保护和开发利用提供理论依据。【方法】以沙芥和斧翅沙芥幼苗为试验材料,选择肉桂酸和邻苯二甲酸2种自毒物质,采用盆栽试验,设置0,0.01,0.1,1,10 mm... 详细信息

【目的】探讨酚酸类自毒物质对沙芥属植物生长及光合特性的影响,为沙芥属植物的野生资源保护和开发利用提供理论依据。【方法】以沙芥和斧翅沙芥幼苗为试验材料,选择肉桂酸和邻苯二甲酸2种自毒物质,采用盆栽试验,设置0,0.01,0.1,1,10 mmol/L浓度梯度处理,考察幼苗生长、叶绿素含量、叶绿素荧光参数和气体交换参数的变化特征。【结果】(1)肉桂酸、邻苯二甲酸对沙芥幼苗生长均表现为低浓度促进高浓度抑制,而对斧翅沙芥生长则表现为抑制作用,且均在浓度为10 mmol/L时对生长抑制作用最显著。(2)在不同浓度肉桂酸和邻苯二甲酸处理后,沙芥和斧翅沙芥幼苗叶片的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量均出现不同程度下降。(3)沙芥和斧翅沙芥叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度在肉桂酸和邻苯二甲酸浓度为10 mmol/L显著低于对照,胞间CO_(2)浓度此时无显著变化,其光合速率降低主要由非气孔因素所致。(4)沙芥和斧翅沙芥的最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、实际光化学效率(Ф_(PSⅡ))和光化学淬灭系数(qP)均在肉桂酸和邻苯二甲酸浓度为10 mmol/L显著低于对照,而此时非光化学淬灭系数(NPQ)则显著高于对照。【结论】高浓度邻苯二甲酸和肉桂酸抑制沙芥和斧翅沙芥幼苗的光合作用,降低其光合速率,导致它们叶片的PSⅡ反应中心活性和开放程度受损,进而影响其正常生长;肉桂酸和邻苯二甲酸对沙芥属植物光合特性的影响存在差异,斧翅沙芥幼苗受到影响更大。

关键词：沙芥斧翅沙芥肉桂酸邻苯二甲酸光合特性

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地梢瓜果实总黄酮提取工艺及抗氧化活性研究

饲料研究 2024年第8期47卷 83-87页

作者：赵宏宇黄修梅张凤兰杨忠仁内蒙古农业大学园艺与植物保护学院内蒙古自治区野生特有蔬菜种质资源与种质创新重点实验室内蒙古呼和浩特010011 内蒙古自治区农牧业大数据研究与应用重点实验室内蒙古呼和浩特010011 内蒙古农业大学职业技术学院内蒙古包头014100

试验旨在研究地梢瓜果实总黄酮的提取方法及抗氧化活性。在单因素试验基础上,选取萃取压力、萃取温度、萃取时间进行响应面试验,并进行抗氧化活性研究。结果表明:地梢瓜果实总黄酮提取的最佳工艺条件为萃取时间2.66 h、萃取压力49.5 MP... 详细信息

试验旨在研究地梢瓜果实总黄酮的提取方法及抗氧化活性。在单因素试验基础上,选取萃取压力、萃取温度、萃取时间进行响应面试验,并进行抗氧化活性研究。结果表明:地梢瓜果实总黄酮提取的最佳工艺条件为萃取时间2.66 h、萃取压力49.5 MPa、萃取温度53℃,此条件下地梢瓜果实总黄酮的提取率达到3.377 mg/g。随着地梢瓜果实总黄酮含量的增加,其还原能力以及对1, 1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基的清除率和羟自由基清除能力升高。研究表明,地梢瓜果实总黄酮具有作为抗氧化饲料添加剂的潜力。

关键词：地梢瓜果实超临界CO_(2) 响应面法总黄酮抗氧化

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基于Ghost-TiFPN的轻量化快速目标跟踪算法

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兵工学报 2024年第5期45卷 1703-1716页

作者：阴国华齐咏生刘利强苏建强张丽杰内蒙古工业大学电力学院内蒙古呼和浩特010080 内蒙古自治区机电控制重点实验室内蒙古呼和浩特010051 内蒙古自治区高等学校智慧能源技术与装备工程研究中心内蒙古呼和浩特010080

针对传统孪生目标跟踪算法体量大、难以在嵌入式设备部署以及其在目标尺度变化大、有相似物干扰等条件下效果不佳的问题,提出一种新的轻量化快速跟踪(Ghost fast Tracking with TiFPN and Retriever,GTtracker)算法。引入Ghost机制,对Re... 详细信息

针对传统孪生目标跟踪算法体量大、难以在嵌入式设备部署以及其在目标尺度变化大、有相似物干扰等条件下效果不佳的问题,提出一种新的轻量化快速跟踪(Ghost fast Tracking with TiFPN and Retriever,GTtracker)算法。引入Ghost机制,对Resnet网络进行重新设计,构建一种轻量化G-Resnet网络对跟踪目标进行快速特征提取。设计轻量自适应加权融合(Tiny adaptive weighted fusion algorithm Feature Pyramid Network,TiFPN)算法,进一步加强特征信息的融合,解决相似物干扰问题。设计一种轻量化区域回归网络(Ghost Decoupled Net,GDnet),以实现目标分类、交并比(Intersection-over-Union,IoU)计算以及边界框回归,并在跟踪阶段应用一种新的目标寻回器提升算法跟踪的成功率。在OTB100数据集和VOT2020数据集上进行算法验证,并移植算法到嵌入式设备Jetson Xavier NX上进行性能测试。实验结果均表明算法的有效性和优越性,相比经典孪生目标跟踪(SiamCAR)算法,新方法在精度和期望平均重叠率(Expected Average Overlap,EAO)指标均相似的前提下,能够实现更快的运行速度,可在Jetson Xavier NX上实时运行,达到30帧/s,且能有效解决相似物干扰、尺度变化大等问题。

关键词：目标跟踪孪生网络轻量化嵌入式设备

基于比较基因组学研究粪肠球菌乳源分离株的安全性

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中国食品学报 2024年第5期24卷 359-372页

作者：沈婷婷马昕玮路镜达李伟程钟智内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室农业农村部奶制品加工重点实验室内蒙古自治区乳品生物技术与工程重点实验室呼和浩特010018

粪肠球菌为同型发酵乳酸菌,在食品生产中应用广泛。然而,很多粪肠球菌为条件致病菌,使其在食品中的应用存在很大的争议。本文以粪肠球菌乳源分离株为研究对象,探究粪肠球菌乳源分离株的安全性。采用Illumina Hiseq高通量测序平台对35株... 详细信息

粪肠球菌为同型发酵乳酸菌,在食品生产中应用广泛。然而,很多粪肠球菌为条件致病菌,使其在食品中的应用存在很大的争议。本文以粪肠球菌乳源分离株为研究对象,探究粪肠球菌乳源分离株的安全性。采用Illumina Hiseq高通量测序平台对35株粪肠球菌乳源分离株进行全基因组测序,与NCBI数据库中下载的21株粪肠球菌粪便分离株进行比较基因组学分析。结果表明,粪肠球菌整体基因组长度为(2.93±0.13)Mb,GC含量在(37.43±0.13)%,转运RNA(tRNA)有(56±4)个,编码序列(CDS)数量在(2768±146)个。粪肠球菌乳源分离株平均基因组长度与粪便分离株无显著差异,而平均CDS数量显著高于粪便分离株。系统发育树结果显示同分离源的菌株聚类在同一进化分支,该结果与平均核苷酸一致性(ANI)聚类结果基本一致。乳源分离株含有5~11种耐药基因、8~24种毒力因子及18~31个可移动遗传元件,与粪便分离株相比较,乳源分离株平均每株菌少携带3个耐药基因和毒力因子,多2.4个可移动遗传元件。因此即使是在乳制品中分离得到的粪肠球菌,也存在致病的风险,使用前需要经过严格的安全性评价。

关键词：粪肠球菌比较基因组学乳制品安全性评价

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玉米秸秆降解复配菌的构建及其协同效果评价

玉米科学 2024年第6期32卷 46-54页

作者：青格尔张必周王莉杰赵文山于晓芳高聚林内蒙古农业大学/玉米秸秆原位还田微生物内蒙古自治区工程研究中心/内蒙古自治区作物栽培与遗传改良重点实验室呼和浩特010019 内蒙古自治区农牧业科学院呼和浩特010010

针对秸秆木质纤维素组成结构复杂性,充分利用不同菌株间的协同效应提升秸秆降解效率。以功能单菌株Achromobacter deleyi strain LMG 3458(A3)、Pseudomonas plecoglossicida strain NBRC(A4)、Aspergillus terreus(A)、Phanerochaete Chrysosporium(P)为试材,通过相互组配构建菌株丰度为1~4的多个复配菌,采用相关性分析和方差分析等方法探明菌株丰度对秸秆降解效率及其生物量的影响。结果表明,秸秆及木质纤维素降解率和酶活性均与复配菌组成丰度呈显著正相关关系,丰度为4时(A3+A4+A+P),其玉米秸秆、纤维素、半纤维素和木质素降解率分别为37.01%、36.27%、33.50%和31.27%,滤纸酶活性、木聚糖酶活性和漆酶活性分别为15.47、5.84和58.05 U/L,表明菌株间以及酶之间存在多样性效应。复配菌组成菌株间具有协同效应,促进秸秆高效降解,具有良好的应用前景。

关键词：玉米:复配菌秸秆降解多样性效应抽样性效应

内蒙古某金属冶炼厂周边农田土壤重金属空间分布预测方法研究

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土壤通报 2024年第3期55卷 830-839页

作者：王水平兴安胡有林红梅陈晨徐明明孟畅内蒙古农业大学草原与资源环境学院内蒙古呼和浩特010018 内蒙古自治区土壤质量与养分资源重点实验室农业生态安全与绿色发展自治区高等学校重点实验室内蒙古呼和浩特010018 内蒙古自治区农牧业技术推广中心内蒙古呼和浩特010000

目的为准确预测农田土壤重金属含量的空间分布特征,探讨不同预测方法的适用性及不确定性,建立适用于农田土壤重金属空间预测的最优模型。方法以内蒙古西部河套地区某金属冶炼厂周边农田0~20 cm土壤为研究对象,采用普通克里格(OK)、随机... 详细信息

目的为准确预测农田土壤重金属含量的空间分布特征,探讨不同预测方法的适用性及不确定性,建立适用于农田土壤重金属空间预测的最优模型。方法以内蒙古西部河套地区某金属冶炼厂周边农田0~20 cm土壤为研究对象,采用普通克里格(OK)、随机森林(RF)和普通克里格+随机森林(RFRK)等预测方法,选取土壤理化性质、地形、气候、人为活动等环境变量为建模协变量,构建农田土壤重金属空间预测的适宜模型,揭示砷(As)、铅(Pb)、铬(Cr)、镉(Cd)等重金属含量的空间分布特征,并探讨不同建模方法的空间预测精度差异。结果①土壤Cr、Pb和Cd平均值分别为河套地区土壤背景值的3.5、0.66和0.23倍,该地区农田土壤重金属具有一定程度的富集现象,但并未达到国家农用地土壤风险筛选值,研究区北部、中部以及冶炼厂厂区土壤重金属含量高于区内其它部位。②OK、RF和RFRK三模型的土壤As、Pb、Cr、Cd含量预测精度依次为RFRK>RF>OK,即RFRK模型的预测值平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)最小,交叉验证R2值均在0.8以上,实测值和预测值之间相关性最强。结论普通克里格+随机森林模型可作为土壤重金属含量空间预测的有效方法,优先应用于区域农田土壤污染调查、评估和防治方面的相关工作中。

关键词：土壤重金属普通克里格随机森林普通克里格+随机森林空间预测

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多维卷积和跳跃图卷积融合的高光谱图像分类

测绘科学 2024年第6期 74-85页

作者：李灏兴黄平平翟涌光王志国董亦凡郭利彪内蒙古工业大学信息工程学院内蒙古自治区雷达技术与应用重点实验室

针对卷积神经网络应用于小样本分类问题时通常难以达到较高的精度，图卷积网络能够聚合无标签邻域节点特征但未能充分挖掘像素级特征的问题，该文提出了一种融合多维卷积和跳跃图卷积网络的高光谱图像分类方法。该算法包括两个网络分支... 详细信息

针对卷积神经网络应用于小样本分类问题时通常难以达到较高的精度，图卷积网络能够聚合无标签邻域节点特征但未能充分挖掘像素级特征的问题，该文提出了一种融合多维卷积和跳跃图卷积网络的高光谱图像分类方法。该算法包括两个网络分支，首先多维度卷积子网络全面获取空-谱像素级特征；其次跳跃图卷积子网络利用不同层次的邻接矩阵提取全局节点间的关联信息，最后使用交叉注意力融合自适应融合两个子网的特征。实验结果表明，该文所提方法充分结合了卷积神经网络和图卷积网络的优势，在两组广泛使用的高光谱数据集中的分类精度均高于其他对比方法，总体分类精度分别达到了95.85%、96.48%。此外，通过改变网络模型参数验证了该文所提方法的有效性和稳定性。该文为从多层次、多角度提取高光谱图像特征信息用于分类提供了方法参考。

关键词：卷积神经网络图卷积网络高光谱图像分类多头注意力融合交叉注意力融合