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量子机器学习综述

软件学报 2024年第08期35卷 3843-3877页

作者：王健张蕊姜楠智能交通数据安全与隐私保护技术北京市重点实验室(北京交通大学) 北京工业大学信息学部

近年来,机器学习一直是被关注和探讨的研究热点,被应用到各领域并在其中起着重要作用.但随着数据量的不断增加,机器学习算法训练时间越来越长.与此同时,量子计算机表现出强大的运算能力.因此,有研究人员尝试用量子计算的方法解决机器学... 详细信息

近年来,机器学习一直是被关注和探讨的研究热点,被应用到各领域并在其中起着重要作用.但随着数据量的不断增加,机器学习算法训练时间越来越长.与此同时,量子计算机表现出强大的运算能力.因此,有研究人员尝试用量子计算的方法解决机器学习训练时间长的问题,量子机器学习这一领域应运而生.量子主成分分析、量子支持向量机、量子深度学习等量子机器学习算法相继被提出,并有实验证明了量子机器学习算法有显著的加速效果,使得量子机器学习的研究展现出逐步走高的趋势.对量子机器学习算法进行综述.首先介绍量子计算基础;然后对量子监督学习、量子无监督学习、量子半监督学习、量子强化学习以及量子深度学习5类量子机器学习算法进行介绍;接着对量子机器学习的相关应用进行介绍并给出了算法实验;最后进行总结和展望.

关键词：量子机器学习量子计算机器学习量子深度学习量子实验

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多通道平行流扁管梯级相变蓄热系统传热性能

工程热物理学报 2024年第4期45卷 949-954页

作者：刘宇彤刁彦华赵耀华陈传奇王泽宇韩义发房东冉绿色建筑环境与节能技术北京市重点实验室北京工业大学北京市100124

针对多通道平行流扁管单级蓄热装置在蓄取热过程中温差逐渐减小,传热不均匀的问题,本文提出了多通道平行流扁管梯级相变蓄热系统,系统包括两级蓄热装置,装置里分别填充52#石蜡和月桂酸作为蓄热材料。以水作为载热流体,实验研究了不同进... 详细信息

针对多通道平行流扁管单级蓄热装置在蓄取热过程中温差逐渐减小,传热不均匀的问题,本文提出了多通道平行流扁管梯级相变蓄热系统,系统包括两级蓄热装置,装置里分别填充52#石蜡和月桂酸作为蓄热材料。以水作为载热流体,实验研究了不同进口温度、不同流量下换热流体对梯级蓄热系统蓄取热特性的影响。实验结果显示,与流量相比,换热流体进口温度对梯级蓄热系统传热性能有更大的影响。当换热流体进口温度增加(减少)或换热流体流量增加(减小),梯级蓄热装置的蓄(取)热时间减少,蓄(取)热功率增加。

关键词：多通道平行流扁管梯级蓄热相变蓄热紧凑型翅片

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聚脲材料动态力学性能试验研究

应用力学学报 2024年第2期41卷 309-317页

作者：刘文礼杜修力李亮马睿北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

应用低阻抗分离式霍普金森压杆和拉杆试验装置开展了聚脲材料动态力学性能的试验研究。分别开展了聚脲8380材料常温条件(T=18℃)下的动态压缩和动态拉伸试验,以及高温(50、80℃)和低温(-40、-20℃)条件下的动态压缩试验,研究了该种材料... 详细信息

应用低阻抗分离式霍普金森压杆和拉杆试验装置开展了聚脲材料动态力学性能的试验研究。分别开展了聚脲8380材料常温条件(T=18℃)下的动态压缩和动态拉伸试验,以及高温(50、80℃)和低温(-40、-20℃)条件下的动态压缩试验,研究了该种材料的动态压缩和动态拉伸性能,并研究了应变率和温度对材料动态力学性能的影响规律。研究结果表明:在不同温度下,聚脲8380材料的动态力学性能均呈现出显著的应变率效应;随着加载应变率的增大,材料的强度、变形能力和耗能能力均有不同程度的提升;聚脲8380材料的动态力学性能具有明显的温度相关性,高温和低温条件下材料的动态压缩性能呈现出不同的变化规律;高温条件下聚脲8380材料的动态压缩性能发生劣化,其动态抗压强度较常温条件下有较大幅度的降低,随着温度的升高,材料的动态抗压强度降低;低温条件下聚脲8380材料的动态压缩性能有显著的改善与提升,其动态抗压强度和耗能能力较常温条件下有大幅度的提高,随着温度的降低,材料的动态抗压强度提高。

关键词：聚脲材料动态压缩动态拉伸应变率

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混凝土碎石复合桩加固倾斜可液化场地的数值模拟研究

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地震工程与工程振动 2024年第1期44卷 194-204页

作者：范晓雪贾科敏许成顺潘汝江北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

地震震害调查显示,缓倾场地的液化侧向扩展是常见的地基失效形式。由于混凝土桩具有较高的竖向承载能力和抗剪能力,而碎石桩具有较高的渗透性,可有效降低周围场地的液化程度,因此,混凝土碎石复合桩能否作为有效应对缓倾场地液化侧向大... 详细信息

地震震害调查显示,缓倾场地的液化侧向扩展是常见的地基失效形式。由于混凝土桩具有较高的竖向承载能力和抗剪能力,而碎石桩具有较高的渗透性,可有效降低周围场地的液化程度,因此,混凝土碎石复合桩能否作为有效应对缓倾场地液化侧向大变形的工程措施,其可行性值得深入研究。基于OpenSees有限元平台建立了可液化土-桩基础的数值模型,并验证了模型的有效性。在此基础上,研究了混凝土碎石复合桩对倾斜液化场地的加固效果。此外,讨论了混凝土芯桩面积占比、碎石壳厚度对倾斜液化场地动力响应的影响。结果表明:混凝土碎石复合桩抗侧移效果明显,可有效降低周围场地侧向位移和混凝土桩身弯矩。当桩体的混凝土芯占比约为20%、碎石面积占比80%时为最优设计方案。

关键词：倾斜液化场地加固措施混凝土碎石复合桩数值模拟

降雨条件下植被根系对非饱和土浅层滑坡的加固作用

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北京工业大学学报 2024年 1-11页

作者：赵旭范豪举许敬叔杜修力北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室

为了研究降雨条件下植被根系对非饱和土边坡浅层滑移的稳定性,基于可计算任意时刻任意土层深度处孔隙水压力分布与变化特征的降雨入渗解析模型,通过理论解析方法研究降雨入渗作用、植被根系抗拉强度、根面积指数以及根系生长方向等因素... 详细信息

为了研究降雨条件下植被根系对非饱和土边坡浅层滑移的稳定性,基于可计算任意时刻任意土层深度处孔隙水压力分布与变化特征的降雨入渗解析模型,通过理论解析方法研究降雨入渗作用、植被根系抗拉强度、根面积指数以及根系生长方向等因素对边坡浅层滑移稳定性的影响。结果表明,植被根系的抗拉强度越大或根面积指数越大,则边坡的稳定性越强。同时,随着边坡坡角的增大,边坡安全系数之比亦逐渐增大,即植被对边坡稳定性的加固效应越加明显。此外,植被根系的生长方向也会对加固效果产生明显影响。在实际工程中,应在合理控制植被根系生长方向的基础上,选择根系发达且发育较长同时具有较大根面积指数的植被,以达到更好的护坡效果。

关键词：降雨入渗边坡稳定性浅层滑坡植被根系加固非饱和土解析解

典型重工业城市PM_(2.5)化学组成特征及来源解析

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中国环境科学 2024年第6期44卷 2994-3003页

作者：齐超楠齐鹏张艺铃北京工业大学环境与能源工程学院区域大气复合污染防治北京市重点实验室北京100124

通过实时高分辨率在线监测2019年邯郸市城区PM_(2.5)中碳组分和水溶性无机离子的质量浓度,分析研究了2019年全年邯郸市PM_(2.5)组分的变化特征和不同污染情景下PM_(2.5)组分的变化规律,同时采用正定矩阵因子分解模型和后向轨迹模型探究... 详细信息

通过实时高分辨率在线监测2019年邯郸市城区PM_(2.5)中碳组分和水溶性无机离子的质量浓度,分析研究了2019年全年邯郸市PM_(2.5)组分的变化特征和不同污染情景下PM_(2.5)组分的变化规律,同时采用正定矩阵因子分解模型和后向轨迹模型探究了PM_(2.5)及其组分的来源.结果表明:研究期间邯郸市PM_(2.5)中OC和EC的月变化和日变化特征相似.水溶性无机离子的季节变化特征为冬季>秋季>春季>夏季,NO_(3)-、SO_(4)^(2-)和NH_(4)^(+)是PM_(2.5)中主要的水溶性无机离子组分,在四个季节均与PM_(2.5)有较强的相关性.邯郸市PM_(2.5)呈弱碱性,NH4+主要以(NH_(4))_(2)SO_(4)、NH_(4)NO_(3)和NH_(4)Cl的形式存在.OC、EC和二次无机离子在PM_(2.5)污染日和O_(3)污染日有所增加.冬季污染加重时,碳组分和水溶性离子质量浓度随PM_(2.5)的增加而升高,OC和EC占比下降,SO_(4)^(2-)和NO_(3)-占比升高,且SOR和NOR也逐渐增加.PMF分析结果表明二次源,机动车源和燃烧源是邯郸市大气颗粒物污染的主要来源.后向轨迹结果表明邯郸市主要受到河南北部,山东西北部,山西中部和河北南部传输影响.该研究将会为重工业城市大气污染防治提供重要的科学理论依据.

关键词： PM_(2.5) 碳组分水溶性无机离子污染特征来源解析

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基于QR迭代的量子奇异值分解

北京工业大学学报 2024年第7期50卷 823-831页

作者：姜楠王海亮王健张蕊王子臣北京工业大学信息学部北京100124 北京工业大学可信计算北京市重点实验室北京100124 北京交通大学智能交通数据安全与隐私保护技术北京市重点实验室北京100044

针对大型矩阵奇异值分解(singular value decomposition,SVD)时使用经典算法时间复杂度较高,以及已有的量子SVD算法要求待分解的矩阵必须具有非稀疏低秩的性质,并且在计算过程中构造任意大小酉矩阵对目前的量子计算机来说实现起来并不... 详细信息

针对大型矩阵奇异值分解(singular value decomposition,SVD)时使用经典算法时间复杂度较高,以及已有的量子SVD算法要求待分解的矩阵必须具有非稀疏低秩的性质,并且在计算过程中构造任意大小酉矩阵对目前的量子计算机来说实现起来并不容易等问题,提出基于QR迭代的量子SVD。QR迭代使用的是Householder变换,通过量子矩阵乘法运算完成经典矩阵乘法运算过程。实验结果表明,该方法能够得到所求矩阵的奇异值及奇异矩阵,使大型矩阵的SVD具有可行性。

关键词：量子奇异值分解(singular value decomposition,SVD) 量子计算机 QR迭代量子矩阵乘法 Householder变换大型矩阵

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摩擦阻尼器组合支座的隔震优化对比研究

北京工业大学学报 2024年 1-13页

作者：高向宇吴凡韩汶利田杰王作杰北京工业大学北京市工程抗震与结构诊治重点实验室

为解决一种摩擦阻尼器组合隔震支座的有效性及计算方法的问题,本文研究了用于结构设计有限元建模的组合元件计算模型,包括水平向、竖向刚度和滞回模型。使用有限元软件SAP2000,对比研究了布置有该组合支座的优化隔震方案和传统橡胶支座... 详细信息

为解决一种摩擦阻尼器组合隔震支座的有效性及计算方法的问题,本文研究了用于结构设计有限元建模的组合元件计算模型,包括水平向、竖向刚度和滞回模型。使用有限元软件SAP2000,对比研究了布置有该组合支座的优化隔震方案和传统橡胶支座的隔震优化方案在高宽比不同的高层框架剪力墙筒体结构的抗震性能。结果表明:与传统隔震支座方案相比,组合隔震支座隔震方案可适当延长结构自振周期,减小隔震层侧移,有效降低支座拉应力,提高支座的抗倾覆能力和支座耗能;还可有效降低上部结构的层间剪力及侧移等地震响应,证明组合隔震支座方案较传统隔震支座方案综合性收效明显。

关键词：摩擦阻尼器组合隔震支座时程分析高宽比有限元分析隔震方案优化

基于混合Transformer的对外客运枢纽到站客流预测模型

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吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：于江波翁剑成林鹏飞孙宇星柴娇龙北京市交通委员会北京市运输事业发展中心北京工业大学交通工程北京市重点实验室北京工业大学信息学部

开展特殊场景下对外客运枢纽抵站客流规模预测有助于提升客运枢纽的多模式接续效率和出行服务质量。综合考虑节假日、恶劣天气、疫情防控政策等因素影响，以2021年3月至2023年5月北京首都国际机场及2021年12月至2023年7月的7个高铁站点... 详细信息

开展特殊场景下对外客运枢纽抵站客流规模预测有助于提升客运枢纽的多模式接续效率和出行服务质量。综合考虑节假日、恶劣天气、疫情防控政策等因素影响，以2021年3月至2023年5月北京首都国际机场及2021年12月至2023年7月的7个高铁站点的抵站客流数据为基础，提出了一种融合卷积神经网络、长短时记忆网络的混合Transformer枢纽到站客流预测模型，分析多因素影响下抵站客流规模的时变规律。结果表明混合Transformer模型相比于传统机器学习和深度学习模型，具有更小的误差，对所有场站的客流预测准确率超过了80%，其中对6个场站客流的预测准确率在90%左右，证明模型具有良好的适用性。

关键词：交通运输系统工程对外客运枢纽城际出行客流预测混合Transformer模型