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秀丽隐杆线虫对声表面波刺激的行为响应

声学学报 2024年第3期49卷 431-439页

作者：谢林洲龙天洋郭霞生章东南京大学声学研究所南京210093

利用频率为8.8 MHz的声表面波,刺激位于压电基底上琼脂表面秀丽隐杆线虫,研究其对超声作用的行为响应。具体地,分析了超声刺激后线虫的转向和后退行为与声表面波辐照时长、基底振动幅度及脉冲重复频率的关系,发现线虫对高频声表面波脉... 详细信息

利用频率为8.8 MHz的声表面波,刺激位于压电基底上琼脂表面秀丽隐杆线虫,研究其对超声作用的行为响应。具体地,分析了超声刺激后线虫的转向和后退行为与声表面波辐照时长、基底振动幅度及脉冲重复频率的关系,发现线虫对高频声表面波脉冲刺激的响应与此前低频体波刺激所得规律一致,即类似于可感知脉冲重复频率的带通滤波器。通过比较温度感知缺陷突变体线虫与野生型线虫的行为,明确了机械振动在诱发线虫响应中占据主导地位,而超声热效应并非主要因素。在此基础上,尝试通过信号时-空分布的调节改变声场形态,研究线虫在声场中的趋避性,进而实现对线虫转向行为的初步干预。

关键词：超声神经调控声表面波行为响应声场趋避性

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融合结构知识的蛋白质预训练模型进展

物理学报 2024年第18期73卷 1-15页

作者：汤天一熊翊名张睿格张建李文飞王骏王炜南京大学物理学院南京210093 南京大学脑科学研究院南京210093

自然语言和图像处理领域引发的人工智能革命给蛋白质计算领域带来了新的思路和研究范式.其中一个重大的进展是从海量蛋白质序列通过自监督学习得到预训练的蛋白质语言模型.这类预训练模型编码了蛋白质的序列、进化、结构乃至功能等多种... 详细信息

自然语言和图像处理领域引发的人工智能革命给蛋白质计算领域带来了新的思路和研究范式.其中一个重大的进展是从海量蛋白质序列通过自监督学习得到预训练的蛋白质语言模型.这类预训练模型编码了蛋白质的序列、进化、结构乃至功能等多种信息,可方便地迁移至多种下游任务,并展现了强大的泛化能力.在此基础上,人们正进一步发展融合更多种类数据的多模态预训练模型.考虑到蛋白质结构是决定其功能的主要因素,融合了结构信息的蛋白质预训练模型可更好地支持下游多种任务,本文对这一方向的研究工作进行了介绍和总结.此外,还简介了融合先验知识的蛋白质预训练模型、RNA语言模型、蛋白质设计等方面的工作,讨论了这些领域目前的现状、困难及可能的解决方案.

关键词：蛋白质基础模型蛋白质多模态模型蛋白质结构机器学习

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小天体离散元仿真软件的搭建与测试

天文学报 2024年第3期65卷 92-105页

作者：刘沐林侯锡云南京大学天文与空间科学学院南京210023

小天体探测是当今太阳系探测的一大热点,对小行星演化的研究有助于人们了解太阳系的起源.演化研究的一项重要内容是小天体结构的演化,即小天体在多种力学机制作用下自身形状与结构的演化.在小天体碎石堆结构的假设之下,一种比较常见的... 详细信息

小天体探测是当今太阳系探测的一大热点,对小行星演化的研究有助于人们了解太阳系的起源.演化研究的一项重要内容是小天体结构的演化,即小天体在多种力学机制作用下自身形状与结构的演化.在小天体碎石堆结构的假设之下,一种比较常见的模拟小天体结构演化的方法是离散元仿真算法(Discrete Element Method, DEM),目前国内外有数个团队开发了相关算法软件.本文介绍了团队开发的《基于DEM仿真算法的多粒子系统模拟软件》的基础理论、实现方法以及加速算法,并使用二体接触模型、声速传播仿真、小行星内部压强、小行星旋转稳定性仿真算例验证了算法的可靠性.

关键词：方法:数值小行星:普通小行星:演化

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面向小样本学习的轻量化知识蒸馏

软件学报 2024年第5期35卷 2414-2429页

作者：陈嘉言任东东李文斌霍静高阳南京大学计算机科学与技术系江苏南京210023

小样本学习旨在模拟人类基于少数样例快速学习新事物的能力,对解决样本匮乏情境下的深度学习任务具有重要意义.但是,在诸多计算资源有限的现实任务中,模型规模仍可能限制小样本学习的广泛应用.这对面向小样本学习的轻量化任务提出了现... 详细信息

小样本学习旨在模拟人类基于少数样例快速学习新事物的能力,对解决样本匮乏情境下的深度学习任务具有重要意义.但是,在诸多计算资源有限的现实任务中,模型规模仍可能限制小样本学习的广泛应用.这对面向小样本学习的轻量化任务提出了现实的需求.知识蒸馏作为深度学习领域广泛使用的辅助策略,通过额外的监督信息实现模型间知识迁移,在提升模型精度和压缩模型规模方面都有实际应用.首先验证知识蒸馏策略在小样本学习模型轻量化中的有效性.并结合小样本学习任务的特点,针对性地设计两种新的小样本蒸馏方法:(1)基于图像局部特征的蒸馏方法;(2)基于辅助分类器的蒸馏方法.在miniImageNet和TieredImageNet数据集上的相关实验证明所设计的新的蒸馏方法相较于传统知识蒸馏在小样本学习任务上具有显著优越性.

关键词：深度学习小样本学习图像识别知识蒸馏模型轻量化

基于纳米金属阵列天线的石墨烯/硅近红外探测器

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物理学报 2024年第6期73卷 201-208页

作者：张逸飞刘媛梅家栋王军转王肖沐施毅南京大学电子科学与工程学院南京210046

金属纳米颗粒低聚体不仅具有等离激元共振效应实现光场亚波长范围内的局域化和增强,还可以通过泄漏光场相互干涉实现法诺共振和连续态中的束缚态,从而使得电磁场更强的局域和增强.本文采用金纳米低聚体超构表面作为石墨烯/硅近红外探测... 详细信息

金属纳米颗粒低聚体不仅具有等离激元共振效应实现光场亚波长范围内的局域化和增强,还可以通过泄漏光场相互干涉实现法诺共振和连续态中的束缚态,从而使得电磁场更强的局域和增强.本文采用金纳米低聚体超构表面作为石墨烯/硅近红外探测器的天线,实现了光响应度2倍的增强;通过调节纳米金属低聚体间夹角,发现当该夹角为40°时,光电流达到最大值,对应法诺共振最大的透射率,此时天线不仅汇聚光场能量还定向发射给探测器;当该夹角为20°时,光电流出现一个低谷,此时能量局域于低聚体内,金属损耗减弱了等离激元增强效果.该工作通过时域有限差分法仿真和实验相结合研究了低聚体超构表面光电耦合效率的动态过程,为提高光电探测效率提供了一种重要的途径.

关键词：纳米天线等离激元硅近红外探测器石墨烯

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运动界面的电磁波相位匹配

物理学报 2024年第13期73卷 121-125页

作者：袁金健顾民黄润生南京大学物理学院南京210093

电磁波在运动物体表面的折射反射和内部的传播研究中,运动界面的电磁场相位匹配作为一个重要问题,只有用Galileo变换的讨论,但运动边界对电磁波传播的相对论效应是不应被忽略的.本文从空间曲面方程的定义和相对性原理出发导出了运动曲... 详细信息

电磁波在运动物体表面的折射反射和内部的传播研究中,运动界面的电磁场相位匹配作为一个重要问题,只有用Galileo变换的讨论,但运动边界对电磁波传播的相对论效应是不应被忽略的.本文从空间曲面方程的定义和相对性原理出发导出了运动曲面单位法向量的变换式,基于该变换式导出了运动边界的电磁场边界条件.同时基于单位法向量的变换式导出考虑相对论效应时电磁波在运动边界的相位匹配.虽然该工作不涉及量子效应的影响,但可以为电磁波通讯和电磁遥感遥测的理论分析提供一些参考.

关键词：电磁波运动界面相位匹配相对性原理

DDoop:基于差分式Datalog求解的增量指针分析框架

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软件学报 2024年第6期35卷 2608-2630页

作者：沈天琪王熙灶宾向荣卜磊计算机软件新技术全国重点实验室(南京大学) 江苏南京210023 南京大学计算机科学与技术系江苏南京210023 南京大学软件学院江苏南京210023

指针分析是对软件进行编译优化、错误检测的核心基础技术之一.现有经典指针分析框架,如Doop,会将待分析程序和分析算法转化成Datalog评估问题并进行求解,如程序规模较大,单次求解分析时间开销较大.在程序频繁变更发布的情况下,相关程序... 详细信息

指针分析是对软件进行编译优化、错误检测的核心基础技术之一.现有经典指针分析框架,如Doop,会将待分析程序和分析算法转化成Datalog评估问题并进行求解,如程序规模较大,单次求解分析时间开销较大.在程序频繁变更发布的情况下,相关程序分析的开销更是难以负担.近年来,增量分析作为一种在代码频繁变更场景下有效复用已有分析结果提升分析效率的技术受到了越来越多的关注.然而,目前的增量指针分析技术通常针对特定算法设计,支持的指针分析选项有限,其可用性也受到较大限制.针对上述问题,设计并实现一种基于差分式Datalog求解的增量指针分析框架DDoop(Differential Doop).DDoop实现增量输入事实生成技术与增量分析规则自动化重写技术,将多版本程序增量分析问题表达为差分Datalog评估问题,从而可以充分利用成熟的差分式Datalog求解引擎,如DDlog,来实现端到端的增量指针分析,并最大化兼容复用Doop中已有的指针分析实现,提供透明的增量化支持.在广泛应用的真实世界程序上对DDoop进行实验评估,实验结果显示DDoop相较于非增量的Doop框架具有显著的性能优势,同时高度兼容Doop中已有的各种指针分析规则.

关键词：指针分析增量分析 Datalog引擎增量计算差分式Datalog

基于过滤注意力机制的生成式自动社交媒体文本摘要模型

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现代情报 2024年

作者：许天翼颜兆萍朱恩耀石进南京大学信息管理系

[目的/意义]为了帮助用户在浩如烟海的社交媒体文本中快速获取所需信息，本研究创新地设计了一种基于过滤注意力机制的自动摘要生成模型Filter Unit Model(FUM)。[方法/过程]首先，采用微调BERT对于输入的社交媒体文本进行向量嵌入;其... 详细信息

[目的/意义]为了帮助用户在浩如烟海的社交媒体文本中快速获取所需信息，本研究创新地设计了一种基于过滤注意力机制的自动摘要生成模型Filter Unit Model(FUM)。[方法/过程]首先，采用微调BERT对于输入的社交媒体文本进行向量嵌入;其次，设计了过滤注意力机制来滤除嵌入社交媒体文本中的无用信息，基于字词层面和语句层面两种过滤注意力机制，旨在从不同角度对于嵌入向量进行过滤；最后，采用Transformer的解码器部分进行解码工作，并根据过滤注意力机制的不同设计相应的解码策略。本研究在微博数据集上与摘要生成领域中经典、优秀的基线模型进行对比实验。[结果/结论]实验结果表明，本研究所设计的FUM模型有着比其他基线方法更出色的表现。同时，发现基于语句层面的过滤注意力机制比基于字词层面的有更好的过滤效果。

关键词：生成式摘要模型社交媒体过滤注意力机制

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毛乌素沙地年均水蚀量估算

地理学报 2024年第3期79卷 635-653页

作者：杨斐鹿化煜吴会娟王菁菁杨康杨龙李一泉南京大学地理与海洋科学学院南京210023

沙地是半干旱区重要的地理单元,水流是传输沙地地表物质的主要动力之一。提取地表径流网络并定量估算地表水流对地表物质的输入和侵蚀作用,对于理解毛乌素沙地地表过程具有重要意义。本文利用10 m空间分辨率Sentinel-2卫星遥感影像和哥... 详细信息

沙地是半干旱区重要的地理单元,水流是传输沙地地表物质的主要动力之一。提取地表径流网络并定量估算地表水流对地表物质的输入和侵蚀作用,对于理解毛乌素沙地地表过程具有重要意义。本文利用10 m空间分辨率Sentinel-2卫星遥感影像和哥白尼数字高程模型(COPDEM),结合水体指数和河道烧录法自动提取了毛乌素沙地河流网络。利用降水、潜在蒸散发数据,基于Budyko模型,初步建立了半干旱区年均水蚀量估算方法,定量评估了毛乌素沙地地表物质年均水侵蚀量。结果表明,毛乌素沙地各流域河网密度最大的是佳芦河,其次为秃尾河和无定河,苦水河河网密度最小。在水力作用下,1992—2021年流入毛乌素沙地的泥沙量为0.07亿t/a,流出的泥沙量为0.45亿t/a,年均水侵蚀量为0.38亿t。解译遥感影像获得半干旱区河网分布、基于水文气象数据估算地表水蚀量,实现了半干旱区遥感图像解译—气候数据分析—径流量和地表水蚀量模型建立—地表水蚀定量评估的融合,为定量评估观测资料受限的半干旱地区地貌变化提供了新技术。

关键词：半干旱区毛乌素沙地遥感影像地表过程河道烧录法水热耦合平衡方程