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基于多视图自编码器的多被试者脑影像功能校准

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计算机科学 2024年第3期51卷 141-146页

作者：黄硕孙亮汪美玲张道强南京航空航天大学脑机智能技术教育部重点实验室南京211106 南京航空航天大学计算机科学与技术学院南京211106

功能磁共振成像(functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI)研究面临的主要挑战之一是不同被试者fMRI数据的异质性。一方面,多被试数据分析对于确定所生成结果跨被试的通用性和有效性至关重要。另一方面,分析多被试者fMRI数据需要在... 详细信息

功能磁共振成像(functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI)研究面临的主要挑战之一是不同被试者fMRI数据的异质性。一方面,多被试数据分析对于确定所生成结果跨被试的通用性和有效性至关重要。另一方面,分析多被试者fMRI数据需要在不同被试者的神经活动之间进行准确的解剖和功能校准,以提升最终结果的性能。然而,现有大多数功能校准研究都采用浅层模型来处理多被试者间的复杂关系,这严重束缚了多被试信息的建模能力。为此,提出了一种基于多视图自编码器的功能校准(Multi-view Auto-encoder Functional Alignment,MAFA)方法。具体地,该方法通过重构不同被试者的响应空间来学习节点嵌入,捕获不同被试者之间共享的特征表示,从而创建一个公共的响应空间。此外,通过引入自训练聚类目标,利用高置信度节点作为软标签来监督图聚类过程。在4个数据集上的实验结果表明,相比其他多被试者脑影像功能校准方法,所提方法在解码精度方面取得了最佳效果。

关键词：功能磁共振成像功能校准多视图表示学习多被试分析脑解码

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基于多模态超声对比学习的肝癌诊断方法

数据采集与处理 2024年第4期39卷 874-885页

作者：杨印凯万鹏石航薛海燕邵伟南京航空航天大学人工智能学院脑机智能技术教育部重点实验室南京211106 南京大学医学院附属鼓楼医院南京210008

近年来,肝癌已经成为严重威胁人类健康的疾病,多模态超声成像是其诊断的重要手段之一。与临床医生结合多模态超声诊断肝癌类似,利用多模态融合的方法集成各模态超声的影像特征有望提高肝癌诊断的准确性。然而,现有的多模态融合方法在融... 详细信息

近年来,肝癌已经成为严重威胁人类健康的疾病,多模态超声成像是其诊断的重要手段之一。与临床医生结合多模态超声诊断肝癌类似,利用多模态融合的方法集成各模态超声的影像特征有望提高肝癌诊断的准确性。然而,现有的多模态融合方法在融合过程中往往将各模态的特征信息孤立处理,未能充分考虑模态内的样本相似性和模态间的语义一致性,同时忽视了模态的不确定性。因此,提出了一种基于多模态超声对比学习的肝癌诊断方法,旨在充分利用各超声模态的特征信息,提高诊断准确率。该方法利用监督对比学习深入挖掘模态特征,捕获模态内同类样本之间的相似性信息和不同模态之间样本的语义一致性信息。此外,该方法基于主观逻辑引入了模态不确定度的度量,实现了模态信息的动态融合,具有较好的鲁棒性。多模态超声影像评估结果显示,本文提出的方法实现了85.21%诊断准确率,相较于主流的多模态融合方法性能得到了提升。

关键词：多模态融合超声对比学习不确定度肝癌诊断

基于图学习的缺失脑网络生成及多模态融合诊断方法

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数据采集与处理 2024年第4期39卷 843-862页

作者：龚荣芳黄麟雅朱旗李胜荣南京航空航天大学数学学院南京211106 飞行器数学建模与高性能计算工信部重点实验室南京211106 南京航空航天大学人工智能学院南京211106 脑机智能技术教育部重点实验室南京211106

融合大脑结构和功能网络的多模态脑网络能够挖掘不同模态间的互补信息,有效提高癫痫等神经系统疾病的诊断准确率,在神经疾病诊断上具有优势。然而,由于多模态数据采集时间长、成本高,在实际应用中常面临模态缺失问题,导致可用数据量减少... 详细信息

融合大脑结构和功能网络的多模态脑网络能够挖掘不同模态间的互补信息,有效提高癫痫等神经系统疾病的诊断准确率,在神经疾病诊断上具有优势。然而,由于多模态数据采集时间长、成本高,在实际应用中常面临模态缺失问题,导致可用数据量减少,模型的诊断精度和泛化能力下降。针对某一模态数据完全缺失问题,提出了基于图学习与循环一致生成对抗网络(Cycle-consistent generative adversarial networks,CycleGAN)的图CycleGAN方法。该方法通过引入图卷积神经网络与图注意力机制等图学习方法捕捉脑网络不同脑区间的特征信息,强化生成框架对图形式脑网络的特征提取能力,实现脑结构网络与功能网络的相互生成。此外,针对目前较少利用诊断结果评估生成数据质量的情况,提出了一种融合真实脑网络与生成脑网络的多模态融合分类模型,以进一步评估生成脑网络的有效性。在癫痫数据集上的实验结果表明,图CycleGAN方法能够有效利用已有的模态信息,实现缺失脑网络的生成。

关键词：脑网络模态缺失图学习生成对抗网络模态补全癫痫诊断

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变曲率螺旋管内两相流型变迁模拟研究

工程热物理学报 2024年第7期45卷 2026-2032页

作者：张艳婷庄乃亮李阳阳赵浠君赵行斌汤晓斌南京航空航天大学核科学与技术系南京211106 空间核技术应用与辐射防护工业和信息化部重点实验室南京211106 南京航空航天大学航天学院南京211106

为进一步提升蒸汽发生器螺旋换热管的传热传质性能,本文提出了一种盘管曲率周期性变化的变曲率螺旋管改进方案。并对变曲率螺旋管内气液两相流动特性开展了数值模拟研究。基于有限元方法,建立了单根变曲率螺旋管内流体六面体结构化网格... 详细信息

为进一步提升蒸汽发生器螺旋换热管的传热传质性能,本文提出了一种盘管曲率周期性变化的变曲率螺旋管改进方案。并对变曲率螺旋管内气液两相流动特性开展了数值模拟研究。基于有限元方法,建立了单根变曲率螺旋管内流体六面体结构化网格,采用VOF模型捕捉相界面,分析管内液相流场分布特性。研究发现,在同一根变曲率螺旋管内不同位置管段的两相分布与流型并不相同,部分管段出现了分层流-波状流-塞状流的间歇性流型变迁现象。这是由于盘管曲率的周期性改变,使得管内液相所受离心力不断改变,两相分布在空间位置及时间分布上均不断变化,产生了两相流型变迁的现象。

关键词：气液两相流变曲率螺旋管流型变迁蒸汽发生器离心力

基于自由空间光的无人机通信网络关键技术与发展趋势

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电子与信息学报 2024年第6期46卷 2311-2322页

作者：冯斯梦赵一迪董超吴启晖南京航空航天大学电磁频谱空间认知动态系统工业和信息化部重点实验室南京211106

在当前电磁频谱拥堵和无线电干扰严重的情况下,基于自由空间光(FSO)的无人机(UAV)通信网络作为推进空天地一体化进程的重要一环,得到了学术界和工业界的广泛关注。与传统射频通信相比,FSO通信具有高数据传输速率、低时延和高安全性等优... 详细信息

在当前电磁频谱拥堵和无线电干扰严重的情况下,基于自由空间光(FSO)的无人机(UAV)通信网络作为推进空天地一体化进程的重要一环,得到了学术界和工业界的广泛关注。与传统射频通信相比,FSO通信具有高数据传输速率、低时延和高安全性等优势。然而,FSO链路易受大气信道条件影响,同时UAV高移动性、网络高动态性以及机载资源的有限性给FSO的稳定连接与可靠通信带来了巨大挑战。因此,该文在介绍了FSO传输特性的基础上,着重分析了提升基于FSO的UAV通信网络稳定性与通信质量的关键技术,在此基础上,归纳出高可靠、强智能、长续航的发展趋势,以期为基于FSO的UAV通信网络发展提供参考与借鉴。

关键词：空天地一体化无人机通信网络自由空间光通信

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针对多目标跟踪的组网雷达检测门限与功率分配联合优化算法

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 2065-2075页

作者：石兆时晨光汪飞周建江南京航空航天大学雷达成像与微波光子技术教育部重点实验室南京211106 南京长江电子信息产业集团有限公司南京210038

为了提升组网雷达多目标跟踪(MTT)时的射频隐身性能,本文研究了针对MTT的组网雷达检测门限与功率联合优化算法。首先,在采用检测跟踪一体化结构的基础上,分别推导相关波门内的平均检测概率和预测贝叶斯克拉美罗下界作为衡量目标检测性能... 详细信息

为了提升组网雷达多目标跟踪(MTT)时的射频隐身性能,本文研究了针对MTT的组网雷达检测门限与功率联合优化算法。首先,在采用检测跟踪一体化结构的基础上,分别推导相关波门内的平均检测概率和预测贝叶斯克拉美罗下界作为衡量目标检测性能和MTT性能的指标。其次,以有限的辐射资源和满足一定的目标检测和MTT性能为约束条件,以最小化组网雷达的总功率资源消耗为目标,建立组网雷达检测门限与功率联合优化模型,联合优化雷达节点选择方式、各雷达的检测门限和辐射功率。在此基础上,结合改进的概率数据互联算法和序贯二次规划算法求解上述问题。仿真结果表明,所提算法在满足目标检测和跟踪性能需求时有效降低组网雷达功率资源消耗,提升射频隐身性能。

关键词：组网雷达多目标跟踪(MTT) 射频隐身检测门限辐射功率

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多层六方氮化硼中铁电调控的力电耦合

中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第5期54卷 170-179页

作者：郭瀚泽轩啸宇张助华南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室纳智能材料器件教育部重点实验室国际前沿科学研究院南京210016

近期在范德华材料中发现的滑移铁电性因其具备在原子厚度上实现微型功能器件的潜力而引起了广泛的兴趣.然而,由于元件层间的范德华耦合相对较弱,导致固有的电极化强度较低,在很大程度上制约了该性质的实际应用.我们以多层六方氮化硼(h-... 详细信息

近期在范德华材料中发现的滑移铁电性因其具备在原子厚度上实现微型功能器件的潜力而引起了广泛的兴趣.然而,由于元件层间的范德华耦合相对较弱,导致固有的电极化强度较低,在很大程度上制约了该性质的实际应用.我们以多层六方氮化硼(h-BN)为例,采用从头算方法,发现施加垂直压力可以显著增强滑移铁电性.在4.63 GPa的中等压力下,双层和三层h-BN的极化强度分别提高了125.58%和104.79%.此外,当弯曲多层h-BN材料时,铁电可以与挠曲电进一步耦合,从而产生更大的电极化.值得注意的是,这一具有的压力增强电极化效应的铁电性可以在无需外加电场的情况下调节弯曲双层h-BN的带隙.这些结果凸显了滑移铁电性可作为一种新的自由度来调控范德华材料中的力电耦合.

关键词：滑移铁电垂直压力多层六方氮化硼力电耦合

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多级中空纳米纤维二次电池电极材料

科学通报 2024年第16期69卷 2157-2173页

作者：高松伟郭威牟粤朱柯平崔志民满兴坤张千帆王女赵勇北京航空航天大学化学学院仿生智能界面科学与技术教育部重点实验室仿生能源材料与器件北京市重点实验室北京100191 北京航空航天大学物理学院北京100191 北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100191

多级中空纳米纤维材料具有结构可控、成分可调的优点,在二次电池电极材料领域应用广泛.在结构方面:多级中空结构可以有效缓冲电极材料在电化学反应离子嵌/脱过程中的体积变化,阻止电极材料粉碎、脱落,增加电解液和电极材料的有效接触面... 详细信息

多级中空纳米纤维材料具有结构可控、成分可调的优点,在二次电池电极材料领域应用广泛.在结构方面:多级中空结构可以有效缓冲电极材料在电化学反应离子嵌/脱过程中的体积变化,阻止电极材料粉碎、脱落,增加电解液和电极材料的有效接触面积,缩短离子/电子传输路径;在成分方面:可以实现不同特性材料的合理耦合,提升电极材料电导率,加速氧化还原反应动力学.多级中空纳米纤维结构和成分的协同增强作用在提升二次电池容量、倍率、循环性能方面效果显著.本文归纳了现阶段制备多级中空结构纳米纤维的几类方法,包括单针头静电纺丝、多流体静电纺丝和其他合成方法(模板法、水热法、自组装法等).随后,总结了不同结构、成分的纤维在二次电池(如锂、钠、钾离子电池,锂/钠-硫电池,锂金属-空气电池,超级电容器等)中的应用进展.最后,探讨了多级中空结构纳米纤维材料在电化学储能领域的应用潜力.

关键词：多级中空结构纳米纤维异质结构二次电池电极材料

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吸波材料覆盖直升机强散射源RCS缩减分析

南京航空航天大学学报 2024年第2期56卷 217-226页

作者：程健来孔祥鲲费钟阳招启军南京航空航天大学电子信息工程学院雷达成像与微波光子技术教育部重点实验室南京210016 南京航空航天大学航空学院直升机动力学全国重点实验室南京210016

针对武装直升机的宽带隐身问题,提出利用射线追踪和逆合成孔径雷达(Inverse synthetic aperture radar,ISAR)成像确定直升机强散射源位置的方法,形成电磁超构材料和磁性材料一体化设计直升机部分强散射源的隐身设计构想,并计算分析了两... 详细信息

针对武装直升机的宽带隐身问题,提出利用射线追踪和逆合成孔径雷达(Inverse synthetic aperture radar,ISAR)成像确定直升机强散射源位置的方法,形成电磁超构材料和磁性材料一体化设计直升机部分强散射源的隐身设计构想,并计算分析了两款隐身材料加载后对整机隐身效果的影响。首先,分析等效媒质理论、射线追踪与ISAR成像原理。然后,通过射线追踪以及ISAR成像的计算,精确且直观地捕获强散射源部位。最后,给出了两款材料的反射系数并分析加载直升机后单站雷达散射截面(Radar cross section,RCS)变化。计算结果表明,两种不同类型隐身材料覆盖直升机强散射源部位后可以达到局部角域范围内RCS缩减的目的,为隐身材料和直升机蒙皮及旋翼的融合设计提供了参考。

关键词：直升机雷达散射截面射线追踪逆合成孔径雷达成像电磁超构材料磁性材料