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^(60)Co-γ辐照对卵清蛋白糖基化体系结构和糖基化产物的影响

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中国食品学报 2024年第3期24卷 17-26页

作者：卞中悦涂宗财王辉刘光宪南昌大学食品科学与技术国家重点实验室南昌330047 江西师范大学国家淡水鱼加工技术研发专业中心南昌330022 江西师范大学江西省淡水鱼高值化利用工程技术研发中心南昌330022 江西省农业科学院南昌330299

为探究^(60)Co-γ辐照对糖基化体系结构和糖基化产物的影响,以卵清蛋白(OVA)-葡萄糖体系为研究对象,经0,25,50,75,100 kGy的^(60)Co-γ辐照后,采用SDS-PAGE、荧光光谱、圆二色谱测定其分子质量、三级结构及二级结构的变化。借助高效液... 详细信息

为探究^(60)Co-γ辐照对糖基化体系结构和糖基化产物的影响,以卵清蛋白(OVA)-葡萄糖体系为研究对象,经0,25,50,75,100 kGy的^(60)Co-γ辐照后,采用SDS-PAGE、荧光光谱、圆二色谱测定其分子质量、三级结构及二级结构的变化。借助高效液相色谱法、紫外光谱法测定其体系内产生的有害糖基化产物(果糖胺、丙烯酰胺、荧光性AGEs、戊糖素、类黑精)的含量。OVA分子质量和表面疏水性的增加、内源荧光强度和α-螺旋含量的降低、β-结构(β-折叠和β-转角)含量的增加表明,^(60)Co-γ辐照呈剂量依赖性,促进了OVA与葡萄糖的糖基化反应。此外,^(60)Co-γ辐照后体系内产生的果糖胺、丙烯酰胺的含量呈现先上升后下降的趋势,在辐照剂量为50 kGy时达到最大值。荧光性AGEs、戊糖素、类黑精的含量以剂量依赖性方式增加。综合来看,为了减少辐照加工过程中蛋制品内有害糖基化产物的含量,提高其安全性,需将^(60)Co-γ辐照的剂量控制在25 kGy以内。本研究结果为未来扩展食品辐照技术在蛋制品方面的应用提供一定的科学依据。

关键词：卵清蛋白 ^(60)Co-γ辐照糖基化体系结构糖基化产物

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聚酰亚胺基阻燃相变材料研究进展

现代塑料加工应用 2024年

作者：肖泳霜林家辉李同兵黄锦涛广东工业大学材料与能源学院广东安拓普聚合物科技股份有限公司

综述了纤维状、薄膜状、气凝胶状聚酰亚胺基阻燃相变材料的制备、性能与应用，并对其未来发展进行了展望。

关键词：聚酰亚胺相变材料阻燃气凝胶薄膜纤维

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基于改进YOLOv8n的茶叶嫩稍检测方法

农业工程学报 2024年第12期40卷 165-173,F0003页

作者：杨大勇黄正栎郑昌贤陈宏涛江新凤南昌大学先进制造学院南昌330031 江西省经济作物研究所/江西省茶叶质量与安全控制重点实验室/特色果树茶叶种植与高值利用江西省重点实验室南昌330046

针对名优茶智能采摘中茶叶嫩梢识别精度不足的问题,该研究对YOLOv8n模型进行优化。首先,在主干网络中引入动态蛇形卷积(dynamic snake convolution,DSConv),增强模型对茶叶嫩梢形状信息的捕捉能力;其次,将颈部的路径聚合网络(path aggre... 详细信息

针对名优茶智能采摘中茶叶嫩梢识别精度不足的问题,该研究对YOLOv8n模型进行优化。首先,在主干网络中引入动态蛇形卷积(dynamic snake convolution,DSConv),增强模型对茶叶嫩梢形状信息的捕捉能力;其次,将颈部的路径聚合网络(path aggregation network,PANet)替换为加权双向特征金字塔网络(bi-directional feature pyramid network,BiFPN),强化模型的特征融合效能;最后,在颈部网络的每个C2F模块后增设了无参注意力模块(simple attention module,SimAM),提升模型对茶叶嫩梢的识别关注度。试验结果表明,改进后的模型比原始模型的精确率(precision,P)、召回率(recall,R)、平均精确率均值(mean average precision,m AP)、F1得分(F1 score,F1)分别提升了4.2、2.9、3.7和3.3个百分点,推理速度为42帧/s,模型大小为6.7 MB,满足低算力移动设备的部署条件。与Faster-RCNN、YOLOv5n、YOLOv7n和YOLOv8n目标检测算法相比,该研究提出的改进模型精确率分别高出57.4、4.4、4.7和4.2个百分点,召回率分别高出53.0、3.6、2.8和2.9个百分点,平均精确率均值分别高出58.9、5.0、4.6和3.7个百分点,F1得分分别高出了56.8、3.9、3.7和3.3个百分点,在茶叶嫩梢检测任务中展现出了更高的精确度和更低的漏检率,能够为名优茶的智能采摘提供算法参考。

关键词：图像处理图像识别名优茶智能采摘茶叶嫩梢目标检测 YOLOv8n

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A549肺癌干细胞裂解物致敏的DC疫苗体外诱导抗肺癌免疫效应的研究

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A549肺癌干细胞裂解物致敏的DC疫苗体外诱导抗肺癌免疫效应的研...

作者：陈乐天南昌大学

学位级别：硕士

不同结构有机二元胺调控甲脒基钙钛矿薄膜及其太阳能电池性能研究

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不同结构有机二元胺调控甲脒基钙钛矿薄膜及其太阳能电池性能研究

作者：林家盛南昌大学

学位级别：硕士

近年来,FAPbI3(HC（NH2）2PbI3)钙钛矿材料因其优异的光电性能、理想的带隙和高的热稳定性,备受研究者青睐。然而,FAPbI3仍然存在一定的缺点。首先,在常温条件下,α-FAPbI3相（立方结构,黑色光伏相）展现出了较低的稳定性,倾向于自发地... 详细信息

近年来,FAPbI3(HC（NH2）2PbI3)钙钛矿材料因其优异的光电性能、理想的带隙和高的热稳定性,备受研究者青睐。然而,FAPbI3仍然存在一定的缺点。首先,在常温条件下,α-FAPbI3相（立方结构,黑色光伏相）展现出了较低的稳定性,倾向于自发地转化成δ-FAPbI3相（六方结构,黄色非光伏相）。其次,FAPbI3钙钛矿薄膜通常是由低温溶液法制备的多晶薄膜,由于制备过程中热力学与动力学的影响因素过多,导致薄膜在表面与晶界处形成了大量缺陷,这些缺陷不仅为外界水、氧的入侵提供了通道,加速FAPbI3降解,而且也会导致严重的载流子非辐射复合,从而劣化钙钛矿太阳能电池（PSCs）性能。此外,快速的结晶还会导致所制备的薄膜晶粒尺寸小、表面粗糙度大,从而不利于钙钛矿活性层与电荷传输层界面处的电荷传输与提取。因此,提高FAPbI3钙钛矿薄膜的晶体质量、优化微观形貌、提高稳定性是制备高效稳定PSCs的关键。为此,研究者们开发了多种添加剂,用于结晶生长调控、缺陷钝化和界面改性等。其中,多功能有机胺是最常用的一类添加剂,其的引入能够有效调控钙钛矿的结晶生长行为,钝化缺陷,改善表面性质,从而在制备高性能PSCs中发挥着重要作用。然而,到目前为止,常用的有机胺多为伯胺,而其他类型的有机胺（如仲胺、叔胺）,研究较少。此外,与一元胺相比,二元胺具有两个胺基基团,从而能够表现出更好的缺陷钝化能力。基于以上考虑,本文选取一系列不同结构有机二元胺,将其碘化后掺入PbI2前驱体溶液中,使用两步法制备FAPbI3钙钛矿薄膜及其光伏器件。本文主要研究了不同结构的有机二元胺对FAPbI3钙钛矿薄膜及其太阳能电池器件的性能和稳定性影响,主要工作如下:1.选取三种链长相同,胺基基团分别为伯胺、仲胺、叔胺的有机二元胺:1,6-已烷二胺（HDA）、N,N'-二甲基-1,6-己二胺（DHDA）和N,N,N',N'-四甲基-1,6-己二胺（THDA）,将其碘化物（HDAI、DHDAI和THDAI）作为添加剂,用于制备FAPbI3钙钛矿薄膜及其太阳能电池器件。研究结果表明,三种不同胺基有机二元胺碘化物的掺入均能有效提高钙钛矿薄膜的结晶性,促使晶体择优取向生长,钝化缺陷,抑制载流子非辐射复合,延长载流子寿命,阻挡外界水分的入侵,从而提升器件效率和稳定性。其中,DHDAI既与PbI2、钙钛矿之间存在较强的相互作用,同时又具有较强的分子间范德华力,从而掺杂效果最佳。最终,基于DHDAI掺杂的FAPbI3基PSCs器件PCE达到21.73%,且表现出良好的湿度稳定性和热稳定性,未封装的DHDAI掺杂器件在室温、湿度为50±5%的大气环境中存储30天后,其PCE仍能保持为初始值的84.9%。2.选取三种胺基基团相同,链长不同的有机二元仲胺:N,N'-二甲基乙二胺（DEDA）、N,N'-二甲基-1,4-丁二胺（DBDA）和N,N'-二甲基-1,6-己二胺（DHDA）,将其碘化物（DEDAI、DBDAI、DHDAI）作为添加剂,用于制备FAPbI3钙钛矿薄膜及其器件。研究结果表明,三种不同链长的有机二元仲胺碘化物的掺杂均能够调节钙钛矿的成核与晶体生长,提高薄膜结晶性、增大晶粒尺寸、促进晶体择优取向生长,钝化缺陷,提高薄膜稳定性。同时,研究发现,有机二元仲胺的链长对优化钙钛矿薄膜性能起着重要作用。其中,DBDAI具有合适尺寸,可以协同钝化钙钛矿薄膜的两个缺陷位点,具有最佳的缺陷钝化效果。基于DBDAI掺杂的PSCs器件表现出22.22%的PCE,且具有良好的湿度稳定性,未封装的DBDAI掺杂器件在室温、湿度为50±5%的大气环境中存储30天后,其PCE仍能保持为初始值的89.3%。本文详细探究了不同结构的有机二元胺对FAPbI3钙钛矿薄膜及其太阳能电池器件性能的影响,为设计新型有机胺添加剂,实现高效稳定FAPbI3基PSCs提供有益参考。

关键词： FAPbI3钙钛矿太阳能电池二元胺缺陷钝化光电转换效率稳定性

低聚物辅助光活性层策略构建高效有机太阳能电池

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低聚物辅助光活性层策略构建高效有机太阳能电池

作者：周春香南昌大学

学位级别：硕士

有机太阳能电池(OSCs)作为一种新兴的光电转换技术,具有制备成本低、质量轻、溶液处理等优点,可实现半透明、柔性、大面积印刷,在汽车光伏,农业光伏,建筑光伏等领域具有广阔的应用前景。三元共混策略是构建高性能活性层,推动有机太阳能... 详细信息

有机太阳能电池(OSCs)作为一种新兴的光电转换技术,具有制备成本低、质量轻、溶液处理等优点,可实现半透明、柔性、大面积印刷,在汽车光伏,农业光伏,建筑光伏等领域具有广阔的应用前景。三元共混策略是构建高性能活性层,推动有机太阳能电池光电转化效率不断提升的高效方式,具有拓宽光谱吸收、增强电荷传输和收集、调控结晶度和微观相分离尺度等多种优势。然而,第三组分的功能强烈依赖于它们的结构和性质,而且三元体系比常规二元体系的形貌组装存在更多的不确定性和复杂性,因此第三组分的选择非常关键。本论文采用简单易行的低聚物策略构筑第三组分,调控活性层中给体材料的分子能级、光吸收和薄膜形貌,从而提升器件的各项参数和光电转化效率,获得高效且稳定的有机太阳能电池,具体研究工作分为以下两个方面:(1)我们率先提出的D-A型低聚物辅助光活性层策略,利用低聚物与主体聚合物结构的相似性和性能的互补性,结合二元器件和三元器件的优势,实现了活性层性能优化。基于此,我们进一步设计并合成了两种基于PM6主体聚合物骨架单元的超高共平面和强结晶性的纯A(BDD)型低聚物:二聚体AA和三聚体AAA,并将其作为第三组分加入到主体聚合物活性层中。研究表明,这两种低聚物分别与PM6共混,都可以有效降低HOMO能级,增强光吸收,并与PM6形成合金相,而且该高共平面性结构能诱导PM6增强结晶,形成更强的π-π堆积。其中通过添加低聚物AA,PM6:Y6器件、PM6:BTP-e C9器件最高实现了16.95%和18.00%的器件效率,且器件稳定性也得到改善。这项工作丰富了低聚物的选择原则,进一步证实了低聚物提高器件整体性能的简单有效性。(2)无规共聚物在精确调节分子内电荷转移性质、分子聚集性质、混相等方面表现出极大的便利性,然而主链单元无序共聚造成了主链规整度的破坏,影响了分子有序堆叠和电荷传输。对此,在前一个工作基础上,我们将低聚物辅助策略应用于无规共聚物光活性层中,选取了两种无规共聚给体材料PM1和PMZ-10,以Y6作为受体,低聚物ADA作为第三组分构建OSCs活性层。研究结果表明,ADA能与无规共聚给体聚合物良好混溶,能与主体聚合物形成一个给体单相,降低组分的复杂性。其次,由于ADA的高结晶度,它能促进主体无规共聚物的有序堆叠,并且改善Y6的结晶,优化活性层的晶粒尺寸和相分布,提升激子解离和电荷传输效率。最终,PM1:ADA:Y6器件获得16.26%的性能,PMZ-10:ADA:Y6 OSC的器件获得了16.42%的PCE。这项工作表明了低聚物辅助光活性层对于无规共聚物体系的有效性,进一步证明了该简便策略提高有机光伏器件整体性能的广泛可行性。

关键词：有机太阳能电池低聚物三元共混策略本体异质结

复合富水砂层中盾构掘进土体稳定性和漏水漏砂分析

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复合富水砂层中盾构掘进土体稳定性和漏水漏砂分析

作者：刘子彰南昌大学

学位级别：硕士

随着南昌城市建设的不断发展,地铁建设也相应的快速发展。老城区地铁施工环境复杂,避免不了穿过旧河道以及地下管网,其施工难度大、风险高。在复杂地层的施工过程中,由于地层条件的复杂性,容易产生不均匀沉降等工程问题,如穿越河流或建... 详细信息

随着南昌城市建设的不断发展,地铁建设也相应的快速发展。老城区地铁施工环境复杂,避免不了穿过旧河道以及地下管网,其施工难度大、风险高。在复杂地层的施工过程中,由于地层条件的复杂性,容易产生不均匀沉降等工程问题,如穿越河流或建筑物时容易造成河床破坏或建筑物倾斜和坍塌、隧道端头位置地层坍塌、穿越富水砂层时漏水漏砂等,这些灾害一旦发生将很大影响人民的生命财产安全,因此研究盾构掘进土体的稳定性和漏水漏砂问题对于当前城市建设有重要意义。本文以南昌地铁4号线穿越抚河的实际工程案例为背景,分别从掘进过程中的上覆土体稳定性、始发处端头土体稳定性以及复合富水砂层中双孔漏水漏砂等三个方面,并从多个因素对盾构土体稳定性进行分析,开展土体的沉降、土体的流失、漏水漏砂的位移规律研究,并得出结论:(1)基于富水砂层中盾构掘进土体稳定性分析可知,随着河流水位高度上升,地层沉降相应增大,河流水位1m、2m和3m时的地层沉降分别为7.93mm、8.51mm和9.13mm;另外拱顶土压力也由102k Pa、104.1k Pa增加到104.8k Pa,因此河流水位上升,隧道拱顶的土压力越大。在开挖速度为6环/天、9环/天和12环/天,其沉降值由8.46mm、8.05mm到6.17mm;土压力值也由98.9k Pa、100k Pa到101k Pa;因此当掘进速度越快时,对附近土体的扰动越小,因此造成上部土体的沉降就越小,土压力减小的程度就越小。隧道正上方的土下陷表现出类似沙漏的沉降形态,并且随着隧道埋深加大,其在水平方向的散布面积也随之扩大,沙漏形状的最宽处位于隧道顶部正上方;隧道底下土层,其下沉状况呈现阶梯状,形状面积相较于上部而言较小,并主要聚合在隧道拱底部位。(2)基于始发处端头土体稳定性数值模拟分析可知,隧道顶部若是存在地下水时,端头土体有更多的土进入塑性状态且塑性变形的颗粒数目增加;反之位于隧道底部地下水对土体稳定性的负面作用极其微弱。基于颗粒流离散单元的失稳判据(能量突变法)分析,地下水位0.1m时折减系数为0.79,0.2m时折减系数为0.87,0.3m时为1.03,地下水位的深度和折减系数基本上呈线性关系,地下水位较小时,安全系数也较小。细颗粒含量在20%时折减系数为1.01,40%时折减系数为0.94,60%时折减系数为0.91,80%时折减系数为0.82,细颗粒占比越小,折减系数也较小。(3)基于复合富水砂层中双孔漏水漏砂分析可知,颗粒的沉降速率和沉降范围与粒径相关,粒径越小沉降幅度越大;细砂在漏水漏砂口迅速流失,而中砂形成短暂的土洞而在上部压力的作用下坍塌,粗砂则形成稳定的土拱阻止砂土继续流失。工况1和工况2成拱时间大约为30s,工况3成拱时间83s,工况4成拱的时间为75s,工况5成拱时间为136s,工况6成拱时间为122s。当下部为粗砂层时,上部两层(细砂和中砂)组合对成拱时间影响较小;而当下部为细砂层时,上部两层(粗砂和中砂)组合对成拱时间影响较大;成拱时间与颗粒粒径有一定关系,下层粒径越小成拱时间越长。以砂层组合相同的12-12型的工况1和12-10型的工况3为例进行比较:工况1左孔最大沉降深度为7.01cm,右孔为7.02cm,工况3的左孔最大沉降深度为4.84cm,右孔为1.91cm。孔径越小,最大沉降深度越小,且孔径差越大对右孔的影响越明显。最大沉降范围的影响规律与此类似。(4)通过归一化处理,PFC 3D模拟结果在同一时间点与室内模拟实验监测值一致,PFC 3D可以较好地模拟漏水漏砂问题。对于双孔孔径相同的工况,位移场从模拟开始后由孔口处开始向上方蔓延,且粒径越小,位移场扩大的速度和最终的规模越大,相同时间内颗粒位移也越大;速度场的变化从孔口开始向外扩散,粒径越小速度变化越快,这与位移场的规律相类似,但在工况内的土体成拱后,土体基本保持稳定,其速度基本为零。由于12-12型和12-10型由于左孔相同,所以左孔的位移场比较类似,右孔明显可以看出12-10型的规模小于12-12型,因此右孔的位移场随孔径的增大而增大;由于双孔孔径不同,右孔对左孔有明显的剥离效应,表现出左侧比右侧有更大的速度和流动范围,孔径越大,颗粒速度越大,流动范围也越大。

关键词：富水砂层复合砂层盾构土体稳定性数值模拟漏水漏砂

基于羟基磷灰石纳米管的骨支架3D打印制备及性能研究

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基于羟基磷灰石纳米管的骨支架3D打印制备及性能研究

作者：翟壮壮南昌大学

学位级别：硕士

伴随着全球老龄化情况的加剧,并且由于各种疾病感染和交通事故引起的骨折和骨缺损现象不断增加,每年有超过400万次手术中要使用到骨代替材料来治疗骨缺损,故在临床治疗中对骨移植物的需求也在日益提升。羟基磷灰石（HA）是与人体骨骼成... 详细信息

伴随着全球老龄化情况的加剧,并且由于各种疾病感染和交通事故引起的骨折和骨缺损现象不断增加,每年有超过400万次手术中要使用到骨代替材料来治疗骨缺损,故在临床治疗中对骨移植物的需求也在日益提升。羟基磷灰石（HA）是与人体骨骼成分相近的无机矿化物,也是当下常用的骨修复材料之一,但是,其脆性大、降解困难以及缺乏抗菌性等限制了其单独应用。本文主要采用水热法制备了一种具有特殊管状通道结构的羟基磷灰石纳米管（HANT）,实验中对HANT的形成机理以及不同微观结构羟基磷灰石的生物活性进行研究,并且利用锶离子（Sr+）对HANT进行修饰,进一步提高其成骨分化能力。另外,通过在HANT上加载抗菌药物头孢地尼,能够赋予HANT抗菌性。聚乳酸（PLA）具有良好的生物相容性,通过将PLA与HANT混合形成HANT/PLA生物复合材料,然后利用气动挤出3D打印技术制备了一种多孔的HANT-PLA复合支架,并对不同含量HANT对复合材料的亲水性、力学性能和可打印性进行研究。分别采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和EDS对HANT、HANT-Sr以及复合材料的成分和结构进行了表征,并且对HANT-PLA支架的微观结构形貌、孔隙率、力学性能、矿化效果、降解性以及抗菌性进行研究。最后,通过对体外MC3T3-E1细胞在HANT-Sr-PLA支架上的黏附情况、对生长增殖和成骨分化的影响来验证其生物活性。实验结果表明,采用水热法一步合成的HANT具有中空的管状结构,其平均管径约为610 nm,长度约为66μm,这种特殊的大通道结构载药率更高,可以作为一种优秀的载体。通过CCK-8法检测证明,HANT材料浸出液中的细胞培养物表现出无细胞毒性和高增殖性,而且与颗粒状HA和线状HAW对比,HANT的生物活性相对更好一些。其次,锶离子可以在不破坏HANT管状结构的情况下很好地掺杂到HANT中,掺入锶离子后会使原有HANT的管长缩短,管长约在16μm,导致其比表面积增加,进一步提高HANT的载药量并且优化了HANT的成骨分化能力。与HA的载药率相比HANT-Sr载药率约提高了6%,载药效果相对更佳,并且药物释放时间长达约200个小时。采用3D打印制备的HANT-PLA支架具有三维空间结构,孔隙交错,并且在支架表面也布满了大量微孔,这些微孔增大了支架表面的粗造度,也为细胞的生长和黏附提供了更好的环境。与HA-PLA支架和纯PLA支架相比,HANT-PLA复合支架具有孔隙率高、连通性好、生物活性更好、骨诱导性更好等优点。在PBS溶液中浸泡一周后,在HANT-PLA支架材料表面上形成了一层大量磷灰石,表明支架早期矿化效果优异。细胞粘附性实验结果显示细胞在HANT-PLA支架表面具有良好的扩散和正常表型延伸。支架和细胞的共培养结果证实,HANT-PLA支架表现出更高的生物相容性,对刺激细胞增殖分化起到有效作用;其次,在掺杂锶离子后的HANT-Sr-PLA支架表现出最佳的ALP活性,并且负载有头孢地尼的HANT-Sr-PLA复合支架表现出更好的药物缓释能力和抗菌效果,该支架有望在植入人体后能够很好避免局部炎症的发生。综上所述,HANT-PLA支架具有可降解性、良好的生物活性和细胞相容性等特性,并且所制备的HANT-Sr-PLA复合支架在成骨和释药方面表现优异的性能,未来会在骨修复等领域有广阔的应用前景。

关键词：羟基磷灰石纳米管气动挤出3D打印离子掺杂药物释放抗菌性

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面向联邦学习的差分隐私保护优化算法研究

面向联邦学习的差分隐私保护优化算法研究

作者：彭子豪南昌大学

学位级别：硕士

联邦学习作为一种新兴的分布式机器学习技术,不仅实现了多方协同参与中央模型的训练,而且在保护参与方隐私数据方面展现出显著优势,因此备受关注。然而,近期研究表明,尽管联邦学习具备固有的隐私保护机制,但仍存在被恶意攻击的风险。攻... 详细信息

联邦学习作为一种新兴的分布式机器学习技术,不仅实现了多方协同参与中央模型的训练,而且在保护参与方隐私数据方面展现出显著优势,因此备受关注。然而,近期研究表明,尽管联邦学习具备固有的隐私保护机制,但仍存在被恶意攻击的风险。攻击者可能通过拦截梯度信息,并利用梯度反转、生成对抗网络等手段,成功窃取参与方的隐私数据,进而引发隐私泄露的问题。因此,为有效应对这些隐私威胁,需要采取更为严密和周全的隐私保护措施。目前,联邦学习的隐私保护方案主要划分为加密类和噪声扰动类两大类。前者通过加密解密操作确保数据隐私安全,但频繁的加密解密操作给系统的计算和传输带来了沉重的负担,影响了整体效率。相对而言,噪声扰动类方案通过添加差分隐私噪声来降低隐私泄露风险,尽管其实现相对高效,但不可避免地会对系统精度造成一定影响。本文将差分隐私与联邦学习相结合,旨在实现用户隐私保护与系统性能优化的双重目标。为实现这一目标,本文深入剖析了差分隐私导致联邦学习精度下降的作用机理,即差分隐私引入的噪声导致传统联邦学习算法难以直接优化带有噪声的收敛上界。针对这一关键问题,本文针对性地提出了一种新颖且高效的双端学习率优化算法,并证明所提出的优化算法在非凸损失函数和凸损失函数条件下理论上均能实现收敛。同时,通过实验验证了算法的有效性。本论文的主要研究内容如下:1.本文提出一种高效的双端学习率优化算法,旨在解决现有优化算法效率低下的问题。该算法在模型聚合阶段,仅通过引入服务端学习率的概念,有效应对了由于差分隐私添加的噪声导致模型的收敛上界无法被直接优化的难题。在训练过程中,该算法基于学习率衰减的理念,通过精准地调整每一轮的服务端和客户端学习率,有效缓解了差分隐私引入的噪声对系统学习性能的不利影响,从而提升了联邦学习的整体效率和性能。2.当前大多数优化方案往往缺乏足够的理论支撑,多基于启发式方法。本文对提出的双端学习率优化算法进行了严格的收敛性分析。收敛性分析结果表明,在损失函数为强凸函数的条件下,该算法能够收敛至全局最优点;而在非凸函数的条件下,也能收敛至鞍点或局部最优点,从而为优化算法提供了坚实的理论支撑。3.为验证算法的性能,本文在MNIST和CIFAR10数据集上进行仿真实验,实验结果充分展示了所提出算法的性能优势。

关键词：联邦学习差分隐私隐私保护收敛性分析