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基于机器学习的珠三角秋季臭氧浓度预测

环境科学 2024年第1期45卷 1-7页

作者：陈镇刘润罗征薛鑫汪瑶赵志军暨南大学环境与气候研究院广州511443 粤港澳环境质量协同创新联合实验室广州511443 复旦大学信息与工程学院上海200438

基于2015~2022年珠三角地区的臭氧(O_(3))日最大8 h浓度平均值[MDA8-O_(3),ρ(O_(3)-8h)]的观测数据和气象再分析数据,运用支持向量回归(SVR)、随机森林(RF)、多层感知机(MLP)和轻量级梯度提升机(LG)这4种机器学习方法,建立MDA8-O_(3)... 详细信息

基于2015~2022年珠三角地区的臭氧(O_(3))日最大8 h浓度平均值[MDA8-O_(3),ρ(O_(3)-8h)]的观测数据和气象再分析数据,运用支持向量回归(SVR)、随机森林(RF)、多层感知机(MLP)和轻量级梯度提升机(LG)这4种机器学习方法,建立MDA8-O_(3)预测模型.结果表明,对于全年MDA8-O_(3)预测而言,SVR模型的效果最好,决定系数(R^(2))达0.86,均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)分别为16.3μg·m^(-3)和12.3μg·m^(-3);对于秋季MDA8-O_(3)预测而言,SVR模型的效果依然略优于LG和MLP,其R2、RMSE和MAE分别为0.88、19.8μg·m^(-3)和16.1μg·m^(-3),RF模型在秋季的预测效果最差.采用全年数据构建的模型对秋季MDA8-O_(3)的预测效果比仅采用秋季数据构建的模型效果好,R2相差0.08~0.14.

关键词：珠三角(PRD) 臭氧(O_(3)) 日最大8 h浓度平均值(MDA8-O_(3)) 机器学习预测

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夸克胶子等离子体的手征与自旋物理

科学通报 2024年第15期69卷 1989-2007页

作者：王帅黄旭光复旦大学物理学系上海200438 复旦大学粒子物理与场论中心上海200438 复旦大学核物理与离子束应用教育部重点实验室上海200433 复旦大学上海理论核物理中心上海200438

相对论重离子碰撞可以产生极端高温的夸克胶子等离子体(quark gluon plasma,QGP),同时也可以产生极强的电磁场和流体涡旋场.这些场直接影响QGP中微观粒子的自旋和轨道运动,诱导出新奇的宏观量子现象,比如手征磁效应、手征涡效应、手征... 详细信息

相对论重离子碰撞可以产生极端高温的夸克胶子等离子体(quark gluon plasma,QGP),同时也可以产生极强的电磁场和流体涡旋场.这些场直接影响QGP中微观粒子的自旋和轨道运动,诱导出新奇的宏观量子现象,比如手征磁效应、手征涡效应、手征分离效应、手征电分离效应等手征反常输运现象,以及超子自旋极化、矢量介子自旋排列等现象,并有可能对量子色动力学(quantum chromodynamics,QCD)相结构产生重要影响.这些现象一方面提供了在重离子碰撞中探测QCD的非平庸规范场拓扑结构、强相互作用的电荷-宇称(charge-parity,CP)破坏、夸克胶子物质中的自旋动力学等的实验手段,另一方面也与粒子物理、凝聚态物理、天体物理等发生紧密联系,形成活跃的交叉研究领域.本文对上述宏观量子现象的产生机制以及它们在重离子碰撞中的实验信号等进行了回顾和展望,重点介绍了如下内容:(1)重离子碰撞中强电磁场和流体涡旋场的产生;(2)手征反常输运现象的理论基础和实验信号;(3)手征磁效应和涡效应引起的等离子体不稳定性;(4)QGP中的自旋极化现象.

关键词：夸克胶子等离子体相对论重离子碰撞手征反常输运自旋极化现象

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面向链接预测的知识图谱表示学习方法综述

软件学报 2024年第1期35卷 87-117页

作者：杜雪盈刘名威沈立炜彭鑫复旦大学计算机科学技术学院上海201203 上海市数据科学重点实验室(复旦大学) 上海201203

作为人工智能的重要基石,知识图谱能够从互联网海量数据中抽取并表达先验知识,极大程度解决了智能系统认知决策可解释性差的瓶颈问题,对智能系统的构建与应用起关键作用.随着知识图谱技术应用的不断深化,旨在解决图谱欠完整性问题的知... 详细信息

作为人工智能的重要基石,知识图谱能够从互联网海量数据中抽取并表达先验知识,极大程度解决了智能系统认知决策可解释性差的瓶颈问题,对智能系统的构建与应用起关键作用.随着知识图谱技术应用的不断深化,旨在解决图谱欠完整性问题的知识图谱补全工作迫在眉睫.链接预测是针对知识图谱中缺失的实体与关系进行预测的任务,是知识图谱构建与补全中不可或缺的一环.要充分挖掘知识图谱中的隐藏关系,利用海量的实体与关系进行计算,就需要将符号化表示的信息转换为数值形式,即进行知识图谱表示学习.基于此,面向链接预测的知识图谱表示学习成为知识图谱领域的研究热点.从链接预测与表示学习的基本概念出发,系统性地介绍面向链接预测的知识图谱表示学习方法最新研究进展.具体从知识表示形式、算法建模方式两种维度对研究进展进行详细论述.以知识表示形式的发展历程为线索,分别介绍二元关系、多元关系和超关系知识表示形式下链接预测任务的数学建模.基于表示学习建模方式,将现有方法细化为4类模型:平移距离模型、张量分解模型、传统神经网络模型和图神经网络模型,并详细描述每类模型的实现方式与解决不同关系元数链接预测任务的代表模型.在介绍链接预测的常用的数据集与评判标准基础上,分别对比分析二元关系、多元关系和超关系3类知识表示形式下,4类知识表示学习模型的链接预测效果,并从模型优化、知识表示形式和问题作用域3个方面展望未来发展趋势.

关键词：知识图谱表示学习链接预测多元关系超关系

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微波视觉与SAR图像智能解译

雷达学报（中英文） 2024年第2期13卷 285-306页

作者：徐丰金亚秋电磁波信息科学教育部重点实验室复旦大学上海200433

高分辨率雷达成像技术和人工智能、大数据技术的快速发展,有力促进了雷达图像智能解译技术的进步。由于雷达传感器本身的特殊性和电磁散射成像物理的复杂性,雷达图像的解译缺乏光学图像的直观性,准确迅速识别分类的需求对雷达图像解译... 详细信息

高分辨率雷达成像技术和人工智能、大数据技术的快速发展,有力促进了雷达图像智能解译技术的进步。由于雷达传感器本身的特殊性和电磁散射成像物理的复杂性,雷达图像的解译缺乏光学图像的直观性,准确迅速识别分类的需求对雷达图像解译提出了迫切的挑战。在借鉴人脑光视觉感知机理和计算机视觉图像处理相关技术基础上,进一步融合电磁散射物理规律及其雷达成像机理,我们提出发展微波域雷达图像解译的“微波视觉”的新交叉领域研究。该文介绍微波视觉的概念与内涵,提出微波视觉认知模型,阐述其基础理论问题与技术路线,最后介绍了作者团队在相关问题上的初步研究进展。

关键词：合成孔径雷达(SAR) 雷达成像电磁散射目标识别微波视觉语义电磁散射建模物理智能逆问题视觉感知

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格式塔感知规律在SAR图像中的有效性初探

雷达学报（中英文） 2024年第2期13卷 345-358页

作者：尤瑞希钱昱彤徐丰电磁波信息科学教育部重点实验室复旦大学上海200433

合成孔径雷达(SAR)图像是当前微波视觉研究领域的重要数据源。计算机视觉以光学视觉规律为理论基础,无法有效解译SAR图像。因此,借鉴人类视觉感知规律和计算机视觉技术,并融合电磁物理规律的微波视觉成为当前微波遥感领域的一个重要研... 详细信息

合成孔径雷达(SAR)图像是当前微波视觉研究领域的重要数据源。计算机视觉以光学视觉规律为理论基础,无法有效解译SAR图像。因此,借鉴人类视觉感知规律和计算机视觉技术,并融合电磁物理规律的微波视觉成为当前微波遥感领域的一个重要研究方向。探索微波视觉的认知基础对于完善微波视觉理论体系至关重要。该文旨在探讨光学感知规律在微波视觉中的有效性,作为完善微波视觉理论的基础尝试。格式塔感知规律是一类经典的视觉理论,常用于描述人类视觉系统对外部光学世界的感知规律,是计算机视觉的认知理论基础之一。在此背景下,该文以SAR图像为研究对象,借鉴认知心理学实验的设计流程,对格式塔感知规律中的感知组合律和感知不变律在SAR图像中的有效性进行初步研究,探索微波视觉的认知基础。实验结果表明,格式塔感知规律不能够直接应用到SAR图像的算法设计中,人类视觉系统从光学世界中总结出的知识概念、视觉规律在SAR图像中表现不佳,未来需要针对SAR图像等微波图像的特点总结相应的微波视觉认知规律。

关键词：合成孔径雷达(SAR) 微波视觉认知科学视觉感知格式塔感知规律

基于物理启发机器学习的属性散射中心提取方法

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 2036-2047页

作者：岳子瑜徐丰复旦大学电磁波信息科学教育部重点实验室上海200433

基于参数化散射中心模型进行参数估计是实现合成孔径雷达高级信息获取(SAR AIR)技术的基本思路之一,传统的属性散射中心(ASC)参数估计算法往往具有计算速度慢、算法复杂度高、对参数初值要求高等问题。对此,该文提出一个新的基于无监督... 详细信息

基于参数化散射中心模型进行参数估计是实现合成孔径雷达高级信息获取(SAR AIR)技术的基本思路之一,传统的属性散射中心(ASC)参数估计算法往往具有计算速度慢、算法复杂度高、对参数初值要求高等问题。对此,该文提出一个新的基于无监督学习的端到端框架用于从SAR图像反演ASC参数。首先,利用自编码式网络结构有效提取目标图像特征,缓解由于优化空间复杂非凸导致的直接求解困难,解决初值敏感问题;其次,通过嵌入ASC模型作为物理解码器以将编码器输出约束为正确的ASC参数;最后,通过端到端的模型架构进行学习和推理,达到降低算法复杂度及提高估计速度的目的。通过在仿真和实测数据上进行测试,实验结果表明在0.15 m分辨率测试集SAR图像上取得低于0.1 m的估计误差,反演单个散射中心平均耗时0.06 s,验证了该文所提方法的有效性、高效性与鲁棒性。

关键词：属性散射中心模型参数估计基于物理知识的机器学习

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融合可微分渲染的SAR多视角样本增广

雷达学报（中英文） 2024年第2期13卷 457-470页

作者：贾赫成蒲欣洋王燕妮符士磊徐丰电磁波信息科学教育部重点实验室复旦大学上海200433

合成孔径雷达(SAR)因其全天候、全天时的监测能力在民用和军事领域得到广泛应用。近年来,深度学习已被广泛应用于SAR图像自动解译。然而,由于卫星轨道和观测角度的限制,SAR目标样本面临视角覆盖率不全的问题,这为学习型SAR目标检测识别... 详细信息

合成孔径雷达(SAR)因其全天候、全天时的监测能力在民用和军事领域得到广泛应用。近年来,深度学习已被广泛应用于SAR图像自动解译。然而,由于卫星轨道和观测角度的限制,SAR目标样本面临视角覆盖率不全的问题,这为学习型SAR目标检测识别算法带来了挑战。该文提出一种融合可微分渲染的SAR多视角样本生成方法,结合逆向三维重建和正向渲染技术,通过卷积神经网络(CNN)从少量SAR视角图像中反演目标三维表征,然后利用可微分SAR渲染器(DSR)渲染出更多视角样本,实现样本在角度维的插值。另外,方法的训练过程使用DSR构建目标函数,无需三维真值监督。根据仿真数据的实验结果,该方法能够有效地增加多视角SAR目标图像,并提高小样本条件下典型SAR目标识别率。

关键词：合成孔径雷达(SAR) 可微分SAR渲染器(DSR) 卷积神经网络(CNN) 三维重建多视角样本生成

气相SiO_(2)复合水凝胶聚合物电解质用于近中性锌-空气电池

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物理化学学报 2024年第3期40卷 20-28页

作者：裘科王凤梅廖莫愁朱科润陈嘉威张威夏永姚董晓丽王飞复旦大学化学系复旦大学材料科学系上海市分子催化与创新材料重点实验室上海200433

近中性锌-空气电池具有对锌负极良好的沉积/剥离相容性和对空气中二氧化碳的化学稳定性,在长循环方面展现出极高的应用前景。然而,液态电解质固有的水分挥发问题和可穿戴设备所需的柔性等需求,限制了这一体系的实际应用。本研究复合了... 详细信息

近中性锌-空气电池具有对锌负极良好的沉积/剥离相容性和对空气中二氧化碳的化学稳定性,在长循环方面展现出极高的应用前景。然而,液态电解质固有的水分挥发问题和可穿戴设备所需的柔性等需求,限制了这一体系的实际应用。本研究复合了具有高离子电导率和机械强度的聚丙烯酰胺聚合物骨架、具有丰富硅羟基的保水添加剂气相SiO_(2)和对二氧化碳稳定的近中性电解液,制备了气相SiO_(2)复合水凝胶聚合物电解质(SiO_(2)-HPE)。所合成的SiO_(2)-HPE聚合程度高,表面孔道丰富且元素分布均匀。SiO_(2)表面丰富的硅羟基通过改变HPE中的氢键网络,加强了对水分子的束缚,SiO_(2)-HPE因此展现出了良好的保水性、优异的机械性能和较高的离子电导率,是一种理想的柔性锌-空气电池电解质。基于SiO_(2)-HPE组装的近中性锌-空气电池,在相对湿度为30%的条件下,循环寿命可达200 h。此外,基于SiO_(2)-HPE的柔性近中性锌-空气电池器件在弯曲和剪切等特殊条件下都展现出优异的性能,并且可作为电源为不同的用电器供电,是一种极具潜力的下一代电化学储能器件。

关键词：锌-空气电池水凝胶聚合物电解质近中性气相SiO_(2) 保水性

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金属矿山井巷建设工程碳排放智能测算方法

工程科学学报 2024年第6期46卷 1024-1040页

作者：乔兰邓乃夫马世纪李庆文宋林波张庆龙北京科技大学城市地下空间工程北京市重点实验室北京100083 绿色低碳冶炼与资源综合利用联合实验室北京100083

深入研究金属矿山井巷建设工程的预算定额编制特点,提出基于矿山建设直接系统和辅助系统的双路径碳排放测算架构和计量模型,以实现井巷工程建设期全流程智能碳排测算统计、碳排路径分析及碳排放大户筛分等功能.结合现场工段施工台班表,... 详细信息

深入研究金属矿山井巷建设工程的预算定额编制特点,提出基于矿山建设直接系统和辅助系统的双路径碳排放测算架构和计量模型,以实现井巷工程建设期全流程智能碳排测算统计、碳排路径分析及碳排放大户筛分等功能.结合现场工段施工台班表,深度分析多级剖分下各层级最小单元过程的物质名录清单,总结归纳金属矿山井巷建设工程特有的碳排放因子数据库.利用MySQL关系型数据库形式搭建金属矿山井巷工程十大碳排放基础数据表,同时各数据库由唯一标识码进行标记.最后,利用MATLAB app designer为十大基础数据表建立高效的索引调度机制,并利用整合的双路径碳排放计量模型对金属矿山井巷建设工程开展精细化碳排放测算分析.案例结果显示,本方法能够为金属矿山井巷建设工程在施工前期提供细粒度碳测算分析数据,为后续施工组织设计、低碳技术部署提供具体的数据依托.

关键词：矿山井巷工程金属矿山碳排放测算碳排放因子碳排放数据库