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基于CNN与LSTM复合深度模型的恒星光谱分类算法

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光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1668-1675页

作者：李浩赵青崔辰州樊东卫张成奎史艳翠王嫄天津科技大学人工智能学院天津300457 中国科学院国家天文台北京100012

恒星光谱分类是天文学领域中非常重要的研究方向。随着科技的迅猛发展,大型巡天望远镜采集的恒星光谱数据已经达到了TB或甚至PB级别,传统的分类方法已经无法满足如此庞大数据量的处理需求。正确分类光谱对于研究恒星的物理性质以及演化... 详细信息

恒星光谱分类是天文学领域中非常重要的研究方向。随着科技的迅猛发展,大型巡天望远镜采集的恒星光谱数据已经达到了TB或甚至PB级别,传统的分类方法已经无法满足如此庞大数据量的处理需求。正确分类光谱对于研究恒星的物理性质以及演化过程具有重要意义。CNN通过卷积运算学习数据的局部特征,去除冗余信息,并通过最大池化运算对特征进行压缩。然而,由于原始CNN模型的全连接层缺乏长距离依赖挖掘的功能,如果加入LSTM网络,通过其独特的三个“门”的远距离依赖挖掘能力可提取的重要特征,并检测特征中的微小差异,恰好可以解决这个问题。因此,提出了一种基于CNN和LSTM复合的深度模型,用于对LAMOST DR8中的恒星光谱进行分类。这种模型能够更好地学习恒星光谱的特征,为恒星演化研究提供了重要的帮助。为了提高模型的收敛速度,使用了常见的Z-Score标准化方法对数据进行处理。提出的模型在F、G、K三分类实验中取得了94.56%的分类准确率。同时,与前人使用过的RBM、PILDNN、PILDNN、DBN、Inception v3、1D-SSCNN、LSTM方法进行对比,结果表明该方法具有更高的分类准确率。在十分类实验中,该方法取得了97.35%的准确率,并且相比于仅使用LSTM、1D-SSCNN方法的实验结果,该方法的结果更好,且训练时间减少了近十倍。使用F1-score对每类恒星光谱分类准确度进行说明,在三分类和十分类实验中,每类的F1值都在0.9以上。与前人在文献中的实验结果进行对比,该模型的结果更好。通过混淆矩阵的结果,可以得出该模型在光谱种类越多的实验中准确率越高,甚至可以达到100%。综上所述,所提出的基于CNN和LSTM相结合的模型可以有效地对大规模恒星光谱数据进行分类,并取得了优异的分类效果。

关键词： LAMOST 恒星光谱分类卷积神经网络长短期记忆网络 Z-Score标准化

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驾驶员疲劳驾驶检测研究综述

山东大学学报(工学版) 2024年第2期54卷 1-12页

作者：杨巨成魏峰林亮贾庆祥刘建征天津科技大学人工智能学院天津科技大学机械工程学院

司机疲劳驾驶检测对于交通安全至关重要，有效的疲劳识别技术可以降低因疲劳引起的交通事故。对司机疲劳驾驶检测方法进行系统综述。介绍司机疲劳的概念及其检测的必要性，阐述疲劳驾驶行为特征并进行分类。详细总结目前广泛使用的几种... 详细信息

司机疲劳驾驶检测对于交通安全至关重要，有效的疲劳识别技术可以降低因疲劳引起的交通事故。对司机疲劳驾驶检测方法进行系统综述。介绍司机疲劳的概念及其检测的必要性，阐述疲劳驾驶行为特征并进行分类。详细总结目前广泛使用的几种疲劳驾驶公开数据集，通过归纳分析各数据集特点，对比其适用性和局限性，为后续研究提供宝贵资源。综合分析基于面部特征、生理信号特征、车辆特征以及多特征融合的司机疲劳驾驶检测方法，对比各类方法的优劣。总结司机疲劳驾驶检测领域面临的问题与挑战，对未来的发展方向进行展望。

关键词：疲劳驾驶交通安全多特征融合驾驶行为疲劳检测

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基于改进遗传算法的柔性作业车间调度研究

制造技术与机床 2024年第4期 167-172页

作者：金秋王清岩原博文天津科技大学经济与管理学院天津300457

针对柔性作业车间的多目标调度问题,文章建立以最大完工时间、能耗为目标的数学模型,提出一种多目标的改进遗传算法的求解方法。首先,在交叉算子中使用均匀交叉法,采用了基于邻域的变异算子。其次,针对交叉变异算子进行了非均匀改进,旨... 详细信息

针对柔性作业车间的多目标调度问题,文章建立以最大完工时间、能耗为目标的数学模型,提出一种多目标的改进遗传算法的求解方法。首先,在交叉算子中使用均匀交叉法,采用了基于邻域的变异算子。其次,针对交叉变异算子进行了非均匀改进,旨在增加算法搜索能力。通过动态调整非均匀交叉和非均匀变异的概率,提高搜索空间覆盖率,避免陷入局部最优解。最后,采用基准算例Kacem测试集进行测试。实验证明,该改进算法有效地解决了同时考虑最大完工时间和能耗的多目标调度问题,取得了显著的改善效果。

关键词：柔性作业车间调度遗传算法非均匀交叉非均匀变异

工况条件下富氢气体中CO选择性氧化反应的耐受性调控及作用机制研究

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化学学报 2024年第7期82卷 819-832页

作者：王力鹏曹道帆刘雪李超刘科南方科技大学理学院化学系深圳518055

一氧化碳选择性氧化(CO-PROX)是纯化富氢气体耦合燃料电池发电的关键步骤,CO-PROX能够通过催化作用优先氧化脱除重整气中的CO杂质,将CO浓度降低至0.001%或0.010%以下,为燃料电池系统供给高纯H_(2)提供了技术选择.在多数的文献研究工作中... 详细信息

一氧化碳选择性氧化(CO-PROX)是纯化富氢气体耦合燃料电池发电的关键步骤,CO-PROX能够通过催化作用优先氧化脱除重整气中的CO杂质,将CO浓度降低至0.001%或0.010%以下,为燃料电池系统供给高纯H_(2)提供了技术选择.在多数的文献研究工作中,研究者一般采用模拟的重整气组分来评估新型催化剂材料的活性,设置出理想的CO-PROX反应气氛(惰性气体作为配气代替重整尾气中的CO_(2)和H_(2)O,模拟较低的H_(2)比例等),使研究的科学问题更加集中具体,然而少有研究综合考虑实际工况因素的影响、反应器设计、传质传热、反应器单元衔接等问题.本研究综述侧重考察调研了H_(2)O和CO_(2)对CO-PROX反应的作用,以及实际工况下可能存在的其他因素的影响,概括分析了上述因素对CO-PROX反应的抑制/促进作用,同时归纳整理了提升耐受性的可行调控策略,为CO-PROX领域的基础研究和工程应用衔接提供重要参考依据.

关键词： CO选择性氧化 H_(2)O与CO_(2)影响抑制/促进作用调控改性策略

重组大肠杆菌发酵条件优化提高D-阿洛酮糖3-差向异构酶活性的研究

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食品与发酵工业 2024年第4期50卷 253-259页

作者：刘微微常楚婷冯敬杰张家赫李飞胜丁文涛王昌禄天津科技大学食品科学与工程学院天津300457

功能性稀有糖D-阿洛酮糖主要由基因工程菌株表达D-阿洛酮糖3-差向异构酶(D-allulose 3-epimerase,DAE)催化果糖生产。该研究以表达DAE的重组大肠杆菌为研究对象,利用单因素试验对发酵培养基的碳源、氮源、金属离子等成分进行优化,获得... 详细信息

功能性稀有糖D-阿洛酮糖主要由基因工程菌株表达D-阿洛酮糖3-差向异构酶(D-allulose 3-epimerase,DAE)催化果糖生产。该研究以表达DAE的重组大肠杆菌为研究对象,利用单因素试验对发酵培养基的碳源、氮源、金属离子等成分进行优化,获得了最佳的培养基组合:蔗糖10 g/L、大豆蛋白胨15 g/L、(NH4)2SO_(4)3 g/L、KH2PO_(4)3 g/L、MgSO_(4)0.5 g/L、MnSO_(4)0.025 mmol/L。在此基础上,利用单因素试验对培养条件进行研究,确定了最佳发酵诱导时间(10 h)、接种量(3%,摇瓶)、装液量(30%)以及异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(isopropyl-beta-D-thiogalactopyranoside,IPTG)添加浓度(1 mmol/L),使OD_(600)增加了1.46倍,酶活提高了2.57倍。在此基础上,利用5 L发酵罐进行放大发酵实验,确定了最佳诱导时间。在最佳条件下,经过18 h的诱导发酵,菌体OD_(600)最高值达51.8,干重达到21.5 g/L,酶活达到103.8 U/mL。当细胞添加量为0.014 g DCW/L时,以500 g/L D-果糖为底物,pH为7,50℃,1 h转化率达28.76%,D-阿洛酮糖最高生成量可达149.74 g/L。该研究对D-阿洛酮糖3-差向异构酶的发酵生产具有参考价值。

关键词： D-阿洛酮糖-3-差向异构酶重组大肠杆菌高密度发酵发酵优化重组蛋白

β-乳球蛋白与红曲色素非共价相互作用及其对色素稳定性的影响

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食品科学技术学报 2024年第1期42卷 32-44页

作者：赵楠李秉桓宋宇宁韩钊武淑芬天津科技大学食品科学与工程学院天津300457 天津兰瑞生物科技有限公司天津300384

为探究在不同pH值(2.6、6.2、7.1、8.2)条件下,β-乳球蛋白(β-lactoglobulin,β-LG)与红曲色素(monascus pigments,Mps)提取物之间的结合特性,构建了4种复合体系,并利用荧光光谱、圆二色谱以及分子对接方法对β-LG与Mps之间的互作行为... 详细信息

为探究在不同pH值(2.6、6.2、7.1、8.2)条件下,β-乳球蛋白(β-lactoglobulin,β-LG)与红曲色素(monascus pigments,Mps)提取物之间的结合特性,构建了4种复合体系,并利用荧光光谱、圆二色谱以及分子对接方法对β-LG与Mps之间的互作行为进行研究,同时评价了复合物(β-LG&Mps)的抗氧化活性、热稳定性以及光稳定性。结果表明,在实验pH值范围内,Mps与β-LG的结合导致β-LG内源荧光发生猝灭,二者主要借助范德华力、疏水相互作用以及氢键等非共价作用力结合,但β-LG的二级结构变化不显著;β-LG&Mps的DPPH自由基清除能力高于单独任一组分,但低于两组分之和,即β-LG与Mps在DPPH自由基清除方面表现出拮抗作用。与β-LG形成复合物后,在pH值为6.2、7.1、8.2,温度为50℃时,与未复合的Mps相比,Mps的保留率分别提高了58%、30%和24%;在pH值为6.2、7.1、8.2,温度为25℃,光照强度为600 Lux,光照时间为36 h时,与未复合的Mps相比,Mps的保留率分别提高了65%、43%和43%。在pH值为2.6时Mps热稳定性和光稳定性仍然较差,即β-LG提高了Mps在pH值为6.2、7.1、8.2时的热稳定性与光稳定性。通过食品组分相互作用对改善Mps稳定性的探讨,旨在为Mps相关产品的开发提供有益参考。

关键词： β-乳球蛋白红曲色素相互作用 pH值稳定性

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重组大肠杆菌全细胞催化制备假尿苷

生物工程学报 2024年第3期40卷 799-811页

作者：王倩倩刘亚琦屈琰刘欢高歌徐庆阳陈宁范晓光天津科技大学生物工程学院天津300457 天津科技大学工业发酵微生物教育部重点实验室天津300457

假尿苷是非编码RNA中含量最多的修饰核苷,在生物和医药领域用途广泛。现有的假尿苷制备方法普遍存在步骤繁琐、生产效率低、生产成本高等缺点。本研究在大肠杆菌中设计了新颖的酶级联反应路线,并实现了全细胞催化尿苷制备假尿苷。首先,... 详细信息

假尿苷是非编码RNA中含量最多的修饰核苷,在生物和医药领域用途广泛。现有的假尿苷制备方法普遍存在步骤繁琐、生产效率低、生产成本高等缺点。本研究在大肠杆菌中设计了新颖的酶级联反应路线,并实现了全细胞催化尿苷制备假尿苷。首先,质粒过表达内源的假尿苷-5-磷酸糖苷酶、核糖激酶和核糖核苷水解酶,构建出尿苷到假尿苷的代谢途径,实现了假尿苷的积累;然后,筛选内源的高活性核糖核苷水解酶,促进了尿苷的水解,为假尿苷的合成提供了更多前体;接着,对底物与产物的转运途径进行改造,提升假尿苷产量的同时避免了副产物尿苷的积累。最终获得的重组菌株Ψ-7在24 h内可以全细胞催化30 g/L尿苷产生27.24 g/L假尿苷,转化率为90.8%,生产效率为1.135 g/(L·h),假尿苷产量和生产效率为现有酶催化法报道的最高值。

关键词：假尿苷大肠杆菌全细胞催化假尿苷-5-磷酸糖苷酶核糖激酶核糖核苷水解酶

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含偏心裂隙类岩石劈裂强度及破坏特征试验

采矿与安全工程学报 2024年第4期41卷 824-835页

作者：黄耀光李杨杨杨晚霞西安科技大学理学院陕西西安710054

为探究偏心裂隙对岩石拉伸力学性能的影响机制,利用自主设计的加工装置制备了具有不同偏心距和倾角的预制裂隙类岩石试样,对其开展平台巴西劈裂试验和非接触全场应变监测试验,并基于载荷⁃位移曲线和表面应变场演化,分析了偏心距和倾角... 详细信息

为探究偏心裂隙对岩石拉伸力学性能的影响机制,利用自主设计的加工装置制备了具有不同偏心距和倾角的预制裂隙类岩石试样,对其开展平台巴西劈裂试验和非接触全场应变监测试验,并基于载荷⁃位移曲线和表面应变场演化,分析了偏心距和倾角对变形、拉伸强度和劈裂破坏的影响,揭示了拉伸强度劣化规律及劈裂破坏原因。结果表明:试样表面应变在压密和近似线弹性变形阶段基本不变,在裂纹稳定扩展和非稳定扩展阶段发生从缓慢增加到急剧增加的变化;相同裂隙倾角下,偏心裂隙试样的拉伸强度随偏心距增大而增大,且偏心距对拉伸强度的劣化影响远大于裂隙倾角的影响;预制裂隙的偏心距是影响试样劈裂破坏的主控因素,随着偏心距的增大,劈裂主破坏外的横向和竖向次生破坏越少,破坏模式越简单,可分为“Z”字型、“一”字型和中心劈裂破坏3类;拉伸应力诱使试样产生劈裂主破坏和竖向次生破坏,而横向次生破坏则由压缩应力诱发,且偏心距越小,预制裂隙尖端的应力集中对劈裂破坏的影响越显著。

关键词：偏心裂隙应变演化抗拉强度劈裂破坏破坏模式裂隙倾角

核酸切除修复途径相关基因对酿酒酵母耐受性的影响

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食品与发酵工业 2024年第12期50卷 109-117页

作者：刘玲王玥琦刘治国王金晓林良才张翠英天津科技大学工业发酵微生物教育部重点实验室天津300457 天津科技大学生物工程学院天津300457

酿酒酵母在工业发酵过程中会受到多种环境压力,包括氧化、高温、酸、乙醇及高渗等,因此选育高耐性酿酒酵母对工业生产具有重要意义。微生物中DNA重组酶、核酸修复酶等与核酸修复相关的蛋白与菌体对不良环境的耐受性有关。该实验基于核... 详细信息

酿酒酵母在工业发酵过程中会受到多种环境压力,包括氧化、高温、酸、乙醇及高渗等,因此选育高耐性酿酒酵母对工业生产具有重要意义。微生物中DNA重组酶、核酸修复酶等与核酸修复相关的蛋白与菌体对不良环境的耐受性有关。该实验基于核酸切除修复途径,通过基因工程手段,探究酿酒酵母内源核酸切除修复基因(RAD 16、RAD7、RAD23和RAD4)和外源基因(UVRA)对酿酒酵母耐受性的影响。结果表明,过表达酿酒酵母自身核酸切除修复基因RAD16、RAD7、RAD23及RAD4提高了酿酒酵母高渗耐受性。过表达UVRA基因可以提高菌株高渗耐受性,这意味着该元件在真核和原核细胞中存在功能上的保守性。这些结果有助于提高酿酒酵母对环境胁迫尤其是高渗透压环境的耐受性,并为研究酵母耐受性机制提供了新的思路。

关键词：酿酒酵母核酸切除修复基因菌株选育高渗耐受性基因编辑