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基于长短期记忆网络的FRP约束混凝土圆柱循环轴压应力-应变预测模型

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工程力学 2024年第2期41卷 98-111页

作者：姜克杰胡松韩强北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京工业大学北京100124

纤维增强复合材料(Fiber reinforced polymer,FRP)已被广泛应用于既有混凝土结构的加固改造和新建结构中。FRP约束混凝土柱在地震作用下通常会受到轴压的往复循环作用,研究FRP约束混凝土在循环轴压作用下的应力-应变特性对于FRP在实际... 详细信息

纤维增强复合材料(Fiber reinforced polymer,FRP)已被广泛应用于既有混凝土结构的加固改造和新建结构中。FRP约束混凝土柱在地震作用下通常会受到轴压的往复循环作用,研究FRP约束混凝土在循环轴压作用下的应力-应变特性对于FRP在实际工程中的应用具有重要意义。该文提出了一种用于建模循环轴压下FRP约束混凝土柱应力-应变特性的神经网络预测模型,该模型采用长短期记忆(Long short-term memory,LSTM)单元对循环应力-应变曲线中的滞回特性进行建模,构件的物理参数被有效地集成在网络的输入中。该模型能以端到端的方式进行高效的训练且不依赖任何专家经验。制作了一个包含166个FRP约束普通混凝土柱的循环轴压数据库,在该数据库上对模型的准确性和鲁棒性进行了充分的评估,结果表明测试集平均预测误差仅为0.32 MPa。此外,对网络结构和超参数的影响进行了详细的讨论,结果表明该模型具有出色的预测性能。

关键词： FRP约束混凝土循环轴压应力-应变曲线 LSTM 机器学习

多囊蛋白2离子通道功能及在常染色体显性多囊肾发病中的作用机制

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生物化学与生物物理进展 2024年第1期51卷 47-58页

作者：汪凯黄渊周策凡唐景峰陈兴珍湖北工业大学科技部/教育部细胞调控与分子药物学科“111”引智基地武汉430068 湖北工业大学发酵工程教育部重点实验室武汉430068 湖北工业大学工业发酵省部共建协同创新中心武汉430068 湖北工业大学工业微生物湖北省重点实验室武汉430068

多囊蛋白2 (polycystin-2,PC2,或称TRPP2,PKD2)是一种瞬时受体电位通道(transient receptor potential channel,TRP),在维持细胞正常的Ca~(2+)信号传导中起着关键作用,也是最常见的单基因常染色体显性遗传多囊肾病(transient receptor potential channel,ADPKD)的潜在病因之一。PC2可自身组装为同源四聚体离子通道或与其他蛋白质形成异源受体-离子通道复合物,参与调节机械感觉、细胞极性、细胞增殖和凋亡等多种生理功能,导致囊性细胞从正常的吸收、静止状态转变为病理性分泌、增殖状态。本文阐述了PC2蛋白相关结构域以及通道特性在维持细胞内Ca~(2+)信号传导中的关键作用,并总结了PC2在细胞膜、纤毛、内质网以及线粒体等特定亚细胞定位形成多囊蛋白复合物,参与多种细胞分化、增殖、存活和凋亡相关信号通路,为确定特异性的有效的ADPKD干预治疗途径和靶点药物提供新的思考方向。

关键词：多囊蛋白2 离子通道钙离子常染色体显性遗传多囊肾病

基于树状大分子荧光成像试剂的制备及其癌症生物医学应用

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化学进展 2024年第8期36卷 1186-1199页

作者：岳林杰何灵秀柳娜潘日松朱静怡南京工业大学南京工业大学生物与制药工程学院

作为一种高灵敏度、高空间分辨率的分子影像学技术，荧光成像在癌症诊断和治疗领域应用广泛。然而，常见的荧光成像试剂，如小分子荧光染料、无机荧光纳米颗粒等存在光稳定性差、体内代谢速度快、病灶部位富集度低等缺陷，限制了其在癌... 详细信息

作为一种高灵敏度、高空间分辨率的分子影像学技术，荧光成像在癌症诊断和治疗领域应用广泛。然而，常见的荧光成像试剂，如小分子荧光染料、无机荧光纳米颗粒等存在光稳定性差、体内代谢速度快、病灶部位富集度低等缺陷，限制了其在癌症荧光成像领域的应用。近年来，树状大分子的出现为纳米荧光成像试剂的开发提供了新策略。树状大分子由中心核、内部重复单元及丰富的末端官能团三部分组成，其优异的结构可使其负载小分子荧光染料或无机荧光纳米颗粒以实现癌症早期荧光监测并评估其体内分布及代谢。此外，部分氨基封端的树状大分子还可通过自发荧光监测癌细胞对其摄取行为。树状大分子的引入极大提高了荧光染料及无机荧光纳米颗粒的水溶性及生物相容性，且树状大分子的表面功能化修饰可实现其组织特异性递送，最重要的是树状大分子的保护可极大程度避免荧光淬灭，实现长时间荧光成像。因此，本文重点阐述了各类基于树状大分子的荧光成像试剂，总结其合成方法及其癌症荧光成像应用，并对其未来发展方向进行展望。

关键词：分子影像学树状大分子荧光成像纳米载体生物医学应用

基于图分级的水下有向传感器网络栅栏覆盖策略

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电子与信息学报 2024年第1期46卷 22-30页

作者：常娟申晓红王海燕赵红言李祥祥西北工业大学航海学院西安710072 空军工程大学基础部西安710051

栅栏覆盖问题近年来已成为水下传感器网络研究的热点,但水下有向传感器网络的栅栏覆盖问题尚未得到足够的重视。随机部署前提下的水下静态有向传感器网络的栅栏覆盖难度较大,因此目前关于该问题的相关研究成果较少。为弥补这方面研究的... 详细信息

栅栏覆盖问题近年来已成为水下传感器网络研究的热点,但水下有向传感器网络的栅栏覆盖问题尚未得到足够的重视。随机部署前提下的水下静态有向传感器网络的栅栏覆盖难度较大,因此目前关于该问题的相关研究成果较少。为弥补这方面研究的不足,该文提出一种基于图分级的有向传感器网络首次栅栏覆盖策略。首先,该策略深入研究了多种位置关系下两个相邻节点之间满足强(弱)连接的条件;其次,利用位置关系条件构建分级图,从中选取合适节点进行栅栏的首次构建。仿真实验结果表明:采用该算法对静态有向传感器网络进行栅栏首次构建在确保较高成功率的前提下采用的节点数更少,保证了较高的网络检测概率和较长的网络寿命。

关键词：水下有向传感器网络栅栏覆盖分级图覆盖图

AlSi10Mg多孔结构在不同加载应变率下的损伤模式及响应机制

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金属学报 2024年第7期60卷 857-868页

作者：蔡宣明张伟范志强高玉波王俊元张柱军中北大学航空宇航学院太原030051 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150080 中北大学机械工程学院太原030051 65589部队91分队大庆163411

为探明AlSi10Mg多孔结构在不同加载应变率条件下的承载能力、破坏模式及破坏机理,展开了一系列实验研究、理论分析和数值模拟。通过实验研究明确了该AlSi10Mg多孔结构的损伤破坏模式主要表现为损伤断裂和剪切破坏,且其力学行为对加载应... 详细信息

为探明AlSi10Mg多孔结构在不同加载应变率条件下的承载能力、破坏模式及破坏机理,展开了一系列实验研究、理论分析和数值模拟。通过实验研究明确了该AlSi10Mg多孔结构的损伤破坏模式主要表现为损伤断裂和剪切破坏,且其力学行为对加载应变率不敏感。结合结构损伤分析和高精度数值模拟研究,发现AlSi10Mg多孔结构在轴向压缩载荷作用下沿斜截面相对错动而发生剪切破坏,这一失效模式是导致其结构发生断裂破坏的最直接原因。结合实验研究和理论分析表明,当AlSi10Mg多孔结构应变小于10%时,其在低应变率和中应变率下的吸能特性十分接近;当结构应变大于10%时,其在中应变率下的吸能特性略高于低应变率加载时。在不同高应变率(378~1639 s^(-1))加载条件下,该AlSi10Mg多孔结构吸能特性十分接近。

关键词：多孔结构选区激光熔化力学行为能量吸收剪切失效

靶向短肽药物在胰腺癌治疗中的应用及其作用机制

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生物化学与生物物理进展 2024年第9期51卷 2101-2114页

作者：刘媛董雪迎周策凡唐景峰湖北工业大学科技部/教育部细胞调控与分子药物学科“111”引智基地武汉430068 湖北工业大学发酵工程教育部重点实验室武汉430068 湖北工业大学工业发酵省部共建协同创新中心武汉430068 湖北工业大学工业微生物湖北省重点实验室武汉430068

胰腺癌是一种致命的恶性肿瘤,其发病率和死亡率在不断上升,导致这种结果的原因主要是诊断晚、转移快、易耐药、缺乏有效的治疗方法。目前的治疗方法主要是手术切除、联合用药和化疗,但效果较差。因此,开发新的治癌药物迫在眉睫,精准治... 详细信息

胰腺癌是一种致命的恶性肿瘤,其发病率和死亡率在不断上升,导致这种结果的原因主要是诊断晚、转移快、易耐药、缺乏有效的治疗方法。目前的治疗方法主要是手术切除、联合用药和化疗,但效果较差。因此,开发新的治癌药物迫在眉睫,精准治疗和靶向药物或将成为改善胰腺癌患者生存的新方向。靶向肽缓解了这些问题,显著提高了治疗效率和递送靶向性,作为新兴的靶向药物,其对胰腺癌具有较好的抑制效果,凭借自身的分子质量小、选择性高等特点受到了研究人员的广泛关注。短肽通过蛋白质间相互作用或直接穿膜到达目标靶点等多种机制诱导癌细胞死亡。临床上直接用药或联合化疗药物用于肿瘤治疗。本文针对靶向胰腺癌的短肽药物展开综述,总结了短肽在NF-κB、Wnt、自噬等信号通路中的作用机制——通过竞争性结合、抑制关键因子表达或改变通路活性达到抑癌效果,为胰腺癌治疗提供新的思路。

关键词：胰腺癌短肽靶向治疗自噬

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双工位针刺机器人系统设计

纺织学报 2024年第7期45卷 204-212页

作者：李皎辛世纪陈利陈小明天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室天津300387 天津工业大学机械工程学院天津300387

针对单工位针刺成型系统中人和机器无法高效协同生产,预制体生产效率较低;现有的直线型双工位针刺机器人设备需要2个外部回转轴带动双工位参与织物针刺,系统编程难度较高,且工位切换时需要占据的空间大的问题。提出一种混合切换双工位... 详细信息

针对单工位针刺成型系统中人和机器无法高效协同生产,预制体生产效率较低;现有的直线型双工位针刺机器人设备需要2个外部回转轴带动双工位参与织物针刺,系统编程难度较高,且工位切换时需要占据的空间大的问题。提出一种混合切换双工位针刺机器人系统,并开展了双工位针刺成形系统的机械结构设计、异型预制体模具和针刺工艺设计、控制系统设计、运动仿真以及预制体制备的实验验证。结果表明:系统成功实现了大尺寸异型曲面预制体的高效针刺成形,直线/旋转混合切换的双工位使得实现预制体的自动换装的同时又能保证系统空间占用量小;双工位中只有针刺工位上的外部回转轴与6关节机械臂联动,系统较为简单,编程方便;同时提高了数控回转工作台的承载力且将针刺末端执行器的布针数量增加至25针,满足了大尺寸预制体的针刺成形,并使得针刺成形效率直接提高2倍。本文系统可应用于批量化制备大尺寸异型曲面复材预制体。

关键词：双工位预制体机器人针刺技术异型曲面复合材料

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基于多目标PSO混合优化的虚拟样本生成

自动化学报 2024年第4期50卷 790-811页

作者：王丹丹汤健夏恒乔俊飞北京工业大学信息学部北京100124 北京工业大学智慧环保北京实验室北京100124 北京工业大学智能感知与自主控制教育部工程研究中心北京100124

受限于检测技术难度、高时间与经济成本等原因,难测参数的软测量模型建模样本存在数量少、分布稀疏与不平衡等问题,严重制约了数据驱动模型的泛化性能.针对以上问题,提出一种基于多目标粒子群优化(Multi-objective particle swarm optim... 详细信息

受限于检测技术难度、高时间与经济成本等原因,难测参数的软测量模型建模样本存在数量少、分布稀疏与不平衡等问题,严重制约了数据驱动模型的泛化性能.针对以上问题,提出一种基于多目标粒子群优化(Multi-objective particle swarm optimization, MOPSO)混合优化的虚拟样本生成(Virtual sample generation, VSG)方法.首先,设计综合学习粒子群优化算法的种群表征机制,使其能够同时编码用于连续变量和离散变量;然后,定义具有多阶段多目标特性的综合学习粒子群优化算法适应度函数,使其能够在确保模型泛化性能的同时最小化虚拟样本数量;最后,提出面向虚拟样本生成的多目标混合优化任务以改进综合学习粒子群优化算法,使其能够适应虚拟样本优选过程的变维特性并提高收敛速度.同时,首次借鉴度量学习提出用于评价虚拟样本质量的综合评价指标和分布相似指标.利用基准数据集和真实工业数据集验证了所提方法的有效性和优越性.

关键词：小样本建模虚拟样本生成混合优化多目标粒子群优化分布相似度

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面向工业过程的图像生成及其应用研究综述

自动化学报 2024年第2期50卷 211-240页

作者：汤健郭海涛夏恒王鼎乔俊飞北京工业大学信息学部北京100124 北京工业大学智慧环保北京实验室北京100124 北京工业大学智能感知与自主控制教育部工程研究中心北京100124

在面向工业过程的计算机视觉研究中,智能感知模型能否实际应用取决于其对复杂工业环境的适应能力.由于可利用的工业图像数据集存在分布不均、多样性不足和干扰严重等问题,如何生成符合多工况分布的期望训练集是提高感知模型性能的关键.... 详细信息

在面向工业过程的计算机视觉研究中,智能感知模型能否实际应用取决于其对复杂工业环境的适应能力.由于可利用的工业图像数据集存在分布不均、多样性不足和干扰严重等问题,如何生成符合多工况分布的期望训练集是提高感知模型性能的关键.为解决上述问题,以城市固废焚烧(Municipal solid wastes incineration, MSWI)过程为背景,综述目前面向工业过程的图像生成及其应用研究,为进行面向工业图像的感知建模提供支撑.首先,梳理面向工业过程的图像生成定义和流程以及其应用需求;随后,分析在工业领域中具有潜在应用价值的图像生成算法;接着,从工业过程图像生成、生成图像评估和应用等视角进行现状综述;然后,对下一步研究方向进行讨论与分析;最后,对全文进行总结并指出未来挑战.

关键词：工业过程视觉感知图像生成生成图像评估与应用城市固废焚烧