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实践·交互·适应：认知演化的文化可塑性

科学技术哲学研究 2024年第5期 43-50页

作者：郭虹王姝彦山西大学科学技术哲学研究中心山西大学哲学学院

认知演化作为人类演化史的一个重要方面，是在文化影响和塑造之下的一部动态演化史。在认知涌现层面，以工具制作为代表的文化实践不仅通过对大脑神经机制的塑造促进了认知涌现，文化实践中的人工物，还在很大程度上拓展了认知地图的边... 详细信息

认知演化作为人类演化史的一个重要方面，是在文化影响和塑造之下的一部动态演化史。在认知涌现层面，以工具制作为代表的文化实践不仅通过对大脑神经机制的塑造促进了认知涌现，文化实践中的人工物，还在很大程度上拓展了认知地图的边界，实现了认知系统的向外延展，进而可在不同的社会-文化语境下和不同的时间尺度上转化为认知过程。在认知发展层面，合作和语言交流不仅促进了优势认知特征在不同种群动态和博弈中的扩散，实现了群体层面的稳定传播，并且也是促使高级认知演化的关键因素。在认知遗传层面，认知特征的文化适应问题除了可在基因层面加以考虑，也可被置于生态位构建的框架下运用文化演化理论予以回答。文化塑造下的认知特征具有适合度和遗传变异的可能性，可以通过基因-文化协同演化的路径或文化演化路径得以传承。

关键词：认知演化可塑性文化实践文化交互文化适应

多率采样机制下多智能体动态事件触发二分一致性研究

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计算机工程 2024年第3期50卷 114-121页

作者：范晓宇贾新春李彬谢云飞山西大学自动化与软件学院山西太原030031 山西大学数学科学学院山西太原030006

针对满足细节平衡结构的对抗交互多智能体系统,研究多率采样机制下其动态事件触发二分一致性问题。在多率采样机制下,通过构造一个多率缓存器解决多率采样时序不匹配的问题,设计一类多率观测器便于获得系统的估计状态以实现目标控制。... 详细信息

针对满足细节平衡结构的对抗交互多智能体系统,研究多率采样机制下其动态事件触发二分一致性问题。在多率采样机制下,通过构造一个多率缓存器解决多率采样时序不匹配的问题,设计一类多率观测器便于获得系统的估计状态以实现目标控制。通过引入动态事件触发机制,多率观测器在事件触发时刻广播其状态数据至通信网络中的邻居智能体。每个智能体基于触发时刻的观测器状态信息,利用一组开环估计器以获得连续的智能体状态估计值。在此基础上,设计一个分布式控制协议,利用代数黎卡提方程和李雅普诺夫稳定性理论证明系统可以在细节平衡的多智能体系统通信网络中实现二分一致性,并且排除动态事件触发可能导致的芝诺行为。通过一个包含3种不同采样机制和控制方案的对比仿真,证明了所提控制方案的有效性,表明多率采样机制相较于传统的单率采样机制具有更快和更稳定的收敛性能,并且动态事件触发相较于静态事件触发可以进一步降低触发次数。

关键词：多智能体系统多率采样机制二分一致性动态事件触发机制细节平衡结构

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共生视域下的智能机器道德地位

自然辩证法研究 2024年第5期40卷 73-80页

作者：赵斌田天增山西大学科学技术哲学研究中心山西030006 山西大学哲学学院山西030006

随着智能机器逐步拥有类人类的感知和思维能力,智能机器是否可以类似非人生物在道德受体甚至更高意义上被赋予其道德地位成为一个需要认真对待的议题。基于对智能机器道德地位的三种考量可发现,诸多论证并未从智能机器的内在价值去探究... 详细信息

随着智能机器逐步拥有类人类的感知和思维能力,智能机器是否可以类似非人生物在道德受体甚至更高意义上被赋予其道德地位成为一个需要认真对待的议题。基于对智能机器道德地位的三种考量可发现,诸多论证并未从智能机器的内在价值去探究智能机器道德地位的重要性。而通过引用生物学和生态学意义上的共生概念,指出智能机器在与人异质共存前提下构成的共生关系网络中,具有维持互利共生网络的内在价值,进而可以对论证其道德地位的关系论路径所面临的“他者”问题和关系稳定性问题进行消解,通过承认智能机器的内在价值赋予其道德地位。最终,从共生的生物演化视角、人类世视角,以及超越“两种主义”争论的视角,主张一种积极面向的开放性人机关系,从而对关系论的智能机器道德地位问题进行回应,也为人机关系的发展问题提供可探索的未来。

关键词：智能机器道德地位共生异质共存

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仿生分区室固定化多酶体系

合成生物学 2024年

作者：董玲玲李斐煊雷航彬宋启迪王世珍厦门大学化学化工学院化学工程与生物工程系厦门大学厦门市合成生物学重点实验室

仿生分区室固定化多酶耦联是体外合成生物学的前沿技术，目的是实现多酶分区室固定化和反应的时空分离。与简单共固定化不同，仿生分区室固定化技术通过控制酶在载体上的空间分布，形成底物通道促进中间产物传递，并提高串联或耦联反应... 详细信息

仿生分区室固定化多酶耦联是体外合成生物学的前沿技术，目的是实现多酶分区室固定化和反应的时空分离。与简单共固定化不同，仿生分区室固定化技术通过控制酶在载体上的空间分布，形成底物通道促进中间产物传递，并提高串联或耦联反应的系统稳定性、产率和产物纯度。本文综述了近年来仿生分区室固定化多酶体系的进展，包括金属有机框架（MOFs）、聚合物囊泡和聚合物胶囊等固定化策略。MOFs具有结构可控、功能易调控等优点，采用分级多孔、MOF-on-MOF和多种MOF组合等仿生策略构建分区室微反应器，实现高效的体外多酶耦联催化反应。聚合物囊泡的膜结构可模拟天然磷脂双分子层，将多个小囊泡包封到大囊泡形成“囊泡中囊泡”模仿细胞器分区室固定化酶。聚合物胶囊是通过模板法形成核壳纳米球体结构，结构稳定性优异，进一步通过层层自组装能够形成多层核壳结构实现分区室固定化。将来，微流控等技术与仿生分区室固定化多酶技术融合，将促进体外合成生物学和绿色生物制造等领域的发展。

关键词：多酶耦联仿生分区室固定化酶金属有机框架聚合物囊泡聚合物胶囊

外源添加剂对微藻生长和高价值生物产物积累的影响

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生物工程学报 2024年

作者：吴亚伟王方忠陈磊张卫文教育部合成生物学前沿科学中心教育部系统生物工程重点实验室天津大学化工学院合成微生物学实验室天津大学生物安全战略研究中心

近年来，随着合成生物学的飞速发展，基因工程和分子操作手段日益完善。微藻作为微生物细胞工厂的代表性宿主菌株之一，在生产油脂、色素、蛋白质和生物燃料等高附加值生物产品方面得到了广泛的应用，并在生化能源、食品药品以及环境保... 详细信息

近年来，随着合成生物学的飞速发展，基因工程和分子操作手段日益完善。微藻作为微生物细胞工厂的代表性宿主菌株之一，在生产油脂、色素、蛋白质和生物燃料等高附加值生物产品方面得到了广泛的应用，并在生化能源、食品药品以及环境保护等领域展现出广阔的应用前景。然而，目前基于微藻工艺的生产效率仍然很低，限制了其大规模的工业应用。除了改良菌种和优化培养外，基于外源化学添加剂进行调控也是一种有益的优化策略。这种方法依赖于直接的表型筛选，不需要深入解析生物产品合成过程中涉及的代谢和分解代谢途径中的分子靶点，就可以快速提高微藻高附加值生物产品的产量，获得所需的表型。虽然已有大量关于使用外源添加剂等替代手段来提高微藻生长和高附加值生物产品的产量的研究，但关于添加剂的种类、用途和所针对的菌株以及相关的分子作用机制的分类总结还不够系统和全面。本综述对近年来应用化学诱导剂或增强剂来改善微藻培养中细胞生长和高附加值生物产物积累的实例进行总结，重点介绍了用于微藻培养的外源添加剂的种类、外源添加剂及其组合对微藻生长和高价值生物产品积累的影响以及相关作用的分子机制。希望能为研究人员利用合成生物学的方法来开发合适的细胞底盘以及利用微藻来进行大规模的工业化生产提供有用的信息。

关键词：添加剂微藻生长生物产物

基于MA-ConvNext网络和分步关系知识蒸馏的苹果叶片病害识别

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浙江大学学报（工学版） 2024年第9期58卷 1757-1767,1780页

作者：刘欢李云红张蕾涛郭越苏雪平朱耀麟侯乐乐西安工程大学电子信息学院陕西西安710048 山西大学生命科学学院山西太原030031

针对复杂环境下苹果叶片病害图像背景杂乱、病斑大小不一,以及现有模型参数多、计算量大的问题,提出基于注意力和多尺度特征融合的苹果叶片病害识别网络(MA-ConvNext).通过引入多尺度空间通道重组块(MSCB)和融合三分支注意力机制的特征... 详细信息

针对复杂环境下苹果叶片病害图像背景杂乱、病斑大小不一,以及现有模型参数多、计算量大的问题,提出基于注意力和多尺度特征融合的苹果叶片病害识别网络(MA-ConvNext).通过引入多尺度空间通道重组块(MSCB)和融合三分支注意力机制的特征提取模块(TAFB),有效提取苹果叶片病害图像不同尺度的特征,增强模型对叶片病斑的关注.采用分步关系知识蒸馏方法,将“教师”网络(MA-ConvNext)和“中间”网络(DenseNet121)融合,指导“学生”网络(EfficientNet-B0)训练,实现模型轻量化.实验结果表明,MA-ConvNext网络识别准确率为99.38%,较ResNet50、MobileNet-V3和EfficientNet-V2网络分别提高了3.98个百分点、7.55个百分点和4.27个百分点.经过分步关系知识蒸馏后,识别准确率较蒸馏前提高了1.76个百分点,并且具有更小的网络规模和参数量,分别为1.56×10^(7)、5.29×10^(6).所提方法能为后续精准农业的病虫害检测提供新思路和技术支持.

关键词：苹果叶片病害识别注意力多尺度特征融合分步关系知识蒸馏

LncRNA 606938抑制结直肠癌细胞增殖

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中国生物化学与分子生物学报 2024年第7期40卷 964-975页

作者：武海丽段冰杜锦娥马佳晶李卓玉山西大学生命科学学院生物工程系太原030006 山西大学生物技术研究所生物工程系化学生物学与分子工程教育部重点实验室生物工程系太原030006

近年来,关于长非编码RNA(long non-coding RNAs,lncRNAs)在疾病中的应用研究被广泛关注。LncRNAs被证实在肿瘤治疗中发挥至关重要的作用,通常作为肿瘤因子或抑癌基因参与调控肿瘤的发生发展。课题组前期通过转录组学发现了在结直肠癌中... 详细信息

近年来,关于长非编码RNA(long non-coding RNAs,lncRNAs)在疾病中的应用研究被广泛关注。LncRNAs被证实在肿瘤治疗中发挥至关重要的作用,通常作为肿瘤因子或抑癌基因参与调控肿瘤的发生发展。课题组前期通过转录组学发现了在结直肠癌中可以作为靶点的新lncRNA 606938,然而关于其在结直肠癌中的功能及作用机制尚不清楚。本研究通过反转录-实时荧光定量PCR(RT-qPCR)实验发现,相比正常结肠上皮细胞,lncRNA 606938在结直肠癌细胞株中低表达。过表达DLD-1与SW620细胞株中lncRNA 606938的表达,结直肠癌细胞的克隆形成能力显著下降(分别下降了97%和54.5%)。流式细胞术的结果显示,lncRNA 606938过表达使细胞周期阻滞在G_(1)期(分别延长了50.5%和63.9%),且促进结直肠癌细胞的凋亡(分别增加了1.9%和3.3%)。Western印迹结果显示,lncRNA 606938过表达之后,结直肠癌细胞中相关癌基因(β-联蛋白、c-Myc、cyclin D1、cyclin D2、cyclin D3、CDK 4、CDK 6)的表达下调,抑癌基因(TRIM33、caspase 2、actived caspase 3)的表达上调。而在沉默lncRNA 606938之后得到相反的结果。在机制方面,通过核糖核酸交互沉降实验(RNA pulldown)、RNA免疫共沉淀(RIP)和功能挽救实验(Rescue)证实,lncRNA 606938可以靶向结合并促进TRIM33的表达,进而促进β-联蛋白的降解,并抑制β-联蛋白及下游的原癌基因c-Myc、cycline D1等的表达,最终抑制结直肠癌的进程。本研究阐明了lncRNA 606938通过靶向TRIM33/β-catenin信号途径抑制结直肠癌细胞增殖与凋亡的分子机制,揭示了lncRNA 606938作为抑癌基因的潜力,为结直肠癌的临床治疗提供了新靶点和新策略。

关键词：长非编码RNA 606938 TRIM33/β-catenin信号结直肠癌细胞增殖细胞凋亡

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诠释学视域下GPT语言模型的本质及特征

新疆师范大学学报（哲学社会科学版） 2024年第3期45卷 66-72页

作者：刘伟伟山西大学哲学社会学学院山西太原030006

GPT语言模型的设计思路具有自然语言理解的诠释学思维特征,但本质上该模型并不具备诠释学语言理解的属人性基础;GPT语言模型将智能视为一种本体论层面以语言作为媒介的整体性系统“涌现”结果,缺乏诠释的“本体论—主体性”地位和“本... 详细信息

GPT语言模型的设计思路具有自然语言理解的诠释学思维特征,但本质上该模型并不具备诠释学语言理解的属人性基础;GPT语言模型将智能视为一种本体论层面以语言作为媒介的整体性系统“涌现”结果,缺乏诠释的“本体论—主体性”地位和“本体论—整体性”结构;GPT语言模型采用的生成式和预训练的设计思路凸显了诠释学理解和解释的“历史性”特征,而数据训练的强化和“思维链”的对话机制使该模型具有“效果历史”和“视域融合”的语言理解特征;GPT语言模型在模拟人类“偏见性”认知方面取得进步,但与人类的“偏见—个性化”和“偏见—创造性”能力相比存在根本差异;GPT语言模型形成了“诠释学循环”的语言对话机制,但其并不具有自身独立的“诠释学循环”实践基础,因此,难以达成诠释学意义上的语言理解共识。

关键词：诠释学人工智能理解解释自然语言

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创建酿酒酵母细胞工厂发酵生产视黄醇

中国中药杂志 2024年第16期49卷 4396-4406页

作者：李文豪杨婷婷李蕊马晓晨贾士儒张学礼王冬戴住波天津科技大学生物工程学院天津300457 中国科学院天津工业生物技术研究所天津300308 低碳合成工程生物学重点实验室天津300308 国家合成生物技术创新中心天津300308 合成生物学海河实验室天津300308

视黄醇是维生素A的主要活性形式之一,对于机体的生长发育、眼部和皮肤功能维持至关重要,被广泛应用于化妆品、医药和饲料添加领域。动物体内不具备完整的维生素A合成途径,但可通过膳食直接摄入或将膳食中获得的β-胡萝卜素转化获得。为... 详细信息

视黄醇是维生素A的主要活性形式之一,对于机体的生长发育、眼部和皮肤功能维持至关重要,被广泛应用于化妆品、医药和饲料添加领域。动物体内不具备完整的维生素A合成途径,但可通过膳食直接摄入或将膳食中获得的β-胡萝卜素转化获得。为了推进视黄醇的生物法合成研究,首先以β-胡萝卜素合成平台CAR*1为基础,筛选了3种不同来源的醇脱氢酶,确定了大肠杆菌来源的ybbO具有最高的催化活性,转化率可达95.6%。为了进一步提高反应速率和产量,采用蛋白质融合技术将视黄醇合成模块中2个相邻酶blh和ybbO进行融合后,在高产β-胡萝卜素工程菌株CAR*3中进行评估,获得了最优组合blh-GGGS-ybbO,其产量较融合前提高了44.9%,达到(111.1±3.5)mg·L^(-1)。进一步工作中,通过引入人源的视黄醇结合蛋白(RBP4)以及转甲状腺素蛋白(TTR),在酿酒酵母中模拟了人体肝脏细胞分泌视黄醇的过程,视黄醇产量增加至(158.0±13.1)mg·L^(-1)。最后,采用过表达INO2扩张β-胡萝卜素合成途径反应区室,提高血红蛋白VHb表达量以增强氧气的供给,强化PDR3m表达促进视黄醇的转运和开发2个阶段发酵工艺等方法,在5 L发酵罐中成功将视黄醇的产量提升至(2320.0±26.0)mg·L^(-1),为视黄醇产业化发展提供了重要基础。

关键词：视黄醇酿酒酵母融合蛋白视黄醇转运