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机器学习势及其在分子模拟中的应用综述

化工学报 2024年第4期75卷 1241-1255页

作者：刘东飞张帆刘铮卢滇楠清华大学化学工程系北京100084

分子动力学模拟已经成为化工过程和技术研发的重要工具,但经典分子动力学模拟的精度不足和从头计算分子动力学模拟的高昂计算成本,制约了分子模拟技术的广泛应用。机器学习技术的出现和发展使得基于机器学习势的分子模拟快速发展起来,... 详细信息

分子动力学模拟已经成为化工过程和技术研发的重要工具,但经典分子动力学模拟的精度不足和从头计算分子动力学模拟的高昂计算成本,制约了分子模拟技术的广泛应用。机器学习技术的出现和发展使得基于机器学习势的分子模拟快速发展起来,该方法兼具速度快与准确性高的优势,将极大地加速分子模拟技术在化工中的应用。首先回顾了机器学习势的发展历程,给出了构建机器学习势模型的原则,介绍了数据集构建、模型训练和模型迁移与应用等,分析了不同类型的机器学习势的特点和局限性,最后对机器学习势的应用前景进行了展望。

关键词：机器学习势分子模拟计算化学热力学

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基于anchor-free的光学遥感舰船关重部位检测算法

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北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1365-1374页

作者：张冬冬王春平付强陆军工程大学石家庄校区电子与光学工程系石家庄050003

针对基于深度学习的遥感舰船检测算法存在精细化程度不足、检测效率低的问题,提出一种基于anchor-free的光学遥感舰船关重部位检测算法。所提算法以全卷积的单阶段目标检测(FCOS)算法为基准,在主干网络中引入全局上下文模块,提高网络的... 详细信息

针对基于深度学习的遥感舰船检测算法存在精细化程度不足、检测效率低的问题,提出一种基于anchor-free的光学遥感舰船关重部位检测算法。所提算法以全卷积的单阶段目标检测(FCOS)算法为基准,在主干网络中引入全局上下文模块,提高网络的特征表达能力;为更好地描述目标的方向性,在预测阶段构建了具有方向表征能力的回归分支;对中心度函数进行优化,使其具备方向感知和自适应能力。实验结果表明:在自建舰船关重部位数据集和HRSC2016上,所提算法的平均精度(AP)比FCOS算法有显著提升;与其他算法相比,所提算法在检测速度和检测精度上均表现优越,具有较高的检测效率。

关键词：深度学习遥感图像 anchor-free 舰船检测关重部位检测全卷积单阶段检测

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基于自适应窗的动态权值代价聚合立体匹配

光子学报 2024年第8期53卷 272-286页

作者：吴福培刘宇豪王瑞李昇平汕头大学工学院机械工程系汕头515063

传统局部匹配算法通常在不同聚合窗口下采用单一权值进行代价聚集,而忽略了不同区域像素点之间的差异性,易导致基于双目视觉测量的立体匹配精度不稳定。为此,提出一种基于自适应窗的动态权值代价聚合立体匹配算法。首先,以梯度信息表征... 详细信息

传统局部匹配算法通常在不同聚合窗口下采用单一权值进行代价聚集,而忽略了不同区域像素点之间的差异性,易导致基于双目视觉测量的立体匹配精度不稳定。为此,提出一种基于自适应窗的动态权值代价聚合立体匹配算法。首先,以梯度信息表征模型为约束条件,构建代价聚合自适应十字交叉窗口。其次,分析视差不连续区域与弱纹理区域的像素特征,建立基于像素距离与色差双阈值权重的代价聚集模型,进而计算各窗口的动态权重影响因子。最后,基于线性迭代聚类法分割视差图区域,剔除奇异的视差值以提高算法匹配精度。实验结果表明,在Middlebury数据集的测试中,所提算法的平均非遮挡区域和全部区域的误匹配率分别为4.11%和5.65%,优于传统匹配算法;4组测量样品的全局长度测量平均相对误差小于1.2%,全局高度测量平均相对误差小于2.7%。实验结果检验了所提算法的有效性和可靠性。

关键词：机器视觉立体匹配自适应十字交叉聚合窗口动态权值超像素分割

基于XGBoost算法的鱼粉中微塑料的红外光谱识别研究

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1835-1842页

作者：许晓栋张慧敏刘佳乐韩鲁佳杨增玲刘贤中国农业大学工学院农业工程系北京100083

作为四大新兴污染物之一的“微塑料”带来的危害日益凸显,微塑料的检测识别是其污染评估和风险管理防控的关键。以鱼粉饲料中的微塑料(包括PA、PE、PET、PP、PS、PVC)作为研究对象,运用XGBoost算法分别研究构建了近红外光谱和红外光谱... 详细信息

作为四大新兴污染物之一的“微塑料”带来的危害日益凸显,微塑料的检测识别是其污染评估和风险管理防控的关键。以鱼粉饲料中的微塑料(包括PA、PE、PET、PP、PS、PVC)作为研究对象,运用XGBoost算法分别研究构建了近红外光谱和红外光谱定性识别模型。采用GridSearchCV工具包研究优化XGBoost模型的主要超参数,近红外光谱模型的超参数优化结果为n_estimators:300,learning_rate:0.08,gamma:0,max_depth:4,min_child_weight:1;红外光谱的超参数优化结果为n_estimators:100,learning_rate:0.02,gamma:0.20,max_depth:4,min_child_weight:1。基于优化后的超参数构建的近红外定性识别模型平均精确率(Precision)为0.985,平均召回率(Recall)为0.977,平均F1值(F1 score)为0.978,相比于优化前模型效果分别提升了40.17%,51.00%,50.00%;红外定性识别模型平均精确率(Precision)、平均召回率(Recall)和平均F1值(F1 score)均为1.000,优化后的模型效果分别提升了20.67%,27.50%,26.33%。进一步与PLS-DA模型对比分析发现,红外光谱的XGBoost模型与PLS-DA模型效果基本一致,近红外光谱的XGBoost模型各参数(Accuracy,Precision,Recall,F1 score)效果均不同程度地优于PLS-DA模型。综上所述,运用XGBoost算法可以有效识别鱼粉中不同种类的微塑料,该研究为鱼粉饲料中微塑料的快速检测识别方法提供理论支持和技术支撑。

关键词：微塑料红外光谱 XGBoost PLS-DA

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模态认识论与反事实条件句逻辑

湖北大学学报（哲学社会科学版） 2024年第2期51卷 28-38,177页

作者： [英]蒂莫西·威廉姆森李懿迪(翻译) 牛津大学哲学系牛津OX12JD 武汉大学哲学学院

在德雷茨克和诺齐克传统中,模态认识论关注由反事实条件句表达的模态联系,如敏感性和反事实安全性。认知封闭失效是作为知识必要条件的反事实条件句封闭失效的结果,该结果依赖斯塔尔内克-刘易斯语义学。这种语义学因忽略模态算子“woul... 详细信息

在德雷茨克和诺齐克传统中,模态认识论关注由反事实条件句表达的模态联系,如敏感性和反事实安全性。认知封闭失效是作为知识必要条件的反事实条件句封闭失效的结果,该结果依赖斯塔尔内克-刘易斯语义学。这种语义学因忽略模态算子“would”的独立意义而应被摒弃。作为其替代的反事实条件句的组合语义学认为,反事实条件句是语境受限的严格条件句。在替代语义学中,加强前件律和逆否规则等逻辑原则有效,因而原本失效的反事实条件句在替代语义中均有效,认知封闭原则成立。

关键词：模态认识论认知封闭敏感性条件反事实安全性条件反事实条件句逻辑

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高等教育本体论的转向：空间、权力和技术

清华大学教育研究 2024年第4期45卷 1-13页

作者：西蒙·马金森张婧妍牛津大学教育系清华大学教育研究院

当前地缘政治的发展和紧张对社会空间建构及大学和科学中的权力关系产生影响。高等教育领域的空间建构创新，是将既定的物质性、行动主体的理念以及由此发展出的社会实践三者结合的结果，其中有些社会实践成果进一步构成了该领域持续发... 详细信息

当前地缘政治的发展和紧张对社会空间建构及大学和科学中的权力关系产生影响。高等教育领域的空间建构创新，是将既定的物质性、行动主体的理念以及由此发展出的社会实践三者结合的结果，其中有些社会实践成果进一步构成了该领域持续发展的物质性。“上海软科世界大学学术排名”是一个典型案例，也是中国高等教育“走出去”以转变全球大学关系的早期尝试。大学和科学领域的全球演变历经三个历史层面，并交融至当前的实践中：(1)后殖民主义的发端以及1945年《联合国宪章》与其所确立的主权国际秩序；(2)1990年以来新殖民主义在“美国治下的和平”得到加强以及美国主导的加速全球化进程；(3)在过去的15年里，随着多极化趋势的发展和中国崛起，新殖民秩序部分解体。本文进一步探讨了当前面临的重大挑战，包括人工智能在教育和研究领域的兴起(这本应成为国际合作的主题，但目前尚未实现),以及美国推动的在科学技术领域与中国“脱钩”。“脱钩”策略考虑不周，虽然它已造成干扰，但不太可能实现目标。尽管存在地缘政治因素，大学仍需探索如何在相互尊重的基础上，培育和发展合作性的全球空间。

关键词：高等教育大学研究科学地缘政治国际关系人文地理美国中国

来源：博看期刊

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基于插值超分辨的双目三维重建方法

中国光学（中英文） 2024年第4期17卷 862-874页

作者：刘宇豪吴福培吴树壮王瑞汕头大学工学院机械工程系广东汕头515063

基于双目立体匹配重建物体表面三维形貌时,其匹配精度往往受限于传感器尺寸、镜头焦距和光源环境等物理条件。针对此问题,本文提出了一种基于插值超分辨的双目表面三维重建方法。首先,在图像预处理阶段,建立基于小波变换与双直方图均衡... 详细信息

基于双目立体匹配重建物体表面三维形貌时,其匹配精度往往受限于传感器尺寸、镜头焦距和光源环境等物理条件。针对此问题,本文提出了一种基于插值超分辨的双目表面三维重建方法。首先,在图像预处理阶段,建立基于小波变换与双直方图均衡融合的图像增强方法,克服传统双目视觉受限于复杂环境光干扰等问题;其次,构建基于拉格朗日与三次多项式插值的超分辨算法,提升图像像素密度,为双目匹配代价计算阶段增加图像细节,从而提高匹配精度;最后,基于SLIC算法对目标图像进行分割,并针对各分割区域分别做二次曲面拟合,进而获得与物体实际表面更为贴合的高度曲线,从而降低重建误差并可提高重建精度。实验结果表明:5组测量样品的全局高度测量平均相对误差为±2.3%,实验平均测量时长为1.8828 s,最大时长为1.9362 s,较传统方法有明显提升。实验分析结果验证了本文所提方法的有效性。

关键词：双目视觉三维测量插值超分辨超像素分割

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一种基于条纹相位特征的印刷电路板三维重建方法

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光学学报 2024年第14期44卷 144-153页

作者：吴福培彭俊龙叶玮琳郑志丹李昇平汕头大学工学院机械工程系广东汕头515063

重建印刷电路板(PCB)表面元器件的三维形貌对确保其贴装质量具有重要意义。为提升PCB表面三维重建的精度和可靠性,本文提出了一种基于条纹相位特征的PCB三维重建方法。首先,基于自适应权重法建立多曝光图像的融合规则,进而合成高质量的... 详细信息

重建印刷电路板(PCB)表面元器件的三维形貌对确保其贴装质量具有重要意义。为提升PCB表面三维重建的精度和可靠性,本文提出了一种基于条纹相位特征的PCB三维重建方法。首先,基于自适应权重法建立多曝光图像的融合规则,进而合成高质量的条纹图像,并构建异步多频相移法以求解视场内各像素点的相位值;其次,针对结构光三角立体模型因标定误差而影响PCB重建精度的问题,由相机和结构光发生器视线映射关系建立高度重建模型;在此基础上,基于标准量块的测量值标定并拟合出最终的三维重建参数。实验结果表明,所提方法可有效提升高动态范围复杂表面的三维重建效果;在精度评价实验中,采用所提三维重建方法测量陶瓷标准球的平均直径误差为0.0188 mm,且能准确可靠地恢复PCB表面元器件的三维形貌,进一步检验了所提方法的有效性。

关键词：三维重建条纹结构光印刷电路板参数标定图像融合

基于多特征SAD-Census变换的立体匹配算法

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中国光学（中英文） 2024年第2期17卷 278-290页

作者：吴福培黄耿楠刘宇豪叶玮琳李昇平汕头大学工学院机械工程系广东汕头515063

视差不连续区域和重复纹理区域的误匹配率高一直是影响双目立体匹配测量精度的主要问题,为此,本文提出一种基于多特征融合的立体匹配算法。首先,在代价计算阶段,通过高斯加权法赋予邻域像素点的权值,从而优化绝对差之和(Sum of Absolute... 详细信息

视差不连续区域和重复纹理区域的误匹配率高一直是影响双目立体匹配测量精度的主要问题,为此,本文提出一种基于多特征融合的立体匹配算法。首先,在代价计算阶段,通过高斯加权法赋予邻域像素点的权值,从而优化绝对差之和(Sum of Absolute Differences,SAD)算法的计算精度。接着,基于Census变换改进二进制链码方式,将邻域内像素的平均灰度值与梯度图像的灰度均值相融合,进而建立左右图像对应点的判断依据并优化其编码长度。然后,构建基于十字交叉法与改进的引导滤波器相融合的聚合方法,从而实现视差值再分配,以降低误匹配率。最后,通过赢家通吃(Winner Take All,WTA)算法获取初始视差,并采用左右一致性检测方法及亚像素法提高匹配精度,从而获取最终的视差结果。实验结果表明,在Middlebury数据集的测试中,所提SAD-Census算法的平均非遮挡区域和全部区域的误匹配率为分别为2.67%和5.69%,测量200~900 mm距离的平均误差小于2%;而实际三维测量的最大误差为1.5%。实验结果检验了所提算法的有效性和可靠性。

关键词：机器视觉立体匹配 SAD-Census变换十字交叉法引导滤波