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拉曼光谱结合WGANGP-ResNet算法鉴别病原菌种类

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光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 542-547页

作者：孟星志刘亚秋刘丽娜东北林业大学信息与计算机工程学院黑龙江哈尔滨150040

快速准确识别病原菌在防止传染病的传播、帮助对抗抗菌素耐药性和改善病人预后方面起着关键作用。拉曼光谱结合机器学习算法能够简单快捷地对病原菌进行无标记检测。然而,病原菌种类和表型繁多,并且深度学习需要依赖大量样本训练,而收... 详细信息

快速准确识别病原菌在防止传染病的传播、帮助对抗抗菌素耐药性和改善病人预后方面起着关键作用。拉曼光谱结合机器学习算法能够简单快捷地对病原菌进行无标记检测。然而,病原菌种类和表型繁多,并且深度学习需要依赖大量样本训练,而收集大批量病原菌拉曼光谱劳神费力,且易受荧光等因素影响。针对上述问题,提出一种基于WGAN-GP数据增强方法和ResNet结合的病原菌拉曼光谱检测模型。采用五种常见眼科病原菌的拉曼光谱。将采集到的原始数据归一化作为ResNet和传统卷积神经网络(1D-CNN)的输入,将经过SG滤波、airPLS基线校正、PCA降维等预处理后的数据作为K近邻(KNN)的输入,对比分析发现ResNet模型效果最优,其分类精度可达96%;搭建Wasserstein生成式对抗网络加梯度惩罚模型(WGAN-GP),生成大量与真实数据相似的高分辨率光谱数据。同时与偏移法、深度卷积生成式对抗神经网络(DCGAN)2种数据增强方法进行比对,证明WGAN-GP的可靠性;为验证生成数据可以丰富数据多样性,进而提高分类精度,将扩充后的数据集重新放入ResNet进行训练,最终WGAN-GP结合ResNet的分类准确率提高到99.3%。结果表明:基于ResNet的分类模型无需复杂数据预处理,在开发效率和分类精度上均有提高;改进的WGAN-GP模型适用于拉曼光谱数据增强,解决了传统数据增强方法生成光谱的有效性与类别准确性不匹配的问题,相比于GAN提高了训练过程的速度和稳定性;利用表面增强拉曼光谱技术(SERS)结合WGANGP-ResNet模型对病原菌拉曼光谱分类,减少了对大量训练数据的需求,有利于快速学习和分析低信噪比的拉曼光谱,并将光谱采集时间缩减到1/10。在临床快速、免培养鉴别病原菌方面具有重要研究意义与应用价值。

关键词： WGAN-GP 拉曼光谱病原菌鉴别一维残差网络卷积神经网络

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城区场景建筑物单体分割与结构重建耦合研究

中国科学：信息科学 2024年第2期54卷 281-300页

作者：董梦成谢科黄惠深圳大学计算机与软件学院可视计算研究中心深圳518060

随着无人机以及激光雷达在测绘领域的大规模应用,大量的城市场景稠密三维网格模型被生产出来,对其进行建筑物单体分割与结构化重建是计算机图形学领域极具挑战性的研究问题.本文对此提出了一种城区场景建筑物单体分割与结构化重建耦合... 详细信息

随着无人机以及激光雷达在测绘领域的大规模应用,大量的城市场景稠密三维网格模型被生产出来,对其进行建筑物单体分割与结构化重建是计算机图形学领域极具挑战性的研究问题.本文对此提出了一种城区场景建筑物单体分割与结构化重建耦合处理的方法.首先,本文基于马尔可夫(Markov)随机场从场景中提取建筑物轮廓;然后,基于提取出的建筑物轮廓以及人造建筑竖直方向的规则性,引入了一种新的建筑物结构化模型——多层轮廓模型;最后,设计了一个自顶向下的城区场景建筑物单体分割与结构化重建耦合处理的并行系统,该系统能够高效地处理大规模城区场景.实验结果表明,本文方法生成的结构化模型最高实现了厘米级的精度.

关键词：建筑物单体分割结构重建耦合处理城市场景理解马尔可夫随机场

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申威众核处理器访存与通信融合编译优化

软件学报 2024年第6期35卷 2648-2667页

作者：方燕飞李雁冰董恩铭王云飞刘齐国家并行计算机工程技术研究中心北京100190

申威众核片上多级存储层次是缓解众核“访存墙”的重要结构.完全由软件管理的SPM结构和片上RMA通信机制给应用性能提升带来很多机会,但也给应用程序开发优化与移植提出了很大挑战.为充分挖掘片上存储层次特点提升应用程序性能,同时减轻... 详细信息

申威众核片上多级存储层次是缓解众核“访存墙”的重要结构.完全由软件管理的SPM结构和片上RMA通信机制给应用性能提升带来很多机会,但也给应用程序开发优化与移植提出了很大挑战.为充分挖掘片上存储层次特点提升应用程序性能,同时减轻用户编程优化负担,提出一种多级存储层次访存与通信融合的编译优化方法.该方法首先设计融合编译指示,将程序高层信息传递给编译器.其次构建编译优化收益模型并设计启发式循环优化方案迭代求解框架,并由编译器完成循环优化方案的求解和优化代码的变换.通过编译生成的DMA和RMA批量数据传输操作,将较低存储层次空间中高访问延迟的核心数据批量缓冲进低访问延迟的更高存储层次空间中.在3个典型测试用例上进行优化实验测试与分析,结果表明所提出的优化在性能上与手工优化相当,较未优化版程序性能有显著提升.

关键词：申威众核处理器多级存储层次 RMA通信并行语言编译优化

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发酵对糙米营养品质影响及其在米制产品中的应用研究进展

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食品科学 2024年

作者：张竞一洪滨张珊袁迪冯俊然山珊任传英黑龙江省农业科学院食品加工研究所黑龙江省食品加工重点实验室黑龙江省全谷物营养食品工程技术研究中心

糙米发酵后可改善其营养结构，提升活性物质生物利用率，提高风味品质，从此实现了糙米及其加工副产物高值化利用，其产品具有较为广阔的应用市场。文章总结国内外发酵对糙米营养品质改善作用，包括增加了膳食纤维、维生素和酚类化合物... 详细信息

糙米发酵后可改善其营养结构，提升活性物质生物利用率，提高风味品质，从此实现了糙米及其加工副产物高值化利用，其产品具有较为广阔的应用市场。文章总结国内外发酵对糙米营养品质改善作用，包括增加了膳食纤维、维生素和酚类化合物等营养成分的可利用度，改善了老化、质构和消化等特性，提高其加工产品的品质。并为了更好地拓展微生物发酵在米制食品中的应用，简述了发酵在多种米制产品中的前期应用基础、发酵工艺优化及其对产品营养品质的影响，探讨了发酵糙米在食品领域应用中存在的不足和问题。阐释了科学利用微生物发酵提升糙米营养品质和综合利用率的巨大潜力，旨在为糙米发酵相关研究人员及行业未来市场开发提供参考。

关键词：糙米微生物发酵营养品质食品加工

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蓝靛果果渣花色苷胶束的制备及其稳定性研究

食品工业科技 2024年第2期45卷 21-29页

作者：李山张彦龙曾伟民刘洋赵丹丹贾向前黑龙江大学生命科学学院农业微生物技术教育部工程研究中心黑龙江省寒地生态修复与资源利用重点实验室黑龙江省普通高校微生物重点实验室黑龙江哈尔滨150080 黑龙江勃利经济开发区管理委员会博士后科研工作站黑龙江七台河154500

为增强花色苷的稳定性,拓宽其在食品保健以及医药领域的应用,以羧甲基壳聚糖(CMCS)、L-组氨酸(L-His)和硬脂酸(SA)为载体材料,蓝靛果果渣花色苷为芯材,采用响应面法优化酸响应性蓝靛果果渣花色苷胶束的制备工艺,通过在光照、温度、pH等... 详细信息

为增强花色苷的稳定性,拓宽其在食品保健以及医药领域的应用,以羧甲基壳聚糖(CMCS)、L-组氨酸(L-His)和硬脂酸(SA)为载体材料,蓝靛果果渣花色苷为芯材,采用响应面法优化酸响应性蓝靛果果渣花色苷胶束的制备工艺,通过在光照、温度、pH等不同条件下蓝靛果果渣花色苷的稳定性以及其对肝癌细胞杀伤性进行评价。结果表明:经响应面优化的最佳制备工艺为水浴时间10 min,超声时间15 min,超声温度60℃,包封率为85.3%±0.31%。储存稳定性分析表明在各种温度、pH、光照、氧化剂、还原剂的条件下,载花色苷胶束中花色苷的保存率分别是花色苷的1.33、1.26、1.16、1.11、2.41倍;在体外肝癌细胞杀伤实验中,在24 h后,载花色苷胶束对肝癌细胞抑制率是花色苷的1.34倍。本研究合成了一种新型的两亲性羧甲基壳聚糖衍生物,可以显著提高花色苷稳定性,适宜作为花色苷以及其他食品活性成分的潜在纳米胶束载体。

关键词：蓝靛果花色苷胶束稳定性响应面优化

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微纳米颗粒三相泡沫体系构筑及特性

中国石油大学学报（自然科学版） 2024年第2期48卷 135-141页

作者：刘宏生大庆油田有限责任公司勘探开发研究院黑龙江大庆163712 国家能源陆相砂岩老油田持续开采研发中心黑龙江大庆163712

为进一步提高聚驱后采收率,结合聚驱后油藏特征,构筑具有自适应堵调驱功能的微纳米颗粒三相泡沫体系,通过黏度、界面、泡沫和堵调驱性能试验,研究微纳米颗粒三相泡沫体系特性,应用归一化和权重系数方法,分析三相泡沫体系溶液特性与驱油... 详细信息

为进一步提高聚驱后采收率,结合聚驱后油藏特征,构筑具有自适应堵调驱功能的微纳米颗粒三相泡沫体系,通过黏度、界面、泡沫和堵调驱性能试验,研究微纳米颗粒三相泡沫体系特性,应用归一化和权重系数方法,分析三相泡沫体系溶液特性与驱油效果的相关性。结果表明:软体微米颗粒三相泡沫体系的特性参数较好,具有超低界面张力,剖面改善率超过82%,聚驱后可提高采收率超过14%;硬质纳米颗粒三相泡沫体系的特性参数相对较差,但聚驱后仍可提高采收率超过10%;三相泡沫体系泡沫综合指数和运动黏度是驱油效果的主要影响因素,而剪切黏度和界面张力是次要影响因素。

关键词：微纳米颗粒三相泡沫体系聚驱后黏度剖面改善率

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神威超级计算机运行时故障定位方法

计算机研究与发展 2024年第1期61卷 86-97页

作者：高剑刚郑岩于康彭达佳李宏亮刘勇何王全陈德训王飞国家并行计算机工程技术研究中心北京100190 江南计算技术研究所江苏无锡214083

随着高性能计算机的性能不断提升、系统规模不断提高,系统和应用的错误率也不可避免地持续增多.快速发现和定位系统及应用级的错误、为用户提供高质量服务,成为了超级计算机系统设计开发过程中急需考虑的问题.超级计算机系统中硬件故障... 详细信息

随着高性能计算机的性能不断提升、系统规模不断提高,系统和应用的错误率也不可避免地持续增多.快速发现和定位系统及应用级的错误、为用户提供高质量服务,成为了超级计算机系统设计开发过程中急需考虑的问题.超级计算机系统中硬件故障与异常、软件程序的错误等都会导致用户大规模并行应用的错误、挂死与退出.如何快速准确定位错误现场,让管理员或用户以此为基础查看异常发生的故障进行高精度、高效率的诊断,是维护高性能计算系统可靠性的重要基础.高性能计算机传统的故障定位主要通过硬件异常跟踪、系统日志分析和程序主动探测等方法,缺乏对无日志信息、无明显故障现象的程序挂死问题的定位手段,并且技术的扩展性也面临挑战.针对“新一代神威超级计算机”体系结构和SW26010-Pro众核处理器特点,提出一种运行时故障定位方法,包括基于消息传递的故障关联分析、基于全局聚合信息的在线综合分析诊断、面向申威众核处理器的异常线程过滤方法等关键技术,阐述了如何有效检测、收集、处理大量系统资源和并行进程的异常信息问题,为应对未来超大规模高性能计算中故障高效定位难题提供有效支撑.

关键词： E级计算机可靠性错误定位运行时众核处理器

玉米醇溶蛋白/淀粉基包装膜的性能表征及其对生菜保鲜效果研究

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食品科技 2024年第1期49卷 33-40页

作者：孙婷婷李志明宋雪健张东杰李志江孟令伟黑龙江八一农垦大学食品学院黑龙江大庆163319 黑龙江省杂粮加工及质量安全工程技术研究中心黑龙江大庆163319 国家杂粮工程技术研究中心黑龙江大庆163319

为开发一种高性能的可食用环保包装膜用于新鲜生菜的保鲜,以玉米醇溶蛋白、交联淀粉和马铃薯渣为成膜基材,羧甲基纤维素钠为胶黏剂,考察不同羧甲基纤维素钠添加量下制备而成的包装膜厚度、机械性能、阻隔性能、微观结构等特征,并选用最... 详细信息

为开发一种高性能的可食用环保包装膜用于新鲜生菜的保鲜,以玉米醇溶蛋白、交联淀粉和马铃薯渣为成膜基材,羧甲基纤维素钠为胶黏剂,考察不同羧甲基纤维素钠添加量下制备而成的包装膜厚度、机械性能、阻隔性能、微观结构等特征,并选用最优配方下的包装膜用于生菜保鲜效果评价。结果显示,当羧甲基纤维素钠的添加量为2.0%(m/V,占水比)时,厚度为0.15 mm,拉伸强度为10.85 MPa,断裂伸长率为36.57%,透氧气系数为0.36×10^(-15)m^(2)/g·Pa,透湿量为424.46 g/m^(2)·d,具有良好的成膜及应用特性。将含量2.0%羧甲基纤维素钠的包装膜应用于生菜保鲜试验后发现,相较于聚乙烯保鲜膜和不做包装处理组,生菜在4℃贮藏10 d过程中,玉米醇溶蛋白/淀粉基包装膜组更能有效减缓生菜在贮藏过程中感官和营养品质的下降,叶绿素和维生素C含量分别高于聚乙烯保鲜膜包装的对照组6.30%和27.78%,菌落总数低于对照组58.01%。该试验制备的玉米醇溶蛋白/淀粉基包装膜是一种可应用于生菜保鲜的高品质包装膜。

关键词：羧甲基纤维素钠玉米醇溶蛋白交联淀粉膜制备生菜保鲜

基于ABC-PID算法的变量喷雾控制系统设计与试验

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农机化研究 2024年第7期46卷 57-63页

作者：赵玉玺胡军刘昶希李宇飞王淞武志坤张伟黑龙江八一农垦大学工程学院黑龙江大庆163319 黑龙江省保护性耕作工程技术研究中心黑龙江大庆163319

针对常用流量调节式变量喷雾系统控制参数调节复杂,导致流量控制响应延迟、超调量大等问题,提出利用寻优性能好的人工蜂群算法整定PID参数,从而达到精准调节系统流量的目标,进而提高变量喷雾系统的工作性能。为验证该系统的控制效果,运... 详细信息

针对常用流量调节式变量喷雾系统控制参数调节复杂,导致流量控制响应延迟、超调量大等问题,提出利用寻优性能好的人工蜂群算法整定PID参数,从而达到精准调节系统流量的目标,进而提高变量喷雾系统的工作性能。为验证该系统的控制效果,运用MatLab进行仿真分析,发现ABC-PID控制在超调量、上升时间两方面均优于常规PID和模糊PID。在黑龙江八一农垦大学植保实验室进行室内试验,验证ABC-PID、模糊PID及常规PID的控制精度,结果表明:恒速试验平均施药量误差分别为1.3%、3.1%、4.5%,变速试验平均施药量误差分别为2.1%、3.8%、4.9%。根据上述仿真试验和室内试验结果分析,验证了ABC-PID在控制效果方面优于其他两种控制方法。结合仿真试验、室内试验分析可知:提出引入ABC算法优化常规PID控制参数,在施药量控制精度和减小超调量等方面均表现良好,可为精准变量施药技术提供新的思路。

关键词：变量喷雾 ABC-PID控制模糊PID PID

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