适用于任意网格的大规模并行CFD计算框架PHengLEI

针对计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)大规模并行计算的需要,我们设计了适用于任意网格类型的并行计算框架风雷(PHengLEI)软件,同时支持结构网格、非结构网格和重叠网格.为了实现并行通信与网格类型无关且与物理求解器开发者隔离,我们设计了通用的通信模式和一种基于网格块的“三合一”的数据交换模式,即将多块结构网格块、并行分区网格块和结构/非结构网格块间的交界面数据完全标准化为数据底层后,在数据底层统一进行交换,使得数据交换不依赖于网格类型和数据类型,从而实现任意网格类型并行通信模式的统一.作为气动数据生产的“数值风洞”,要求代码将并行隔离至底层,为此针对主流计算机系统的特点,设计了粗粒度MPI/OpenMP混合并行模式,领域专家只需关注求解器开发而无需关注并行通信,在提高可移植性、可扩展性的同时尽可能兼顾封装性.针对大规模并行计算的实际工程需求,设计了并行分区、大规模并行文件存储模式,以缩短前置处理和文件I/O时间.最后,分别基于结构网格、非结构网格和重叠网格,给出了工程应用领域的标模算例,以说明PHengLEI并行计算框架对不同网格类型的适应性.大规模网格测试结果表明,国产定制集群上16.38万核并行效率达83%以上,“天河二号”上近10万核并行效率达95%以上,展现了较好的可扩展性和并行计算效率.

风雷(PHengLEI)通用CFD软件设计

风雷软件(PHengLEI)是由中国空气动力研究与发展中心开发的,具有完全自主知识产权的计算流体力学CFD软件平台,已在国内广泛推广使用。作为当前实施的国家数值风洞系统的重要组成部分,正在集成包括直升机旋翼、飞机结冰、风工程、化学反应与燃烧、虚拟飞行、结构/非结构高精度等学科物理模型。针对多学科、多物理模型集成开发的需求,为了适应下一代高性能计算机硬件,在已有工作基础上,进一步设计了面向下一代高性能计算的PHengLEI软件体系结构和数据结构。

基于YOLO v8n-seg和改进Strongsort的多目标小鼠跟踪方法

多目标小鼠跟踪是小鼠行为分析的基本任务,是研究社交行为的重要方法。针对传统小鼠跟踪方法存在只能跟踪单只小鼠以及对多目标小鼠跟踪需要对小鼠进行标记从而影响小鼠行为等问题,提出了一种基于实例分割网络YOLO v8n-seg和改进Strongsort相结合的多目标小鼠无标记跟踪方法。使用RGB摄像头采集多目标小鼠的日常行为视频,标注小鼠身体部位分割数据集,对数据集进行增强后训练YOLO v8n-seg实例分割网络,经过测试,模型精确率为97.7%,召回率为98.2%,mAP50为99.2%,单幅图像检测时间为3.5 ms,实现了对小鼠身体部位准确且快速地分割,可以满足Strongsort多目标跟踪算法的检测要求。针对Strongsort算法在多目标小鼠跟踪中存在的跟踪错误问题,对Strongsort做了两点改进:对匹配流程进行改进,将未匹配上目标的轨迹和未匹配上轨迹的目标按欧氏距离进行再次匹配;对卡尔曼滤波进行改进,将卡尔曼滤波中表示小鼠位置和运动状态的小鼠身体轮廓外接矩形框替换为以小鼠身体轮廓质心为中心、对角线为小鼠体宽的正方形框。经测试,改进后Strongsort算法的ID跳变数为14,MOTA为97.698%,IDF1为85.435%,MOTP为75.858%,与原Strongsort相比,ID跳变数减少88%,MOTA提升3.266个百分点,IDF1提升27.778个百分点,与Deepsort、ByteTrack和Ocsort相比,在MOTA和IDF1上均有显著提升,且ID跳变数大幅降低,结果表明改进Strongsort算法可以提高多目标无标记小鼠跟踪的稳定性和准确性,为小鼠社交行为分析提供了一种新的技术途径。

非均质气藏井间地层压力计算方法及应用

中国陆相沉积气藏储层普遍存在非均质性,常规地层压力计算方法具有很大局限性,难以准确评价井间地层压力。本文以均质地层中的点源解为基础,采用边界元思想,建立了一种可用于非均质气藏井间地层压力计算的半解析方法。基本思想是将非均质储层进行分块处理,分别建立单个均质区域的压力方程,通过各区交界面处的压力和流量连续条件,将各区压力方程耦合求解,并将求解结果回代至单个区域的压力方程,从而计算地层中任意一点的压力。建立了理论模型,对所提出的井间地层压力计算方法进行了数值验证,并将其应用于长庆靖边气田某区块。结果表明,本文所建立的非均质气藏井间地层压力半解析计算方法与数值模拟计算结果相吻合,仅在早期和井筒附近存在微小差异;半解析方法能很好地预测实际气藏中单井及井间的地层压力变化,与实测数据趋势一致。

奶牛小肠上皮细胞系细胞染色体核型与G-带分析

为了鉴定奶牛小肠上皮细胞系(BIECs-21)的生物学遗传稳定性,体外贴壁培养BIECs-21细胞,制备染色体标本和G-带标本,分析BIECs-21细胞的染色体核型和G-带。结果表明:BIECs-21细胞染色体数为2n=60,包括常染色体29对和性染色体(X和Y染色体)1对。其中,29对常染色体均为端部着丝点染色体;性染色体中,X染色体是较大的中着丝粒染色体,Y染色体是较小的中着丝粒染色体。除X、Y性染色体外,BIECs-21细胞常染色体的G-带带纹的数量和位置无显著差异。BIECs-21细胞与荷斯坦牛的正常染色体核型相比,染色体数目及形态结构均没有明显变化,证明该细胞系遗传特性稳定,可以用于牛肠道相关疾病分子机制的研究。

酚醛树脂/蒙脱土浸渍改性杉木工艺及密实化研究

以酚醛树脂和蒙脱土混合后溶液为改性剂,正负压仿呼吸环境下浸渍改性杉木板材,探讨了负压压力、负压时间、正压压力、正压时间对杉木板材增重率的影响;通过正交试验确定最佳处理工艺,在最优工艺浸渍杉木板材基础上进行压缩密实化处理,分析改性后杉木的密度、增重率、表面硬度、力学性能、尺寸稳定性和阻燃性,并通过扫描电镜和红外光谱对木材微观形貌、官能团进行表征。结果表明:当负压压力–0.095 MPa、负压时间20 min、正压压力1.5 MPa和正压时间1.5 h,改性杉木的增重率最大。在此浸渍工艺处理下,压缩密实化处理后的杉木密度由0.328 g/cm3提升至0.784 g/cm^(3),静曲强度、弹性模量和表面硬度分别提升了34.7%、38.4%和85.6%;尺寸稳定性结果表明改性杉木的吸水率和体积膨胀率明显降低。扫描电镜表明改性剂主要通过管胞、射线细胞和纹孔渗透,且木材内部孔隙被很好地填充。红外分析表明木材内部游离羟基减少,缔合羟基和醚键数目增多,木材内部引入Si-O-C键,耐火试验结果表明改性材具有良好的阻燃效果。

mdv1-miR-M4-5p对MDCC-MSB1细胞增殖和凋亡的影响

旨在研究马立克病病毒(Marek′s disease virus,MDV)编码的mdv1-miR-M4-5p对MDCC-MSB1细胞增殖和凋亡的影响,将mdv1-miR-M4-5p模拟物、抑制物及其阴性对照转染MDCC-MSB1细胞后48 h,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测细胞中mdv1-miR-M4-5p、TGF-β1、Smad2以及caspase-9、caspase-3、cyt-c、cyclinD1、Bcl-2等增殖和凋亡相关分子的转录;CCK-8检测细胞增殖,流式细胞术检测细胞周期和凋亡。结果显示:与对照组相比,mdv1-miR-M4-5p模拟物转染显著上调MDCC-MSB1细胞中mdv1-miR-M4-5p、cyclinD1、Bcl-2的转录水平,下调TGF-β1、Smad2、cyt-c、caspase-9和caspase-3的表达转录,促进细胞的增殖,减少G1期细胞,增加S和G2细胞,降低细胞凋亡率。与对照组相比,mdv1-miR-M4-5p抑制物转染后MDCC-MSB1细胞的增殖、凋亡及其相关分子转录的结果与mdv1-miR-M4-5p模拟物转染后的结果相反。综上,Mdv1-miR-M4-5p可促进MDCC-MSB1细胞增殖,抑制其凋亡,这可能是通过抑制TGF-β1/Smad2信号通路来实现的。

RNA结合蛋白ELAVL1的功能及其调控病毒复制的研究进展

胚胎致死异常视觉蛋白1(embryonic lethal abnormal vision like 1, ELAVL1),又被称为人类抗原R(human antigen R, HuR),是一种典型的RNA结合蛋白(RNA binding protein, RBP),通过与3′非翻译区(3′untranslated element, 3′UTR)的AU富含元件(AU-rich element, ARE)结合,在mRNA转录和翻译过程中发挥重要作用。ELAVL1的作用十分广泛,可调控肿瘤的发生发展、凋亡、迁移与侵袭,是许多癌症治疗的关键靶点,还能参与调节编码器官发育和组织稳态的蛋白质和mRNA的水平,也有许多研究表明,ELAVL1通过转录后调控和翻译后修饰来调节病毒复制。本文主要综述了ELAVL1的生物学特点、功能、调控机制及其在病毒复制过程中的调控作用,旨在为进一步研究ELAVL1与畜禽病毒复制之间互作的机制提供理论参考。

基于水平集带方法的柔顺机构拓扑优化研究

水平集方法在拓扑优化问题中采用隐式函数的零水平集描述结构边界,由于可以方便的表达结构拓扑变化并使结构边界保持清晰和光滑的特性,水平集方法很快成为拓扑优化领域的重要方法之一。但是由于水平集方法在优化过程中存在拓扑变化的不连续性,容易出现数值不稳定、初始设计依赖性等问题。近年来水平集带方法的提出可以有效改善这一现象,成为提升水平集方法拓扑表达能力的重要手段。本文将水平集带引入到参数化水平集拓扑优化方法中,并对其在柔顺机构优化设计问题中的应用开展研究。水平集带方法在水平集函数的零水平集附近引入水平集带区域,采用水平集函数插值可以得到带宽范围内[0,1]区间连续分布的材料密度,并在优化过程中通过逐渐减小水平集带的宽度使带宽范围内的材料密度逐渐收敛至0-1分布。该方法结合了变密度法的优势,使优化过程中材料密度变化保持连续,可以提升参数化水平集方法的稳定性,得到更优的目标函数值,并有效改善水平集方法的初始设计依赖性问题。本文通过多个柔顺机构的拓扑优化算例从不同初始设计、不规则设计域及几何非线性等多方面分析和验证了该方法的有效性,计算结果表明该方法对面向实际工程的复杂设计问题具有较好的适用性。

基于多尺度骨架图和局部视觉上下文融合的驾驶员行为识别方法

识别非驾驶行为是提高驾驶安全性的重要手段之一。目前基于骨架序列和图像的融合识别方法具有计算量大和特征融合困难的问题。针对上述问题,本文提出一种基于多尺度骨架图和局部视觉上下文融合的驾驶员行为识别模型(skeleton-image based behavior recognition network,SIBBR-Net)。SIBBR-Net通过基于多尺度图的图卷积网络和基于局部视觉及注意力机制的卷积神经网络,充分提取运动和外观特征,较好地平衡了模型表征能力和计算量间的关系。基于手部运动的特征双向引导学习策略、自适应特征融合模块和静态特征空间上的辅助损失,使运动和外观特征间互相引导更新并实现自适应融合。最终在Drive&Act数据集进行算法测试,SIBBR-Net在动态标签和静态标签条件下的平均正确率分别为61.78%和80.42%,每秒浮点运算次数为25.92G,较最优方法降低了76.96%。

基于16S rDNA测序分析地榆七柏汤对溃疡性结肠炎大鼠肠道菌群的影响

目的观察地榆七柏汤对湿热型溃疡性结肠炎大鼠肠道菌群的影响,探讨其治疗溃疡性结肠炎的作用机制。方法取84只Wistar大鼠,随机选择9只作为空白组,其余大鼠采用高糖高脂饮食+葡聚糖硫酸钠法建立湿热型溃疡性结肠炎模型。将造模成功大鼠随机分为模型组、柳氮磺胺吡啶组及地榆七柏汤低、中、高剂量组,每组14只。柳氮磺胺吡啶组给予柳氮磺胺吡啶混悬液300 mg/kg灌肠,地榆七柏汤低、中、高剂量组分别给予含生药0.5 g/mL、1 g/mL、3 g/mL的地榆七柏汤保留灌肠,模型组和空白组给予等量生理盐水灌肠,均1次/d,连续干预14 d。观察大鼠一般状况,进行疾病活动度指数(DAI)评分,HE染色观察结肠组织病理形态,采用16S rDNA测序技术分析粪便菌群物种组成情况。结果与模型组比较,各药物组大鼠腹泻、便血等症状明显好转,DAI评分明显降低(P均<0.05),结肠组织病理损伤明显减轻。菌群构成方面,模型组大鼠毛螺菌属(Lachnospiraceae)、Mucispirillum属丰度均明显低于空白组(P均<0.05),各药物组均明显高于模型组(P均<0.05);模型组大鼠肠杆菌科(Enterobacteriaceae)丰度明显高于空白组(P<0.05),各药物组均明显低于模型组(P均<0.05)。结论地榆七柏汤可明显减轻湿热型溃疡性结肠炎大鼠疾病活动度和肠黏膜炎性损伤,其机制可能与调节肠道菌群、提升有益菌丰度、降低致病菌丰度相关。

基础植物克隆技术与应用课程的教学设计

基础植物克隆技术与应用是浙江大学生命科学学院面向全校本科生开设的通识课程,课程涵盖培养基配制、无菌操作、愈伤组织和胚状体诱导、组培苗驯化等内容,体现了生物、林学和园艺等学科的交叉融合,从课程教学目标、课程体系建设和课程考核方式等方面探索该课程与其他专业领域的交叉融合知识点。结合问题导向式和线上线下相结合等教学方法,探索课程教学内容和教学方法在培养学科交叉学生方面的作用。三年的教学实践结果表明,学生学习成绩、科研实验兴趣及课程建设水平均有所提升,学科交叉的教学设计提升了学生跨学科知识的串联式认知,扩展了学生视野,为具有多学科背景的创新型人才的培养奠定了良好基础。

戊糖片球菌粗提抗菌肽对察哈尔羊免疫性能及肠道微生物多样性的影响

试验利用生物化学、药理学及分子生物学方法提取戊糖片球菌抗菌肽粗提物,测定其大小及抑菌性,并将其配制成制剂,按高、中、低3种剂量饲喂察哈尔羊,以研究其对察哈尔羊免疫性能及肠道的微生物多样性的影响。结果显示:抗菌肽粗提物大小约为35 KD,对金黄色葡萄球菌、沙门氏菌及大肠杆菌均具有极显著的抑制效果(P<0.01),且IgA,IgM及IgG相对于对照组浓度均显著提高(P<0.05);厚壁菌门和拟杆菌门为微生物群落最具优势的门,且高剂量试验组细菌微生物群落丰富度最高。功能预测抗菌肽促进了碳水化合物代谢、跨膜运输和氨基酸代谢。这些研究为后期戊糖片球菌抗菌肽的研究提供理论依据。

基于超声和临床指标的复合模型预测甲状腺乳头状癌术后颈部淋巴结转移风险

目的:探索术前超声图像特征结合临床指标对甲状腺乳头状癌(PTC)术后颈部淋巴结转移风险的预测价值。方法:回顾性收集2019年1月至2020年12月在温州医科大学附属第一医院接受二次手术并经病理证实的PTC颈部淋巴结转移患者43例,作为转移组。同时,收集我院2013年1月至2014年12月收治的89例自首次PTC手术起随访至少8年,未出现颈部淋巴结复发的患者作为未转移组。按照7:3的比例随机抽样将患者分为训练集(n=92)和验证集(n=40),在训练集中通过单因素和多因素Logistic回归分析,构建预测模型并绘制列线图使模型可视化,使用验证集对模型进行验证,通过ROC曲线和决策曲线分析(DCA)对模型效能和临床价值进行评估。结果:转移组与未转移组患者间手术方法、术中淋巴结转移、甲状腺结节部位、回声特性、甲状腺结节最大径线、超声提示淋巴结肿大、淋巴结长径/短径比值以及淋巴结血流特征差异均有统计学意义(均P<0.05)。多因素Logistic回归分析显示手术方式(全切vs.部分切除,OR=0.332,95%CI=0.134~0.828,P=0.018)、术中淋巴结转移(转移vs.未转移,OR=2.978,95%CI=1.112~7.953,P=0.030)、甲状腺结节部位(中部vs.下极,OR=6.624,95%CI=1.986~22.095,P=0.002)及甲状腺结节最大径线(OR=1.064,95%CI=1.002~1.130,P=0.042)为术后颈部淋巴结转移的独立影响因素。该模型在训练集中的AUC为0.872(95%CI=0.795~0.949),在验证集中的AUC为0.863(95%CI=0.749~0.976),DCA显示阈值概率在0.1~0.7时该模型预测术后PTC颈部淋巴结转移发生的风险净收益高。结论:本研究基于术前超声图像特征及临床病理指标构建的预测模型可有效预测PTC术后颈部淋巴结转移的风险,对于临床决策有一定的参考价值。

以学生为主导的整合医学教学模式在泌尿外科临床教学中的应用研究

目的探讨以学生为主导的整合医学教学方式在泌尿外科临床教学中的实用价值。方法选取2022年10月—2023年12月在南京中医药大学连云港附属医院泌尿外科实习的中西医结合专业的临床医学生60名作为研究对象,按随机数表法分为两组,观察组和对照组各30名。观察组采用以学生为主导的整合医学教学模式,对照组采用传统教学模式。授课结束后,观察比较两组学生理论考试、实践技能和思维能力考核成绩,同时编制调查问卷获取学生对教学效果的真实评价。结果观察组学生理论考试、实践技能和综合成绩均优于对照组,差异有统计学意义(P均<0.05);观察组学生临床思维评分、对教学效果的评价均优于对照组,差异有统计学意义(P均<0.05)。结论在泌尿外科的临床教学中实行以学生为主导的整合医学教学模式能够激发学生自我学习兴趣,锻炼临床思维,培养团队协作意识,提升医学人文素养,充分体现了泌尿外科整合医学教学模式中所需的整体性和实践性,有着良好的教学效果。

毫针速刺法松解肌筋膜改善神经根型颈椎病患者上肢功能障碍的疗效观察

目的观察毫针速刺法松解肌筋膜改善神经根型颈椎病患者上肢功能障碍的治疗效果。方法本研究为随机对照试验,纳入2021年1月至2022年12月南京中医药大学连云港附属医院收治的72例神经根型颈椎病患者,以区组随机方法进行分组。试验组36例中男20例,女16例,年龄(47.94±6.16)岁,病程(27.25±9.49)个月;对照组36例中男18例,女18例,年龄(46.73±5.14)岁,病程(26.02±7.58)个月。试验组采用毫针速刺法治疗,针对颈项部软组织损伤部位予以穿透性松解刺激,隔日1次,并与推拿治疗交替进行,各治疗6次;对照组予传统针刺治疗,每日1次,6次为1个疗程,每隔1个疗程休息1 d,共治疗2个疗程。分别于治疗前1 d、治疗结束后第1天比较两组患者的田中靖久颈椎症状评分、颈椎功能障碍指数(NDI),并评定两组临床疗效。采用t检验、χ^(2)检验。结果与治疗前1 d比较,治疗结束后第1天两组患者的田中靖久颈椎症状评分均升高[试验组(14.93±2.74)分比(9.70±2.45)分,对照组(12.70±2.93)分比(9.40±2.01)分],NDI评分均降低[试验组(15.92±4.21)分比(38.19±5.86)分,对照组(25.46±3.84)分比(36.76±7.25)分],差异均有统计学意义(均P<0.05);且试验组各评分改善程度均优于对照组[田中靖久颈椎症状评分(5.23±1.89)分比(3.30±1.25)分,NDI评分(22.27±4.67)分比(11.30±3.97)分,均P<0.05]。试验组患者的治疗总有效率高于对照组[91.7%(33/36)比72.2%(26/36)],差异有统计学意义(χ^(2)=4.560,P=0.032)。结论毫针速刺法松解肌筋膜治疗能够缓解神经根型颈椎病患者的临床症状,减轻患者痛苦,并实现对上肢功能的良性调节,降低疾病对生活能力的影响,相对传统针刺治疗方案具有一定优势,值得在临床上进一步推广应用。

防灾韧性城市:本质内涵、分形结构与特征向量

本文旨在明晰城市综合防灾规划领域中韧性城市的界定与概念内涵,基于前期对防灾韧性城市发展脉络的综述性研究,推演出逻辑自洽的防灾韧性城市(Disaster Resilient City)的本质内涵、分形结构与特征向量。主要结论:防灾韧性城市的本质内涵是以人为本的服务供给、动态演进的自适应过程、跨尺度多系统的关联协同;其分形结构统一于由“节点—边”联结的物质环境系统与社会网络系统交织的高阶复杂城市网络结构;基于“结构—功能”模型推导出具有独立自由度的四维特征向量,即鲁棒性、冗余性、多样性和治理能力。研究有利于明确防灾韧性城市的概念,构建广泛共识与深入探讨的基础,形成城市安全与防灾减灾领域韧性城市的研究边界,推动综合防灾规划理论的演进。

基于多准则决策方法的避难场所选址模型研究

针对避难场所规划选址中的现实问题与需求,从方法易操作和可实施角度出发,构建了面向城市规划业务流程与工作实践的防灾避难场所选址模型。该模型基于多准则决策方法(MCDM),以避难场所选址的安全性和均好性为主要目标。模型综合考虑了人口密度、建筑质量、交通系统和避难场所设施配置四项选址影响因素,并采用AHP-熵权法确定影响要素权重。以江阴市为实证案例,套用模型经过两轮评估及编码者测试,最终明确了备选避难场所资源的优先建设排序,验证了模型的可行性与实用性。研究提出的影响要素和量化指标易于取得,打分方法便于操作,适用于城市规划阶段的避难场所规划选址与建设时序决策。

推拿联合闪罐改善儿童肺炎支原体肺炎后慢性咳嗽临床观察

目的 观察小儿推拿联合闪罐改善儿童肺炎支原体肺炎(MPP)后慢性咳嗽的治疗效果。方法 选取72例MPP后慢性咳嗽患儿,随机分为试验组36例和对照组36例。试验组采用小儿推拿联合闪罐交替进行治疗,对照组予孟鲁司特钠咀嚼片口服。比较2组患儿治疗前后咳嗽视觉模拟(VAS)评分、简易咳嗽程度(CET)评分、临床疗效。结果 治疗后,2组患儿咳嗽VAS评分、CET评分均降低(P<0.05),试验组各评分改善程度优于对照组(P<0.05);试验组总有效率高于对照组(P<0.05)。结论 小儿推拿联合闪罐能够减轻MPP后患儿咳嗽严重程度,实现对患儿气道高反应性的良性调节,降低咳嗽对患儿日常生活及心理的影响,相对单纯口服孟鲁司特钠具备一定优势,值得在临床上进一步推广应用。

课程思政元素融入中医诊断学教学的探索

中医诊断学作为中医学相关专业的主干课程,是联系基础理论与临床各科的桥梁。因其自身重思辨、知识面以及广与各科联系密切的学科特点,具有进行课程思政的多种优势。结合中医诊断学学科特点,选取立德树人、文化自信、思辨能力、中医养生观等结合点,通过线上线下相结合、典型病例法、模拟病人法等方法,进行课程思政与中医诊断学教学的有机融合。