BBTUNet:基于上下文Transformer的肝脏肿瘤分割算法研究

肝癌是世界范围内最常见的恶性肿瘤之一,严重威胁着人类的生命健康,从计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)中精确分割出肝脏肿瘤对后期的临床诊断具有重要的意义。现有的方法虽然实现了肝脏肿瘤的自动化分割,但肝脏肿瘤边界模糊、目标较小、容易漏检等问题尚未很好地解决,肝脏肿瘤的精确分割仍旧是一项极具挑战的任务。针对这些问题,该文提出一种新的分割网络BBTUNet。构建基于Transformer的上下文Bridge,重新设计UNet的跳跃连接结构,有效捕捉多尺度特征之间的上下文关系。在Transformer的前馈神经网络中引入可分离的空洞卷积,提出改进的前馈神经网络BFFN,有效融合全局和局部信息,增强边界特征,细化分割边缘。在3DIRCADB数据集上对模型进行训练和测试,实验结果表明,提出的BBTUNet网络的Dice系数为82.1%,ACC为96.4%,相较于UNet网络,分别提升了10.9%、4.6%,且对于小尺寸、低对比度、边界模糊的肿瘤分割具有显著优势。

新农保参与行为与退耕还林还草:理论分析与实证检验

退耕还林还草工程实施的主要阻力之一是补贴结束后,农民生计受到挑战时所面临的复耕风险,新农保的施行弱化了土地经济保障功能,有可能促进农民自发、永久性退耕还林还草。首先,基于效用论,构建了新农保作用农民退耕还林还草行为的理论分析框架;其次,基于农业农村部农村经济研究中心全国农村固定观察点18789份数据,运用Probit模型实证分析了新农保对农民退耕还林还草行为的影响;最后,运用基于聚类稳健标准误的logistic回归模型进行稳健性检验。结果显示:①新农保增加预期收入,退耕还林还草减少预期收入,但退耕还林还草后多出来的闲余时间增加了农民效用。基于效用论所构建的农户行为理论分析框架显示,农户参与新农保的行为影响到耕地面积数量,从而作用农户退耕还林还草行为。②农民参加新农保后,其采取退耕还林还草行为的可能性更高,新农保增加了农民年老时基本生活依赖的渠道,从而弱化了耕地的经济保障功能,一定程度上促进了农民参加退耕还林还草工程。③稳健性检验中,基于聚类稳健标准误的logistic回归模型仍然证实了“参加新农保有利于农民退耕还林还草”的结论。④健康状况越差的农户,采取退耕还林还草行为的可能性越低,健康状况差一般意味着医疗费开支大,未来收入面临较大不确定性,对耕地的依赖性强,从而不愿意退耕还林还草;年末生产性固定资产原值越大的农户,越有可能具有退耕还林还草行为。政策层面可以考虑将林区和牧区的“新农保”制度和退耕还林还草政策结合起来,统筹推进退耕还林还草工程,提升工程实施的质量。

创新驱动战略背景下工科数学综合能力培养的困境与策略

实施创新驱动战略,深化教育教学改革,创新人才培养模式,对我国经济社会发展具有重要的战略意义。本文基于创新驱动战略,就工科院校数学综合能力培养的困境、影响因素以及策略进行了深入研究,分析了当前我国人才培养的发展现状和数学能力培养的困境,指出了就业因素、年龄增长和教学模式对数学能力培养的影响,提出了开展学科竞赛、实行课程思政、加强产教融合、推进教学改革等一系列改进策略,旨在通过改革,创新育人理念,拓宽人才培养渠道,不断提升本科教育水平。

基于旋转框的轻量高效安全带检测算法研究

交通安全监控图像中的汽车驾驶员安全带检测,可以协助交通管理部门规范驾驶员的驾驶行为。针对汽车驾驶员安全带检测中目标尺寸较小、特征对齐难度较大、检测速度较慢等问题,在Mobilenet V2轻量化主干网络的基础上,引入Oriented RCNN旋转框目标检测算法,提出注意力特征融合模块(Attention Feature Fusion Module,AFFM),从而构建了一种轻量高效的端到端旋转框安全带检测算法。该算法的平均精度(AP)达到0.905,查全率(Recall)达到0.949,参数量(Params)仅需要18.54 MB,端到端的检测推理速度(FPS)达到每秒14.6张图片。实验结果表明,该算法有效提高了监控图像中汽车驾驶员安全带检测性能,在实际应用中具备一定的竞争力。

面向超导量子器件的封装集成技术

超导量子比特因其半导体工艺兼容性强,可扩展潜力大,易于操控、读出与耦合,是现阶段最有希望实现可扩展通用量子计算机的技术路线之一。然而,通用量子计算的实现需要百万量级的超导量子比特作为硬件基础,因此相应的封装架构需要在可扩展特性、超导材料体系、低损耗电互连、量子比特兼容性、电磁环境优化等方面进行新的探索。分析了传统引线键合在大规模集成过程中遇到的主要技术瓶颈;介绍了面向超导量子器件开发的一系列特殊互连架构,对其优势和局限性进行了探讨;详细讨论了集成电路领域先进封装技术在超导量子器件中的兼容性问题,主要涵盖倒装键合、硅通孔及系统集成方案3个方面,并对上述封装技术的发展趋势进行了展望。

融合注意力机制的驾驶员接打手机行为检测方法

针对驾驶员接打手机行为检测任务中,小而模糊的手机目标易受遮挡、弱光线和恶劣天气等因素影响而检测性能过差的问题,提出了将手和手机合并为一个新特征(使目标变大而容易检测)的标注方法。考虑到挠痒、抽烟等相似动作对检测的影响,提出了以Yolov4网络模型为基础,融合坐标注意力模块来构成新特征提取网络模型Yolov4-CA的改进算法,提高网络模型对细节信息的学习能力,以增强其对深层特征显著区域的检测性能。实验结果表明,与Yolov4网络模型的检测算法相比,改进算法不仅可以增强网络模型的细节信息学习能力,也能提升小目标的检测精度,使3个特征的平均精度均值M AP提升6.4个百分点。

融合低秩和稀疏表示的图像超分辨率重建算法

针对现有图像超分辨率重建算法收敛速度慢、易受噪声影响的问题,结合低秩矩阵恢复与稀疏重建理论,提出了一种新的单幅图像超分辨率重建算法。对于待重建的退化图像,首先进行低秩恢复,得到含有原始图像大部分信息的低秩部分和主要由噪声组成的稀疏部分,然后对低秩部分利用学习的高低分辨率字典对进行稀疏重建。实验结果表明:本文算法对噪声鲁棒,运行速度快,图像视觉效果更佳;相比基于稀疏表示的统计预测模型(SPBSR),本文算法的峰值信噪比指标平均提高了4dB。

HOTAIR lncRNA对垂体生长激素腺瘤侵袭及激素分泌的影响

目的探讨长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)中的HOX基因的反义基因间RNA(HOX transcript anti-sense intergenic RNA,HOTAIR)即HOTAIR lncRNA对垂体生长激素腺瘤侵袭和激素分泌的影响。方法采用qRT-PCR技术检测非侵袭性和侵袭性垂体生长激素腺瘤及正常垂体组织中的HOTAIR lncRNA,分析其差异表达。将对数生长期垂体瘤细胞株GH3随机分为对照组、阴性对照组和HOTAIR lncRNA siRNA组:对照组不作特殊处理,阴性对照组转染对照siRNA质粒,HOTAIR lncRNA siRNA组转染HOTAIR lncRNA siRNA质粒,培养72 h,采用ELISA检测细胞培养液中的生长激素,采用Transwell技术观测细胞侵袭力。结果非侵袭性和侵袭性垂体生长激素腺瘤及正常垂体前叶组织中的HOTAIR lncRNA相对表达量分别为1.60±0.25、3.27±0.57、1.00±0.00;非侵袭性和侵袭性垂体生长激素腺瘤组织中的HOTAIR lncRNA相对表达量与正常垂体组织相比,P均<0.05;侵袭性垂体生长激素腺瘤组织中的HOTAIR lncRNA相对表达量与非侵袭性生长激素腺瘤相比,P<0.01。阴性对照组、HOTAIR lncRNA siRNA组的HOTAIR lncRNA mRNA相对表达量分别为1.00±0.00、0.50±0.20,两组相比,P<0.01;阴性对照组、HOTAIR lncRNA siRNA组的生长激素表达量分别为(1.00±0.00)ng/m L、(0.64±0.15)ng/m L,两组相比,P<0.05;阴性对照组、HOTAIR lncRNA siRNA组的穿膜细胞数分别为(177±11)、(57±9)个/视野,两组相比,P<0.05。结论垂体生长激素腺瘤组织中HOTAIR lncRNA mRNA表达量升高,侵袭性垂体生长激素腺瘤组织中的HOTAIR lncRNA相对表达量高于非侵袭性生长激素腺瘤。HOTAIR lncRNA mRNA的高表达可能导致垂体生长激素腺瘤的侵袭行为和生长激素过量分泌。

超级计算机网络引导技术研究与分析

针对超级计算机系统中网络引导时间开销大的问题,提出网络引导分布算法是影响网络引导性能的主要因素之一,是优化网络引导性能的主要方向的观点。首先,分析了影响大规模网络引导性能的主要因素;其次,结合一种典型超级计算机系统,分析了超节点循环分布算法(SCDA)和插件循环分布算法(BCDA)的网络引导数据流拓扑结构;最后,量化分析了这两种算法对各个网络路径段的压力和可获得的网络性能,发现BCDA性能是SCDA性能的1~20倍。通过理论分析和模型推导发现,在计算节点和引导服务器之间使用更细粒度的映射算法可以在引导部分资源时使用尽量多的引导服务器,减少对局部网络资源的过早竞争,提升网络引导性能。

晶圆级多层堆叠技术

随着5G和人工智能等新型基础设施建设的不断推进,单纯通过缩小工艺尺寸、增加单芯片面积等方式带来的系统功能和性能提升已难以适应未来发展的需求。晶圆级多层堆叠技术作为能够突破单层芯片限制的先进集成技术成为实现系统性能、带宽和功耗等方面指标提升的重要备选方案之一。对目前已有的晶圆级多层堆叠技术及其封装过程进行了详细介绍;并对封装过程中的两项关键工艺,硅通孔工艺和晶圆键合与解键合工艺进行了分析;结合实际封装工艺对晶圆级多层堆叠过程中的可靠性管理进行了论述。在集成电路由二维展开至三维的发展过程中,晶圆级多层堆叠技术将起到至关重要的作用。

一种基于新型Unet-Canny网络的安全带检测方法

针对机动车行驶中驾驶员是否正确系戴安全带的检测问题,提出一种融合目标检测和语义分割的新型Unet-Canny网络的安全带检测方法。该方法需要用SSD网络定位驾驶员位置,将所采集信息输入Unet-Canny网络后对安全带图像进行分割。新型Unet-Canny网络是在Unet网络上添加Res-Canny模块后得到的。结合Canny算子和残差结构搭建的Res-Canny模块能够让网络在训练中增强对安全带边缘特征信息的提取能力,从而提高图像的分割效果。利用数据集对Unet-Canny网络的训练实验表明:新型Unet-Canny网络比FCN、PSPNet、SegNet、Unet等网络的检测效果好;使用所提出方法检测安全带的精确率比用Unet网络提升了3.4个百分点。

基于残差结构的三维U-Net肺结节检测算法

针对肺部CT图像中肺结节检测存在检测灵敏度差、假阳性高的问题和检测网络中存在深层网络容易忽略浅层位置信息的问题,提出了一种结合残差结构的三维ResAdd-Unet网络肺结节检测算法。该算法添加了残差结构,有效地结合浅层网络和深层网络的信息来获取结节特征,提高了检测灵敏度。在肺结节假阳性减少网络中,提出Res-VGG网络对候选结节进行分类,降低了假阳性。在LUNA16数据集上对所提出算法的验证表明,其准确度达98.21%,灵敏度达97.79%,证明了该算法对肺结节检测有良好的性能。

基于Transformer的有载分接开关故障诊断研究

针对传统网络捕捉有载分接开关声纹特征之间联系不充分导致故障诊断准确率低的问题,提出了基于Transformer神经网络的有载分接开关故障诊断方法。首先采用梅尔频率倒谱系数提取有载分接开关声纹特征,以降低有载分接开关声纹样本的数据维度。然后利用Transformer充分捕捉声纹特征之间的联系并实现有载分接开关故障诊断。实验结果表明,基于Transformer对有载分接开关传动轴松动、触头磨损、卡涩和连挡故障诊断的准确率高达97.5%,并一定程度缩短了诊断的时间。

基于磁控溅射制备金属纳米颗粒的低温键合技术研究

三维集成是后摩尔时代异质集成的关键技术路线之一,片间互连是其关键技术。传统的金属热压键合技术由于存在键合温度高和键合时间长的问题,不再适用于三维集成技术的发展需求,新型的具有低温、短时和高可靠性特点的片间互连技术受到广泛关注。提出一种基于磁控溅射制备金属纳米颗粒的低温键合方法。首先采用磁控溅射方法分别进行金属Ag和Au纳米颗粒的制备,并将获得的金属纳米颗粒作为键合界面的修饰层应用于低温键合试验,实现了键合温度在200℃以内、键合时间为3 min的低温短时热压键合。接下来对键合之后的样品进行了剪切强度测试和表征,结果表明采用Ag纳米颗粒作为纳米修饰层的键合样品的平均剪切强度超过了10 MPa,采用Au纳米颗粒修饰的键合样品的平均剪切强度超过了15 MPa,且上述剪切强度都超过了Cr和二氧化硅之间的薄膜粘附强度,能够满足后续工艺的要求。此外还分别观测了不同样品的键合界面微观组织形貌,并且据此分析了基于磁控溅射制备金属纳米颗粒的低温键合技术的键合机理。

高算力芯片未来技术发展途径

面向未来高算力芯片需求,分析了国内外高算力芯片发展趋势,提出由数据互连、单位晶体管提供的算力、晶体管密度和芯片面积构成的芯片算力表达式。介绍了未来高算力芯片发展的关键技术,并结合算力表达式论述相关技术如何发挥作用。从新材料、新器件、先进工艺、新架构、集成封装等角度出发,探讨了集成电路先进制造工艺、单片三维集成技术、领域专用架构、粗粒度可重构架构、存算一体技术、芯粒(Chiplet)技术和晶圆级集成等国内外发展现状及其对芯片算力的提升效果,并深入分析了各项技术的发展和挑战。结合中国高算力芯片现状和集成电路先进制程发展受限,提出从“架构+集成+系统”出发,探索实现高算力芯片的一体化自主可控创新路径,可以采用成熟制程,结合粗粒度可重构和存算一体新型架构,采用基于先进集成的芯粒技术实现总算力突破。

Spherically Symmetric Solutions for a Coupled Compressible Navier-Stokes/Allen-Cahn System

In this paper,we consider the initial boundary value problem of a coupled compressible Navier-Stokes/Allen-Cahn system which is described the motion of a mixture of two viscous compressible fluids in 3D.Our aim is to show the existence and uniqueness of local classical solution under the assumption of spherically symmetric condition for initial dataρ0 without vacuum state.