基于自适应深度集成网络的概念漂移收敛方法

概念漂移是流数据挖掘领域中的一个重要且具有挑战性的难题.然而,目前的方法大多仅能够处理线性或简单的非线性映射,深度神经网络虽然有较强的非线性拟合能力,但在流数据挖掘任务中,每次只能在新得到的1个或一批样本上进行训练,学习模型难以实时调整以适应动态变化的数据流.为解决上述问题,将梯度提升算法的纠错思想引入含概念漂移的流数据挖掘任务之中,提出了一种基于自适应深度集成网络的概念漂移收敛方法(concept drift convergence method based on adaptive deep ensemble networks,CD_ADEN).该模型集成多个浅层神经网络作为基学习器,后序基学习器在前序基学习器输出的基础上不断纠错,具有较高的实时泛化性能.此外,由于浅层神经网络有较快的收敛速度,因此所提出的模型能够较快地从概念漂移造成的精度下降中恢复.多个数据集上的实验结果表明,所提出的CD_ADEN方法平均实时精度有明显提高,相较于对比方法,平均实时精度有1%~5%的提升,且平均序值在7种典型的对比算法中排名第一.说明所提出的方法能够对前序输出进行纠错,且学习模型能够快速地从概念漂移造成的精度下降中恢复,提升了在线学习模型的实时泛化性能.

电源类型对短电弧-电化学复合加工放电凹坑影响研究

放电凹坑大小影响着加工表面形貌的一致性,放电凹坑的凸起高度及凹坑表面的重铸层对加工表面质量有重要影响。文章基于短电弧-电化学复合加工方法,在直流与脉冲两种常用电源类型下对钛合金TC4进行单次放电实验,分析两种电源类型下的短电弧-电化学复合加工单次放电凹坑尺寸及影响规律;结合单次放电凹坑实验所采集到的波形与电弧放电过程仿真模型对电弧放电过程的等离子体放电通道变化进行研究。研究结果发现,直流与脉冲放电凹坑的尺寸与影响规律差异与电弧的断弧方式有关,不同的断弧方式对等离子体放电通道产生影响,直流电弧倾向于通过流体介质运动和极间距离改变进行断弧,而脉冲电弧通过脉冲后沿电压变化和极间距离改变进行熄弧。这两种断弧方式不仅影响了凹坑的尺寸形貌,也影响了断弧后的电化学腐蚀效果。

基于可穿戴设备的开放集动作识别技术研究

随着智能手表、手环等可穿戴设备的普及,将其用于人体行为识别领域并从中解码出人类行为活动,对于健康监测、日常行为分析、智能家居等应用具有重要意义。然而,传统的动作识别算法存在特征提取困难、识别准确率较低等问题,并且均基于封闭集假设,即所有的训练数据和测试数据均来自同一个标签空间,而现实世界中大多都是开放集(Open-Set)场景,在测试阶段可能会将未知标签样本送入模型,从而导致分类错误。文中针对人体动作识别问题,提出了多通道自适应卷积网络(Multi-channel Adaptive Convolutional Network,MCACN),针对传统CNN网络特征提取仅局限于一个小范围内的问题,自适应卷积模块能够使用不同大小的卷积核提取不同时间跨度的特征,并自动计算权重求和。此外MCACN的多通道结构使各传感器数据得以分头进行处理,获得能够区分相近动作的特征细节。最后,设计了基于标签的多元变分自编码器,提出了用于开放集识别的模型MCACN-VAE。该模型能够通过计算重建误差来识别未知类,聚焦于已知类别动作,提高了模型的健壮性。实验结果表明,在封闭集实验中,MCACN模型能够有效地对动作进行识别,对7种日常动作的识别准确率均达到了91%以上,总体准确率达到了95%。在开放集实验中,MCACN-VAE在不同开放度下对于已知类别的总体识别准确率均达到了89%以上,对于未知动作片段的识别准确率也保持在75%以上,证明了所提模型能够有效拒绝未知类,识别已知类。

基于主动激励红外成像的大坝渗漏AI识别方法研究

为了解决大坝渗漏识别的问题,本文提出了一种将主动激励红外成像与深度学习结合的大坝渗漏识别方法。通过计算机仿真制作渗漏红外图像,再结合模拟大坝渗漏试验采集得到的红外图像,生成渗漏红外图像数据集用于深度学习的训练。在YOLOv5原始模型的基础上,用AF-FPN替换原有的FPN,提高识别大坝红外图像渗漏区域的能力,并在识别速度和准确率之间做出有效的权衡。试验表明,模型的准确率为87.6%,召回率为96.5%,平均准确率(IoU=0.5)为88.3%,表明本文提出的方法可较好的识别大坝红外图像渗漏区域。

重建南海27Ma以来高分辨率碳酸盐补偿深度

新生代海洋碳酸盐补偿深度(CCD)的重建长期受到学术界的广泛关注。本研究以南海14个站位20个钻孔的综合大洋钻探计划(IODP)物质数据与年龄-深度模型,恢复了对应钻孔的古水深,计算了碳酸盐累积速率(CAR),基于线性回归的方法,重建了南海27 Ma以来CCD变化。研究结果显示:南海在海盆拉张形成期(27~18 Ma)出现了CCD超过2000 m大幅度的下降;在随后的中中新世气候适宜期(MMCO)期间,南海CCD出现800 m变浅。8 Ma以来南海CCD演化和赤道太平洋的演化呈现了不同的演化趋势:前者在3500~4000 m范围内波动,后者则从4000 m持续下降到4500 m左右。27 Ma之前,广泛的陆源输入和上升洋流发育导致南海出现浅的CCD。27~18 Ma时期的构造拉张导致的海盆加深,同时上升洋流减弱,被解释为该时期CCD下降的主要因素。MMCO期间气候驱动下的海平面波动导致了碳酸盐沉积核心区域的变化,是造成CCD波动的重要原因。8 Ma以来南海和太平洋CCD的差异演化是太平洋底水与南海底水的交换不畅的结果。

数据分布不平衡的课堂参与度自动识别研究

在线课堂学习参与度自动评估是提升课堂教学效果的重要技术途径.本文使用计算机视觉特征分析技术,提出一种在线课堂学习参与度自动识别方法.首先,采用VGGFace网络和C3D网络分别对学习者的面部表情和身体姿态进行特征编码;然后,设计基于注意力机制的双层级联聚合模块,对视频片段的特征进行融合,使得参与度高度相关的帧序列获得更大的权重.由于低参与度样本的数量和高参与度样本相比非常少,课堂参与度自动识别属于类别不平衡的数据分类问题.类别高度不均衡,导致模型训练存在很大挑战.为了缓解参与度数据分布不平衡带来的影响,本文提出采用双边分支网络作为参与度识别基本的网络结构.其中,传统学习分支进行表征学习,重新平衡分支关注少数样本分类,将特征学习和分类器学习进行分别建模.在DAiSEE数据集上的实验结果表明,提出的方法有效提升了参与度自动识别性能,尤其对少数类样本的分类具有明显的性能提升.

磷添加对青海扁茎早熟禾各器官生物量及生态化学计量特征的影响

磷对植物体内氮代谢和氮效率均有促进作用,添加适量的磷肥有助于提高牧草产量和抗逆性。为探究不同磷添加下牧草不同器官生物量及元素浓度的变化规律,本研究设置7个磷添加梯度(0、30、60、90、120、150、180 kg/hm^(2)),分析了5龄青海扁茎早熟禾各器官(根、茎、叶)生物量的分配、生态化学计量特征及二者的相互关系。结果表明:(1)施磷量的增加能够显著影响青海扁茎早熟禾生物量,呈先增加后降低变化趋势:其中90 kg/hm^(2)施磷水平下地上和地下生物量最高,分别比对照增加73.99%、7.31%;(2)随施磷量增加,青海扁茎早熟禾各器官碳、氮、磷含量呈先增加后降低的变化趋势:其中150 kg/hm^(2)施磷水平下,根系氮和磷含量最高,较对照组增加37.05%和34.63%,而90 kg/hm^(2)水平下,叶片氮和磷含量最高,分别比对照增加11.60%和37.66%;(3)不同器官碳、氮、磷含量存在较大差异:其中,叶片碳、氮含量高于根系,而根系磷含量却高于叶片;(4)各器官生物量与碳、氮、磷含量呈显著正相关性(P<0.05),地上植株生物量(叶片、茎秆)与碳氮比、碳磷比呈极显著负相关性(P<0.01)。由此可见,磷添加能显著调控青海扁茎早熟禾营养元素吸收和平衡能力,适度磷添加(90 kg/hm^(2))对高效利用高龄青海扁茎早熟禾具有重要的生态和生产意义。

基于改进和声搜索的配电网WSNs多路径QoS路由算法

针对智能配电网(Smart distribution network,SDN)中无线通信数据传输不可靠且网络寿命低等问题,提出一种基于改进和声搜索的无线传感器网络(Wireless sensor networks,WSNs)多路径QoS路由算法(Multipath QoS routing algorithm,MQRA)。首先,分析配电网的通信需求并建立数据传输模型;然后,针对无线传感器路由问题的特点对和声搜索算法(Harmony search,HS)做出改进;再将其自适应参数公式进行改进以避免算法陷入局部最优;通过在源节点与目的节点之间构建前传区域来优化转发节点集以避免数据回传,提升算法的运行效率;最后,在初始和声库生成阶段,综合考虑距离、丢包率以及节点剩余能量来改进轮盘法中的概率公式。仿真结果表明MQRA算法能有效降低数据传输的时延,提升数据可靠性并均衡节点能耗延长网络使用寿命。

溴化镧探测器γ射线能量展宽及解谱研究

溴化镧(LaBr_(3):Ce)探测器是一种性能优良的无机闪烁体探测器,准确的LaBr_(3):Ce探测器γ响应参数以及响应能谱是开展应用工作的基础。通过对实验中实测γ能谱的分析,可以得到溴化镧谱仪的半高宽-能量关系,在尝试使用MCNP中GEB卡还原此关系时,发现可将程序中自带的半高宽-能量函数简化,简化后的函数关系仍能较好地反映实验测量信息。在此基础上,采用MCNP程序模拟了0.1~5 MeV的单能γ射线在Φ50 mm×10 mm溴化镧探测器中的响应输出,构建了其γ响应函数矩阵。通过能谱计算得到展宽系数后,编写MATLAB计算程序对构建的响应矩阵进行高斯展宽。利用展宽后的矩阵通过加权最小二乘法对实验测得的复杂能谱进行解谱,并将解谱结果与实验测量数据进行比较验证。结果表明:展宽后的响应函数与实验得到的响应函数符合一致,通过数值解谱可以很好地给出实验测量中不同γ源的能量以及相对产额等信息。

培育新质生产力:战略重点与江苏作为

新质生产力是与产业高质量发展相契合的生产力,实现产业高质量发展离不开新质生产力的驱动。新质生产力与产业高质量发展存在相互促进关系,加快发展“战略性新兴产业”和“未来产业”是加快形成新质生产力的两大突破战略。江苏在培育新质生产力方面取得阶段性成果,但也存在产业发展谋划布局不充分、科研创新有短板、绿色发展水平待提高等不足。江苏培优做强新质生产力可以按照促进科技创新、推动改革创新和构建现代化产业体系这三重思路来布局,助力实现产业高质量发展目标。

基于强化学习的阈值电压分配漏功耗优化方法研究

随着先进工艺的演进,泄漏功耗在集成电路总功耗中的占比不断增大,已逐渐成为制约电路功耗降低的重要因素之一。在已有的漏功耗优化方法中,基于阈值电压分配的方法具有指数关系的功耗优化效果,并且对已进行的布局布线不产生影响,因而被广泛采用。然而,在商用签核工具中,为了保持伪线性复杂度而限制了底层算法所做的全局搜索,使得难以获得最优结果。本文提出一种基于图神经网络和强化学习的联合优化框架RL LPO,实现高效的门单元阈值电压分配。在RL LPO中,采用图神经网络GraphSAGE编码电路的时序和物理信息对目标单元及其局部邻域信息进行聚合;采用深度确定性策略梯度(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)强化学习算法,在奖励函数的指导下,考虑漏功耗和时序变化进行阈值电压的分配。本文提出的门单元阈值电压分配框架RL LPO在28 nm工艺下由IWLS2005和Opencores基准电路进行验证,与商用签核工具相比,在不增加时序违例的前提下,RL LPO降低了至少2.1%的额外漏功耗,并实现了至少4.2倍的加速。

基因组编辑技术加速猪育种进程

依赖于核酸酶的基因组编辑技术能够在基因组水平对DNA序列进行改造,包括特定DNA片段的插入、敲除、替换以及点突变等遗传修饰。2012年发展起来的CRISPR/Cas9基因编辑技术,具有效率高、通量高、安全性高、操作方便、简单易实现等特点,得到了广泛的关注和应用。基于CRISPR/Cas9系统开发的碱基编辑系统(Base Editor,BE)和引导编辑系统(Prime Editor,PE)可以在不需要DNA模板的情况下对基因进行精准的碱基突变。目前,CRISPR/Cas9及其衍生的基因组编辑技术在猪生产性状的改良和抗病育种新材料的创制方面已经取得了良好进展,并展示出了巨大的发展潜力和应用前景。本文重点介绍了CRISPR/Cas9、碱基编辑、引导编辑技术及其在猪育种中的研究进展,并展望了猪基因组编辑育种面临的机遇与挑战。

双闭环比值控制系统传感器故障诊断方法

双闭环比值控制系统由于主从回路滞后效应和闭环回路调节作用,使其故障诊断较为复杂。针对该系统传感器故障难以识别的问题,通过分析反映系统动态特性的实时数据,提出一种基于数据驱动的故障诊断方法。利用拉伊达准则标定检测阈值建立故障检测模型;利用传感器故障传播的滞后特性建立故障定位模型;利用突变故障的幅值特性建立了故障估计模型;利用故障调节动态过程的变化趋势建立了故障分离模型;通过在线数据标定获得了故障诊断动态模型。通过实验验证该方法的有效性和高精度。研究结果表明,所提方法适用于一般双闭环比值控制系统传感器的实时故障诊断,其中故障检测准确率可达98.5%,故障定位准确率可达98.5%,故障估计准确率可达99.28%,故障分离准确率可达98%。

轨道车辆一系螺旋弹簧振动疲劳失效分析

轨道车辆服役工况下一系悬挂系统中的金属螺旋弹簧疲劳断裂时有发生,影响列车运行安全性。针对某一系螺旋弹簧疲劳失效故障,考虑轮轨激励与弹簧结构动态特性耦合关系,建立准确提取弹簧载荷的模型,通过结构频域疲劳分析法计算弹簧动应力响应与疲劳寿命。首先考虑螺旋弹簧结构的动态特性,建立包含一系动刚度特性的车辆-轨道耦合精细化动力学模型,然后在轮轨激励下提取服役工况弹簧两端动载荷,最后采用结构频域疲劳分析法计算弹簧动应力响应与疲劳寿命,并与实测动应力结果进行对比验证。结果表明:螺旋弹簧自身动态特性体现在:多阶模态频率下弹簧中部的最大模态变形与簧条1~2圈间的最大模态应力;基于耦合动力学模型,计算得到内簧动应力响应与实测结果一致,在58 Hz的动应力峰值是其它频率动应力峰值的3倍以上;由于内簧一阶固有频率与轮轨系统P2共振频率接近,弹簧内部共振引起簧条1.2圈内侧高应力,该处疲劳寿命最短的分析结果与现场断裂位置吻合,而外簧的最短疲劳寿命约为内簧的3.6倍。因此,同时考虑轮轨激励与螺旋弹簧自身动态特性,使得一系螺旋弹簧固有频率远离轮轨共振频率,可提高弹簧结构的抗疲劳特性。

睡眠周期性肢体运动与缺血性脑血管病研究进展

缺血性脑血管病是我国临床常见疾病,其发病率及死亡率持续上升,为我国社会及家庭带来沉重负担。睡眠周期性肢体运动(PLMS)是不自觉的、有节律的肢体运动,通常指睡眠时异常的下肢的规律运动。大量证据表明,频繁发作的夜间周期性腿部运动与高血压、冠心病和缺血性脑血管病等其他疾病密切相关。本文对PLMS病理学机制以及其与缺血性脑血管病的关系研究进展予以综述。

薄煤层切顶卸压沿空留巷开采技术研究与应用

为缓解矿井采掘接替紧张、少掘巷道、提高采出率、优化工作面布置等,针对某薄煤层煤矿,运用理论分析和现场实践的方法,根据现场实际情况,对“切顶卸压沿空留巷技术”工艺流程和关键参数进行设计,理论计算确定爆破钻孔参数,设计了围岩控制技术方案。通过现场进行爆破窥视和矿压观测,表明采用切顶留巷无煤柱开采技术预裂深孔爆破成缝效果良好,围岩变形较小,成巷稳定,为实现该矿安全、高效、智能开采奠定了基础。

切顶爆破卸压技术研究

针对某煤矿1208采区沿空留巷存在顶板压力大、矿压显现强烈、巷道变形大等问题,分析了1208工作面推进时顶板破断特征,确定切顶爆破的关键参数;1208工作面进行爆破切顶卸压后,可使初次来压步距减少13.9 m,动载系数下降0.5,同时,顶煤的大面积垮落也减少了28 m,使初次来压、初次放煤时间变短,来压强度减小,防止大范围悬顶垮塌的发生,避免支柱在大面积悬顶垮落时的冲倒风险。对钻孔的考察,在爆破切顶后8 m左右的范围内,钻孔的孔壁上有明显的裂缝;这些裂缝是由工作面的采动所致,彼此贯通。采空区内的顶煤悬挂在这些贯通的裂隙中,并随断层一起垮落,从而提高了煤层的回收率。

高频破碎锤清礁的凿入规律研究

高频破碎锤是一种符合生态航道整治要求的新型除礁技术。为探究高频破碎锤清礁的凿入规律,通过高频破碎锤凿击模型试验,以凿入深度为衡量破岩效率的主要参数,研究钎杆凿入深度随时间变化的规律,分析不同岩体强度和不同工作档位对凿入深度的影响,在此基础上拟合不同工况下凿入深度分别与凿击时间和岩体强度的经验公式。研究结果表明:凿入深度随凿击时间呈非线性正增长关系,增长幅度随时间增大而减小;凿入深度随岩体强度增大而减小;凿入效率随工作档位变大而提高,其中3档为最佳工作档位。

膏体充填开采顶板稳定性影响因素分析

膏体充填开采顶板稳定性控制的效果受上覆岩层载荷、煤体、充填体的力学特性等因素影响。为了研究膏体充填开采条件下顶板稳定性的影响因素,本文以新河煤矿5303充填工作面为工程背景,基于弹性地基梁理论,建立了膏体充填开采煤壁-支架-充填体控顶力学模型,推导了直接顶挠度的解析解,分析得到充填体弹性地基系数和上覆岩层载荷是影响采空区顶板最大挠度的主要因素;煤壁弹性地基系数是影响充填采场顶板最大挠度的主要因素,结合相关参数给出了直接顶挠度随各影响因素的变化规律,并提出了膏体充填开采顶板稳定性控制方法。

复杂背景下空中小目标动态红外成像仿真技术研究

空中小目标红外图像广泛应用于目标检测与识别和军事训练等领域,但这些数据获取成本极高,部分条件下的数据难以获得,因此,研究复杂背景下空中小目标红外图像仿真技术具有重要的研究意义。本文提出了复杂背景下空中微弱小目标动态红外成像仿真方法,并开发了相应的仿真软件。利用简化的三维目标模型模拟空中小目标,考虑大气传输效应,对目标自辐射和反射辐射进行建模。使用任意天空图像对背景初始化,通过相机透视模型调整可视区,并添加相机抖动模拟真实机载成像中的情况。利用泊松融合将仿真目标与仿真背景融合,并通过设置目标和相机的动力学模型,实现了任意数量飞行目标、飞行轨迹的动态仿真。为高效仿真不同背景、多种飞行条件下的空中小目标红外图像提供了一种思路。