基于大数据流水线系统的算法模型整合方法研究——以基于机器学习方法的LiDAR数据树木生物量反演为例

【背景】激光雷达(LiDAR)数据在森林资源分析利用方面有着广泛应用,科研人员研制了很多涉及大数据管理和人工智能的专业算法模型,这些算法模型目前多数散落在研究人员手里,尚缺乏新型信息化平台对其进行整合。【方法】大数据流水线系统πFlow软件具有大数据管理能力和大数据算法集成能力,并可以所见即所得方式构建流水线并调度运行流水线,适合于LiDAR数据复杂算法模型的整合,且流水线可定制、可复用。【内容】本文介绍了πFlow的特点和功能,并以基于LiDAR冠层高度模型(CHM)数据的树冠解析及利用机器学习方法估测树木生物量为例,介绍了将算法整合到πFlow并构建LiDAR数据分析处理流水线的方法和技术,且对流水线进行了测试运行。【结果】利用πFlow构建的可重复信息化平台可支撑野外站观测网络的LiDAR数据生物量快速反演,为数据密集型的专业数据处理算法模型的整合提供了创新方法技术。

科学数据网络:概念、系统与应用

【应用背景】科学数据具有分散化、差异化、孤岛化等典型特征,构建可打破各种孤岛、有效整合分布式科学数据资源的基础设施具有重要意义。【方法】本文梳理了国内外类网络科学数据平台、技术与系统的进展,阐明了科学数据网络的概念、特征、功能与关键技术,并针对新型科研范式下科学数据的协作利用需求,提出并设计了科学数据协作网络RDCN。【结论】科学数据网络可有效改善科学数据的分散化、差异化、孤岛化问题,RDCN在生物多样性研究、生态系统野外台站观测研究、多信使天文学研究等融合科学协作场景中将发挥重大的作用。

考虑轮轨多点接触关系的车轨系统地震响应分析

为研究地震作用下轮轨多点接触关系及其对车轨系统地震响应的影响,本文基于虚拟渗透理论分析了轮轨多点接触的几何关系,采用修正的Kik-Piotrowski方法和Kalker线性理论求解轮轨接触力,并建立了地震作用下考虑轮轨多点接触关系的列车-无砟轨道系统模型;以某高速铁路为对象,研究了车轨系统的地震响应及列车的行车安全性。研究结果表明:地震作用下轮轨之间会出现2点接触情况,次接触斑对轮轨接触行为具有重要影响;轮轨多点接触关系对地震作用下的轮轴横向力和脱轨系数具有重要影响,不考虑该多点接触关系会低估列车的行车安全性;车轮抬升量对地震动强度不是特别敏感。

卫星电缆网数字化安全设计及应用

针对目前卫星上存在的电缆网静电、带电插拔、操作安全等安全问题,文章从设计安全性、工艺安全性、操作安全性、数据安全性4个方面,提出了电缆网数字化安全设计方法。经试验验证,结果表明:该方法可以解决电缆网存在的安全问题,可为电缆网数字化安全设计提供参考。

大规模动态图版本化管理:需求、技术与挑战

【目的】在大数据时代,从生活生产到科研领域,产生了海量的动态图数据,对这些数据进行管理和分析可以有效地辅助人们进行工艺设计、智能决策和科学研究。【文献范围】本文使用动态图、演化图和版本图管理等关键字在知网和谷歌学术上进行搜索,整理收集了几十篇相关文献。【方法】本文以数据模型、管理系统和挖掘分析方法三大类为依据对相关研究文献进行分类和归纳总结,分析了国内外研究现状。【结果】其中对动态图数据三种主流存储策略的空间消耗情况在理论上进行了研究并得到了初步结论,其次从集合的角度对现有的动态图查询需求进行了更深层次的总结,最后从论文的分类数量发现当前对动态图的研究更侧重于挖掘分析方面。【局限】本文整理收集的相关文献包含的图模型以属性图为主,RDF相关的文献并未涉及。【结论】本文在分析了大规模动态图版本化管理的相关需求与技术后,也提出了存在的一些挑战,包括动态图多版本管理带来的高空间膨胀率、指定版本的高效随机检索和版本之间的演变关系精准刻画等问题。

基于比特切片的高效动态可搜索加密方案

可搜索加密作为提升云存储中数据安全性的重要技术,得到学界和产业界的持续关注。动态可搜索加密方案指支持数据集合更新的可搜索加密方案。在大型数据集场景中,由于更新操作会造成大量数据的重加密及索引重构,因此更新效率低下成为制约该技术应用的关键瓶颈。文章提出了一种基于比特切片的高效动态可搜索加密方案(BSSE),该方案采用分块并行加密的思想,利用比特切片技术将每个数据块加密单元由字转置为比特,消除了加密过程中的移位操作,并通过将S盒化简为逻辑电路,提升了大数据集场景下的并行效率。实验结果表明,BSSE方案较现有方案更新速度提升59倍,有效地提升了可搜索加密方案的更新效率,具有广泛的应用前景。

聚乙醇酸退火工艺研究

聚乙醇酸(PGA)热加工过程中,因冷却速率过快而存在内应力,需要进行退火处理,本文研究了退火温度对PGA性能的影响。采用差示扫描量热仪(DSC)和热台偏光显微镜(POM)研究了PGA的冷结晶性及结晶结构,采用X射线衍射仪(XRD)、DSC和万能材料试验机研究了不同退火温度对PGA的结晶性、热性能及力学性能的影响。实验结果表明,PGA在熔融冷却过程中先形成针状晶核,并逐渐成长为球晶,且随着降温速率的增加,冷结晶温度降低,结晶时长变短。随退火温度的升高,PGA的松弛峰值温度升高,松弛焓增大,应变减小,弹性模量增大,结晶度和应力先增大后减小。

DPML:一种面向科学数据语用的标记语言

【目的】科学数据的使用场景日益丰富,了解已有场景中科学数据如何使用,对科技探索与发现有很重要的启发和借鉴作用。然而,由于科学数据的场景化使用蕴藏了复杂的输入、算法和执行环境,这使得如何统一地描述数据的场景化使用成为了一个挑战。这种统一描述的缺失导致了理解和学习已有场景中的科学数据的用法变得难度大、成本高、效率低。【方法】针对数据场景化使用的统一描述缺失的问题,本文采用数据语用的概念,从超图的角度来建模数据的场景化使用,设计了面向数据语用的新型标记语言DPML(Data Pragmatics Markup Language),并提出了一套基于AI的科学数据语用的自动化提取方法。【结果】DPML可以表征多种典型的基于科学数据的场景化使用中的数据语用,同时利用上述的自动化方法,可以高效地提取出DPML。【结论】通过提出DPML及其自动化提取方法,本文实现了科学数据场景化使用中隐含的数据语用的自动化表征。通过数据以及数据之间的语用关系所形成的科学数据的语用网络蕴藏了科学数据如何使用的知识,可以促进科学数据跨学科的共享和再利用,为科学研究的深入合作与数据驱动发现开辟了新的路径。

可吸收阻流膜的制备及性能研究

本研究通过静电纺丝的方法制备了左旋聚乳酸(polylactic acid, PLLA)阻流膜。利用扫描电镜观察不同溶剂体系PLLA阻流膜的表面形貌;通过研究不同溶剂体系PLLA阻流膜的力学性能,并测试不同溶剂体系PLLA阻流膜的孔径大小及分布、孔隙率和静态接触角以探索可吸收阻流膜的性能。结果发现,不同溶剂体系PLLA膜的孔径均小于20μm,孔隙率均大于80%,静态接触角均大于100°;CF/AN溶剂体系PLLA膜的纤维丝表面具有多孔结构,拉伸强度和撕裂力最小;CF/DMF溶剂体系PLLA膜的纤维丝表面光滑,条干均匀,拉伸强度和撕裂力最大。CF/DMF 80/20溶剂体系PLLA膜的表面形貌和力学性能最优。该阻流膜性能有望应用于心脏封堵器阻流膜部件的研究。

卫星三维电缆网精细化设计及三维下厂

电缆网是卫星的重要组成部分。针对卫星电缆网加工、敷设非常复杂,而且不同功能的电缆布线要求也不同的问题,文章从电缆折弯半径、穿舱孔、接插件插拔空间,不同功能电缆单独布线、避免干涉、减重设计,特殊电缆的走向设计以及电缆网的三维下厂几个方面,提出了三维电缆网精细化设计以及三维下厂方法。经试验验证,结果表明:此方法可优化三维电缆网的布线效果,提高电缆网的加工及敷设效率。

壳聚糖及其纳米粒在农业领域的应用研究进展

壳聚糖是一种从几丁质生产的天然、安全且低成本的生物聚合物,因其独特的性质,在工业生产中具有广泛的应用前景。本综述聚焦于壳聚糖及其纳米粒在农业领域的多重作用,特别是在种子处理、土壤修复、肥料和农药增效方面。研究表明,壳聚糖可用于种子包衣,形成物理屏障以抵御病原体侵染,并且其抗菌活性有助于促进作物生长及提高对非生物和生物胁迫的耐受性。此外,低分子量壳聚糖能显著诱导植物的抗病性。近年来,壳聚糖纳米粒作为一种新型载体,已被开发用于包裹杀虫剂、杀菌剂、肥料和微量元素等,旨在实现农药和肥料使用的减量化和效率化,进而推动农业的可持续发展。最后,本研究还探讨了壳聚糖及其纳米粒的未来研究方向。

紫外分光光度法测定可降解聚酯中聚乙烯醇残留量

利用聚乙烯醇在硼酸介质下与碘生成蓝绿色络合物的性质,采用分光光度法对可降解聚酯中聚乙烯醇残留量进行测定,建立了可降解聚酯中聚乙烯醇残留量的检测方法。采用超声对可降解聚酯样品进行处理20 min,检测波长为650 nm,显色剂溶液中碘化钾与碘的质量比为5,聚乙烯醇的质量浓度在0.02024~0.1214 mg/mL范围内与650 nm波长处的吸光度线性关系良好,线性回归方程为y=4.2876x-0.0092,相关系数为0.9993,检出限为0.8μg/mL。显色后溶液在8 h保持稳定,样品加标回收率为93.82%~101.09%,平行测定结果的相对标准偏差为2.95%(n=6)。该方法仪器简单,易于操作,测定结果准确。

不同红蓝光配比对樱桃幼苗形态发育、抗坏血酸和活性氧代谢的影响

为了探索樱桃幼苗发育、抗氧化酶活性、抗坏血酸和活性氧代谢对红蓝组合光的响应机制,采用LEDs为光源,以鲁樱3号樱桃幼苗为试验材料,设红光(0%B)、蓝光(100%B)和红蓝组合光(15%B、20%B、30%B、50%B)6个处理,以白光为对照,研究了不同红蓝光配比处理对樱桃幼苗形态发育、总抗坏血酸库、抗坏血酸代谢相关酶活性、活性氧积累和活性氧清除能力的影响。结果表明,红光可促进樱桃幼苗的茎伸长和叶片展开,红光、蓝光和红蓝组合光处理樱桃幼苗叶片抗坏血酸含量、脱氢抗坏血酸含量以及总抗坏血酸库、抗氧化酶活性均明显高于白光对照。蓝光比率(15%~50%)增大更利于樱桃叶片抗氧化能力提高,减轻膜脂过氧化损伤,但蓝光(100%B)处理引起樱桃叶片活性氧积累和丙二醛含量相对增加,不利于樱桃幼苗叶片生理代谢稳定。

骨粒厂生产废水预处理试验研究

骨粒厂生产废水具有很高的化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD),同时含有大量蛋白胶体物质及细骨粉。以往采用蒸发浓缩处理生产废水,这种方法处理成本高且存在一定安全风险。该生产废水含有高浓度的有机物,具有可生化性。通过试验探索骨粒厂生产废水预处理方法,分析不同药剂对生产废水中蛋白的分离效果。预处理后,生产废水中骨粉与蛋白实现分离,脱蛋白后的废水进行生化处理,处理后废水进一步回用,实现废水零排放。研究结果表明,骨粒厂生产废水原水加入聚合氯化铝(Polyaluminum Chloride,PAC)、聚丙烯酰胺(Polyacrylamide,PAM)与石灰组合的混凝剂调理后,蛋白分离效果较好。

不同手术方法治疗子宫肌瘤患者的效果对比

目的对比分析腹腔镜子宫全切术(LTH)、腹腔镜子宫肌瘤剥除术(LM)治疗子宫肌瘤(UF)患者的临床效果。方法选取2021年1月至2023年2月我院收治的90例UF患者,随机分为两组各45例。A组行LM治疗,B组行LTH治疗。比较两组的手术相关指标、性激素水平及并发症。结果A组的术后首次排气时间及住院时间均明显短于B组,术中出血量明显少于B组(P<0.05)。术后3个月,A组的血清E2水平明显高于B组,血清LH、FSH水平均明显低于B组(P<0.05)。A组的术后并发症总发生率为2.22%,明显低于B组的17.78%(P<0.05)。结论与LTH相比,LM治疗UF患者能明显减少术中出血量,缩短康复时间,减少术后并发症,且对机体性激素水平的影响较小。

0.3%精甲霜灵·噁霉灵SP药肥防治辣椒猝倒病及对生长的影响

0.3%精甲霜灵·噁霉灵可溶粉剂药肥是集杀菌剂与肥料优势于一体的产品,采用滴灌施药的方式,研究其对辣椒苗期猝倒病的防治效果和植株生长影响。结果表明:在90和75 kg/hm^(2)滴灌施用量下,0.3%精甲霜灵·噁霉灵可溶粉剂药肥均对辣椒生长具有明显促进作用,平均株高、平均茎粗、根鲜质量、根干质量和壮苗指数均显著高于空白对照,而且促生作用优于18.7%吡唑醚菌酯·烯酰吗啉WG 1.5 kg/hm^(2)+水溶肥75 kg/hm^(2)(CK3)。该药肥均对苗期猝倒病具有较好的防治效果,在处理两次后,2个施用量下的防治效果分别达到89.15%(75 kg/hm^(2))和89.68%(90 kg/hm^(2));死苗率分别为4.34%(75 kg/hm^(2))和4.23%(90 kg/hm^(2))。75和90 kg/hm^(2)的施用量相比较效果差异不显著,因此0.3%精甲霜灵·噁霉灵可溶粉剂药肥75 kg/hm^(2)的施用量符合生产上推广应用要求。

端到端的科学数据跨中心工作流分析框架

【目的】大数据与人工智能技术的快速发展催生了科研范式变革,新科研范式普遍要求对不同领域的科学数据资源进行协同分析,任务类型多样,分析流程横跨不同科学数据中心。【应用背景】现有工作流分析框架因在分析流程表达能力、异构计算框架整合能力、跨中心作业调度能力上的不足,难以支撑端到端的科学数据跨中心工作流分析需求。【方法】本文提出了可进行端到端科学数据跨中心工作流分析的软件框架,支持跨中心异构工作流构建、跨框架数据透明传递、跨中心作业优化调度。【结果】基于国家生态科学数据中心“草地地上生物量跨台站在线处理与质量控制”场景,对科学数据跨中心工作流分析框架进行了功能和性能验证,验证了该框架的先进性和可行性。

考虑接触斑变形协调关系的轮轨多点接触计算方法

为提高轮轨多点接触简化算法的计算精度,考虑轮轨间多个接触斑法向压缩量的变形协调关系,提出了一种轮轨多点接触改进计算方法.首先,基于轮轨间隙函数的几何特征,采用Kik-Piotrowski方法计算并判定轮轨多点接触.然后,考虑接触斑变形协调关系,建立轮轨法向接触应力-法向压缩量耦合方程组,求解轮轨多点接触法向力.最后,采用典型的两点接触模型检验该方法的合理性,继而分析了该方法应用于实际轮轨接触仿真时的计算精度.结果表明,提出的轮轨多点接触计算方法与Kalker变分方法计算结果吻合良好,最大相对误差仅为7.5%,说明该方法可以显著提升Kik-Piotrowski方法用于轮轨多点接触问题求解时的计算精度.

基于单调系统理论的光伏并网系统暂态电压稳定性分析

随着新能源机组大量并网,现代电力系统电压稳定问题日益突出,亟需有效的电压稳定分析方法。基于单调系统理论,对光伏并网的电力系统电压稳定性进行了分析。通过模块化求导方法,证明了电力系统暂态电势子系统的雅可比矩阵符号特性满足互联单调系统条件,进而基于互联单调系统小增益定理对电力系统暂态电势子系统进行稳定性分析,并采用增益函数雅可比矩阵谱半径作为系统平衡点渐近稳定性的判据。借助特殊矩阵论,量化分析了部分电网参数对增益函数雅可比矩阵谱半径的影响,以此作为变流器控制参数设置的理论依据。在10机39节点系统中对上述结论进行了验证。仿真算例结果表明运行在单位功率因数下的跟网型变流器会增加谱半径对同步发电机参数的灵敏度,并导致系统鲁棒性变差;构网型变流器的无功功率-电压下垂系数的增加和出口电抗的减小能够增强系统的电压稳定性。

高效石油降解菌的筛选及表征

石油污染土壤的修复一直是环境领域重要的研究问题,其中微生物修复被认为是一种相对经济和生态友好的修复方式。从石油污染土壤中分离获得了3株石油降解率大于30%的细菌,分别是不动杆菌(Acinetobactersp.)Y183(以下简称菌株Y183)、假单胞菌(Pseudomonassp.)Y187(以下简称菌株Y187)和芽孢杆菌(Bacillussp.)N47(以下简称菌株N47)。它们的最适生长温度均为30℃,pH均为8.0。菌株Y183和Y187最适生长NaCl均为0g/L;菌株N47为嗜盐菌,最适NaCl达20.0g/L。菌株Y187的最适生长石油质量浓度高达50g/L,其他两株分别为10g/L(菌株Y183)和30g/L(菌株N47)。通过驱油实验发现菌株Y187可以产生脂肽类生物表面活性剂,且含有环羟基化双加氧酶基因(rhdα)和苯甲酸1,2-双加氧酶基因(benA);菌株N47含有烷烃单加氧酶基因(alkB)和烷烃羟化酶基因(alkMb)。高效石油降解菌的筛选及表征为石油污染土壤的微生物修复提供了菌种资源和理论依据。