基于物理信息的神经网络求解曲面上对流扩散方程

引入基于物理信息的神经网络PINNs(Physics-informed Neural Networks)并将其用于求解曲面对流扩散方程。区别于传统的神经网络模型,PINNs在建立模型过程中引入了自动微分技术,并将物理信息即偏微分方程信息编译其中,通过定义损失函数得到关于该模型中神经网络参数即权重和偏置的优化目标,随后利用已有的优化算法进行求解。显而易见,PINNs通过添加额外的物理信息约束放宽了对于数据量的要求,对于一个确定性模型显示出更好的鲁棒性。本文基于曲面微分算子与欧氏空间下标准微分算子的解析关系,引入两种曲面微分算子处理技术,即非本征技术和嵌入技术,并结合PINNs针对定义在高维复杂曲面上的对流扩散方程进行求解,多个数值算例证明了该方法的有效性、鲁棒性以及其在求解此类问题的潜力。

基于联合分布适配的单向迁移差分进化算法

传统的差分进化算法求解优化问题一般从零知识开始,独立搜索,没有利用已求解过的相似问题信息,针对这一问题,在传统的差分进化算法中引入迁移学习技术。首先,利用存在相关性的源问题的优化种群和目标问题的当前种群抽取关键信息,通过联合分布适配的方法映射到高维希尔伯特空间。其次,用映射后得到的矩阵构建新种群,代替目标问题的种群,完成后续进化任务。实现了2种迁移模式:在目标问题求解初始化时,将源问题的有效信息进行迁移,引导算法搜索方向;目标问题求解迭代一定的次数后,再利用迁移的有效信息,加快种群收敛速度。最后,采用9组多任务测试函数对算法进行了测试,与无迁移的差分进化算法以及直接迁移种群的无适配技术的差分进化算法进行对比。结果表明:在求解质量方面,所提算法有7组优于传统的无迁移差分进化算法;在求解速度方面,所提算法有7组比传统差分进化算法收敛速度更快;基于迁移学习的差分进化算法对提高目标优化问题的求解精度和收敛速度是有效的。

基于支持向量机模型和图像处理技术的甜椒叶面积测定

叶片是作物进行光合作用的重要器官,是研究作物对光能吸收的一个主要的生物学指标。应用支持向量机理论,建立了支持向量机叶面积模型,输入参数为叶片长度、叶片最大宽度,输出参数为叶面积。通过对应用计算机图像处理技术测量所得到的样本数据进行训练,以叶片的长度、宽度作为输入参数对叶面积进行模拟及检验,并将模拟结果与线性回归和人工神经网络模型进行了对比。结果表明,支持向量机叶面积模型的最大误差为6.09%,平均误差为2.73%,模拟精度达到0.996。该方法能较真实地反映甜椒叶面积的实际大小,具有较好的实用价值和应用前景。

多个体参与交叉的Pareto多目标遗传算法

Pareto多目标遗传算法是利用Pareto最优的概念发展出的一种求解多目标优化问题的向量优化方法 ,能够得到Pareto最优解集 .由于采用常规的两个体参与交叉的遗传算法 ,使整个算法耗费在小生境 (Niche)算子上的时间太多 ,导致算法的效率较低 .本文发展出多个体参与交叉的Pareto多目标遗传算法 ,群体中的个体采用真实值表示 ,使该算法的速度大大提高 ,同时证明了相应的模式定理 ,并提出用方差和熵来分析该算法对解群多样性的影响 .最后用算例说明了采用多个体参与交叉的Pareto多目标遗传算法与常规算法比较的结果 。

极限学习机的快速留一交叉验证算法

针对回归和分类问题,提出一种极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)的快速留一交叉验证算法,并从理论和数值仿真两方面说明其有效性.结果表明,该算法避免了以训练样本数量N次的ELM模型的显式训练,其计算复杂度与N仅呈线性趋势增长,即O(N).即使在处理大型数据集建模问题时,该算法仍然可以快速地进行ELM模型的选择和评价.通过人工和实际数据集上的仿真实验,验证了该快速留一交叉验证算法的有效性.

掌叶大黄不同炮制品指纹图谱与其止血作用的灰关联度分析

目的确定掌叶大黄不同炮制品指纹图谱特征峰所代表的化学成分对其止血作用贡献大小顺序,为建立"指纹图谱与药效关联"的中药质量控制模式提供理论依据和数据支持。方法用HPLC法研究掌叶大黄不同炮制品水提取物指纹图谱;用小鼠剪尾尖法研究其止血作用;用灰关联度分析方法研究其谱效关系。结果掌叶大黄不同炮制品的止血作用是其所有化学成分共同作用的结果,各特征峰所代表的各化学成分(以特征峰编号作为该特征峰所代表的化学成分名称)对其止血作用贡献的大小顺序为:4>1>8>2>31>29>18>39>17>15。结论掌叶大黄不同炮制品指纹图谱与其止血作用之间有一定的对应关系。

关于核函数选取的方法

在支持向量机技术中,核函数选取的好坏直接影响支持向量机的性能.目前关于核函数的研究在理论和应用两方面均取得了一定的成果,但还未深入到足以指导核函数的选取.本文从混合核函数着手研究,建立若干选取规则,得到关于核函数选取的方法.采用平衡约束规划(MPEC)模型来优化选取参数,解决了参数的选取问题.

用复杂性科学原理揭示中药指纹图谱的本质特征

目的对中药指纹图谱的本质特征进行深入研究。方法从复杂性科学角度论述中药指纹图谱所具有的本质特征。结果中药指纹图谱具有系统性、特征性、相对稳健性、模糊性、整体性、复杂性、动态开放性、活性交互性、微观精确性、宏观量化特征、超信息特征和数字化特征,总计12个本质特征。结论宏观定性评价是利用指纹图谱评价中药质量的基础和前提,宏观定量评价构成了中药指纹图谱控制中药质量的高级阶段。复杂性科学是指导中药指纹图谱控制中药质量的理论精髓。

支撑矢量机推广能力分析

本文针对两种不同用途的支撑矢量机 ,分类支撑矢量机和回归支撑矢量机 ,分别证明了它们的一些几何性质 ,从这些性质出发讨论了这两种支撑矢量机对新增样本的推广能力 ,新增样本对支撑矢量 ,非支撑矢量的影响以及新增样本本身的一些特点 ,得到了一些非常有价值的结论 .从这些结论可以看出支撑矢量机对新增样本具有良好的推广能力 ,即对新增样本的良好的包容性和适应性 ,并且支撑矢量机是一种可积累的学习模型 .

指纹定量法评估知柏地黄丸指纹归属度和药效物质工艺收率

目的建立中药复方化学指纹成分归属度和工艺药效物质收率的完全定性定量分析的指纹定量法。方法指纹定量法遵循中药复方化学指纹有机加和模型原理,首先进行指纹归属的定性分析,然后进行指纹归属定量分析,两者有机综合可解决中药复方化学指纹归属的定量问题和测定中药复方药效物质收率。使用相似性比Sb、拟合定性相似度Ssyn和双定性相似度及其均值判定单味药化学成分数量和分布比例;采用宏观定量相似度R和双定量相似度及其均值评判指纹归属度和工艺收率。结果该方法应用于知柏地黄丸的研究,评价出熟地黄对知柏地黄丸化学成分贡献最大,为君药,臣药是山茱萸、知母、泽泻和牡丹皮。用双定性双定量相似度及其均值,评价了10批市售知柏地黄丸的药效物质收率。结论指纹定量法能够客观、准确地定量描述单味药对复方制剂化学指纹的贡献大小和定量评价中药复方药效物质的工艺收率,是中药复方制剂化学指纹归属定量控制以及工艺优化的可行方法。

中药高效液相色谱指纹图谱在线专家系统设计与应用

目的设计中药色谱指纹图谱在线专家系统知识库和推理机。方法以中药材甘草为例,推荐其样品预处理方法、检测方法、分离模式和色谱优化条件。结果利用中药色谱指纹图谱在线专家系统推荐的实验方法建立了甘草HPLC指纹图谱,为科学评价与有效控制甘草质量提供了新途径。结论中药HPLC指纹图谱在线专家系统对甘草HPLC指纹图谱建立方法推荐真实有效,方案可行,效率高。

一种评价多波长中药色谱指纹图谱新方法-均谱法

目的建立一种评价多波长中药色谱指纹图谱的新方法-均谱法（MFM）,以桂附地黄丸（Guifu Dihuang Wan,GFDHW）平行五波长（PFW）高效液相色谱（HPLC）指纹图谱的均谱为基础,依据系统指纹定量法（SQFM）鉴定桂附地黄丸整体质量。方法采用反相RP-HPLC法,以丹皮酚（POL）为参照物峰,于210、230、246、265、280 nm紫外波长下检测,分别确定了54、58、47、47和44个共有指纹峰,用S1~S3和S5~S9等8批样品的HPLC指纹图谱生成对照指纹图谱,建立GFDHW的PFW-HPLC指纹图谱,并评价12批样品的质量。将同一样品的5个波长下HPLC指纹图谱的信号加和后求平均值作为该样品的均谱,用S1~S3和S5~S9等8批样品HPLC均谱按平均值法生成对照指纹均谱来综合评价12批样品均谱。结果 12批样品用MFM鉴定的结果与用PFW结合SQFM所鉴定的结果一致。结论 MFM能最大限度保留指纹峰,实现化学指纹信息最大化,同时能有效改善指纹信号质量,是HPLC-DAD三维指纹图谱的简化代表,因此可作为综合定量鉴定中药质量的有效、可靠和简便方法。

基于最小二乘支撑矢量机的陀螺仪漂移预测

研究了支撑矢量机的回归估计算法。针对标准支撑矢量机算法训练速度慢、难以解决大规模问题的局限性,对标准算法的约束条件加以改进,得到一种最小二乘支撑矢量机回归估计算法,该算法大大提高了支撑矢量机的训练速度和解决大规模问题的能力。论文将最小二乘支撑矢量机应用于陀螺仪的漂移预测中,仿真实验结果证明了算法的有效性和可行性,为陀螺仪的实时预测及故障预报提供了可能。

平行五波长高效液相色谱指纹图谱全息整合法定量鉴定补中益气丸整体质量

目的建立补中益气丸(Buzhong Yiqi Wan,BZYQW)平行五波长HPLC指纹图谱,用全息整合法鉴定补中益气丸整体质量。方法采用RP-HPLC法,以橙皮苷(HI)为参照物峰,在203、228、265、280、326 nm下检测,分别确定了82、87、61、68、48个共有指纹峰,建立BZYQW平行五波长HPLC指纹图谱。分别以权重法、均值法和投影参数法整合五波长下各样品的定性定量全信息,并用系统指纹定量法(SFQM)鉴定了10批BZYQW的质量等级。结果 10批BZYQW,用平均值法评价S3和S5的质量等级是Ⅶ级(次);用权重法评价S3的质量级别是Ⅷ级(劣);用投影参数法评价S3、S5和S6的质量级别是Ⅶ级(次)。其余质量级别均≤Ⅵ(一般)。结论平行多波长指纹图谱全信息整合法是基于从多维全信息角度整体定性和整体定量鉴定中药质量的有效可信方法 ,可作为补中益气丸质量控制的依据。

小叶黑柴胡超高效液相色谱指纹图谱研究

目的建立小叶黑柴胡UPLC指纹图谱分析方法并进行聚类分析。方法采用Waters BEHTMC18(50 mm×2.1 mm,1.7μm)色谱柱,以乙腈-水为流动相进行梯度洗脱,流速:0.6 mL.min-1,检测波长:203 nm,柱温:30℃。结果通过检测10批小叶黑柴胡药材,建立其UPLC指纹图谱,共标定了28个共有指纹峰,根据聚类分析结果,可将药材质量分为2大类,8个相似度较高的药材分为一类,相异度高的2、5号药材分为另一类。结论所用方法稳定、重复性好,可用于小叶黑柴胡药材的质量控制。

中药的毛细管电泳指纹图谱的研究方法

目的介绍了毛细管电泳指纹图谱的优势,毛细管电泳指纹图谱的研究方法与评价方法及其在中药质量控制中的应用。方法以中药指纹图谱质量控制特征为基础,综述了毛细管电泳在中药指纹图谱方面应用的基础理论和方法。结果建立了一套完整的中药指纹图谱研究方法,包括实验条件的优化、系统适用性试验、电泳峰的指认与标定、双定性双定量相似度评价法等。结论数字化指纹图谱技术是数字中药质控的典型代表和核心技术,建立毛细管电泳数字化指纹图谱是实现中药现代质量控制的重要技术之一。

用HPLC指纹图谱对复方丹参片的信息质量控制研究

目的采用双定性双定量相似度等46个参数作为评价的信息参量,以建立复方丹参片(CSMTs)HPLC指纹图谱的信息质量控制方法。方法采用反相HPLC法以Century SIL C18BDS柱(200 mm×4.6 mm,5μm);以1%醋酸水-1%醋酸甲醇为流动相梯度洗脱,紫外检测波长290 nm,柱温(30.00±0.15)℃,进样量5μL。以双定性相似度为参量通过对20批CSMTs进行系统聚类分析确定用其中10批生成CSMT对照指纹图谱(RFP),以此RFP为标准计算20批CSMTs的双定性双定量相似度,据此进行宏观定性定量质量评价;以色谱指纹图谱指数F等42个信息参量进行信息质量特征评价。结果以丹酚酸B(SAB)为参照物峰,确定40个指纹峰,建立了CSMTs的HPLC指纹图谱。用双定性和双定量相似度评价8批样品的化学成分数量、分布比例和含量都合格,5批双定性相似度不合格,其他7批含量都明显偏低。结论在OTC中随机选择的20批CSMTs,用HPLC指纹图谱鉴定完全合格品8批,双定性相似度不合格品5批及双定量相似度不合格品7批。因此所建立的CSMTs的HPLC指纹图谱可用于CSMTs生产质量控制。本研究证明用中药色谱指纹图谱技术结合多变量参数控制中药复方制剂质量的信息质量控制方法可行且准确可靠。

中药色谱指纹图谱评价方法的不确定度和可靠度研究

目的建立中药指纹图谱不确定度和可靠度评价理论并用其评价二妙丸(Ermiao Wan,EMW)HPLC指纹图谱的不确定度和可靠度。方法采用RP-HPLC法测定EMW-HPLC指纹图谱,以系统指纹定量法综合评价12批EMW质量。结果以盐酸小檗碱(berberine hydrochloride,BBR)为参照物峰,确定55个共有指纹峰,建立了EMW-HPLC指纹图谱。用不确定度和可靠度评价EMW-HPLC对照指纹图谱和12批样品指纹图谱,EMW-HPLC对照指纹图谱的定性可靠度和定量可靠度均>0.95,表明对照指纹图谱反映的化学指纹数量和含量分布比例以及整体含量的可靠性很高。S2、S3和S7的定性和定量可靠度依次升高,表明其反映的化学指纹数量分布和含量分布与整体含量的可信性依次增强。质量为Ⅲ级的S8的定性定量可靠度均为0.98,而质量为Ⅱ级的S2的定性定量可靠度均为0.92,表明中药质量高低与可靠度不一定相关。结论所建立的不确定度评价方法能准确反映中药指纹图谱所代表质量的变动性,可靠度评价方法可准确评价对照指纹图谱和单批指纹图谱所表征的中药质量的定性和定量信息的可靠程度。

用双定性双定量混批勾兑技术控制玄参-地黄渗漉液质量

目的应用双定性双定量混批勾兑技术控制玄参-地黄渗漉液质量。方法采用反相高效液相色谱法,以CenturySIL C18BDS(200 mm×4.6 mm,5μm)色谱柱,1%HAC-水和1%HAC-乙腈为流动相,梯度洗脱,流速1.0 mL.min-1,柱温(30.00±0.15)℃,进样量5μL,紫外检测波长280 nm。结果以哈巴俄苷为参照物峰,确定17个共有峰,建立了玄参-地黄渗漉液的HPLC指纹图谱。用孙国祥等研制的"中药色谱指纹图谱超信息特征数字化评价系统"软件计算获得其双定性相似度(SF和S′F)和双定量相似度(C和P)结果。10批玄参-地黄渗漉液的含量除S1与S3完全合格外,S2与S4含量明显偏高,其余6批次含量明显偏低。以双定量相似度的均值为控制指标经混批勾兑后所得15批样品的双定性相似度和双定量相似度都符合要求,混批勾兑后15批样品的双定性相似度的RSD<2.4%,双定量相似度的RSD<4%。结论以双定性双定量相似度理论为基础的混批勾兑技术能够消除药材、制剂或其提取物中间体的批间化学成分数量、分布比例和含量差异,可从宏观角度准确有效地控制中药材、提取物、中间体和制剂质量。

基于整体化学键振动和价电子跃迁的光谱指纹定量法鉴定麻黄质量

目的本文以中药红外-紫外光谱(IR-UV)联用为基础,建立了麻黄IR-UV光谱指纹图谱,并以光谱指纹定量法评价其质量。方法将IR和UV光谱各数据点按平均值法分别生成对照指纹图谱,以光谱点为单位计算两类光谱的宏观定性定量信息并以等权融合。结果以光谱指纹定量法鉴定10批麻黄质量,结果9批质量均好,1批质量中等。结论基于整体化学键振动和价电子跃迁的光谱指纹定量法可便捷、准确、有效地评价麻黄质量。