一类变系数空间滞后的混合地理加权回归模型

为解决因变量空间滞后存在的局域性问题,对现有常系数空间滞后的混合地理加权回归模型作了具有更广泛形式的拓展,提出一类变系数空间滞后的混合地理加权回归(MGWR-VSLR)模型。MGWR-VSLR模型实现了空间相关性与空间异质性融合,涵盖了绝大多数地理加权回归的模型形式,基于重构参数化方法和似然比检验分别给出模型的系数估计方法与显著性检验以及选取变系数的判别检验。在蒙特卡罗模拟与实际应用中,MGWR-VSLR模型均表现出优异的因变量拟合与预测能力。MGWR-VSLR模型的提出为定量化研究空间效应问题设定适宜的模型形式提供了支撑依据。

Geminga TeV晕周围星际介质的湍动特性

空间功率谱分析是研究星际介质湍动特性的常用方法。以此方法利用GALFA HI巡天数据分析Geminga附近一块中性氢云的湍动特性,其21 cm谱线积分亮温度图的空间功率谱符合幂律分布,谱指数为-4.0±0.1。与银河系内本地星际介质的功率谱(谱指数大于-3.0)相比,该云的功率谱较陡。分析陡谱的成因,排除了中性氢云在视线方向所取的速度宽度不足、云周围存在垂直于视线方向的有序磁场、能量传递过程中有损失等因素的影响。这个结果暗示Geminga周围可能存在一个区域,其内部湍动特性与银河系其他区域的湍动特性不同,进而导致了Geminga TeV晕中较低的扩散系数。

基于BBO优化K-means算法的WSN分簇路由算法

针对无线传感器网络中传感器节点能量有限、网络生存期短的问题,提出一种基于生物地理学算法优化K-means的无线传感器网络分簇路由算法BBOK-GA。成簇阶段,通过生物地理学优化算法改进K-means算法,避免求解时陷入局部最优。根据能量因子和距离因子设计了新的适应度函数选举最优簇首,完成分簇任务。数据传输阶段,则利用遗传算法为簇首节点搜寻到基站的最佳数据传输路径。仿真结果表明,相较于LEACH、LEACH-C、K-GA等算法,BBOK-GA降低了网络能耗,提高了网络吞吐量,延长了网络生存周期。

大气稳定度对边界层垂直风切变的影响

大气边界层垂直风切变是高层建筑、航空和风能利用等领域影响安全的重要因素,对大气垂直分布的研究具有重要实际价值。选用位于河北张家口地区的激光雷达测试场地的140 m测风塔数据,通过测风塔和激光雷达的同期外场测量,验证激光雷达与测风塔对垂直风切变的测量精度,研究大气稳定度对于垂直风切变的影响。结果表明:1)大气稳定度对风切变影响显著,风速切变、风向切变与大气稳定度的相关系数分别为0.48和0.54;2)风速切变随位温梯度的增加而增加,当位温梯度达到0.08 K·m^(-1)后,风速切变保持在0.35~0.40;3)位温梯度大于0时,风向随高度增加顺时偏转;位温梯度小于0时,风向随高度增加逆时针偏转;中性大气风向的垂直分布较为一致。通过测风塔和激光雷达的垂直观测建立了风速切变、风向切变与大气稳定度的关系模型,对风场垂直分布相关的研究与应用具有较好的参考价值。

1,3-二(2′-氨基亚乙基)-2-甲基咪唑溴盐与环氧树脂E-51的固化工艺

通过咪唑环上的季铵化反应,制备一种适用于环氧树脂的双氨基咪唑类离子液体固化剂1,3-二(2′-氨基亚乙基)-2-甲基咪唑溴盐(DAIL)。以环氧树脂E-51作为基体树脂,深入研究DAIL作为固化剂的固化工艺条件和固化物的性能。结果表明,DAIL可作为环氧树脂E-51的中温固化剂使用,二者的最佳质量比为DAIL∶E-51=20∶100,最佳固化温度范围为74~105℃,后固化温度为162℃,固化后的浇注体样条抗拉强度为159 MPa,弹性模量为2281 MPa,断裂伸长率为12.8%,热分解温度为424.4℃。DMA分析表明DAIL/E-51浇注体最大损耗因子tanδ为0.56,玻璃转化温度θg为83℃,对应的贮存模量E为290 MPa,交联密度为30149 mol·m^(-3)。该结果为高力学性能中温环氧树脂固化剂的使用提供了重要实验依据。

基于不确定度的多智能体信用分配方法

近年来,部分可观测条件下多智能体协同受到广泛关注。中心化训练分布式执行作为处理这类任务的通用范式面临信用分配这一核心问题。值分解是该范式中的代表性方法,通过混合网络将联合状态动作值函数分解为多个局部观察动作值函数以实现信用分配,在很多问题中表现很好。然而这些方法维持对混合网络参数的单一点估计,因缺乏不确定度表示而难以有效应对环境中的随机因素导致只能收敛到次优策略。为缓解这一问题,对混合网络进行贝叶斯分析,提出一种基于不确定度的多智能体信用分配方法,通过显式地量化参数的不确定度来指导信用分配。考虑到智能体之间复杂的交互,利用贝叶斯超网络隐式地建模参数任意复杂的后验分布,以避免先验地指定分布类型而陷于局部最优解。在星际争霸微操环境中的多个地图上与代表性算法的性能进行对比与分析,验证了算法的有效性。

Marangoni流动对液滴撞击过热液池影响的数值模拟

对液滴撞击过热液池的动态过程进行数值模拟,着重关注由液池表面不均匀温度引起的马兰戈尼效应(Marangoni effect)对液池内的流场和温度场演化过程的影响。当乙醇液滴落入过热油池后,液池表面温度随着液滴的靠近而迅速下降,从而在径向上产生很大的温度梯度。由此引发的沿径向向内的Marangoni力会与沿径向向外的蒸汽剪切应力相抗衡,进而在蒸汽层最薄的位置形成一个“热射流”结构。随着时间的推进,占据主导地位的Marangoni力逐渐将“热射流”向内推动,直至在液滴下方形成下沉羽流。此外,随着液池黏度的增加,液池内由表面蒸汽应力引起的流动将被抑制,进而导致界面附近的换热效率大幅下降。

基于风机式激光测风雷达的风机功率特性曲线测试方法

通过风机式激光测风雷达(NML)测试风机功率特性曲线(PPM),对比分析风机式NML和测风塔的结果差异,评估两种方法在发电量计算中的不确定性。结果表明,风机式NML与测风塔的风速测量一致,相关系数可达0.994,拟合的斜率和截距分别为0.979和0.084;风机式NML的测试数据在功率特性曲线的散点分布图中更集中;发电量评估结果表明,NML比测风塔高估发电量1.73%。不同风向扇区的研究结果表明,测风塔在不同风向下处于风机的不同方位,NML随风机机舱的偏航始终测量风机正前方风速,与风向保持一致,因此散点更为集中。风机式NML对PPM测试的不确定度更低,对风机叶轮上平均风速更具有代表性,具有一定的研究意义与实际应用价值。

面向Ad-Hoc协作的局部观测重建方法

在多智能体强化学习的研究中,如何进行Ad-Hoc协作,也就是说如何适应种类和数量变化的队友,是一个关键问题。现有方法或者有很强的先验知识假设,或者使用硬编码的规则进行合作,缺乏通用性,无法泛化到更一般的Ad-Hoc协作场景。为解决该问题,提出一种面向Ad-Hoc协作的局部观测重建算法,利用注意力机制和采样网络对局部观测进行重建,使得算法认识到并充分利用不同局面中的高维状态表征,实现了在Ad-Hoc协作场景下的零样本泛化。在星际争霸微操环境和Ad-Hoc协作场景上与代表性算法的性能进行对比与分析,验证了算法的有效性。

一种面向PUF的模糊提取器设计与实现

基于SRAM等方案实现的物理不可克隆函数(PUF)易于受电压变化、热噪声等环境因素影响,存在可复现性较差的内在缺点,因此极大限制了其在密码和通信等领域的应用。借助BCH码的精确纠错译码特性,设计了一种具有大纠错容量的模糊提取器,用于实现SRAM原始数据的重建。搭载本设计的SRAM PUF芯片在华虹宏力0.11μm CMOS平台制造,模糊提取器部分消耗面积为306267μm 2,搭载的本源BCH码具有127 bit的码长和27 bit的纠错能力,满足PUF的实际应用需求。

福建桉树异速生长方程与生物量估算

以中国南方主要速生丰产树种桉树为研究对象,利用野外破坏性实测的90棵桉树解析木数据,研究桉树单木器官生物量的分配及规律,构建最佳单木异速生长方程,计算桉树根冠比并将其应用于桉树树根生物量的估算。结果表明:1)桉树生物量的分配策略如下:随着林龄的增大,桉树树干的生物量分配比例不断增多,而树枝、树叶和树根的生物量分配比例不断减少。2)应用桉树分林龄的根冠比数据估算桉树树根生物量是最为可行且有效的方法。3)在桉树生物量的异速生长方程构建中,乘幂方程优于线性方程,最优自变量则根据各器官有所差异。

不平衡样本下的SA-YOLO自适应损失目标检测算法

样本不平衡现象是指在数据集中以背景为主的易样本数量较大,而以前景为主的难样本数量过少,即样本存在类间不平衡与难易不平衡问题。现有目标检测算法大多是基于候选区域的两阶段算法或基于回归的单阶段算法,当应用于不平衡样本时无法避免训练中产生的预测框对大量样本过度依赖,从而导致模型过拟合且检测精度低,准确性、泛化性差。为了在不平衡样本下实现高效精准的目标检测,提出一种全新的SA-YOLO自适应损失目标检测算法。(1)针对样本不平衡问题,提出SA-Focal Loss函数,能够针对不同数据集与训练阶段对损失进行自适应调节,以达到平衡类间样本与难易样本的效果。(2)在多尺度特征预测机制下构造CSPDarknet53-SP网络架构,增强困难小目标样本全局特征的提取能力,达到提升难样本检测精度的效果。为验证SA-YOLO算法的性能,分别在样本不平衡数据集与COCO数据集上进行了大量仿真实验。结果表明:相较于现有YOLO系列算法最优指标值,SA-YOLO在不平衡数据集中mAP可达91.46%,提升10.87%,各类目标AP 50提升均在2%以上,有极强的专精性;在COCO数据集中mAP 50提升1.58%,各项指标均不低于最优值,有良好的有效性。

学习路径规划方法

旨在通过对学习路径规划研究现状的分析,为未来学习路径规划领域相关研究的发展提供借鉴。具体而言,首先介绍学习路径规划的定义以及学习路径规划方法中常用参数;然后按照使用算法的类别的不同,对学习路径规划算法进行详细分类,总结各类学习路径规划方法的优缺点;接着,对学习路径规划方法使用的数据集与评估方法进行介绍;最后,总结学习路径规划方法面临的挑战并对其未来发展趋势进行预测。

一种结合局部与半全局几何保持的影像匹配算法

遥感影像匹配是众多遥感应用中数据处理的关键前置步骤,但高程差导致的影像局部畸变和影像匹配的复杂性严重限制了高分辨率影像的匹配精度。提出一种适用于局部畸变和高外点比例的鲁棒匹配算法,首先利用Delaunay剖分算法在假定匹配点集上施加几何约束,得到特征点局部邻接关系;然后基于邻接信息进行预过滤;采用多尺度的策略建立局部邻接关系一致约束模型;最后定义三角形相似度函数实现匹配恢复。利用3组高分辨率影像开展对比实验,实验结果表明该算法的平均精度比RANSAC提高7.69%,在外点率高于90%时仍旧稳健。

星暴矮星系NGC 5253周围的中性氢气体分布

中性氢(HI)气体是恒星形成的基本物质,驱动着星系的演化。对于星暴矮星系NGC 5253,过去的研究利用射电干涉阵观测到的HI气体呈不对称分布,向东北方向延伸约7 kpc。这一延展结构可能表明NGC 5253与其附近的旋涡星系M 83之间存在动力学联系。为研究这两个星系之间可能存在的HI气体连接,从绿岸望远镜获得了射电L波段对NGC 5253周围的HI成图数据,探测到NGC 5253和M 83之间可能存在的7个HI气体云团。这些HI气体云团候选体主要分布在东北方向,由NGC 5253延展至距离超过60 kpc外。这些气体云团可能在触发矮星系NGC 5253剧烈的恒星形成活动中发挥重要作用。

基于密度与局部统计的单光子点云去噪方法

针对北京遥测技术研究所自主研发的64通道机载单光子激光雷达,提出一种基于密度与局部统计的二维剖面点云去噪方法:在确定信号点云的高程区间后,先使用基于密度的改进空间聚类算法粗去噪,然后使用基于局部统计的统计移除离群点算法精去噪,获取信号点云。实验结果表明,本方法可适用于多种地物类型点云,高程均方根误差为0.27 m,准确率90.78%,精度高于常规点云去噪算法,满足国产机载单光子激光雷达获取高精度地表三维轮廓的技术需求。

常见的恒星质量和恒星形成率计算方法之间的对比

针对斯隆数字巡天计划中有测光及光谱认证的正常星系的样本,利用天文多波段巡天数据,分别使用恒星质量和恒星形成率(SFR)的数种不同计算方法,从原理到结果进行相互对比。研究发现,不同的恒星质量估算方法的结果相互差异并不显著,然而SFR的不同方法之间存在不同程度且重要的误差。因此,在对星系间SFR进行相互比较,或是研究星系演化时的SFR分析时,应使用相类似的观测数据资料,以及同一种SFR估算方式,避免不同估算方式的偏差造成的错误解读。

基于相位偏移的压缩感知无源多目标定位方法

无源定位作为一种新兴的定位技术,是安防监控、入侵检测和接触跟踪等被动传感领域的研究热点。其通过分析无源目标对无线链路的阴影效应来定位目标。相位是无线信号的一个重要特性,比信号强度更具细粒度。为提升定位性能,利用无线链路相位信息,提出基于相位偏移的压缩感知无源多目标定位方法。该方法将接收信号相位偏移值作为观测数据,结合变分贝叶斯推理,恢复目标位置稀疏向量。仿真实验结果表明,在6.5 m×6.5 m的监测区域中,基于接收信号强度的定位方法平均定位误差为0.579 0 m,而该方法的平均定位误差为0.254 7 m,定位精度提升超过1倍,且该方法具有较强的鲁棒性。

稳健的个体化亚组分析

异质群体的亚组分析是实现个体化医疗和个性化营销的关键所在。基于回归的方法是亚组分析的主要流派之一,这种范式将预测变量分为具有异质效应和同质效应的两部分,并根据异质变量是否相同将样本分为不同的亚组。然而,现有的基于回归的亚组分析方法大多有两大局限性:第一,它们仍然认为亚组内的样本是同质的,没有充分考虑个体效应;第二,没有考虑到同质变量中常见污染现象,这将导致模型结果出现较大偏差。为应对这些挑战,提出一种稳健的个体化亚组分析方法。使用多向分离惩罚函数估计模型异质部分的个体化效应,并使用γ散度得到同质部分的稳健估计。还提出一种高效的交替迭代的两步算法,这一方法结合了坐标下降法和交替方向乘子法。数值模拟和对皮肤黑色素瘤数据的分析进一步验证了所提方法的有效性。

征稿简则

《中国科学院大学学报(中英文)》是由中国科学院主管、中国科学院大学主办的自然科学类综合性学术期刊,主要刊登中国科学院各研究所、中国科学院大学、其他高等学校和研究机构的科研人员、教师和研究生在基础科学和技术科学领域的优秀论文。本刊是中文科技综合类核心期刊、中国科技核心期刊和中国科学引文数据库核心期刊。本刊为中英文兼容的双月刊,所刊论文应报道原创性的研究成果,具有创新性;须论点明确,数据可靠(采用法定计量单位),文辞精炼。