高温改性钢渣活化过硫酸盐降解甲基橙和苯酚的反应机制

采用高温改性钢渣活化过硫酸盐(peroxymonosulfate,PMS)降解甲基橙(methyl orange,MO)和苯酚(phenol,AR)。考察了改性钢渣投加量、PMS浓度、初始pH值、反应温度对MO和AR降解效果的影响。在改性钢渣质量浓度为9.0 g/L、PMS物质的量浓度为12.0 mmol/L、初始pH值为7.0、反应温度为25℃的条件下,反应90 min,30 mg/L MO和15 mg/L AR的降解率分别达到90.5%和100%。材料表征分析结果表明,高温改性钢渣比表面积增大、孔隙率高、催化氧化PMS性能好,且重复利用仍有较好的原位恢复性能。自由基淬灭和电子顺磁共振波谱实验说明,高温改性钢渣/PMS反应体系存在非自由基(1 O 2)和自由基(SO_(4)^(-)·和·OH),发挥了碱活化PMS和铁氧化物活化PMS的共同作用,最终将MO和AR降解为小分子物质。

图卷积神经网络综述

图卷积神经网络是图论与深度学习的交叉,已成为机器学习领域的研究热点。基于此,介绍了图卷积神经网络的形成,梳理了两大类经典的图卷积神经网络:谱方法和空间方法,详细介绍了这两类图卷积神经网络模型,分析了图卷积操作的核心理论基础,介绍了图卷积神经网络在各领域的应用,总结了图卷积神经网络面临的主要挑战,展望了图卷积神经网络的发展趋势,并分析了图卷积神经网络在野外环境下蝴蝶识别任务中的潜在应用。

微量水蒸气条件下低温表面结霜过程的实验研究

为研究微量水蒸气在低温表面上的结霜过程,搭建了低温表面微量水汽混合湿氮气的可视化结霜实验台。实验对比了常规湿度和微量水汽含量条件下,-180℃冷表面上常温氮气流中水蒸气结霜过程和形态,研究了不同微量水汽含量以及环境压力对低温结霜特性的影响。结果表明:相比于常规湿度条件下冷凝-冻结机制主导的结霜过程,微量水蒸气(体积分数71×10^(-6))在低温表面主要通过凝华机制生成微小冰晶沉积在冷表面,形成不均匀分布的无明显枝干的霜晶,随后形成平整疏松的霜层。凝华机制主导的霜层生长过程主要体现为霜层厚度的增大,而密度无明显增大。在微量水蒸气条件下,随着水汽含量由1.53×10^(-6)升高至500×10^(-6),霜层逐渐增厚并伴随着霜层形态由平坦均匀薄层向簇状霜团转变,增大的接触面积使霜层生长速率加快。环境压力由109 kPa升高至190 kPa时,增大的水蒸气分压本质上是由水蒸气绝对含量增加引起,霜层生长加快,表面的不平整程度会升高,霜晶形态更丰富。随时间推移,同一时刻不同环境压力下霜层厚度的差异逐渐增大。最后拟合了适用于低温表面上微量水蒸气条件下的无量纲霜层厚度关联式,整体误差在±20%以内。

不同平茬措施下梭梭液流变化及其影响因素

以乌兰布和沙漠东北部不同平茬处理及未平茬梭梭(Haloxylon ammodendron)为研究对象,实时动态监测其液流速率及当地气象因子,研究不同平茬处理梭梭在生长旺盛季(6~8月)不同时间尺度的液流特征及其对气象因子的响应,建立耗水量与气象因子的拟合模型,揭示梭梭平茬后的水分传输规律。利用热扩散茎流计和自动气象站对乌兰布和沙漠不同平茬处理与未平茬梭梭的液流及太阳辐射、空气温度、相对饱和湿度、水汽压差进行监测。结果表明,不同平茬处理(留茬120 cm、留茬90 cm、留茬60 cm)梭梭晴天液流变化呈“几字宽峰型”曲线,未平茬梭梭呈“单峰型”曲线。雨天,液流速率波动非常剧烈,呈“不规则多峰型”曲线,雨天的液流速率低于晴天。未平茬、留茬120 cm、留茬90 cm、留茬60 cm梭梭的日平均液流速率分别为2.3146、3.3334、1.3333、0.7672 cm/h,日均耗水量分别为8.62、13.43、2.40、2.89 kg/d。小时尺度下,太阳辐射是影响平茬及未平茬梭梭液流速率的主要因子;日尺度下,太阳辐射是影响留茬90 cm及未平茬梭梭液流速率的主要因子,空气温度是影响留茬120 cm梭梭液流速率的主要因子,留茬60 cm梭梭的液流速率主要受风速影响;月尺度下,留茬120 cm梭梭耗水量主要受太阳辐射、空气温度影响,留茬90 cm梭梭耗水量主要受相对湿度、太阳辐射影响,留茬60 cm梭梭耗水量主要受风速影响。随着时间尺度的增加,气象因子入选回归方程的数量呈减小趋势,对液流的解释程度呈降低趋势。该研究的拟合方程均达到显著水平,可在不同时间尺度下预测梭梭蒸腾耗水特征。研究结果对明确梭梭平茬后的水分传输规律具有指导意义。

基于LSTM和注意力机制的蛋白质-配体结合亲和力预测

蛋白质-配体的结合亲和力预测是药物重定位回归中具有挑战性的任务。深度学习方法可以有效预测蛋白质与配体相互作用的结合亲和力,减少药物发现的时间和成本。由此,基于长短期记忆模块(LSTM)和注意力机制模块(attention)提出了一种深度卷积神经网络模型(DLLSA)。模型由嵌入LSTM和空间注意力模块(spatial-attention)的卷积网络并行模块构建,其中LSTM模块针对蛋白质-配体接触特征的长序列信息,spatial-attention注意力模块聚集接触特征局部信息。采用PDBbind(v.2020)数据集进行训练,CASF-2013和CASF-2016数据集进行验证,模型的皮尔逊相关系数相比于PLEC模型分别提高了0.6%和3%,实验结果显著优于其他相关方法。

新型N-取代靛红杂合喹唑啉类化合物的合成及其抗肿瘤活性

以N′-(2-氰基-4-碘苯基)-N,N-二甲基甲脒和靛红为起始原料,N′-(2-氰基-4-碘苯基)-N,N-二甲基甲脒先与芳胺发生Dimroth重排,再进行Suzuki偶联生成化合物4a~4c;靛红经1-位取代、3-位成腙生成化合物7a~7c;最后经化合物4a~4c和7a~7c之间的亲核加成,合成了9个新型N-取代的靛红杂合喹唑啉类化合物8a~8i。利用核磁共振、红外光谱和高分辨质谱对目标化合物进行表征,并以SW480、A431、NCI-H1975和A549人肿瘤细胞为受试细胞,采用MTT法对9个目标化合物的抗肿瘤活性进行评价。结果表明:大部分化合物均具有较强的肿瘤细胞增殖抑制作用,其中化合物8a、8b、8e、8g对4种受试细胞均具有良好的生长抑制作用,优于阳性对照拉帕替尼和吉非替尼。可见,当在喹唑啉单元4-位引入3-乙炔基苯氨基时,对肿瘤细胞的增殖抑制活性较好;当引入3-氯-4-氟苯氨基和3-氯-4-(3-氟苄氧基)苯氨基时,对肿瘤细胞的增殖抑制活性次之。当靛红单元5-位无取代基或被F取代时,对肿瘤细胞的增殖抑制活性较好;当被Cl取代时,对肿瘤细胞的增殖抑制活性较差。

基于简单无参注意力卷积神经网络的涡旋光束模态识别

由于大气湍流的影响,涡旋光在大气中传播时会产生相位畸变,造成接收端模态检测困难,导致通信系统的可靠性降低。为提高涡旋光束模态检测准确率,提出了利用简单无参注意力卷积神经网络(S-ConvNeXt)检测拉盖尔-高斯光束模态的算法。结果发现:该网络可有效聚焦于关键亮斑特征。当光束分别经过较弱湍流、中等湍流、较强湍流和强湍流传输2 km后,本征态检测准确率分别为100%、98.8%、96.4%和89.7%,叠加态检测准确率分别为100%、99.8%、98.8%和96.5%。在强湍流下,S-ConvNeXt网络本征态检测准确率比ResNet50、ShuffleNetV2、ConvNeXt网络分别提高5.7%、3%、1.2%,叠加态检测准确率分别提高5.7%、4%、0.9%。S-ConvNeXt网络能够有效提高模态检测准确率,尤其在强湍流条件下表现更好。

旋转超声加工对TiBw网状钛基复合材料表面残余应力的影响

为研究不同切削条件下旋转超声加工对材料表面残余应力的影响,选取硼化钛晶须(TiB whiskers,TiBw)网状钛基复合材料为实验对象,使用镍基电铸金刚石砂轮进行旋转超声加工,并分析了加工后材料的表面残余应力。结果表明:由于钛基复合材料具有网状结构和优异的高温性能,使切削热和微观相变产生的残余应力较小,磨粒机械作用产生的残余应力更大。随着超声振动的引入,磨粒高频冲击工件表面,使旋转超声加工工件表面残余应力均大于普通磨削。在主轴转速n=9000 r/min,进给速度v f=8 mm/min,加工深度a p=25μm的加工参数下,旋转超声加工工件表面存在-540 MPa的残余压应力,随着主轴转速增大,残余应力显著减小,并且残余应力的影响层深度逐渐减小。超声振动的引入增大工件表面残余压应力,提高材料抗疲劳性能。

长三角城市群基础设施与旅游经济耦合协调时空格局演变及驱动机制

以长三角城市群为研究对象,构设基础设施水平与旅游经济发展综合评价指标体系,采用耦合协调度模型探析二者耦合协调发展的时空演化特征,并运用地理探测器考察分析其驱动机制。结果表明:1)基础设施水平与旅游经济发展的综合评价指数、耦合协调度均呈稳步提升趋势,二者耦合协调类型介于中度协调与极度协调之间且较快地实现协调等级跃迁;耦合协调度省际差异显著,呈“上海市>江苏省>浙江省>安徽省”的空间异质性特征。2)耦合协调度呈“东高西低,中部高南北低”空间分布格局,且高、低耦合协调区分别呈空间“扩张-收敛”相背离的变化态势;考察期间基础设施滞后型城市数量逐渐增多,分布于长三角城市群东部浙沪地区;旅游经济发展滞后型城市分布范围逐渐收敛并向长三角北部聚集。3)基础设施水平与旅游经济发展耦合协调性主要受经济拉动力、政府调控力、城市化带动力作用,二者协调发展由8项驱动力形成的经济运行与结构转型机制、政策调控与开放合作机制、人口集聚与消费拉动机制、人才保障与科技创新机制综合驱动。

局部标准差优化的密度峰值聚类算法

密度峰值聚类(clustering by fast search and find of density peaks,DPC)算法是一种基于密度的聚类算法,它可以发现任意形状和维度的类簇,是具有里程碑意义的聚类算法。然而,DPC算法的样本局部密度定义不适用于同时发现数据集的稠密簇和稀疏簇;此外,DPC算法的一步分配策略使得一旦有一个样本分配错误,将导致更多样本的错误分配,产生“多米诺骨牌效应”。针对这些问题,提出一种新的样本局部密度定义,采用局部标准差指数定义样本局部密度,克服DPC的密度定义缺陷;采用两步分配策略代替DPC的一步分配策略,克服DPC的“多米诺骨牌效应”,得到ESDTS-DPC算法。与DPC及其改进算法KNN-DPC、FKNN-DPC、DPC-CE和经典密度聚类算法DBSCAN的实验比较显示,提出的ESDTS-DPC算法具有更好的聚类准确性。

高载能超声骨刀的优化设计与性能评估

针对超声骨刀在手术过程中切割效率低和产生骨组织热损伤的问题,设计了具有二级放大结构的高载能超声骨刀。基于驻波理论的等效长度法,结合有限元仿真对其二级放大结构进行设计和优化,测试了其振动性能并进行了骨切割试验。结果表明:具有二级放大结构的超声骨刀的谐振频率为23306 Hz,振幅为140μm,骨切割表面平整且无损伤,满足临床手术需求。

基于机器学习的三支决策研究综述

三支决策是粒计算领域一个重要研究方向,其符合人类思维和认知特点,能有效处理实际决策过程中的不确定性问题。三支决策通过引入延迟决策,可以有效降低决策成本和代价,增强对不确定性决策过程的控制并提高模型的可解释性。因此,融合三支决策思想的机器学习方法值得深入研究和探讨。首先,介绍了三支决策基本模型;其次,运用CiteSpace和VOSviewer软件分析了国内外基于机器学习的三支决策领域的研究现状;再者,从研究问题、模型方法和应用背景等角度出发,聚焦于三支决策与聚类模型、分类模型、推荐系统、深度学习模型的融合,整理并总结了现有的研究方法与成果;最后,对基于机器学习的三支决策发展趋势作出了展望。

旅游风景道视角下交通优势度与乡村振兴的空间适配性

旅游风景道是促进沿线区域乡村振兴高质量发展的重要载体。基于旅游风景道的视角,从时空层面分析沿线区域2015年、2019年和2021年交通优势度和乡村振兴的演化特征,并采用双变量空间自相关分析方法厘清两者的空间适配性。结果表明:旅游风景道沿线区域交通优势度不断提升,地理位置和旅游资源禀赋是造成交通优势度空间分异的主要原因;各区域乡村振兴综合值呈增长态势,空间上呈现东高西低、北高南低的倒“U”形格局,区域之间和维度之间存在发展差异;交通优势度与乡村振兴在全局上呈现良好的空间适配性,两者的空间适配性可划分为高适配型、交通优势度滞后型、乡村振兴滞后型和双滞后型四类。

旅游城镇化质量与规模的空间错位分析——以湖南武陵山片区为例

运用重心模型、空间错位模型和计量模型实证分析湖南武陵山片区2011—2021年旅游城镇化质量与规模的空间错位特征及驱动因素。结果表明:1)湖南武陵山片区旅游城镇化质量与规模发展水平总体呈上升态势,其中质量增速快于规模,但规模整体高于质量;空间上,旅游城镇化质量与规模均呈现“东北高、西南低”的分异格局,武陵源、永定和凤凰作为质量-规模“双高区”成为旅游城镇化发展的“领头羊”。2)湖南武陵山片区旅游城镇化质量与规模存在空间错位现象,空间错位程度以2015年为节点呈先降后升态势;空间错位方向由以规模优先的正向错位区为主转变为以质量优先的负向错位区为主;空间错位等级由高到低呈现“金字塔”结构,低错位区数量占比始终保持在50%以上。3)人均GDP、城乡居民人均可支配收入比、旅客周转量和旅游产业集聚对旅游城镇化质量与规模空间错位产生负向影响,旅游人口密度对旅游城镇化质量与规模空间错位产生正向影响。

城市户外劳动者服务站点空间分布评价:以厦门市厦门岛为例

基于人本主义理念,从城市户外劳动者服务站点主要服务群体的需求出发,从需求目标、模型评价、反馈评价3个层面,构建交通便捷度、道路旁站点供需指数、用地内站点供需指数等评价指标及定量化评价模型,以厦门市厦门岛爱心驿站为例,研究城市户外劳动者服务站点空间分布的合理性,并通过主要服务群体反馈评价服务站点对服务群体需求的满足程度。结果表明:厦门岛服务站点交通便捷度空间分异显著;分布在城市支路和主干道/快速路旁的服务站点数量供需基本平衡,次干道旁的站点呈轻度供不应求;居住、商业设施、商务设施、交通设施四类用地内服务站点的供需匹配度相对较好,教育科研、文化设施和体育、医疗卫生等用地的供需匹配度相对较差,服务群体对各类用地满意度评价与供需匹配状态基本契合。建议从制定规划建设标准、统筹站点规划布局、盘活存量更新改造等方面优化城市户外劳动者服务站点布局。

基于多功能纳米酶的高灵敏金黄色葡萄球菌Apt-LFA检测方法

侧流层析分析(lateral flow assay,LFA)具有操作简单、成本低等优点,在致病菌检测领域应用前景广阔,但以胶体金为标记的LFA比色分析灵敏度较低。基于此,通过合成万古霉素修饰的Fe_(3)O_(4)@MOF@PtPd作为磁分离/纳米酶双功能信号探针,并与金黄色葡萄球菌适配体(aptamer,Apt)相结合,实现了夹心模式的LFA检测。在最优条件下,该LFA传感器可以实现对金黄色葡萄球菌的检测,其线性范围为10~100000 CFU/mL,检测限为2 CFU/mL;该试纸条对牛奶中所添加金黄色葡萄球菌的所得回收率为96.9%~103.4%。研究结果反映出该LFA传感器具有灵敏度高、操作简便的优点;同时,其具有通用性,仅通过更换适配体就能应用于其他革兰氏阳性菌的检测。

银杏叶粉对安格斯牛生长性能、血液指标和瘤胃微生物的影响

为探究银杏叶粉对安格斯牛生长性能、血液指标、瘤胃微生物区系和瘤胃液代谢组的影响,选取25头12~16月龄平均体重453.8 kg的健康安格斯牛,随机分成5组,分别饲喂基础日粮(Con,n=5)及3%(G3,n=5)、6%(G6,n=5)、9%(G9,n=5)和12%(G12,n=5)的银杏叶粉日粮,预试期10 d,正试期75 d。结果显示:日粮中添加银杏叶粉对安格斯牛的平均日增重有一定提升,显著提高了安格斯牛的干物质采食量。与Con组相比,G9组的血清甘油三酯含量显著降低,而总抗氧化能力显著提高,G6和G9组的丙二醛含量显著降低、丙酸比例显著提高、乙酸比例显著降低。各组间瘤胃微生物群落多样性和丰富度无显著差异。在门水平上,与Con组相比,G6和G9组安格斯牛瘤胃中厚壁菌门(Firmicutes)的相对丰度显著提高,而螺旋菌门(Spirochaetota)的相对丰度显著降低;在属水平上,与Con组相比,G6组未分类的F082科和Paludibacter科的相对丰度显著降低,G9组未分类的F082科的相对丰度显著降低,瘤胃琥珀酸菌属(Succiniclasticum)的相对丰度显著升高。瘤胃代谢组结果显示,在正离子模式下,与Con组相比,G6、G9组的瘤胃中脂肪酸含量显著降低,其他代谢物含量显著升高;在负离子模式下,与Con组相比,G6、G9组的瘤胃中二嗪和有机氧化合物的含量显著降低,其他代谢物含量显著升高。综上所述,日粮中添加6%~9%的银杏叶粉对安格斯牛的生长性能和血液指标都有积极作用,改善了瘤胃发酵参数,并对瘤胃代谢物的组成也具有一定影响,建议银杏叶粉的最适添加量为基础日粮的6%~9%。

不同秸秆还田模式下红壤坡耕地产流产沙特征

通过人工模拟降雨试验,研究不同秸秆还田量(0.30、0.45、0.60和0.75 kg/m^(2))和不同还田方式(粉碎覆盖还田(crushed mulch reversion,CV)、粉碎翻耕还田(crushed tillage reversion,RT)、覆盖-粉碎翻耕还田(mulch-crushed tillage reversion,CR))下地表产流产沙变化过程,分析秸秆不同还田方式和不同还田量下地表产流产沙规律及其内在机理。结果表明:1)在相同还田方式下,秸秆还田量对产流时间有显著影响,随着秸秆还田量增加,初始产流时间、产流稳定时间均增加;在相同秸秆还田量下,CV和RT产流时间差异不大,CR推迟产流时间最明显,CR初始产流时间比对照组推迟19.42~55.17 min。2)在相同还田方式下,随着秸秆还田量增加,地表径流初始产流强度、稳定产流强度减小,地表总产流量显著减小,其中RT、CR在0.60 kg/m^(2)与0.75 kg/m^(2)还田量时地表总产流无显著差异;相同秸秆还田量时,CR减流效益显著大于CV、RT,初始径流强度较对照组减少23.64~44.04 mm/h,地表总产流量较对照组减少55.74%~98.92%。3)在相同还田方式下,随着秸秆还田量增加,产沙强度不断减小,地表总产沙显著减小,3种还田方式下还田量在0.60 kg/m^(2)与0.75 kg/m^(2)时地表总产沙无显著差异;相同秸秆还田量下,CR减沙效益大于CV、RT,较对照组减沙效益为93.73%~99.99%。可见,0.60 kg/m^(2)覆盖-粉碎翻耕还田为最佳还田模式。

葡萄VvAGL12基因启动子克隆及表达活性分析

MADS-box家族是植物最大的转录因子家族之一,在参与逆境胁迫与调控开花应答中具有重要作用,其AGL12-like亚组在葡萄中的功能尚不清楚。从黑比诺葡萄基因组克隆获得VvAGL12启动子(proVvAGL12),对启动子序列元件进行分析,发现该启动子区域存在多种与逆境胁迫相关的顺式作用元件。构建proVvAGL12驱动的GUS表达载体,并在拟南芥和烟草中进行转化,发现proVvAGL12启动子片段在拟南芥中具有启动活性,其驱动GUS在转基因拟南芥植株的叶片、茎段、花器官、根、果荚部位表达,表达活性可持续整个生长周期。转基因拟南芥和烟草胁迫处理实验表明,proVvAGL12驱动的GUS活性受赤霉素、脱落酸、聚乙二醇和低温调控。

双三元思维与3×3方法

在处理复杂问题、制定全面策略或做出关键决策时,需从多个视角、多个层面或多个维度进行思考与分析。三支决策即三元思维、三元方法和三元计算。遵循三支决策的原则,引入了双三元思维的概念及3×3方法与结构。通过双三元思维结合两个三元结构,构建了一个3×3方法与结构,从九个不同的角度或维度进行思考、分析和解决问题。根据三级层次和三角形方法,得到了两种不同的3×3方法:一是在三级层次方法的基础上,每一层以三角形方法考虑三个相关问题,称为3层×3角形方法;另一种是在三角形方法的基础上,每个顶点以三级层次方法考虑三个相关问题,称为3角形×3层方法。作为一个案例,可以将3×3方法应用于可解释人工智能。借助Symbols-Meaning-Value(SMV)空间的概念,为3×3方法的九个元素赋予具体的语义。基于SMV空间的3×3方法,从不同的层次来分析和解释智能系统所需的数据、假设、工作原理及结果。这为智能系统提供了解释的构建过程及结构,使得最终的解释更易于沟通、理解和接受。