基于改进实数编码遗传算法的神经网络超参数优化

针对神经网络超参数优化效果差、容易陷入次优解和优化效率低的问题,提出一种基于改进实数编码遗传算法(IRCGA)的深度神经网络超参数优化算法——IRCGA-DNN(IRCGA for Deep Neural Network)。首先,采用实数编码方式表示超参数的取值,使超参数的搜索空间更灵活;然后,引入分层比例选择算子增加解集多样性;最后,分别设计了改进的单点交叉和变异算子,以更全面地探索超参数空间,提高优化算法的效率和质量。基于两个仿真数据集,验证IRCGA-DNN的毁伤效果预测性能和收敛效率。实验结果表明,在两个数据集上,与GA-DNN(Genetic Algorithm for Deep Neural Network)相比,所提算法的收敛迭代次数分别减少了8.7%和13.6%,均方误差(MSE)相差不大;与IGA-DNN(Improved GA-DNN)相比,IRCGA-DNN的收敛迭代次数分别减少了22.2%和13.6%。实验结果表明,所提算法收敛速度和预测性能均更优,能有效处理神经网络超参数优化问题。

二值振幅型远场超分辨消色差聚焦器件研究

具有远场超分辨聚焦特性、消色差、小尺寸和易加工的光学聚焦器件在光学成像、光学显微和光刻等领域具有巨大应用潜力.本文提出了一种基于光学超振荡基本原理,结合角谱衍射理论和二进制粒子群算法的二值振幅型远场超分辨消色差聚焦器件设计方法.为了验证所提出设计方法,首先针对波长λ_(1)=405 nm,λ_(2)=532 nm和λ_(3)=632.8 nm的径向偏振光对二值振幅型远场超分辨聚焦器件振幅进行优化设计,再对三者振幅分布进行逻辑“与”操作,使其同时含有3个工作波长远场超分辨聚焦的振幅分布信息.仿真结果表明:在3个波长入射条件下相应的峰值半高全宽分别为0.441λ_(1) (0.179μm),0.469λ_(2 )(0.249μm)和0.427λ_(3) (0.270μm),低于阿贝衍射极限,实现了远场超分辨消色差聚焦,且同时聚焦较小的旁瓣比率(<15%).此类器件具有易加工、消色差和超分辨等优点,适用于光学系统微型化、集成化.所提出的设计方法可拓展至其他光学波段,并为相关光学研究领域提供核心聚焦器件.

电磁超表面全息成像技术研究进展

超表面全息术的出现极大地促进了全息成像技术的发展,同时也拓展了电磁超表面的应用范围。为进一步梳理超表面全息成像的发展脉络,以技术发展的时间轴为主线,系统地回顾了超表面技术的发展历程,以及受益于超表面技术的全息成像模式的进步。随着技术的进步,超表面全息术逐渐从可见光频段向微波频段发展,从静态重现向动态全息演变,因此,着重介绍了超表面全息术的未来方向——可重构超表面及其动态全息技术,并且从超表面单元高性能创新技术、超表面阵列全息模式以及超表面全息系统研究3个方面对可重构超表面全息术的发展做了展望。

基于二次分解双向门控单元新型电力系统超短期负荷预测

在新型电力系统中,电力负荷随机性和波动性较强,现有预测方法难以对其实现高精度预测。为此,提出一种基于二次分解和双向门控循环单元的超短期负荷预测模型。首先,针对电力负荷的强随机性和强波动性,利用自适应噪声完备经验模态分解对电力负荷历史序列进行初步分解,使负荷序列更加平稳。随后,对初步分解得到的强非平稳分量运用连续变分模态分解进行二次分解,降低其预测难度。最后,为充分学习电力负荷的时序特征,在预测过程构建基于双向门控循环单元的超短期电力负荷预测模型。实验结果表明,该模型相较于现有优秀预测模型有更高的预测精度。

超稠油油藏热化学驱油水渗流特征

针对超稠油油藏热化学驱开发过程中不同温度区域内的油水渗流特征不明的问题,利用微观可视化实验和一维物理模拟实验,定量研究了不同温度下热水和驱油剂对驱油效率的影响及相对渗透率的变化规律,分析了热水和驱油剂驱油的致效机理和交互作用。实验结果表明:温度为70℃时,高温驱油剂驱的油相相对渗透率增大,水相相对渗透率变化较小;温度为150℃时,热水和驱油剂的协同增效作用更显著,热水驱转高温驱油剂驱和直接高温驱油剂驱的油相、水相相对渗透率均明显增大;温度超过200℃后,驱油剂在高温限制下驱油作用减弱,热水对驱油效率的提升大幅增加。研究表明:不同温度下,热水驱和高温驱油剂驱均可提高驱油效率;随着温度升高,热水对提高驱油效率的作用不断增大,驱油剂对驱油效率的贡献先增大后减小;热化学驱通过热水、驱油剂在不同温度区域的接替驱油和协同作用,能够实现超稠油油藏效益开发。该研究可为热化学驱提高超稠油油藏采收率提供参考。

中国石油深层、超深层油气勘探进展与启示

近年来,中国石油天然气股份有限公司(以下简称中国石油)在陆上深层、超深层油气领域勘探持续获得突破,形成了一批规模储量区,展现出了巨大的油气勘探潜力。为了进一步明确未来中国石油深层、超深层油气勘探方向,在对中国石油近期油气勘探发展形势和新进展分析的基础上,将深层、超深层重点勘探突破进行了领域细分,并系统梳理了中国石油未来油气勘探重点区带并开展了排队优选研究,最后总结了各领域的勘探经验和启示。研究结果表明:①深层、超深层领域可细分为海相碳酸盐岩、碎屑岩及复杂岩性地层、前陆冲断带、深层页岩气4大领域;②向深层进军寻找突破是中国石油未来油气勘探的战略选择,也是未来中国石油油气勘探的重点,应分层次、突出重点部署,积极寻找规模新发现和大突破;③中国石油深层、超深层4大领域勘探程度低、剩余资源潜力大,根据目前勘探进展,初步梳理出40个未来油气勘探重点区带,其中石油地质资源量为39.4×10^(8)t,天然气地质资源量为39.6×10^(12)m^(3),油气勘探潜力巨大。结论认为,深层、超深层是规模油气发现的重大现实领域,保持战略定力、持续加大技术攻关和新领域的探索力度、不断创新理论认识、突破技术瓶颈是加快深层、超深层油气规模勘探开发的重要举措。

考虑配平特性的超声速客机低声爆气动布局优化研究

降低声爆水平是下一代超声速运输机研制需要解决的关键问题之一。低声爆优化通常使飞行器布局向着机翼后掠角增大、机翼沿机身方向分布范围增大的趋势发展,给飞行器的配平和低速特性带来不利影响。以某超声速客机基本构型为研究对象,建立基于类别/形状函数的翼身组合体参数化建模方法;基于超声速线化理论分析外形几何参数对声爆水平的影响。在此基础上,分别针对机身轮廓、机翼平面形状以及扭转角分布对该构型进行低声爆优化和俯仰力矩特性优化,并采用CFD方法对优化结果进行校核。结果表明:与基准构型相比,在不显著增加俯仰力矩的基础上,优化构型的阻力降低了19 cts,近场过压显著降低,地面声爆响度降低5.1 PLdB。

超材料天线罩温度升高快速分析

随着电子系统的功率越来越高,必须考虑超材料天线罩中温度升高。由于超材料天线罩的复杂性,其温度升高分析难度更大。超材料天线罩的热分析涉及电磁场和温度场的多物理场的分析,对于电大尺寸的天线罩,模型复杂,计算时间很长。文中首先进行了系统的理论分析,然后给出了天线罩内部温度升高的快速方法,先后计算了单层超材料天线罩、夹层超材料天线罩的最大温度升高和温度升高分布,计算结果与实测及全波仿真符合较好,与全波分析相比计算时间大大缩短,速度提高数百倍。该方法物理概念清晰,快速简便,还能够迅速分析存在环境温度差情况下的超材料天线罩的温度升高分布,为大功率系统中的超材料天线罩设计提供有力的支撑。

《超说明书用药标准》制订与解析

超说明书用药是指药品使用的适应证、剂量、疗程、途径或人群等未在国家药品监督管理部门批准的说明书记载范围内的用法。中国医院协会药事专业委员会基于国家相关法规、规范性文件,结合国内外相关指南文献、行业专家意见,遵循科学性、通用性、指导性和可操作性原则制订了《超说明书用药标准》。该标准对超说明书用药的制度与组织建设、流程管理、质量控制与评价改进的全过程进行了规范和标准化,是医疗机构开展超说明书用药管理的依据。该文介绍《超说明书用药标准》的制订过程,并解析该标准的重点内容,有助于医疗机构在超说明书用药管理实践中,更好地满足超说明书用药标准的各项要求。

纳米SiO_(2)复合粒子/有机硅低聚物透明超疏水复合涂层的制备及其性能

将Stöber法制备的胶体SiO_(2)粒子溶液与粉体SiO_(2)粒子进行物理共混得到SiO_(2)复合粒子溶液,以三乙氧基甲基硅烷(MTES)与正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体制备的酸性有机硅低聚物为黏结剂,使用3-氨丙基三甲氧基硅(KH540)与全氟癸基三甲基氧硅(PFDT)对其进行改性,通过喷涂法在玻璃基底上制备出SiO_(2)复合粒子/酸性有机硅低聚物复合透明超疏水涂层。考察了SiO_(2)复合粒子、酸性有机硅低聚物、KH540及PFDT对复合涂层的影响。结果表明,当SiO_(2)复合粒子溶液由粒径为110 nm的胶体SiO_(2)粒子溶液与粒径为50 nm的粉体SiO_(2)粒子(其用量为胶体SiO_(2)粒子溶液质量的1%)组成、SiO_(2)复合粒子溶液与酸性有机硅稀释液质量比为4∶1、KH540与PFDT的添加量(以混合液总质量计,下同)均为1%时,制备的复合涂层在可见光波长范围内透光率可达88%,静态接触角达155°,在800目砂纸上磨损60 cm后仍能保持超疏水性能,具有良好的自清洁性。

深层—超深层海相碳酸盐岩地震勘探技术发展与攻关方向

随着塔里木盆地顺北油气区、轮南地区轮探1井在8200 m深度以下获得工业油气流,碳酸盐岩勘探迅速向深层-超深层领域迈进,向地震勘探技术提出了严峻挑战。主要分析了超深层复杂波场地震成像理论研究进展及面临的问题。在超深层储层预测关键技术方面,分析了由地震数据结构表征识别小断裂、基于数字岩心的孔隙结构定量化预测方法等现状;从勘探地质需求的角度,提出深层—超深层碳酸盐岩储层与流体预测技术发展趋势和重点攻关方向,以期为海相碳酸盐岩地震勘探的理论及技术研究提供借鉴。获得以下认识:①针对超深层低信噪比地震数据,Q叠前深度偏移和TTI介质RTM技术在碳酸盐岩储层成像中取得了一定效果,基于波动理论的层间多次波压制、各向异性Q⁃RTM、最小二乘Q⁃RTM及各向异性全方位角度域成像技术是重点攻关方向。②深层—超深层强非均质性碳酸盐岩储层地震预测技术存在欠缺理论依据、预测精度较低等问题,亟待加强理论方法探索和技术攻关。③地震岩石物理实验与储层地质的深度融合以及基于双相介质波动特征(频率、频散与衰减等)的储层敏感属性精细化地震预测技术、人工智能碳酸盐岩储层定量预测及流体检测技术等均是重要发展方向,“可靠的深层地震资料、多学科联合的储层高精度表征和深度学习人工智能”发展趋势十分明显。

改进的QuEChERS结合超高效液相色谱-串联质谱法检测饲料中的环匹阿尼酸

采用改进的QuEChERS前处理方法结合超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)分离检测,建立了饲料中真菌毒素环匹阿尼酸(CPA)的快速分析新方法。详细优化了UPLC-MS/MS分离检测条件和影响CPA回收率的QuEChERS条件,优化后的分析方法如下:1.0 g饲料加入2 mL水和4 mL 0.5%乙酸乙腈溶液进行提取,再加入提取盐包(0.4 g氯化钠和1.6 g无水硫酸镁),离心分层后,取1 mL乙腈提取液,加入150 mg无水硫酸镁和50 mg C_(18)吸附净化,上清液进行UPLC-MS/MS分离检测;采用Waters HSS T3柱(100 mm×2.1 mm, 1.8μm),以含0.5%甲酸的2 mmol/L乙酸铵水溶液和乙腈作为流动相,梯度洗脱,电喷雾正离子模式下以多反应监测(MRM)扫描模式定量。CPA在2~200 ng/mL的范围内具有良好的线性,相关系数良好(r=0.999 5),方法的检出限和定量限分别为0.6和2μg/kg,饲料中CPA在10、100、500μg/kg 3个加标水平下的回收率为70.1%~78.5%,日内RSD为4.1%~5.8%,日间RSD为6.1%~7.2%。将本方法应用于实际饲料样品中CPA的分析,取得了很好的效果。本研究将改进的QuEChERS方法应用于饲料中CPA的提取净化,为饲料中CPA的风险监测、评估和限量标准制定提供了一种有效的检测技术。

改良QuEChERS技术结合超高效液相色谱-串联质谱法测定水产品中扑草净及其代谢物残留

采用改良QuEChERS技术作为前处理方法,建立了水产品中扑草净及其代谢物残留的超高效液相色谱-串联质谱分析方法。样品用乙腈提取,经增强型脂质去除吸附剂与Cleanert LipoNo组合净化,采用选择反应监测正离子模式测定,内标法定量。结果表明:扑草净及其代谢物在1.0~500 ng/mL质量浓度范围内线性关系良好,确定系数R2大于0.992,方法检出限和定量限分别低至0.20μg/kg和0.50μg/kg,在草鱼、克氏原螯虾和中华绒螯蟹等基质的加标实验中呈现良好的准确度与精密度,平均加标回收率和相对标准偏差分别为74.4%~113.7%和3.17%~11.47%。经内标法校正,5种扑草净及其代谢物在不同水产品中的基质效应不明显。方法实现了水产品中扑草净及其代谢物的识别与定量分析,并通过检测药浴扑草净的克氏原螯虾阳性样品验证了方法的适用性。

高速水洞中超空泡稳定性与通气率定量试验研究

超空泡航行体通气规律对空泡形态控制具有重要意义。本文描述了在高速水洞中建立水下航行体通气率对超空泡形态及稳定性影响的一种试验研究方法。基于不同空化器和模型攻角条件下的空泡形态及通气率测量试验结果,总结得到无量纲通气率计算的经验表达式。通过对有、无尾翼条件下的通气率试验进行比较,初步获得尾翼对超空泡泄气的影响规律。研究结果表明,通气率需要保持在一定范围内方可获得形状稳定、边界清晰的通气超空泡。依据试验结果给出了超空泡稳定性的判别方法。

超亲气泡沫铜纳米线电极电化学还原CO_(2)性能

利用可再生电能进行电化学还原CO_(2)被认为是一种有前景的储能和减排技术,但在阴极发生析氢副反应,将降低电化学还原CO_(2)的性能。采用泡沫铜为基底制备铜纳米线电极扩展电极的电化学活性面积,然后通过十七氟癸基三甲基硅烷对电极进行亲气处理,使电极表面从疏气状态变为超亲气状态,从而强化气相反应物CO_(2)传质,增加反应三相接触线,提高电极的电化学还原CO_(2)性能。实验结果表明:与未亲气处理的泡沫铜纳米线电极相比,所制备的超亲气泡沫铜纳米线电极虽然具有较小的电化学活性面积,但其超亲气的特性更有利于CO_(2)的传质,抑制了电解液中氢离子的传输,有效削弱了析氢副反应的发生。在电解电位为-1.5V(vs.Ag/AgCl)时,H_(2)法拉第效率降低了17.7%,电化学还原CO_(2)性能提升。

深层超深层油气藏高应力下数字岩心构建方法

深层超深层油气藏由于埋藏深,其地应力达200 MPa,会显著改变储层岩石孔隙的微观结构。数字岩心是孔隙尺度数值模拟的重要载体,但是现有数字岩心重构方法是基于常温常压下岩心的扫描图像重构,不能反映高应力下的孔隙结构。为此,提出了一种基于离散元法考虑高应力影响的数字岩心重构方法。首先,采用分水岭算法分割CT图像,利用球面谐波分析方法建立轮廓数据库,并在PFC^(3D)中建立Clump(团簇)模板库;然后,根据孔隙度和粒径分布使用模板库中的Clump建立离散元模型,并用两点相关和线性路径相关函数曲线评价模型的准确性;随后,标定颗粒间微观力学参数,并加载应力模拟得到不同应力下的数字岩心;最后,分析了不同应力下数字岩心的孔隙几何拓扑结构,计算孔隙度和渗透率。以Bentheim砂岩为例,构建了其不同应力下的数字岩心,研究结果表明,应力增大,导致孔隙和喉道半径缩小、喉道伸长、连通性变差、孔隙度和渗透率减小。研究结果为深层超深层油气藏孔隙尺度模拟提供了技术途径。

基于共享孔径技术的低RCS电磁超构表面天线设计

提出一种基于共享孔径技术设计低雷达散射截面(radar cross section,RCS)电磁超构表面天线的新方法.该方法首先设计具有低RCS性能的超构表面,然后借鉴共享孔径技术思想,将超构表面和传统天线的辐射结构直接共享口径紧密排列,得到新型低RCS天线结构,并结合电流分析和局部结构修正,优化天线的辐射性能,最终同时实现天线的良好辐射和宽带低RCS性能.为了阐明该方法,基于极化旋转机理设计了一款低RCS超构表面,采用共享孔径思想和电流分析,得到了一款宽带低RCS超构表面天线,详细分析了该天线的工作机理与性能.结果表明:设计的天线在保证较好辐射的同时,实现了超宽带RCS减缩,提出的设计方法摒弃了从天线到低RCS天线的传统设计思路,通过逆向思维,将散射的优化问题转化为辐射的优化问题,不仅实现了天线与超构表面的一体化设计,还显著地降低了低RCS天线优化设计的难度,加速了天线优化进程.

顾及有效角动量与IGS超快解数据的极移预报方法

极移高精度预报对卫星实时定轨、深空探测器导航等应用至关重要.本文提出了一种联合有效角动量(Effective Angular Momentum,EAM)与国际全球卫星导航系统服务组织(International GNSS Service,IGS)提供的超快解数据进行极移预报的方法.该方法基于IGS超快解数据得到的极移第1天预报值,对引入EAM得到的极移预报结果进行校正,获得联合预报值.首先,基于LS(Least Squares)+AR(Auto-Regressive)模型实现了引入EAM的极移预报,相对国际地球自转与参考系统服务组织(International Earth Rotation and Reference Systems Service,IERS)提供的公报A数据,在超短期(第1~10天)预报跨度可以得到更高精度的极移预报结果,其中大气和海洋角动量发挥了主要作用.其次,鉴于IGS超快解数据精度高、更新快的特点,以IGS超快解为基础数据,基于LS+AR模型可以得到极移第1天预报值,其精度显著优于IERS公报A的极移第1天预报值.最后,利用第1天预报值对顾及有效角动量的预报结果进行校正获得了联合预报值,进一步提高了超短期极移预报精度(尤其是第1~5天).2020年7月24日—2022年1月30日间的联合预报结果表明:第1~20天的预报值总体优于IERS公报A的预报值.其中,第1~10天的预报精度显著提升,在预报第1天,X、Y方向预报值相对公报A预报值的精度提升分别可达39.5%~62.3%和24.5%~51.9%;在预报第10天,相对公报A预报值的精度提升分别可达28.0%~28.9%和21.9%~23.4%.

基于加窗随机解调架构的电网超谐波信号检测方法

针对电网超谐波检测采样压力大、数据处理困难等问题,提出一种基于加窗随机解调架构的超谐波信号检测方法。该方法首先利用模拟信息转换技术结合加窗思想,在采样端对超谐波信号进行加窗压缩采样,得到压缩采样后的数据;随后,在重构端采用逐级二分的思想,将残差的一阶微分作为收敛阈值,改进稀疏度自适应匹配追踪(SAMP)算法,实现对采样数据的快速重构。大量的仿真实验和测试结果表明,方法可以在减少90%数据量的情况下实现超谐波信号的频率幅值精确检测,其中频幅值检测的相对误差≤2%,频率检测误差≤3 Hz,为更准确测量超谐波提供了新思路。

深层超深层油气安全高效开发若干关键问题与新型解决方案

深层超深层油气资源是我国油气资源的重要接替区和重点勘探开发领域,现已成为保障国家能源安全的重要战略资源。深层超深层油气安全高效开发面临诸多挑战,井下复杂工况识别难、套管破损严重、长水平段托压严重和井眼轨迹控制难度达等关键问题尤为突出,亟待解决。为此,针对深层超深层油气开发所面临的关键问题,在分析传统解决方案局限性的基础上,提出了具有显著优势的新工具和新技术,为深层超深层油气的安全高效开发提供了有效的技术方案支持,也为深层超深层钻完井技术发展提供了新的方向。