高黎贡山南段海拔梯度森林乔木层时空动态

研究群落物种组成和多样性的时空动态对揭示生物多样性的分布规律以及预测全球变化情景下生物多样性的变化趋势具有重要意义。然而,在山地生态系统中,不同海拔梯度的森林群落物种多样性和系统发育多样性如何随着时间尺度的变化仍不清楚。该研究以高黎贡山南段东、西坡海拔梯度(960~2878 m)森林群落固定监测样带的17个样方为研究对象,基于2004、2008和2013年乔木层(DBH≥5 cm)重调查数据,分析样方内物种组成、物种多样性和系统发育多样性的时空动态变化。结果表明:(1)沿着海拔梯度,物种多样性呈现单峰分布格局,系统发育多样性呈现上升的趋势,系统发育结构呈现聚集到离散或者随机的结构。(2)在时间尺度上,森林乔木层在物种多样性和系统发育多样性上并未发生显著性变化。然而,系统发育结构随着时间的推移呈现更加聚集的趋势。(3)在海拔梯度上,东坡低海拔区域(960~1381 m)的森林群落样方呈现显著的物种丧失,其植被完全被耕地所替代。其中,诃子(Terminalia chebula)、麻栎(Quercus acutissima)、清香木(Pistacia weinmanniifolia)、枳椇(Hovenia acerba)和假香冬青(Ilex wattii)等为主要的丧失物种。相反,物种获得主要集中在西坡低海拔的样方,群落中丰富度显著增加的物种主要为曼青冈(Cyclobalanopsis oxyodon)、华山矾(Symplocos chinensis)和台湾杉(Taiwania cryptomerioides)等。据此,我们推测高黎贡山海拔梯度森林乔木层的群落结构和多样性的动态变化在中高海拔受群落演替和气候变化的制约,而在低海拔主要受人类活动的影响。该研究结果加深了对高黎贡山亚热带常绿阔叶林植物群落动态变化的认识,也有助于该地区精准保护策略的制定。

考虑启动压力梯度的致密油藏水平井裂缝干扰渗流特征

针对致密油开发中体积压裂水平井裂缝干扰的问题,在三线性流模型的基础上,通过引入半渗透边界条件和井间干扰系数α,建立了考虑未改造区启动压力梯度的致密油藏水平井裂缝干扰渗流模型,对不同干扰情况下水平井井底压力动态及产量递减特征进行了研究。研究结果表明:(1)α越大,裂缝干扰条数越多,压力动态曲线改造区线性流持续的时间越长,改造区窜流、拟稳定流动发生得越晚;未改造区启动压力梯度越大,拟稳定流发生的时间就越早。(2)裂缝导流能力越大,主裂缝线性流出现时间越早,两井裂缝导流能力越接近,α对压力动态的影响较明显。(3)α越大,井底压力相对较低的水平井初期产量越高,至晚期后,产量下降越明显,无因次启动压力梯度越大,后期产量递减越快。(4)裂缝导流能力越小,前期阶段产量曲线越靠下,两井裂缝导流能力相近时,α对产量的干扰相对较大。

高梯度磁选中非磁性颗粒的机械夹杂行为

非磁性矿物颗粒的机械夹杂是影响高梯度磁选选择性的重要因素。基于自主设计的高梯度磁选试验装置,对磁介质上、下游累积物进行冷冻、剥离和独立分析,系统研究了各种关键参数对非磁性颗粒机械夹杂行为的影响。结果表明,磁介质下游捕集的选择性都优于上游。非磁性矿物的机械夹杂主要发生在介质上游,增加给矿流速和减小非磁性颗粒的粒度可以提高高梯度磁选的选择性,磁场强度对介质上下游机械夹杂的影响较小。在较低流速条件下,弱化上游捕集和强化下游捕集具有重要意义,并提出了提高选择性的两种潜在技术方案。

弹性支撑功能梯度压电多孔微圆柱壳的自由振动分析

旨在研究热-力-电载荷下弹性支撑功能梯度压电多孔微圆柱壳的自由振动。首先,建立弹性支撑功能梯度压电多孔微圆柱壳动力学模型;然后,应用三阶剪切变形壳体理论和修正的偶应力理论,推出弹性支撑功能梯度压电多孔微圆柱壳模态频率的解析解;最后,通过数值算例分析了微圆柱壳模态频率的影响因素。结果表明:Pasternak弹性支撑比Winkler弹性支撑更有利于提高微圆柱壳的模态频率;改变弹性支撑的刚度系数、轴向力、外加电压、孔隙分布、材料体积分数指数和结构尺寸可调节微圆柱壳的模态频率;孔隙体积分数越大,温度或轴向力对模态频率的影响越大,而电压对模态频率的影响则越小;不同材料指数下,增大孔隙体积分数对模态频率的影响趋势不同;弹性支撑会减弱温度、轴向力和电压对模态频率的影响,对薄圆柱壳或短圆柱壳模态频率的影响较为显著。

特征域近端高维梯度下降图像压缩感知重构网络

压缩感知理论可以被用于解决信源采集设备计算资源受限的问题,但信号重构过程存在不确定性。传统的重构算法计算复杂度高,难以在实际中应用。近期,基于深度学习的重构算法打破传统算法的局限性,以其速度快、质量高等特点受到了广泛关注。现有的深度学习重构算法可以划分为“黑盒子”以及基于优化启发网络两种类型。与“黑盒子”式的网络结构相比,基于优化启发的深度网络更容易获得高精度的恢复,同时也更具可解释性。然而现有基于优化启发的图像压缩感知重构网络在每个优化阶段仅学习单一梯度,存在测量值信息利用不足、难以准确地学习梯度等缺点,限制了重构性能的提升。为了更充分地利用测量值信息,降低梯度学习的难度,本文提出了高维空间梯度学习思想,实现更准确的梯度回归。在此基础上,本文提出了特征域近端高维梯度下降(FPHGD)算法,并设计了实现该算法的深度神经网络(FPHGD-Net)以获得高精度图像重构结果。此外,本文设计了3种不同复杂度的深度空间近端映射网络结构,以满足不同的应用条件,按空间复杂度从低到高,相应模型分别为FPHGD-Net-Tiny、FPHGD-Net、FPHGD-NetPlus。实验结果表明,与OPINE-Net+相比,所提3种模型在Set11数据上的平均PSNR分别提升1.34、1.51和1.88 dB,并且在重构视觉效果上,能够恢复出更丰富的图像细节。

平台梯度计酬制度与外卖骑手的过度劳动行为——基于剥削感知中介效应的检验

平台经济的迅猛发展催生了外卖骑手这一新就业形态从业群体,但外卖平台通过计酬体系和奖惩制度影响外卖骑手决策,甚至引发过度劳动问题。文章基于南京市1186名外卖骑手的相关数据,研究平台梯度计酬制度对骑手过度劳动行为的影响,并探讨骑手剥削感知在其中的中介作用。实证分析发现:梯度奖励幅度一方面直接正向影响骑手的过度劳动程度,另一方面通过降低剥削感知这一中介变量而间接影响过度劳动程度,即梯度奖励幅度越高,骑手剥削感知越弱,骑手的过度劳动状况越明显。因此,应建立外卖行业劳动定额并加强平台劳动监管,以保障骑手劳动权益、规范平台经济环境与促进新业态经济健康发展。

广西猫儿山优势木本植物叶功能性状关联性沿海拔梯度的变化规律

为揭示植物对海拔差异导致的环境变化的适应策略,以猫儿山不同海拔梯度上的5个植物群落为研究对象,测定了群落优势树种的叶含水率(LWC)、叶干物质含量(LDMC)、比叶面积(SLA)、叶体积(LV)、叶厚度(LT)、叶组织密度(LTD)以及比叶重(SLW)等7个功能性状,运用单因素方差分析、Pearson相关分析以及标准化主轴法分析了猫儿山植物叶功能性状的海拔分异规律及性状组合关系。结果显示7个叶功能性状变异系数的大小顺序为SLA>LV>SLW>LTD>LT>LDMC>LWC。叶功能性状在海拔梯度上的差异均达极显著水平(P<0.01),不同性状随海拔的变化规律不一致,如SLA随海拔升高先升后降、LV则呈下降趋势。性状之间存在较为普遍的组合关系,如SLA与LDMC、LT、LTD及SLW间呈极显著负相关,LDMC与LTD及SLW间呈极显著正相关,多数性状组合间的相关关系只在部分海拔达显著水平。研究结果表明,猫儿山植物叶功能性状对海拔梯度引起的环境差异产生响应,叶功能性状组合的协同变异或权衡在海拔梯度上存在非同步现象。

应力驱动的2.5D梯度各向异性维诺多孔零件轻量化建模方法

为了提高多孔零件的设计自由度、内部力学性能梯度与实际应力分布的匹配度,提出一种应力驱动的2.5D梯度各向异性维诺多孔零件轻量化设计方法。将零件有限元分析结果分解为应力标量场和应力方向场,通过加权随机采样算法将应力标量场映射为零件设计域内的维诺站点分布,实现零件内部力学性能的梯度分布;将应力方向场映射为二维黎曼流形,提出一种基于胞元择优方向生长策略的各向异性维诺图生成算法,生成胞元沿黎曼流形分布的各向异性维诺图。在此基础上,通过偏置算法、调和距离场和拉伸算法生成光滑的梯度各向异性维诺多孔零件。最后,采用有限元分析、三点弯曲实验等方法将所设计的多孔零件和其他多孔零件进行比较分析。实验结果表明,所提出的梯度各向异性维诺多孔零件建模方法能有效提升零件内部力学性能梯度与实际应力分布的匹配度,降低材料消耗,实现轻量化设计。

基于极端梯度提升算法的地震同相轴自动识别

在常规地震同相轴识别方法基础上,通过引入极端梯度提升算法(XGBoost)智能化策略,并结合地震数据相邻道相似性特征,发展一种基于极端梯度提升算法的地震同相轴自动识别技术方法。在编程实现方法的基础上,通过简单层状模型和复杂Marmousi模型模拟的记录进行测试,验证方法的正确性。对含噪音数据和实际资料中的同相轴进行识别测试,同时进行单道对比定量分析以及不同信噪比情况下算法预测结果精度对比。结果表明:新方法对含噪数据和实际资料均具有较好的适应性;在低信噪比(-6.98 dB)情况下,同相轴的查准率仍可超过90%。

基于联合方向梯度和均值对比度的红外弱小目标检测方法

针对小目标在整幅图像中占比很低,且目标周围存在大量杂波,提出了一种基于联合方向梯度(Associated Directional Gradient,ADG)和均值对比度(Mean Contrast,MC)的红外弱小目标检测算法。该算法由两个模块组成:ADG利用红外弱小目标的高斯分布模型,将单一方向的梯度与一个相邻方向上的梯度相加组成新的联合梯度特征,增强真实目标、抑制背景杂波的同时能够消除高亮边缘对目标检测效果的影响;MC融入方向信息来计算目标的多方向对比度,选用多方向对比度的最小值抑制结构噪声,并将均值滤波的思想引入对比度的计算,抑制背景中的孤立噪声,进一步降低检测的虚警率。在实际红外图像上的实验结果表明,该算法在增强目标信噪比和抑制背景噪声方面,能够取得较好效果。

医用3.0 T磁共振成像仪梯度系统故障三例

梯度系统是磁共振成像仪的重要组成部分,主要用于产生X轴,Y轴及Z轴三个方向的梯度信号,从而对磁共振信号进行空间编码,确定信号的空间位置。梯度系统功率高、散热量大,需要对梯度线圈及梯度放大器进行冷却。梯度系统及其冷却系统故障将导致图像质量下降甚至设备停机。本文总结了三例梯度系统故障,包括梯度线圈水冷系统故障、梯度放大器线路故障及梯度放大器散热风扇故障,包括三例故障的表现、探究了故障原因并给出故障排除方法,供同行参考,以期共同提升维修水平,提高设备使用率。

基于伪磁梯度张量混合方向tilt梯度的磁源定位方法及其应用:以内蒙古塔木素铀矿床为例

斜磁化磁源的准确定位是磁法勘探有效圈定场源分布及划分断裂构造的重要依据.但受磁化方向影响,总磁异常与地质体分布并无明显对应关系.为此,本文从总磁异常垂向积分出发,推导出了伪磁梯度张量,定义了伪磁梯度张量的混合方向tilt梯度及混合方向解析信号振幅,提出了基于伪磁梯度张量混合方向tilt梯度水平导数组合的场源定位方法.模型试验表明,相对于解析信号振幅、tilt梯度的总水平导数及方向tilt梯度的总水平导数模这3种受磁化方向影响较小的方法,本文提出的磁源定位方法能够更有效地反映出不同磁化方向的磁源位置,具有更强的识别能力和定位精度.在内蒙古塔木素铀矿床的航磁资料应用中,新方法较好地展示出了已知断裂带的展布及出露岩浆岩的分布,同时有效地提取了塔木素铀矿床上方的弱磁异常信息,处理结果为研究区圈定隐伏岩体、划分隐伏断裂及扩大铀矿找矿靶区提供了依据.

秦巴山片区生态敏感性评价及地形梯度特征

[目的]秦巴山片区不仅是我国重要的生态功能区,也是国家集中连片特困区,加强生态敏感性评价,揭示其地形梯度特征,对于山区生态红线划定和生态高地建设具有重要价值。[方法]借助GIS技术,以土地利用/覆被、气候、地形和土壤等数据为基础,综合采用线性加权求和法、熵权法、空间叠置法等,评价区域生态敏感性,并进行敏感性功能区划。[结果](1)2000-2018年秦巴山片区生态敏感性呈现波动性变化,2010年以后生态敏感性有所降低;(2)水平方向上呈现南高北低的格局,巴山山区县生态敏感性高于秦岭山区县;(3)垂直方向上,随着地形的增加,生态敏感性呈现“先增加后降低再增加”的态势;在海拔900 m附近最高;重度以上生态敏感性在地表切割深度75~200 m和坡度15°~25°分布面积最广;(4)基于生态敏感性评价结果,将秦巴山片区分为重点建设区、适度开发区、水土保持区、一般生态区和重要生态功能区,归纳各功能区土地利用和生态敏感性特征,并提出生态保护对策。[结论]未来要持续优化土地利用格局,加强坡度15°以上和中低地形位区域的山水林湖田草综合整治与生态修复。

一种基于区块链和梯度压缩的去中心化联邦学习模型

联邦学习可在保护数据隐私的前提下完成模型的训练,但实际应用中存在的安全问题阻碍了联邦学习的发展。提出一种基于区块链和梯度压缩的去中心化联邦学习模型。首先,利用区块链存储训练数据,训练参与方通过全局模型本地更新的方式取代中心服务器并使用智能合约实现对链上数据的访问控制。其次,提出一种梯度压缩方法,对模型参数进行压缩以减少参与方与区块链之间的数据传输量且有效防止了梯度隐私泄露。最后,为减弱梯度压缩对全局模型收敛速度的影响,使用热身训练的方式提升全局模型的收敛速度以缩短整体训练时间。实验结果表明,该模型在减少传输数据量的情况下对全局模型准确率有较小影响且提升了联邦学习训练效率。

梯度风场滑翔仿生飞行器设计与仿真

将信天翁从梯度风场中获取能量滑翔数千英里的飞行策略应用在飞行器上是突破飞行器续航瓶颈的重要方法之一。本文结合信天翁身体特性和飞行策略,设计了一种具有信天翁仿生外形、气动布局和控制方式的仿信天翁飞行器,巡航时升阻比为梯形翼飞行器的1.13倍,最大可达梯形翼飞行器升阻比的1.31倍,通过翼尖变形阻力最高可减小12%,翼根载荷减小35%。根据信天翁在滑翔时不时扑动翅膀的行为提出了间歇动力梯度风滑翔方法,对仿信天翁飞行器进行了风梯度滑翔操控性能仿真。结果表明实际飞行路径与风梯度滑翔路径的误差小于5%,能量消耗为匀速飞行的51.5%,验证了间歇动力梯度风滑翔策略的合理性。

动量余弦相似度梯度优化图卷积神经网络

传统梯度下降算法仅对历史梯度进行指数加权累加,没有利用梯度的局部变化,造成优化过程越过全局最优解,即使收敛到最优解也会在最优解附近震荡,其训练图卷积神经网络会造成收敛速度慢、测试准确度低。利用相邻两次梯度的余弦相似度,动态调整学习率,提出余弦相似度梯度下降(SimGrad)算法。为进一步提升图卷积神经网络训练的收敛速度和测试准确度,减少震荡,结合动量思想提出动量余弦相似度梯度下降(NSimGrad)算法。通过收敛性分析,证明SimGrad算法、NSimGrad算法都具有O(√T)的遗憾界。在构建的三个非凸函数进行测试,并结合图卷积神经网络在四个数据集上进行实验,结果表明SimGrad算法保证了图卷积神经网络的收敛性,NSimGrad算法进一步提高图卷积神经网络训练的收敛速度和测试准确度,SimGrad、NSimGrad算法相较于Adam、Nadam具有更好的全局收敛性和优化能力。

基于二阶价值梯度模型强化学习的工业过程控制方法

为了实现对高延时、非线性和强耦合的复杂工业过程稳定准确的连续控制,提出了一种基于二阶价值梯度模型强化学习的控制方法。首先,该方法在模型训练过程中加入了状态价值函数的二阶梯度信息,具备更精确的函数逼近能力和更高的鲁棒性,学习迭代效率更高;其次,通过采用新的状态采样策略,可以更高效地利用模型进行策略学习。最后,通过在OpenAI的Gym公共实验环境和两个工业场景的仿真环境的实验表明:基于二阶价值梯度模型对比传统的基于最大似然估计模型,环境模型预测误差显著降低;基于二阶价值梯度模型的强化学习方法学习效率优于现有的基于模型的策略优化方法,具备更好的控制性能,并减小了控制过程中的振荡现象。可见该方法能有效地提升训练效率,同时提高工业过程控制的稳定性和准确性。

适宜水工混凝土内环境的矿化微生物梯度驯化优选

水工混凝土内部高碱性环境限制了微生物混凝土的自修复效能。利用梯度驯化方法可提高矿化微生物对高碱度的耐受性,优选出适宜混凝土孔隙内环境并具备高诱导矿化沉积能力的增强嗜碱型微生物。首先,在实验室高碱性环境下,对比巨大、科氏、枯草、巴氏等4种芽孢杆菌的活性及诱导矿化沉积量,初选耐碱性较好的微生物并对其开展耐碱性梯度驯化;随后,综合分析驯化微生物对混凝土力学性能、吸水性、渗透性和自愈能力的影响,通过扫描电子显微镜和X射线衍射对矿化产物微观形态和组成进行分析。结果表明:相较于巨大、科氏和枯草芽孢杆菌,巴氏芽孢杆菌在高碱性条件下表现出更强的活性,梯度驯化技术可进一步提高巴氏芽孢杆菌在高碱性环境中的活性,并证实通过该方法增强的耐碱性具有后代保留的特性;与掺未驯化微生物组试样相比,掺驯化微生物混凝土试样养护28 d的抗压强度提高了16.59%,吸水系数降低了37.74%,渗透系数减小了19.22%;掺驯化微生物混凝土试样的裂缝自修复试验得到裂缝最大修复宽度为0.57 mm,超过了未驯化微生物组的0.44 mm。本研究为基于微生物诱导矿化沉积技术的微生物水工混凝土研发和应用提供理论依据和技术支撑。

用演变热动力学分析镜质组反射率梯度与古地温梯度的关系

文章将煤变质热动力学方程演变成有机质演化热动力学方程并用于准确描述古地温、镜质体反射率和岩层绝对年龄三者之间的关系。进而推导出用镜质组反射率梯度计算古地温梯度的数学方程,并用以求解埋深。对于古近系构造层,计算埋深与参考埋深的平均相对误差为8.28%,对于古生界构造层,计算埋深与参考埋深的平均相对误差为3.94%,均远大于计算温度时的平均相对误差。研究表明,要想更好地诠释不整合面上、下构造层中镜质体反射率随深度的“跳跃”无法耦合的情况,既要考虑不整合面地层的剥蚀(沉降)–反剥蚀(隆升)的影响,同时还得考虑古地温梯度变化的影响。

梯度多孔金属材料梁的屈曲和屈曲基础上的振动

为研究梯度多孔金属材料梁的屈曲以及屈曲附近的振动特性,首先建立了随从分布压力下梯度多孔材料梁的动力学控制方程,得到了描述后屈曲的静态控制微分方程和描述屈曲前后振动响应的控制方程。通过打靶法数值求解两组强非线性方程,获得了简支-固支梯度多孔梁的屈曲临界载荷以及屈曲前后振动频率与载荷之间的关系曲线。分析了孔隙率系数和孔隙分布方式对屈曲临界载荷和屈曲前后振动频率的影响。结果表明,随着孔隙率系数e 0的增加,发生屈曲时的临界载荷减小;各阶固有频率也减小。屈曲前,各阶振动频率随载荷增大而减小,屈曲后,除三阶频率外,一阶和二阶频率随载荷增大而增大。