土壤厚度演化模型理论方法研究进展

全球平均土壤厚度仅约为1 m,但土壤厚度的空间分布信息在地貌、生态及水文科学等领域的研究和实践中具有重要价值。由于其具有显著的空间异质性,基于现有土壤制图产品、地球物理勘测及经验统计模型难以获取流域尺度土壤厚度分布信息,亟待发展土壤厚度预测的过程机理模型。本文回顾了土壤厚度演化模型理论方法的研究进展,评价了不同土壤生成及输移模型的适用性。研究指出土壤化学风化成土等机理仍不清晰是制约模型发展的理论瓶颈。此外,模型的方法体系仍需完善,亟待进一步发展描述土壤生成和输移的函数形式及其参数的估计方法等,指出物理与随机结合的模拟方法以及基于数学物理途径的参数确定方法等有望解决模型应用中遇到的难题。最后,在土壤厚度演化模型基础上,提出发展基于流域协同演化理论的土壤发生学模型是定量预测土壤理化全要素发生所亟需突破的难点之一。

基于耗散能演化的层状黄砂岩损伤本构模型及其验证

层理构造影响工程岩体力学性质及稳定性.为探究层理倾角对岩石变形损伤过程的影响,开展了0°,15°,30°,45°,60°,75°,90°共7种不同层理角度的黄砂岩纵波波速测试和单轴压缩试验,分析了层理角度对黄砂岩峰值强度、弹性模量及破裂模式的影响,基于弹性模量劣化程度和耗散能演化特征分别表征黄砂岩初始层理损伤变量和荷载损伤变量,并借助Logistic函数模拟了层理与荷载耦合损伤变量演化全过程,探讨了层理角度对黄砂岩损伤演化规律的影响,进一步结合损伤力学理论与有效介质理论,建立了能够模拟单轴压缩下层状黄砂岩变形全过程的分段本构模型.结果表明:随层理倾角增大,黄砂岩纵波波速逐渐增大,峰值抗压强度和弹性模量呈现先减小后增大再减小的倒N型变化趋势,各向异性特性明显;黄砂岩破裂模式与层理倾角密切相关,倾角在0°~60°范围内时,主要发生穿切层理弱面的劈裂型张拉破坏,倾角为75°和90°时,岩样发生沿层理弱面的剪切滑移和劈裂张拉破坏;基于耗散能表征的损伤演化曲线可分为初始无损伤、损伤开始、损伤加速及损伤减速终止4个过程,借助Logistic函数构建的理论损伤模型可以很好的模拟和预测层状黄砂岩损伤演化全过程;初始层理损伤最大值与最小值之比约为1.41,表明层理倾角对黄砂岩初始损伤影响较大;建立的分段本构模型可以较好的描述层状黄砂岩单轴压缩应力–应变全过程,且理论模型曲线与试验数据吻合度高.

UH模型超固结状态演化分析及离心模型试验验证

本构模型是土力学求解强度变形问题的关键。研究揭示了剑桥模型在超临界侧强度过高、超固结状态下无法应力三维化、应力应变关系发生突变等存在的问题,分析了UH模型建立的超固结状态耦合演化机制及在弹塑性理论框架下实现的超固结状态与正常固结状态计算理论的统一,并基于三轴试验预测证明了UH模型能更加合理地描述超固结状态下土的应力应变关系。通过开展载荷板离心模型试验以及数值模拟验证可以发现,相较于剑桥模型,UH模型计算的地基土荷载变形曲线、侧压力系数分布更加准确,其本质是单元的应力应变关系更加科学、合理。研究证明UH模型的应用能显著提高超固结状态土体强度变形计算的准确性和实用性,对复杂岩土工程问题的计算求解具有重要理论价值和实践意义。

基于改进HK模型的社交用户观点演化预测研究

[目的/意义]准确预测舆情观点的演化态势,对化解舆情危机具有重要意义。[方法/过程]针对HK模型用于用户观点演化预测存在的不足,进行如下改进:首先,从和当前事件相似度高于阈值的历史博文中获取用户的初始观点值;其次,利用用户间交互行为以及关注关系计算亲密度,修订用户信任阈值;最后,融合用户全局影响力、用户间交互度以及观点接近度计算用户间的综合信任度,突出用户间观点影响权重的差异性。最终利用改进的HK模型实现对社交用户观点演化预测。[结果/结论]实验结果表明,改进的HK模型用于观点演化预测具有较低的MSE值和MAE值,可为舆情发展提供有效预测。

大模型产业产学研机制研究———基于演化博弈论和模拟仿真结果

以大模型为代表的生成式人工智能产业是发展新质生产力的关键动力。本文采用演化博弈论模型研究大模型产学研合作的特点和挑战。大模型训练需要庞大的算力和数据资源,这使得学研方独立进行大模型学术研究面临困境,需寻求业界合作;而大模型底层架构、算法模型的创新离不开学研方基础学科研究和人才培养的支持,大模型产学研合作中各方需求和禀赋不同。本文采用协同演化博弈模型,分析资源、利益和风险分配问题,并采用数值仿真法验证结论,发现算力数据资源协同的成本、产品投入应用的回报、政府激励是影响大模型产学研合作的关键要素。在此基础上提出政府完善数据算力资源共享机制、产方注重实际应用导向、学研方提升基础研究前瞻性、监管方发力保障数据应用安全等建议。

澜湄次区域减灾合作发展的随机演化博弈模型

长期以来,澜沧江—湄公河次区域一直深受灾害风险的威胁,给次区域的社会经济发展造成了很大阻碍,开展减灾合作是提升减灾能力的有效方式。该文为探析次区域内各国减灾合作机制和影响减灾合作关系的关键因素,建立随机演化博弈模型,并引入灾害抗逆力与国际关系来探讨各国博弈策略动态演化过程及影响因素。研究结果表明:一国灾害抗逆力的提升无论是在随机因素影响强或弱的条件下,均不确定其能否促进合作发展局面的形成,国际关系的亲近则对于合作发展局面有着正向的促进作用,在当前时代背景下,各国对减灾合作的积极性在不断提高,同时,我国当前的决策行为能够对合作局面产生促进作用。基于澜湄次区域内国家间合作演化规律的探讨,可进一步为各国提升防灾减灾救灾能力与优化减灾合作机制提供借鉴,助力经济社会发展。

突发事件网络舆情中的青年网民情绪演化机理研究——基于SEIR模型的数据仿真实验

在数字化时代,突发事件与网络舆论的相互作用易引发青年网民情绪的激化,这种情绪以裂变式的速度在网络上迅速扩散,进而可能诱发一系列情绪化的行为和态度。这一现象有可能演变成网络舆论的风暴或危机,为网络舆情的治理带来风险和挑战。以SEIR模型为基础,运用Netlogo多主体建模软件,对突发事件背景下网络舆情中青年网民情绪的演化过程进行了数据仿真实验,并对比分析了青年网民、媒体以及政府行为等不同因素的影响。研究的创新之处在于将SEIR模型应用于情绪演化分析,为数字化时代有效治理网络舆情提供了新的分析视角和研究方法。仿真实验的结果显示,青年网民的理性感知、媒体的积极引导以及政府的及时干预,都有助于快速有效地处理和应对网络舆情中的情绪传播问题。

住房反向抵押贷款主体行为策略选择——基于演化博弈模型分析

构建包含老年人、金融机构和政府部门在内的三方演化博弈模型,采用MATLAB 2021a进行数值仿真,分析住房反向抵押贷款各种策略的有效性。研究表明:当老年人申请住房反向抵押贷款的消费效用大于将房产遗赠给子女获得的遗赠效用和消费养老储蓄所获得的消费效用总和时,住房反向抵押贷款市场有且仅有(申请、开展、支持)一种演化均衡状态;其他博弈参与者选择住房反向抵押贷款的概率越高,某一博弈参与者选择住房反向抵押贷款的概率也会随之升高;住房反向抵押贷款市场的初始状态和博弈支付矩阵的相关参数会对市场的整体演化产生影响。具体表现为房价越高,住房反向抵押贷款市场演化至(申请、开展、支持)均衡点的速度越快,与遗产税税率的影响截然相反。

基于LDA-BERT相似性测度模型的文本主题演化研究

文章针对LDA主题模型在提取文本主题时忽略文本语义关联的问题,提出基于LDA-BERT的相似性测度模型:首先,结合利用TF-IDF和TextRank方法提取文本特征词,利用LDA主题模型挖掘文本主题;其次,通过嵌入BERT模型,结合LDA主题模型构建的主题-主题词概率分布,从词粒度层面表示主题向量;最后,利用余弦相似度算法计算主题之间的相似度。在相似性测度模型基础上构建向量相似度指标分析文献研究主题之间的关联,并绘制主题演化知识图谱。通过智慧图书馆领域的实证研究发现,使用LDA-BERT模型计算出的主题相似度结果相较于LDA主题模型的计算结果更加准确,与实际情况更相符。

基于状态演化模型的高铁路基动力累积沉降变形预测研究

长期循环荷载作用下高铁路基会出现累积沉降变形,对轨道平顺性、列车运行的舒适性与安全性等产生不利影响。为预测高铁路基累积沉降变形,基于考虑颗粒材料系统流动性及历史应变的状态演化模型,采用有限差分法进行求解,得到预测长期循环荷载作用下路基累积变形的计算方法。开展分级荷载及长期循环荷载作用下的路基累积沉降变形缩比尺模型试验,对试验结果进行分析,并验证状态演化模型预测路基累积变形的合理性;提出三阶段拟合法,通过0~10000 s循环荷载作用下的路基累积变形试验数据拟合得到模型的关键参数,并对10000~25000 s的路基累积变形进行预测;最后深入分析初始状态模量、特征应变和特征参数对计算结果的影响。研究结果表明:路基累积沉降变形达到稳定值所需的时间随着荷载幅值的增加而增加;状态变量与荷载大小密切相关,随着荷载增大而增大;初始状态变量、特征应变及特征参数越大,路基的流动性及累积应变速率越大。所提方法可以很好地反映分级荷载及循环荷载下路基的累积变形,实现通过现有数据对路基未来累积沉降变形进行有效预测,为长期循环荷载作用引起的高铁路基累积沉降变形提供了实用的预测方法。研究结果可为高铁路基设计及变形控制提供参考,具有较高的实用价值和工程意义。

基于裂隙演化微分动力学机制的岩石损伤本构模型

为研究天然岩石内部不同形态裂隙的演化行为与岩石累计损伤程度之间的关系,运用唯象理论将岩石分为完整岩石微元体、闭合裂隙微元体和开口裂隙微元体3组分。基于生物群落生长逻辑建立岩石的裂隙演化微分动力学方程,并利用半解析方式求解岩石闭合裂隙与开口裂隙在受压状态下的演化表达式,实现压缩过程中岩石不同微元体之间转化关系的量化。其中开口裂隙演化曲线呈先下降后上升趋势,反映初始开口裂隙在压密阶段前后的变化规律,符合压密阶段非线性的应力-应变曲线关系。随后,以岩石裂隙演化解析表达式定义岩石压缩破坏的全局损伤变量,精准量化岩石在初始阶段、压密阶段、弹塑性阶段以及峰后阶段的全过程损伤程度,并提出基于上述裂隙演化机制和全局损伤变量的损伤本构模型。最后,基于微分方程理论推导、强度准则以及多目标优化等多种手段确定损伤本构模型参数,完成对岩石三组分初始比例以及3种裂隙转化因子的稳定求解,进而实现岩石压缩过程中的应力应变曲线仿真。研究结果表明:在煤岩及炭质泥岩的实例分析中,所建立的损伤本构模型能够较好表征不同岩石在不同围压下的应力应变特征及裂隙扩展规律,模型仿真结果与试验结果基本吻合。

地形演化模型的参数敏感性分析:以库玛拉克河流域为例

地形演化模型是进行地形演化定量研究的基础,其涉及过程复杂、模型参数众多,为缓解参数识别困难和提高模型参数设置的可靠性,识别地形演化模型的关键驱动机制和参数成为当前研究的重点。该研究选择新疆塔里木河流域的库玛拉克河流域为研究区,基于LE-PIHM(Landscape Evolution-Penn State Integrated Hydrologic Model)建立了研究区地形演化模型,通过全局敏感性分析方法—Sobol方法,识别了LE-PIHM模型的参数敏感性。以研究区内三个典型地貌类型的地表高程为敏感性分析的目标函数,结果表明,研究区山区地形演化的关键模型参数为裸露基岩的风化速率(P0)、基岩风化方程拟合系数(α)和构造抬升速率(U),这些参数主要涉及基岩风化作用和构造抬升作用。同时,在研究区的平原区,除含水层孔隙度(ng)以外,模型参数均具有较高的敏感性,平原区高程变化主要由各参数之间的相互作用控制。在研究区的河道地区,模型参数敏感性与在平原区类似,但土壤孔隙度(ns)和含水层水平渗透系数(KHg)有显著更强的敏感性,其分别涉及地表水—地下水交互作用和含水层透水性能。

四川盆地中部资阳地区张扭断裂三维构造模型、构造演化与油气地质意义

基于钻井和地震数据,通过平面-剖面构造解析、三维断层构造建模、垂向断距分析及平衡剖面恢复,对四川盆地资阳地区张扭(走滑)断裂系统进行研究。结果表明,资阳三维地震工区张扭断裂系统由北东走向、伸展变形主导的F_(Ⅰ)19和F_(Ⅰ)20断裂带以及北西走向、右旋剪切变形的3组雁列正断层构成。其中,F_(Ⅰ)19、F_(Ⅰ)20断裂带贯穿新元古界—中下三叠统嘉陵江组,表现出“S”形丝带状的三维结构,在二叠系沉积前及早三叠世至少经历两期构造叠加改造;北西向的3组雁列正断层由两两成对、倾向相反、部分左阶排列的小型正断层构成,在二叠系沉积前基本定型,对F_(Ⅰ)19断裂带向东的生长和扩展造成限制。F_(Ⅰ)19、F_(Ⅰ)20断裂带自深往浅沟通多套烃源岩和储层,断层活动时间与生烃高峰期匹配良好;在F_(Ⅰ)19、F_(Ⅰ)20断裂带两侧的局部低幅背斜带上,若叠加发育寒武系—三叠系有利沉积相带和储层,则该区有望成为天然气聚集有利区。

基于模型演化的列控车载设备组合测试案例重构方法

车载设备作为列控系统的关键设备之一,其测试需求在不断迭代。测试案例重构通过更新原有组合测试集覆盖变更的测试需求,实现对测试案例的高效重用,对生成演化后的测试集具有重要意义。根据车载设备输入模型的变化情况,提出一种基于模型演化的测试集重构方法。首先,通过比较演化前后组合模型的差异性,辨识出失效和新增的测试需求,并结合测试参数、参数取值、约束可能出现的演化情况分析两类测试需求的具体构成;其次,基于演化后的组合模型,依次采取修改、扩充、新增3个步骤重构原有测试集,修改不满足变更测试需求的原有案例,扩充新增参数取值,新增案例覆盖剩余测试需求;之后,根据约束间的相容性,将互不干扰的多条约束置于1条测试案例集中处理以精简测试集;最终,得到完备覆盖所有演化后测试需求的组合测试集。以车载设备模式转换等3种场景为例,对本方法进行了验证,研究结果表明:相较于现有方法,本方法能更充分地重用原有案例,测试集总体重合度提高了7.82%,后续人工修改测试案例文档的工作量相应减少,时间成本可降低18.26%。

一种多终端视频流智能识别模型共进演化方法研究

在泛在的智能物联网终端部署深度模型并提供智能应用/服务受到越来越多关注.但是,受限于终端硬件资源,研究人员从模型轻量化技术入手,为深度模型的轻量化、高精度部署提供技术支撑.然而基于轻量化深度模型的视频应用会面临实际场景中的数据漂移问题,导致推理精度急剧下降,并且该问题在移动场景中尤为显著.边缘辅助的模型在线演化是解决数据漂移问题的一种有效方式,可实现自演化的可成长的智能计算系统.然而,模型演化速度会影响终端模型高精度服务时间占比,从而影响模型全生命周期推理性能.为了提升多终端协同的模型演化精度和速度,本文提出基于软硬一体理念的多终端视频流智能识别模型共进演化方法和系统.一方面,本文提出了新颖的多终端互学习共进演化方法,借助终端新场景数据,克服模型数据异构挑战,实现多终端模型和全局模型的高增益协同演化和共进学习;另一方面,结合互学习算法特点,提出基于存内计算的训练加速方法,利用自适应数据压缩和模型训练优化提升系统性能,在保证演化精度增益的同时加速多个终端模型的演化速度.最后,通过不同真实移动场景下的轻量化模型持续演化任务实验验证,并对比六种基准方法证明NestEvo可以有效减少51.98%演化延迟,并提升42.6%终端轻量化模型平均推理精度.

中国林业碳汇效率时空演化特征——基于三阶段超效率数据包络分析模型

提高林业碳汇效率是缓解气候变化、实现碳中和的重要路径。客观评价我国林业碳汇效率及其时空演化特征,有助于加快国土空间绿化进程。采用三阶段超效率SBM-DEA模型对中国30个省(市、区)2008—2021年林业碳汇效率进行测度,并运用GML指数、Moran′s I指数和空间马尔科夫链等方法对林业碳汇效率的变化规律及时空演化特征进行分析。研究发现:(1)中国林业碳汇效率总体水平不高,不同地区间差异明显;四大林区林业碳汇效率呈现“西南林区>东北林区>南方林区>北方林区”的空间分异格局;剔除外部环境和随机误差的影响后,低效率地区呈现出“追赶”高效率地区的趋势。(2)林业碳汇效率变化呈上升趋势,其中GML指数最高的地区为东北林区、最低的为北方林区;技术进步对林业碳汇效率提升的贡献较大,不同地区对综合效率的依赖程度不同。(3)林业碳汇效率具有空间非均衡性,高效率地区与低效率地区间呈现“包围状”分布,且该特征在时间上保持稳定;2015年后林业碳汇效率存在显著空间正相关性,空间分布存在聚集效应;考虑空间滞后项的空间马尔可夫链结果表明,邻域类型对林业碳汇效率状态转移影响显著,空间分布上具有较强的近邻效应,呈现“高高趋同,低低趋同,高带动低,低抑制高”的空间演化特征。研究对提升生态系统碳汇能力与建设人与自然和谐共生的现代化具有重要现实意义。

复合材料层压板疲劳损伤演化模型的综述与评估

疲劳损伤演化模型是材料疲劳性能退化与寿命预测的重要基础。本文对复合材料层压板的疲劳损伤演化模型进行了全面综述,针对材料损伤演化三阶段(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)特征将其磨损模型分为两类:Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ三阶段模型和Ⅰ-Ⅱ两阶段模型。提出了模型评估的五个基本标准,选取了八组不同加载条件下的疲劳损伤演化实验数据,对表征能力较强的疲劳磨损模型进行了分析评估。现有研究表明:绝大多数疲劳损伤演化模型属于宏观唯象模型,模型中引入的疲劳影响因素少,对实验的依赖程度高;对于Ⅰ-Ⅱ两阶段损伤,两阶段磨损模型具有很高的拟合精度;相比而言,Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ三阶段磨损模型可准确模拟疲劳损伤演化全过程,比Ⅰ-Ⅱ两阶段磨损模型更具普适性,其中Mao、吴富强和Shiri的模型应用较为广泛。为了克服唯象模型的不足,须考虑不同影响因素下材料的微细观损伤形式和机理,进而发展基于物理机制的疲劳损伤演化理论和模型。

基于损伤耦合演化过程的黏土-结构物界面统计损伤本构模型

为了评估粗糙度对土与结构物界面强度特性的影响,首先,开展不同法向应力条件下黏土和不同粗糙度黏土-结构物界面强度的直剪试验,分析了土体剪切面强度和界面强度的相互关系;其次,利用图像处理软件分析黏土-结构物界面的剪切机理,提出了考虑结构物表面粗糙度影响的界面损伤耦合演化过程;第三,引入考虑界面粗糙度影响的等效初始损伤因子,基于连续损伤理论和统计强度理论建立了考虑界面损伤耦合演化过程的黏土-结构物界面统计损伤本构模型;最后,结合室内试验结果验证了模型适用性。研究结果表明:在相同法向应力条件下,界面粗糙度越大,界面强度越接近土体强度;界面强度与结构物表面粗糙度呈幂函数关系增加,其增长速率随结构物表面粗糙度增加而降低;黏土-结构物界面剪切全过程的损伤演化过程可分为等效初始损伤阶段和加载损伤阶段,其中,等效初始损伤阶段受界面粗糙度影响,加载损伤包括受荷损伤和耦合损伤。本文模型所得结果与试验结果的吻合度较高,能较好地反映黏土与结构物界面损伤本构特征。

基于哈肯模型的省域间碳效率与国家质量基础设施(NQI)协同发展演化机制

首先分析我国省域层面低碳发展水平和国家质量基础设施的研究现状,随后在省域层面针对碳排放控制效率与NQI低碳建设应用构建起以碳效率指数和NQI低碳应用指数指标变量为基础的耦合系统模型,再运用哈肯模型借助协同演化理论与序参量识别方法实证分析我国现阶段省域层面碳排放控制与NQI建设的协同演化关系,最后确定碳排放效率控制作为耦合系统序参量主导着地区低碳发展进程,省域NQI低碳应用建设作为快变量能够产生重要影响。

高铁防水封闭层沥青混凝土冻融损伤演化模型

为研究高速铁路防水封闭层用沥青混凝土(简称铁路沥青混凝土)的冻融损伤演化,制备了选用不同沥青和不同目标级配的4种聚合物复合改性铁路沥青混凝土,分析重复冻融循环作用下多温域宏观力学性能的劣化规律.构建针对冻融损伤演化模型,并对反复冻融循环作用下的损伤度进行计算.研究发现:4种铁路沥青混凝土在10次冻融循环作用后,各项力学性能指标的残留率均在80%以上;低温断裂能指标对冻融循环次数的增加最为敏感,更能及时反映铁路沥青混凝土的力学性能劣化;基于统计可靠度理论构建的铁路沥青混凝土冻融损伤演化模型的拟合优度值均接近0.99.