基于LSTM的多站点协作波束切换算法

毫米波频段拥有非常丰富的频谱资源,支持更高速的数据传输,因此成为通信领域近年来的研究热点。基于大规模输入输出(Massive Multiple Input Multiple Output,mMIMO)的波束成形技术可以有效补偿毫米波的高路损,是5G毫米波通信中的一项关键技术。但是在高速移动场景下,信道变化加速,必须进行频繁的波束切换才能保证良好的通信质量,故而大大增加了信令开销与资源消耗。如何在高动态场景下降低波束切换开销、提升波束切换速度与效率成为关键问题。针对直射径(Light of Sight,LOS)被遮挡情况下的复杂信道环境,文中提出了一种基于长短期记忆(Long Short Term Memory,LSTM)网络的多站点协作波束切换算法,根据过去一段时间的波束信息,学习信道环境与服务波束序号的内在联系,并预测当前时刻切换的最佳波束。仿真结果表明,与基于当前信道环境信息的遍历搜索算法相比,所提波束切换算法在上行发射功率较高时性能接近,在上行发送功率较低时,性能更优,体现了所提算法的优势。

融合时空特征的城市多站点PM2.5浓度预测

本文提出一种融合时空特征的城市多站点PM2.5预测方法,该方法可以捕捉PM2.5在时间和空间上的相关性,通过将区域多个站点的PM2.5数据转换为一系列静态图像,将其输入到卷积长短期记忆(ConvLSTM)模型中,采用端对端的方式进行训练,预测城市未来多个站点多个时段的PM2.5浓度。以北京多个站点的PM2.5数据进行实验验证。结果表明:考虑了时空特征的ConvLSTM方法在短期预测方面优于其他4种时序方法,该方法可为PM2.5预测提供新的思路。

长期服役高桩码头岸坡-结构体系侧向变形实测与数值模拟

长期服役高桩码头的侧向变形会导致桩顶变位,进而影响桩帽与横梁之间的连接,使得码头的工程安全处于危险状态。依托天津港某长期服役码头,开展结构位移和地基深层土体水平位移长期监测,在监测结果的基础上开展数值模拟分析,研究长期服役高桩码头岸坡-结构体系在蠕变影响下土体水平位移、沉降以及桩身水平位移、沉降等相应规律,并且研究岸坡后方不同填土厚度对岸坡-结构体系侧向变形的影响。结果表明,土体蠕变是长期服役高桩码头岸坡-结构体系侧向变形的一个重要影响因素,土体的蠕变变形主要集中于后方堆场沉降和坡面表层淤泥质黏土的竖向位移。岸坡土体的蠕变速率随时间增大而减小。桩身的竖向位移从桩顶到桩底不断减小;码头结构的受力最不利位置处于桩顶附近,各排架桩基在水平位移方面差异明显,越靠内侧越大。随着填土厚度不断增大,岸坡-结构体系侧向变形不断增大。

基于复合编码特征LSTM的基因甲基化位点预测方法

DNA-N6甲基腺嘌呤(6-mA)甲基化修饰是重要的表观遗传修饰标记之一。异常的6-mA位点会影响基因表达,进而引发多种重大疾病,因此预测6-mA位点对理解治病机理和治疗疾病具有重要意义。提出一种基于K-mer方法和One-hot方法复合特征编码的长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络用于基因甲基化位点预测,通过K-mer编码方法增加基因序列字符信息量,再使用One-hot编码方法对编码后的字符序列进行扩展,形成复合编码矩阵。改进后的序列编码矩阵可增加LSTM模型从基因序列数据中可提取的特征维度和种类,以提高LSTM模型对基因序列的处理性能。通过交叉验证实验表明本方法在公共数据集上的准确率可达93.7%,敏感度、特异性和马氏相关系数分别为93.0%、94.5%、0.875,均优于现有方法。进一步,在其他6个不同物种的基因数据集上,受试者工作特征曲线线下面积(Area Under the Curve,AUC)值介于0.9055~0.9262,表明本方法可适用于动物、植物和微生物的甲基化位点预测。本方法对水稻NC_029258.1基因序列进行全碱基位点的预测,经4种不同的在线工具校验,本方法预测出的86%~96%的潜在甲基化位点在其他工具中也获得相似结论,预测结论可靠,可应用于基因序列甲基化位点的预测分析工作。

污染地块修复与风险管控后期管理体系初探

开展地块后期管理是保障人居安全及彻底打赢土壤污染防治攻坚战的关键一环。针对污染地块调查与风险评估、修复与风险管控、效果评估各阶段存在的不确定性,以及修复后地块存在污染物浓度反弹和风险管控措施失效等可能风险,有必要开展污染地块修复和风险管控后期管理研究。为此,基于欧美国家污染地块管理经验,综合考虑我国污染地块环境管理要求,确定了需开展后期管理的地块类型,分析了后期管理过程中长期监测、运行维护、制度控制及回顾性评估4种措施的重要作用,初步构建了污染地块修复和风险管控后期管理框架体系,明确了长期监测对象与目的、监测点位、监测指标、监测频次与周期,运行维护内容,制度控制措施,回顾性评估要求及后期管理的终止条件。实施后期管理是贯彻落实《中华人民共和国土壤污染防治法》的重要体现,将为污染地块修复和风险管控后的安全再利用提供重要保障。

基于双向长短时记忆网络和注意力机制的RNA m5C甲基化位点预测

RNA 5-甲基胞嘧啶(m5C)修饰在许多生物过程中发挥重要的作用,对m5C位点的准确识别有助于更好地理解其生物学功能,所以识别m5C甲基化位点十分必要。尽管已发展了多种识别m5C甲基化位点的机器学习方法,但预测能力仍有待提高。本文基于双向长短时记忆网络和注意力机制,提出了一种预测RNA m5C甲基化位点的深度学习算法。用该方法在人、小鼠、酿酒酵母和拟南芥共4种生物的RNA m5C数据集上进行实验,m5C位点预测AUC值分别达到92.5%、99.7%、93.6%和86.5%。与现有预测方法相比,该方法具有较好的预测性能,并且具有更优的泛化能力,为RNA m5C甲基化位点预测提供了一种新方法。

基于Transformer-LSTM模型的跨站脚本检测方法

为了解决跨站脚本攻击代码容易恶意变形躲避检测,导致特征提取不充分、检测效率低等问题,提出一种基于Transformer-LSTM模型的跨站脚本检测方法。对数据进行预处理,使用解码技术对跨站脚本代码进行解码,并使用Tokenizer将解码后的代码向量化作为神经网络的输入。建立Transformer-LSTM检测模型学习跨站脚本攻击的抽象特征。使用Softmax分类器对学习到的抽象特征进行分类,判断出是否为跨站脚本攻击语句。实验结果表明,与传统机器学习方法和深度学习方法相比较,该方法的准确率达到99.8%,召回率99.5%。

过渡季高校教室短期热经历对热舒适与热适应的影响

为研究寒冷地区过渡季高校内短期热经历对教室内的热舒适与热适应特征,选取西安地区某高校为研究对象,对过渡季教室内的热环境参数进行测量,同时调查了307名学生在经历了短期热经历后对教室内热感觉和自我学习效率的主观评价。结果表明:受短期热经历影响的预计中性温度为25.8℃,实测热中性温度为22.7℃,两者相差3.1℃,表明在短期热经历的影响下导致了更低的中性温度,得到短期热经历影响期间的适应性预计平均热感觉(aPMV)。通过学生对学习效率和学习热情的投票变化进行分析,得出:在短期热经历时长为>5~10 min时,学生的学习效率和学习热情受到影响的人数比例最大;在短期热经历时长为0~3 min时,学生的学习效率和学习热情受到影响的人数比例最小。学生对室内的温度期望变化影响室外空气舒适度和满意程度的预期评价。

化肥有机肥配施改善花生–甘薯轮作土壤钾平衡和供钾能力的机理

【目的】通过分析土壤钾素表观平衡、钾含量和库容、钾素吸附位点及钾素释放过程,全面探讨长期施用化肥和化肥配施有机肥对赤红壤旱地花生–甘薯轮作体系土壤供钾能力的影响。【方法】位于福建省莆田市的花生–甘薯轮作长期施肥定位试验始于2007年,设置5个处理:不施肥(CK)、化肥对照(NPK)、化肥配施商品有机肥(NPK+CM)、化肥配施猪粪(NPK+PM)、化肥配施秸秆(NPK+RS)。2022年(定位试验第15年)甘薯收获后,调查甘薯生物量和产量,采集植株样品分析植株钾含量;采集0—20 cm土壤样品,分析土壤全钾含量及各形态钾含量,采用连续浸提法分析土壤黏土矿物吸附点位钾含量,采用有机酸和四苯硼钠模拟试验分析钾素释放过程。【结果】花生–甘薯轮作体系长期施肥试验中,4个施肥处理土壤钾素表观平衡均为盈余。NPK+PM和NPK+RS处理的土壤非交换性钾、交换性钾、水溶性钾含量提升效果最佳,非交换性钾含量较CK分别提高260和188 mg/kg,交换性钾含量分别提高72.3和75.0 mg/kg,水溶性钾含量分别提高45.0和71.7 mg/kg。与CK相比,NPK和NPK+CM对黏土矿物层间(i位点)、楔形边缘(e位点)和矿物表面(p位点)这3个位点的钾含量均没有显著影响,而NPK+PM和NPK+RS处理p位点钾含量分别提高了25和36 mg/kg,e位点钾含量分别提高58和66 mg/kg;NPK+PM处理的i位点钾含量提高了132 mg/kg;NPK和NPK+CM处理对p位点、i位点和e位点钾的占比没有显著影响,NPK+PM处理显著提高e位点钾的占比,NPK+RS处理显著提高p位点和e位点钾的占比,显著降低i位点钾的占比。无论是以有机酸还是以四苯硼钠为浸提剂,NPK以及NPK+CM处理钾的释放速率和释放量与CK均无显著差异。以有机酸为浸提剂,NPK+PM处理快速释放期释放量、总钾释放量及释放速率均最高,且显著高于N P K+RS处理。以四苯硼钠为浸提剂,NPK+PM与NPK+RS处理快速释放期释放量、总钾释放量及释放速率无显著差异。【结论】化肥配施猪粪或秸秆能提高土壤非交换性钾、交换性钾和水溶性钾含量。单施化肥不会改变黏土矿物吸附位点钾所占的比例,化肥配施猪粪处理主要增加了吸附于黏土矿物层间(i位点)的钾,化肥配施秸秆处理增加的钾主要分布在楔形边缘(e位点)和矿物表面(p位点)。长期单施化肥不能提高土壤钾的生物有效性,缺钾条件下化肥配施猪粪土壤钾的生物有效性最高,钾充足条件下化肥配施猪粪与配施秸秆的土壤钾的生物有效性没有明显差异,但均高于化肥单施。

基于CHHO优化LSTM的火场环境预测模型研究

准确预测火场环境变化有助于精准掌握火情的发展趋势,保障人员的安全。由于火场环境多参数并存、耦合关系复杂,且具有时序性和非线性,难以建立准确的预测模型,因此提出了一种基于改进哈里斯鹰算法的自注意机制长短期记忆网络模型,实现了对火场环境数据的精准预测。首先,将Logistic映射策略、余弦权重因子、高斯扰动策略引入哈里斯鹰优化算法,丰富算法的种群多样性、平衡其全局探索和局部开发能力、提高算法的收敛精度。然后,利用改进后的哈里斯鹰优化算法对自注意机制长短期记忆网络模型中的超参数进行优化,基于优化后的参数对火场环境进行预测。仿真结果表明,基于改进后的哈里斯鹰优化算法的自注意机制长短期记忆网络模型拟合效果更好,具有更高的预测精度。

中国高放废物深地质处置(英文)

介绍了中国高放废物地质处置计划的背景、初步技术战略和长远规划。中国的高放废物地质处置研究始于1985年,计划于21世纪中叶建成国家高放废物处置库。位于我国西北甘肃省的北山地区被选为最有远景的处置库预选区。1999～2004期间,在该区开展了初步的场址特性评价研究,包括地表地质、水文地质和地球物理调查、4口钻孔(北山1#,2#,3#及4#孔)的施工及钻孔现场试验,并获得了大量成果。在缓冲回填材料、放射性核素迁移以及天然类比等方面也取得了进展。

杉木人工林的土壤性质变化

系统研究和分析了不同代、不同发育阶段杉木林的土壤物理性质、化学性质和生物特性的变化过程,揭示了杉木人工林随着栽植代数增加(2～3代),土壤物理性质变劣,pH值下降,养分含量降低,速效P和水解N的下降尤为明显,微生物区系及酶活性也朝着生物活性下降的方向变化,也反映出杉木人工林不同发育阶段土壤肥力的差别。一般从幼龄林到中龄林土壤肥力呈下降趋势,到了成熟林阶段土壤肥力稍有上升,但不能恢复到原来的状态。在现行栽培制度下,杉木人工林连作能导致土壤功能衰退,这是杉木人工林不能保持长期生产力的主要原因之一。

基于强震数据的场地反应项分析及地震动参数预测

场地反应项是描述场地地震反应特征的定量指标,也是标识场地自身频谱特性的特征量。选取新西兰南岛Canterbury地区20个地震台站,搜集2010～2012年14次强震记录210条,借鉴现有的基于单台地震数据的地震动残差分析方法及FA2010和BA2008两个地震动预测方程,研究选取台站的场地反应项曲线(δS2S_s值)。结果显示δS2S_s值与场地条件及沉积土层特性相关,与选取的地震动预测方程基本无关;δS2S_s值越大场地对地震动的放大效应越明显;反之,δS2S_s值越小场地减震效应越明显。采用地震动预测方程预测具体特定场地的地震动参数时,其结果存在一定的偏差和不确定性,通过场地δS2S_s值对预测值进行修正,将场地自身地震反应特性考虑到地震动参数估计中;相对于地震动预测方程的预测值,δS2S_s值修正的地震动参数更吻合实际观测值。研究可以期为考虑场地效应的特定场地地震动参数预测以及特定场地PSHA计算提供一条可靠的途径。

长期定位试验地耕层土壤氮素空间变异性及其应用

采用地统计学与经典统计学相结合的方法,对中国科学院沈阳生态实验站长期定位试验地耕层土壤全N和碱解N空间变异性特征进行分析的结果表明,在30m×42m的田间尺度下土壤全N和碱解N在0～10cm和10～20cm两个层次的空间变异主要受结构性因子的影响,在135°方向的变异相对较强,说明观测试验地较为均一的田间管理使得随机因子引起的空间变异所占比例大大减弱。根据变异系数和分形维数分析结果,可以认定试验地能够达到长期定位监测的要求。相对误差为5%时采集17个和29个土样可分别达到95%和99%的置信水平,结合克里格插值得出的土壤N素空间分布图,可以确定更为理想的取样方案。

人工林长期生产力保持机制研究的背景、现状和趋势

国内外普遍关注人工林的稳定性问题,人工林长期生产力能否维护是当前人工林研究上的一个重要方面。特别是关于人工林是否导致地力退化,针叶林是否引起土壤酸化,一直是国际上争论的焦点。本文收集了国内外大量资料,全面反映了国内外人工林长期生产力研究现状,包括研究策略、研究方法、生态系统基本过程研究、实施人工林后立地质量变化,包括采伐剩余物处理、整地、抚育、间伐、森林收获、人工林树种本身、人工林群落结构对立地生产力的影响,对各种研究结果与结论作简要概括,同时反映不同观点,并对人工林长期立地生产力研究趋势也作了扼要阐述。

长期定位施肥对太湖地区稻麦轮作土壤酶活性的影响

对太湖地区25年长期定位试验田的稻麦两季土壤酶活性进行了测定分析。结果表明,麦季不同施肥处理间的5种土壤酶活性变化没有明显的规律性;无论是仅施化肥还是施有机肥加化肥,稻季5种土壤酶活性的不同肥料配比处理之间绝大多数均无显著差异;成对比较显示,稻麦两季绝大多数相同肥料处理的酶活性之间没有显著差异,仅有稻季猪粪加氮磷钾全施(MNPK)处理的酸性磷酸酶活性极显著高于麦季。分析差异不显著的原因,可能与经过多年的长期定位培肥,土壤储积酶已经达到"饱和"水平,因此不会对外源肥料的施用产生显著响应有关。

杉木及其人工林自身特性对长期立地生产力的影响

本文系统地研究并综合了有关杉木及其人工林自身特性对长期立地生产力的影响的研究资料,认为杉木及其人工林自身的特性存在许多对地力维护不利的因素:(1)杉木凋落物发生晚,大量凋落物发生在14 15a前后;(2)杉木枯死枝叶具宿存特性,10 15a期间大部分枯死枝叶在树上,影响枯死枝叶的分解;(3)杉木凋落物养分含量低,如N含量只有阔叶树的30% 50%,因此枯落物营养元素积累低;(4)凋落物分解速率慢,分解速度在45%以下,而宿存于树上的枯死枝叶分解速率更慢;(5)杉木为速生树种,尤其在15a年前生长量大,吸收养分多,而养分归还少,杉木人工林养分循环速率不及40%;(6)杉木人工林培育密度较大,在15a前很少有林下植物生长,在20a后才有较好的林下植被发育,人工林长期处在单一的群落结构,很难发挥林下植被对地力的维护和改良作用。从现有的研究资料看,杉木及其人工林自身对地力维护有不利影响,是引起杉木林地土壤肥力及长期生产力下降的重要因素之一。

长期不同培肥处理对土壤有机氮组分及氮素矿化特性的影响

【目的】揭示长期不同培肥处理对黄土高原南部土垫旱耕人为土(土)土壤有机氮组分、氮素矿化的影响以及有机氮组分对氮素矿化潜力的贡献。【方法】采用Stanford和Smith间歇淋洗好气培养法测定了土19年长期不同施肥处理土壤矿化氮的数量,并采用Bremner法测定了培养前、后土壤有机氮各组分含量的变化。【结果】各处理土壤有机氮各组分含量高低顺序为:氨基酸氮>非酸解氮>酸解未知氮>氨态氮>氨基糖态氮。与不施肥对照相比,长期单施化肥处理土壤有机氮各组分含量有不同程度的增加,但幅度有限;化肥配施秸秆或有机肥处理显著提高了各有机氮组分含量,其中以氨基酸氮含量增加幅度最大;化肥配施秸秆或有机肥处理降低了酸解有机氮占全氮的比例。化肥长期配施有机肥或秸秆,显著提高了土壤氮素矿化势(N0)以及矿化率,其中化肥配施有机肥土壤N0大于化肥配施秸秆处理。相关分析表明,土壤氮素矿化势N0与培养前后土壤氨基酸氮变化量间呈显著负相关关系(P<0.05),与土壤酸解未知态氮和非酸解氮的变化量间的负相关关系未达显著水平(P>0.05)。【结论】化肥配施有机肥或秸秆,是提高土壤供氮潜力的有效手段;氨基酸氮是土壤可矿化态氮的主要贡献者。

潮土区农田土壤肥力的变化趋势

自1986年起,农业部全国农业技术推广服务中心在全国典型潮土区开展了耕地土壤的肥力动态监测,以了解潮土区耕地地力的动态变化趋势。1987～2006年的土壤肥力动态监测结果表明,潮土区土壤有机质和全氮含量均有所增加,1987～1997年全国潮土区土壤有机质和全氮含量年均分别增加2.04%和2.59%;1998～2006年全国潮土区土壤有机质含量年均分别增加0.62%,全氮含量年均降低0.39%;土壤有效磷和速效钾含量年均增加0.77%～1.47%和1.61%～2.73%;土壤pH值降低0.28个单位,有酸化的趋势。随着潮土区土壤有效磷和速效钾含量的快速上升,说明可以适当降低磷、钾肥的施用量。

河北省潮土长期定位施钾和秸秆还田对农田土壤钾素状况的影响

通过1992-2012年共20年的长期定位试验,探讨了施用钾肥和秸秆还田对河北省典型潮土区土壤钾肥力的影响,并对长期施肥和秸秆还田处理对土壤全钾含量、土壤速效钾和缓效钾以及农田钾素平衡对速效钾和缓效钾含量的影响等进行了分析。结果发现：连续20年不施用钾肥和秸秆还田,并未对河北省潮土的土壤全钾造成影响;秸秆还田（NPSt）、增施钾肥（NPK）和增施钾肥基础上秸秆还田（NPKSt）显著提高了土壤速效钾含量,提高幅度在44.2%-79.1%;而增施钾肥（NPK）和增施钾肥基础上秸秆还田（NPKSt）显著提高了土壤缓效钾含量,提高幅度在7.66%-37.3%。单施氮磷肥（NP）的土壤速效钾含量没有明显变化,但单施氮磷（NP）和秸秆还田（NPSt）的土壤缓效钾含量分别降低了20.8,9.8 mg/kg。增施钾肥基础上秸秆还田（NPKSt）的农田钾素平衡处于盈余状态,每盈余K2O 100 kg/hm^2,土壤速效钾和缓效钾分别增加2.71,24.4 mg/kg。试验结果表明,增施钾肥和秸秆还田对于提高农田土壤钾肥力具有重要促进作用。