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期刊信息/Journal information
科学技术与工程
科学技术与工程

明廷华

旬刊

1671-1815

ste@periodicals.net.cn

010-62103284

100081

北京市海淀区学院南路86号

科学技术与工程/Journal Science Technology and Engineering北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊向社会介绍科技界、工程界进展情况和为科学家、工程技术专家开展学术交流服务的一份学术性、知识性和动态性杂志。主要内容包括科学技术发展前景和重大建设工程进展情况，科学技术与工程方面的新成果、新知识、科技界和工程界的热点问题等。适合科技工作者、工程技术专家、领导同志、管理干部和图书资料馆（室）订阅。
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    基于生物信息学分析皮肌炎的铁死亡相关基因

    金学连何霄贾海博赵凯...
    11131-11139页
    查看更多>>摘要：采用生物信息学方法挖掘皮肌炎相关的铁死亡基因,为皮肌炎的临床诊断及治疗提供新思路.从基因表达综合数据库中筛选出关于皮肌炎的数据集,应用R语言对数据集进行分析,得到皮肌炎的261个差异基因并与FerrDb数据库中的铁死亡基因取交集后得到15个皮肌炎相关的铁死亡基因,使用基因本体富集,京都基因和基因组百科全书途径显示它的作用可能和炎症、铁死亡、氧化应激和凋亡等相关,基于蛋白质-蛋白质相互作用网络分析及Cytoscape里的算法筛选出5个关键基因皮肌炎相关的铁死亡基因,通过基因表达和受体工作特征曲线进一步确定了 4个诊断基因TIMP1、HMOX1、TFRC、CDK1A作为皮肌炎诊断及治疗的生物标志物的潜力,为皮肌炎的铁死亡机制提供新的见解.

    生物信息学皮肌炎铁死亡

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    基于自适应邻域参数的局部线性嵌入算法的脑力负荷分类

    苏峥曲洪权柳长安庞丽萍...
    11140-11147页
    查看更多>>摘要：近年来,随着人工智能领域技术的不断发展,人机交互领域吸引了更多学者的关注.研究表明由脑电图(electroen-cephalogram,EEG)提取的特征功率谱密度对于脑力负荷的变化比较敏感,但由于其维数过高,容易造成数据灾难.局部线性嵌入(locally linear embedding,LLE)是常用的非线性降维算法,该算法弥补了传统线性降维算法无法发现数据中非线性结构关系的不足.由于不同数据集中样本分布的稀疏程度和扭曲程度不同,在使用LLE对不同数据集进行降维时的最佳邻域参数也不同.利用样本点之间的欧氏距离和测地距离的关系量化了数据集的扭曲程度,自适应邻域参数的局部线性嵌入算法(variable k-locally linear embedding,VK-LLE)动态地调整每一个数据集的最佳邻域参数,解决了样本分布扭曲程度不同对降维效果造成的干扰.实验结果表明,经过VK-LLE降维后的数据使用支持向量机(support vector machine,SVM)分类精度普遍高于经过传统LLE的降维后再使用SVM分类的精度,对复杂数据集有更强的适应能力.

    脑力负荷局部线性嵌入算法邻域参数测地距离

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    基于地理探测器的柯柯牙工程区土壤水分变化特征及驱动力分析

    杨雪梅王让会
    11148-11157页
    查看更多>>摘要：土壤水分作为连接陆地、大气水热交换的重要载体,影响着西北干旱区土壤-植被-大气系统的水分循环.柯柯牙绿化生态工程的实施对当地的产业结构、下垫面类型均产生了明显的影响.研究柯柯牙工程对土壤水分的影响可为山水林田湖草沙工程的实施提供相关的理论依据.以2000-2020年土壤水分数据作为数据源,首先应用趋势分析与突变分析了柯柯牙土壤水分的时序变化与突变年份研究,在此基础上应用莫兰指数对土壤水分的空间依赖性进行了研究,最后通过地理探测器的因子探测、交互探测和风险区探测揭示了柯柯牙土壤水分的驱动因子.结果表明:柯柯牙多年土壤水分呈现较为明显的上升趋势且呈现出正态分布的季节性变化.土壤水分对于中雨的响应程度是大于小雨事件发生时.地区生产总值(gross do-mestic product,GDP)对于土壤水分影响程度最强,城镇化率最弱.区域内双因子交互作用对于土壤水分影响程度是强于单因子的.

    土壤水分地理探测器驱动力柯柯牙

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    储粮仓仓壁动态侧压力的树模型预测方法

    徐志军彭舒停赵世鹏范量...
    11158-11166页
    查看更多>>摘要：针对储粮仓卸料时仓壁动态侧压力难以准确预测的问题,利用机器学习方法中的树模型建立了仓壁动态侧压力预测模型.首先,分析了仓壁动态侧压力的主要影响因素为筒仓的结构尺寸、贮料的物理参数及测点位置.利用收集的496组仓壁动态侧压力数据,构建机器学习预测模型的数据集.然后,基于树模型,建立了仓壁动态侧压力的决策树(decision tree,DT)预测模型,在此基础上,利用Bagging算法和Boosting算法,建立了仓壁动态侧压力的随机森林(random forest,RF)预测模型和梯度提升树(gradient boosting decision tree,GBDT)预测模型.通过对比3种预测模型在测试集的均方误差(mean-square error,MSE)、决定系数和相对误差,表明GBDT预测模型的泛化性能最优.最后,通过开展模型试验和数值模拟,对GBDT预测模型进行验证,结果表明拟合良好.同时,根据树模型的分枝原理,判断出仓壁动态侧压力影响因素的重要性,得到对于贮料的物理参数,密度的重要性排第一;对于筒仓的结构尺寸,卸料口尺寸排第一.因此,在进行储粮仓设计时,建议优先考虑仓内散体物料的密度和仓的卸料口尺寸.

    储粮仓动态侧压力树模型参数寻优预测模型

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    极端气候变化对黄河源区生态系统的影响

    刘宜浩丁圆圆赵健赟李国荣...
    11167-11179页
    查看更多>>摘要：利用黄河源区1982-2020年逐日气温、降水数据和多源遥感数据分别构建26个极端气候指标以及生态环境质量综合评估体系,分析极端气候、生态环境质量的时空分布与变化特征,揭示极端气候变化对生态环境的影响机制.结果表明:研究区极端气温、降雨在波动上升,且均在西北一东南方向上呈现阶梯式变化规律;降水量由西北至东南逐渐增加,空间变化率在数值上多呈北高南低;冷(暖)夜的年际线性变化率分别大于冷(暖)昼且其空间变化趋势具有明显的区域差异性并且通过p＜0.05的显著性检验;多年生态环境质量均值在0.51～0.73波动,从多年来的生态环境质量空间变化趋势上看,恶化与改善并存,其中北部的贵南、同德及玛多县一带退化较为明显,东南部多数地区有改善趋势;因子探测结果表明各极端气候驱动因子均通过了 p=0.01显著性检验,其中水分对生态环境质量的空间分布具有更重要的主导作用,且因子之间的交互作用会增强对生态环境的影响作用.

    极端气候指标生态环境质量评价地理探测器影响机制

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    复合材料胶接接头多加载工况下的力学性能

    王锴魏杨何宗锴曹琼方...
    11180-11187页
    查看更多>>摘要：为研究复合材料胶接接头在多种加载工况下的静动态力学响应和失效模式,以单搭接胶接接头作为研究对象,以碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced plastic,CFRP)和铝合金作为接头基板材料,以柔性聚氨酯胶黏剂作为连接材料,对接头开展准静态拉伸试验、动态拉伸试验、准静态三点弯曲试验及面外冲击试验.对比分析了加载工况和基板材料对胶接接头力学性能的影响.结果表明:胶接接头具有显著的应变率效应,且基板材料性能会影响胶接接头的静动态力学特性.

    胶接接头动态拉伸面外冲击力学性能

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    基于改进Transformer的井下人员检测算法

    狄靖尧杨超宇
    11188-11194页
    查看更多>>摘要：针对现有井下人员检测算法的特定后处理步骤,如锚点生成和非极大抑制,导致训练过程复杂的情况,提出了一种基于改进Transformer的检测方法,旨在提高井下作业人员检测的准确性.算法以Detection Transformer为基础检测框架,将主干网络ResNet替代为轻量级的Swin Transformer网络;同时向输入序列中添加可学习的检测块,并采用一种重新配置的注意力模块;以更好地处理多尺度特征的融合,使用轻量级的无编码颈部结构,减少计算开销.通过采集不同工作场景监控视频并制作数据集进行实验,结果表明,提出的方法在自建井下人员检测数据集上表现出色,平均检测准确度达到97.8％,优于其他井下人员检测网络,此外检测速度达到32帧/s.

    煤矿井下人员检测Transformer注意力模块实时检测

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    两淮煤田低渗煤层孔隙结构三维可视化表征及其连通性

    王章飞方辉煌桑树勋郑春山...
    11195-11207页
    查看更多>>摘要：为研究煤层孔裂隙结构的连通性对煤层气赋存与运移的影响.以两淮地区矿区的煤样作为实验研究对象,对煤样进行三维可视化重构,构建了煤样的三维孔隙结构模型以及等价孔隙网络模型,利用多种算法并结合表征单元体对煤样的孔隙结构进行表征与分析,同时,从整体到局部的角度对孔隙结构进行分析,研究表明:两淮地区孤立孔隙中C形孔隙占据主导,连通孔隙中F形孔隙占据主导;刘庄与祁东煤样孔隙结构空间展布较任楼与潘一矿区的煤样要好,具有更好的连通性;粗类型喉道之间的搭配较其他类型喉道之间的搭配整体连通性要好.结果说明两淮地区的煤样,大体积连通孔隙在孔隙结构中占据主导地位.刘庄与祁东煤样较任楼与潘一煤样的连通性要好,且刘庄煤样的连通性最好,潘一煤样连通性最差.

    煤层气孔隙结构等价孔隙网络模型计算机断层扫描(computedtomography,CT)三维可视化重构两淮煤田

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    基于树状分叉裂缝网络的致密气藏压裂水平井产能预测模型

    高丽韩竹梁飞李宜强...
    11208-11214页
    查看更多>>摘要：致密气藏压裂水平井产能预测时常常将裂缝简化为直线状裂缝,而实际地层中裂缝形态一般较为复杂,因而导致其产能预测的准确性受到一定程度的影响.基于更符合实际复杂裂缝形态的树状分叉裂缝网络,考虑了裂缝的形态特征及气体的滑动效应,建立了压裂水平井产能预测的新模型,并进行了产能的敏感性分析.计算结果表明,相比于直线状裂缝模型,树状分叉裂缝模型给出的水平井产能要高,其与树状分叉裂缝长度分形系数和分叉级数正相关,与分形角度负相关,与宽度分形系数几乎无关.此外,水平井产能随努森数和泄压半径增大而减小,随裂缝间距和长度的增大而增大,受裂缝渗透率的影响较小;裂缝产能与裂缝间距正相关,与裂缝渗透率几乎无关;然而裂缝长度的增加仅使两端裂缝的产能增加,中间裂缝的产能却有所减小.研究结果对致密气藏压裂水平井的设计和开发具有一定的指导意义.

    致密气藏压裂水平井树状分叉裂缝产能预测

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    基于碳排放分析的陕京天然气管网优化技术

    刘恩斌李茜鲁绪栋赖品蓉...
    11215-11224页
    查看更多>>摘要：为降低天然气管网碳排放量,基于不同能源结构,提出了天然气管网低碳运行优化模型.使用测试函数对比分析麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)、鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)和人工蜂鸟算法(artificial hum-mingbird algorithm,AHA),结果表明AHA算法的优化性能较好.以陕京天然气管网为例,建立以碳排放量最小为目标的碳排放优化模型,采用AHA算法求解模型,结果表明:能耗优化方案(目标1方案)倾向使用天然气,碳排放优化方案(目标2方案)倾向使用电能;目标1方案降低能耗21.75％,目标2方案降低能耗21.32％,而目标1方案降低碳排放量21.18％,而目标2方案降低碳排放量24.06％,故碳排放优化方案可使管网碳排放量最低,但无法使管网能耗最低.综上,本文建立的优化模型能够实现管网能耗优化与碳排放优化等功能,助力建设智慧管网.

    天然气管网运行优化算法测试能耗碳排放量

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