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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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    基于机器学习与心肺复苏诊疗标准的辅助诊疗算法

    冯航测孙洁张瑛琪张友坤...
    2790-2795页
    查看更多>>摘要：为了将机器学习在心肺复苏领域的应用落实到现实临床工作之中,提出了一种基于机器学习并融合心肺复苏诊疗标准的辅助诊疗算法.采用了随机森林、梯度提升树、极端梯度提升作为基模型,使用投票法进行模型融合,并引入模型解释算法(shapley additive explanation,SHAP)过滤掉Shapley值较低的特征重新进行训练,得出的模型在心肺复苏诊疗标准下创建参数空间进行寻优,最终得到最优诊疗方案.结果表明,融合心肺复苏诊疗标准后的算法更符合临床实际,可为临床诊疗提供辅助,提高心肺复苏成功率.

    机器学习心肺复苏参数空间SHAP

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    基于SSA-GRU大功率多状态PEMFC寿命预测

    张宸铭张达
    2796-2803页
    查看更多>>摘要：提出了一种用于最大额定功率为110 kW的质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)剩余使用寿命的麻雀搜索算法优化门控循环单元的方法,进行了超过600 h的动态循环耐久试验,以模拟不同路况下车载PEMFC的工作情况.为准确预测大功率PEMFC的剩余使用寿命,需考虑其在不同工作状态下输出电压,将输出电压根据不同功率点进行分类预测.将采样数组经过滤波处理,减少峰值,平滑降噪,然后基于数据驱动的方法以各工作状态下电压数据以及不同的训练集划分作为输入,并预测结果通过选取的评价指标与不同的常见时序回归算法证实此模型的准确性.以数据的60％作为训练集为例,麻雀搜索优化门控循环单元(sparrow search algorithm-gate recurrent unit,SSA-GRU)的预测结果对比时间卷积网络(temporal convolutional network,TCN)其平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)在 30、50、70、90、110 kW分别降低了 0.110 5％、0.525 7％、0.308 4％、0.402 1％和0.831 9％.在规定的寿命截止时间点下,使用寿命预测误差最小仅为0.733％,且不同工作状态下的预测误差都优于其他预测算法.

    氢燃料电池寿命预测门控循环单元麻雀搜索算法

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    基于多模态共享网络的自监督语音-人脸跨模态关联学习方法

    李俊屿卜凡亮谭林周禹辰...
    2804-2812页
    查看更多>>摘要：现有的语音-人脸跨模态关联学习方法在语义关联和监督信息方面仍然面临挑战,尚未充分考虑语音与人脸之间的语义信息交互.为解决这些问题,提出一种基于多模态共享网络的自监督关联学习方法.首先,将语音和人脸模态的特征映射到单位球面,构建一个公共的特征空间;接着,通过多模态共享网络的残差块来挖掘复杂的非线性数据关系,并利用其中权重共享的全连接层来增强语音与人脸特征向量之间的关联性;最后,使用K均值聚类算法生成的伪标签作为监督信号来指导度量学习,从而完成4种跨模态关联学习任务.实验结果表明,本文提出的方法在语音-人脸跨模态验证、匹配和检索任务上均取得了良好的效果,多项评价指标相较于现有基线方法提升1％～4％的准确率.

    语音-人脸跨模态多模态共享网络伪标签关联学习

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    基于SSA-CNN的航空器着陆跑道占用时间预测

    陈亚青李颖哲赵瑞高浩然...
    2813-2820页
    查看更多>>摘要：国内外相关研究表明,航空器着陆跑道占用时间(aircraft arrive runway occupation time,AROT)是影响机场跑道容量的重要因素,对跑道占用时间的准确预测有利于更准确地评估跑道容量.由于着陆过程的动态性和复杂性,采用注重数据特征提取的卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)对AROT进行预测,针对CNN容易陷入局部最优等缺点,采用麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)对CNN相关参数进行优化.数据采用航空器快速存取记录器(quick access record-er,QAR)的记录作为数据源,涵盖机场数目为34个.根据QAR数据分析AROT影响因素,构建了 SSA-CNN预测模型.对QAR数据分析表明AROT与滑行距离、落地气温、跑道入口速度、快速脱离道数量、脱离速度关联性较强,与航空器重量、风速、风向、脱离道角度等影响因素关联性较低.根据影响因素的关联性采用CNN预测模型均方误差为18.35,而优化后的SSA-CNN预测模型均方误差为17.31,预测结果可以为机场评估跑道容量提供参考.

    跑道占用时间跑道容量SSA-CNN模型QAR数据

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    基于改进YOLOv5的胶囊内窥镜病灶区域检测

    涂继辉肖亚南卜雪奎张庆...
    2821-2828页
    查看更多>>摘要：针对目前胶囊内窥镜病灶检测模型存在检测疾病单一且效率低等问题,提出了一种基于YOLOv5的胶囊内窥镜病灶区域检测方法.该方法在原始YOLOv5基础上进行了如下改进:首先,在主干网络Backbone部分,添加一个CBAM(convolu-tional block attention module)模块,增强模型对重要特征的突出能力;其次,在头部网络Head部分,添加一个检测头,增强模型对小目标的检测能力;最后,将原始YOLOv5的泛化交并比(generalized intersection over union,GIoU)损失函数替换成完整交并比(complete intersection over union,CIoU)损失函数,使模型训练时更快地收敛.本文提出的方法在长江大学第一临床医学院提供的胶囊内窥镜影像数据上进行了实验,精确率达到了 93.6％,召回率达到了 94.3％,mAP@0.5达到了 97.2％,而且检测速度达到了每帧0.027 2 s.实验结果表明提出的方法是有效的、灵活的、鲁棒的,能够满足临床医学诊断的实际需求.

    胶囊内窥镜病灶区域检测YOLOv5注意力机制

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    基于近场动力学的岩石不同应力路径损伤演化

    冯强谭清峰刘炜炜汪磊...
    2829-2840页
    查看更多>>摘要：加卸载效应普遍存在于各类岩土工程中,为研究岩体在不同应力路径下加卸载的力学响应和损伤演化规律,通过在传统键型近场动力学本构模型中引入键的损伤变量函数,以反映岩石材料应力应变曲线中先应变硬化再应变软化的非线性阶段,采用改进键型近场动力学模型数值模拟与室内细砂岩加卸载试验对照的方法研究了细砂岩在不同加卸载路径下的力学、损伤演化规律.结果表明:改进的键型近场动力学本构模型能够较好地模拟岩石材料先应变硬化再应变软化力学性质和在不同应力路径下的力学响应及损伤发展趋势;在常规三轴路径下,岩石的抗压强度与围压呈较严格的正相关变化;定义的损伤值可直观的对比出不同加卸载路径与常规三轴压缩下岩石的损伤发展情况,相对常规三轴压缩,卸荷路径加快了岩石材料的破坏,且升轴压破坏程度＞恒轴压破坏程度＞卸轴压破坏程度.

    岩石力学近场动力学卸荷效应应力路径损伤扩展

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    糙面土工膜表面微凸体的法向变形规律

    顾月施建勇
    2841-2846页
    查看更多>>摘要：土工膜在垃圾填埋场衬垫系统中具有重要作用,其中糙面土工膜(GMX)与无纺土工织物(GT)的界面强度较低且极易发生滑坡.糙面土工膜表面分布着高度不均且随机分布的微凸体,而微凸体的细观力学特性决定了 GMX/GT的界面强度.本文利用改进的大型直剪仪对GMX/GT界面进行了单轴压缩试验,并用轮廓仪测量了压缩前后的土工膜表面轮廓高度.将GMX/GT的接触模型进行简化,研究了在法向载荷逐渐增加时的粗糙表面微凸体的法向变形规律.通过将理论结果和试验结果进行对比,明确了土工膜表面微凸体的变形过程,从细观角度揭示了糙面土工膜的法向变形机理.

    土工膜微凸体压缩试验法向变形Hertz接触理论

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    金沙土遗址裂隙灌浆材料比选室内试验研究

    岳磊王捷张小兵王逢睿...
    2847-2855页
    查看更多>>摘要：为探究适用于金沙土遗址裂隙加固的灌浆材料,选取了烧料礓石、SH(改性聚乙烯醇)和无机矿物聚合物与金沙遗址试验土拌合制备了三种灌浆材料.通过室内试验,对各种灌浆材料结石体试样的基本物理性能、力学性能及耐久性能进行了详细分析.试验结果表明,无机矿物聚合物灌浆材料具有较低的收缩性,能够有效填充裂隙;同时,其较高的抗折和抗压强度为提升土遗址的力学稳定性提供了可靠保障;在研究的三种灌浆材料中,无机矿物聚合物灌浆材料展现出最佳的耐久性能.因此,建议在金沙土遗址的裂隙注浆加固工程中采用无机矿物聚合物灌浆材料,研究成果将为潮湿环境下土遗址裂隙灌浆材料的选择与应用提供有益的指导.

    金沙遗址土遗址无机土加固剂灌浆材料

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    基于均匀化预测含初始缺陷钢纤维混凝土弹性模量

    柴正一盛冬发秦飞飞霍晓伟...
    2856-2862页
    查看更多>>摘要：为合理设计利用钢纤维混凝土,将掺钢纤维的混凝土看成由砂浆、骨料、界面、初始缺陷、钢纤维以及界面处较大的孔隙率组成的多相复合材料,采用分步均匀化的方法建立预测混凝土混合夹杂模型,将微分法、Mori-Tanaka方法以及Chris-tensen 的三相模型相结合求解混合夹杂模型,模型预测结果与试验结果吻合较好.分析结果表明:骨料性质对钢纤维混凝土弹性模量影响显著,钢纤维混凝土整体弹性模量随水灰比,界面过渡区厚度,孔洞体积分数的增加而降低,随骨料体积分数,骨料弹性模量以及界面的弹性模量的增加而增大.

    钢纤维混凝土弹性模量界面过渡区孔洞体积细观夹杂理论

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    掺粉煤灰混凝土强度劣化试验研究

    刘彦清马亚利
    2863-2868页
    查看更多>>摘要：为研究掺粉煤灰混凝土的抗压强度劣化规律,以碎石、水泥、粉煤灰、中砂与自来水为原材料,制备掺粉煤灰混凝土试件.在碳化与干湿循环等环境作用下,利用万能压力试验机,展开试件强度劣化试验.试验结果表明:粉煤灰掺量未超过30％(包含30％)时,试件抗压强度未出现劣化现象;粉煤灰掺量超过30％时,粉煤灰掺量越多,试件抗压强度劣化程度越大.龄期延长,各试件抗压强度均有所提升;增加粉煤灰掺量,会提升试件劈拉强度的劣化程度;延长龄期,会减缓试件劈拉强度的劣化速度.增加水胶比含量,导致试件劈拉、抗压强度劣化程度提升;碳化作用下,试件抗压及劈拉强度有所提升,碳化时间为13 d时,试件抗压及劈拉强度达到峰值;干湿循环作用下,试件的抗压及劈拉强度均会出现劣化情况,粉煤灰掺量为30％时,试件的抗压及劈拉强度均值相对较高.

    粉煤灰混凝土强度劣化碳化作用干湿循环抗压强度

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