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期刊信息/Journal information
西北大学学报（自然科学版）
西北大学学报（自然科学版）

姚远

双月刊

1000-274X

XCXB@NWV.Edu.cN

029-88302822

710069

西安市太白北路229号

西北大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Northwest University(Natural Science Edition)CSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是反映理工类科研成果的自然科学综合性学术理论期刊。其办刊宗旨为：立足世界科学发展前沿，展示西部科技文化风采；兼顾理论与应用开发，崇尚学术争鸣与创新求实。本刊主要发表数学、物理学、化学、生物学、地质学、地理学、计算机科学、化学工程和科学技术史等基础研究方面的学术论文。现在，该学术期刊已成为我国西北地区综合性自然科学基础理论方面的最高学术论坛之一，在西部大开发中扮演着重要的角色。
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收录年代

    基于混合双线性模型的抑郁症辅助诊断

    贾建孙新娜张瑞
    145-155页
    查看更多>>摘要：抑郁症作为常见的慢性精神障碍疾病,其致病原因复杂且康复率较低.基于头皮脑电图提出一种使用混合双线性深度学习网络完成抑郁症辅助诊断的方法.首先,将卷积神经网络提取得到的空间特征和卷积长短时记忆网络提取得到的时空特征通过双线性方法融合成二阶混合特征,构建时空特征混合双线性模型;然后,使用脑电信号各频段的功能连接矩阵进行训练,并用不同的功能连接度量方法分析脑电信号各频段与抑郁症功能连接之间的关系;最后,在MODMA公开数据集上应用此方法.实验结果表明,使用二阶混合特征的混合双线性模型在Beta频段相关性功能连接矩阵上取得99.38％的准确率,说明了 Beta频段相关性功能连接矩阵的二阶混合特征在抑郁症辅助诊断中的有效性,与其他方法相比,所提方法达到了较高的准确率,具有较好的应用前景.

    抑郁症功能连接卷积长短时记忆网络双线性二阶特征

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    基于Transformer的多子空间多模态情感分析

    田昌宁贺昱政王笛万波...
    156-167页
    查看更多>>摘要：多模态情感分析是指通过文本、视觉和声学信息识别视频中人物表达出的情感.现有方法大多通过设计复杂的融合方案学习多模态一致性信息,而忽略了模态间和模态内的差异化信息,导致缺少对多模态融合表示的信息补充.为此提出了一种基于Trans-former 的多子空间多模态情感分析(multi-subspace Transformer fusion network for multimo-dal sentiment analysis,MSTFN)方法.该方法将不同模态映射到私有和共享子空间,获得不同模态的私有表示和共享表示,学习每种模态的差异化信息和统一信息.首先,将每种模态的初始特征表示分别映射到各自的私有和共享子空间,学习每种模态中包含独特信息的私有表示与包含统一信息的共享表示.其次,在加强文本模态和音频模态作用的前提下,设计二元协同注意力跨模态Transformer模块,得到基于文本和音频的三模态表示.然后,使用模态私有表示和共享表示生成每种模态的最终表示,并两两融合得到双模态表示,以进一步补充多模态融合表示的信息.最后,将单模态表示、双模态表示和三模态表示拼接作为最终的多模态特征进行情感预测.在2个基准多模态情感分析数据集上的实验结果表明,该方法与最好的基准方法相比,在二分类准确率指标上分别提升了0.025 6/0.014 3 和 0.000 7/0.002 3.

    多模态情感分析Transformer结构多子空间多头注意力机制

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    嵌入混合注意力机制的Swin Transformer人脸表情识别

    王坤侠余万成胡玉霞
    168-176页
    查看更多>>摘要：人脸表情识别是心理学领域的一个重要研究方向,可应用于交通、医疗、安全和刑事调查等领域.针对卷积神经网络(CNN)在提取人脸表情全局特征的局限性,提出了一种嵌入混合注意力机制的Swin Transformer人脸表情识别方法,以Swin Transformer为主干网络,在模型Stage3的融合层(Patch Merging)中嵌入了混合注意力模块,该方法能够有效提取人脸面部表情的全局特征和局部特征.首先,层次化的Swin Transformer模型可有效获取深层全局特征信息.其次,嵌入的混合注意力模块结合了通道和空间注意力机制,在通道维度和空间维度上进行特征提取,从而让模型能够更好地提取局部位置的特征信息.同时,采用迁移学习方法对模型网络权重进行初始化,进而提高模型的精度和泛化能力.所提方法在FER2013、RAF-DB和JAFFE这3个公共数据集上分别达到了 73.63％、87.01％和98.28％的识别准确率,取得了较好的识别效果.

    表情识别Transformer注意力机制迁移学习

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    一种基于语音、文本和表情的多模态情感识别算法

    吴晓牟璇刘银华刘晓瑞...
    177-187页
    查看更多>>摘要：针对当前多模态情感识别算法在模态特征提取、模态间信息融合等方面存在识别准确率偏低、泛化能力较差的问题,提出了 一种基于语音、文本和表情的多模态情感识别算法.首先,设计了一种浅层特征提取网络(Sfen)和并行卷积模块(Pconv)提取语音和文本中的情感特征,通过改进的Inception-ResnetV2模型提取视频序列中的表情情感特征;其次,为强化模态间的关联性,设计了一种用于优化语音和文本特征融合的交叉注意力模块;最后,利用基于注意力的双向长短期记忆(BiLSTM based on attention mechanism,BiL-STM-Attention)模块关注重点信息,保持模态信息之间的时序相关性.实验通过对比3种模态不同的组合方式,发现预先对语音和文本进行特征融合可以显著提高识别精度.在公开情感数据集CH-SIMS和CMU-MOSI上的实验结果表明,所提出的模型取得了比基线模型更高的识别准确率,三分类和二分类准确率分别达到97.82％和98.18％,证明了该模型的有效性.

    多模态情感识别并行卷积交叉注意力

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    决策形式背景基于OE-协调性的属性约简

    常丽娜魏玲彭超林
    188-196页
    查看更多>>摘要：属性约简作为形式概念分析中非常重要的一个研究分支,在三支概念分析中也同样重要.基于对象导出三支概念格,提出了保持决策形式背景OE-协调性的属性约简理论,丰富了三支概念分析的约简理论.首先,定义了决策形式背景的OE-协调集和OE-约简,并将属性按其特征分为3类.其次,指出OE-约简的本质就是极小OE-协调集,给出了 OE-协调集的几个判定定理,通过研究OE-协调集的充要条件,获取OE-约简的判定定理.最后,给出OE-差别矩阵和OE-差别函数的定义,并给出了利用OE-差别矩阵和OE-差别函数计算OE-约简的方法.

    三支概念分析属性约简OE-协调性决策形式背景对象导出三支概念格

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    多粒度粒球粗糙集模型

    蒋珊珊林国平林艺东寇毅...
    197-208页
    查看更多>>摘要：基于粒球计算的粗糙集理论作为知识发现和数据挖掘的重要工具之一,已成功地应用于标记预测、属性约简等.而现有的粒球粗糙集模型仅仅是从单粒度出发,无法从多粒度角度对数据进行分析和处理,实际生活中仍有很多应用场景需从多粒度角度进行思考.将粒球计算思想结合到多粒度粗糙集模型,提出了多粒度粒球粗糙集模型,并讨论了该模型的相关性质.该模型通过纯度的设定对数据进行粒球划分,能够有效地刻画数据之间的内在联系,以此设计多粒度粒球粗糙集的正域生成算法.实验分析表明该模型的可行性和有效性.

    粒球计算粒球粗糙集多粒度粗糙集纯度

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    基于背景间运算的部分已知概念构造

    田雪任睿思
    209-219页
    查看更多>>摘要：概念是利用形式概念分析进行知识获取的基础.在不完备形式背景中,为了表达"一定具有"以及"可能具有"的关系,概念的外延或内涵通常以区间集的形式表达,称这样的概念为部分已知概念.由部分已知概念的定义可知,其本质与不完备背景的最小和最大完备化有关,因而考虑对最小和最大完备化背景进行运算来寻找部分已知概念.通过将不完备形式背景的最小完备化与最大完备化分别进行并置和叠置构造两个新背景,其概念格分别同构于SE-ISI概念格和ISE-SI概念格,从而提出了构建SE-ISI概念格和ISE-SI概念格的新方法.对于ISE-ISI概念,使用不完备形式背景的最小与最大完备化的直和运算构造了新的形式背景,基于此背景提出了寻找ISE-ISI概念的方法.

    不完备形式背景部分已知概念并置叠置直和

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    超分子聚合物衍生的新型Nb(PO4)O的制备及其在钠离子电池中的应用

    顾鑫尚鑫超王明清刘涛...
    220-229页
    查看更多>>摘要：由于资源有限和成本较高,锂电池的大规模应用受到影响.相比之下,钠资源储量丰富,作为锂的替代品逐渐得到重视.然而,由于钠离子较大的半径,在电极嵌入/脱出过程中会使材料发生较大的体积变化,导致结构坍塌.要实现钠电的高性能应用,必须研发具有长循环寿命和优良倍率性能的负极材料.通过植酸三聚氰胺超分子聚合物辅助,运用一步煅烧法合成了一种新型的聚阴离子化合物氧化磷酸铌Nb(PO4)O.该材料具备稳定的大框架结构,保证了钠离子的快速传输;表面疏松的片状结构有利于电解液和电极之间进行传质,有效缩短扩散路径.当用作钠电负极组装钠离子电池时,在1 000 mA·g-1的电流密度下,3 000次循环以后可逆放电比容量达到133.7 mA.h·g-1;在4 000 mA· g-1的高电流密度下,可逆比容量仍有117.9 mA·h·g-1,与Nb2O5相比,具有明显的倍率性能和超长的循环稳定性.

    钠离子电池负极材料聚阴离子化合物氧化磷酸铌

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    镉基MOFs材料的合成、表征及催化降解染料废水

    文桂林王静蕊刘道富童悦...
    230-239页
    查看更多>>摘要：工业废水处理对于维护生态平衡、实现可持续发展具有重要意义,研究开发新的污水处理剂,实现污染物催化降解是从根本上解决废水问题的有效方案.基于此,从晶体工程原理出发,以选材广泛、结构可调的MOFs材料为研究对象,通过选用亚甲基双羟萘酸(H2 pam)和2,5-双(4-吡啶基)-1,3,4-噻二唑(bpt)作为构件,成功制备了一例MOFs材料,即[Cd(bpt)(H2O)4]n·n(pam)·2nH2O(MOF-1).结构分析和性能表征说明,MOF-1具有一维共价链状和复杂的超分子构型,其合成方法简单、品质好,且形貌较为单一,尺寸为0.5～2 μm;主体框架在310℃以下稳定存在并具有较好的化学稳定性,在强酸和中性水溶液中可保持完整形貌不少于60 d和163 d;呈现明亮的绿色荧光,可在较宽温度范围内作为分子发光温度计.催化降解工业染料废水的模拟研究显示,MOF-1材料的禁带宽度Eg=2.85 eV,带隙值小,对罗丹明B的脱色率达到了 85.94％,可显著降解.因此,MOF-1材料是一种具有较大比较优势的染料污水处理剂.

    MOFs材料晶体结构理化性能染料降解

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    油茶籽粕发酵菌株的筛选鉴定及发酵产物特性分析

    朱晓丽赵锦绣李富松张星...
    240-250页
    查看更多>>摘要：油茶行业的迅速发展导致油茶籽粕废弃物的大量产生,其落后的处理方式造成了严重的资源浪费,制约了我国油茶行业的可持续发展.油茶籽粕中富含有机质,利用微生物发酵法降解其中的纤维素、木质素及茶皂素等生物大分子来制备有机肥是实现油茶籽粕合理资源化利用的有效途径.通过筛选获得3株针对油茶籽粕中纤维素和木质素的高效降解菌,包括1株真菌X1-1,属于Pleurostomarichardsiae,以及2株细菌M4-2和M5-2,分别为蒙氏假单胞菌(Pseudomonas monteilii)和类芽孢杆菌(Paenibacillussp)属,可有效降低发酵产物中茶皂素的含量,实现油茶籽粕的无害化处理.实验结果显示,经菌株X1-1、M4-2和M5-2发酵处理28 d后,油茶籽粕中纤维素含量的降解率分别为29.74％、19.65％和13.19％,木质素含量的降解率分别为12.84％、17.85％和26.39％,茶皂素含量的降解率分别为34.06％、45.05％和46.15％;且发酵后的油茶籽粕腐熟度、有机质含量和养分含量等指标均符合有机肥标准.研究结果拓展了油茶籽粕的资源化利用途径,同时为木质素和纤维素的高效降解提供了良好的菌种资源.

    油茶籽粕纤维素木质素茶皂素降解菌有机肥

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