本期特稿

  • 光子喷流诱导后向作用力研究进展

    任煜轩;孔慈航;李博;

    介电微球可以聚焦激光形成纳米尺度的光子喷流,光子喷流处具有非常强的能量,可以用来操控纳米颗粒.光子喷流处水分子吸收光能后发生膨胀,进而推动微球向光源移动,即对微球施加后向的光学牵引力.回顾了光子喷流诱导后向作用力操控介电微球的研究进展,介绍了用光子喷流牵引生物细胞.进而通过光学牵引力结合细胞的形态学特征,探讨了利用光子喷流进行细胞筛选的可能性.最后,展望了相关应用的前景.

    2023年06期 v.39;No.194 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1699K]
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  • 基于腔光力系统的非经典态制备

    廖长庚;王嘉佳;何宇虹;林秀敏;

    腔光力系统是一种利用辐射压力相互作用实现光波或微波光子与机械振子(声子)之间有效耦合的平台,其在基础物理和应用物理领域备受关注.随着实验方面的不断发展,该系统在量子存储、量子精密测量、量子网络接口等量子信息处理领域中具有广阔的应用前景.首先简要介绍光力相互作用的基本原理,然后综述腔光力学在非经典态制备,尤其是利用周期性外场调制和库工程实现连续变量的高斯纠缠以及非对称量子导引等方面的研究进展,最后对未来的潜在应用进行展望.

    2023年06期 v.39;No.194 9-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1534K]
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生物信息学专栏

  • 基于生成对抗网络的scRNA-seq批次效应校正方法

    陈立鑫;林劼;

    单细胞转录组测序是一种在单细胞水平上测量基因表达的技术,已经广泛应用于生命科学研究领域.由于实验条件、技术平台、样本来源等因素的差异,单细胞转录组数据的批次效应会影响数据的可靠性和准确性.因此,批次效应校正是单细胞转录组数据分析的一个重要预处理步骤.提出了一种基于生成对抗网络的单细胞转录组测序数据批次效应校正算法scBCMGAN,结合自编码器和零膨胀负二项分布等对数据进行重构,在潜在层部分通过生成对抗网络使目标批次数据向源批次数据进行学习,达到校正批次效应的目标.实验结果表明该方法在真实数据集上具有显著优势,能够有效校正批次效应,且校正后数据适用于下游分析.

    2023年06期 v.39;No.194 21-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1834K]
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  • 基于对比学习的蛋白质功能预测模型

    孙旭;林劼;

    确定蛋白质的功能可为许多生物学问题的解决提供支持,目前已提出了多种机器学习方法来对蛋白质的功能进行预测.大多数方法利用蛋白质序列、结构域以及蛋白质间的相互作用等特征来预测蛋白质功能,然而对于新发现的蛋白质来说,除序列外其他特征很难获得,因此仅通过序列对蛋白质进行功能预测的方法显得十分有意义.为此提出了一种基于序列对蛋白质进行功能预测的模型,该模型在对比学习的框架下进一步挖掘蛋白质序列的信息,并且还有效利用了蛋白质功能标签之间存在的共现关系.实验结果表明提出的模型能提高蛋白质功能的预测效果良好.

    2023年06期 v.39;No.194 32-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1340K]
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  • 一个新的强化学习多序列对比工具CDRL

    王韦添;江育娥;

    多序列比对(multiple sequence alignment, MSA)在生物信息学中是一项重要的研究领域,常被用于描述物种之间的进化关系、药物设计和药物开发.MSA是一个NP完全问题,因计算过于复杂,无法获得最优解.强化学习方法在MSA中表现出了优异的性能,但其计算复杂度与空间复杂度都很高,因此无法应用于大规模数据集.提出一种新的强化学习模型CDRL(contextual deep reinforcement learning)来解决多序列比对问题,该模型采用上下文关系,将网络输入维度从O(n~2)降为O(n),其中n是输入的序列数量.该模型建立的网络收敛速度快于当前其他模型.实验结果表明,CDRL的性能优于业内其他强化学习MSA.相较于其他方法目前只能运行在12条序列数据上,CDRL成功地在100条序列上取得较快速度和较好性能.这提高了强化学习MSA应用在较大规模数据集上的可能性.

    2023年06期 v.39;No.194 40-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1525K]
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人工智能

  • 基于边缘计算的鱼眼相机高空抛物检测系统

    林诗妍;刘宇翔;魏宏安;

    高空抛物引发的人身财产损失案件频发,并且抛物行为迅速而突然,目击者少且不稳定,这导致了案件的取证工作变得极为复杂.针对此类现象,提出一种基于边缘计算的鱼眼相机高空抛物检测系统,主要分为图像视频采集、终端动目标检测以及边缘端目标识别3个模块,在终端将高空抛物视频矫正畸变后,利用三帧差法对抛物者与抛物对象进行标记,随后发送视频序列至边缘端进行目标识别.实验结果的平均精确率均值为0.994,结果表明该系统能够有效检测高空抛物行为.

    2023年06期 v.39;No.194 52-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 2044K]
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  • 基于改进U-Net模型的次季节降水预报订正

    潘乐;郑子华;游立军;翁彬;

    针对现有次季节降水预报误差较大的问题,提出基于改进的U-Net模型的次季节降水预报订正方法.首先,通过指数变换,将非正态分布的降水预报数据变换到正态分布;其次,结合残差连接和通道注意力改进U-Net模型,用于订正模式预报结果,生成订正后的降水概率预报;最后,通过损失函数加权提高强降水预报性能.实验结果表明,订正结果相较于原始预报误差明显降低,CRPS降低了14%,概率预报的采样均值在10 mm日降水量阈值的TS评分提升48%.

    2023年06期 v.39;No.194 63-71+92页 [查看摘要][在线阅读][下载 1919K]
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数学与信息科学

  • Drazin谱及其交换摄动

    吴珍莺;曾清平;

    设A是半单Banach代数,σ_D(a)表示元素a∈A的Drazin谱.证明了以下陈述等价:(i)存在n∈N使得f~n∈soc(A);(ii)σ_D(a+f)=σ_D(a),对每个与f可交换的元素a∈A.

    2023年06期 v.39;No.194 72-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1142K]
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物理材料与化学

  • (Nd_(1-X)Pr_X)_2Fe_(14)B壳-Nd_2Fe_(14)B核型磁体微磁学模拟

    李诚;张少华;付刚;王金磊;郑勇平;张健敏;黄志高;

    从材料基本物性出发,运用微磁学方法以(Nd_(1-X)Pr_X)_2Fe_(14)B-Nd_2Fe_(14)B壳核型单晶粒为模型,计算了晶粒尺寸、壳层厚度、Pr掺杂量对矫顽力、剩磁、磁能积等重要性能参数的影响.结合分析退磁能与各向异性能及其变化来解释各物理量对磁能积的影响内在机制,并讨论磁化反转形核过程,分析磁化反转机制.通过计算磁能积、性价比为工业生产提供符合其需求的生产策略.

    2023年06期 v.39;No.194 76-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 2288K]
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  • 壳聚糖负载 AlCl_3催化氰基查尔酮的合成

    黄胜男;刘心韵;尹晓刚;胡成宏;杨红荣;

    以壳聚糖负载氯化铝为催化剂,苯甲酰乙腈和芳香醛为原料催化合成氰基查尔酮.以此为模板反应,单因素控制变量法研究了反应温度、时间、溶剂种类、原料物质的量比、催化剂种类及用量、催化剂的循环次数对反应产率的影响.实验结果表明:反应温度25℃、反应时间15 min、甲醇作溶剂、催化剂用量为苯甲酰乙腈物质的量的15%、原料物质的量比n(芳香醛)∶n(苯甲酰乙腈)=1∶1.2,得到了最高产率为90.4%.扩展底物10个,产率为70.4%~90.4%.催化剂循环使用3次后产率达87.6%,表明催化剂具有良好的循环使用潜力.产物通过氢谱、熔点表征.

    2023年06期 v.39;No.194 86-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 1229K]
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  • 二氧化钛@聚二乙烯基苯Janus颗粒的Pickering效应及其非均相光催化降解性能

    陈哲;林家和;石百铮;陈钦慧;

    催化剂与反应介质的碰撞是其发挥催化作用、降低反应活化能的基础.在非均相催化反应中,由于界面十分有限,催化剂催化效率较低.利用溶胀突出聚合技术制备了二氧化钛@聚二乙烯基苯(silica@polydivinylbenzene, TiO_2@PDVB)Janus颗粒并应用于硝基苯的光催化降解.采用扫描电镜、接触角测试和比表面积测试分析TiO_2@PDVB Janus颗粒的微观形貌和化学组成,观察在Janus颗粒作用下,硝基苯紫外吸收强度的变化.结果表明,各向异性的TiO_2@PDVB Janus颗粒具有Pickering效应,在油水界面上定向排列以稳定乳液,并为两相液体在界面上的迁移提供通道,因此反应物和催化剂之间的接触概率大大增加.尽管TiO_2@PDVB Janus颗粒的粒径比各向同性的P25 TiO_2颗粒大10倍以上,但其对硝基苯的降解效率比TiO_2高5.6%,且兼具稳定乳液和异相催化的Janus颗粒回收和活化均十分方便,有望应用于工业催化.

    2023年06期 v.39;No.194 93-98+148页 [查看摘要][在线阅读][下载 1334K]
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  • 基于有限样点的农用地土壤污染状况分析探讨

    林志华;

    基于有限样点的土壤数据,运用正态分布检验、地质累积指数法、潜在生态危害指数法及相关性分析等方法,对研究区域内农用地土壤污染状况进行研究.结果表明:该数据呈现明显偏态分布,镉是样本区域内农用地土壤污染最突出的重金属,镉和锌存在较强的相关性.研究存在两点不足,一是计算评价指数时省级背景值适用性较低,二是仅计算相关系数并无法确定重金属污染的真正来源.因此建议在后续工作中应尽快开展市级土壤背景值调查,并进行因果关系研究.

    2023年06期 v.39;No.194 99-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1267K]
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生命科学

  • 福建水松种群分布及特征研究

    汪荣;

    为探究福建境内水松种群生存现状,利用福建省127个水松分布点野外调查数据,对全省水松种群的地理分布、种群特征开展研究,旨在为水松种群的保护提供科学依据.结果表明:(1)福建省境内水松种群主要分布于东北部中低海拔区域的平地或缓坡地,宁德市是水松种群的集中分布地;(2)福建水松群落物种构成以亚热带区系成分为主,大多为亚热带常绿阔叶林常见组成成分;(3)水松种群龄级结构完整,年龄结构总体上呈倒“J”型,为增长型种群;(4)水松种群各龄级的实际存活个体数存在波动性,幼龄和中龄阶段种群相对稳定,老龄阶段个体急剧减少,种群存活曲线趋近于Deevey-Ⅱ型.

    2023年06期 v.39;No.194 104-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1572K]
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  • 紫球藻培养动力学模型的构建

    吴文茜;钟晨;周有彩;陈必链;何勇锦;

    以紫球藻FJ-12为实验对象,在敞开式柱型鼓泡光生物反应器中研究尿素质量浓度对其生长和生物活性物质合成的影响.结果表明,白光条件下,200 mg·L~(-1)尿素质量浓度培养的紫球藻生物量达到最大(3.10 g·L~(-1)),胞外多糖质量浓度最高(542.55 mg·L~(-1)).此外,200 mg·L~(-1)尿素条件下,紫球藻合成藻红蛋白的能力较强.多不饱和脂肪酸含量与初始尿素质量浓度呈正相关,亚油酸含量则呈负相关.动力学模型结果显示,尿素被用于紫球藻生长、藻红蛋白和胞外多糖的部分合成及细胞其他活动消耗.综上,最适合紫球藻生长和活性物质合成的尿素质量浓度为200 mg·L~(-1),该条件下的动力学模型为规模化养殖紫球藻和合成相关活性物质提供了指导.

    2023年06期 v.39;No.194 111-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1822K]
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地理与旅游科学

  • 全域旅游背景下安徽省市域旅游经济影响因素组态研究

    林欣芸;查瑞波;黄悦;

    对地区间旅游经济影响因素进行组态分析和对比,能够很好地兼顾地区差异与整体发展,推动实现全域旅游发展目标.以中部地区重要旅游省份安徽省的16个地级市为研究对象,旅游经济为结果变量,产业结构、资源禀赋、交通条件、接待设施、开放程度为条件变量,运用模糊集定性比较分析方法(fsQCA)探究省域旅游经济的影响因素组态路径,并提出相关建议.研究结果表明:(1)安徽省皖南地市旅游经济相较皖北更为发达,且指向高旅游经济和低旅游经济的路径分别都有3条;(2)开放程度较高是促进旅游经济发展的关键因素;(3)资源禀赋缺乏是阻碍城市实现高旅游经济的关键因素.安徽省应继续从找准定位、深度开放、盘活资源等方向开展旅游经济建设.

    2023年06期 v.39;No.194 119-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 2046K]
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  • 国家矿山公园旅游形象对比:基于游客网络评论

    秦素珍;李积普;谢红彬;杨璐;郭鹏飞;邓红芮;蔡思琪;马永健;

    选取遂昌金矿、开滦煤矿、黄石铁矿和万山汞矿4个国家矿山公园为研究对象,以旅游网站游客在线可见评论数据为样本,利用文本分析法对矿山公园旅游认知形象和情感形象进行分析,并构建旅游知名度-美誉度综合形象矩阵对旅游地综合形象进行分析.研究表明:(1)矿山公园认知要素可归纳为旅游吸引物、历史文化、管理服务、旅游目的地和旅游群体5个类别,游客对各矿山公园矿产遗迹和矿业文化感知意象较为突出,各矿山公园认知形象呈“小同大异”现象;(2)游客对矿山公园旅游形象情感认知以积极情绪为主,特殊情感词体现出矿山公园旅游特色;游客消极感知多集中在景点景色、票价价格等方面,旅游性价比过低成为根本问题.(3)根据知名度和美誉度结果,将矿山公园旅游综合形象分为优势型、口碑型、问题型和改进型4种模式,并根据研究结果提出各类型发展建议,促进矿山公园旅游形象进一步提升.

    2023年06期 v.39;No.194 131-140页 [查看摘要][在线阅读][下载 2012K]
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  • 人与自然和谐共生现代化评价指标体系构建研究——以福建省南平市为例

    华伟平;李宝银;林玉英;徐朝斌;陈白璧;

    以福建省南平市为研究区,采用频度分析和专家咨询法构建了生态保护(B_1)、产业发展(B_2)、乡村振兴(B_3)、文化建设(B_4)、碳汇交易(B_5)、机制保障(B_6)6个一级和30个二级指标体系,利用层次分析法结合TOPSIS法进行人与自然和谐共生现代化发展评价.结果表明,南平市人与自然和谐共生现代化发展综合分值77,处于提高发展T_2阶段,现代化发展排序为乡村振兴(B_3)>生态保护(B_1)>产业发展(B_2)>机制保障(B_6)>碳汇交易(B_5)>文化建设(B_4).各部分的发展不均衡,建议南平市从优化森林管护机制、发展适度规模经营、弘扬优秀生态文化等方面解决发展与保护的问题.

    2023年06期 v.39;No.194 141-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 1282K]
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