温室作物长势的光谱学诊断方法研究与仪器开发

利用便携式光谱辐射仪测量了温室栽培黄瓜叶片的光谱反射率,相关分析结果表明:527和762nm是可用来预测叶片氮素含量的敏感波长.利用敏感波长处的反射率,生成了归一化颜色指数(NDCI),并建立了基于NDCI的黄瓜叶片氮素含量预测模型,模型的相关系数达到了0.881.在上述研究的基础上,开发了一种基于光导纤维的便携式作物长势诊断仪.仪器主要包括四个部分:反射光采集系统、测光单元、信号调理电路和数据采集系统.从作物表面反射的自然光经过光纤传输至光电转换单元,经滤光后得到所需要的敏感波长,光电器件将光信号转变为电信号,然后根据预测模型判别作物的生长状态.标定试验结果表明,仪器所测的光谱数据与作物叶绿素含量之间存在显著的线性关系.     

冬枣光谱数据的灰色关联分析及叶片氮素含量预测

采用灰色理论对冬枣叶片氮素含量和光谱反射率之间进行了灰度关联分析,分析结果显示波长560,678以及786 nm处的光谱反射率(G560,R678,NIR786)与冬枣叶片氮素含量之间的灰色关联度最高。利用上述三个特征波段光谱反射率计算得到的植被指数共计9个。进一步运用灰色系统理论分析了九种植被指数与叶片氮素含量的灰色关联度,结果显示：归一化植被指数(NDVI)、绿色比值植被指数(GRVI)、归一化差异绿度植被指数(NDGI)、绿色归一化植被指数(GNDVI)和组合归一化植被指数(CNDVI)等5个指数与叶片氮素含量的灰色关联度较高。利用3个特征波段的光谱反射率和5个关联度较高的植被指数,分别采用最小二乘支持向量机(LS-SVM)以及GM(1,N)模型建立了冬枣叶片氮素含量预测模型。结果表明,采用特征波段光谱反射率(G560,R678,NIR786)建立的冬枣叶片氮素含量GM(1,N)模型的精度最高,预测R2达0.928,验证R2达0.896。     

苹果盛果期冠层高光谱与其组分特征的定量模型研究

从分析苹果树盛果期冠层高光谱入手,结合同一时间的数码照片,在Erdas,ViewSpec Pro,DPS和LIBSVM等软件的支持下,采用相关分析、线性回归、逐步回归、基于BP人工神经网络分析、支持向量机回归方法,探析高光谱反射率及其转换数据与冠层组分指数间的关系。结果表明,冠层反射率受地表反光膜的影响显著;原始反射率与果叶比的相关性最好,611~680 nm为反映两者关系的特征波段;在特征波段内,依据原始反射率和果叶比所建立的4种模型都可满足预测需要,但基于BP人工神经网络模型和支持向量机回归模型整体上优于一元线性回归模型和多元线性回归模型,尤以支持向量机回归模型精度最高。研究结果可为后续的苹果遥感估产工作提供理论支持。     

应用多光谱图像技术获取黄瓜叶片含氮量及叶面积指数

为了快速准确地获取黄瓜叶片的含氮量和叶面积指数等生长信息,提出了采用多光谱图像技术对黄瓜生长信息进行榆测的新方法.利用标定板建立黄瓜叶片光谱反射率同图像灰度值之间的线性公式.通过多光谱相机对样本在绿光、红光和近红外三个通道的图像进行处理,获得叶片样本在每一通道的灰度值,然后根据标定板所建立的灰度值与反射率间的经验线性公式将对应的厌度值转为反射率值,并由反射率值计算出黄瓜的植被指数.采用最小二乘一支持向量机(LS-SVM)建立植被指数同叶片含氮量以及叶面积指数间的拟合模型.结果表明植被指数同叶片含氮量和叶面积指数的拟合相关系数分别为0.8665和0.8553.表明植被指数与黄瓜的叶片含氮量和叶面积指数具有紧密的相关性,也为快速采集黄瓜生长信息提供了一种新方法.     

基于最小二乘支持向量机的国公酒中橙皮苷含量测定

应用近红外光谱技术结合最小二乘支持向量机建立了国公洒中橙皮苷含量的模型.利用Kemard-Stone法对训练集样本进行划分,对光谱数据预处理方法进行了选择,比较了平滑、范围标度化、自标度化、一阶微分、二阶微分以及这几种预处理相互结合的六种方法,确定了以平滑、一阶微分,范围标度化作为国公酒近红外光谱的数据预处理方法,采用组合的间隔偏最小二乘法筛选出有效波段8 211～8 312cm-1及9 712～9 808 cm-1.应用最小二乘支持向量机建立模型,所建模型的交叉验证误差均方根为0.000 1,预测误筹均方根为0.004,预测集的相对偏差小于5%.与组合的间隔偏最小二乘法、径向基-人工神经网络和支持向量机进行了比较.该方法快速、无损且可靠,可作为国公酒中橙皮苷含量快速测定的手段.     

集成学习结合波长选取的有机物红外光谱定量回归方法研究

研究集成学习方法在有机物红外光谱定量分析中的应用及特征波长选取方法对红外光谱集成学习建模效率和预测精度的影响。以柴油红外光谱的十六烷和总芳香烃含量为研究对象,首先采用极端随机森林(ERT)、线性核支持向量机(LinearSVM)、径向基核支持向量机(RBFSVM)和多项式核支持向量机(polySVM)作为基学习器,LinearSVM作为元学习器建立两层Stacking集成学习框架,分析比较单个基学习器与集成学习对柴油红外光谱的定量回归预测精度,与偏最小二乘(PLS)定量回归模型相比,Stacking集成学习模型对柴油光谱的两种有机物含量的预测精度均有提升,其中十六烷含量的ERT模型预测结果最优(r=0.848, RMSEP=1.603, RDP=2.627),总芳香烃含量的Stacking模型预测结果最优(r=0.991, RMSEP=0.526, RDP=9.243);进一步利用组合偏最小二乘(SiPLS)和连续投影算法(SPA)对红外光谱进行特征波长选取,利用优选出的红外光谱特征波长建立集成学习定量回归模型,其中十六烷含量的SiPLS-ERT模型预测结果最优(r=0.893, RMSEP=1.013, RDP=3.051),芳香烃含量的SiPLS-Stacking模型预测结果最优(r=0.998, RMSEP=0.354, RDP=11.475),且模型平均训练时间较全光谱训练时间减少50%以上,建模速度明显提高。研究结果表明,特征波长结合集成学习定量回归建模能够用于有机物红外光谱的定量分析中,与传统定量回归方法相比,该方法的建模效率和预测精度均有较大提高,为进一步研究机器学习在光谱定量分析中的应用提供相关方法支持。     

基于光谱技术和支持向量机的生鲜猪肉水分含量快速无损检测

为实现生鲜肉水分含量的快速无损检测,在波长350～1 700 nm范围内采集生鲜猪肉98个样本的可见近红外反射光谱。经中值平滑滤波、多元散射校正和一阶微分复合预处理方法对原始光谱进行降噪处理。将样本数据随机分为训练集和测试集,以训练集交叉验证网格搜索法确定最佳惩罚参数,利用径向基核函数的支持向量机算法建立了支持向量机预测模型,并与偏最小二乘回归建模法进行比较。用径向基核函数的支持向量机算法所建模型对生鲜肉水分含量进行预测的结果为：训练集的预测相关系数R_c为0.96、标准差SEC为0.32,测试集的预测相关系数R_v为0.87、标准差SEV为0.67。实验结果证实用支持向量机所建模型适合于生鲜猪肉水分含量的无损快速检测。     

油菜叶片和冠层水平氮素含量的高光谱反射率估算模型

通过设计实验首先确定是否可以用油菜叶片反射率光谱预测其氮素含量,以及是否可以用预测的光谱特征值与氮素含量建立相关模型。实验结果表明,反射率光谱的转化形式R的一阶微分为预测油菜氮素含量的最佳形式,最佳波段选择与其他研究结果相似。短波红外光谱波段能较好预测氮素含量,但是选择的高相关性短波红外区域一般都较窄,因此可用高光谱和高辐射分辨率来准确描述油菜光谱特征。短波红外反射率的变化主要是由于植被化学信号的改变而引起的。直接太阳辐射率、观测设备、叶片振动以及大气湿度的细微变化都可能引起光谱一阶微分的变化。冠层反射率一阶微分R′建立的逐步回归模型拟合度较高。     

温室黄瓜病虫害的叶绿素荧光光谱分析

基于叶绿素荧光光谱分析技术,从光谱形态角度出发确定了波长685 nm作为健康与病虫害叶片分析的第一特征点,采用简单波段自相关选择与主成分分析方法相结合实现对光谱的降维处理,并在保持光谱信息达到99.999%的前提下将主成分因子个数由10降为5。对比分析了偏最小二乘回归、BP神经网络和最小二乘支持向量机回归三种建模方法,以真实值与模型预测值的相关系数作为评价标准,最终确定最小二乘支持向量机为温室黄瓜病虫害叶绿素荧光光谱分析的一种较为适宜的建模方法。     

基于红外光谱构建土壤苯乙烯污染预测模型

在室内条件下提取了苯乙烯在不同土壤中的光谱诊断波段及其范围,并以其作为土壤中苯乙烯识别及其含量预测的依据。采用微分处理法与光谱数据转换法对土壤光谱反射率进行处理,以增大样品之间的光谱变化差异,并采用多元线性回归(SMLR)、偏最小二乘回归(PLSR)和支持向量机(SVMR)方法建模以预测不同土壤中的苯乙烯含量。结果表明,受苯乙烯污染的不同土壤的光谱特征分别位于1800,2200,2400 nm附近;受自身理化性质及苯乙烯含量影响,土壤光谱反射率的降速先增大后减小,直至苯乙烯在土壤中饱和,反射率变化趋于稳定。PLSR模型对土壤中苯乙烯含量的预测效果最优,SMLR模型次之,SVMR模型较差。PLSR模型的决定系数为0.982～0.998,模型稳定性强,其校正标准差与预测标准差的差值为0.004～0.016,模型预测精度高。     

Radionuclides in deposition in the Ignalina NPP region in 2005

Results of radionuclide activity concentration measurements in deposition and ground-level air conducted at the station of the Institute of Physics situated 3.5 km from the Ignalina Nuclear Power Plant (Ignalina NPP) in 2005 are analyzed. Atmospheric depositional fluxes of ⁷Be, ⁶⁰Co and ¹³⁷Cs are estimated. Radionuclide particle deposition rates are calculated. The Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory (HYSPLIT) model of the global dispersion and deposition is used to explain variations in the ¹³⁷Cs activity concentration in the ground-level air in the Ignalina NPP region in 2005. An increase in the ¹³⁷Cs activity concentration of up to 17.4 μBq m⁻³ on 30 October-5 November is studied. Modelling results show that the Chernobyl NPP Unit 4 Sarcophagus and the radiocaesium resuspension from the Chernobyl NPP accident polluted regions are sources of ¹³⁷Cs to the environment of the Ignalina NPP. Results on solubility in water of aerosols — carriers of ¹³⁷Cs — are discussed.     

Scale-free phenomenon in industries in China

In this paper, we investigate the data of industries in China and find that the frequency distributions of fixed assets and fixed-assets’ investment of industries obey power laws. We show that these power-law modes can be explained by the rules of the Simon Model, rather than the existing investment theories such as the classical investment theory or acceleration principle. Moreover, the mechanism of the investment distribution may be similar to the forest-fire model of self-organizing criticality. By introducing the complex system methods, this research changes the traditional opinion of the investment and gains some meaningful understanding in the dynamics of industries and the economic cycle.     

Absorption in the final state in reactions and decays in the medium

The role of strong absorption of particles in intermediate and final states has been considered. The range of applicability of phenomenological models of absorption has been studied. This model is nonuniversal. Its applicability depends on the type of interaction Hamiltonian and matrix element used. We also demonstrate that the violation of the unitarity condition can produce a qualitative error in the results. The absorption (decay) in the final state does not tend to suppress the total process probability as well as the probability of the channel corresponding to absorption. This is true for the reactions, decays and nˉ conversion in the medium.     

国内CIDEP研究进展

化学诱导动态电子极化（CIDEP）是检测瞬态顺磁粒子并表征其特征的强有力的手段,对于研究光化学和光物理瞬态过程的微观机理和规律有重要意义. 本文较为详细地总结了4种常见的CIDEP机理,讨论了各种极化谱及相应的极化条件;简要介绍了国内研究小组在CIDEP理论以及在均相溶液和微复相体系中光化学过程的CIDEP研究成果.      

On phase-coherence in rescattering in multiphoton ionization and in higher-order harmonic generation

Summary  The recently discovered plateau and rings in high-order multiphoton ionization apparently have their origin in rescattering. Similarly, rescattering is involved in higher-order harmonic generation. Using a simple one-dimensional model, it is shown that the phase-coherence in this rescattering process is of considerable importance. The authors of this paper have agreed to not receive the proofs for correction. This work has been supported by the East-West Program of the Austrian Academy of Sciences and by the Austrian Ministry of Science and Transportation under project no. 45.372/2-IV/6/97. One of us (JZK) acknowledges the support of the Polish Committee of Scientific Research (grant KBN 2 P03B 007 13).     

Synergism in electron gas in crossed fields

An electron gas in crossed electric and magnetic fields of arbitrary strength is considered in the framework of nonequilibrium statistical mechanics. It is known that more than one independent frequency existing in a system, which are of comparable magnitude, can generate coherent synergic radiation. In the present system three independent frequencies exist: viz the synchrotron frequency due to the magnetic field, the hopping frequency due to the electric field, and the plasma frequency. It is shown that all these can combine to generate a new synergic coherent radiation. The results also show the possibility of interpreting the quantum nature of Hall conductance as due to density function alone. Besides these, the solution admits the Schubnikov-de Haas oscillation of the electrical conductivity due to change in the fields.     

集成电路微互连结构中的热迁移

高工作电流在集成电路微互连结构中产生大量焦耳热,引起局部区域的温升、形成高温度梯度,金属原子沿着温度梯度反向运动发生热迁移.热迁移是集成电路微互连失效的主要原因之一.阐述了热迁移原理、失效模式及原子迁移方程.综述和分析了在单纯温度场、电场和温度场耦合等不同载荷条件下金属引线和合金焊料的热迁移研究.归纳并提出了集成电路微互连结构热迁移研究亟待解决的问题. 关键词： 集成电路 微互连 热迁移     

室内声学中散射研究进展

近20年,界面散射研究在声场预测、定量测量和产品研发等方面取得了重要进展,加深了我 们对散射及其作用的认识。人们可以定量地评估、设计和优化散射产品,用更加丰富的手法进行室内 音质设计。     

原位动态电子显微学研究进展

随着电镜内原位技术的不断成熟和发展,透射电子显微镜不再仅仅是材料结构表征的工具,还是实现高精度纳米加工、性能测试等的重要手段。这不但丰富了纳米尺度下开展实验研究的方法,也拓宽了透射电子显微镜的应用范围,为纳米科学与技术的迅速发展提供了新的契机。本文侧重作者所在研究小组的研究工作,以"将纳米实验室建在透射电子显微镜里"的构想为主线,从材料的原位生长、结构加工、性能表征和器件构建等四个方面综述了近年来基于透射电子显微镜的代表性原位实验研究进展。