热红外光谱的石榴子石亚类识别方法

高光谱技术快速、无损、精确探测矿物,能够清楚的反映矿物化学成分的改变。石榴子石在热红外波段具有诊断性的三峰式特征。反射峰波长与化学成分关系密切,所以可以依据石榴子石在热红外波段的光谱特征开展其亚类分类研究。钙铬榴石和锰铝榴石反射峰位置易于与其他亚类区分,而铁铝榴石和镁铝榴石、钙铁榴石和钙铝榴石的反射峰位置有较大重叠区域,无法直接判别,因此亟需一种基于热红外光谱的快速、准确识别石榴子石亚类的分类方法。基于热红外光谱库中85个不同类型的石榴子石样本数据获取其3个反射峰位置及波长差值信息,利用非线性BP神经网络、聚类分析以及多元线性判别分析3种方法开展石榴子石亚类识别实验,并运用精确率、召回率和F1值进行分类精度评价。结果显示：BP神经网络算法分类的精确率、召回率和F1值均能达到100%,铁铝榴石和镁铝榴石、钙铁榴石和钙铝榴石得到很好地区分;聚类分析和多元线性判别分析分类的精确率、召回率和F1值分别为86.1%、80%和79.2%,84.2%、80%和79.5%,这两种方法对反射峰重叠的铁铝榴石和镁铝榴石、钙铁榴石和钙铝榴石分类效果不好,因此BP神经网络更适合石榴子石亚类识别。本研究利用BP神经网络强大的非线性自动映射能力,找到了石榴子石热红外谱段反射峰位置与亚类类型之间复杂的映射关系,证明了BP神经网络方法与热红外光谱特征结合使用的可行性与优越性,为石榴子石亚类识别提供了快速有效的技术支撑,同时为其他矿物的快速有效识别提供了良好的技术启示。     

基于卷积神经网络和近红外光谱的太平猴魁茶产地鉴别分析

太平猴魁茶因其特有的“喉韵”深受广大消费者喜爱,不同产地太平猴魁茶市场价格相差较大,如何实现产地精准鉴别是目前促进绿茶产业发展的关键因素。依赖于人工经验的感官评审方法主观性强、稳定性差,无法应用于实际生产检测过程。作为目前主要的检测分析方法,化学分析方法周期长、检测成本高,而且目前没有用于茶叶产地鉴别的统一标准。近红外光谱（NIR）作为一种无损检测分析方法,具有快速、非破坏性、无污染等特点,但是不同产地太平猴魁茶主要内含成分及其含量基本相同,不同产地样本光谱特征峰分布相似,导致常规分析方法无法有效选择特征变量。卷积神经网络（CNN）作为经典深度学习网络模型之一,具有强特征提取和模型表达能力。采用太平猴魁茶产地光谱特征分析,利用一维卷积神经网络模型（1-D CNN）提取太平猴魁茶NIR特征,提出一种基于1-D CNN和NIR的太平猴魁茶产地鉴别分析方法。试验以6个不同产地共120个样本为研究对象,分析10 000~4 000 cm-1范围内的光谱信息;将样本随机划分为训练集（84,占70%）和测试集（36,占30%）,分别讨论不同间隔采样、网络结构、卷积核大小及激活函数对产地鉴别结果的影响,并引入Dropout方法对比分析模型过拟合现象;最终建立一个具有9层结构的1-D CNN模型。蒙特卡罗试验结果表明,相比于基于原始光谱数据（40.57%,7.06）和PCA方法（31.93%,6.96）的太平猴魁茶产地预测模型准确率和标准差,基于1-D CNN的太平猴魁茶产地鉴别模型预测精度和稳定性更高,其测试集预测准确率平均值和标准差分别为97.73%和3.47。因此,1-D CNN可有效提取太平猴魁茶不同产地NIR特征,提高太平猴魁茶产地鉴别精度,为太平猴魁茶精准产地鉴别及溯源分析提供参考。     

Self-organized criticality and color vision: A guide to water–protein landscape evolution

We focus here on the scaling properties of small interspecies differences between red cone opsin transmembrane proteins, using a hydropathic elastic roughening tool previously applied to the rhodopsin rod transmembrane proteins. This tool is based on a non-Euclidean hydropathic metric realistically rooted in the atomic coordinates of 5526 protein segments, which thereby encapsulates universal non-Euclidean long-range differential geometrical features of water films enveloping globular proteins in the Protein Data Bank. Whereas the rhodopsin blue rod water films are smoothest in humans, the red cone opsins’ water films are optimized for smoothness in cats and elephants, consistent with protein species landscapes that evolve differently in different contexts. We also analyze red cone opsins in the chromatophore-containing family of chameleons, snakes, zebrafish and goldfish, where short- and long-range (BLAST and hydropathic) amino acid (aa) correlations are found with values as large as 97%–99%. We use hydropathic aa optimization to estimate the maximum number _Nmax$N_{max}$ of color shades that the human eye can discriminate, and obtain 10⁶<_Nmax<10⁷${10}^6<N_{max}<{10}^7$, in good agreement with experiment.     

光电倍增管在磷酸液声致发光实验中的应用

对不同厚度液体进行光强测量,深入探索空化气泡的运动,研究发光机理很有意义。用超声激励法在磷酸液体中实现多泡声致发光,研究不同共振频率下发光的特点。利用光电倍增管多次测量发光强度相互比较,结果是在液体厚度10 cm、驱动频率f=21.061kHz和f=20.316kHz时,周期性较好为50μs,液体通过漩涡集中气泡可以使更多气泡发光;在液体厚度3 mm、驱动频率f=17.91kHz和f=19kHz时,周期性很好为25μs;且光信号都较强。结论是磷酸中声致发光强度、周期与液体厚度、驱动频率密切相关。本文以磷酸液多泡声致发光实验研究为基础,从内部和外部原理来出发,详细介绍了光电倍增管在多泡声致发光光强测量中的实用,为今后研究者提供了一些经验。根据实验过程中遇到的一些实际问题提出了建议和改善意见。     

基于1–10GHz空地链路信号的雨强监测方法可行性研究

空地链路上的微波信号受降雨影响, 会产生功率衰减和去极化效应. 基于这些物理特性, 本文提出利用1–10 GHz空地链路信号的降雨干扰项获取雨强的方法, 并开展了相关理论研究. 根据空地链路信号与雨滴复杂的相互作用, 研究了空地链路信号频率为1–10 GHz时, 雨强 (rain rate, R) 对衰减 (attenuation, A) 和交叉极化分辨率 (cross-polarization discrimination, XPD)的影响, 分别建立了A-R和XPD-R关系模型. 通过数值模拟, 分别分析了利用上述两个关系模型估测雨强的可行性, 并系统研究了不同频率、极化方式和仰角条件下的适用性. 研究结果表明, 对于水平极化或圆极化, 且频率较高的空地链路信号, 利用A-R关系反演强降雨具有理论上的可行性; 对于不同频率和极化方式的信号, XPD-R关系模型都可以用于反演雨强, 并且对于1–50 mm·h^-1范围内的雨强, XPD较为敏感; 不同仰角条件下, A-R和XPD-R 模型都适用. 在4–10 GHz时, 本文的XPD-R模型和国际电信联盟ITU-R中XPD预测模型的结果非常接近. 所得出的结论对于下一步开展相关的验证实验, 拓展卫星系统的气象应用, 实时估测降雨强度, 实现全球降雨观测具有重要的参考价值. 关键词： 空地链路信号 雨强 衰减特性 交叉极化分辨率(XPD)     

扩散先验分布下Bayes多总体分类判别方法的构造

本文研究了各总体服从多元正态分布 ,其未知参数的先验分布均为扩散先验分布时 ,如何利用待判样品的预报密度函数、构造后验概率比并据此对样品进行分类与判别 ;此方法并不需要假设各总体分布的协方差相同 ,而且在预试样本容量较小时仍然可行。     

A detector telescope with charge coupled devices for particle dosimetry in space

A telescopic device with charge coupled devices (CCDs) for particle dosimetry in space has been developed. Data on ionization events of energetic particles passing the CCDs are processed in an image analyzing system of a PC. As ‘Charged Particle Telescope’ (CHAPAT), the equipment was flown on the russian space station MIR during the EUROMIR mission in 1995. The response of the CCDs to various charged particles and methods for the discrimination of heavy particles in CCDs are discussed. First results of a correlation of temporal particles fluxes to the actual orbital parameters of MIR clearly identify passages through the South Atlantic Anomaly (SAA).     

Chiral discrimination in biomimetic systems: Phenylalanine

Chiral discrimination and recognition is important in peptide biosynthesis, amino acid synthesis and drug designing. Detailed structural information is available about the peptide synthesis in ribosome. However, no detailed study is available about the discrimination in peptide synthesis. We study the conformational energy variation of neutral methoxy phenyl alanine molecule as a function of its different dihedral angle to locate the minimum energy conformation using quantum chemical theory. We compared the intermolecular energy surfaces of phenyl alanine molecule in its neutral and zwitterionic state using quantum chemical theory as a function of distance and mutual orientation. The energy surfaces are studied with rigid geometry by varying the distance and orientation. The potential energy surfaces of L-L and D-L pairs are found to be dissimilar and reflect the underlying chirality of the homochiral pair and racemic nature of the heterochiral pair. The intermolecular energy surface of homochiral pair is more favourable than the corresponding energy surface of heterochiral pair.     

提高综合滤波器鉴别率的一种有效方法

提出一种提高综合滤波器鉴别率的有效方法，其做法是：对样本集在等相关峰条件下求解综合滤波器的同时，使样本集的互补样本满足零件相关峰条件，此方法把训练模式类同所有其它模式类在映射空间的距离拉大，有效地提高了综合滤波器的鉴别率，以取自同一手指纹为样本集，求解综合鉴别函数后，建立了指纹的实时模式识别系统，实验结果表明本文提出的改进方法对提高综合滤波器的鉴别率是非常有效的。