半导体激光器的噪声特性神经网络仿真

通过求解含朗之万噪声项的速率方程, 给出了噪声特性解析表达式, 建立了半导体激光器噪声特性神经网络模型. 利用该模型对噪声进行了计算机仿真, 取得了与数值计算相一致的结果. 训练好的神经网络模型具有精度高、速度快等优点.     

基于神经网络的混沌系统鲁棒自适应同步

基于神经网络,研究了两个混沌系统都存在扰动情况下的同步问题.该方法能有效地克服不确定性对同步所造成的破坏,实现了良好的同步效果.针对Lorenz系统进行了数值计算.数值计算结果证明了所给方法的有效性. 关键词： 混沌系统 同步 神经网络     

量子细胞神经网络的超混沌特性研究

研究了由量子点细胞自动机构成的量子细胞神经网络的非线性动力学特性.以量子点细胞的极化率和量子相位作为状态变量，对3个细胞耦合的量子细胞神经网络进行了理论分析和计 算机仿真研究.结果表明，该网络系统呈现复杂的混沌动力学行为，混沌振荡产生非常容易. 由数值计算得到的两个最大正Lyapunov指数证实了该系统具有超混沌特性. 关键词： 量子点细胞自动机 极化率 量子细胞神经网络 超混沌     

基于深度物理启发神经网络的微波波导器件逆设计方法

使用物理启发的神经网络方法求解物理逆问题正成为一种趋势,但仅通过损失函数引入物理信息的方案难以求解.为解决电磁器件逆设计中物理启发神经网络模型不易收敛的问题,本文引出了深度物理启发神经网络.深度物理启发神经网络使用偏微分方程的基本解构成的网络替代传统的前馈神经网络,将数学物理模型嵌入网络结构.这一特点使深度物理启发网络的训练参数具有实际物理意义,相较传统物理启发神经网络拥有更简洁的损失函数,计算效率和稳定性也有明显提升.以二端口波导的散射参数设计为例,数值实验结果表明该方案在保证与设计目标相关性系数大于0.99的同时,最快可在25 s实现器件逆设计,且能够获得多样化的结构设计结果.本文提出的方法为逆物理问题求解构建及神经网络的物理信息嵌入探索提供了新思路.     

随机中毒对神经元网络时空动力学行为的影响

神经元细胞膜上的离子通道能够被一些有毒的化学物质阻断. 离子通道阻断会降低离子通道的电导率和激活通道数, 影响神经元的放电活动, 进而影响神经网络时空模式的动力学行为. 本文采用具有周期边界的近邻耦合Hodgkin-Huxley神经元网络, 数值研究了钠离子和钾离子通道随机中毒时神经网络时空模式的演化过程. 发现钠离子和钾离子通道随机中毒可以导致螺旋波破裂. 通过分析网络的放电概率, 发现钠离子通道随机中毒降低了神经网络的兴奋性, 且其对中毒的敏感程度与噪声强度有关; 钾离子通道随机中毒增强了神经网络的兴奋性. 与均匀的通道中毒相比, 随机通道中毒的神经网络具有更丰富的动力学行为. 最后, 采用无流边界条件对神经网络进行数值仿真, 得到了类似的结果. 该研究更真实地反映神经系统中毒时整体兴奋性的变化, 从另一个方面揭示离子通道中毒对网络时空行为的影响, 有利于更进一步理解离子通道在网络整体行为中的作用. 关键词： 神经网络 离子通道 随机中毒 时空动力学     

裂缝性介质多尺度深度学习模型

结合人工神经网络建立裂缝介质多尺度深度学习流动模型.基于一套粗网格和一套细网格,通过在粗网格上训练数据,多尺度神经网络能够以较少的自由度训练出准确的神经网络.并在粗网格上通过求解局部流动问题获得多尺度基函数,结合神经网络进一步得到精细网格的解.基于离散裂缝的流动方程可视为多层网络,网络层数依赖于求解时间步数.阐述裂缝介质多尺度机器学习数值计算格式的建立,介绍如何使用多尺度算法构建离散裂缝模型的多尺度基函数,并采用超样本技术进一步提高计算准确性.数值结果表明,多尺度有限元算法与机器学习结合是一种有效的流体流动模拟算法.     

基于神经网络的翼型气动力计算和反设计方法

开展了机器学习在翼型气动力计算和反设计方法中的应用研究,实现了在更大翼型空间范围内,人工神经网络的训练和优化,建立了翼型气动力计算模型,和给定目标压力分布的翼型反设计优化模型.作为机器学习领域兴起的研究热点,人工神经网络的研究工作不断深入,有研究者尝试将其应用于流体力学的学科范畴内.文章实现人工神经网络在翼型计算领域中应用的方法如下:首先通过Parsec参数化方法,围绕基准翼型构造了一定翼型空间范围的翼型库,利用XFOIL进行数值模拟,搭建了和翼型库具有一一映射关系的流场信息库.通过训练和优化神经网络,实现了基于此模型的快速、高可信度的翼型气动力预测,以及新型的翼型优化设计方法.通过自动化编程实现样本库的批量生成,实现了不同翼型空间的样本量下,神经网络的训练和优化过程.实验结果表明,在机器学习领域中,基于神经网络的翼型反设计模型的精确性高度依赖于训练样本量的大小和覆盖范围.      

基于神经网络的系泊系统主动式截断试验仿真

系泊系统主动式截断试验技术对缆索数值模型的求解速度有着较高的要求,而基于集中质量模型或有限元模型的缆索数值模型在计算时需要在每个时间步内迭代求解,因此求解速度缓慢。为解决此问题,采用神经网络辨识得到缆索上端点与截断点运动的时域等价近似模型。该等价模型在每个时间步内无需迭代求解,因此求解速度快于传统的缆索数值模型。同时利用商软OrcaFlex以及Matlab搭建了系泊系统主动式截断试验的仿真平台,将离线辨识得到的神经网络模型代替集中质量模型对缆索截断点运动进行求解。通过对比截断水深以及全水深下张力以及运动结果,说明了神经网络模型代替传统数值模型进行截断点运动计算的可行性。     

飞行器大攻角非定常气动特性神经网络建模

大攻角气动特性预测与气动建模是新型飞行器提升飞行性能的重要内容.以轴对称导弹简化模型为研究对象，首先采用计算流体力学方法，对70°大攻角状态的非定常气动特性进行数值模拟，计算方法基于RANS的N-S方程，湍流模型采用SA模型，对流场采用有限体积法离散，无黏项采用Roe通量差分分裂格式，黏性项采用中心差分，时间推进采用LU-SGS格式的双时间步法.飞行器运动模式采用强迫振荡的方式，对5种不同振荡频率进行了非定常数值计算，并记录每一内迭代周期最终的气动力和力矩数值.其次，以CFD预测结果作为气动建模的样本，采用动导数模型、多项式模型等传统方法，进行气动建模，并分析其有效性和精度.最后采用神经网络方法对大攻角非定常气动力进行建模，并和动导数模型、多项式模型进行精度对比.结果表明，基于神经网络的人工智能气动建模方法具有较高的精度和适应性.该方法为飞行器大攻角非定常非线性气动建模，大攻角飞行稳定性分析与控制提供理论参考.      

波动光学MTF计算误差估计和新的计算方法

用数理统计方法,推导出波动光学MTF数值计算的误差估计式,它适用于对不同的数值计算方法进行自相关积分所求得的MTF值进行误差估计.本文根据波动光学的基本性质,提出了新的MTF数值计算方法,它具有较高的数值精度,更可观的计算量大大减少.     

光斑的形状因子及其在光纤定解问题中的应用

通过比较面光源与多极子点源两种辐射场,定义了光斑的形状因子,它决定于光斑上的源强分布.给出了形状因子的确定方法,求出了几种常见光斑的形状因子.把形状因子应用于光纤理论,补充了入射端面上的定解条件,完整地设定了定解问题.利用形状因子简单讨论了光纤端面的源强分布对光纤模式特性的影响 关键词： 光纤光学 多极子面光源 形状因子     

A new stroboscopy rating form

A newly developed stroboscopy rating form is presented. The evolution of the new form is discussed by focusing on how problems with another commonly used form led to its development. Interjudge agreement and intrajudge reliability data for the new rating form reveal that the parameters of phase closure, phase symmetry, and phase regularity remain difficult to rate even with the revised rating form.     

Structural Organization of syndiotactic polystyrene films crystallized in the β form

Syndiotactic polystyrene (sPS) films were obtained either by casting or by melt crystallization in the β form. Different thermal treatments of the melt led to mixed α and β forms. The structural organization was investigated by x-rays, transport properties, and Fourier transform infrared analysis. The β form is characterized by chains in zigzag planar conformation. For samples prevalently in β form, the fraction of impermeable phase, derived from sorption measurements, was found coincident with the fraction of crystalline phase derived from x-rays. In samples with mixed α and β forms, however, a fraction of mesophase is also present. The β form of sPS is stable to dichloromethane, whereas the α form is transformed into a crystalline form with the chains in helical conformation. Nevertheless, when the relative fraction of β form is lower than a critical value, it also dissolves in liquid dichloromethane, undergoing the conformational transition into the helical form.     

Non-Noether Conserved Quantity for Relativistic Nonholonomic System with Variable Mass

Using form invariance under special infinitesimal transformations in which time is not variable, the non-Noether conserved quantity of the relativistic nonholonomic system with variable mass is studied. The differential equations of motion of the system are established. The definition and criterion of the form invariance of the system under infinitesimal transformations are studied. The necessary and sufficient condition under which the form invariance is a Lie symmetry is given. The condition under which the form invariance can be led to a non-Noether conserved quantity and the form of the conserved quantity are obtained. Finally, an example is given to illustrate the application of the result.     

The mechanism for negative photochromism of spiropyran in silica

The mechanism for negative photochromism of spiropyran in silica was investigated. Prior to our study, the chemical origin of the high thermal stability of the photomerocyanine form (PMC‐form) dispersed in perhydropolysilazane (PHPS), which is converted to silica at ambient temperature, had been investigated. The high thermal stability of the PMC‐form is attributed to the protonated PMC‐form (H???PMC‐form), which is produced by intermolecular hydrogen bonding between oxide anions generated by the cleavage of the C ? O bonds and the partially uncondensed Si ? OH and O ? H bonds of silica. Furthermore, the H???PMC‐form could be thermally isomerized from the SP‐form without UV light irradiation. This specific phenomenon is caused by the so‐called negative photochromism. In this study, we proposed a mechanism for negative photochromism according to the relationship of the highest occupied molecular orbital (HOMO) and the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO). The relationship between the HOMOs was determined using cyclic voltammetry (CV) and ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS). On the other hand, the relationship between the LUMOs was determined from the respective optical bandgap. As a result, the HOMO level of H???PMC‐form was ?6.1 eV and that of SP‐form was ?5.3 eV. Accordingly, the thermodynamic stabilization of H???PMC‐form was attributed to the thermal isomerization through negative photochromism from the SP‐form. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Lagrange系统形式不变性和Lutzky守恒量

研究Lagrange系统形式不变性导致的Lutzky守恒量．给出Lagrange系统形式不变性的判据，得到了系统的形式不变性是Lie对称性的充分必要条件．利用Lutzky的结论[6]证明了Lagrange系统形式不变性能导致Lutzky守恒量．举例说明结果的应用．     

EPR型连续变量纠缠态的正规乘积方法求解

提出了一种求解EPR型连续变量纠缠态在Fock表象中的具体形式的方法.该方法利用量子场论中的正规乘积的性质,通过对正规乘积形式的玻色子算符函数的运算,导出了Fock表象中两粒子EPR型连续变量纠缠态(即两粒子算符X1-X2和P1 P2的共同本征态)的具体形式.该方法可以进一步推广至多粒子EPR型纠缠态相应具体形式的求解.因而,这是一种求解此类纠缠态在Fock表象中具体形式的普遍技术.     

Hyperon-Neutron Elastic Scattering

It is shown that the Chou-Yang model can be extended to hyperon-neutron elastic reactions at high energies by assuming that the hadronic form factor of neutron is proportional to its magnetic form factor. It is also predicted that the scaling of magnetic form factor of neutron with charge as well as magnetic form factors of proton implies that the differential cross sections of corresponding hyperon-proton and hyperon-neutron reactions should be equal.     

非完整系统的形式不变性与Hojman守恒量

研究非完整力学系统的形式不变性导致的非Noether守恒量——Hojman守恒量. 在时间不变的特殊无限小变换下，给出非完整系统形式不变性的确定方程、约束限制方程和附加限制方程，提出并定义弱（强）形式不变性的概念. 研究特殊形式不变性导致特殊Lie对称性的条件，由系统的特殊形式不变性，得到相应完整系统的Hojman守恒量以及非完整系统的弱Hojman守恒量和强Hojman守恒量. 给出两个经典例子说明结果的应用. 关键词： 分析力学 非完整系统 形式不变性 非Noether守恒量 Hojman守恒量