蝇视觉系统的图形-背景分辨的计算机模拟

蝇视觉系统的图形-背景分辨及模式分辨是计算机视觉研究中的重要问题之一。本文在Reichardt等的蝇视系统的图形-背景分辨的计算神经网络模型的基础上,对蝇视觉系统在非平稳条件下的图形-背景分辨进行了系统的计算机模拟。结果表明,模型与模拟对于行为实验结果具有预测能力。本文提出假设:人视系统的运动感知及初级模式分辨也可能是以运动检测器为输入端的图形-背景系统来实现的。     

视觉相对运动的神经计算原理

本文将定量行为实验与计算机仿真相结合,研究了蝇视觉系统的图形与背景相对运动信息的神经计算原理。在定量行为实验中仅检测了作定点飞行的蝇绕其垂直轴的扭矩信号。行为实验的主要结果是:(1)扭矩反应的动态特性不仅与图形和背景运动之间的相位有关,也与振动频率有关;(2)在全部检测的相对相位中,反应时程是给定的相位关系的“指纹”特征;(3)主尖峰反应幅度的变化是图形-背景分辨行为的多样性的灵敏的指标。计算机仿真的主要结果为:(1)“计算机蝇”,可描述至今为止在不同的相对运动条件下的扭矩反应的主要特征;(2)在不同刺激条件下的计算机仿真与相应的行为实验在其“指纹”特征方面完全符合;(3)计算机仿真中的反应时程与参数n,q,T和k密切相关。 本文的行为实验与计算机仿真在神经网络层次上加深了对视觉相对运动信息加工策略的理解。     

自组织神经树用于判别氟化物非晶态形成条件

1人工神经网络──自组织神经树模型人工神经网络（ANN）是八十年代中期迅速兴起的一门非线性科学．它力图模拟人脑的一些基本特性，如自适应性、自组织性、容错性等，已在模式识别、数据处理及自动化控制等领域得到了初步应用，取得了相当好的效果［1，2］．1993年，Tao－Li等提出了自组织神经树网络．它是一个多层树状网络（见图1），每个输入节点与所有神经树的节点（神经元）通过权W相联系，实现对输入信号的非线性降维映射．映射中保持拓扑不变性，即把拓扑意义下相似的输入（即在高维空间中距离较近的输入向量）映射到相同子树的节…     

三端晶体管的人工突触器件:材料、结构与系统

神经形态工程学旨在从硬件层面上构建人工仿生神经系统,模拟人脑独特高效的运行机制,进而实现神经形态感知和类脑计算功能.生物突触是人脑学习和记忆的基本结构与功能单元.因此,构建类生物突触结构、功能的电子器件是实现神经形态感知与计算的关键.相较于两端的阻变器件,三端突触晶体管在实现多态调控和降低能量消耗上都具有优势.此外,三端突触晶体管还可以将压力、温度等外界物理刺激转化为电信号,在采集视觉、听觉、嗅觉等信号来工作的人造感知神经系统方面有广阔的应用前景.本文综述了三端突触晶体管的材料选择、器件结构以及功能应用,并重点介绍了基于三端突触晶体管的人造视觉、听觉和嗅觉三种感知系统的最新进展.最后,总结了三端突触晶体管及其构建的人造感知系统面临的挑战,并对其未来发展进行了展望.     

动态细胞骨架网络的自组织与力学性能

细胞骨架是由微管、肌动蛋白丝和中间纤维三种蛋白丝为主要成分组成的复合动态网络结构，在结合蛋白、辅助调节蛋白和马达蛋白的参与下帮助细胞实现运动、分裂和生长等基本生命过程。研究体外纯化的细胞骨架蛋白和马达蛋白网络，可以深入了解控制自组织亚细胞结构动力学行为的基本原理，为设计类似生命的活性物质和机器提供方向。本文综述了近年来基于纯化蛋白在体外简化环境中实现的细胞骨架蛋白-马达蛋白网络，重点介绍其非平衡本质、活性应力和动态网络的产生，以及这种动态网络对亚细胞结构和宏观尺度活性材料自组织过程的影响。此外，还简要介绍了细胞骨架蛋白-马达蛋白网络在构建体外仿生系统中的应用。     

有机神经形态机器视觉器件及系统

随着有机半导体材料及其器件的快速发展,有机电子学在可穿戴设备、人工智能等发面取得快速发展.有机半导体材料具有成本低、生物相容性好、光谱响应可调、柔性度好等优势,在光电器件等新兴智能感知领域显示出巨大的商业应用潜力,同时也是制造柔性仿生视觉传感器不可或缺的组成部分.本文从有机光电材料分类及用于视觉仿生感知的光电器件层面重点介绍了近年来人工神经形态视觉智能传感系统的研究进展,包括应用较多的视觉触觉多感集成系统.最后阐述了发展有机仿生视觉系统的重要意义与现存挑战以及展望,为将来有机视觉感知应用及多感集成提供可行的研究方向.     

基于自组织特征映射神经网络的金银花分类研究

自组织特征映射神经网络(SOM)以无监督方式进行网络训练,具有自组织功能。网络通过自身训练,自动对输入模式进行分类。中药药用价值与其所含微量元素有直接的关系,药材分类是中药质量控制的重要方法。将金银花中微量元素含量作为网络输入,利用自组织特征映射神经网络对不同产地金银花进行分类。结果表明分类效果较好,符合生产实际。     

颗粒流体系统的非线性行为

该文讨论颖粒流体系统的研究现状和可能的发展方向。认为非线性行为是实现颖粒流体系统定量化的难点所在,它可分为来源于颖粒流体相互作用的内在非线性和来源于外界影响和非理想物性的次生非线性。内在非线性引起系统内的自组织现象、分支现象和混沌运动,次生非线性则使得内在非线性的分析更加复杂。提出了认识非线性行为的两种可能途径:(1)把系统进行多方面的分解,即运动分解为极值和动态,能耗分解为可逆和耗散,过程分解为有序和无序,结构分解为不同尺度;(2)将该系统处理为尺度差别很大的两种介质的相互作用并进行计算机图形仿真。     

大气运动的自忆性方程

基于大气运动是一种不可逆过程的观点,引进了忆及过去时次资料的记忆函数。通过定义Hilbert空间中的内积,导出了大气运动的自忆性概念,从而把通常的大气运动方程推广为包含多时次观测的自忆性方程。作为示例,文中给出了正压无辐散模式和正压原始方程模式的自忆性方程。 文中证明了现存的若干差分格式可以通过给记忆函数以特殊值而从自忆性方程中导出,论证了现有的多时次数值预报模式可以统一在自忆性方程的框架中。在求记忆函数时若采用随机型方法,就可使自忆性方程变为一种动力-统计预报模型。     

二次离子质谱生物成像

二次离子质谱作为目前空间分辨率最高的质谱成像技术,以其免标记、高灵敏、多组分检测优势和亚微米级高空间分辨成像优势为诸多生命科学问题的研究提供了全新的分析手段,在基础细胞生物学、组织生理病理学、生物医药与临床医学等领域的研究中得到了广泛应用.本文综述了二次离子质谱在生物组织、细胞、仿生生物膜等体系中的质谱成像研究进展.     

生物电化学仪器的发展现状与展望

电荷传递是生命运动的基本过程之一,电化学方法在生命科学中的应用为相关生命现象的研究提供了一个有效而独特的物理化学视角,并带来超出常规生物学检测的丰富信息.随着生物电化学研究的不断扩展和深化,已从早期的生物分子电化学研究深入向活体、活细胞、单活细胞水平甚至活细胞中单分子水平发展.研究者对仪器设备性能如灵敏度、分辨率(时间分辨、空间分辨和能量分辨)和操作性等提出了越来越高的要求.本文综述了生物电化学仪器在应用领域和研究领域的现状,重点介绍单细胞电化学检测系统的构建,并初步探讨国内生物电化学研究仪器的发展趋势.     

用于电分析化学重叠信号分辨的样条小波自卷积法

以正弦函数为分辨因子与样条小波滤波器相作用,使其构成样条小波自卷积法的峰分辨器,利用样条小波峰分辨器可以直接分开计算机模拟的不同类型的重叠双峰,分峰前后峰面积和峰位置的相对误差均小于5．0％;将其应用于电分析化学重叠信号的实验数据处理,得到较满意的结果。同时,为样条小波峰分辨器分辨因子提供了新的选择。     

自振荡凝胶的仿生运动

定向运动是生命体最基本的功能,是其进化、生存和繁衍的前提。近年来为了研究生命体的运动机制,许多人工系统被相继开发并用于模拟部分生命体的运动行为。在诸多人工仿生系统里,自振荡凝胶由于同时具有内部驱动产生动能、运动定向性、无缆化和环境自适应等性能而备受瞩目。本文介绍了自振荡凝胶仿生运动的化学-机械能转换的理论根源并综述了仿生运动模式研究近期的进展,在此基础上展望了自振荡凝胶运动研究面临的机遇、挑战和未来发展方向。     

MEH-PPV/层状硅酸盐纳米复合物的光物理性质

用稳态和时间分辨荧光光谱技术,结合13C固体NMR研究了共轭高分子聚2-甲氧基-5-(2′-乙基-己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基(MEH-PPV)在层状硅酸盐(montmorillonite,MMT)纳米片层受限空间中的聚集态结构、性质和对外场的响应特性.结果表明,MMT二维纳米受限空间对MEH-PPV自聚集的阻隔作用,减少了MEH-PPV链间近程相互作用较强的H-聚集,增加了J-聚集含量.结果激发态激子自淬灭的几率降低,稳态荧光量子产率提高和动态荧光寿命的延长;通过共轭碳原子的自旋-晶格弛豫时间的测定,观察了MMT对聚合物分子运动的影响,并由此探讨了MEH-PPV凝聚态与光物理性质的关系.     

六方硫化钒晶体的空间群推演

晶体空间群推演是晶体结构描述和表达的关键环节,也是理论印证实验晶体结构的手段。因涉及数学方法、物理技术和图形软件,所以不仅是晶体结构教学的重点也是难点。本文基于六方硫化钒晶体结构测定的基本结构数据,用自编晶体学程序cryst 2015在图形软件上再现硫化钒的晶体结构。在点空间和三维实向量空间中,由线性映射表达平移和非平移对称操作,得到硫化钒的空间群和对应的矩阵表示群。由生成元的幂次连乘导出空间群群元素的生成顺序,以及由空间群导致的晶体学分类。这种借助实例的连贯推演方法,有助于建立晶体学知识结构框架,尤其能帮助初学者理解晶体学的科学思想体系。     

金属电势-pH图的研究及应用

阐述了电势-pH图的意义、研究现状及应用,详述了电势-pH图的计算机自动成图,主要包括：图形算法、算法的实现和图形表示;概述了电势-pH图在湿法冶金和防腐研究中的应用,并探讨了电势-pH图今后研究的重点和方向。     

精制透骨消痛颗粒防治骨性关节炎的计算机药理学

采用分子相似性分析、化学空间、分子对接、生物网络技术和药代动力学性质预测等计算机药理学方法研究中药精制透骨消痛颗粒中514个化合物的药理学机制. 结果表明: 该复方所含化合物在化学结构上具有多样性及大部分化合物在化学空间上具有类药性质; 通过514 与35个骨性关节炎疾病相关的公认靶标的相互作用及它们在靶空间的分布上阐明了精制透骨消痛颗粒防治骨性关节炎的可能作用机理, 发现了一些潜在的活性分子; 通过分析药物库中骨性关节炎的药物-靶点的作用网络及精制透骨消痛颗粒中分子-靶点的作用网络的异质性值、特征路径长度等特征, 揭示精制透骨消痛颗粒的多药物、多靶点、多途径分子作用机制. 结果有助于理解中药精制透骨消痛颗粒的复杂作用机制.     

三线性分解算法对液相色谱-质谱联用仪多样本测定数据分辨适用性的比较

从三线性分解算法对液相色谱-质谱联用仪(LC-MS)多样本测定数据分辨的适用性角度入手,探讨了双线性和三线性分解算法的实际应用效果、存在的问题及其解决方案。本文选择含有低丰度肽段和高干扰背景信号的代表性测定数据进行测试。结果表明,双线性方法不具有分辨唯一性,不能分离LC-MS多样品测定数据存在的背景干扰,从而不适用于低丰度肽段问题的分析。常规的三线性分解算法难以满足质谱信号具有的数学特性--稀疏性,分辨结果并不完全可靠。本文提出了具有非负约束的交替三线性分解(non-negative alternating trilinear decomposition, NNATLD)新算法用于LC-MS多样本测定数据分辨及数学分离,能够很好地适应质谱的数学特性,且具有计算资源节约和收敛速度快等特点。     

人眼在平稳追逐运动时的对比敏感度

用一个与移动光栅速度相同的光点来引导眼睛作追逐运动,当眼睛刚能察觉光栅与辅助光点作同步移动时的阈值对比度(TC)~*的倒数,即被定义为追逐(GP)~*对比敏感度(GP-CS)。在空间频率(SF)~*0.75,1.5,3,6,12周/度光栅以时间频率(TF)~*1,2,4,8或16赫兹移动的25种可能组合中,选出了20—21种,对GP-CS、闪烁(F)~*或运动的对比敏感度(F-CS)~*作了测定。如同一些作者的报道,直至光栅移动速度约5度/秒,GP-CS接近对静止光栅的条纹识别对比敏感度(PR-CS)( 20至-40％),而F-CS则从低到高空间频率,系统地高于(100—200％)到低于(30—60％)相应的PR-CS。将光栅在以2,4和8TF移动时的GP-CSF随空间频率变化的曲线与相应的F-CSF作比较,最容易看出这两种CSF和PR-CSF之间的差别和变化。GP-CSF的形状很接近零频的PR-CSF,这表明前者是由所谓的持续系统(sustained system)传递的,不过又伴有运动感。文中还讨论了持续系统参与产生运动感的作用以及眼睛作平稳追逐运动时图形视觉的作用。     

基于人工神经网络的生物组织质谱成像分类与识别方法

生物组织质谱成像技术不仅能够展示组织的生物分子信息,而且能直观地显示分子空间分布,是当今生物质谱的研究热点.如何对生物组织质谱成像的数据进行基于生物分子的有效分类与识别是该领域关注的重要问题,特别对于病变组织与其邻近非病变组织的区分与识别和生物组织功能区域的划分与鉴定具有重要的意义.本研究开发出一种新的分类与识别方法.其流程是,首先进行质谱成像数据预处理,应用无监督的自组织特征映射网络区分组织样品区与非组织区域,提取组织区域的质谱数据,应用有监督的学习向量量化网络对已知类别数据进行学习训练,建立模型;应用模型对未知样品进行识别.应用本方法对6个膀胱癌患者的膀胱癌变组织与邻近非癌变组织的质谱成像数据进行分类与识别,结果显示,癌变组织判错率低于23.38％,而非癌变组织判错率低于9.08％,表现出较高的准确度;对3片邻近的小鼠大脑切片质谱成像数据进行白质与灰质区域划分,将中间的1片用于训练,两边的2片用于验证,结果显示,自组织特征映射网络的分类结果与学习向量量化网络的预测结果不一致率低于4％.本方法基于生物分子的质谱成像组织区域分类与识别,具有较高准确度和操作简便等优点,在临床医学研究领域有大规模的应用潜能.