字符串匹配算法在DNA序列比对中的应用

高通量测序技术的飞速发展让生物信息领域迎来了大数据时代。新技术在提供海量生物遗传信息的同时,也给分析这些数据带来了新的挑战。DNA序列比对是信息分析流程中的关键步骤,为后续的变异检测提供序列比对信息。2015“深圳杯”数学建模夏令营B题以DNA序列比对为研究课题,希望参赛学生给出序列快速比对的最佳方案。本文简要点评了各参赛队伍的解答情况,然后介绍了现有DNA序列比对软件中用到的算法和数据结构。     

压缩感知在化学交换饱和传递磁共振成像中的应用

化学交换饱和转移(CEST)磁共振成像(MRI)技术越来越多地应用于探测细胞蛋白质及其微环境属性的研究,在临床方面显示巨大的应用前景.但由于蛋白质浓度较低和采集的信号灵敏度较差,获取CEST MRI需要花费较长的时间.我们试图在满足CESTR MRI定量分析精度要求的条件下,通过压缩感知技术减少图像采集时间.实验测量数据结果显示压缩感知在数据降采样率小于等于5的条件下获取CEST的定量效应与完整采样获取的数据无显著性的差异.研究表明压缩感知应用于CEST MRI是可行的.     

Micro-CT参数对骨质疏松性椎体压缩性骨折术后复发的预测价值

本研究探讨Micro-CT参数对骨质疏松性椎体压缩性骨折(OVCF)患者术后复发的预测价值。选取OVCF患者127例,根据术后6个月骨折复发情况分为复发组(n=41)与未复发组(n=86)。患者均接受Micro-CT检查,对比两组Micro-CT参数,即骨体积分数(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁间隙(Tb.Sp)、结构模型指数(SMI),以及骨密度(BMD)、骨矿含量(BMC),分析各参数与BMD、BMC及术后复发相关性,并评价各参数对术后复发的预测价值。结果显示,复发组骨体积分数(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)低于未复发组,骨小梁间隙(Tb.Sp)、结构模型指数(SMI)高于未复发组(P<0.05);BV/TV、Tb.Th与骨密度(BMD)、骨矿含量(BMC)呈正相关,Tb.Sp、SMI与BMD、BMC呈负相关(P<0.05);将年龄、BMD、BMC等其他因素控制后,BV/TV、Tb.Sp、Tb.Th、SMI与OVCF术后骨折复发显著相关(P<0.05);BV/TV、Tb.Sp、Tb.Th、SMI联合预测OVCF术后骨折复发的曲线下面积(AUC)最大,为0.888(P<0.05)。提示Micro-CT参数在OVCF患者中呈异常表达,采用Micro-CT检查可为临床预测OVCF术后骨折复发提供科学指导。     

一种基于频域的红外图像去底纹动态压缩算法

红外传感器的前端采用高精度的A/D采样芯片具有14位的高动态范围,而显示设备一般支持256个灰度等级,只有8bit的数据带宽。为保留图像的高动态范围并同时保留重要的低对比度的细节,提出了一种新的基于直方图的红外图像动态压缩算法。通过频域分离完成低对比度细节保留和增强,以及通过时域动态范围拉伸实现背景和目标细节分离的策略,很好地解决了保留较强的细节对比度和大幅度动态范围缩减的矛盾需求。实验结果表明,相较于传统直方图方法,基于新算法的红外图像获得了具有良好细节表现能力的全局性映射压缩,较好地抑制了图像中的底纹,消除了图像的不均匀性。     

LNG尾气中提取氦气的流程分析

LNG产业的蓬勃发展为资源利用开发了新的途径。基于液化天然气尾气的特点,文中提出了一种与液化天然气产业联产氦气的新方法,设计了相应的工艺流程。通过对尾气进行增压脱酸、冷凝分离、加氧脱氢、内纯化除杂等多种处理,可对天然气尾气中的氦进行有效提取分离,最终达到纯氦的技术指标。该方法有望使国内不具备工业提取价值的氦资源重新得到利用,在国内建立一种新型的氦供应途径。     

确定性矩阵可分离压缩成像

针对可分离压缩传感使用的可分离随机正交矩阵在处理大尺度图像等高维信号感知时难度太大或成本过高的问题,引入确定性测量矩阵,提出确定性矩阵可分离压缩传感,可将如托普利兹矩阵及循环矩阵等具有确定性结构的矩阵作为可分离压缩传感的左、右可分离矩阵.该方案可以降低独立元素的数目,从而显著降低前端物理实现的难度与成本.数值模拟实验分别评估了该方法在不同采样率及不同图像尺寸下的压缩重建性能,结果表明该方法在独立元素非常少的情形下得到与原随机正交矩阵相近的重建质量,证明了其可行性.     

一种全光纤啁啾脉冲放大系统设计

提出了一种全光纤啁啾脉冲放大系统,在理论分析的基础上,利用分步傅里叶法,通过求解非线性薛定谔方程,对由组合A(1m的DCF+2m的EDF+3.08m的SMF)与组合B(1m的DCF+2m的LMA-EDF+0.61m的SMF)分别构成的两个全光纤啁啾脉冲放大系统进行分段数值模拟,结果发现,将重复频率为100MHz、峰值功率为33.3 W、脉宽为300fs的种子脉冲经过组合A构成的放大系统后,变为重复频率为100 MHz、峰值功率为18 062.43 W、脉宽约为56fs的脉冲;而经过组合B构成的放大系统后,种子脉冲则变为重复频率为100 MHz、峰值功率为31 022.24 W、脉宽约为50fs的脉冲。     

常见客体分子对笼型水合物晶格常数的影响

Natural gas hydrates are considered as ideal alternative energy resources for the future, and the relevant basic and applied research has become more attractive in recent years. The influence of guest molecules on the hydrate crystal lattice parameters is of great significances to the understanding of hydrate structural characteristics, hydrate formation/decomposition mechanisms, and phase stability behaviors. In this study, we test a series of artificial hydrate samples containing different guest molecules (e.g. methane, ethane, propane, iso-butane, carbon dioxide, tetrahydrofuran, methane + 2, 2-dimethylbutane, and methane + methyl cyclohexane) by a low-temperature powder X-ray diffraction (PXRD). Results show that PXRD effectively elucidates structural characteristics of the natural gas hydrate samples, including crystal lattice parameters and structure types. The relationships between guest molecule sizes and crystal lattice parameters reveal that different guest molecules have different controlling behaviors on the hydrate types and crystal lattice constants. First, a positive correlation between the lattice constants and the van der Waals diameters of homologous hydrocarbon gases was observed in the single-guest-component hydrates. Small hydrocarbon homologous gases, such as methane and ethane, tended to form sI hydrates, whereas relatively larger molecules, such as propane and iso-butane, generated sⅡ hydrates. The hydrate crystal lattice constants increased with increasing guest molecule size. The types of hydrates composed of oxygen-containing guest molecules (such as CO₂ and THF) were also controlled by the van der Waals diameters. However, no positive correlation between the lattice constants and the van der Waals diameters of guest molecules in hydrocarbon hydrates was observed for CO₂ hydrate and THF hydrate, probably due to the special interactions between the guest oxygen atoms and hydrate "cages". Furthermore, the influences of the macromolecules and auxiliary small molecules on the lengths of the different crystal axes of the sH hydrates showed inverse trends. Compared to the methane + 2, 2-dimethylbutane hydrate sample, the length of the a-axis direction of the methane + methyl cyclohexane hydrate sample was slightly smaller, whereas the length of the c-axis direction was slightly longer. The crystal a-axis length of the sH hydrate sample formed with nitrogen molecules was slightly longer, whereas the c-axis was shorter than that of the methane + 2, 2-dimethylbutane hydrate sample at the same temperature.     

LNG耐超低温柔性管道研究进展综述

LNG (液化天然气)耐超低温柔性管道是开采、运输、存储LNG过程中的关键装备之一, 被誉为是LNG外输系统的“血管”. 近年来, 随着LNG的开发逐渐由近海走向深远海, 耐超低温柔性管道作为LNG外输系统中的核心输运装备迎来了更加广阔的发展前景, 同时也面临着由更加严苛的海洋环境带来的结构失效的挑战. 本文针对LNG耐超低温柔性管道的工程应用背景、结构设计、内流分析等方面进行了调研与综述, 总结了LNG耐超低温柔性管道上述各项技术的研究进展. 分析了LNG耐超低温柔性管道的波纹管状结构、螺旋缠绕结构和高分子材料的柔顺性结构特征的力学机理, 总结了实现柔顺性结构的方法, 梳理了LNG耐超低温柔性管道管内流体计算分析的规律, 并对LNG耐超低温柔性管道相关技术的未来研究热点提出了展望. 我国在LNG耐超低温柔性管道相关技术的研究工作中起步相对较晚, 突破LNG耐超低温柔性管道的结构设计分析与工业应用中的关键力学问题, 实现LNG耐超低温柔性管道的国产化研制, 对于实现我国深远海天然气资源开发的“卡脖子”技术的自主可控, 助力“碳达峰”国家战略目标的实现具有重要意义.      

带有记忆核的可拉伸时滞吊桥方程解的长时间行为（英文）

吊桥方程解的长期动力学行为已有许多经典结论,但关于时滞吊桥方程动力学行为的研究甚少.本文研究带有记忆核的可拉伸时滞吊桥方程解的长期动力学行为,利用压缩函数的方法,获得该时滞吊桥方程拉回吸引子的存在性.