计算化学中的机器学习

机器学习带来的技术革命波及甚广,计算化学也从中受益.正确地将机器学习引入计算化学,有望突破现有方法在计算精度和计算效率上的瓶颈.本文针对计算化学中的机器学习方法及其应用,从势能面计算、分子动力学模拟和材料基因组工程中的分子设计三个方面进行了概述.     

阻塞性肺病与微量元素

慢性阻塞性肺病是一类由于各种内外原因引起的以呼吸气道阻力增高为特征的慢性疾病,包括慢性支气管炎、慢性阻塞性肺病气肿和慢性肺源性心脏病。阻塞性肺病与铜、锰、铬、铁有关。有观察显示,慢性阻塞性肺病患者全世界血锰、铜高于正常对照组,全血铬、铁低于正常对照组。另一研究者也发现慢性阻塞性肺病患者的血清铜较正常人高,而锌、铁、硒、铅与正常人无差别。慢性阻塞性肺病患者应补充锌、铁和硒。除寒冷、大气污染、吸烟之外,病毒感染如感冒,细菌感染如流感嗜血杆菌、肺炎球菌及甲型链球菌感染是导致慢性气管炎的重要原因。补充微量元素锌、铁和硒以提高机体免疫力对避免慢性气管炎反复发作至关重要。目前认为,慢性阻塞性肺气肿是许多内外因素综合作用下,肺内蛋白分解酶增多及对该酶类的抑制过程受抑制所造成,且与肺内皮细胞受损有关。气道内的慢性炎症及吸烟能使多型核粒细胞释放较多的自由基而造成肺内皮细胞的损害。硒是重要的抗氧化剂且为抗氧化酶的主要组分。锌通过促进谷胱甘肽过氧化物酶的合成,参与自由基反应所产生的过氧化物的清除。所以硒、锌皆有保护肺内皮细胞免受自由基损害的作用。硒锌氨基酸口服液是合适的微量元素补充剂。阻塞性肺病与微量元素@颜世铭     

金衢盆地加积型红土地球化学特征

金衢盆地广泛分布着不同类型的第四纪红土。通过X射线荧光光谱法（XRF）对金衢盆地的85个样品进行了测试。结果表明：（1）主量元素组成以SiO2、Fe2O3、Al2O3为主,K、Na、Ca、Mg等易溶组分的含量很低,TiO2含量的平均值高于UCC值;（2）MnO含量在网纹红土和均质红土的交界处明显聚集,推测与不同沉积物交界处理化性质突变有关;（3）在剖面上,SiO2、Fe2O3、AkO3等化学成分和硅铝率沿剖面变化的趋势,以及基岩和上覆沉积层的元素组成、化学风化指标和Ti／Zr的区别,均表明所研究的金衢盆地红土剖面具有较好的相似性,与典型的岩石风化壳存在明显差别。     

虾肝肠胞虫感染病理特征、18S rRNA基因序列及系统进化树分析

为调查浙江省部分地区虾肝肠胞虫(Enterocytozoon hepatopenaei,EHP)暴发来源及与其他宿主来源的微孢子虫进化关系,本研究利用形态学特征和分子鉴定,尝试对引起浙江多地凡纳对虾生长缓慢综合征的病原进行探究.同时基于18S rRNA基因序列分析该病原与其他地区及其他宿主来源微孢子虫的进化关系.结果显...     

磁共振成像谱仪梯度波形分析

梯度是磁共振成像（MRI）的关键环节.通过采集谱仪梯度波形信号并进行分析,提取出各通道波形的特征点,从而有助于快速准确地判断谱仪梯度硬件电路或脉冲序列编写是否存在问题.采用虚拟仪器LabVIEW软件控制高速采集卡DAQ-2005设计实现多路采集系统,对谱仪的梯度输出进行采集.通过对波形数据进行直方图统计、滤波、差分计算等分析,提取出波形的特征点,这些特征点包含时间与幅度信息.使用实验室自主研发的谱仪进行了多次实验,对该方法进行验证,证明了该方法的有效性,也为谱仪研制和脉冲序列开发提供了一种辅助测试方法.     

温度变化导致航天相机光学系统像面位移的研究

温度变化导致的像面位移会影响航天相机光学系统的成像质量。根据高斯光学理论,推导出了温度变化时的相机光学系统的像面位移公式,确定了温度敏感性最低的主、次反射镜的材料及与之相匹配的镜筒材料。最后计算和比较了在不同温度变化时的光学系统的传递函数。     

氧化光栅型垂直腔面发射激光器的研究

通过分析矩形出光孔径和亚波长金属光栅结构,发现大孔径高功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)的偏振控制的难点在于横模非常复杂。因此提出一种新型的氧化光栅型VCSEL结构,不仅能够很好地在有源区内引入各项异性的增益结构,并且最大的优势还在于能够完美地控制大孔径VCSEL的横模。通过有限元软件对器件有源区的电流分布进行了模拟,发现当光栅脊的宽度为1.8 μm时,载流子在光栅两端聚集的现象基本上可以消除,而且其电流密度分布差可以达到很高。     

小型内窥镜干涉型光纤陀螺仪装配质量控制系统（英文）北大核心CSCD

提出一种用于干涉型光纤陀螺仪(IFOG)装配质量控制的内窥镜系统设计及相关图像分析方法。同时采用1.0mm与2.4mm工业内窥镜系统采集IFOG内部图像与视频数据;并利用多自由度运动控制平台调节内窥镜工作姿态以保证图像的顺利采集。在此基础上,设计了基于db4小波基的图像增强方法,基于灰度共生矩阵的图像纹理特征估计方法以及图像几何形状特征的计算方法等,用以进行内窥镜图像的分析。通过上述系统与方法的应用,能够有效检测出IFOG产品在装配过程中出现的多余物颗粒、光纤断纤或异常胶粘等质量问题,有效提高了IFOG产品的装配质量。     

基于改进U-Net的量子点STM图像分割

为提升量子点图像分割精度,降低特征识别误差,提出一种基于改进U-Net的量子点图像分割方法.首先,在预处理阶段,设计了以色彩通道为权值的灰度化算法,以提升后续分割效果.其次,在STM图像分割部分,在原始U-Net结构上引入中间过渡层以均衡网络各层特征.而后,建立数据集,并通过实验对比不同分割算法的精确度、召回率、F-measure.最后,将分割算法应用于量子点的特征识别,并测试了不同分割方式对应用的影响.实验结果显示,改进灰度化方法保留细节信息丰富,明显提升了量子点分割精度;改进U-Net的平均精确率、召回率、F-measure相较原始网络分别提升了13.83%、2.16%、8.13%.同时,实验数据表明由于分割精度的提升,量子点数量、纵横比等特征参数的识别更加精确.     

一类非线性发展方程的特征中心差分法

给出一类非线性发展方程的特征中心差分法,分别得到非规则网格上的位移u、速度u_t及其对空间变量x的一阶导数项的差分解和误差估计.所讨论方法的计算量与基于线性插值的特征差分法相当,其近似解与基于二次插值的特征差分法的近似解具有相同阶的误差估计,u,u_t对空间变量x的一阶导数近似均具有超收敛误差估计.数值试验说明了该方法的可行性和有效性.