基于深度学习的3D分子生成模型研究进展

分子生成作为药物设计领域的一个基本问题,旨在以低成本和高效率的方式设计出具有理想生物活性和药代动力学属性的新颖分子.近年来深度生成模型在药物设计中得到了广泛应用,大量的模型结构和优化策略得到探索,其中大多是生成一维或二维的分子结构.随着深度学习在处理几何图形数据上的快速发展,面向3D分子的生成模型被提出,因其在直接生成3D分子构象和基于结构的药物设计上的优势和潜力而越来越受到关注.本文对近年来国内外学者在3D分子生成上取得的成果进行了系统的总结和分析,从3D分子生成算法输入的角度将其分为基于隐变量的生成、基于2D分子图的生成和基于3D分子构象的生成;接着从3D分子生成算法输出的角度将其分类为定向生成和非定向生成;随后总结了相关生成模型在主要的公开数据集上的性能,以探究各种生成模型的优缺点;最后对未来可能的研究方向进行了展望.     

基于微燃机的HAT循环变工况性能分析

基于某微燃机构建了HAT循环,研究了其在功率下降(ISO条件)、环境温度变化时的变工况性能,并与简单循环、回热循环和RWI(注水回热)循环的设计工况、变工况性能进行了对比。结果表明, HNI、循环和RWI循环的变工况性能相似且好于简单循环和回热循环。其中,空气湿化程度的调整对于HAT循环变工况性能的稳定性起重要作用。但由于没有设置中冷器,且微燃机循环中可资利用的(火用)较少,HAT循环设计工况和变工况性能相对于其它循环的优势没有得到充分体现。     

一种压电驱动的三足爬行机器人

机器人领域涉及到力学、机械、材料、控制、电子和计算机等多个学科. 其中, 爬行机器人可在极端环境下工作, 进而可有效降低人工作业的危险性并提高工作效率. 因此, 爬行机器人一直是机器人领域的重点研究对象. 压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的新型功能陶瓷材料. 逆压电效应是指当在电介质的极化方向施加电场, 这些电介质就在一定方向上产生机械变形或机械压力, 当外加电场撤去时, 这些变形或应力也随之消失. 本文基于压电陶瓷的逆压电效应设计了一种由3条弯曲变截面梁支撑的一体化三足爬行机器人. 利用理论力学方法对该三足爬行机器人建立整体受力分析方程, 再用哈密顿原理对变截面、变角度梁建立动力学方程, 最终得到了可求解该三足爬行机器人的压电驱动腿固有频率的方程. 设计并制作了三足爬行机器人实物, 通过实验测试了不同弯折角度、不同驱动频率、不同负载、不同电压波形对运动方向及运动速度的影响. 最后利用不对称的驱动电压使三足爬行机器人实现了左转、右转以及不加导轨的近似直线运动, 实现了设计的3个方向的运动, 最后分析了该机器人的能耗问题. 该研究可为微型爬行机器人设计和实验提供参考依据.      

一类新的求解双边障碍问题的数值方法

针对双边障碍问题的离散互补形式,提出了一类新的格式将其等价转化为方程组的形式,并采用牛顿迭代法进行求解.实验结果显示所提算法能快速,有效地计算出数值解和接触集.     

运用Poincaré-Miranda定理数值验证变分不等式解的存在性

本文运用Poincaré-Miranda定理数值验证变分不等式问题解的存在性.证明这一新方法相对于已有的方法更具有普遍性,并通过数值例子说明本方法的高效性.     

NO分子宏观气体热力学性质的理论研究

采用量子统计系综理论,研究了基态NO分子宏观气体摩尔熵、摩尔内能、摩尔热容等热力学性质.首先应用课题组前期建立的变分代数法(variational algebraic method, VAM)计算获得了基态NO分子的完全振动能级,得到的VAM振动能级作为振动部分,结合欧拉-麦克劳林渐进展开公式的转动贡献,应用于经典的热力学与统计物理公式中,从而计算得到了1000-5000 K温度范围内NO宏观气体的摩尔内能、摩尔熵和摩尔热容.将不同方法计算得到的摩尔热容结果分别与实验值进行比较,结果表明基于VAM完全振动能级获得的结果优于其他方法获得的理论结果.振动部分采用谐振子模型对无限能级求和计算热力学性质的方法有一定的局限性,应当使用有限的完全振动能级进行统计求和.     

时间尺度上二阶拟线性阻尼动力方程的振动性分析

研究二阶拟线性时滞阻尼动力方程[a(t)|x^Δ(t)|^λ-1x^Δ(t)]^Δ+b(t)|x^Δ(t)|^λ-1x^Δ(t)+p(t)|x(δ(t))|^λ-1x(δ(t))=0的振动性,其中t ₀∈T,而T为任意时间尺度,考虑方程是非正则情形,即$\int^{∞}_{t_0}$[a^-1(s)e_-b/a(s,t₀)]^1/λ Δs < ∞。 通过引入广义Riccati变换,借助时间尺度上的有关理论,并结合不等式技巧,建立了该方程振动的一些新的充分条件,推广、改进并丰富了现有文献中的结果。     

面向变厚度柔性轧制工艺的帽型梁横向冲击吸能优化设计

作为汽车主要吸能构件的帽型梁的吸能提升设计是备受关注的问题.研究表明,通过优化薄壁结构的厚度可有效提升吸能性能,但复杂的厚度分布造成制造困难.针对可实现厚度调控的工艺,发展易制造的结构设计方法极为必要.本文基于变厚度柔性轧制工艺(variable gauge rolling, VGR)可实现厚度调控的特点,发展建立帽型梁横向冲击吸能优化设计方法.基于变厚度柔性轧制工艺生产的柔性轧制板(tailor rolled blanks, TRB)的特点,将受横向冲击的帽型薄壁梁设计成沿轴线分段变厚度、分段间设梯度过渡段的结构形式,通过调整各段厚度、分段位置和过渡层梯度变化规律,实现性能的优化.以应变能密度分布均匀为优化准则、基于混合元胞自动机(hybird cellular automata, HCA)方法构建优化模型和求解方法,并在迭代过程中施加满足轧制约束的过滤函数,使结构满足轧制工艺要求.其中,轧制约束的过滤函数由粒子群算法自动寻找.基于本文方法,具体设计了柔性轧制帽型梁横向冲击吸能最优的分段位置、各段厚度及过渡段厚度的梯度过渡方式,设计结果验证了方法的有效性.      

碳量子点修饰对有机-无机杂化钙钛矿阻变性能的影响

通过在前驱体中添加碳量子点（CQD）,制备了具有不同晶粒尺寸的有机-无机杂化钙钛矿CH3NH3PbI3(MAPbI3)薄膜,并以金（Au）和氟掺氧化锡（FTO）为电极制备了具有Au/CQD-MAPbI3/FTO结构的阻变器件．测试了CQD掺杂浓度对器件阻变性能的影响,并分析了其物理机制．结果表明：通过优化CQD掺杂质量浓度可以提升器件开关比,降低器件运行电压的波动．基于导电通道模型,器件阻变性能提升的可能原因为晶界主导的碘离子迁移随机性降低,导电通道结构简化．     

Br+CH3S(O)CH3反应机理的直接动力学研究

采用直接动力学的方法，对多通道反应体系Br＋CH3S（O）CH3进行了理论研究．在BH＆H-LYP／6-311G（2d，2p）水平下获得了优化几何构型、频率及最小能量路径（MEP），能量信息的进一步确认在MC-QCISD（单点）水平下完成．利用正则变分过渡态理论，结合小曲率隧道效应校正（CVT／SCT）方法计算了该反应的两个可行的反应通道在200K～2000K温度范围内的速率常数．在整个反应区间内，生成HBr的反应通道与生成CHa的反应通道存在着竞争，前者是主反应通道，后者是次反应通道．变分效应和小曲率隧道效应对反应速率常数的计算影响都很小．理论计算得到的两个反应通道的反应速率常数与实验值符合得很好．