量子化学和统计热力学结合的实验:确定过氧化氢二面角

介绍一个面向高年级本科生的计算化学实验。通过量子化学计算与统计热力学方法相结合,预测了298 K时过氧化氢的二面角,并与实验值进行比较。通过这一应用实例,使学生能够深入理解结构化学和物理化学的相关理论知识,尤其是对统计热力学的本质有一个直观认识,提升学生利用统计热力学处理科学问题的能力。     

受蚁群分类行为启发的环形结构构建稳定性分析

 群集智能由简单个体之间的相互作用涌现出来,这种涌现出来的智能可以解决许多复杂的问题.首先,从环形分类结构和群体集聚行为结果的相似之处出发,在物体聚集的过程中引入了物体间的引力场和斥力场,对多种物体的环形分类结构的形成进行研究.然后,采用Lyapunov稳定性理论分析了同类物体在引力和斥力的平衡下,最终会稳定的被聚集在一定范围内,并且所有物体最终形成稳定的环形结构.最后,通过仿真实验对上述理论进行了验证.     

行人轨迹预测条件端点局部目的地池化网络

轨迹预测是自动驾驶系统中的核心任务之一。现阶段基于深度学习的轨迹预测算法,涉及目标的信息表示、环境感知和运动推理。针对现有轨迹预测模型在运动推理过程中对行人社交动机考虑不足,无法有效预知场景中行人在不同社交条件下局部目的地的问题,该文提出一种条件端点局部目的地池化网络(CEPNET)。该网络通过条件变分自编码器推理潜在轨迹分布空间来学习历史观测轨迹在特定场景中的概率分布,构建条件端点局部特征推理算法,将条件端点作为局部目的地特征进行相似性特征编码,利用社交池化网络过滤掉场景中的干扰信号,融入自注意力社交掩码来增强行人的自我注意力。为验证算法各模块的可靠性,使用公开的行人鸟瞰数据集(BIWI)和塞浦路斯大学多人轨迹数据集(UCY)对CEPNET进行消融实验,并与平凡长短时记忆网络(Vanilla)、社交池化生成对抗网络(SGAN)和图注意力生成对抗网络(S-BiGAT)等先进轨迹预测算法进行对比分析。在Trajnet++基准上的实验结果表明,CEPNET算法性能优于现有先进算法,并且与基准算法Vanilla相比,平均位移误差(ADE)降低22.52%,最终位移误差(FDE)降低20%,预测碰撞率Col-I降低9.75%,真值碰撞率Col-II降低9.15%。     

基于异构隐式存储的多模式匹配算法

提出了紧缩存储型Aho-Corasick算法变体,以异构的按需隐式存储取代同构的例行显式存储,从横向扇出压缩与纵向路径压缩2个方向入手,围绕着压缩稀疏事件表展开,当字符集大小σ=256时可将存储量缩减为原来的0.69%左右,而σ＝64K时则达0.004%,即空间复杂度降为原来的(1bσ)/σ左右.依据扇出疏密程度的不同,分类采用了4种有针对性的快速事件定位方法,加之优化的失败迁移,使得存储量的大幅缩减不以速度的明显损失为代价,实验也证实了这一点.适用于需承载大型模式集和较长模式串而对时延和抖动都比较敏感的场合(如在线数据流过滤),在宽字符(如UNICODE型亚洲字符)匹配方面拥有显著优势.     

Theoretical studies on the influence of molecular interactions on the mechanism of electron transfer in photosynthetic reaction center of Rps.viridis

Based on the QM/MM optimized X-ray crystal structure of the photosynthetic reaction center (PRC) of purple bacteria Rhodopseudomonas (Rps.) viridis, quantum chemistry density functional method (DFT, B3LYP/6-31G) has been performed to study the interactions between the pigment molecules and either the surrounded amino acid residues or water molecules that are either axially coordinated or hydrogen bonded with the pigment molecules, leading to an explanation of the mechanism of the primary electron-transfer (ET) reactions in the PRC. Results show that the axial coordination of amino acid residues greatly raises the ELUMO of pigment molecules and it is important for the possibility of ET to take place. Different hydrogen bonds between amino acid residues, water molecules and pigment molecules decrease the ELUMO of the pigment molecules to different extents. It is crucial for the ET taking place from excited P along L branch and sustains that the ET is a one-step reaction without through accessory bacterioc     

分子的酸碱性质与氢键强度之间关系的探讨*——介绍一个计算化学实验

介绍一个面向高年级本科生的计算化学实验。通过利用量子化学计算,确定嘧啶碱基的酸碱性质以及它们与水分子之间的相互作用能,构建氢键复合物分子间相互作用与分子酸碱性之间的定量关系,使学生对分子的酸碱性、分子间相互作用、分子识别之间的关系有一定的直观认识。该实验有助于学生梳理课堂学到的碎片化知识,提升学生逻辑分析及创新能力。     

基于部分标记数据进行人脸图像特征提取

针对无监督特征提取的识别率低与监督特征提取需要大量标记的问题,提出一种基于部分标记数据的半监督判别分析(SSDPA)特征提取法。本文方法能实现图像数据降维,避免线性判别分析(LDA)存在的小样本问题,达到提高识别率的目的。算法对图像进行离散余弦变换(DCT)变换;根据DCT图像的频率分布,利用部分标记数据计算SSDP;优先搜索SSDP高的DCT图像信息。将本文方法与其它方法进行组合,在不同人脸数据库上进行了实验。实验证明了本文方法的有效性,用较低的代价获得了优于传统方法的识别率。     

基于信息增益改进贝叶斯模型的汉语词义消歧

词义消歧一直是自然语言处理领域的关键问题和难点之一。通常把词义消歧作为模式分类问题进行研究,其中特征选择是一个重要的环节。该文根据贝叶斯假设提出基于信息增益的特征选择方法,并以此改进贝叶斯模型。通过信息增益计算,挖掘上下文中词语的位置信息,提高贝叶斯模型知识获取的效率,从而改善词义分类效果。该文在8个歧义词上进行了实验,结果发现改进后的贝叶斯模型在消歧正确率上比改进前平均提高了3.5个百分点,改进幅度较大,效果突出,证明了该方法的有效性。     

细菌光合反应中心Q~A和Q~B间电子转移反应的量子化学研究

用量子化学半经验的AM1和密度泛函DFT(BELYP/6-31G(d))方法分别优化了质体醌MQ1(Q~A)、泛醌UQ1(Q~B)及其阳离子自由基的结构。用Nelsen方法计算了电子转移反应MQ1-UQ1→MQ1UQ^-~1的内重组能λi。用线性反应坐标方法构造了该电子转移反应的双势阱,两透热势能面在反应坐标R≈0.30处相交。对该电子转移体系进行闭壳层的单点计算,并用Koopmans定理计算了体系的分裂能△,得到△随线性反应坐标R的变化关系。结果表明,在R=0.342处△有一极小值,从而得到该电子转移反应的电子转移矩阵元Vrp,并由此确定了反应的过渡态。在此基础上,用两球模型计算了反应的溶剂重组能λ0。本文还计算了该电子转移反应的活化自由能△G。最后,根据Marcus电子转移理论计算了该反应的速率常数ket为5.93×10^4s^-^1,由此得到该反应的半衰期与文献报道的结果一致。