为提升对未来事件的预判能力并有效应对不确定性, 提出了一种基于图增强和注意力机制的网络架构, 用于多元时间序列的不确定性预测. 通过引入隐含式图结构并结合图神经网络技术, 捕捉各序列间相互依赖关系, 从而建模时间序列之间的相互影响; 运用注意力机制捕捉同一序列内的时序变化模式, 以建模时间序列的动态演变规律; 采用蒙特卡洛随机失活 (Monte Carlo dropout) 方法近似模型参数, 并将预测序列建模为随机分布, 以实现精确的时间序列不确定性预测. 实验证明, 该方法在保持较高预测精度的同时, 还能进行可靠的不确定性估计, 可以为决策任务提供置信度信息.
农作物病害是威胁农作物生长的主要因素之一, 机器学习算法能高效率实现大范围农作物病害的发现, 有利于对其进行及时处理, 进而提升农作物的产量和质量. 在大范围农业场景中, 由于供电等条件限制, 无法满足服务器等高算力设备的供电需求, 现有深度网络模型大多需要较高算力, 难以部署在低功耗的嵌入式设备上, 给大范围农作物病害的准确识别应用带来障碍. 为解决此问题, 提出了一种基于知识蒸馏的轻量化农作物病害识别模型, 并设计了一种基于残差结构和注意力机制的学生模型, 利用知识蒸馏方法从大规模模型ConvNeXt中迁移学习成果, 在实现模型轻量化的同时保持高精度识别. 实验结果表明, 在模型规模为2.28 MB的条件下, 39类农作物病害图像分类任务的准确率达到了98.72%, 且每类病害的精确率、召回率和特异度均高于90%. 该模型满足了在嵌入式设备中部署的需求, 为农作物病害识别提供了一种实用高效的解决方法.
提出了一种基于路径查询信息的图注意力模型, 可以将知识图谱中的文本信息与图结构信息有效融合, 进而提高知识图谱的补全效果. 对于文本信息, 使用基于预训练语言模型的双编码器来分别获得实体的嵌入表示和路径查询信息的嵌入表示. 通过注意力机制来进行路径查询信息的聚合, 以捕获图结构信息, 更新实体的嵌入表示. 模型使用对比学习进行训练, 在多个知识图谱数据集上进行实验, 如直推式、归纳式的方式, 都取得了良好的效果. 结果表明, 将预训练语言模型与图神经网络的优势相结合, 可以有效捕获知识图谱中文本信息与图结构信息, 进而提高知识图谱的补全效果.
综述了周丛生物特点以及周丛生物调控技术在水土生态修复及温室气体调控中的研究进展, 阐述了利用周丛生物对污染物的富集特性、去除特点及其介导碳循环功能构建的周丛生物捕获、调控技术的应用情景, 探讨了环境胁迫下应用该技术在富集去除环境新污染物、资源回收方面的作用及功能, 明晰了其对生态群落恢复、生态系统调控的潜在优势. 展望了在周丛生物功能强化的基础上, 融合新型技术, 构建基于水-土界面空间优化的系统性集成化周丛生物调控技术, 可为周丛生物调控技术在水-土界面生态修复中的运用前景提供借鉴意义, 并为绿色低碳的二次资源回收提供技术支持.
第三方软件系统在现代软件开发过程中有着重要的作用. 软件开发人员根据需求, 在第三方软件库中检索合适的依赖库来构建软件, 可避免许多重复工作, 加快开发过程. 然而, 检索第三方依赖库的过程可能会很困难. 通常第三方软件库提供预设的标签 (类别) 给软件开发人员进行查找, 但是如果一个软件的预设标签被错误地标注, 软件开发人员就无法查找到其需要的库, 这势必会影响开发过程. 提出了一种软件分类模型来解决上述挑战, 模型结合方法向量、方法重要性和文本向量, 将未知类别的软件分类到已知类别. 鉴于此问题尚未有公开的数据集, 为此建立了一个数据集并公开, 此数据集包含来自Maven存储库的30种类别的120个软件系统. 在此自建数据集上对提出的分类模型进行了测试, 预测类别的准确度对于1个候选者的情况 (top-1) 为70%, 对于3个候选者的情况 (top-3) 则达到了90%. 实验结果表明, 所提模型可以有效用于对开源存储库中的软件系统分类, 辅助软件开发人员快速查找第三方库.
扩散模型变革了文本–图像生成领域, 使终端用户可以基于简单的自然语言提示生成高质量、多样化的图像艺术作品. 然而, 由于训练数据集庞大且未经过滤, 文本–图像生成模型具有生成色情内容与暴力内容等不适当内容的能力. 为更加安全地部署此类模型, 提出了一种基于CLIP (contrastive language-image pre-training) 方向性损失的微调 (directional CLIP loss based fine-tuning, CLIF)算法, 使用方向性的CLIP损失来微调模型, 以抑制其生成不适当内容的能力. CLIF消耗的计算资源很少, 并且具有强制生效的特点. 为评估其抑制效果, 提出了CTP (categorized toxic prompts)用于评估文本–图像生成模型的不适当内容生成能力. 在CTP与COCO (common objects in context) 上的实验结果表明, CLIF能够在抑制文本–图像扩散模型生成不安全内容的同时不影响其一般性生成能力.
利用加拿大环境部理事会水质指数 (CCME-WQI) 对2013—2017年太湖流域的河湖水质进行了评价, 并构建了一套有效的水质评估方法, 以期为国内的流域机构提供科学、简便的管理工具. 研究结果表明, 2013—2017年, 流域内的BOD5、CODCr、CODMn及磷元素是持续性污染源, 氨氮类营养盐为潜在污染因子, 重金属是偶发性污染物. 根据CCME-WQI的等级划分, 流域水质总体处于“中等”水平. 水质空间分异明显, 流域内南河、苕溪水系附近的水质“良好”. 水质的时间变化明显, 研究周期内CCME-WQI值持续增加; 季节变化上, CCME-WQI值在秋季最高, 夏、冬季次之, 春季最低. CCME-WQI方法准确地评估了太湖流域水质, 从而为我国水质评价提供了一个具有较高适用性和准确性的工具.
在大量的网络社交媒体中, 存在一些表达了潜在的心理健康障碍和精神疾病的帖子, 根据帖子文本识别用户产生心理健康障碍的原因是一项重要任务. 观察这些帖子发现, 其上下文中存在标签共现现象, 即上下文中同时出现了多个候选标签的语义, 干扰了标签表征的建模与预测. 为缓解该现象带来的影响, 提出了一种标签感知增强分类的方法, 该方法利用大规模预训练语言模型识别潜在的候选标签, 并通过估计样本独立的标签语义强度作为增强数据以消减共现标签带来的噪声, 基于增强数据构建了性能良好的预训练语言模型分类器. 在数据集Intent_SDCNL和SAD上进行的实验验证了该方法的有效性.
单目3D (three-dimensional)物体检测是自动驾驶和机器人导航中的一项基础但具有挑战性的任务. 直接从单张图片预测深度本质上是一个不适定的问题. 几何投影是一种强大的深度估计方法, 它从物体的物理高度和图像平面中的投影高度推断物体的深度. 然而, 高度估计错误将会放大深度估计的误差. 研究了预测物体表面点的物理高度和投影高度, 而不是物体本身的高度, 由此可获得一系列深度候选值; 还研究了估计高度的不确定性, 并根据不确定性来组合这些深度候选值, 以获得最终的目标深度. 实验证明了此深度估计方法的有效性, 且该方法在KITTI数据集的单目3D目标检测任务上达到了SOTA (state-of-the-art)结果.
针对现有算法计算量大、实时性差、部署困难等问题, 同时为满足红外探测系统对实时性及准确率的高要求, 提出了一种部署于国产嵌入式芯片的轻量化算法, 即YOLOv5-TinyHisi. YOLOv5-TinyHisi算法根据红外小目标特点对主干网络结构进行轻量化改造, 并使用SIoU优化损失函数中的边界误差, 提高了红外小目标定位的准确性. 将YOLOv5-TinyHisi算法模型部署到海思Hi3531DV200嵌入式开发板上, 利用芯片集成的神经网络加速引擎 (neural network inference engine, NNIE) 对网络推理进行加速. 在公开数据集上的实验结果表明, 该算法能够大幅度降低参数量和模型大小, 与YOLOv5相比, 在平均精度上的提升了1.52%. 在海思Hi3531DV200嵌入式开发板上对分辨率为 (1280×512)像素的单张图像推理速度可达到35帧/s, 召回率可达到95%, 满足了红外探测系统对实时性和准确率的要求.
领域知识图谱拥有不完备性和语义复杂多样性的特点, 从而导致其在规则抽取和选择问题上的不足, 影响了其推理的能力. 针对此问题, 提出了一种融合关系和结构编码的规则抽取模型. 通过提取目标子图中的关系和结构信息并进行特征编码, 从而实现了一种多维度的嵌入表达方法. 设计了融合关系和结构信息的自注意力机制, 使模型能够更好地捕捉输入序列中的依赖关系和局部结构信息, 从而提升了模型对于上下文的理解和表达能力, 进而解决了在语义复杂情况下规则的抽取和选择的问题. 通过在真实汽车部件故障工业数据集和公共数据集的实验, 表明了在链接预测与规则质量评估任务中, 所提出的模型都有一定的提升 (规则长度为3时, mean reciprocal rank (MRR) 平均提升了7.1百分点, Hits@10平均提升了8.6百分点; 规则长度为2时, MRR平均提升了7.4百分点, Hits@10平均提升了3.9百分点), 证实了关系和结构信息对于规则抽取与推理的有效性.
连通恢复生态补水可以通过加强不同河湖水系之间的水量交换来提高其水文连通性, 还可以改善水体流动性, 增强水体复氧能力. 针对其净化水质的特点, 分别从水质、水动力、植物和动物4个方面, 系统分析了连通恢复生态补水工程对不同河湖水系生态系统的影响, 并提出了河湖水系连通中需要关注和解决的关键问题. 最后, 在此基础上对未来的研究提出了针对性建议.
Fa-Weyl 定理和 a-Weyl 定理是 Weyl 定理的两种变形, Weyl 型定理的研究对于谱理论研究十分重要. 通过定义新的谱集, 给出了在 Hilbert 空间上的有界线性算子$T $同时满足 Fa-Weyl 定理和 a-Weyl 定理的等价条件. 此外, 还讨论了算子$T $在有限秩摄动下的 Fa-Weyl 定理和 a-Weyl 定理.
作为海岸带生态系统的重要组成, 河口盐沼拥有巨大的碳储量, 是全球蓝碳碳汇的主要贡献者. 盐沼水体中溶解态有机质 (Dissolved Organic Matter, DOM) 的含量和光谱特性在潮汐交换和季节更替等不同因素的作用下呈现高动态变化. 聚焦受长江影响下的上海崇明东滩盐沼湿地, 通过在不同季节开展一个完整潮汐周期内的高频采样, 以盐沼水体中的DOM为研究对象, 刻画了盐沼水体的DOM含量 (以DOM中的碳元素含量表示, 即溶解态有机碳 (Dissolved Organic Carbon, DOC) 浓度) 和光谱特性 (以DOM中有色溶解有机物 (Chromophoric DOM, CDOM) 的光吸收特性表示) 在潮汐周期和季节尺度中的动态变化. 结果表明, 在潮汐周期尺度上, 相较于涨潮时的水体, 落潮时的盐沼水体具有较高的DOC浓度、较强的紫外吸收 (${a_{{\rm{CDOM}}}} $(350)和${a_{{\rm{CDOM}}}^*} $(350))、较高的芳香度 (Specific Ultraviolet Absorbance, SUVA254) 以及较低的光谱斜率 (S275-295). 在季节尺度上, 相较于冬季和春季, 夏季和秋季落潮时的盐沼水体具有较高的DOC浓度、较强的紫外吸收、较高的芳香度以及较低的光谱斜率. 夏季盐沼水体的培养实验结果表明, 在5 d的培养周期内, 光化学降解是移除盐沼水体中CDOM的主要因素, 而微生物作用则显著影响了水体中DOM的整体含量. 研究结果有助于增进对河口盐沼通过侧向输送过程输出溶解态有机质的动态变化及其降解转化机理的理解.
关于具有时间依赖记忆核的经典反应扩散方程, 当非线性项满足次临界增长, 外力项$ g(x, t)\in $$ L^{2}_{{\mathrm{loc}}}(\mathbb{R};L^{2}(\varOmega)) $时, 在时间依赖空间$ L^{2}(\varOmega)\times L_{\mu_{t}}^2(\mathbb{R}_{+}; H_{0}^1(\varOmega)) $中讨论了解的长时间动力学行为. 在新的理论框架下, 利用积分估计方法以及分解技术证明了解的适定性和正则性, 进而证明了时间依赖拉回吸引子的存在性.
使用SLAMM (Sea Level Affecting Marshes Model, 海平面影响沼泽模型), 通过设置不同海平面上升预测值以及湿地是否被海堤保护等情景, 模拟崇明东滩湿地演变规律, 同时探讨潮差、坡度与地面沉降等因素对于湿地稳定性的影响. 结果表明: ① 崇明东滩湿地面积未来在海平面上升影响下有一定程度缩减, 2020—2050年, 其湿地面积保有率为0.732 ~ 0.763, 此外, 预计崇明东滩湿地可能最早在2039年开始进入萎缩状态; ② 崇明东滩修复区域的海堤在应对海平面上升的过程中, 可防止修复区域发生植被演替和出现过渡盐沼植被; ③ 潮差、坡度以及地面沉降的改变能一定程度上影响崇明东滩湿地的稳定性. 若以2050年湿地稳定为目标, 则潮差需达到3.0 m或者剖面的坡度在2.06‰以上.
目前, 化工企业根据相关规范标准要求采用的初期雨水收集方式主要分为基于时间 (收集前15 ~ 30 min雨量) 和基于雨量 (收集前20 ~ 30 mm雨量) 两种. 化工园区对企业“后期清净雨水”排放水质的在线监测和管控较为薄弱, 对于不同初期雨水收集方式的污染控制效果研究相对较少. 为探究化工园区采取不同初期雨水收集方式的污染控制效果, 立足于排放负荷控制和水质达标的需求和目标, 基于上海某化学工业园区雨排口在线监测数据, 采用径流污染负荷累积分布曲线法, 研究了主要水质指标对降雨的响应关系, 从污染负荷削减角度探讨了在持续强降雨过程下, 化工园区采用不同初期雨水收集管理方式的差异. 结果表明, 化工企业为了操作便捷一般采用基于时间的初期雨水收集处置方式, 在持续强降雨过程中, 其雨水污染控制效果比较局限. 化工园区应根据降雨特征适时采用基于雨量的收集处置方式, 有效削减化工园区雨水污染负荷和降低污染风险.
构建了一种基于ESG + E (Environment, Social, and Governance + Economy)的城镇污水处理厂评价体系, 从环境影响、社会责任、公司治理和经济效益4个维度出发, 建立了7个细化准则及20个评价指标. 采用层次分析法和模糊综合评价法构建评价模型, 并选取上海市3座城镇污水处理厂 (WWTP1、WWTP2、WWTP3) 进行绩效评价. 结果表明, WWTP1和WWTP3的整体绩效均处于优秀水平; WWTP2的整体绩效处于良好水平, 今后可采取提高污水资源化利用率, 提供多样化的员工培训机会, 完善信息公开制度等改进措施以提高污水处理厂的绩效水平. 3座城镇污水处理厂的评价结果与实际运行情况相符, 验证了所构建评价模型的准确性和科学性, 为城镇污水处理厂的绩效评价工作提供参考.
为拟合随机环境与重大因素的影响, 基于马氏链与带负跳$\alpha$ - 稳定过程, 建立了一类种群互惠模型. 首先, 证明了该种群模型具有全局正解性; 其次, 给出了该模型的遍历性的充分条件.
为探明露天煤矿排土场重金属污染情况及其影响因子, 以内蒙古鄂尔多斯市石圪台和黑岱沟两座露天煤矿的排土场作为研究对象, 分析了各排土场东、西、南、北、东北、西北、东南和西南8个方位的土壤理化性质、土壤结构、重金属污染情况 (采用单因子评价指数进行评估) 及其相互关系, 为因地制宜地选择矿区生态修复方案提供了指导. 分析结果表明: ① 土壤理化性质、土壤结构及重金属污染情况在石圪台和黑岱沟矿区间差异显著; ② 石圪台土壤全磷和黑岱沟土壤全钾在不同方位间差异显著; ③ 石圪台的Cd为重污染, Mn为微污染; 黑岱沟的Cd为重污染, Cu和Ni为微污染; ④ 石圪台Cd的污染程度在不同方位间差异显著, 而Mn的污染程度与方位无关; 黑岱沟Ni的污染程度在不同方位间差异显著, 而Cd和Cu的污染程度与方位无关; ⑤ 石圪台Cd和黑岱沟Ni的污染程度在不同方位间的变化趋势与其地势的变化基本一致, 即地势越低重金属污染越重; ⑥ 相关分析结果表明, 重金属污染程度与土壤pH、全钾含量和大粒径土壤颗粒占比关系密切. 综上, 不同矿区排土场的重金属污染程度不同, 其主要原因与排土场地势、土壤肥力水平和土壤结构有关.
中国综合性科技类核心期刊(北大核心)
