生物基芳香二酸2,5-呋喃二甲酸 (2,5-furandicarboxylic acid, FDCA) 有望部分替代石油基二酸对苯二甲酸 (terephthalic acid, PTA) 用于高性能高分子材料的合成. 本文综述了从5-羟甲基糠醛 (5-hydroxymethylfurfural, HMF)、糠酸、呋喃、二甘醇酸、己糖二酸、2,5-二甲基呋喃和2-甲基呋喃制备FDCA的各路线, 并详细介绍了HMF的直接氧化法、多相热催化氧化法、光电催化氧化法以及糠酸羧基化、歧化、羰基化等策略合成FDCA. 在比较了各路线优缺点的基础上, 认为HMF路线和糠酸路线是FDCA规模化生产最有希望的路线, 提出未来应在改进催化路线、简化反应工艺、提高分离效率、减少三废含量等方面进行更为深入的探索和研究.
为了实现碳达峰碳中和的国家战略, 利用可再生能源发电将二氧化碳电催化转化为化学品再利用, 这引起了科学界的广泛关注. 铜基催化剂可将二氧化碳电还原为高附加值的多碳产物, 但仍需研究其催化机理来提高催化产物的选择性和催化效率. 根据铜的状态可将铜基催化剂分为单原子铜基催化剂、定向晶面铜基催化剂、氧化态铜基催化剂和铜合金/复合催化剂. 本文简要介绍了以上4类铜基催化剂的常见制备方法、结构特点、电催化还原二氧化碳的效果和可能的催化机理.
实例分割是计算机视觉领域中的一项重要任务, 近年来元学习和小样本学习的发展推动了小样本与计算机视觉任务的结合, 突破了对人工标注难、标注成本高的目标检测与分类瓶颈. 虽然在小样本图像分类、小样本语义分割和小样本目标检测上都取得了较大的发展, 但是基于小样本学习的实例分割近年来才成为研究热点. 从小样本实例分割的相关概念出发, 对现有小样本实例分割方法, 按照基于锚框和无锚框两类分别进行了系统性的概述, 并介绍了小样本实例分割常用的数据集及评价指标. 通过对算法性能和优缺点的分析对比, 以及研究现状的整理归纳, 对小样本实例分割未来发展方向和面临的挑战进行了展望.
农药的使用是控制作物病虫害、提高农作物产量的重要手段. 天然产物及其衍生物是农药的重要来源, 在杀虫、杀菌、植物生长调节、免疫调节等领域均发挥着重要作用. 随着基因组学、蛋白组学、结构生物学和其他生物技术的发展, 基于天然产物的农药靶标确证和基于靶标结构的新农药分子创制研究也得以飞速发展, 使得“合理设计”在农药创制研究中的应用凸显. 本文将通过案例, 展示基于已知靶标的活性天然产物的发现, 或基于天然产物的新农药靶标的确证, 以及其后续新农药创制的研究进展, 以阐释活性天然产物在新农药靶标与农药创制间的桥梁作用.
近年来, 废弃塑料造成的白色污染引起了人们的广泛关注. 小于 5 mm的塑料微粒 (微塑料) 在海洋环境中广泛分布, 其表面附着生物, 既包括对海洋生物甚至人体有害的潜在致病菌, 又存在能够减少其污染的塑料分解菌. 微塑料因其难降解的特性, 可以在水环境中持久存在, 其表面附着的微生物也能够长期稳定地生存. 此外, 微塑料可能通过食物链传递给更高营养级的生物, 会被误食而影响到鱼类生长. 本文综述了微塑料在海洋环境中的分布, 微塑料表面含有或附着的有害物质对生物体的可能影响. 探讨了微塑料表面附着的致病微生物及塑料分解微生物的生态效应, 以及微塑料通过食物链向高营养级传递的可能性. 对微塑料分布和表面附着生物可能引起的生态风险进行了分析. 还指出了在塑料垃圾和微塑料对海洋生态系统的影响方面需要有更多的研究, 以全面认识海洋微塑料及其附着物的生态效应, 为海洋塑料污染治理提供科学依据.
塑料因其质轻、便携、廉价而在人们的日常生活中被广泛应用. 然而, 塑料被废弃后, 因其化学性质稳定, 很难在自然环境中降解, 这使得塑料污染已成为新的全球性环境问题. 近年来, 关于塑料降解的研究与日俱增. 为了推进塑料垃圾的处理与环境保护工作, 文章论述了塑料污染的现状, 系统地阐述了塑料降解的研究方向, 并提出了未来有关光催化及生物基塑料的发展前景, 以期能为环境保护及可持续发展提供科学参考.
面向C1分子及低碳烷烃活化脱氢制备C2和C3烯烃等重要化工过程, 设计高效、稳定的负载型金属催化剂, 防止金属物种在苛刻的制备和反应条件下烧结成大尺寸纳米颗粒是一个关键的挑战. 具有均匀亚纳米尺寸孔道和丰富三维晶体结构的多孔沸石分子筛, 已被证明是将金属团簇封装在其孔道内以制备高效稳定金属催化剂的理想载体. 更重要的是, 亚纳米金属团簇和沸石骨架原子之间的相互作用可以调节其几何和电子结构. 研发沸石孔道限域的亚纳米团簇型金属催化剂旨在利用这种联合的约束效应, 诱导金属物种与具有活性位点的沸石骨架间的协同作用, 进一步提升复合催化剂的催化性能, 应用于多种催化反应过程. 本文主要介绍了几种典型的方法制备沸石孔道限域的亚纳米团簇型金属催化剂, 以及在CO2和炔烃选择性加氢、甲酸分解产氢、氨硼烷水解产氢及丙烷脱氢制丙烯反应过程中的催化应用.
针对无人机在三维环境中寻求从起始位置到目标位置的一条最优、安全且能避开所有障碍物的路径, 提出了一种结合正六边形导向法改进的人工势场法, 用来解决传统人工势场法中障碍物附近目标不可达和局部极小值问题. 首先, 在排斥势场函数中加入距离修正因子, 解决目标不可达问题; 其次, 提出了一种正六边形导向法来改进局部极小值问题, 该方法可以在无人机陷入局部极小值区域时, 判断所处环境并选择适当的规划方法, 引导无人机逃离局部极小值区域; 再次, 在Matlab平台上进行了三维建模仿真, 同时考虑到多种复杂障碍物的场景, 结果表明了该方法在保留了原本算法优势的同时, 在无人机实时路径规划中更加有效和可行; 最后, 在真实环境中演示了所提出的方法, 实验结果表明了该方法的可行性和有效性.
基于微博2019年11月11日—2022年5月12日的快递物流博文数据, 对疫情背景下快递物流服务的用户行为进行画像, 以扎根理论为理论框架, 结合抽象聚类方法抽象出5种用户行为、22个主题内容, 并生成相应的用户画像. 论文进一步探讨了主题的内容、主题的演化和群体的差异性. 结果表明: ① 用户对快递物流服务的满意行为单一; ② 用户的不满意行为多样化, 存在明显的升级性; ③ “运输效率”和“物流保障”是影响快递物流服务评价的主要因素; ④ 疫情的发展变化影响用户主题内容呈现的关注点和态度;⑤ 主题内容具有明显不同程度的群体差异.
乙醛酸甲酯在有机合成和化工生产中应用广泛, 传统的制备方法存在成本高、效率低、易造成环境污染等缺点. 乙醇酸甲酯是煤基合成气经草酸二甲酯加氢制乙二醇工艺的中间产物且可高选择性控制合成, 以其为原料选择性氧化制备乙醛酸甲酯具有较好的工业应用前景, 但目前为止, 研究较为有限. 本文综述了乙醛酸甲酯的应用、传统制备方法及乙醇酸甲酯氧化法的研究现状, 也总结了相关醇类 (如乙醇) 选择性氧化制醛酮的研究进展.
采用种子聚合法制备了微米级的聚苯乙烯微球 (Polystyrene Microspheres, PS), 并将微球羧基化和多孔化. 将量子点 (Quantum Dots, QDs) 作为荧光分子, 合成了不同发射波长的量子点, 并成功将其装载到多孔微球当中形成荧光编码微球 (QDs@PS), 最后检测急性白血病 (Acute Leukemia, AL) 患者血清样本, 通过流式实现对血清中抗原的定量分析. 扫描电子显微镜 (Scanning Electron Microscope, SEM) 和流式细胞术图像显示, 微球的球形规整, 尺寸均一. 荧光显微镜观察, QDs基本均匀渗透到整个微球中. 此外, QDs@PS显示了良好的光稳定性, 未见QDs泄漏, 并可保持其荧光至少两周. 荧光光谱分析对人免疫球蛋白G (Immunoglobulin G, IgG) 检测的性能表明, 荧光微球表面的羧基有利于生物大分子的高效共价结合, 可应用于三明治免疫夹心反应偶联白血病高表达抗原白介素6 (Interleukin 6, IL-6). 结合白血病患者血清样品, 通过流式细胞仪检测出量子点的荧光, 计算其平均荧光强度 (Mean Fluorescence Intensity, MFI) 来表示血清中IL-6的含量. 这些结果表明, 设计的光学编码微载体可以成功地应用于高通量和多路生物分子分析, 在血液疾病检测和诊断中有很大潜力.
为了提高铜基催化剂电还原CO2的催化性能, 以氮三乙酸(nitrilotriacetic acid, NTA)为添加剂, 通过电沉积法制备了具有三维结构的铜基催化剂, 该催化剂具有优异的电还原CO2制备多碳(C2+)产物的选择性和活性. 在 –1.26 V vs. RHE (reversible hydrogen electrode)时, 乙烯(C2H4)和C2+ 产物的法拉第效率(faradaic efficiency, FE)分别能达到44.0%和61.6%, 此时总电流密度(current density)为12.3 mA·cm–2. 此外, 在NTA的作用下, 运用电沉积法制备的Pd和Zn基催化剂具有良好的电还原CO2为CO的性能, 表明NTA作为添加剂在电沉积法制备金属催化剂方面具有一定的普适性.
发动机作为飞机的核心部件, 对飞机运行起着至关重要的作用. 对航空发动机做准确的剩余使用寿命预测, 能够提前进行维护诊断, 预防重大事故的发生, 节约维护成本. 针对现有的方法缺乏对不同时间步长的考虑以及不同传感器和操作条件之间关系的研究, 提出了一种基于Transformer的多编码器特征输出融合的航空发动机剩余使用寿命预测方法. 该方法选取两个不同时间长度的输入数据, 使用排列熵对传感器之间的关系进行分析, 并将操作条件数据独立提取特征. 在广泛使用的航空发动机CMAPSS(Commercial Modular Aero-Propulsion System Simulation)数据集上进行了实验验证. 实验结果表明, 该方法优于现有的先进预测方法, 可有效提高预测精度.
以统计数据和现有研究为基础, 本文概述了中国砂石的利用现状, 包括当前砂石的价格变化趋势, 供需冲突以及资源开采、运输和使用的影响. 研究发现: ① 在过去的二十年中, 全国对砂石资源的需求持续增长, 但河砂的供应却逐渐减少, 机制砂石已成为建筑骨料的主要来源. ② 存在与砂石开采、运输和消费相关的重大环境、经济和社会影响, 包括非法供应网络的出现. 为切实保障国家新基建的部署、社会经济可持续发展和生态文明建设, 以及确定供应瓶颈和更有效地利用资源, 提出了确保砂石资源供应, 最小化砂石开采影响并促进中国砂石骨料行业可持续发展的解决对策. 这些对策包括: 对涵盖天然砂石和机制砂石的砂石资源的流量和存量进行量化, 并建立可靠的数据监测系统; 增加投资并建立相关机构, 以优化供应系统和减少其影响, 并加强监管框架, 促进替代材料的使用, 建立砂石行业的标准和实施最佳使用实践; 进行跨学科的综合研究, 以分析与砂石资源供应有关的挑战和应对策略的潜力和风险.
野外战场环境是一个包含地形和道路等地理要素的作战空间, 道路是其中的重要组成部分, 对复杂的作战决策起着关键作用. 传统道路建模无法处理野外复杂的地形条件. 提出了面向野外战场环境的道路建模仿真方法. 该方法将道路网络根据其特点划分为不同的子模型并分别建模, 以满足战场模拟中真实感的需求; 采用OpenStreetMap来驱动道路网络建模, 具有实时性强、准确性高、道路信息结构清晰、分类齐全等特点, 能够满足野外战场环境军事作战和建模仿真的需要; 利用地形高程数据和道路建设规则等辅助信息, 对道路高度进行了调整, 以适应野外战场复杂的地形条件和可能存在的多层级路网结构; 引入了曲率连续( $ {G}^{2} $ 连续的) Hermite插值样条曲线, 灵活地对道路中心线进行了表示, 并通过网格变形提高了道路模型的复用性. 实验表明, 该仿真方法可较完整地还原路网的真实细节, 有效地贴合复杂地形并提高了道路模型的复用性, 为研究野外战场环境中的地理要素提供了可行的分析角度和建模方法.
自适应学习是使用计算机算法来协调自适应学习平台与学习者的互动, 并提供定制学习资源和学习活动来解决每位学习者的独特需求的教育方法. 自适应学习随着新冠疫情的影响变得越来越重要, 它面临的主要挑战之一是如何为学习者提供定制的学习资源, 即如何在海量的学习资源中为学习者生成个性化的推荐. 现存的方法大多使用基于学习者知识级别的推荐, 然而这些方法存在一些不足. 首先, 在获取学习者知识级别时, 学习者在学习过程中出现的遗忘现象并未得到很好的建模. 其次, 在推荐时, 这些方法将获取学习者知识级别的知识追踪技术和推荐分开进行, 忽视了这两者之间的深层连接关系. 此外, 仅考虑学习者的知识来建模, 将会忽略学习者对于学习资源类型、学习策略等的偏好. 为解决上述问题, 给出了一个知识和性格结合的多任务学习框架(Knowledge and Personality Incorporated Multi-Task Learning Framework, KPM)去促进课程 (即上文所指的学习资源) 的推荐, 该框架将增强的知识追踪任务作为辅助任务去协助主要的课程推荐任务. 具体地, 在增强的知识追踪任务(Enhanced Knowledge Tracing Task, EKTT)中, 设计了一个个性化的遗忘控制器去增强深度知识追踪模型, 从而更加准确地获取学习者的知识级别. 在课程推荐任务(Course Recommendation Task, CRT)中, 首先, 将学习者的知识级别、学习者的序列行为和学习者的性格根据特定的上下文进行自适应融合, 用以生成学习者的画像; 然后, 基于学习者的画像生成课程推荐列表. 在真实的教育相关数据集上的实验结果验证了提出的方法在点击率(Hit Ratio, HR)、归一化折损累计增益(Normalized Discounted Cumulative Gain, NDCG)、精确度(Precision)指标上的优越性, 即可以生成更加个性化的课程推荐.
随着物联网的快速发展, 嵌入式硬件产品在保障数据安全方面面临极大挑战. AES (Advanced Encryption Standard) 算法在数据加解密领域具有抗攻击性强、运算速度大以及分组长度灵活等优点. 由于嵌入式微控制器不具有针对AES加密的扩展指令集, 因此该算法的运行速度在微控制器平台上的表现远不如通用CPU (Central Processing Unit). 为了解决这个问题, 在基于Cortex-M4内核指令集的微控制器平台上, 使用汇编语言提高了AES算法在CTR (Counter)模式下的运行速度. 结合该内核特有的桶形移位器和三级流水线等特点优化算法的轮变换, 缩减算法运行时所需的指令周期数. 在FRDM-K82F开发板上的测试表明, 该优化算法的运行效率高于C语言实现代码的运行效率, 同时比基于协处理器所实现的硬件AES加密在成本和功耗方面更具有优势.
合成孔径雷达 (Synthetic Aperture Radar, SAR) 的交叉极化数据在高风速条件下不会出现信号饱和现象, 能够在全天时和全天候的条件下提供大范围的高风速风场信息, 在台风监测上具有极大的潜力. 欧空局发射的哨兵1号卫星是目前少数几颗可提供交叉极化数据的在轨SAR卫星, 以该系列卫星的交叉极化影像为数据源, 利用2011—2021年十年来开发的C波段交叉极化海洋模型 (C-band Cross Polarization Ocean model, C-2PO) 、C波段交叉极化耦合参数海洋模型 (C-band Cross-Polarization Coupled-Parameters Ocean model, C-3PO) 及全极化条带交叉极化模型 (Quad-polarization Stripmap Cross-polarization model, QPS-CP) 等7种模型, 对2020年的“海高斯”和“莫拉菲”两个台风的风场进行了估算, 并将噪音去除的方法应用于超宽幅模式影像的处理. 结果表明, 噪音去除方法的应用可以有效减弱噪音对台风影像的影响, 改善风场反演的结果. 在反演高风速时, C-3PO模型的相对误差较小, 但与哨兵1号海洋产品的对比分析发现, 其在中低风速的估算上存在一定误差; 交叉极化模型结果与已有风场产品的融合, 能够很好地再现台风外部中低风速以及内部的海表高风速信息, 对于台风监测、台风致灾的模拟预报和研究具有重要的参考价值.
基于青草沙水库取水口2010—2019年这10年的日监测数据, 对水质的主要理化指标进行了年际和季节性变化趋势分析, 并探讨了理化指标间的关联关系. 结果表明: ①青草沙水库取水口溶解氧浓度始终保持较高水平, pH值呈现弱碱性; ②取水口氨氮浓度较低, 硝酸盐氮浓度介于1.2 ~ 2.0 mg/L, 总磷浓度为0.1 ~ 0.2 mg/L, 高锰酸盐指数浓度为2.0 ~ 4.0 mg/L, 且这4项指标从2015年开始均呈下降趋势, 表明来水水质进一步变好; ③溶解氧浓度、水温和pH值存在明显的四季变化, 而总硬度、永久硬度、电导率和氯化物这4项指标受海水入侵影响且季节变化基本一致, 其余指标随季节变化差异不明显; ④总磷浓度、高锰酸盐指数浓度随浊度的升高而升高, 总磷浓度和硝酸盐氮浓度随着大通流量的增加而呈现下降趋势.
以天目山自然保护区分布的螽斯和蟋蟀类鸣虫为调查对象, 于2019年4—10月进行固定样线调查. 本次调查共发现天目山地区螽斯28种、蟋蟀19种, 其中的6种螽斯及8种蟋蟀为天目山新记录. 成虫时间主要集中于8、9、10月, 并有低海拔先成虫的现象; 螽斯和蟋蟀群体大致呈现从低海拔到高海拔物种数目先降低再升高的趋势, 且蟋蟀主要分布于低海拔地区, 而螽斯在各海拔均有分布; 由于瘤突片蟋、凸翅糙颈螽、刻点哑蟋等几种螽斯和蟋蟀具有高海拔窄域分布的特征, 故可将其作为天目山物候的指示物种.
中国综合性科技类核心期刊(北大核心)
