华东师范大学学报（自然科学版）

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由截尾α-稳定过程驱动的种群系统的遍历性

张振中, 顾笑凡, 童俊波, 赵馨, 李新平

2025 (6): 1-13. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.06.001

摘要 ( 28 )

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PDF(689KB) ( 10 )

为了研究生物种群在复杂环境中的动态行为, 考虑了一个由截尾α-稳定过程驱动的$n$维种群模型. 首先, 建立了一个纯跳情形下的Khasminskii 判别定理; 其次, 讨论了该系统的正则点; 最后, 给出了此类纯跳系统遍历性的一个判别准则.

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态空间上度量的有限性与有界性

龙波涛, 沈文涛, 梁月亮

2025 (6): 14-18. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.06.002

摘要 ( 17 )

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给出了Rieffel在Banach空间框架下定义的度量的有限性与有界性等价的一个充分条件, 并从几个角度刻画了$ C^*{\text{-}}$代数态空间上度量的有界性.

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基于迁移学习与注意力机制混合神经网络的窃电检测

陈李燊, 蒲鹏, 钱江海

2025 (6): 19-28. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.06.003

摘要 ( 17 )

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在目前窃电检测的实践中, 采用一维用电数据建模的检测性能往往不足, 而使用二维图像训练模型又面临计算成本过高的问题. 为解决这一困境, 提出了一种基于迁移学习与注意力混合神经网络的窃电检测模型. 模型引入迁移学习策略, 在减少ConvNeXt模型训练开销的同时大幅提升了性能. 同时, 模型混合双向长短期记忆网络模型, 通过提取一维负荷时序数据的全局非线性特征补充纠正了ConvNeXt模型的训练. 此外, 模型分别引入了SimAM和多头自注意力机制以提升混合模型的特征表达能力. 在国家电网公开数据集中, 对所提模型进行了实验验证, 结果表明, 相比其他深度学习分类模型, 所提出模型的$ {A_{{{\mathrm{UC}}} }} $、${M_{{\text{AP@100}}}}$、${M_{{\text{AP@200}}}}$和${F_1}$分数都取得了有效的提升, 相比t-LeNet算法, ${F_1}$提升了9.1%.

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基于双重决策自适应冻结实现快速准确的迁移学习

何泽锋, 沈富可, 魏同权

2025 (6): 29-38. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.06.004

摘要 ( 17 )

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随着深度学习的快速发展, 迁移学习作为一种关键的机器学习策略, 通过复用已有模型知识, 有效应对新问题或新领域, 大幅降低了对大量标注数据的依赖, 同时提升了学习效率. 然而, 在迁移学习过程中, 现有的微调策略均面临训练速度与准确性的权衡问题, 全部微调策略可能减小训练速度, 而部分微调策略则可能影响训练准确性. 因此, 如何优化迁移学习过程, 实现快速高效的迁移学习是目前迁移学习领域亟须解决的关键问题. 为了解决这一问题, 提出了一种双重决策自适应冻结方法: 在迁移学习过程中, 首先, 使用组决策模块对神经网络各个层进行决策, 选出可能需要冻结的层; 然后, 对这些层使用层决策模块进行决策, 确定最终需要冻结的层; 最后, 对这些需要冻结的层进行冻结, 以此最大限度地减少错误冻结的可能性, 提高训练的准确性, 同时增大迁移训练速度. 实验结果表明, 与微调整个网络的传统方法相比, 所提出方法将训练速度提升了1.97倍, 且精度损失却很小; 与只微调最后一层相比, 所提出方法将准确率提高了34.52%, 且训练速度损失很小.

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痰染片制片系统中步进电机启停控制算法的优化设计与实现

庄泉洁, 陈子娇, 肖志睿, 刘洪英

2025 (6): 39-45. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.06.005

摘要 ( 23 )

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步进电机在整个全自动痰染片制片的工作流程中发挥着关键作用. 在电机的启动和停止过程中, 电机速度常常会发生急剧变化, 因此一个良好的电机启停控制算法显得尤为重要. 首先, 需要避免电机在突然高速启动时因所需力矩过大而导致的过载现象, 以保护电机不受损坏. 其次, 在减速过程中, 应防止高速运转的电机突然停止, 以减少对电机的惯性冲击, 降低由此产生的运动偏差. 致力于优化步进电机的启停控制算法, 在启停阶段采用S型曲线来实现电机转速的平稳变化. 这种S型速度变化曲线基于Logistic函数设计, 能够确保电机在启动和停止时速度平稳变化, 避免突然加速或减速带来的冲击. 同时, 电机的整体运动采用7段式加减速优化算法, 以实现对电机的有效控制. 以系统中的x方向电机控制为例, 仿真实验验证了该算法的有效性, 步进电机在启停区间, 其转速与时间的曲线呈S型变化, 保证了电机启停的平稳性. 实测结果显示, 采用S型加减速启停控制算法, 位置误差被控制在 ±0.05 mm以内, 相比梯形控制算法带来的 ±0.9 mm位置误差, 有了显著的减小, 这表明S型加减速启停控制算法在减小位置误差方面取得了良好效果.

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面向心智理论发展的视频问答研究

毛媛媛, 林欣, 倪琴, 邓赐平, 马毅鸣

2025 (6): 46-52. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.06.006

摘要 ( 13 )

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近年来随着机器心智理论不断发展, 研究发现, 机器心智理论发展与儿童心智理论发展的三角模型有很大不同. 因此, 提出了面向机器心智理论发展的三角模型, 该三角模型描述了机器心智理论过程中各个工具之间的关系. 依照该三角模型, 提出了适用于机器心智理论发展的评测数据集, 可以用于机器心智理论的动态测评. 最后, 设计了一个专门用于认知推理的视频问答模型——FOMemNet, 该模型主要用于解决信念、愿望和意图推理. 在认知推理任务中, 模型需要以观察者的角度来进行推理, FOMemNet能通过视觉事实和观察者感知编码模块来获得视觉事实特征和观察者特征. 此外, 模型利用多角度融合模块和两个记忆模块对两个角度的特征进行融合以获得全局表示. FOMemNet在BDIQA(Belief, Desire and Intention Question Answer)数据集上的准确率提升了2.27%. 实验表明, 事实和观察者的概念能有效提高视频问答的认知推理的能力.

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基于条件变分自编码器的联邦推荐系统冷启动问题研究

吕欣樾, 黄新力

2025 (6): 53-62. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.06.007

摘要 ( 13 )

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推荐系统的冷启动问题影响网站的推荐质量和用户体验, 同时还存在隐私安全问题, 这已成为该领域最具挑战性的研究热点之一. 针对该问题, 提出了一种集成联邦学习框架的条件变分自编码器模型(FedCVAE), 通过在客户端训练各自的条件自编码器模型, 学习用户、商品及用户交互序列的嵌入表示, 作为骨干推荐模型的输入, FedCVAE在服务器端完成全局模型的聚合更新并下发至客户端, 以指导本地条件自编码器模型更新超参数, 在提高模型处理稀疏数据的推荐准确度的同时, 增强模型的隐私保护能力, 从而有效缓解了推荐系统冷启动问题. 实验结果表明, 在3类典型冷启动场景中, 相较于主流推荐算法, 所提出模型的平均绝对误差指标分别降低了0.8% ~ 5.5%, Hit@5指标分别提升了1.2% ~ 5.7%, 均表现出优越的性能, 实现了更高质量的、兼具个性化体验和隐私保护增强的推荐服务.

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露天煤矿排土场复垦的土壤改良与植被恢复联用模式研究

全民, 朱向前, 达良俊

2025 (6): 63-70. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.06.008

摘要 ( 31 )

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针对西北地区露天煤矿排土场土壤肥力低下、植被恢复困难的问题, 通过开展大田试验, 探究不同土壤-植被恢复模式对排土场土壤理化性质和地下生物量的影响. 结果表明: 土壤改良剂 (在上层30 cm土壤中添加保水剂和有机肥) 与人工植被复垦 (牧草复垦或作物复垦或林木复垦) 措施联用1年后, 可以显著提升土壤养分含量和地下生物量, 比添加土壤改良剂后依靠植被自然恢复的方式效果更好; 但土壤改良和植被复垦措施联用在短期内并没有改善土壤pH条件, 对电导率也没有显著影响; 土壤有机质和有效磷含量与地下生物量之间呈现显著的正相关关系. 土壤改良剂与林木复垦联用的方式是最佳的快速提升排土场土壤肥力的修复模式, 可为西北地区露天煤矿排土场的生态修复提供科学参考.

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基于系统生态学的多营养级串联式循环水产养殖模式探究

旦增卓嘎, 王强

2025 (6): 71-81. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.06.009

摘要 ( 26 )

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构建了由鲈鱼 (Micropterus salmoides)、小球藻 (Chlorella sp.)、三角帆蚌 (Hyriopsis cumingii) 及苦草 (Vallisneria natans) 4个营养利用层级串联形成的小型多营养级串联式循环养殖 (Multi-trophic Serial Recirculating Aquaculture, MSRA) 系统, 并与单一养殖 (Monoculture Aquaculture, MA) 系统进行对比, 分析不同模式下系统的运行情况、生物增长量、水质净化效果以及氮素利用率. 结果表明, MSRA系统中的鱼类生存状态良好, 生物增长量及饲料利用率较MA系统分别提高了1.68倍和1.65倍; MSRA系统能够有效净化养殖尾水, 显著降低水体化学需氧量、总氨氮和亚硝酸盐氮的浓度 (p < 0.05); 与MA系统相比, MSRA系统的氮素利用率提高了27%, 且高出传统鱼菜共生系统11%. 说明该养殖模式在实现养殖用水零排放的同时, 提高了系统内部营养物质的循环利用水平, 进一步提升了水产养殖生态效益, 对推动水产养殖产业的可持续发展具有重要意义.

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夏季高温胁迫下不同园林树种的树温调节能力——以上海辰山植物园为例

刘鸣, 王志远, 商侃侃

2025 (6): 82-93. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.06.010

摘要 ( 18 )

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选择上海辰山植物园内37个园林树种为研究对象, 利用红外热像仪测量其树温 (包含树冠温度和树干温度), 研究了夏季高温环境中树温与叶片生理指标 (净光合速率、蒸腾速率和气孔导度) 和功能性状指标 (叶片面积、叶厚、比叶重和比叶面积) 之间的相关关系, 并分析了不同树种的树温对夏季高温的变化反应及其生理调节机制, 为选择具有良好降温功能的园林树种提供了参考依据. 结果表明: 总体上, 树冠温度比气温均值高0.6℃, 而树干温度比气温均值高2.1℃. 高温胁迫下, 不同园林树种的树温调节机制具有显著性差异, 依据树温调节的反应特征, 分为上升型、维持型和下降型3个类型. 其中, 单叶面积和比叶面积较大、叶片厚度较轻薄的树种, 其树冠温度相对较低, 且叶片具有较高的生理水平, 降温效果相对较强, 可作为调节小气候树种优选的参考依据.

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基于生命周期评价的海绵城市建设碳排放核算及碳减排效益探讨

包兴燕, 程锐辉, 谢胜, 吴兆康, 蒯海艳, 张博笑, 吕博文, 杨凯

2025 (6): 94-105. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.06.011

摘要 ( 13 )

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基于全生命周期视角, 结合排放因子法与《安徽省海绵城市建设碳排放量核算技术导则》, 系统运用了适应海绵城市工程特征的碳排放核算方法, 以国家海绵示范城市芜湖为例, 评估了2022年4类典型海绵项目的碳排放和碳减排量, 并以建筑小区为例, 结合NSGA-Ⅱ多目标算法, 探讨了通过优化多类型海绵设施配置实现协同减碳目标的策略. 结果表明: ① 芜湖市海绵项目的碳排放主要集中在建设阶段, 总排放量为11 438.6 t, 其中材料生产与运输环节分别占比53%和36%, 存在较大的减排潜力. ② 海绵城市在运行阶段多依赖自然过程持续发挥作用, 碳减排效应相对集中, 该阶段总排放量约为 –242.3 t. 假设在维持既有运行状态、无新增设施的条件下, 海绵设施预计在30年生命周期内累计可实现碳减排量为7 269.7 t. 表明其年碳减排量相对有限, 但长期运行可逐步抵消建设阶段的碳排放, 展现出较强的碳中和潜力. ③ 就具体设施而言, 建设阶段中植草沟 (4.95 kg/m²) 和下凹式绿地 (11.35 kg/m²) 等绿色雨水设施的碳排放强度普遍较低, 而运行阶段海绵设施的碳减排效益则显著受其功能类型和建设规模影响. ④ 以建筑小区为例, 结合小区年径流总量控制率要求, 通过合理配置下凹式绿地、透水铺装、雨水花园和植草沟的规模, 可提升海绵设施的协同减碳能力.

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土壤调理剂对露天煤矿排土场土壤和蔬菜生长的影响

焦晓亮, 于鑫鑫, 宫鹤忆, 宋坤, 达良俊

2025 (6): 106-115. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.06.012

摘要 ( 20 )

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针对露天煤矿排土场种植层土壤“水肥不足”的问题, 探究由保水剂、有机肥和微生物菌剂3种材料组成的土壤调理剂对土壤理化性质和植物生长发育的影响. 以小白菜为验证植物, 通过在土壤中施用不同用量的改良材料进行盆栽实验, 对比各组土壤的pH值和电导率, 土壤碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量, 以及小白菜株高、叶片数和干重指标来评估和筛选优良的改良材料组合. 结果显示, 保水剂和有机肥的使用能够有效改良土壤理化性质, 促进小白菜生物量积累, 但微生物菌剂并未产生显著影响. 保水剂用量为5‰且有机肥用量为30%时, 调理剂对土壤性质和植株生长的综合效应最佳.

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基于刈割与除草剂结合措施的互花米草除控效果研究

刘宗悦, 池云怡, 王强

2025 (6): 116-127. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.06.013

摘要 ( 19 )

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为探究治理入侵植物互花米草(Spartina alterniflora)的有效措施, 通过野外实验, 将4种不同处理措施 (直接施用盖草能、草甘膦与扬花期刈割后施用盖草能、草甘膦) 对互花米草的治理效果进行对比, 探究刈割与低用量除草剂结合治理互花米草的有效性, 并研究了刈割与除草剂结合对土壤微生物多样性的影响. 实验结果显示: ① 扬花期刈割后施用盖草能处理可以有效除控互花米草, 150 mg/m²的盖草能在生长季末能够达到98.93%的除控效果, 用量为300 mg/m²和600 mg/m²时, 可使样方内的互花米草植株完全死亡; 不同用量浓度的盖草能处理在抑制次年萌发方面同样效果显著, 抑制率分别达到了93.49%、92.68%和96.48%; ② 在扬花期对互花米草进行刈割处理, 能够显著降低其再生植株的有性繁殖能力; ③ 刈割与除草剂结合使用的处理方式虽然降低了土壤真菌中子囊菌门的相对丰度, 但对土壤细菌和真菌的多样性并未产生显著影响. 研究表明: 刈割后施用150 mg/m²的盖草能即可有效除控互花米草, 并显著抑制其次年萌发, 同时该处理方式对土壤微生物多样性无显著不良影响.

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便携式高频雷达方向图校准及数据质量控制研究

吴旭云, 李丕学, 王玉琦

2025 (6): 128-140. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.06.014

摘要 ( 10 )

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高频地波雷达因覆盖范围广、分辨率高、全天候观测能力强, 在海洋流场监测和预报应用中潜力巨大. 针对其数据处理链中的两个关键步骤, 构建了结合无人机天线方向图校准与多算法检测异常值的优化方案. 通过无人机搭载信标与GPS (Global Positioning System)系统, 实施雷达天线方向图校准, 对上海地区金山–芦潮港站雷达基站数据实施校准实验. 结果显示, 天线方向图校准后, 合成流流向和流速的均方根误差分别降低了17.76° 和0.04 m/s, 相关系数分别提高了0.11和0.23. 此外, 分别应用标准差阈值法、箱线图分析法和Isolation Forest算法, 对金山–芦潮港站的合成流场数据进行了质量控制. 3种方法均能有效实现流场边缘和近岸区域的异常值检测, 其中Isolation Forest算法相较于其他方法具备更高的时空敏感度与更广的检测范围. 研究结果表明, 通过改进高频雷达质量控制流程并结合无人机天线方向图校准技术, 可显著改善数据质量, 有效提升海洋动力监测中地波雷达数据的可靠性.

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杭州湾北岸登陆台风对长江口咸潮入侵的影响——以2024年9月台风“贝碧嘉”“普拉桑”为例

裘诚

2025 (6): 141-151. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2025.06.015

摘要 ( 16 )

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长江口咸潮入侵是威胁城市供水安全的关键问题, 尤其在台风与低径流量叠加的极端天气条件下风险加剧. 以2024年9月连续由杭州湾北岸登陆上海的台风“贝碧嘉”和“普拉桑”为例, 基于高分辨率三维河口咸潮入侵数值模型, 模拟台风对长江口咸潮入侵的差异化影响. 模拟结果表明, 台风“贝碧嘉”登陆期间, 向陆的风生环流显著增强北港咸潮正面上溯, 而南槽咸潮因向海的风生环流作用减弱. 相比之下, “普拉桑”因强度较弱且路径转向, 对北港正面入侵影响有限. 台风引发的短期风暴增水虽与大潮叠加, 但受限于持续时间, 对北支咸潮倒灌的促进作用不显著. 本研究揭示了长江口咸潮入侵对杭州湾北岸登陆台风的响应机制, 为极端天气下河口水源地精准防御台风叠加咸潮的复合型灾害提供科学依据.

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