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Journal of Zhejiang University SCIENCE A
ISSN 1673-565X(Print), 1862-1775(Online), Monthly
2025 Vol.26 No.3 P.177-284
CONTENTS
Research Article
Hydraulic conductivity of sand influenced by temperature and porosity in centrifugal tests
Jianjian HE, Xihao JIANG, Yubing WANG
DOI: 10.1631/jzus.A2400216 Downloaded: 714 Clicked: 1070 Cited: 0 Commented: 0(p.177-193) <Full Text><PPT> 31
机构：浙江大学，建筑工程学院，浙江大学超重力研究中心，中国杭州，310058
目的：超重力环境下土体渗透性的准确刻画是利用离心超重力模拟技术解决与渗流相关岩土工程问题的关键。本文旨在定性和定量研究温度、孔隙率和离心加速度对砂土渗透特性的影响，并探讨Kozeny-Carman（KC）方程在超重力环境中的适用性，为更高试验温度、更大离心加速度下砂土渗透系数的预测提供更准确的方法。
创新点：1.利用自研试验装置，定性及定量揭示了温度、孔隙率及离心加速度对砂土渗透系数的影响；2.利用本文建立的砂土渗透系数预测公式，评估了超重力环境下KC公式的适用性。
方法：1.通过自研试验装置（图1），开展超重力温控变水头渗流试验，定性揭示温度、离心加速度及孔隙率对砂土渗透系数的影响（图7和8）；2.基于KC公式，通过两种拟合路径，逐步建立砂土渗透系数与温度、离心加速度和孔隙率之间的定量关系（公式(10)和(15)）；3.在更高试验温度、更大离心加速度下，将KC公式及本文所建立公式的计算结果进行对比，揭示KC公式在超重力环境中的适用性（图13）。
结论：1.在相近温度及相同孔隙率下，砂土渗透系数与离心加速度呈线性相关；在相同离心加速度和相近温度下，砂土渗透系数随孔隙率函数(s3/(1?s)2)几乎呈线性增加。2.通过两种途径获得了砂土渗透系数与温度、离心加速度水平和孔隙率之间的函数关系。3.当离心加速度小于50g时，KC方程可有效准确地预测砂土渗透系数；当离心加速度大于50g时，利用KC方程预测砂土渗透系数会产生显著误差。
关键词组：砂土渗透系数；温度；孔隙率；离心加速度；Kozeny-Carman方程
Dongming YAN, Yilu QIU, Rongfeng GAO, Shikun CHEN, Yi LIU, Shengqian RUAN
DOI: 10.1631/jzus.A2400020 Downloaded: 636 Clicked: 1131 Cited: 0 Commented: 0(p.194-211) <Full Text><PPT> 35
机构：1浙江大学，建筑工程学院，中国杭州，310058；2浙江大学，材料科学学院，中国杭州，310058
目的：混凝土结构在水工环境中易受水分侵蚀破坏。本文旨在研究疏水改性地聚物混凝土在干湿循环前后，其防水性能、机械性能、化学成分、微观形貌和孔隙结构的变化，以验证其在潮湿环境中长期应用的可行性。
创新点：1.通过比较多次干湿循环实验前后疏水地聚物防水性能和机械性能等的变化，验证疏水改性混凝土疏水性能的长效性。2.深入分析两种疏水地聚物混凝土长效疏水的内在机理。3.评估疏水改性地聚物混凝土作为建筑材料在潮湿环境中长期使用的可行性。
方法：1.通过使用两种有机改性剂，即聚二甲基硅氧烷（PDMS）或甲基硅酸钠（SMS），成功制备疏水地聚物混凝土。2.通过对比疏水混凝土在干湿循环试验前后的性能变化，验证两种疏水混凝土的长效防水性能。3.对比研究结合压汞法（MIP）、扫描电子显微镜（SEM）和红外吸收光谱仪（FTIR）等微观实验，进一步分析有机分子和地聚物凝胶的结合模式及其在干湿循环过程中的演变机制。
结论：1.疏水地聚物混凝土的吸水率和氯离子迁移率显著降低，吸水速率降幅最高达94.3%；2. PDMS改性混凝土的长期防水性能不会因干湿循环而减弱，有机分子与地聚物凝胶骨架的紧密交联使改性混凝土的疏水性、强度和微观结构等都基本不受影响；3.SMS改性地聚物混凝土在干湿循环过程中也能保持较好的防水性能，但部分SMS分子会与水分子联结形成氢键，并随水溶液离开凝胶网络，从而造成改性混凝土防水能力和抗压强度下降。
关键词组：混凝土；疏水改性；防水性能；机械性能；微观结构
Xiao LI, Juanjuan REN, Shijie DENG, Zeyong ZHANG, Xueyi LIU
DOI: 10.1631/jzus.A2400013 Downloaded: 794 Clicked: 1187 Cited: 0 Commented: 0(p.212-225) <Full Text><PPT> 36
机构：1西南交通大学，高速铁路线路工程教育部重点实验室，中国成都，610031；2中国五冶集团有限公司，中国成都，610063
目的：无砟轨道现浇混凝土部件，尤其是双块式轨道整体现浇道床，在材料不良、环境不利、施工不当等多种因素影响下，早期开裂问题频发。本文旨在建立一个更为完善的早期道床开裂风险预测模型，在此基础上研究早期道床多场时变行为和开裂机理，探寻早期道床开裂风险影响规律并提出合理的开裂风险管控措施。
创新点：1.建立更完善的早期道床开裂风险预测模型，且模型假设条件更少，准确性更高，适用场景更全面；2.系统分析道床早期多场耦合时变规律和开裂机理；3.揭示材料、环境以及施工三类因素对混凝土道床早期开裂风险的影响规律，并提出了道床早期开裂控制措施。
方法：1.通过理论推导，统一混凝土早期到成型全过程的水化-热-湿-力耦合多场控制方程，并建立早期道床开裂风险预测模型；2.通过数值模拟，得到道床早期多场耦合时变规律和开裂机理，并揭示不同因素对混凝土道床早期开裂风险的影响规律。
结论：1.在典型工况条件下，在水化场方面，道床最大水化速率出现在浇筑后约7.0 h；道床终凝点在浇筑后约9.5 h；道床水化在第7 d的水化进程可达最终水化度的90%。在温度场方面，对流换热和太阳辐射是影响道床早期温度场的主要环境因素；道床表层最高温度浇筑后约16.0 h达到最大值，比入模温度高约15.0 °C。在湿度场方面，早期道床内双块式轨枕附件存在局部不均匀湿度区域。在力场方面，约在第1.25 d，轨枕四周新老混凝土结合面开裂的风险系数已超过1.00；在第7 d，轨枕附近道床八字形裂纹的开裂风险达到最大，风险系数约为0.75。2.温度变形是道床表层开裂的主导因素，也是道床板底开裂的主要驱动力；如果不考虑道床混凝土早期徐变，会大幅度高估开裂风险，因此建模时应当考虑徐变的影响。3.综合性的早期道床开裂风险控制措施方面，建议按照优先级降低的顺序（水化热→优化放热峰值时刻→增强保温措施→选择合理浇筑时刻→控制入模温度），进行早期道床混凝土开裂控制。
关键词组：无砟轨道；早期混凝土；水化-热-湿-力耦合；道床早期开裂
Junxing ZHAO, Xiaobin DING
DOI: 10.1631/jzus.A2400012 Downloaded: 701 Clicked: 1589 Cited: 0 Commented: 0(p.226-237) <Full Text>
机构：1华南理工大学，土木与交通学院，中国广州，510641；2华南理工大学，广东省现代土木工程技术重点实验室，中国广州，511442
目的：提前准确预测隧道掘进机（TBM）的运行性能有助于及时调整掘进参数，从而提高整体掘进效率。本文旨在探讨不同模型和时间长度对TBM性能预测效果的影响，并考虑土压、转速、扭矩、掘进速度、推力、岩石单轴抗压强度、围岩等级和液限等因素，研究得出预测性能最好的模型，以提高TBM性能的预测精度。
创新点：1.提出了预测TBM性能的Informer模型框架；2.每个模型仅使用7个参数预测TBM性能；3.确定了Informer模型的最佳参数组合；4.研究发现Informer模型在性能和概括能力方面优于其他比较模型。
方法：1.数据收集与分析，确定模型输入参数；2.通过不同模型预测TBM性能，并比较预测性能；3.通过不同模型对新数据进行预测，得到模型的泛化能力；4.比较不同输入长度与不同参数组合对TBM性能预测的影响。
结论：1.随机森林、极端梯度提升树、支持向量机、K近邻、反向传播神经网络和长短时记忆模型被用作对比模型；这些模型在原始项目的测试集上表现良好，但在新项目上表现不佳，且缺乏一定的泛化能力。2.单时间步和多时间步输出对模型的影响截然不同；在确定输入参数的合适时间间隔时应审慎考虑；在本次调查中，8至24分钟的输入长度被证明适用于单时间步骤输出，而8分钟的输入长度被认为适用于多时间步骤输出；模型相关系数分别可达0.99和0.98。3.计算了模型预测值的相关系数，包括平均预测值、首次预测值和最后一次预测值，且最后一次预测值与真实值的相关性更强。4.鉴于模型中输入参数的数量有限，皮尔逊分析方法的排除阈值从0.80调整为0.95；这一调整使得新模型在新数据上的表现优于之前的模型。5.敏感性分析表明，影响预测结果的输入参数从大到小依次为刀盘转速、土压力、围岩等级和扭矩，且这些参数的相关系数超过0.95；相反，岩石单轴抗压强度和液限对预测结果的影响相对较小（相关系数约为0.77）。
关键词组：TBM性能；Informer模型；深度学习；推力
Gang WANG, Shuai ZHANG, Jifa ZHANG, Yao ZHENG
DOI: 10.1631/jzus.A2300641 Downloaded: 995 Clicked: 1271 Cited: 0 Commented: 0(p.238-251) <Full Text><PPT> 32
机构：浙江大学，航空航天学院，中国杭州，310027
目的：大多数湍流模型都难以对尾喷管中的亚/超声速流动做出准确预测。本文旨在探索一种新的湍流模型-代数应力模型k-kL-ARSM+J，以提高湍流数值模拟的精度，并采用该高精度模型对三维截短偏置超声速尾喷管进行非设计工况下的数值计算，以获得其变化规律。
创新点：1.基于已有的计算流体动力学（CFD）程序，发展集成了新型代数应力模型k-kL-ARSM+J；2.获得了所设计的三维截短偏置超声速尾喷管非设计工况下的影响规律。
方法：1.采用NASA标准算例，对所实现的代数应力模型k-kL-ARSM+J进行模型验证，确保其正确性和有效性（图2~6）；2.将设计工况下尾喷管的计算值与设计值进行对比，验证湍流模型在该尾喷管数值计算的正确性和有效性（图11）；3.通过改变入口马赫数、入口压力和飞行高度等工况，获得该尾喷管非设计工况下的性能变化规律（图12~23）。
结论：1.根据NASA标准测试算例表明，k-kL-ARSM+J代数应力模型能够精确模拟超声速喷管，且与实验值吻合，验证了该湍流模型的正确性和有效性。2.随着入口马赫数的增加，推力和俯仰力矩增加，增长速率逐渐减小，且升力在设计马赫数附近达到峰值，然后迅速减小；随着入口压力的增加，喷管推力、升力和俯仰力矩均呈线性增长。3.随着飞行高度的增加，由于相同的超声速喷管入口条件，喷管的内部流场基本保持不变；然而，喷管外部的压力变化导致喷管出口从过膨胀过渡到欠膨胀；因此，喷管后的剪切层首先朝向喷管中心汇聚，然后发散。
关键词组：超声速喷管；湍流模型；数值模拟；性能分析
Xin TIAN, Junwei ZHONG, Youwen YANG, Chaolei ZHANG, Long ZHAO
DOI: 10.1631/jzus.A2400292 Downloaded: 595 Clicked: 774 Cited: 0 Commented: 0(p.252-265) <Full Text><PPT> 28
机构：1江西理工大学，机电工程学院，中国赣州，341000；2南京大学，现代工程与应用科学学院，中国南京，210089
目的：在激光粉末床熔融增材制造中，会产生大量飞溅物，从而降低构建质量和激光寿命。本文旨在探讨激光粉末床融合技术（L-PBF）构建室内惰性保护气流对飞溅物运动的影响。本文提出一种新型构建室的设计方案，以提高激光粉末床熔融中的飞溅物去除率。
创新点：1.建立一个完全耦合的计算流体动力学-离散相模型（CFD-DPM），模拟飞溅物和气流之间的相互作用；2.提出一种新型构建室的设计方案，提高激光粉末床熔融中的飞溅物去除率。
方法：1.通过搭建飞溅物与气流之间相互作用的CFD-DPM模型，模拟气流与飞溅物的轨迹（图4）；2.通过对比分析，对比单个入口与引入第二进气口后构建室内部的气体流动变化，提出优化设计方案（图5）；3.通过结合气体流动速度的均匀度和飞溅物清除效率，模拟对比第二进气口不同位置、第二进气口覆盖范围和柯安达效应的影响，提出改进方案（图6~13）。
结论：1.引入第二进气口可以有效抑制粉末床附近层流向上的运动，使粉末床周围形成更加均匀的层流，为飞溅物产生均匀的拖拽力；2.两进气口之间的距离对层流通过粉末床的均匀性有重要影响，对比分析后推荐两进气口之间的最佳距离为379 mm；3.第二进气口的宽度是影响层流粉末床宽度均匀性的另一个重要因素。通过增加第二进气口的宽度明显改善了流动的均匀性和飞溅物的运动轨迹；4.受柯安达效应的影响，气流右侧的下行气体限制了飞溅高度。将右壁下半部分向外移动并适当提高进出口压差后将飞溅物去除率提高到76.1%。
关键词组：激光粉末床熔融；计算流体力学；流场模拟；结构优化；柯安达效应
Fengwei HOU, Haifeng SHU, Binbin WU, Chengliang YU, Zhehui MA, Wenqing LI, Jinyuan QIAN
DOI: 10.1631/jzus.A2300546 Downloaded: 916 Clicked: 1483 Cited: 0 Commented: 0(p.266-276) <Full Text><PPT> 29
机构：1中国空气动力研究与发展中心，超高速所，中国绵阳，621000；2上海科科阀门集团有限公司，中国上海，201802；3浙江大学，特种装备研究所，中国杭州，310027；4浙江大学，流体动力基础件与机电系统全国重点实验室，中国杭州，310058
目的：风洞系统中高温高压介质会对热阀承压能力产生显著影响。本文提出基于多目标遗传算法（MOGA）模型的阀门阀座参数化设计方法，探讨冷却结构参数对阀座承压能力和冷却能力的影响规律，建立适应性结构优化方法，为高温高压阀门设计提供参考。
创新点：1.设计具有优良隔热能力的阀座冷却结构；2.基于MOGA模型提出阀座冷却结构参数化设计方法。
方法：1.通过理论分析，设计具有良好隔热能力的阀座冷却结构，验证其冷却能力。2.通过参数化建模，建立阀座冷却结构的几何模型，关联冷却结构特征参数和几何模型特征。3.通过仿真模拟进行参数敏感性分析（图8），提出基于MOGA模型的阀座冷却结构优化设计方法，建立优化的阀座冷却结构设计方案。
结论：1.提出的冷却结构设计方法可完整地描述阀座几何结构的特征；2.阀座冷却结构竖孔的设计深度和位置对于阀座的应力状态和平均温度具有显著影响；3.优化后的阀座结构平均温度可从242.47 °C降低到70.61 °C，阀座的平均应力可从115.22 MPa降低到100.02 MPa。
关键词组：热阀；风洞；应力；结构优化
Correspondence
Correspondence: Two-dimensional plane-strain consolidation for unsaturated soils under non-uniform trapezoidal loads
Chengjia TANG, Lei WANG, Sidong SHEN, Minjie WEN, Annan ZHOU
DOI: 10.1631/jzus.A2200525 Downloaded: 699 Clicked: 964 Cited: 0 Commented: 0(p.277-284) <Full Text>
机构：1上海工程技术大学，城市轨道交通学院，中国上海，201620；2浙江大学，软土与地质环境工程教育部重点实验室，中国杭州，310058；3墨尔本皇家理工学院，土木、环境和化学工程学院，澳大利亚墨尔本，VIC 3001
目的：在公路工程建设中，为使公路安全稳定，必须将原地面填筑成梯形路堤，而路堤的大小同时在宽度和高度上都有变化，这就造成了地面上的非均匀荷载。目前，关于固结特性的研究并没有考虑外部荷载沿水平方向的变化，且外部荷载被假定为随时间变化的、理想的均匀荷载。此外，由于气候条件的影响，实际工程中处理的通常是非饱和路基。基于此，本文旨在推导非均匀荷载下的非饱和土的二维平面应变固结的半解析解，并选择梯形荷载作为非均匀荷载的特例，研究非均匀梯形荷载下非饱和土的二维平面应变固结特性。
创新点：1.基于Dakshanamurthy和Fredlund二维平面应变固结理论，建立非均匀梯形荷载下非饱和土二维平面应变固结的参考模型；2.通过拉普拉斯变换与傅里叶展开推导非均匀荷载下非饱和土的二维平面应变固结的半解析解。
方法：1.建立非均匀梯形荷载下非饱和土二维平面应变固结的参考模型（图1）；2.推导非均匀荷载下非饱和土的二维平面应变固结的半解析解（公式(6),(7)和(9)）；3.绘制超孔隙压力与沉降在非均匀荷载下的变化图像，分析不同计算点、路肩宽度与路堤高度对固结特性的影响。
结论：1.不同计算点的超孔隙压力消散速度不同；路面下的超孔隙压力比路肩处的大很多，消散开始得晚，但消散速率快。2.路堤高度的增加会增加路面的最终沉降，但对路肩的影响较小。3.路肩的宽度和坡度都会影响路面和路肩的沉降；路基荷载越接近于均匀荷载，二维平面上的沉降就越均匀。
关键词组：非饱和土；非均匀荷载；二维平面应变固结；半解析解；拉普拉斯变换；傅里叶级数展开
Journal of Zhejiang University SCIENCE B
ISSN 1673-1581(Print), 1862-1783(Online), Monthly
2025 Vol.26 No.4 P.303-408
CONTENTS
Reviews
Qi SHAO, Simin CHEN, Tian XU, Yuyu SHI, Zijin SUN, Qingguo WANG, Xueqian WANG, Fafeng CHENG
DOI: 10.1631/jzus.B2300776 Downloaded: 1350 Clicked: 1114 Cited: 0 Commented: 0(p.303-316) <Full Text><PPT> 8
1北京中医药大学中医学院，中国北京市，100029
2中国医学科学院北京协和医院消化内科，中国北京市，100730
摘要：髓鞘形成被誉为是神经系统细胞结构中脊椎动物进化的最后一个真正"发明"，它能够实现快速、跳跃式的脉冲传播，而高传导速度是人类运动、感觉和认知功能的基础。白质作为大脑中的关键结构，是有髓髓鞘的聚集地。然而，随着年龄的增长，白质功能发生异常，大量髓鞘表现出退行性变化，从而引起了严重的神经行为和认知障碍。尽管科学家在探究髓鞘形成以及其功能方面投入了大量的时间和精力，但依旧有许多问题尚未解决，且面临着诸多挑战。深入探究髓鞘的功能作用可能对中枢神经系统疾病甚至精神病的治疗带来启发。在本综述中，我们详细阐述了髓鞘的结构和相应的关键分子，以及其形成的过程。同时，针对髓鞘延伸的动力来源，我们提出了新的假设，即膜压实为髓鞘的扩张提供了动力，这将为更好地认识髓鞘病变相关疾病的病理生理学机制提供有价值的见解，并为髓鞘相关疾病的治疗干预开辟新的途径。
关键词组：髓鞘；中枢神经系统；白质；髓鞘压实
Review: Advancements in mechanisms and drug treatments for fibrodysplasia ossificans progressiva
Yijun ZHOU, Ce SHI, Hongchen SUN
DOI: 10.1631/jzus.B2300779 Downloaded: 754 Clicked: 961 Cited: 0 Commented: 0(p.317-332) <Full Text><PPT> 8
1吉林大学口腔医院牙髓科，中国长春市，130021
2吉林大学口腔医院口腔病理科，中国长春市，130021
3吉林省牙发育及颌骨重塑与再生重点实验室，中国长春市，130021
摘要：进行性骨化性纤维发育不良（FOP）是一种罕见的遗传性疾病，它以先天性双侧大脚趾畸形和全身软组织进行性、广泛性和不可逆的异位骨化（HO）为特征，最终可导致严重残疾。FOP主要由活化素A受体1（ACVR1，也被称为活化素受体样激酶2，即ALK2）的突变引起，该受体属于骨形态发生蛋白（BMP）I型受体。然而，FOP中复杂的HO形成机制尚未完全明确，这阻碍了治疗药物的开发。手术切除骨化组织常会导致HO的复发和扩大，而目前尚无药物可完全预防、停止或逆转FOP中HO的进展。目前，研究人员正在深入研究各个阶段FOP的发病机制，并开发候选药物，包括saracatinib、palovarotene和rapamycin等。本文就FOP的发病机制及治疗药物的研究进展进行综述，以期为进一步研究和开发新的治疗方法提供参考。
关键词组：进行性骨化性纤维发育不良（FOP）；异位骨化（HO）；机制；药物治疗；活化素A受体1（ACVR1）
Review: COVID-19 and acute limb ischemia: latest hypotheses of pathophysiology and molecular mechanisms
Chengjun YAO, Yanzhao DONG, Haiying ZHOU, Xiaodi ZOU, Ahmad ALHASKAWI, Sohaib Hasan Abdullah EZZI, Zewei WANG, Jingtian LAI, Vishnu Goutham KOTA, Mohamed Hasan Abdulla Hasan ABDULLA, Zhenfeng LIU, Sahar Ahmed ABDALBARY, Olga ALENIKOVA, Hui LU
DOI: 10.1631/jzus.B2300512 Downloaded: 885 Clicked: 1297 Cited: 0 Commented: 0(p.333-352) <Full Text><PPT> 7
1浙江大学医学院附属第一医院骨科，中国杭州市，310003
2浙江大学医学院，中国杭州市，310058
3浙江中医药大学第二附属医院骨科，中国杭州市，310005
4浙江大学医学院附属第一医院核医学科，中国杭州市，310003
5中南大学湘雅三医院骨科，中国长沙市，410013
6复兴大学物理治疗学院骨科物理治疗系，埃及班尼苏维夫，2711860
7白俄罗斯共和国卫生部，共和国神经病学和神经外科科学与实践中心，白俄罗斯明斯克，220004
摘要：2019冠状病毒病（COVID-19）作为一种多系统疾病，可导致各种严重并发症。急性肢体缺血（ALI）被认为是与COVID-19相关的一种并发症，通常预示着不良预后。但目前人们对COVID-19相关ALI的病理生理和分子机制仍知之甚少，高凝状态和血栓形成被认为是重要机制。本文强调了血管痉挛、缺氧和酸中毒在疾病发病中的作用，血管紧张素转化酶2（ACE2）途径、炎症和血小板激活可能是COVID-19诱导上述病理变化的重要分子机制。此外，本文从遗传、年龄和性别角度对COVID-19相关ALI危险因素的假说进行了讨论和分析，并对治疗方法如使用白细胞介素-6（IL-6）拮抗剂托珠单抗、钙通道拮抗剂和血管紧张素转化酶抑制剂等进行总结，以期为治疗冠状病毒相关肢体缺血性疾病提供新见解。
关键词组：急性肢体缺血（ALI）；2019冠状病毒感染并发症（COVID-19）；高凝状态；血栓形成；血管痉挛；缺氧诱导因子1α（HIF-1α）；血管紧张素转化酶2（ACE2）；Ⅰ型干扰素（IFN-I）；托珠单抗
Research Articles
Tiantian GE, Yao CHEN, Lantian PANG, Junwei SHAO, Zhi CHEN
DOI: 10.1631/jzus.B2300678 Downloaded: 608 Clicked: 987 Cited: 0 Commented: 0(p.353-370) <Full Text><PPT> 7
1浙江大学医学院附属第一医院传染病诊治国家重点实验室， 国家感染性疾病临床医学研究中心， 国家传染病医学中心， 感染性疾病诊治协同创新中心， 中国杭州市， 310003
2浙江大学医学院附属第二医院感染科， 中国杭州市， 310009
3浙江大学医学院附属第二医院肝胆胰外科， 中国杭州市， 310009
摘要：泛凋亡具有焦亡、凋亡和坏死性凋亡的特征。尽管大量研究已证实各类型细胞的死亡在急性肝衰竭（ALF）中发挥着不同作用，但对它们间的互作关注较少。本研究旨在探讨泛凋亡在ALF中的作用，并挖掘可作为预防或治疗ALF的新靶点。本研究首先从基因表达综合数据库（GEO）中下载三个与ALF相关的数据集（GSE14668、GSE62029和GSE74000），从中筛选差异表达基因（DEGs），并通过加权基因共表达网络分析（WGCNA）对上述基因和泛凋亡相关基因集取交集得到枢纽基因；通过基因本体论（GO）、京都基因与基因组百科全书（KEGG）、蛋白质-蛋白质互作（PPI）和基因集富集分析（GSEA）确定枢纽基因功能；最后利用ALF小鼠和细胞模型进行验证。结果表明，在ALF患者肝脏样本中，7个枢纽基因（BMF、BNIP3L、CASP1、RIPK3、UACA、UNC5B、ZBP1）表达水平均上调；在ALF小鼠模型中，BNIP3L、RIPK3、P-RIPK3、UACA和cleaved caspase-1表达上调，而CASP1和UNC5B的表达下调；ZBP-1和BMF的表达仅在造模过程中升高，终末期则无明显变化。小鼠肝组织免疫荧光显示，这7个枢纽基因在巨噬细胞中均有表达；western blot结果表明，在脂多糖（LPS）/
关键词组：急性肝衰竭；泛凋亡；基因表达综合数据库；生物标志物；治疗靶点
Shijin YUAN, Yan XIA, Guangwei DAI, Shun RAO, Rongrong HU, Yuzhen GAO, Qing QIU, Chenghao WU, Sai QIAO, Yinghua XU, Xinyou XIE, Haizhou LOU, Xian WANG, Jun ZHANG
DOI: 10.1631/jzus.B2300679 Downloaded: 938 Clicked: 1274 Cited: 0 Commented: 0(p.371-392) <Full Text><PPT> 8
1浙江大学医学院附属邵逸夫医院检验科，中国杭州市，310016
2浙江大学医学院附属邵逸夫医院肿瘤内科，中国杭州市，310016
3浙江省医学精准检验与监测研究重点实验室，中国杭州市，310016
4永康市中医院西城分院，中国金华市，321300
摘要：近期研究表明，血管内皮生长因子受体抑制剂（VEGFRi）可以增强程序性死亡受体1（PD-1）抗体对微卫星稳定（MSS）结直肠癌（CRC）的抗肿瘤活性。然而，与标准三线VEGFRi治疗相比，这种联合治疗的疗效尚未明确，且目前缺乏可靠的生物标志物。本研究中，我们回顾性纳入了接受PD-1抗体联合VEGFRi（联合组，n=54）或单独VEGFRi（VEGFRi组，n=32）治疗的MSS CRC患者，并评估了其疗效和安全性。我们通过单细胞和空间转录组数据进一步研究了MSS CRC肿瘤微环境（TME）的免疫特征，构建了一个预测接受免疫治疗的MSS CRC患者临床结局的MSS CRC免疫细胞相关特征（MCICRS），并在内部队列中对其进行验证。研究发现，与单独VEGFRi治疗相比，PD-1抗体联合VEGFRi治疗能显著延长患者的生存期（中位无进展生存期：4.4个月 vs. 2.0个月，P=0.0024；中位总生存期：10.2个月 vs. 5.2个月，P=0.0038），且两组间不良事件的发生率相当。进一步通过单细胞和空间转录组分析，我们确定了10种MSS CRC富集的免疫细胞类型及其空间分布，包括幼稚CD4+ T细胞、调节性CD4+ T细胞、CD4+ Th17细胞、耗竭CD8+ T细胞、细胞毒性CD8+ T细胞、增殖CD8+ T细胞、自然杀伤（NK）细胞、浆细胞和经典/中间型单核细胞。基于meta分析和10种机器学习算法，我们构建了MCICRS，其是一个独立的MSS CRC患者的预后风险因素。通过进一步分析，MCICRS低风险组患者表现出更高的免疫细胞浸润和免疫相关通路激活，同时与泛癌免疫治疗的客观反应率和无进展生存有显著关联。最后，MCICRS在MSS CRC接受免疫治疗的预测价值也在内部队列中得到了验证。综上所述，PD-1抗体联合VEGFRi可以改善MSS CRC的临床结局且可控制毒性，同时MCICRS可以作为一个强大且有前景的工具，用于预测接受免疫治疗的MSS CRC患者的临床结局。
关键词组：结直肠癌（CRC）；微卫星稳定（MSS）；免疫治疗；单细胞RNA测序（scRNA-seq）；空间转录组
Dynamic changes in physiochemical, structural, and flavor characteristics of ginger-juice milk curd
Haifeng PAN, Wenna BAO, Yi CHEN, Hongxiu LIAO
DOI: 10.1631/jzus.B2400269 Downloaded: 785 Clicked: 947 Cited: 0 Commented: 0(p.393-404) <Full Text><PPT> 5
1湖州学院生命健康学院， 中国湖州市， 313000
2浙江科技大学生物与化学工程学院， 中国杭州市， 310023
摘要：通过质构分析、扫描电镜、流变学、电子舌和气质联用色谱等手段研究姜汁凝乳过程中理化、结构和风味特征的动态变化。蛋白电泳结果显示，姜汁可水解αs-、β-和κ-酪蛋白。凝乳在90 s形成，此刻其内源荧光强度显著变化。在凝乳过程中，可溶性蛋白和乳清钙离子含量迅速下降，而酪蛋白水解活性、储能模量、损耗模量、硬度、粘度和持水力增加，并通过扫描电镜观察凝乳形成具有更小孔隙和空穴的致密凝胶结构。电子舌分析结果表明，牛奶可中和姜汁的涩味和咸味，使其味道更接近牛奶。姜汁凝乳中检出70种挥发性成分，其中α-姜烯、α-姜黄素、β-倍半水芹烯和β-红没药烯是主要的挥发性风味物质，其含量在凝乳初期下降，90 s后维持不变。癸酸、γ-榄香烯和石竹烯是牛乳与姜汁混合后所产生的特有挥发性化合物。了解姜汁凝乳理化、结构和风味特征在凝乳过程中的动态变化对姜汁凝乳的生产具有重要意义。
关键词组：生姜；凝乳；特征；挥发性化合物
Correspondence
Correspondence: Functional redundancy of three mitochondrial Mg2+/Mn2+-dependent protein phosphatases (PPMs) in Toxoplasma gondii
Kaiyin SHENG, Xueqiu CHEN, Yimin YANG, Jie XIA, Kaiyue SONG, Chaoqun YAO, Yi YANG, Aifang DU, Guangxu MA
DOI: 10.1631/jzus.B2400308 Downloaded: 360 Clicked: 628 Cited: 0 Commented: 0(p.405-408) <Full Text><PPT> 7
1浙江大学动物科学学院动物预防医学研究所，中国杭州市，310058
2浙江大学-新昌联合创新中心（天姥实验室），高创科技园区，中国新昌市，312500
3罗斯大学兽医学院， 生物医学部人畜共患病和热带传染病卫生中心，巴斯特尔，圣基茨和尼维斯，KN-0101
摘要：弓形虫（Toxoplasma gondii）是一种专性胞内寄生的顶复门原虫，可以感染包括人在内的几乎所有温血动物，引起全球性的人畜共患弓形虫病，从而危害人类健康和畜牧业发展，并造成经济损失。刚地弓形虫独特的线粒体是弓形虫病防控的理想靶细胞器。线粒体中的Mg2+/Mn2+依赖性蛋白磷酸酶（PPMs）在细胞生长、能量代谢和环境应激中发挥着重要的作用。然而，人们对弓形虫的线粒体PPMs知之甚少。在本研究中，我们鉴定出三种PPMs，即TgPPM8（TGGT1_218590）、TgPPM10（TGGT1_254410）和TgPPM19（TGGT1_275840），均定位于弓形虫速殖子的线粒体基质中。这三个PPMs中任一PPM编码基因的缺失（Δppm8、Δppm10或Δppm19）均会导致弓形虫速殖子生长抑制与增殖能力减弱，以及另外两个PPMs编码基因信使RNA（mRNA）水平的升高，但不影响弓形虫速殖子在小鼠体内的毒力。Δppm8Δppm10或Δppm8Δppm19双重缺失可显著导致弓形虫速殖子体外生长抑制与增殖减缓。由于潜在的突变致死效应，本研究未获得Δppm10Δppm19和Δppm8Δppm10Δppm19缺失虫株。上述结果表明，弓形虫线粒体PPMs间存在功能冗余，是弓形虫线粒体生物学研究的新发现，为具有重要兽医和医学意义的弓形虫的防控靶点的发掘提供了新思路。
关键词组：刚地弓形虫；线粒体；Mg/Mn依赖性蛋白磷酸酶（PPMs）；功能冗余；增殖
Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering
ISSN 2095-9184 (print), ISSN 2095-9230 (online)
2025 Vol.26 No.3 P.309-478
CONTENTS
Review Articles
Review Article: Training large-scale language models with limited GPU memory: a survey
Yu TANG, Linbo QIAO, Lujia YIN, Peng LIANG, Ao SHEN, Zhilin YANG, Lizhi ZHANG, Dongsheng LI
DOI: 10.1631/FITEE.2300710 Downloaded: 802 Clicked: 1369 Cited: 0 Commented: 0(p.309-331) <Full Text><PPT> 45
国防科技大学计算机学院并行与分布计算全国重点实验室，中国长沙市，410073
摘要：大模型凭借其在多领域应用中的卓越性能，已在计算机视觉、自然语言处理等领域获得广泛关注。然而，此类模型的训练面临图形处理器（GPU）显存容量的显著制约。本文系统梳理了有限GPU显存条件下大模型训练的优化技术体系。首先深入解析训练过程中GPU显存占用的三大核心要素--模型参数、模型状态和模型激活；继而从这三个维度对现有研究成果进行多角度评述；最后展望了该领域未来的发展方向，强调持续创新显存优化技术对推动大语言模型发展的重要性。本综述为研究人员理解大语言模型训练中的显存优化挑战与技术演进提供了系统参考。
关键词组：训练技术；显存优化；模型参数；模型状态；模型激活
Review Article: A review of flexible job shop scheduling problems considering transportation vehicles
Bin XIN, Sai LU, Qing WANG, Fang DENG
DOI: 10.1631/FITEE.2300795 Downloaded: 2674 Clicked: 1373 Cited: 0 Commented: 0(p.332-353) <Full Text><PPT> 55
1北京理工大学自动化学院，中国北京市，100081
2北京理工大学重庆创新中心，中国重庆市，401120
摘要：柔性制造系统中加工机器与转运车辆的联合调度问题已引起学术界和工业界的广泛关注。与传统柔性车间调度问题相比，将转运车辆调度纳入柔性制造系统的调度，使得联合调度问题的求解更加具有挑战性和实践意义。本文对联合调度问题的常见假设、约束、目标函数和基准算例作了归纳总结。然后，从出版期刊、历年发表文章数量以及求解方法等角度，对截至2023年的相关文献进行了统计和讨论。随后，根据解决方法的类型，将其分为精确算法、启发式算法、元启发式算法和群体智能算法，并梳理已有文献。最后，总结了联合调度问题的研究趋势和未来挑战。
关键词组：柔性制造系统；转运车辆；加工机器；集成调度
Research Articles
DRMSpell: dynamically reweighting multimodality for Chinese spelling correction
Yinghao LI, Heyan HUANG, Baojun WANG, Yang GAO
DOI: 10.1631/FITEE.2300816 Downloaded: 912 Clicked: 1128 Cited: 0 Commented: 0(p.354-366) <Full Text><PPT> 60
1北京理工大学计算机学院，中国北京市，100081
2北京理工大学东南信息技术研究院，中国莆田市，351100
3华为诺亚方舟实验室，中国深圳市，518129
摘要：中文拼写纠正任务旨在检测和纠正中文文本中可能出现的拼写错误。但中文表现出高度的复杂性，其特点是存在多种声调变化的拼音表示，这些声调变化可以对应不同的字符。鉴于中文语言的这种复杂性，中文拼写纠正任务对于确保书面交流的准确性和清晰度至关重要，最近的研究已经将外部知识通过语音和视觉模态引入模型中。然而，这些方法未能有效地利用模态信息来针对性地解决不同类型的拼写错误。在本文中我们提出一个名为DRMSpell的多模态预训练语言模型以用于中文拼写纠正，该模型考虑了模态之间的交互作用。我们引入一个动态多模态重新加权模块，用于重新加权各种模态以获取更多的多模态信息。为充分利用所获得的多模态信息并进一步加强模型，我们提出一个独立模态掩码策略，在预训练阶段独立掩蔽一个词元的三种模态。我们的方法在大多数广泛使用的基准测试指标上实现了最先进的性能，实验结果表明，我们的方法能够建模模态之间的交互信息，即使对错误模态信息也具有鲁棒性。
关键词组：中文拼写纠正；多模态；掩码策略
An intelligent mesh-smoothing method with graph neural networks
Zhichao WANG, Xinhai CHEN, Junjun YAN, Jie LIU
DOI: 10.1631/FITEE.2300878 Downloaded: 698 Clicked: 1111 Cited: 0 Commented: 0(p.367-384) <Full Text><PPT> 58
1国防科技大学并行与分布计算全国重点实验室，中国长沙市，410073
2国防科技大学高端装备数字化软件重点实验室，中国长沙市，410073
摘要：在计算流体力学中，网格平滑方法通常被应用于优化网格质量，以实现高精度的数值模拟。其中，基于优化的平滑方法广泛用于高质量网格平滑，但其计算成本相对较高。一些先驱性研究工作尝试采用监督学习的方法，从高质量网格样本中学习平滑方法，以提高其平滑效率。然而，该方法存在一些限制，例如难以处理不同度节点的问题，并且需要数据增强来解决网格节点输入顺序的问题。此外，对于高质量网格数据的依赖也限制了该方法的适用性。为解决这些问题，本文提出一种轻量级神经网络模型GMSNet，以实现智能化的网格平滑。GMSNet采用图神经网络来提取节点邻居的特征，并输出最优的节点位置。在平滑过程中，本文还引入了一种容错机制，以防止GMSNet生成负体积元素。通过轻量级的模型架构，GMSNet能够有效地平滑不同度的网格节点，并且不受输入数据顺序的影响。此外，本文还提出一种新颖的损失函数MetricLoss，用于消除对高质量网格数据的依赖，并促进训练的稳定、快速收敛。本文在二维非结构网格上将GMSNet与常用的网格平滑方法进行对比。实验结果表明，相较于之前的模型，GMSNet在具有出色的网格平滑性能的同时，仅需要其5%的参数，并且平滑速度是基于优化的方法的13.56倍。
关键词组：非结构网格；网格平滑；图神经网络；优化式平滑方法
Significance extraction based on data augmentation for reinforcement learning
Yuxi HAN, Dequan LI, Yang YANG
DOI: 10.1631/FITEE.2400406 Downloaded: 307 Clicked: 316 Cited: 0 Commented: 0(p.385-399) <Full Text><PPT> 29
安徽理工大学人工智能学院，中国淮南市，232000
摘要：深度强化学习在视觉任务中展现了显著的能力，但在输入图像受到干扰信号的情况下，其泛化能力较弱，因此难以将训练有素的智能体应用于新环境中。为了让智能体能区分图像中的噪声信号和重要像素，数据增强技术和辅助网络的建立是有效的解决方案。提出一种新的算法，即增强提取显著性Q值（SEQA），该算法鼓励智能体全面探索未知状态，并将注意力集中在重要信息上。具体来说，SEQA屏蔽干扰特征，提取显著特征，使用评论家损失更新掩码解码网络，从而促使智能体关注重要特征并做出正确决策。在DeepMind控制泛化基准上评估该算法，实验结果表明，该算法极大提高了训练效率和稳定性。同时，在大多数DeepMind控制泛化基准任务中，我们的算法在样本效率和泛化能力方面优于最先进的强化学习方法。
关键词组：深度强化学习；视觉任务；泛化；数据增强；显著性；DeepMind控制泛化基准
Changwen DING, Chuntao SHAO, Siteng ZHOU, Di ZHOU, Runle DU, Jiaqi LIU
DOI: 10.1631/FITEE.2400582 Downloaded: 296 Clicked: 377 Cited: 0 Commented: 0(p.400-414) <Full Text><PPT> 27
1哈尔滨工业大学航天学院，中国哈尔滨市，150001
2试验物理与计算数学国家重点实验室，中国北京市，100076
摘要：本文提出一种基于高效标签匹配的分布式标签多伯努利多目标跟踪方法。传统的分布式标签多伯努利融合都是假设本地标签多目标密度之间的标签匹配已经完成。然而，考虑到实际场景中本地标签多目标密度之间的标签空间相互独立，因此上述假设在很多应用场景中无法保证。为解决上述问题，本文从算术均值散度的概念出发，提出一种高效的标签匹配方法，并根据匹配结果，进行标签多伯努利后验概率密度融合。本文所提方法与已有方法相比，在低检测概率场景中体现出良好性能。此外，为保证融合结果的一致性与完整性，整个融合过程被设计为以下4个阶段：预融合、标签确认、后验概率密度补充和唯一性检查。在具有挑战性的非线性纯方位多目标跟踪（MTT）场景中，验证了所提标签匹配分布式标签多伯努利滤波器融合的性能。
关键词组：分布式多传感器多目标跟踪；标签多伯努利滤波器；算术均值融合；标签匹配
Mengyu ZHANG, Zhenxue HE, Yijin WANG, Xiaojun ZHAO, Xiaodan ZHANG, Limin XIAO, Xiang WANG
DOI: 10.1631/FITEE.2400513 Downloaded: 333 Clicked: 294 Cited: 0 Commented: 0(p.415-426) <Full Text><PPT> 34
1河北农业大学智能农业装备研究院，中国保定市，071001
2河北农业大学河北省农业大数据重点实验室，中国保定市，071001
3北京航空航天大学计算机学院，中国北京市，100191
4北京航空航天大学电子信息工程学院，中国北京市，100191
摘要：混合极性Reed-Muller（MPRM）逻辑电路功耗优化是一种典型的组合优化问题。现有功耗优化方法存在收敛速度慢、易陷入局部最优等问题，在实现最佳功耗方面的有效性十分有限。首先，本文提出一种多策略融合模因算法（MFMA），利用黑猩猩优化算法进行全局勘探，利用基于最优位置学习和自适应权重因子的浣熊优化算法（COA-OLA）进行局部探索，最后采用截断选择算法进行新种群选择。其次，基于MFMA提出一种MPRM逻辑电路功耗优化方法，通过寻找最佳极性配置，使得电路功耗最小化。基于MCNC基准电路的实验结果表明，与现有的功耗优化方法相比，本功耗优化方法有显著的改进。MFMA实现最高功耗优化率为72.30%，平均优化率为43.37%。同时，MFMA搜索解的速度更快且质量更好，验证了其在功耗优化方面的有效性和优越性。
关键词组：功耗优化；多策略融合模因算法（MFMA）；混合极性Reed-Muller（MPRM）；组合优化问题
A geographic information encryption system based on Chaos-LSTM and chaos sequence proliferation
Jia DUAN, Luanyun HU, Qiumei XIAO, Meiting LIU, Wenxin YU
DOI: 10.1631/FITEE.2300755 Downloaded: 733 Clicked: 1389 Cited: 0 Commented: 0(p.427-440) <Full Text>
1湖南省第三测绘院，中国长沙市，410000
2湖南省地理信息安全与应用工程研究中心，中国长沙市，410000
3湖南科技大学信息与电气工程学院，中国湘潭市，411201
摘要：针对传统混沌加密算法中混沌系统状态与初始状态及参数关联性强，可能导致混沌序列存在周期性的问题，结合混沌系统和LSTM神经网络构建了Chaos-LSTM模型。针对计算机的有限计算精度效应会使长混沌序列出现周期性，使其不适宜对数据量大的对象进行加密的问题，构建了混沌序列增殖(CSP)算法。结合二者，提出了基于Chaos-LSTM与混沌序列增殖的地理信息数据加密通信系统。首先，通过Chaos-LSTM模型输出具有较高谱熵(SE)复杂度的混沌序列；然后，选取较短的混沌序列，通过CSP算法增殖出匹配加密对象的混沌加密序列，并对增殖序列进行随机性分析与测试；最后，以地理图片信息为加密对象，将混沌增殖序列与扩散算法以及置乱算法结合构成加密算法，并将加密系统在ZYNQ平台中实现。软件测试与硬件实验表明该系统具有良好的保密性能与可拓展性，能用于多种加密对象的保密通信，具备良好的应用价值。
关键词组：混沌；长短期记忆神经网络（LSTM）；混沌序列增殖（CSP）；ZYNQ平台；图像加密
Mai TANG, Wenqiang XIA, Jiuqiang DENG, Yao MAO
DOI: 10.1631/FITEE.2300796 Downloaded: 738 Clicked: 1048 Cited: 0 Commented: 0(p.441-455) <Full Text><PPT> 31
1中国科学院光场调控科学技术全国重点实验室，中国成都市，610209
2中国科学院光学工程重点实验室，中国成都市，610209
3中国科学院光电技术研究所，中国成都市，610209
4中国科学院大学，中国北京市，101408
摘要：光电跟踪系统因其出色的工作性能，已被广泛应用于自由空间环境探测及通信等前沿领域。外界扰动往往会很大程度影响光电跟踪系统的工作精度，随着其应用领域不断拓宽，更复杂的工作条件也带来更复杂的工作环境和扰动情况。本文针对周期性谐波扰动和窄带尖峰周期性扰动两类复杂的扰动情况，提出一种基于重复控制策略改进的误差扰动观测器复合控制结构。这种结构在保证系统稳定性的同时，实现了多重频率处的周期性扰动抑制，弥补了现有扰动抑制方法难以对复杂周期性扰动进行抑制的问题。此外，给出相关证明，并搭建光电系统实验平台，验证了上述控制方法在不同情况下的有效性和可靠性。
关键词组：扰动抑制；误差观测器；重复控制；光电跟踪系统；特殊频率点
Yang YANG, Fanming HUANG, Dong YUE
DOI: 10.1631/FITEE.2300532 Downloaded: 792 Clicked: 1586 Cited: 0 Commented: 0(p.456-471) <Full Text><PPT> 38
1南京邮电大学自动化学院、人工智能学院，中国南京市，210023
2南京邮电大学碳中和先进技术研究院，中国南京市，210023
摘要：本文研究了一类非严格反馈离散时间多智能体系统的隐私保护一致性跟踪问题。为减轻明文加密和解密之间的误差影响，开发一种改进的Liu加密系统，以确保明文信息恢复良好。采用强化学习技术补偿未知动态和真实信号与解密信号之间的误差。采用反步法和图论知识，设计基于强化学习的隐私保护一致性跟踪控制策略。借助李雅普诺夫稳定性理论，证明多智能体系统的一致跟踪误差和所有信号最终有界。最后，通过仿真实例验证设计控制策略的有效性。
关键词组：多智能体系统；一致跟踪；隐私保护；强化学习
Correspondence
Correspondence: An optimal algorithm for preemptive scheduling on non-simultaneously available uniform machines
Hao ZHOU, Liping CAO, Qi WEI, Zhenyu SHU, Yiwei JIANG
DOI: 10.1631/FITEE.2300767 Downloaded: 635 Clicked: 956 Cited: 0 Commented: 0(p.472-478) <Full Text><PPT> 28
1浙江树人学院基础学院，中国杭州市，310015
2浙江工商大学管理工程与电子商务学院，中国杭州市，310018
3宁波财经学院国际经济贸易学院，中国宁波市，315175
4浙大宁波理工学院计算机与数据工程学院，中国宁波市，315100
摘要：研究了m台可用时间不同的同类机可中断调度问题，目标是极小化最大完工时间。每台机器都有一个不同的加工速度和可用时间。通过将真实机器转化成虚拟机器的方法给出最优调度目标值的下界。在这些虚拟机器中，可用时间越早的机器在任何时候都有更快的速度。对该问题，给出一个时间复杂度为O(nm+m2)的最优调度算法，并且该算法的中断次数不超过（n代表工件数量）。
关键词组：最优算法；可中断调度；同类机；非同时可用时间