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Journal of Zhejiang University SCIENCE A
ISSN 1673-565X(Print), 1862-1775(Online), Monthly
2026 Vol.27 No.3 P.183-316
CONTENTS
Research Article
Jiajia HUANG, Tao JIN, Jianwu HUANG, Shasha SONG, Wei DAI, Chaoqun ZUO, Lizhong WANG, Lilin WANG, Zhen GUO
DOI: 10.1631/jzus.A2500232 Downloaded: 2266 Clicked: 1715 Cited: 0 Commented: 0(p.183-199) <Full Text><PPT> 3
机构：1中国能源建设集团浙江省电力设计院有限公司，中国杭州，310012；2浙江大学，建筑工程学院，中国杭州，310058；3同济大学，土木工程学院，中国上海，200092；4绍兴文理学院，土木工程学院，中国绍兴，312000；5浙江大学，海洋学院，中国舟山，316021
目的：结构优化是降低导管架基础工程造价、推动其向深远海应用拓展的关键路径，但其优化问题具有高维度与强约束特征。本文针对高维度和强约束问题，提出融入工程经验解的混合种群初始化策略，构建参数化有限元与遗传算法耦合的优化模型，阐明水深对导管架基础的定量影响，明确导管架与漂浮式基础的水深适用阈值。
创新点：1.建立面向多工况和多约束的海上风机导管架基础自主寻优模型；2.通过引入工程经验解，提出导管架优化的混合种群初始化策略，提升早期可行率与收敛效率；3.定量分析水深对导管架基础的影响，明确导管架与漂浮式基础的水深适用阈值。
方法：1.利用Python建立导管架基础的结构分析计算机系统（SACS）参数建模与分析程序，并耦合遗传算法形成自动化优化闭环，构建导管架基础优化模型；2.通过引入工程经验解，并与随机和拉丁超立方采样融合，提出导管架优化的混合种群初始化策略；3.基于多种水深的导管架基础最终优化结果，定量分析水深的影响，进而推导出导管架与漂浮式基础的水深适用阈值。
结论：1.引入工程经验的混合初始化策略能够显著提升早期可行性与搜索效率。2.约束主导性分析表明疲劳寿命与一阶固有频率为各水深导管架基础的主要控制条件。3.水深对导管架重量影响显著；导管架在中浅水深具明显成本优势；导管架基础与漂浮式基础的适用水深阈值约为100 m。4.随着水深增加，下部构件应力升高，且最大疲劳损伤位置上移，因此在设计上需同步强化下部承载强度与上部疲劳抗力。
关键词组：结构优化；导管架基础；遗传算法；海上风电；种群初始化；参数化模型
Rui LIU, Quanyong ZENG, Haibo XIE, Guoli ZHU
DOI: 10.1631/jzus.A2500016 Downloaded: 2215 Clicked: 1684 Cited: 0 Commented: 0(p.200-214) <Full Text><PPT> 3
机构：1华中科技大学，机械科学与工程学院，中国武汉，430074；2浙江大学高端装备研究院，中国杭州，310014；3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：管片排版是隧道施工的关键环节，直接影响成型隧道质量。本文旨在探明工况参数对管片排版的影响规律，建立约束参数和管片最优拼装点位的映射模型，突破多类型管片排版泛化瓶颈，以实现智能化、高准确率排版决策。
创新点：1.建立了多源约束参数与管片最优拼装点位的样本数据集；2.提出了基于人工神经网络（ANN）的16点位管片智能排版方法；3.构建了基于迁移学习的多类型管片排版泛化技术。
方法：1.分析推进油缸行程差、盾尾间隙、错缝拼装原则等约束对管片排版的影响，并基于蒙特卡洛法和人工标记法生成数据集；2.建立ANN网络架构，并采用贝叶斯优化进行超参数调优，构建16点位管片智能排版模型；3.以10点位管片为例，采用迁移学习冻结中间层、替换输入输出层并通过小样本数据微调参数，实现模型跨管片类型的泛化应用。
结论：1.测试集验证表明，与k近邻（KNN）、支持向量机（SVM）和决策树（DT）等常用的机器学习方法及已有的通过工程验证的排版方法相比，ANN模型在16点位管片排版中表现最优；2.基于迁移学习构建的10点位管片排版模型的性能显著优于在小样本数据下训练的ANN、KNN、SVM和DT模型；3.现场应用中，16点位和10点位管片排版模型的准确率分别达到了93.75%和91.43%，较历史数据中人工决策的结果提升了15.62和34.29个百分点。
关键词组：盾构施工；管片排版；拼装点位；人工神经网络（ANN）；贝叶斯优化；迁移学习
Chengyu YU, Hongling YU, Xiaofeng QU, Baoxi LIU, Liangsi XU, Xinyu LIU, Xiangyu CHEN
DOI: 10.1631/jzus.A2500127 Downloaded: 2042 Clicked: 1554 Cited: 0 Commented: 0(p.215-230) <Full Text><PPT> 4
机构：中国农业大学，水利与土木工程学院，中国北京，100083
目的：本文旨在针对土石料渗透系数预测中存在小样本和可解释性不足的问题，探究基于生成模型的数据增强方法，以提高预测模型在小样本条件下的泛化能力。同时，结合具备可解释性的集成学习算法，增强预测结果的可信度，实现对土石料渗透系数的高精度预测。
创新点：1.提出一种基于改进生成对抗网络的数据增强方法，有效提升小样本条件下渗透系数预测模型的性能；2.构建基于改进轻量级梯度提升机（LightGBM）的渗透系数预测模型，结合优化算法实现渗透系数更高精度的预测；3.使用沙普利可加性解释方法（SHAP）对预测结果进行全局和局部解释，增强模型的可解释性；4.将所提方法应用于实际土方工程案例中，验证所提方法在工程实践中的有效性。
方法：1.将瓦瑟斯坦（Wasserstein）距离作为损失函数引入到条件生成对抗网络中，并基于Wasserstein条件生成对抗网络；2.利用LightGBM算法建立具有Huber损失函数和鱼鹰优化算法的高精度渗透系数预测模型；3.使用SHAP方法探究影响预测结果的关键特征，并分析不同特征在数据集中的具体作用。
结论：1.基于Wasserstein条件生成对抗网络的数据增强方法能够生成高质量的样本，有效解决小样本数据问题；2.基于结合Huber损失和鱼鹰优化的LightGBM算法建立的渗透系数预测模型具有较高的预测性能；3.使用SHAP方法能够对预测结果进行全局和局部分析，提升预测模型的可解释性。
关键词组：渗透系数预测；轻量级梯度提升机（LightGBM）；瓦瑟斯坦（Wasserstein）条件生成对抗网络；沙普利可加性解释方法（SHAP）
Jing WANG, Changyu SHI, Daosheng LING
DOI: 10.1631/jzus.A2500203 Downloaded: 2139 Clicked: 1963 Cited: 0 Commented: 0(p.231-245) <Full Text><PPT> 4
机构：1浙江大学，软弱土与环境土工教育部重点实验室，中国杭州，310058；2浙江大学，超重力研究中心，中国杭州，310058
目的：在高粒径比二元颗粒体系中，准确统计悬浮细颗粒分数对理解体系的结构与力学响应至关重要。然而，试验中通常难以直接获得颗粒间接触力信息，同时细颗粒的位置与尺寸识别精度有限。本文提出了一种基于蒙特卡洛模拟（MCS）的统计方法，该方法仅依赖于粗颗粒的尺寸与空间位置信息，通过几何分析实现对悬浮细颗粒分数的有效估算，为相关的统计分析提供一种高效可行的替代途径。
创新点：1.克服离散元模拟需要进行动力学循环迭代所带来的计算量偏大等局限；2.实现以小规模样本的重复随机抽样来近似大样本的统计特性。
方法：1.利用Delaunay三角剖分提取粗颗粒体系的孔隙分布，并建立细颗粒填充的MCS框架（图3）；2.在多次蒙特卡洛采样中，根据孔隙容量判定细颗粒是否为悬浮颗粒，并通过统计得到平均悬浮细颗粒比例（图6~8）；3.将MCS预测结果与试验观测及离散元方法（DEM）模拟进行对比，评估方法的精度与适用性（图15）。
结论：1.所提出的MCS方法能够在无需动力学求解条件下可对悬浮细颗粒分数进行稳健、高效且较为准确的统计；2.研究为颗粒材料的试验分析和理论建模提供了实用框架，并展示了方法向三维复杂体系扩展的潜力。
关键词组：颗粒材料；悬浮颗粒；细颗粒含量；粒径比；离散元方法（DEM）；蒙特卡洛
Qin ZHANG, Jingyi ZHOU, Bangping GU, Xiong HU
DOI: 10.1631/jzus.A2500146 Downloaded: 696 Clicked: 982 Cited: 0 Commented: 0(p.246-261) <Full Text><PPT> 5
机构：上海海事大学，物流工程学院，中国上海，201306
目的：在复杂多变的深海环境中，船舶运动姿态补偿控制系统受到不确定性的严重影响，显著降低补偿控制的精度。本文旨在提升船舶运动补偿控制精度，确保海上风电场设备安装与运输的安全性和效率。
创新点：1.通过动态规整算法（DTW），区分高频噪声和低频跟踪信号；2.将长短期记忆（LSTM）网络嵌入到多智能体双延迟深度确定性策略梯度（MATD3）算法中，更好地使critic网络的训练与真实Q值接近；3.采用组合奖励函数提高智能体的探索能力。
方法：1.针对复杂海况下的船舶三自由度运动，构建船舶补偿系统的强化学习环境；2.运用DTW算法区分噪声信号，采用MATD3算法训练模型，并结合LSTM网络和组合奖励函数，提高传统MATD3的补偿效率；3.通过仿真模拟，补偿系统在六级海况、突变海况及真实含噪声情况下均实现更高的补偿效率，验证所提方法的有效性。
结论：1.DTW算法能确定高低频噪声信号分界点，使补偿系统实现高频抗噪和低频信号的跟踪运动；2. MATD3算法中采用LSTM神经网络和组合奖励函数，能提升智能体的训练效果和决策能力；3.运用所设计方法能够提高船舶三自由度补偿的泛化性和补偿效率。
关键词组：补偿控制；MATD3算法；DTW算法；LSTM网络
Xuanxuan MING, Qiang WANG, Kun LUO, Xinhao DU, Jianren FAN
DOI: 10.1631/jzus.A2500160 Downloaded: 2141 Clicked: 1510 Cited: 0 Commented: 0(p.262-274) <Full Text><PPT> 6
机构：1浙江大学，能源高效清净利用全国重点实验室，中国杭州，310027；2浙江大学碳中和研究院，中国杭州，310027
目的：本文基于中国31个省市的电力供需状况，将其划分为四类典型区域，旨在探究碳中和目标背景下，不同电力特征区域通过供需两侧差异化减排措施所产生的减排效果及经济性。
创新点：1.根据中国各省电力行业的供需特征，针对性地分析区域减排路径；2.设定不同碳达峰时间节点，系统评估其对碳中和路径下累计减排成本和边际减排成本的影响。
方法：1.运用集成能源系统模型LEAP-NEMO，模拟中国电力行业在不同供需结构情景下的碳减排路径；2.基于弹性理论、能源强度分析、城镇化率动态及人口矩阵等多维度参数，构建更精准的中国电力需求预测模型；3.通过敏感性分析，量化不同碳排放达峰年份与能源强度下降速率对减碳成本的影响机制（图7）。
结论：1. LH区域的工业发展面临下行压力，需推动新兴产业和产业结构转型；2.风能和太阳能是推动电力结构转型的关键能源形式，在资源受限区域应优先发展核能等具有稳定供电特性的能源方式；3.推迟碳达峰时间将提升短期边际减排成本和累计单位成本。
关键词组：电力系统；LEAP-NEMO；清洁能源转型；能源消耗
Optimization of throttling windows to improve flow control of three-way control combiner valves
Jin-yuan QIAN, Zhe-hui MA, Shi-jie LIN, Chuang LIU, Yu-wei WANG, Fei LING, Liang ZHANG, Man-man CUI, Tian-zuo QU, Zhi-jiang JIN
DOI: 10.1631/jzus.A2500231 Downloaded: 2888 Clicked: 2407 Cited: 0 Commented: 0(p.275-287) <Full Text><PPT> 3
机构：1浙江大学，特种装备研究所，中国杭州，310027；2浙江三方控制阀股份有限公司，中国杭州，311400；3上海核工程研究设计院有限公司，中国上海，200233；4山东核电有限公司，中国烟台，265116
目的：核电站中的合流型三通调节阀在调节硼酸浓度方面存在控制性能不佳和流量阻力过高的问题。现有的三通调节阀设计在控制精度和流量特性方面难以满足核电站运行的严格要求。本文旨在通过优化三通调节阀的内部结构，尤其是节流窗口的形状，来提升其控制性能和降低流量阻力。
创新点：1.提出了节流窗口形状参数化设计方法，并建立了形状参数与性能指标之间的关系；2.引入了有效域与可控域的概念，用于描述入口回流现象和调节死区，为确保控制阀的可靠性和有效性提供了新的视角。
方法：1.采用三次多项式函数定义节流窗口的宽度变化；2.采用自适应非支配排序遗传算法对节流窗口的形状参数进行优化，以提高三通调节阀的可调操作范围和降低最大局部阻力；3.通过搭建实验平台，测量三通调节阀在不同开度下的压力和流量，并验证数值模型的准确性，为优化设计提供依据。
结论：1.三通调节阀的流量分配不均匀；中间节流窗口的流量比例相对稳定，而左右节流窗口的流量比例随阀门开度线性变化。2.入口回流现象是影响三通调节阀控制性能的关键因素；通过分析流动场揭示了回流现象的四个阶段，并提出了有效边界和可控边界的概念。3.采用自适应非支配排序遗传算法对节流窗口形状进行优化后，三通调节阀的可调操作范围提高了31.0%，且最大局部阻力降低了18.3%，显著改善了阀门的综合性能。
关键词组：三通阀，交汇流，节流窗口，多目标优化
Deep-learning-enabled automatic gene abnormality detection via fluorescence in situ hybridization
Lemin SHI, Yuqiang ZHANG, Haoyu QI, Chengyue LU, Menglei HU, Mingye LI, Dianxin SONG, Hao ZHANG, Xin FENG, Ping GONG, Shan JIANG
DOI: 10.1631/jzus.A2500360 Downloaded: 1952 Clicked: 1773 Cited: 0 Commented: 0(p.288-305) <Full Text><PPT> 6
机构：1长春理工大学，计算机科学与技术学院，生命科学与技术学院，中国长春,130022；2吉林建筑大学，现代工业学院，中国长春，130119；3西安电子科技大学，杭州研究院，中国杭州,311231；4澳门大学，机电工程系，人工智能与机器人研究中心，中国澳门，999078；5不列颠哥伦比亚大学，电气与计算机工程系，加拿大温哥华，V6T 1Z4；6墨尔本大学，计算机与信息系统学院，澳大利亚帕克维尔，3010
目的：开发一种基于深度学习的基因异常检测自动化系统（FAST），以突破传统荧光原位杂交（FISH）技术在癌症和遗传疾病诊断中的局限性。
创新点：1.多层焦平面成像策略：增强不同焦深的成像，实现精确的细胞分析；2.图像增强与融合：结合多尺度滤波技术，提升信号清晰度；3.深度学习集成：优化ResNet152深度学习框架以进行高效的基因异常分类，细胞分割准确率为98.28%，基因异常检测准确率为97.86%。
方法：1.FISH成像：利用三色FISH探针和电动荧光显微镜进行多层成像；2.图像处理：基于多层荧光信号融合、图像增强以及细胞核和荧光信号的自动分割；3.AI模型：基于ResNet152的卷积神经网络（CNN）型，经过训练用于检测染色体异常（例如慢性淋巴细胞白血病中的13q14缺失）。
结论：1.FAST系统在细胞核分割和基因异常检测方面均取得高精度结果，细胞分割准确率达98.28%，以及基因异常检测准确率达97.86%。2.系统实现了从成像到报告生成的全流程自动化，且可在45分钟内完成检测，提升了诊断效率并降低了对人工经验的依赖，因此具有良好的临床应用潜力。
关键词组：荧光原位杂交（FISH）；图像增强；细胞核分割；荧光特征融合；异常基因分类；癌症诊断
A heterogeneous cyclic Hopfield neural network without self-connections
Yunzhen ZHANG, Chunlong ZHOU, Han BAO, Guangzhe ZHAO, Bocheng BAO
DOI: 10.1631/jzus.A2500350 Downloaded: 2544 Clicked: 4392 Cited: 0 Commented: 0(p.306-316) <Full Text><PPT> 2
机构：1许昌学院，信息工程学院，中国许昌，461000；2常州大学，王诤微电子学院，中国常州，213159
目的：三神经元同构循环型霍普菲尔德神经网络不能展现混沌动力学。本文旨在提出一种无自连接的三神经元异构循环型霍普菲尔德神经网络，展现混沌动力学，并生成多涡卷混沌吸引子。
创新点：1.提出一种无自连接的三神经元异构循环型霍普菲尔德神经网络；2.证明全局一致最终有界性，确定最终边界；3.揭示混沌动力学和多涡卷混沌吸引子；4.设计模拟电路，硬件实验验证结果。
方法：1.采用三种不同激活函数（双曲正切、正弦和余弦函数）替换原有双曲正切激活函数，并提出一种异构循环型霍普菲尔德神经网络；2.由理论推导，证明神经网络的全局一致最终有界性并确定最终边界；3.通过数值仿真，揭示混沌动力学和多涡卷混沌吸引子；4.采用现有商用元器件，设计模拟电路，实现所提出的神经网络。
结论：1.得到了一种可生成混沌的、最简的三神经元霍普菲尔德神经网络；2.通过理论证明和数值模拟，阐述和分析了该网络的有界性、动力学行为以及多涡卷混沌吸引子；3.由模拟电路实现了所提出的神经网络，且硬件实验验证了数值结果的准确性。
关键词组：激活函数；模拟电路；混沌；循环型霍普菲尔德神经网络；多涡卷型混沌吸引子
Journal of Zhejiang University SCIENCE B
ISSN 1673-1581(Print), 1862-1783(Online), Monthly
2026 Vol.27 No.3 P.207-320
CONTENTS
Reviews
Tiancheng LI, Xinyi ZENG, Shuxian YANG, Lynda Faye BONEWALD, Peipei DUAN
DOI: 10.1631/jzus.B2400637 Downloaded: 2104 Clicked: 1797 Cited: 0 Commented: 0(p.207-224) <Full Text><PPT> 40
1口腔疾病防治全国重点实验室 / 国家口腔医学中心 / 口腔疾病国家临床医学研究中心 / 四川大学华西口腔医院正畸科， 中国成都市， 610041
2上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔正畸科， 上海交通大学口腔医学院， 国家口腔医学中心， 国家口腔疾病临床医学研究中心， 上海市口腔医学重点实验室， 中国上海市， 200011
3印第安纳大学医学院肌肉骨骼健康中心， 解剖学、细胞生物学与生理学和骨科外科学系， 美国印第安纳波利斯， 46202
摘要：牙骨质作为覆盖在牙根表面的一层矿化结缔组织，是保护牙根不被吸收，维持咬合关系和牙齿支持功能的组织基础。牙骨质细胞嵌于牙骨质基质内，通过小管结构延伸出树突状突起。该细胞具有机械敏感性，能够响应机械负荷变化，是参与形成细胞性牙骨质的生理性响应细胞，可根据牙齿功能需求的变化进行适应性调整。Wnt信号通路作为调控机体细胞命运、生长发育及稳态的重要通路，在生物发育与疾病进程中均发挥着关键调控作用。目前，Wnt信号通路对牙骨质生成及再生的影响机制仍存争议，且关于Wnt/β-catenin信号在牙骨质细胞分化及功能中的作用，研究结果不一。部分研究表明该通路的激活可促进成牙骨质细胞分化，而另一些研究则认为Wnt信号可能通过抑制分化促进其增殖。本文对牙骨质的结构特征与生理功能进行系统综述；重点探讨了Wnt信号对成牙骨质细胞生长分化的影响机制，明确其在牙骨质形成、发育及牙根吸收修复中的关键作用；并推测低水平Wnt/β-catenin活性的维持对实现成牙骨质细胞增殖与分化的动态平衡至关重要；最后，提出了基于Wnt信号通路的牙周再生治疗策略，并对未来研究方向进行展望。
关键词组：牙骨质；牙发生；Wnt信号通路；细胞分化；生物矿化
Recent research advances in the biological function and molecular mechanism of methylmalonic acid
Ziang WANG, Wenhui CHENG, Teng WANG, Yidi ZHANG, Xine SHI, Yuqi LV, Jianjun JIN
DOI: 10.1631/jzus.B2400202 Downloaded: 3228 Clicked: 2111 Cited: 0 Commented: 0(p.225-235) <Full Text><PPT> 32
1西北农林科技大学动物科技学院， 动物脂肪沉积与肌肉发育实验室， 陕西省动物遗传育种与繁殖重点实验室， 中国杨凌示范区， 712100
2西北农林科技大学化学与药学院， 中国杨凌示范区， 712100
摘要：甲基丙二酸（MMA）的异常积累是导致甲基丙二酸血症的主要原因，可对大脑、肾脏和心血管系统造成不可逆的损害。此外，已有研究发现血液中MMA的积累与癌症、身体运动受限和生长发育迟缓有关。本综述总结了近年来MMA代谢异常与疾病发生之间关系的研究，涉及脑、肾、心血管系统、癌症和骨骼肌等方面，为进一步研究和治疗与MMA相关的病理生理学变化提供理论依据和参考。
关键词组：甲基丙二酸（MMA）；线粒体功能紊乱；氧化应激；蛋白质翻译后修饰；肌肉萎缩
Research Articles
Hao QIU, Min LIAO, Xiaomei XIE, Xinyue LU, Feng YUAN, Zhe LUO, Chunlin FAN
DOI: 10.1631/jzus.B2400257 Downloaded: 3003 Clicked: 2350 Cited: 0 Commented: 0(p.236-249) <Full Text><PPT> 47
1浙江大学环境与资源学院，中国杭州市，310058
2国家环境与资源实验教育示范中心（浙江大学），中国杭州市，310058
3浙江省农业资源与环境重点实验室，中国杭州市，310058
4宁波费尔诺生物技术有限公司，中国宁波市，315502
摘要：过量氨氮对水环境构成严重的威胁。具有同步硝化反硝化（SND）功能的细菌，是实现污水中氨氮高效去除的有效生物工具。本文首次报道从养猪场沼气处理系统中分离得到的油橄榄假单胞菌（Pseudomonas oleovorans）QS-7具有SND功能，能够高效去除水中氨氮。通过检测氮代谢相关的关键酶、功能基因以及氮代谢过程的氮平衡实验，我们推测该菌株QS-7的SND途径为：→NH2OH→→→→NO→N2O→N2。实验表明，菌株QS-7在100 mg/L氨氮培养基中，最大去除率达98.6%，且在18小时内的最大氨氮降解率为9.2 mg/(L?h)。该菌株对硝态氮和亚硝态氮也表现出一定的去除能力，在以二者为唯一氮源（100 mg/L）的体系中，最大去除率分别为54.22%和73.93%。以氨氮（100 mg/L）为唯一氮源的氮代谢平衡实验中，同化作用（56.1%）是去除氨氮的主要方式，其次是转化为N2（43.6%）。同时，反应过程中未检测到的存在，且NOx的产量极低，这表明QS-7的脱氨过程环境友好。研究进一步确定QS-7的最佳环境条件是：碳源为柠檬酸钠，C/N=10，pH=7.0，摇床转速150 r/min，温度30 ℃。上述结果表明，菌株QS-7可为SND技术的发展提供菌种资源与理论依据。
关键词组：同步硝化反硝化；氨氮废水；去除氨氮；油橄榄假单胞菌；代谢途径
Chao YU, Jialin ZHU, Jinyong WU, Xiangsong CHEN, Shuhuan LU, Xiangyu LI, Sa ZHAO, Weiwei ZHU, Min SHU, Mianbin WU, Jianming YAO
DOI: 10.1631/jzus.B2400427 Downloaded: 2964 Clicked: 2255 Cited: 0 Commented: 0(p.250-263) <Full Text><PPT> 39
1中国科学技术大学， 中国合肥市， 230026
2中国科学院，合肥物质科学研究院， 中国合肥市， 230031
3嘉必优生物技术（武汉）股份有限公司， 中国武汉市， 430223
4浙江大学化学工程与生物工程学院， 生物质化工教育部重点实验室， 中国杭州市， 310030
5浙江大学宁波国际科创中心， 中国宁波市， 315100
摘要：膳食中摄入二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）可带来多种健康益处，如调节血液中甘油三酯水平和预防心血管疾病。尽管裂殖壶菌（Schizochytrium sp.）具备天然合成EPA的能力，但其产量偏低，这导致裂殖壶菌无法在工业化生产中得到广泛应用。因此，本研究利用气液相等离子体诱变技术与高通量筛选相融合的研究策略，有效提高了裂殖壶菌生产EPA的效率。首先，利用气液相等离子体诱变技术获得一系列裂殖壶菌突变株，并利用近红外光谱（NIRS）技术快速准确地筛选出高产EPA的突变株M7-25，同时遗传稳定性实验表明该突变株生产稳定性良好。经过对培养基配方的优化，M7-25的EPA产量从0.45 g/L显著提升至1.70 g/L。在此基础上，通过调整氨水和葡萄糖的联合补料策略，在7 L发酵罐中，EPA产量达到2.08 g/L。这是目前利用诱变技术在裂殖壶菌中报道的最高EPA产量，彰显了其在工业化生产中具有较大潜在应用价值。
关键词组：二十碳五烯酸（EPA）；裂殖壶菌；诱变技术；高通量筛选；近红外光谱（NIRS）
Genomic insights into the diversity of rice cultivars developed in Heilongjiang Province, China
Yuhan ZHOU, Naixin LIU, Jiaqi YANG, Baicui CHEN, Chengxin LI, Fanshan BU, Sanling WU, Ziqi ZHOU, Qingtao YU, Qingyao SHU
DOI: 10.1631/jzus.B2400339 Downloaded: 2962 Clicked: 2309 Cited: 0 Commented: 0(p.264-279) <Full Text><PPT> 40
1浙江大学现代种业研究所，水稻生物育种全国重点实验室 / 全省作物种质创新与利用重点实验室，中国杭州市，310058
2黑龙江大学现代农业与生态环境学院，农业农村部甜菜品质监督检验测试中心，中国哈尔滨市，150080
3哈尔滨市农业科学院，中国哈尔滨市，150080
4浙江大学农生环测试中心，中国杭州市，310058
摘要：随着全球人口快速增长与可持续农业需求日益增加，改进水稻育种策略迫在眉睫，尤其是在中国的主要水稻生产省份--黑龙江省，该省以优质温带粳稻而闻名。因此，本研究对黑龙江省优良水稻品种开展了系统的基因组学分析。通过对包括由哈尔滨农科院育成的14个哈粳稻系列品种在内的376个代表性水稻品种的全基因组重测序数据分析，共鉴定出490万个单核苷酸多态性和98万个插入缺失变异，为认识遗传多样性与种群结构提供了全面的视角。进一步按育种年份将376个水稻品种划分为五个亚组，其中2010年后育成的品种分别归类于HLJ-IV-1和HLJ-IV-2亚组，二者表现出显著的遗传分化。通过基因组选择信号分析，鉴定到OsACBP5、Os4CL5和GFR1等基因在不同亚群中均受到选择，反映出其在选育广谱抗病性和增强分蘖能力的品种方面的重要性。此外，为了识别哈粳稻系列品种的优劣势，本研究还对香气化合物及其相关基因OsODC和OsBadh2进行了深入分析，发现哈粳稻7号中具有优势的长粒基因OsGL3.1单倍型。研究还探讨了通过引入sd1基因来降低株高的潜力。综上，本研究结果有望为加速优良水稻品种培育、提升水稻的感官特性和营养价值提供重要参考。
关键词组：粳稻；黑龙江；基因组多样性；水稻育种
Xiaodan JIA, Shulin TANG, Hexiong FENG, Dimei XU, Chenyuan ZHU, Ke LU, Xufang LIANG
DOI: 10.1631/jzus.B2400246 Downloaded: 2998 Clicked: 2250 Cited: 0 Commented: 0(p.280-294) <Full Text><PPT> 44
1华中农业大学水产学院， 鳜鱼研究中心，中国武汉市，430070
2长江经济带大宗水生生物产业绿色发展教育部工程研究中心，中国武汉市，430070
摘要：消化酶在鱼类仔鱼阶段对食物消化至关重要，然而其具体的功能和必要性目前仍缺乏有力证据。为探索此问题，本研究首次利用CRISPR/Cas9技术，在日本青鳉（Oryzias latipes）中构建了胰蛋白酶基因（try）和淀粉酶基因（amy）的敲除模型。研究结果显示，try基因缺失显著降低了try-/-青鳉仔鱼中该基因的表达水平及其消化能力；投喂卤虫8 h后，在孵化后4天(4 dph)和15 dph的try-/-青鳉仔鱼的消化道中观察到未被完全消化的卤虫。此外，15 dph的try-/-青鳉仔鱼的肠绒毛高度和体长均显著降低。与之相反，amy基因的缺失所产生的影响较为有限。在4 dph时， amy仔鱼的消化过程未受明显影响；在15 dph时，其消化道内只观察到少量不完全消化的卤虫。通过进一步分析try-/-成鱼青鳉的生长、氮代谢和肠道微生物，发现成鱼青鳉体长和体重显著下降，而血液中天冬氨酸转氨酶（AST）和丙氨酸转氨酶（ALT）活性显著升高。肝肠组织病理学观察发现，try敲除导致肝细胞出现空泡变性、肠壁变薄、绒毛排列稀疏以及高度降低。16S rRNA高通量测序结果显示，try敲除降低了肠道微生物的多样性。综上所述，try对青鳉仔鱼不可或缺，且对其生长、氮代谢以及肠道发育具有持续性影响。
关键词组：胰蛋白酶基因（）；淀粉酶基因（）；日本青鳉；敲除；摄食；消化
Lingqi YU, Danfeng WANG, Xuanhao CHEN, Jiayu XIE, Dongjing WEN, Yi ZHANG, Lirong SHEN, Wenfeng CHEN, Zhenxing LIU, Yufeng YANG
DOI: 10.1631/jzus.B2400624 Downloaded: 2194 Clicked: 1980 Cited: 0 Commented: 0(p.295-309) <Full Text><PPT> 42
1福州大学生物科学与工程学院，生命科学研究所，中国福州，350108
2福州大学生物科学与工程学院，生物医学工程系，中国福州，350108
3福建农林大学蜂学与生物医药学院，中国福州，350002
4重庆大学医学院，中国重庆，400044
5浙江大学生物系统工程与食品科学学院，中国杭州，310058
6中国农业科学院蜜蜂研究所，资源昆虫国家重点实验室，中国北京，100093
摘要：蜂王浆是年轻工蜂下咽腺和下颌腺的分泌产物，富含蛋白质组分，其中80%-90%为蜂王浆主蛋白（MRJP）。已有研究表明，MRJP具有特定的生物学功能，且在神经元细胞中也有表达，然而其在生物体内的具体功能仍然知之甚少。本研究利用二元表达系统，在果蝇神经元中分别异位表达单个MRJP家族成员（MRJP1-9），并设置荧光蛋白表达作为对照，以探索它们的功能。转录组测序分析发现，尽管MRJP1-9具有相似的三级结构，但其过表达对基因集的影响存在差异。具体而言，MRJP1、MRJP2、MRJP3、MRJP5和MRJP7诱导了更多差异表达基因，而MRJP4、MRJP6、MRJP8和MRJP9诱导的差异表达基因较少。加权基因共表达网络分析（WGCNA）和基因集富集分析（GSEA）分析结果表明，MRJP1、MRJP2、MRJP3、MRJP5和MRJP7调控了部分相互重叠的基因集，包括对雌二醇有反应的基因集，并激活了细胞增殖相关通路。相比之下，MRJP6未表现出显著的基因集富集特征，而MRJP8和MRJP9则调控了相似的基因集。值得注意的是，在果蝇神经元中特异性过表达MRJP1、MRJP2、MRJP3和MRJP5能够激活细胞增殖相关通路，并导致个体体型增大，这凸显了这些蛋白的功能多样性及其作用的环境依赖性。这些发现拓展了我们对MRJP功能作用的理解，并为在蜜蜂及其他生物中进一步探索其生物学功能奠定了基础。
关键词组：果蝇；蜂王浆主蛋白（MRJP）；异位表达
Yu WU, Guomin JU, Xueyu ZHOU, Jian WU, Shusen ZHENG, Chuanhui PENG
DOI: 10.1631/jzus.B2500191 Downloaded: 723 Clicked: 1736 Cited: 0 Commented: 0(p.310-320) <Full Text><PPT> 35
1浙江大学医学院附属第一医院肝胆胰外科，中国杭州，310003
2国家卫健委多器官联合移植重点实验室，浙江省器官移植重点实验室，中国杭州，310003
3器官移植诊断与治疗重点实验室，肝胆胰肿瘤协同诊疗研究单元（中国医学科学院2019RU019），中国杭州，310003
4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，中国杭州，310003
5浙江大学医学院附属第一医院甲状腺外科，中国杭州，310003
摘要：肝细胞癌（HCC）确诊时常已进展至中晚期，因此需要进行靶向治疗和免疫治疗。索拉非尼作为HCC首个靶向药物，虽然具有一定疗效，但其临床应用常因耐药性发生及机制不明而受限。Wilms瘤1相关蛋白（WTAP）虽与肿瘤进展相关，但其在索拉非尼耐药中的作用尚未明确。本研究通过整合癌症基因组图谱（TCGA）数据和空间转录组学分析，系统解析了WTAP在HCC中的表达特征。我们综合采用基因集富集分析（GSEA）、R语言分析、体外实验、分子对接及蛋白质印迹分析等多维度方法，探究了WTAP介导索拉非尼耐药的潜在机制，并进一步通过尾静脉高压水动力注射小鼠模型和免疫组化实验验证WTAP在耐药中的作用。结果发现，HCC组织中WTAP显著上调，且与肿瘤进展和不良预后密切相关。此外，体外敲低WTAP可增强HCC细胞对索拉非尼的敏感性。GSEA、分子对接及蛋白质印迹分析结果表明，WTAP通过激活ERK信号通路（耐药关键调控通路）诱导耐药形成。在小鼠肝癌模型中，联合WTAP敲低与索拉非尼治疗可显著抑制肿瘤生长并提高生存率。综上，本研究首次阐明WTAP通过正向调控ERK通路促进HCC索拉非尼耐药，提示靶向WTAP有望成为增强索拉非尼疗效的潜在新策略。
关键词组：Wilms瘤1相关蛋白（WTAP）；索拉非尼耐药性；细胞外信号调节激酶（ERK）通路；肝细胞癌（HCC）
Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering
ISSN 2095-9184 (print), ISSN 2095-9230 (online)
2026 Vol.27 No.3 P.1-12
CONTENTS
Research Articles
De-blocking adaptive feedback control design for shared-buffer CIOQ switching architecture
Rui ZHENG, Jianliang SHEN, Fan ZHANG, Ping LV, Peijie LI, Yu SHAO, Zhengbin ZHU
DOI: 10.1631/ENG.ITEE.2025.0180 Downloaded: 10 Clicked: 23 Cited: 0 Commented: 0(p.1-18) <Full Text>
1信息工程大学，中国郑州市，450001
2复旦大学计算与智能创新学院，中国上海市，200433
3中国人民武装警察部队指挥学院，中国天津市，300250
摘要：为解决共享缓存组合输入输出排队（CIOQ）交换结构中存在的虚拟输出队列级别的队头（HOL）阻塞、缓存溢出丢包及拥塞扩散等问题，同时提升性能和稳定性，本文提出去阻塞自适应反馈调节设计。通过引入基于信用量的超时检测机制，实现理论上的100%无阻塞，大幅消除了HOL阻塞的影响。在所提虚拟输出队列动态调节算法和阈值动态自适应算法共同作用下，该设计能够降低缓存溢出引发的拥塞扩散风险，从而提升系统整体性能。理论分析与实验结果表明，在典型流量场景下，所提设计的最大吞吐量可达1499.66Gb/s，最低时延为83 ns。此外，有效吞吐量占比高达96.94%，数据链路层包损失占比仅为0.61%，丢包率低至0.6%。相较于传统CIOQ架构和输入排队交换架构，所提设计的吞吐量分别提升15.12%和20.55%，转发时延分别缩短26.9%和54.7%，且系统稳定性更强，可充分满足复杂场景下的数据交换需求。
关键词组：共享缓存组合输入输出排队交换架构；队头（HOL）阻塞；拥塞扩散；自适应反馈调节；PCIe互连协议
Shuaikang HOU, Qinrang LIU, Wenbo ZHANG, Ping LV, Peijie LI, Wei GUO
DOI: 10.1631/ENG.ITEE.2025.0005 Downloaded: 11 Clicked: 25 Cited: 0 Commented: 0(p.1-20) <Full Text><PPT> 9
1信息工程大学，中国郑州市，450001
2复旦大学大数据研究院，中国上海市，200433
摘要：随着应用场景日益复杂，晶圆级系统对互连网络可靠性提出愈发严苛的要求。在不可避免的工艺制造缺陷和环境干扰下，晶圆级互连网络中节点和链路故障频发，使得容错能力成为提升系统整体可靠性关键因素。针对晶圆级互连网络中的芯片粒节点故障和链路故障，本文提出一种名为FTHOE的负载均衡无虚通道容错路由算法。该算法基于哈密顿路由策略和奇偶转向模型，通过利用当前节点的本地故障向量信息，动态调整输出端口选择优先级，从而在绕开故障区域时缩短迂回路径，并有效降低数据包陷入故障邻域的概率。同时，FTHOE在故障条件下保留了哈密顿路由的自适应特性，维持较高的最短路径多样性，进而增强网络负载均衡能力与整体通信性能。仿真结果表明，与现有容错路由算法相比，FTHOE显著降低了平均网络延迟并提高了吞吐量，在复杂故障场景下展现出鲁棒的容错能力和负载均衡性能。
关键词组：晶圆级系统；容错；哈密顿路径；奇偶转向模型；负载均衡
DDiNER: domain dictionary-guided Chinese named entity recognition for complex industrial contexts
Ronghui LIU, Wei CUI, Xiaojun LIANG, Weihua GUI
DOI: 10.1631/ENG.ITEE.2025.0047 Downloaded: 14 Clicked: 23 Cited: 0 Commented: 0(p.1-12) <Full Text>
1华南理工大学未来技术学院，中国广州市，510641
2鹏城实验室，中国深圳市，518055
3中南大学自动化学院，中国长沙市，410083
摘要：在工业流程中，准确的中文命名实体识别（NER）对于信息抽取、知识图谱构建及智能决策等应用具有重要意义。然而，实体边界模糊、语义重叠及标注数据不足等问题严重制约其性能。针对上述挑战，本文提出一种领域词典引导的中文NER框架--DDiNER。该框架通过层次化词典适配器将层次化工业领域词典与双向编码表示模型进行融合，并结合双向长短期记忆网络和条件随机场实现多层级特征融合。实验结果表明，DDiNER取得优异性能，其平均精确率、召回率和F1值分别达到95.75%、95.73%和95.74%，显著优于现有主流方法。在独立数据集上的验证结果证实，该模型在识别未注册实体和长尾实体方面具有良好的鲁棒性与泛化能力。本研究为工业领域中文NER提供了一种高效且可扩展的解决方案，在下游智能应用领域具有显著潜力。
关键词组：命名实体识别；流程工业；领域词典；层次化词典适配器
Leveraging peripheral interactions to improve drivers’ situation awareness and NDRT efficiency
Hanfei ZHU, Wei XIANG, Yifu ZHANG, Ziyue LEI, Lingyun SUN
DOI: 10.1631/ENG.ITEE.2025.0159 Downloaded: 11 Clicked: 24 Cited: 0 Commented: 0(p.1-17) <Full Text><PPT> 9
浙江大学国际设计研究院，中国杭州市，310058
摘要：L3级自动驾驶促使驾驶员在行驶过程中参与非驾驶相关任务（NDRT）成为一种趋势，同时也给驾驶员态势感知（SA）重建带来安全挑战。为此，我们在驾驶模拟器中开展了两项连续的实证研究，考察两种边缘交互方式--以气流传达车辆的意图行为、以环绕声传达道路参与者信息--对驾驶员SA表现、NDRT效率、工作负荷与用户体验的影响。第一项研究（n=21）探究气流、环绕声及其融合使用的差异化效果；第二项研究（n=30）进一步检验融合交互在不同NDRT难度下的表现。结果表明，气流与环绕声在单独使用时均可显著提升驾驶员的SA，且各具优势；二者融合可获得最佳效果。尤其值得注意的是，相比于简单NDRT，融合交互在高难度NDRT条件下对SA的提升更为显著。此外，驾驶员在使用这些边缘交互方法时报告主观工作负荷降低、用户体验提升。本研究为车载交互系统设计提供了启示：在支持驾驶员参与NDRT、提升效率的同时，能够有效重建其态势感知，从而兼顾安全与生产力。
关键词组：自动驾驶；态势感知；非驾驶相关任务；边缘交互；环绕声；气流
Hierarchical algorithm for large-scale irregular packing problems
Xiao LIU
DOI: 10.1631/ENG.ITEE.2025.0080 Downloaded: 12 Clicked: 18 Cited: 0 Commented: 0(p.1-12) <Full Text><PPT> 10
华南理工大学土木与交通学院，中国广州市，510640
摘要：为解决大规模排样问题，本文提出一种基于零件几何分类的新型分级算法。该算法首先根据零件的面积和饱满度将其分为3个层级，然后对每个层级应用不同的排样策略。引入一种创新的"形状匹配"方法，该方法与"方盒堆砌"（针对矩形零件）和"重力排样"算法一起，形成一个综合的分级排样系统。第1级包含大型矩形零件，采用方盒堆砌算法进行排样。该方法通过对齐零件外接包围盒的角点，避免了重力排样中常见的勾挂问题。第2级包含大型不规则零件和中型零件。首先使用形状匹配算法处理这些零件--通过旋转和平移操作实现轮廓互补。通过形状匹配系数（SMC）评估匹配质量。如果SMC未达到预设的质量阈值，系统将切换至方盒堆砌（针对大型不规则零件）或重力排样（针对中型零件）。第3级包含剩余的小型零件和前面两级排样失败的零件。针对这些零件，系统优先尝试形状匹配算法，若匹配失败，则采用重力排样算法。实验和对比结果表明，与传统重力排样算法相比，分级排样算法实现了更高的材料利用率。这种改进得益于方盒堆砌和形状匹配算法，促进了零件更有序、紧密的排列。
关键词组：大规模排样；分级算法；方盒堆砌；形状匹配；重力排样；最小势能原理