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Journal of Zhejiang University SCIENCE A
ISSN 1673-565X(Print), 1862-1775(Online), Monthly
2025 Vol.26 No.1 P.1-86
CONTENTS
Research Articles
Xinyue LU, Min LIAO, Xiaomei XIE, Hao QIU, Feng YUAN, Zhe LUO, Chunlin FAN
DOI: 10.1631/jzus.A2400271 Downloaded: 373 Clicked: 702 Cited: 0 Commented: 0(p.1-20) <Full Text><PPT> 4
机构:1浙江大学,环境与资源学院,浙江省农业资源与环境重点实验室,中国杭州,310058;2环境与资源国家级实验教学示范中心(浙江大学),中国杭州,310058;3宁波费尔诺生物科技有限公司,中国宁波,315502
目的:本文旨在探究漆渣生物质(LBM)对Pb2+和染料甲基蓝(MB)或刚果红(CR)两者的同步去除能力以及之间存在的竞争吸附行为,从而揭示其应用潜力,以期为印染废水中重金属和染料复合污染的同步处理提供一种廉价易得且绿色环保的生物质材料,实现以废治废的目标和废弃物资源化利用。
创新点:1.发现LBM可作为同步去除重金属和染料复合污染(Pb2+-MB/CR)的新型吸附材料;2.揭示氢键作用、络合作用、π-π键相互作用和静电作用等是LBM与Pb2+和染料MB或CR间的主要作用机制。
方法:1.通过单因素实验分析,探究LBM同步吸附去除Pb2+-MB/CR复合体系的能力及其影响作用,并分析其吸附动力学、等温吸附及吸附热力学特征;2.以吸附能力之比Rq,i(公式(9))对Pb2+和MB或CR之间的相互作用进行评估,并以常见的共存阴阳离子为例探究其对Pb2+-MB/CR复合体系吸附的作用;3.对复合体系的吸附态分别采用三种不同解吸剂进行解吸,了解LBM吸附态的稳定性及LBM在吸附后的再生循环利用潜力;4.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及傅里叶红外光谱(FTIR)表征其吸附行为。
结论:1.准二级动力学模型(R2>0.97)可以描述Pb2+-MB/CR复合体系的吸附动力学;在两种体系中,在一定范围内适当增加LBM的投加量和体系温度有利于Pb2+-MB/CR复合体系的吸附;最佳固液比和温度分别为1:75和30 °C;对Pb2+和MB的吸附去除率随着pH的升高而升高,随着溶液中离子强度的增加而降低,而对CR的去除率则相反。2.在Pb2+-MB复合体系中,吸附呈拮抗关系,而在Pb2+-CR复合体系中,两者存在协同吸附过程;上述两种体系中,共存阴阳离子对同步吸附去除Pb2+、MB和CR的影响有限。3.解吸结果表明,LBM可作为一次性材料同时处理Pb2+-MB/CR复合体系。4. LBM的结构以及各种无机和有机成分对Pb2+-MB/CR复合体系的同步吸附做出贡献;表征结果显示两种复合体系的吸附主要受氢键作用、络合作用、π-π键相互作用和静电作用等共同控制。
关键词组:漆渣生物质;铅;亚甲基蓝;刚果红;同步吸附去除
Dynamic performance of a high-speed train exiting a tunnel under crosswinds
Yanlin HU, Xin GE, Liang LING, Chao CHANG, Kaiyun WANG
DOI: 10.1631/jzus.A2300610 Downloaded: 588 Clicked: 1064 Cited: 0 Commented: 0(p.21-35) <Full Text><PPT> 4
机构:1西南交通大学,轨道交通运载系统全国重点实验室,中国成都,610031;2中车青岛四方机车车辆股份有限公司,中国青岛,266000
目的:高速列车在强风环境驶出隧道会受到突变气动载荷影响。本文旨在探讨风速和风向对车辆气动特性和动力学性能的影响,研究横风和隧道综合影响下车辆运行的安全性,以期为工程实践提供参考。
创新点:1.探究了风向对车辆驶出双线隧道时的气动特性和动力学响应的影响规律;2.通过列车-轨道耦合动力学模型确定了影响行车安全的风速限值。
方法:1.采用已验证的建模方法建立高速列车驶出隧道的气动特性分析模型,并计算列车驶出隧道过程中作用于车身的时变气动载荷;2.根据车辆实际动力学参数建立列车-轨道耦合动力学模型,并分析时变载荷影响下车辆的动力学响应特征;3.统计与分析不同风速和风向条件下车辆的轮轨安全性指标来确定影响行车安全的风速阈值。
结论:1.作用于头车的气动载荷冲击最大,且与风速呈较明显的正相关关系;2.双线隧道近墙侧来风可引起更大幅度的瞬态气动载荷变化,所以对行车安全影响更大;3.突变气动载荷可引起车身0.5~3.0 Hz的低频晃动,且风速超过20 m/s将使头车运行的安全性迅速恶化。
关键词组:高速列车;空气动力学特性;动力学性能;横风;数值仿真
Expansion mechanism of sulfate attack on cement-treated aggregates under freeze–thaw cycles
Qi WANG, Jiankun LIU, Xu LI, Pengcheng WANG, Jingyu LIU, Mingzhi SUN
DOI: 10.1631/jzus.A2300590 Downloaded: 467 Clicked: 1275 Cited: 0 Commented: 0(p.36-49) <Full Text><PPT> 4
机构:1交通运输部公路科学研究院,中国北京,100088;2中山大学土木工程学院,中国广州,510006;3北京交通大学土木建筑工程学院,中国北京,100044;4隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室,中国广州,510275;5中国铁道科学研究院集团有限公司,中国北京,100081
目的:近年来,我国季节冻土区多条无砟轨道线路的水泥处理集料在硫酸盐侵蚀下发生了膨胀变形问题,引起了轨道结构持续上拱病害,严重影响了线路的运营。本文考虑冻融循环次数、温度梯度、材料配比等因素,对冻融循环和硫酸盐复合作用下集料的硫酸盐侵蚀膨胀变形条件、规律和主控因素进行研究。本研究对硫酸盐侵蚀条件下水泥处理集料膨胀变形的治理提供了重要的理论依据。
创新点:1.通过对填料的可恢复、不可恢复变形行为进行划分,实现对冻融循环条件下硫酸盐侵蚀水泥处理集料膨胀变形主控因素的定量化研究。2.试验发现,冻融循环条件下硫酸盐侵蚀水泥处理集料所引起的膨胀变形主要由化学侵蚀和盐分迁移所导致。
方法:1.考虑冻融循环次数、温度梯度和材料配比等因素,通过室内膨胀试验,对仅掺水泥、仅掺硫酸钠、以及同时掺入水泥和硫酸钠共三种条件下集料的膨胀变形条件和规律进行研究;2.考虑芒硝晶体、冰晶体、膨胀性矿物的生成以及水盐迁移等作用,通过对填料的可恢复、不可恢复变形行为进行划分,对膨胀变形主控因素进行定量化研究;3.通过电镜扫描测试,对硫酸盐侵蚀水泥处理集料生成物的微观形貌特征进行研究。
结论:1.冻融循环条件下硫酸盐侵蚀不含水泥集料,膨胀变形主要由周期性的冻胀和盐胀,以及盐分迁移所导致;对于硫酸盐侵蚀水泥处理集料而言,膨胀主要由化学侵蚀和盐分迁移所导致。2.通过电镜扫描可以观察到,在硫酸盐侵蚀水泥处理集料过程中有大量针尖状矿物生成。
关键词组:硫酸盐侵蚀;冻融循环;膨胀;水泥处理集料;主控因素
Segmented predictor-corrector reentry guidance based on an analytical profile
Hui XU, Guangbin CAI, Chaoxu MU, Xin LI, Hao WEI
DOI: 10.1631/jzus.A2300102 Downloaded: 773 Clicked: 1081 Cited: 0 Commented: 457(p.50-65) <Full Text><PPT> 5
机构:1火箭军工程大学,导弹工程学院,中国西安,710025;2天津大学,电气自动化与信息工程学院,中国天津,300072
目的:近年来,高超声速滑翔飞行器由于其全球快速到达能力和超强的机动性,在世界范围内引起了极大的关注。制导问题是高超声速滑翔飞行器应用于航空航天领域要解决的首要问题。本文主要针对再入制导问题中常用的预测校正制导方法进行改进:1.克服传统积分式预测校正计算耗时长的问题;2.改善解析式方法由于简化较多导致制导精度不理想的问题。
创新点:1.设计新的高度能量剖面进行倾侧角解析推导,为预测校正迭代环节提供良好初值。2.解析推导剩余航程,极大提高了计算效率,缩短预测校正环节计算时间。3.提出分段制导和自适应制导周期策略,进一步提升了制导精度和计算效率。4.充分的仿真实验验证了本文的方法能够快速、准确和鲁棒地获得制导指令,具有在线应用的潜力。
方法:1.建立高超声速滑翔飞行器再入运动模型,定义能量变量,对再入运动模型进行降阶。2.解析推导剩余航程与能量和倾侧角之间的解析关系式。3.选择能量阈值,分段求解倾侧角指令;在第一阶段,距离终点较远时,采用解析预测校正方法求解倾侧角;第二阶段,距离终点较近时,等距试测法进行倾侧角求解。4.提出自适应制导周期策略,灵活调整制导周期,提高制导精度。5.设置航向角偏差走廊,得到倾侧角指令符号,给出完整倾侧角指令。6.分别设置三类实验验证该方法的有效性、精确性和鲁棒性。
结论:1.本文提出的方法能够解析推导出倾侧角和计算剩余航程。2.所提方法能够有效提高再入制导指令计算效率,计算时间缩短两倍以上。3.实验结果表明,本文算法能够高效地得到精确的制导指令;蒙特卡洛实验验证了本文方法具有较好的鲁棒性。
关键词组:高超声速滑翔飞行器;分段再入制导;解析剖面;自适应制导周期;再入轨迹
Yuming CUI, Songyong LIU, Zhengqiang SHU, Zhenli LV, Lie LI
DOI: 10.1631/jzus.A2300594 Downloaded: 592 Clicked: 1155 Cited: 0 Commented: 0(p.66-77) <Full Text><PPT> 6
机构:1江苏师范大学,机电工程学院,中国徐州,221116;2中国矿业大学,机电工程学院,中国徐州,221116
目的:钻臂定位精度是影响矿山巷道和工程隧道掘进效率和断面成型质量的重要因素。本文旨在探讨钻臂各关节误差的分布规律并通过算法对钻臂末端位置的误差进行预测和补偿,以提高三臂凿岩台车的钻孔定位精度。
创新点:1.针对直爆孔和斜爆孔,分别采用解析法和基于粒子群优化的全局搜索算法对钻臂逆运动学计算误差进行了估算;2.用改进的麻雀搜索算法优化反向传播(BP)神经网络来预测三臂凿岩台车钻臂的定位误差。
方法:1.采用改进的Denavit-Hartenberg法建立多自由度多臂系统的运动学模型,得到末端位置与各关节运动量之间的映射关系;2.基于粒子群优化的全局搜索算法对钻臂逆解误差进行估算;3.采用改进的麻雀搜索算法优化BP神经网络来预测三臂凿岩台车钻臂的定位误差;4.搭建钻臂自动控制试验平台,并进行钻臂定位误差补偿试验。
结论:1.直爆孔和斜爆孔可以通过不同的方法求出对应钻臂关节的逆解;2.采用改进的麻雀搜索算法优化BP神经网络来预测三臂凿岩台车钻臂的定位误差,可将平均钻孔定位误差从9.79 cm降至5.92 cm,使误差降低了39.5%。
关键词组:多臂凿岩台车;运动学模型;神经网络优化;定位误差预测
Design and experimental validation of an electromagnetic launching mechanism for a tethered net
Zongming ZHU, Weihao LUO, Zongjing LIN, Yuzhe KANG, Maoying ZHOU, Ban WANG, Huawei QIN
DOI: 10.1631/jzus.A2300398 Downloaded: 495 Clicked: 792 Cited: 0 Commented: 0(p.78-86) <Full Text><PPT> 3
机构:杭州电子科技大学,机械工程学院,中国杭州,310018
目的:目前柔性绳网捕获技术的主要发射方式存在发射效率低、产生的噪音大和产生的冲击大等不足。针对传统绳网发射方式的缺陷,本文旨在提出并设计一种基于电磁弹射的绳网发射装置,以期通过实验分析及可行性验证,为绳网发射技术提供一种新途径。
创新点:1.建立了弹丸在磁阻式线圈发射器工作时的理论模型,得到了弹丸出口速度与电解电容初始充电电压之间的关系;2.建立了弹丸飞行的动力学模型,并通过实验分析和验证了该模型的有效性;3.设计并制作了基于电磁弹射的绳网发射样机,并通过目标捕获实验验证了该样机的有效性。
方法:1.通过实验分析,验证磁阻式线圈发射器工作时的电流变化情况(图4);2.通过对弹丸的运动学建模与飞行轨迹观测实验,模拟弹丸在不同连接方式下的运动规律(图5和6);3.通过绳网发射样机对目标的捕获实验,验证其捕获目标的可行性(图7)。
结论:1.提高电解电容的初始充电电压可提高弹丸的出口速度;2.无论连接方式如何,随着发射角度的增加,绳网达到最大展开所需的时间逐渐增加;3.绳网发射样机捕获目标的成功率受发射角度、受网尺寸、发射样机与目标之间的距离等因素影响。
关键词组:电磁弹射;绳网发射;高空救援
Journal of Zhejiang University SCIENCE B
ISSN 1673-1581(Print), 1862-1783(Online), Monthly
2025 Vol.26 No.1 P.1-106
CONTENTS
Special Column on Precision Psychiatry in Mood Disorders
Guest Editors-in-Chief: Shaohua HU, J. John MANN
Review
Menglin LIU, Genhao FAN, Lingkai MENG, Kuo YANG, Huayi LIU
DOI: 10.1631/jzus.B2300343 Downloaded: 1461 Clicked: 946 Cited: 0 Commented: 0(p.1-25) <Full Text><PPT> 31
1河南中医药大学第一附属医院脑病区域诊疗中心, 中国郑州, 450000
2天津中医药大学, 中国天津市, 301600
3天津市中医药研究院附属医院, 中国天津市, 300131
4郑州大学第一附属医院老年病科, 中国郑州, 450052
摘要:与普通人群相比,抑郁症患者更易出现慢性胃肠道症状,但这些症状仅被视为抑郁症的躯体症状而缺少特别关注。长期以来,对伴有胃肠道症状的抑郁症患者缺乏适当诊断和有效治疗,因此研究抑郁症与胃肠道疾病间的关联对临床治疗极为重要。越来越多的证据表明,抑郁症与消化道中的微生物群密切相关,而微生物群-肠-脑轴则为抑郁症与胃肠道疾病之间的关联开创了一个新的视角。识别和治疗胃肠道疾病可能预防抑郁症的发作,也可能改善难治性抑郁症的治疗效果。目前抑郁症和微生物相关的肠-脑轴的研究缺乏对胃肠道功能的关注。本综述结合临床前和临床证据,归纳了微生物调控的肠-脑轴在情绪和胃肠道功能中的作用,并总结了潜在治疗策略,为抑郁症伴胃肠道症状的病理机制研究和诊治提供参考。
关键词组:抑郁症;胃肠道疾病;肠-脑轴;病理机制;治疗
Research Articles
Chunxiao DAI, Yaoyang FU, Xuanwei LI, Meihua LIN, Yinbo LI, Xiao LI, Keke HUANG, Chengcheng ZHOU, Jian XIE, Qingwei ZHAO, Shaohua HU
DOI: 10.1631/jzus.B2400470 Downloaded: 72 Clicked: 149 Cited: 0 Commented: 0(p.26-38) <Full Text><PPT> 24
1浙江大学医学院附属第一医院精神卫生科, 中国杭州市, 310003
2杭州市第一人民医院临床心理科, 中国杭州市, 310006
3浙江大学医学院附属第一医院临床药剂科, 中国杭州市, 310003
4富阳区第三人民医院, 中国杭州市, 311402
5南湖脑机交叉研究院, 中国杭州市, 311100
6全省精神障碍精准医疗重点实验室, 中国杭州市, 310003
7浙江大学医学院脑科学与脑医学学院, 教育部脑与脑机融合前沿科学中心, 中国杭州市, 310012
8浙江大学脑医学研究院, 中国杭州市, 310003
9浙江大学脑机智能国家重点实验室, 中国杭州市, 310003
10数理心理健康浙江省工程研究中心, 中国杭州市, 310003
摘要:沃替西汀作为辅助药物治疗双相抑郁的有效性尚存争议,因此本研究旨在验证沃替西汀治疗双相抑郁的有效性和安全性。这项前瞻性、双中心、随机和为期12周的临床试验共纳入100名双相Ⅱ型抑郁患者。主要观察指标为Montgomery-Asberg抑郁评定量表(MADRS),临床有效判定为MADRS减分率≥50%。所有符合条件的患者初期均接受4周鲁拉西酮单药治疗,其中治疗有效的患者继续接受该单一疗法,而无效患者被随机分配到联合丙戊酸盐或联合沃替西汀组,疗程为8周。通过综合比较4~12周的MADRS结果,系统分析沃替西汀是否可以作为辅助药物治疗双相抑郁。结果显示:37例患者对鲁拉西酮单药治疗有效,而无效的60例患者随机分为丙戊酸组和沃替西汀组,疗程8周;经丙戊酸或沃替西汀联合治疗2周后,沃替西汀组的MADRS评分明显低于丙戊酸组;两组在8周和12周时的MADRS评分没有差异;副作用发生率在丙戊酸组和沃替西汀组之间没有显著差异。重要的是,沃替西汀组中有3名患者转为躁狂或轻躁狂。本研究显示,鲁拉西酮联合沃替西汀对早期双相II型抑郁有潜在的益处,但我们应密切监测疾病进展,避免转躁风险。
关键词组:双相抑郁;鲁拉西酮;沃替西汀;联合治疗
Peng WANG, Yanling BAI, Yang XIAO, Yuhong ZHENG, Li SUN, The DIRECT Consortium, Jinhui WANG, Shaowei XUE
DOI: 10.1631/jzus.B2300880 Downloaded: 507 Clicked: 890 Cited: 0 Commented: 0(p.39-51) <Full Text><PPT> 22
1杭州师范大学附属医院认知与脑疾病研究中心/神经内科, 中国杭州市, 311121
2杭州师范大学心理科学研究院, 中国杭州市, 311121
3浙江省认知障碍评估技术研究重点实验室, 中国杭州市, 311121
4杭州师范大学经亨颐教育学院, 中国杭州市, 311121
5北京大学第六医院精神卫生研究所, 中国北京市, 100191
6华南师范大学脑科学与康复医学研究院, 中国广州市, 510631
摘要:白质纤维在传递感觉和运动信息、促进两侧大脑间的通讯及整合不同脑区方面发挥着至关重要的作用。与此同时,感觉运动功能异常是重度抑郁症(MDD)患者的常见症状之一。然而,MDD中异常的感觉运动白质系统的作用大部分仍是未知的。本研究调查了来自DIRECT联盟的233名MDD患者与257名匹配的健康对照(HC)的白质形态脑网络的拓扑结构变化。白质网络是通过结合基于体素的形态学测量(VBM)和三维离散小波变换(3D-DWT)方法,从磁共振成像(MRI)数据中构建出来,通过使用支持向量机(SVM)分析区分MDD和HC。结果表明,在MDD中,节点度、节点效率和节点介数的网络拓扑异常主要位于感觉运动浅表白质系统中。利用网络节点拓扑特性作为分类特征,SVM模型能有效区分MDD和HC。上述发现从白质形态脑网络的视角出发,强调了感觉运动系统在MDD脑机制中的重要性。
关键词组:重度抑郁症;磁共振成像;白质;脑网络
Correspondence
Miaomiao ZHAO, Ying LI, Haoyang ZHAO, Chaonan JIANG, Manli HUANG
DOI: 10.1631/jzus.B2300765 Downloaded: 471 Clicked: 715 Cited: 0 Commented: 0(p.52-57) <Full Text><PPT> 22
1浙江大学医学院附属第一医院精神科, 浙江省精神障碍管理重点实验室, 中国杭州市, 310003
2浙江大学脑研究所, 中国杭州市, 310003
3浙江省数学心理健康工程中心, 中国杭州市, 310003
摘要:青少年急性应激障碍(ASD)的症状通常是不典型且偏离常态的,因此未能得到足够重视。及时干预有可能减轻ASD向创伤后应激障碍(PTSD)发展。但对青少年急性应激障碍的诊断和治疗,尚缺乏经验支持和令人信服的证据。本文所述案例围绕两名被诊断为ASD的青少年展开,患者分别经历了反复出现的侵入性痛苦回忆、忍受负面情绪、逃避和睡眠中断。两名青少年在接受重复经颅磁刺激(rTMS)和想象暴露的联合治疗后,精神症状显著改善。此外,在1个月的随访期间,两例患者病情均保持稳定。上述病例表明,rTMS和想象暴露的结合有望成为青少年ASD的治疗策略,值得开展进一步研究。
关键词组:接受重复经颅磁刺激(rTMS);想象暴露;青少年;急性应激障碍(ASD);病例报告
Regular papers
Review: ATP-binding cassette (ABC) transporters: structures and roles in bacterial pathogenesis
Shu Sian HOW, Sheila NATHAN, Su Datt LAM, Sylvia CHIENG
DOI: 10.1631/jzus.B2300641 Downloaded: 2596 Clicked: 891 Cited: 0 Commented: 0(p.58-75) <Full Text><PPT> 24
1马来西亚国立大学生物科学与生物科技系, 马来西亚万宜市, 43600
2马来西亚国立大学应用物理系, 马来西亚万宜市, 43600
摘要:腺苷三磷酸结合盒转运蛋白(ATP-binding cassette transporter proteins,ABC转运蛋白)具有向外和向内两种转运方式,能通过克服浓度梯度协助多种底物分子在磷脂双分子层中运输。这些转运蛋白具有两个高度保守的核苷酸结合区域(NBDs)和两个跨膜结构域(TMDs)。与ABC向外转运蛋白不同,原核生物的ABC向内转运蛋白还需额外的底物结合蛋白(SBP)作为特定底物转运的识别位点。大量研究发现在细菌致病体中存在许多ABC转运蛋白,提示这些转运蛋白对细菌感染的建立至关重要。现有研究证实,ABC转运蛋白在细菌生长、致病和毒力方面发挥作用,包括导入细胞活动所需的必要营养物质,以及输出与外膜相关的毒力因子和抗微生物物质等。本文对ABC转运蛋白的经典结构和最新分类进行综述,以便全面了解与细菌毒力和致病性相关的ABC转运蛋白在细菌感染期间的活动与作用。
关键词组:ABC转运蛋白;细菌致病机制;毒力
Research Article: Chronic exposure to hexavalent chromium induces esophageal tumorigenesis via activating the Notch signaling pathway
Yilin ZHU, Fanrong LIU, Lei LIU, Jinfu WANG, Fengyuan GAO, Lan YE, Honglei WU, Chengjun ZHOU, Guimei LIN, Xiaogang ZHAO, Peichao LI
DOI: 10.1631/jzus.B2300896 Downloaded: 459 Clicked: 1055 Cited: 0 Commented: 0(p.76-91) <Full Text><PPT> 24
1山东大学第二医院胸外科, 中国济南市, 250012
2山东大学第二医院肿瘤防治中心, 中国济南市, 250012
3山东大学第二医院消化内科, 中国济南市, 250012
4山东大学第二医院病理科, 中国济南市, 250012
5天然产物化学生物学教育部重点实验室, 中国济南市, 250012
6国家药品监督管理局药物制剂技术研究与评价重点实验室, 中国济南市, 250012
7山东大学第二医院胸部肿瘤重点实验室, 中国济南市, 250012
摘要:六价铬Cr(VI)是一种公认的致癌物,对多种癌症尤其是呼吸道和消化道肿瘤的发生具有促进作用。然而,Cr(VI)在食管癌发生中的潜在作用和相关机制仍未知。本研究选取永生化的人食管上皮细胞(HEECs),通过长期Cr(VI)暴露获得恶性转化细胞系(HEEC-Cr(VI)),以模拟Cr(VI)诱导食管肿瘤发生进程。体外和体内实验表明,与亲代细胞HEECs相比,HEEC-Cr(VI)细胞获得了锚定非依赖性生长的特性、增强的增殖能力、癌症干细胞特性以及在BALB/c裸鼠皮下成瘤的能力。此外,HEEC-Cr(VI)细胞表现出减弱的细胞运动能力以及增强的细胞粘附性。但经过Cr(VI)急性暴露的HEECs细胞未能获得HEEC-Cr(VI)细胞的恶性表型,这表明HEEC-Cr(VI)细胞的恶性表型来源于Cr(VI)诱导的恶性转化,而不是由Cr(VI)直接导致。对其机制的探究结果揭示,长期Cr(VI)暴露诱导的Notch信号通路的异常激活对维持HEEC-Cr(VI)细胞的恶性增殖能力和干性至关重要,而Notch通路的抑制剂DAPT能显著削弱HEEC-Cr(VI)细胞的恶性表型。综上所述,本研究阐明了Cr(VI)诱导食管肿瘤发生的分子机制,为Cr(VI)相关食管癌的基础研究和临床治疗策略提供了新方向。
关键词组:六价铬;食管肿瘤发生;恶性增殖;干性;Notch信号通路
Research Article: CXCL16 promotes proliferation of head and neck squamous cell carcinoma by regulating GPX1-mediated antioxidant levels
Ru HE, Hongyi JIANG, Chengchi ZHANG, Yuan CHEN, Wenshun LIU, Xinyue DENG, Xiaozheng ZHU, Yunye LIU, Chuanming ZHENG, Yining ZHANG, Chengying SHAO, Yanting DUAN, Jiajie XU
DOI: 10.1631/jzus.B2400192 Downloaded: 378 Clicked: 693 Cited: 0 Commented: 0(p.92-106) <Full Text><PPT> 23
1浙江省人民医院, 杭州医学院附属人民医院, 耳鼻咽喉头颈外科中心, 头颈外科, 中国杭州市, 310014
2浙江工业大学, 生物工程学院, 中国杭州市, 310014
3浙江省人民医院, 杭州医学院附属人民医院, 病理科, 肿瘤中心, 中国杭州市, 310014
4锦州医科大学研究生培养基地(浙江省人民医院), 中国锦州市, 121000
5浙江中医药大学第二临床医学院, 中国杭州市, 310053
6浙江省头颈肿瘤精准医学研究重点实验室, 中国杭州市, 310014
摘要:大量研究表明,CXC基序趋化因子配体16(CXCL16)在癌症中的高表达与预后不良以及肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭有关。虽然CXCL16可以作为肿瘤生物标志物,但其调节头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)的潜在机制尚不清楚。在本研究中,我们旨在研究CXCL16在HNSCC中的表达,并揭示其潜在的生物学机制。我们在癌症基因组图谱(TCGA)数据库、本中心医院HNSCC患者的组织样本和HNSCC细胞系中均检测到CXCL16的高表达。实验结果表明,CXCL16敲低可抑制HNSCC细胞的增殖、迁移和侵袭。转录组测序显示,CXCL16可能通过调节谷胱甘肽过氧化物酶1(GPX1)的抗氧化途径影响HNSCC细胞生长。si-CXCL16细胞中活性氧(ROS)的水平升高,可能与抑制细胞增殖、迁移和侵袭有关。此外,与si-CXCL16组相比,si-CXCL16和GPX1抑制剂Eldecalcitol(ED-71)协同作用组能显著抑制HNSCC细胞的生长。综上,CXCL16可通过调节GPX1介导的抗氧化途径促进HNSCC细胞的发展。因此,靶向细胞CXCL16表达可能是治疗HNSCC的一个候选策略。
关键词组:抗氧化途径;CXC基序趋化因子配体16(CXCL16);谷胱甘肽过氧化物酶1(GPX1);头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)
Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering
ISSN 2095-9184 (print), ISSN 2095-9230 (online)
2024 Vol.25 No.11 P.1421-1574
CONTENTS
Position Paper
Position Paper: Quant 4.0: engineering quantitative investment with automated, explainable, and knowledge-driven artificial intelligence
Jian GUO, Saizhuo WANG, Lionel M. NI, Heung-Yeung SHUM
DOI: 10.1631/FITEE.2300720 Downloaded: 745 Clicked: 1184 Cited: 0 Commented: 0(p.1421-1445) <Full Text><PPT> 59
1粤港澳大湾区数字经济研究院,中国深圳市,518045
2香港科技大学,中国香港特别行政区,999077
3香港科技大学(广州),中国广州市,511453
摘要:量化投资(quant)是一个结合了金融工程、计算机科学、数学、统计学等学科的交叉领域。在过去几十年里,量化投资已成为主流投资方法之一,并经历了三代发展:第一代量化投资(quant 1.0)通过数学建模交易发现市场中被错误定价的资产;第二代量化投资(quant 2.0)将量化研究流程从小型"策略作坊"转移到大型"alpha工厂";第三代量化投资(quant 3.0)应用深度学习技术发现复杂的非线性定价规则。尽管在预测方面有其优势,但深度学习技术的成功仍依赖于极大的数据量,并需要大量人工劳动来对这些神经网络"黑箱"模型进行调优。为解决这些限制,本文提出"quant 4.0"的概念,并从工程视角展望下一代量化投资技术。Quant 4.0有3个关键组成部份。首先,自动化人工智能(AI)基于"算法产生算法,模型建立模型,AI创造AI"的理念,将量化策略研发流程从传统的手工建模转变为先进的自动化建模。其次,可解释AI技术能够更好地理解和解释由机器学习黑箱模型做出的投资决策,并解释复杂和隐藏的风险暴露。第三,知识驱动AI能够与以深度学习为代表的数据驱动AI互补,将先验知识纳入建模过程,从而提升量化方法在价值投资等场景下的表现。同时,综合以上3个要素,我们讨论如何将"quant 4.0"的理念实现为一个具体的系统。此外,讨论了大型语言模型在量化投资中的应用。最后,提出量化投资领域10个具有挑战性的问题,讨论了潜在解决方案、研究方向和未来趋势。
关键词组:通用人工智能;人工智能;自动机器学习;因果关系工程;深度学习;特征工程;投资工程;知识图谱;知识推理;知识表示;模型压缩;网络结构搜索;Quant 4.0;量化投资;风险图谱;可解释人工智能
Review Article
Review Article: Domain adaptation in reinforcement learning: a comprehensive and systematic study
Amirfarhad FARHADI, Mitra MIRZAREZAEE, Arash SHARIFI, Mohammad TESHNEHLAB
DOI: 10.1631/FITEE.2300668 Downloaded: 658 Clicked: 1152 Cited: 0 Commented: 0(p.1446-1465) <Full Text><PPT> 53
1伊斯兰阿扎德大学计算机工程系,伊朗德黑兰市,1477893855
2KN图什理工大学控制工程学院,伊朗德黑兰市,1999143344
摘要:强化学习(RL)在处理复杂决策问题方面显示出巨大的潜力。然而,其性能很大程度上依赖于大量高质量数据的可用性。在许多实际情况中,目标域的数据分布可能与源域的数据分布有很大差异,导致强化学习算法的性能显著下降。领域适应(DA)策略通过将知识从源域转移到目标域来解决这一问题。然而,目前尚无全面且深入的研究来评估这些方法。本文对强化学习中的领域适应进行了全面系统的研究。首先介绍强化学习中领域适应的基本概念和基本表述,然后对其中现有的领域适应方法进行综述。主要目的是填补关于强化学习中领域适应的现有文献空白。为了实现这一目的,本文对最先进的领域适应方法进行了严格的评估,希望为强化学习中的领域适应提供全面的见解,并为该领域的知识进步做出贡献。现有的领域适应方法根据应用领域分为7类。基于重要的数据自适应度量对每一类方法进行讨论,并描述它们的关键特征。最后,强调了具有挑战性的问题和未来的研究趋势,以帮助研究人员创新和改进。
关键词组:强化学习;领域适应;机器学习
Research Articles
Lightweight authentication scheme for edge control systems in Industrial Internet of Things
Wenli SHANG, Xudong WEN, Zhuo CHEN, Wenze XIONG, Zhiwei CHANG, Zhong CAO
DOI: 10.1631/FITEE.2400497 Downloaded: 406 Clicked: 838 Cited: 0 Commented: 0(p.1466-1478) <Full Text><PPT> 69
1广州大学电子与通信工程学院,中国广州市,510006
2机械工业仪器仪表综合技术经济研究所,中国北京市,100055
摘要:在边缘控制系统中,边缘计算需要更强的本地数据处理能力,而传统的工业可编程逻辑控制器无法满足这一需求。因此,边缘智能控制器得到发展,其安全可靠的运行至关重要。然而,由于边缘智能控制器需与资源有限的终端设备进行敏感信息通信,且在终端设备上实现传统的非对称加密具有挑战性,因此迫切需要一种低成本、高效的身份验证解决方案。本文使用低计算成本的哈希函数和异或运算为边缘控制系统设计了一种轻量级身份验证方案;该方案可在边缘智能控制器与终端设备之间实现双向匿名身份验证和密钥协议,以保护设备隐私。安全性分析证明该认证方案可提供必要的安全特性并抵御主要的已知攻击。性能分析和比较表明,所提方案在边缘控制系统中的部署可行、有效。
关键词组:边缘智能控制器;边缘控制系统;终端设备;匿名认证;轻量级认证
Toward an accurate mobility trajectory recovery using contrastive learning
Yushan LIU, Yang CHEN, Jiayun ZHANG, Yu XIAO, Xin WANG
DOI: 10.1631/FITEE.2300647 Downloaded: 609 Clicked: 991 Cited: 0 Commented: 0(p.1479-1496) <Full Text><PPT> 44
1复旦大学计算机科学技术学院上海市智能信息处理重点实验室,中国上海市,200433
2阿尔托大学信息与通信工程学院,芬兰埃斯波,FI-02150
摘要:在城市计算应用中,用户轨迹数据是用户移动行为分析的基础数据源。然而,由于这些用户轨迹数据部分是从基于位置的服务中收集的,在时间上常常具有稀疏性和不规则性。为提高基于位置数据服务的性能,以较高时空分辨率对用户轨迹数据进行恢复,对无记录时刻的用户地点进行预测是非常重要的。本文提出一个新的轨迹恢复模型,旨在捕捉多级移动模式并增强轨迹恢复的稳健性。该模型具有一个两阶段位置编码器,用于捕捉集体和个体移动模式,并利用基于图神经网络的网络与注意力机制捕捉单个轨迹内部和跨多个用户轨迹的位置转移模式。此外,采用一个轨迹级对比学习任务以提高模型的稳健性。在3个具有代表性的真实数据集上的大量实验结果表明,该模型在轨迹恢复精度方面始终具有优越的性能。
关键词组:用户移动;移动轨迹恢复;对比学习
Yanping ZHU, Lei HUANG, Jixin CHEN, Shenyun WANG, Fayu WAN, Jianan CHEN
DOI: 10.1631/FITEE.2300781 Downloaded: 617 Clicked: 1066 Cited: 0 Commented: 0(p.1497-1514) <Full Text><PPT> 63
南京信息工程大学电子与信息工程学院,中国南京市,210044
摘要:人类情绪是反映个体当前生理和心理状态的复杂心理现象。情绪对人类的行为、认知、交流和决策产生了显著的影响。然而,目前的情绪识别方法在实际应用中往往存在性能不佳和可扩展性有限的问题。为此,我们提出一种新颖的脑电图(EEG)情绪识别框架VG-DOCoT,它基于深度过参数化卷积(DO-Conv)、变换器和变分自编码器-生成对抗网络(VAE-GAN)结构。具体来说,在预处理中,可以从EEG信号中提取微分熵(DE),以映射到时间、空间和频率信息中。为了增强训练数据,采用VAE-GAN进行数据增强。使用一种新颖的卷积模块DO-Conv替代传统的卷积层,以提高网络性能。在网络框架中引入了变换器结构,以揭示EEG信号中的全局依赖性。使用所提出的模型,在DEAP数据集上进行了二分类任务仿真,唤醒度和效价度的准确率分别达到92.52%和92.27%。另外,在SEED数据集上进行了三分类任务测试,包括中性、积极和消极三种情绪,获得的平均预测准确率为93.77%。所提出的方法显著提高了脑电情绪识别的准确率。
关键词组:情绪识别;脑电(EEG);深度过参数化卷积(DO-Conv);变换器;变分自编码器-生成对抗网络(VAE-GAN)
Lakshminarayana JANJANAM, Suman Kumar SAHA, Rajib KAR
DOI: 10.1631/FITEE.2300817 Downloaded: 532 Clicked: 972 Cited: 0 Commented: 0(p.1515-1535) <Full Text>
1
萨西技术与工程学院电子与通信工程系JNTUK认证研究中心,印度安得拉邦,534101
2
拉普尔国立理工学院电子与通信工程系,印度查蒂斯加尔邦,492010
3
杜尔加普尔国立理工学院电子与通信工程系,印度西孟加拉邦,713209
摘要:
介绍了一种新的优化级联样条自适应滤波器(CSAF)方法,通过使用元启发式优化算法(MOA)识别未知的非线性系统。CSAF架构结合了汉默斯坦和维纳系统,其中非线性块通过样条网络实现。所用算法通过适当加权的成本函数优化样条插值函数和线性滤波器的权重,从而提高滤波器的稳定性、稳态性以及全局最优解的收敛性。本文研究了两种CSAF架构:汉默斯坦-维纳样条自适应滤波器(HW-SAF)和维纳-汉默斯坦样条自适应滤波器(WH-SAF)结构。这两种架构是基于梯度方法设计的,其收敛速度慢,效率低,且在高斯噪声环境下会产生次优解。为克服以上困难,本文采用4种独立的MOA以估计CSAF架构的设计参数:差分进化(DE)、头脑风暴优化(BSO)、多元宇宙优化器(MVO)以及最近提出的印鱼优化算法(ROA)。在ROA中,印鱼因子的控制参数能以更高的收敛速度产生接近全局最优的参数。与基于DE、BSO和MVO的方法相比,ROA确保了探索和开发阶段的平衡。最后,3个数值和特定行业基准系统(即耦合电驱动、热壁和连续搅拌槽反应器)的识别结果表明了基于印鱼优化算法CSAF的有效性。
关键词组:级联样条自适应滤波器;非线性系统辨识;印鱼优化算法
A lightweight clutter suppression algorithm for passive bistatic radar
Yong WU, Luo ZUO, Dongliang PENG, Zhikun CHEN
DOI: 10.1631/FITEE.2300859 Downloaded: 484 Clicked: 967 Cited: 0 Commented: 0(p.1536-1551) <Full Text><PPT> 60
1浙江交通职业技术学院智慧交通学院,中国杭州市,311112
2西安电子科技大学广州研究院,中国广州市,510555
3杭州电子科技大学自动化学院,中国杭州市,310018
摘要:由于潜在机会照射源信号带宽不断增大及普遍使用的多源探测框架,外辐射源雷达杂波抑制的计算效率非常受限。本文提出一种经典扩展相消算法(ECA)的轻量化版本,能够实现和ECA相当的杂波抑制性能,但计算复杂度和空间复杂度能降低至少一个数量级。首先,通过改进ECA中参考信号子空间的构建方式,重新定义自相关和互相关矩阵的计算方法。然后,通过一种扩维方法来简化杂波估计过程。总体上,所提方法利用计算复杂度更低的快速傅里叶变换及其反变换来替代传统ECA中的高密度计算部分,并省去了高存储量的参考信号子空间的构建。仿真和外场数据处理结果验证了本文所提方法相比于ECA及其他批处理版本的优越性。
关键词组:外辐射源双基地雷达;杂波抑制;扩展相消算法;计算复杂度;空间复杂度
Broadband and asymmetrical Doherty based on circuit parameter solution space
Cheng BI, Haotian LI, Shuai WANG, Zhijiang DAI, Jingzhou PANG, Ruibin GAO, Kang ZHONG, Jingsong WANG
DOI: 10.1631/FITEE.2400226 Downloaded: 455 Clicked: 817 Cited: 0 Commented: 0(p.1552-1564) <Full Text><PPT> 32
1重庆大学微电子与通信工程学院,中国重庆市,400044
2中国电子科技集团公司第五十四研究所,中国石家庄市,050081
摘要:本文将后匹配网络的输入阻抗设为复数。基于Doherty功率放大器(DPA)的基本原理,确定了参数解空间,使得DPA在回退状态能实现高效率。参数解空间包含3个变量:载波功率放大器输出匹配网络的相位参数、峰值功率放大器输出匹配网络的相位参数以及后匹配网络的输入阻抗。这些参数经过优化,使DPA能在回退状态实现高效率。在频率与参数解空间之间建立了一一映射关系,使得在宽频范围内对DPA进行精确优化成为可能。利用这种映射关系,设计并制作了一款工作在1.8–2.6 GHz频段的非对称DPA,验证了所提方法的可行性和有效性。在连续波激励下,测试结果显示,当功率回退量为9.5 dB时,漏极效率为42.7%–56.4%。功率饱和点的漏极效率和输出功率分别为45.8%–71.1%和46.9–48.8 dBm,饱和增益为5.5–8.0 dB。此外,在1.8、2.1和2.6 GHz频率下,输入激励采用峰均比为8dB,信号带宽为20 MHz的长期演进(LTE)调制信号。DPA经过数字预失真线性化后,邻信道功率比(ACPR)始终低于48 dBc。
关键词组:Doherty功率放大器;输出匹配网络;参数解空间
A V-band high-linearity BiCMOS mixer with robust temperature tolerance
Jiang LUO, Yizhao LI, Yao PENG, Qiang CHENG
DOI: 10.1631/FITEE.2400378 Downloaded: 418 Clicked: 925 Cited: 0 Commented: 0(p.1565-1574) <Full Text><PPT> 41
1杭州电子科技大学电子信息学院,中国杭州市,310018
2东南大学毫米波国家重点实验室,中国南京市,210096
3北京无线电测量研究所,中国北京市,100854
摘要:本文提出一种高线性度且具有优异温度鲁棒性的V波段下变频混频器。通过在跨导(gm)级和中频(IF)输出缓冲器中分别采用负温度补偿电路(NTC)和正温度补偿电路(PTC),极大增强了混频器的温度耐受性。得益于采用跨导增强的有源巴伦和发射极负反馈技术,混频器的线性度得到了显著改善。为验证效果,基于130纳米SiGe BiCMOS工艺流片制造了一个V波段双平衡下变频混频器。测试结果表明,本地振荡器(LO)在57GHz至63 GHz的频率范围内且注入功率为−3 dBm时,混频器的峰值转换增益(CG)为−0.5 dB,最小噪声系数(NF)为11.5 dB,输入1 dB压缩点(IP1 dB)为4.8 dBm。进一步地,在−55 °C至85 °C的温度范围内,CG、NF和IP1 dB的测量结果具有良好的一致性,它们的波动分别小于0.8 dB、1 dB和1.2 dBm。在57GHz至63 GHz范围内,LO端口至频射(RF)端口测量的隔离度优于46 dB,RF端口测量的回波损耗大于29 dB,LO端口测量的回波损耗超过12 dB。在2.5 V电源电压下,混频器在−55 ℃、25 ℃和85 ℃温度下的功耗分别为15.75 mW、18.5 mW和21 mW。此外,混频器芯片包括所有测试焊盘在内的硅片总面积为0.56 mm2。
关键词组:V波段;下变频混频器;SiGe BiCMOS;温度补偿;高线性度;有源巴伦