人工智能-深度学习研究

• 基于YOLOv8x的EGFR基因突变检测

  王凯祎;杨旭恺;李雅婧;陈璐;丁晓阳;

  传统的EGFR基因突变检测方法存在侵入性强、耗时长和成本高的问题。为解决上述问题，提出一种基于3D两阶段深度学习模型来无创预测患者的EGFR突变状态。第一阶段，运用YOLOv8x对PET/CT图像中的肿瘤区域进行位置检测；第二阶段，使用分层自适应交互和加权网络(H2CLS)来探索内在的跨模态相关性和传递潜在的互补信息。具体来说，本文中设计了一个模态合作空间注意模块，该模块在全局和局部进行模态内和模态间的交互。将网络输出的深度学习特征与临床信息结合来预测EGFR基因突变状态。在非小细胞肺癌EGFR基因突变数据集上进训练和测试。实验结果表明，本研究所提出的方法相较于传统深度学习技术更精确，可以为患者提供快速、准确的检测，促进精准医疗和改善患者预后。

  2025年03期 v.47;No.191 319-326页 [查看摘要][在线阅读][下载 1461K]
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• 基于多模态深度学习的头颈癌无分割复发预测

  陈璐;李雅婧;王凯祎;杨旭恺;张旻;

  头颈癌是常见的癌症类型，具有很高的发病率和死亡率。针对头颈癌进行生存预测，有利于个性化治疗，降低复发率和死亡率。在头颈癌(HNC)患者的生存分析中，传统的影像组学特征提取依赖于医生手动勾画肿瘤区域，这一过程既耗时又费力。针对上述问题，提出一种文本引导的多模态生存分析(translation-guided multimodal survival analysis model, TMSA)模型，利用文本进行位置提示促进视觉主干自动地从PET影像中提取肿瘤特征，并结合图像特征和临床特征从多模态角度进行复发预测，显著提高了分析的效率和准确性。在头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)数据集上进行的生存分析结果显示，基于多模态深度学习的头颈癌分割复发模型的一致性指数(concordance index, C-index)较对比模型有较大提升。

  2025年03期 v.47;No.191 327-333页 [查看摘要][在线阅读][下载 1315K]
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生物经济及生态环境建设-水体污染治理研究

• Fe³⁺负载偕胺肟改性聚丙烯腈纤维除磷性能研究

  王浩森;郭志威;杨厚纬;张瑶;莫智;温丽莲;赵丽娅;

  利用盐酸羟胺溶液浸泡PAN纤维(腈纶毛线),经松弛烘焙工艺实现偕胺肟改性，在Fe~(3+)溶液中振荡吸附后烘干，最终制得Fe~(3+)负载偕胺肟改性聚丙烯腈纤维(Fe-AOPAN)。研究表明最佳改性条件是浸渍液浓度2 mol/L、改性温度90℃、反应时间3 h。扫描电镜分析表明改性会使纤维直径变粗、表面沟槽加深变宽；红外光谱分析证明纤维表面改性成功。对磷酸盐吸附实验的结果表明：(1)该纤维对pH的响应表现出倒“S”型的变化趋势，适宜在pH小于7的环境中进行吸附；(2)吸附平衡时间为50 min,吸附过程接近于化学吸附；(3)等温吸附中Langmuir模型和Freundlich模型都有较好的拟合结果，Langmuir模型预测的最大吸附量为21.94 mg/g;(4)采用直接键合金属离子再生的方法，进行吸附-再生-吸附的循环实验，回用能力80%以上。

  2025年03期 v.47;No.191 334-341页 [查看摘要][在线阅读][下载 1727K]
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• 梭鱼草与HD型固化剂协同治理富营养底泥

  梅可;马竟峰;谭林;程慧雯;杜沛雨;朱书景;

  湖泊底泥富营养化是导致湖泊水体富营养化的主要原因，本研究以湖北省天门市某湖泊富营养底泥为处理对象，利用挺水植物梭鱼草与固废基固化剂的有效协同，实现富营养底泥的有效治理。结果表明，采用单一HD型固化剂处理底泥，总氮、氨氮、硝态氮的去除率分别为9.6%、28%、25%(1%固化剂),14.7%、28.9%、28.57%(2%固化剂);采用单一梭鱼草处理底泥，总氮、氨氮、硝态氮的去除率分别为5.05%、15.1%、14.29%;HD型固化剂耦合梭鱼草处理底泥，总氮、氨氮、硝态氮的去除率分别为37.54%、68.5%、62.5%(1%固化剂),37.7%、63.46%、65.71%(2%固化剂),对氮素的去除效果明显优于单一处理方法。梭鱼草与HD型固化剂协同治理富营养底泥的实验研究结果可为富营养湖泊的治理提供一定的理论基础和技术支撑。

  2025年03期 v.47;No.191 342-347页 [查看摘要][在线阅读][下载 1252K]
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• 基于浮岛设计的6种水生植物净化能力研究

  吴红;李成忠;于飞;丁银花;

  凤凰河作为连接泰州老城区与新区的重要水系，面临着日益严重的水环境问题，针对凤凰河水系氮磷超标、富养化以及生物物种单一等问题，本实验选取美人蕉(Canna glauca)、芦苇(Phragmites australis)、香蒲(Typha orientalis)、千屈菜(Lythrum salicaria)、再力花(Thalia dealbata)、梭鱼草(Pontederia cordata)6种华东地区常见水生植物作为研究对象，在生态浮岛模式下对其生长状态以及化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)的去除能力进行比较研究，结果表明：浮岛模式下水生植物鲜质量增加量具有极显著差异(P<0.01),变化范围为155.16～372.8 g/m~2,其中鲜生物量增加最高的芦苇是最低的梭鱼草的2.40倍，各水生植物地上干物质量和地下部分干物质量也有所不同，分别在43.5～123.35 g/m~2和6.72～25.52 g/m~2之间；水质净化能力因植物不同而异，6种植物的COD、TN、TP的平均去除率范围为63.81%～73.48%,38.90%～54.25%和30.53%～36.91%。相关性分析表明水生植物增加的总生物量与COD、TN和TP的去除率均呈极显著正相关关系。以上结果表明，6种植物具有较高的净化能力，适用于城市自然水系的植物修复治理，且植物鲜质量增长和干物质累积与污染物的清除能力之间存在明显的关联性，可以作为净化植物筛选的考量标准。

  2025年03期 v.47;No.191 348-356页 [查看摘要][在线阅读][下载 1191K]
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数论方程解的研究

• 数论函数方程■的可解性

  薛媛媛;贺艳峰;李勰;韩帆;

  利用广义Euler函数φ_2(n)、Smarandache LCM函数SL(n)和Smarandache函数S(n)的性质，结合初等数论的方法讨论数论函数方程■的可解性，并证明该方程只有k=8、21、32时有正整数解，并给出它的所有正整数解。

  2025年03期 v.47;No.191 357-363页 [查看摘要][在线阅读][下载 838K]
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• 关于丢番图方程3L_m-7L_n=5^k的解

  马睿;牟全武;

  设{L_n}_(n≥0)为Lucas数列。利用Baker方法研究丢番图方程3L_m-7L_n=5~k的可解性，证明该方程仅有4组非负整数解(m,n,k)=(3,1,1),(5,3,1),(6,4,1),(9,7,2)。

  2025年03期 v.47;No.191 364-369页 [查看摘要][在线阅读][下载 835K]
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• Smarandache函数方程Z(n²)=φ_e(SL(n))的可解性

  高丽;

  利用广义欧拉函数、Smarandache LCM函数以及伪Smarandache函数的基本性质，运用初等数论的方法与技巧，讨论了当e=6或■且e>1时，数论函数方程Z(n~2)=φ_e(SL(n))的可解性，得出方程Z(n~2)=φ_e(SL(n))均无正整数解的结论。

  2025年03期 v.47;No.191 370-375页 [查看摘要][在线阅读][下载 838K]
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基础数学与应用数学

• 基于AUC knockoff二分类模型可控变量选择

  莫雨扬;宋必芹;陈洪;

  Knockoff方法是一种用于高维数据变量选择并控制错误发现率(FDR)的新型方法。虽然knockoff方法在回归分析领域发展迅速，但在分类背景下的研究却较少。为了解决二分类模型的变量选择问题，本研究提出一种基于AUC(the area under curve)的knockoff方法(AUC knockoff)。我们将AUC度量引入到knockoff框架里，提出一种全新的AUC统计量来评估每个变量对响应的贡献，进而计算阈值来筛选重要变量。理论证明AUC knockoff在合理条件下能控制FDR,且在样本量趋于无穷大时，功效(power)接近于1。除理论保证外，该方法在模拟实验和真实数据上也显示出优越性能。

  2025年03期 v.47;No.191 376-389页 [查看摘要][在线阅读][下载 2433K]
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• 流形上gH-Clarke导数及其在非光滑区间优化问题的应用

  李寰尧;叶国菊;刘尉;

  本文中定义了Riemann流形上的gH-Clarke导数，给出区间值函数凸性的必要条件，得到gH-Clarke导数的拟线性等性质。最后将gH-Clarke导数应用到流形上的非光滑区间。优化问题上，得到了求解极值点的充分条件与必要条件，并给出算例验证方法的准确性。

  2025年03期 v.47;No.191 390-396页 [查看摘要][在线阅读][下载 851K]
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• 一类长度和面积都增加的平面曲线流

  杨紫秋;刘志帅;郭顺滋;

  本文中研究平面上一种带非局部项的扩张曲线流。若初始曲线为封闭的凸曲线时，随着时间的推移，曲线的周长和所围成的面积均呈现增长的趋势，并且该曲线流在其动态发展过程中始终是凸的。进一步地，该曲线流的解始终存在，当t→+∞时，曲线按C~∞范数收敛到一个有限圆。

  2025年03期 v.47;No.191 397-403页 [查看摘要][在线阅读][下载 818K]
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• 图的最小reciprocal Randi■指数

  苏晓玲;邵燕灵;

  图的拓扑指数的极值问题是化学图论中一个重要的研究方向，具有较强的应用背景。图的reciprocal Randi■指数是一个基于顶点度提出的拓扑指数。本研究运用分类讨论及不等式的放缩等方法，证明在所有n个顶点的简单连通图中，若一个图G取得最小reciprocal Randi■指数，则它的最大度与最小度之差至多为1。这个结果为研究一些特殊图类的reciprocal Randi■指数提供一个重要的必要条件。应用上述结果，分别给出了在所有n个顶点的树图、单圈图、双圈图中，取得最小reciprocal Randi■指数的图及相应的reciprocal Randi■指数值。

  2025年03期 v.47;No.191 404-409页 [查看摘要][在线阅读][下载 851K]
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化学化工与材料科学

• CMC和PVDF粘结剂对硬碳电极在不同电解液中的储钠性能影响研究

  罗浩;王一驰;周莹莹;黄润轩;胡媛;靳艾平;马钟琛;魏进超;彭俊军;

  硬碳(HC)被认为是当前钠离子电池(SIBs)商业化应用中最有前景的的负极材料，选择合适的粘结剂和电解液对硬碳负极的储钠性能具有重要影响。我们研究粘结剂羧甲基纤维素钠(CMC)与聚偏二氟乙烯(PVDF)对纤维素基硬碳负极材料在不同电解液(醚类DME和碳酸酯类EC/DEC)中的电化学储钠性能的影响。测试结果发现，纤维素基硬碳使用CMC粘结剂在DME醚类电解液中在电流密度下为50 mA g~(-1)的具有355 mAh g~(-1)的可逆容量，首次库伦效率达到90.33%,并且在循环200圈之后仍然具有95%的容量保持率。在电流密度为2 A g~(-1)下循环600圈后，放电容量可达289 mAh g~(-1)。与其他粘结剂和电解液体系相比，表现出最佳的电化学储钠性能。并且在使用CMC粘结剂和DME电解液体系中，采用商业化可乐丽硬碳负极材料也表现出优异的电化学储钠性能。

  2025年03期 v.47;No.191 410-419页 [查看摘要][在线阅读][下载 2858K]
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• 由三苯基氧化膦和硫氰根构建的六配位三方反棱柱型镝基单核配合物的磁弛豫性能研究

  赵曼芸 ;董晓燕 ;边青燕 ;黄宁宁 ;朱文华 ;

  稀土Dy~Ⅲ离子具有大自旋基态和强磁各向异性，相当大比例的Dy~Ⅲ配合物都表现出单分子磁体(SMMs)的性质。顺磁过渡金属氰基前驱体中的氰根能够有效的传递磁相互作用，而含氰基无机小分子配体，如SCN~-,具有很强的配位能力和灵活多样的配位方式。本研究采用大位阻配体TPPO(三苯基氧化膦)作为中性配体，引入SCN~-作为含氰基无机阴离子配体，构筑了一个六配位三方反棱柱构型的配合物，[Dy(TPPO)_3(SCN)_3]。单晶X射线衍射结构表征显示：该配合物中心Dy~Ⅲ离子的配位环境可以视为赤道面被两个SCN~-和两个TPPO占据，轴向位置由一个SCN~-和一个TPPO占据，形成了局部配位几何为略扭曲的八面体(O_h)构型；或者视为上下2个三角平面分别被3个SCN~-和3个TPPO占据，形成了局部配位几何为略扭曲的三方反棱柱(赝D_(3d))构型。目前对这种六配位三方反棱柱构型镝基单核配合物的单离子磁体(SIMs)性质报道极少。在零直流场下进行的交流磁化率测试结果显示配合物[Dy(TPPO)_3(SCN)_3]表现出较强的量子隧穿(QTM)效应，导致交流磁化率虚部χ″几乎没有明显的信号。分析其原因，应该是对于具有扁圆形电子云密度的Dy~(III)离子而言，需要轴向强场和赤道面弱场配位来增强其单离子磁各向异性，而六配位八面体(O_h)配位几何中Dy~(III)离子周围的电荷分布趋于球形分布，因此Dy~(III)离子的各向异性很小。该配合物中的三方反棱柱(D_(3d))构型对正八面体(O_h)配位的偏离程度较小，导致其磁各向异性增强有限，从而表现出强QTM效应。

  2025年03期 v.47;No.191 420-427页 [查看摘要][在线阅读][下载 1448K]
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• Sb³⁺掺杂的金属有机铟配合物的合成及光学性质研究

  周念惠;李卓真;李泽羽;陈翊辉;徐霈霖;郭枫晚;王娟;

  针对传统铅基钙钛矿材料存在的铅毒性问题，本研究成功合成了两种新型无铅金属有机钙钛矿化合物，它们以3-苯基-1-丙胺作为A位，铟离子作为B位，氯离子作为X位离子，在化合物(C_9H_(13)N)_2InCl_5的基础上进行Sb~(3+)的掺杂，合成了化合物(C_9H_(13)N)_2InCl_5:20%Sb。通过X线单晶衍射技术对这两种化合物进行了结构表征，且进行了光学性能的研究。结果显示，化合物(C_9H_(13)N)_2InCl_5在紫外光的激发下无法观察到光致发光现象，而化合物(C_9H_(13)N)_2InCl_5:20%Sb则在相同的条件下展现出了明亮的色光发射，其光致发光量子产率(PLQY)在实时测量中高达27.9%,在624 nm波长处展现出明亮的宽带橙光发射，其半峰全宽(FWHM)达到150 nm,斯托克斯位移超过300 nm,且发光寿命长达4.327 ns。这一发现不仅为提供了解决铅基钙钛矿铅毒性问题的新思路，也为光电器件领域的发展带来了新的机遇。

  2025年03期 v.47;No.191 428-433页 [查看摘要][在线阅读][下载 1408K]
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• 含面手性、膦手性和碳中心手性二茂铁氨基烷基膦中间体的高效合成

  朱澳平;郭强;姜军;王凯;

  含有面手性及碳中心手性的二茂铁氨基膦中间体在不对称催化中被广泛运用，然而其结构仍然局限。目前报道的这类化合物膦原子上通常为芳基，缺乏烷基膦中间体的报道，同时也缺乏含有膦手性的该类中间体的相关报道，这主要是受限于这类化合物合成上的挑战性。含有面手性的二茂铁氨基膦化合物的合成需要通过稳定性较差的醋酸酯中间体与氨水在两相溶液中于高温下反应，但是醋酸酯中间体在高温下易于消除，同时由于反应液为非均相，反应收率较低，该方法通常不适用于二茂铁氨基烷基膦中间体的合成。本研究针对这一难题，发展了该类中间体的高效合成方法，并合成了几类新型同时含面手性、膦手性和碳中心手性的二茂铁氨基烷基膦中间体。基于新合成的中间体，本研究同时合成了新型膦手性二茂铁硫脲配体。

  2025年03期 v.47;No.191 434-440页 [查看摘要][在线阅读][下载 2192K]
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• 基于1,4-二氢吡啶骨架的抗癌分子开发及生物活性研究

  毛志龙;梅田恬;王凯;

  化疗作为目前癌症治疗的重要方法之一，主要通过化学药物抑制癌细胞活性，以缓解或治疗癌症病症。1,4-二氢吡啶(1,4-DHPs)是一种能够与多种受体结合的含氮杂环化合物，可广泛用作功能药物设计的分子支架，其吡啶环不同取代基的引入对化合物的抗癌性能、受体结合能力等具有不同影响；5-氟尿嘧啶和2-氨基-6-氯嘌呤是已被成功报道的抗肿瘤活性药物。本研究通过在1,4-二氢吡啶骨架分子上引入5-氟尿嘧啶、2-氨基-6-氯嘌呤的抗癌结构，开发两种具有高抗肿瘤活性的化合物A和化合物B,并利用核磁共振图谱、质谱等进行系统性的化学表征；通过ctDNA的紫外滴定分析，发现这两类抗癌分子能与DNA进行外部键合，可能对抑制癌细胞DNA复制具有潜在贡献；通过抗癌活性的细胞层面分析，我们发现化合物A和化合物B对乳腺癌细胞MCF-7的IC_(50)值分别为26.08μmol/L、25.81μmol/L,呈现肿瘤细胞抑制活性。综合上述分析，本研究开发的以1,4-二氢吡啶为母体的5-氟尿嘧啶、2-氨基-6-氯嘌呤偶联分子，可与DNA结合并展现出对乳腺癌细胞的抑制活性，有望为抗肿瘤药物的开发提供参考价值。

  2025年03期 v.47;No.191 441-447页 [查看摘要][在线阅读][下载 1377K]
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• 五倍子水提液的自由基清除效率及对酪氨酸酶的抑制作用

  何小蝶;向杰;罗志文;黄明;周立新;胡昀;

  本文中研究五倍子水提液对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基(DPPH自由基)、2,2′-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐自由基(ABTS自由基)和羟基自由基清除效率及其对酪氨酸酶活性的抑制作用，探讨五倍子水提液的抗衰与美白作用。结果表明，五倍子水提液对DPPH和ABTS自由基均表现出很强的清除能力，当浓度为0.02 mg/mL时，清除率分别高达91.0%和98.7%,与Vc相当。对羟基自由基的清除能力相对较弱，在浓度为2.0 mg/mL时清除率为61.4%,大大低于相同浓度下Vc对羟基自由基95.8%的清除率。pH对水提液的自由基清除能力影响很大，DPPH自由基、ABTS自由基和羟基自由基3种自由基清除效率的最佳pH分别为4.5、5.5、2.5,pH在4.5～6.0之间时，对3种自由基的综合清除效率相对较好。五倍子水提液具有比α-熊果苷更强的酪氨酸酶活性抑制能力，在浓度为4.0 mg/mL时，对酪氨酸酶活性的抑制率高达91.5%。本实验结果表明，五倍子水提液是一种极具潜力的化妆品抗衰与美白原料。

  2025年03期 v.47;No.191 448-454页 [查看摘要][在线阅读][下载 1336K]
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• 不同氮气吸附模式对于促进光催化合成氨性能的研究进展

  阳巧玲;郭全胜;潘瑞琨;

  氨气作为一种不可或缺的能源，在农业生产中以及医疗中发挥着重要的作用。目前主要合成氨采用的是Haber-Bosch工艺，其需要大量的化石能源并释放出温室气体，不利于“双碳”目标的实现。光催化固氮在最近几十年来被证明是一种可持续且低能耗的合成氨方法。为了实现高的氨转化效率，需要合理的设计固氮光催化剂及吸附位点。本文中讨论了光催化固氮反应机理以及吸附模式，总结了光催化剂的多种氮气吸附模式，包括如引入空位、金属掺杂以及构建单原子催化剂等，在提高光催化固氮性能方面的研究进展。最后，对光催化固氮面临的问题进行了简要讨论，并提出一种新型光催化剂吸附N_2模式以供参考。

  2025年03期 v.47;No.191 455-464页 [查看摘要][在线阅读][下载 3473K]
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计算机与信息工程

• 基于RMPC燃煤火电机组多变量解耦控制策略

  张林;叶军;周大慧;

  针对火电机组燃煤锅炉燃烧系统存在的强耦合、强扰动及参数时变等问题，提出一种基于鲁棒模型预测控制的多目标协同燃烧优化控制策略。以主蒸汽压力、烟气含氧量和炉膛负压为被控量，以燃煤量、送风量和引风量为输入量，设计基于可逆矩阵解耦鲁棒模型预测控制(inverse matrix decoupling robust model predictive control, IMD-RMPC)的三输入三输出燃烧优化控制系统，通过可逆矩阵对三输入三输出模型进行解耦，用二次规划求解器优化目标函数，结合反馈控制率将得到的系统输入量作用于控制系统。仿真结果表明：与串级PID、MPC控制和未解耦的RMPC控制相比，在系统适配和失配情况下，所提出的IMD-RMPC控制策略的超调量和调节时间都为最小，在施加扰动的情况下，主汽压、烟气含氧量和炉膛负压的调节时间分别为54.62 s、34.41 s和86.41 s,超调量分别仅为6.32%、4.22%和5.90%,系统抗干扰及鲁棒性能得到有效提升。工程应用表明：主汽压、烟气含氧量和炉膛负压的超调量分别减小了1.06%、2.03%和16.35%,证明了IMD-RMPC控制策略的有效性。

  2025年03期 v.47;No.191 465-473页 [查看摘要][在线阅读][下载 1993K]
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