智能控制理论与应用

• 一种有效的数学启发式算法优化分布式置换流水车间调度问题

  何轩;狄士璐;刘欢;杜松霖;郭恒伟;邵仲世;

  近年来，企业的制造模式从传统的单工厂集中式生产转变为分布在不同地理位置的多工厂分布式协同生产。分布式置换流水车间调度问题应运而生。尽管学术界对该问题已经有了大量的研究，但研究其高效的求解方法仍然是一个开放性的话题。针对总流经时间优化目标，比较了现有的两个混合整数规划模型的优劣，并在小规模问题实例上获得了最优解。对于大规模问题实例，提出了一个有效的数学启发式算法。该算法在已有的DLR-DNEH启发式算法的基础上，设计了一个集合覆盖模型，用于收集插入邻域解中蕴含的有效搜索模式。最后，在标准测试集上的大量实验结果显示了提出算法的有效性。

  2025年04期 v.38;No.160 475-484页 [查看摘要][在线阅读][下载 1490K]
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• 基于解耦合图卷积的属性补全开发者推荐算法

  鲁彦;凌松松;钟婧;于旭;

  提出基于解耦合图卷积的属性补全开发者推荐算法(ADD)。ADD由属性推断和属性补全两个模块组成。属性推断模块利用解耦合图卷积在多个潜在空间中推断开发者属性；属性补全模块则填补原始属性的缺失部分。补全后的属性重新输入属性推断模块，两模块循环迭代直至模型收敛。当模型收敛时，属性推断能力最强，补全属性最接近实际情况。实验结果表明，ADD在MAE、RMSE、Precision和Recall等指标上显著优于现有模型，有效解决了众包平台开发者推荐中的信息缺失问题。

  2025年04期 v.38;No.160 485-496页 [查看摘要][在线阅读][下载 1852K]
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• 隐私保护下多方高维数据联邦特征选择算法

  金鑫;胡滢;李芃;郑明;

  高维特征选择问题存在“维数灾难”和计算代价高等挑战。受隐私保护的限制，大量高维数据可能分布存储在不同机构(称为参与方)而不能共享，进一步增加了多方高维数据联合特征选择的难度。鉴于此，本文提出一种代理联合辅助的联邦进化特征选择算法，解决隐私保护下多方参与的高维特征选择问题。设计一种代理辅助的联邦进化特征选择算法框架，并基于该框架，给出代理模型联合构建与管理策略、基于代理模型的联合评价策略和个体联合更新策略。最后，将所提算法用于10组测试数据集，并与3种典型的封装式进化特征选择算法进行对比。结果表明，所提算法在充分保护参与方数据隐私的前提下，不仅能够保证算法的分类性能，还能显著提升算法的运行时间。

  2025年04期 v.38;No.160 497-506页 [查看摘要][在线阅读][下载 1458K]
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光纤通信与信息处理

• 基于GConvGRU-GAT的车联网安全性能智能预测方法研究

  李天成;薛培友;徐凌伟;

  随着5G技术和物联网的不断发展，车联网业务层出不穷，其应用场景也越来越复杂多变。在车联网通信过程中，安全性能受车联网复杂多变环境的影响，难以进行实时准确的预测。因此，本文提出了一种基于GConvGRU-GAT的车联网安全性能智能预测方法。首先在N-Nakagami信道下，建立了车联网安全通信系统模型，并通过检测通信链路信噪比来进行安全性能分析，有效分析不同影响因素对安全性能的影响，构建了通信数据集。为了更好的对通信系统进行实时预测，本文融合了图注意力神经网络(Graph Attention Network, GAT)、图卷积神经网络(Graph Convolutional Network, GCN)和门控循环单元(Gated Recurrent Unit, GRU),设计了基于GConvGRU-GAT的移动安全性能预测网络模型。试验结果表明，相较于其他算法，GConvGRU-GAT算法具有更好的预测效果，比GCN模型性能提高了84.6%。

  2025年04期 v.38;No.160 507-515+526页 [查看摘要][在线阅读][下载 2595K]
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• 基于小波散射和机器学习的轴承故障检测

  梅娜;颜秉政;

  轴承状态监测和故障诊断对医疗设备的稳定性和可靠性起到了至关重要的作用。针对轴承故障检测依赖人工经验、检测效率和精度低等问题，提出一种基于小波散射和支持向量机的轴承故障检测模型。首先对原始振动信号进行预处理，搭建小波散射网络，小波散射系数作为数据特征，采用交叉验证和网格搜索算法训练得到支持向量机模型，实现了不同转速下对故障类型和故障尺寸的确定。为了验证模型性能，使用凯斯西储大学采集的轴承数据集开展实验。结果表明，该模型对轴承故障检测准确率可达到100%,实现了故障位置和尺寸的准确定位，具有良好的准确性和稳定性，为实现轴承故障的自动检测提供新思路。

  2025年04期 v.38;No.160 516-526页 [查看摘要][在线阅读][下载 2814K]
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• 超奈奎斯特速率相干FSO-MIMO系统下的变步长盲均衡优化算法

  孙沁雪;曹明华;张霞;黄敏;张凌雲;鲍姗;朱凯;

  多输入多输出(MIMO)自由空间光通信(FSO)系统中使用超奈奎斯特(FTN)技术会引入码间干扰(ISI),光信号受湍流效应会引起信号畸变等问题，需要优化均衡算法来保障通信系统的可靠性。使用判决反馈(DFE)思想改进恒模均衡算法(CMA),提升均衡器抵抗码间干扰的能力。同时，依据CMA算法误差矢量函数的变化规律，使步长系数变换服从指数威布尔(EW)分布模型，设计了一种拥有可变步长的判决反馈CMA盲均衡优化算法。仿真结果表明，增加接收端天线数目相比增加发射端天线数目能获得更高的误码率(BER)性能和误差矢量幅度(EVM)增益，且相位噪声的消除结果更好。在FTN加速因子为0.9、中湍流强度条件，使用2×4天线时，相较固定步长算法，所提算法的BER性能提升了36.39%,EVM性能提升了4.96%。将加速因子限定在一定范围内，所提算法能补偿恢复FTN引起的ISI。相较固定步长算法，所提算法计算复杂度有所提升，但同时换来了系统BER和EVM性能的提升，且所提算法均衡器的收敛性能更优。

  2025年04期 v.38;No.160 527-534页 [查看摘要][在线阅读][下载 2664K]
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新材料与智能制造

• Sb³⁺掺杂实现锡(Ⅳ)基金属卤化物的高效自限域发射

  郑永卓;张万旭;刘玫;魏文卿;王娟;郭枫晚;

  采用降温结晶法合成了一种新型零维有机-无机杂化金属卤化物C_8H_(14)N_2SnCl_6(C_8H_(12)N_2为4-(乙氨甲基)吡啶),其室温下的光致发光量子产率为4.30%。引入具有5s~2孤对电子的Sb~(3+)得到C_8H_(14)N_2SnCl_6:Sb,该卤化物在680 nm处呈现出稳定的高效橙红色宽带发射，斯托克斯(Stokes)位移为335 nm,量子产率高达63.14%,同时具备良好的空气稳定性和热稳定性。经理论计算与研究分析发现，C_8H_(14)N_2SnCl_6:Sb的高效宽带发射归因于自限域激子(self-trapped excitons, STE)发射。此项工作提出一种有效的掺杂途径来实现高效自限域发射，挖掘了锡(Ⅳ)基金属卤化物在橙红光荧光粉中的潜力。

  2025年04期 v.38;No.160 535-542+633-646页 [查看摘要][在线阅读][下载 4132K]
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• 增材制造钛合金显微结构调控与表面改性技术的研究进展

  张云龙;刘德宝;任晓雪;王伟娥;李成海;杨慧;翟梓棫;董鑫焱;王俊青;王兆彬;

  在生物医学中钛合金有生物相容性好、毒副作用低和力学性能优异等优点，作为骨修复的植入体被广泛研究。增材制造技术可实现高精度的个性化产品定制，能够根据患者个体的特定需求制造骨修复植入部件。综述介绍了增材制造钛合金的微观结构调控及其表面改性技术的最新进展。在微观结构调控部分，探讨了增材制造技术对α型、β型和α+β型钛合金微观结构的影响作用及其研究进展。考虑到材料表面属性差异会影响后期植入体的生物学反应特性，进一步分析了微弧氧化、阳极氧化、电泳沉积、水热合成以及层层自组装等表面改性技术的最新进展。最后，对增材制造生物医用钛合金的发展趋势进行总结。

  2025年04期 v.38;No.160 543-553页 [查看摘要][在线阅读][下载 2673K]
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• 二维红碳-石墨相氮化碳复合光催化剂对水中污染物的光催化降解研究

  王敏;方敬红;冯建光;孙琼;

  通过回流法制备二维红碳材料(RC),并与石墨相氮化碳(g-C_3N_4)通过简单的机械搅拌结合，得到一种新型复合材料光催化剂(RCCN)。RCCN呈现典型二维片层结构，且相对于g-C_3N_4有着更低的载流子复合率和电荷转移电阻。因此，在模拟太阳光下照射下，复合材料表现出优异的光催化活性，有机物降解反应的最高表观动力学常数(0.038 6 min~(-1))是g-C_3N_4的两倍多。自由基淬灭实验和电子顺磁共振谱均显示，复合后的材料在光照激发后能产生更多活性自由基，参与有机物氧化降解。结合电子转移路线可知，g-C_3N_4与RC之间形成了一个低电阻通道，使电子可定向地从g-C_3N_4的导带转移到RC的价带，即光诱导电荷按照典型的Z型异质结构进行转移。因此，载流子复合率的降低和活性物质的增加，大大提升了材料的光催化活性，为水中污染物净化提供了新的思路。

  2025年04期 v.38;No.160 554-564页 [查看摘要][在线阅读][下载 3008K]
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• In₂O₃/BiOBr复合光催化剂的制备及其光催化CO₂还原性能

  何醒丽;李晨;苏通明;

  通过水浴浸渍法成功制备了xIn_2O_3/BiOBr(x%为In_2O_3占BiOBr的质量分数)S型异质结复合光催化剂，分析了催化剂的形貌、结构、比表面积、光吸收性能、光生载流子的分离和转移效率。结果表明，In_2O_3和BiOBr紧密结合，In_2O_3均匀分散在BiOBr纳米花上。与In_2O_3和BiOBr相比，xIn_2O_3/BiOBr复合催化剂对可见光的吸收更强。In_2O_3的加入提高了BiOBr上光生载流子的分离效率。在可见光照射下进行了光催化CO_2还原反应，发现当In_2O_3负载质量分数为5%时，5In_2O_3/BiOBr具有最佳的光催化CO_2还原性能，反应4 h后，CO的生成量达到了16.12■mol/g,是BiOBr的1.68倍。

  2025年04期 v.38;No.160 565-578页 [查看摘要][在线阅读][下载 4409K]
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• 稻壳基生物硅负载TiO₂催化剂的制备及其协同DBDP降解水中四环素的性能研究

  张玲;胡素美;戚鑫;陈树荣;姚依鹏;刘晓薇;

  以盐酸四环素为处理对象，稻壳基生物二氧化硅(BSi)为载体，制备了兼具经济性和高效性的BSi@TiO_2核壳催化剂，结合等离子体介质阻挡放电(DBDP)技术，形成DBDP协同催化反应体系。研究结果表明，在DBDP技术辅助下，BSi@TiO_2-72%对四环素的降解率达到78.42%,超过单独催化和单独放电的总降解率，证明BSi@TiO_2催化与DBDP放电之间存在良好的协同效应。TiO_2负载质量分数为36%时，催化剂在降解性能与成本间达成最佳平衡。此外，随着放电电压的增加，降解效率显著提升；四环素初始浓度的增加则导致降解率下降；碱性条件有助于提高降解效率。研究结果为探究抗生素污染物的高效无害化处理技术提供了有益借鉴和参考。

  2025年04期 v.38;No.160 579-586+595页 [查看摘要][在线阅读][下载 2223K]
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• Ni纳米颗粒负载Al₂O₃纳米片的光热耦合催化CO₂甲烷化性能研究

  汤云祥;张亚男;孔令恒;朱耀威;赵晓蕾;

  光热耦合催化CO_2甲烷化是缓解温室效应和解决能源危机的一种有前景的策略，但在实现理想的转化效率和高选择性目标产物方面仍面临诸多挑战。为此提出了一种在Al_2O_3纳米片表面原位生长Ni纳米颗粒的方法，用于光热耦合催化CO_2加氢制CH_4。X射线光电子能谱表明，Ni纳米颗粒与Al_2O_3载体之间存在强烈的相互作用，电子能够高效地从Ni转移到Al_2O_3表面，从而促进反应物的吸附和活化。实验结果表明，在300℃和光照下，Ni/Al_2O_3-3催化剂表现出最高的CO_2加氢活性，CH_4产率为32.4 mmol·g~(-1)·h~(-1),选择性高达93.3%,其活性较传统浸渍法制备的Ni-Al_2O_3催化剂提高了3.4倍。此外，机理研究表明，Ni/Al_2O_3催化剂上的CO_2甲烷化反应遵循甲酸盐途径，光照能够有效促进反应物和中间物种的活化和转化，从而提高催化活性。

  2025年04期 v.38;No.160 587-595+647-649页 [查看摘要][在线阅读][下载 3260K]
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生命科学与医药健康

• β-石竹烯对抑郁小鼠行为学及突触可塑性相关蛋白的影响

  华伊;王运雪;杨婉玲;林松洋;李思怡;邓先清;

  目的：探讨β-石竹烯对抑郁小鼠行为学及突触可塑性相关蛋白表达的影响。方法：小鼠随机分为空白对照组、模型组、氟西汀组(10 mg/kg)及β-石竹烯低、中、高剂量组(50、100、200 mg/kg),采用慢性不可预知温和应激(CUMS)构建小鼠抑郁模型，造模的同时，各组灌胃给予相应药物，每日1次，连续6周。检测各组小鼠体质量变化；强迫游泳和旷场行为学实验评价抑郁水平；苏木素-伊红(HE)染色观察海马区形态学；酶联免疫吸附测定法(ELISA)检测海马区突触素(SYP)、胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)及神经生长因子(NGF)表达水平；免疫荧光法检测海马区微管相关蛋白2(MAP2)表达水平。结果：与空白对照组比较，模型组小鼠的体质量显著性降低(P<0.01);强迫游泳不动时间显著性增加(P<0.01);旷场中运动总距离、平均速度和站立次数显著性减少(P<0.01);海马区形态结构受损明显；海马区SYP、GDNF、NGF及MAP2表达水平显著性降低(P<0.01)。与模型组比较，β-石竹烯各剂量组小鼠的体质量显著性升高(P<0.05,P<0.01);强迫游泳不动时间显著性减少(P<0.01);旷场中运动总距离、平均速度和站立次数显著性增加(P<0.05,P<0.01);海马区形态结构损伤得到明显改善；海马区SYP、GDNF、NGF及MAP2表达水平显著性升高(P<0.05,P<0.01)。结论：β-石竹烯具有一定的抗抑郁作用，其作用机制可能与提高突触可塑性相关蛋白表达水平、改善海马突触可塑性损伤有关。

  2025年04期 v.38;No.160 596-605页 [查看摘要][在线阅读][下载 2250K]
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• 不同生长状态下国槐根际微生物群落结构的差异性研究

  张天丞;宫宇飞;刘家呈;张文斐;常静;隋君康;华学文;

  针对近年来聊城市行道树国槐死亡率激增的现象，通过分析不同生长状态的国槐根际土壤理化性质和微生物群落结构，揭示了国槐生长状态与土壤环境之间的关联性。结果表明，不同生长状态的国槐的根际土壤中有机质、总氮、总磷和全钾含量处于中高水平，速效钾含量丰富，但水溶性氮和有效磷含量处于中低水平。相较于生长势弱和健康生长的国槐，主干已死亡的国槐的根际土壤展现出更高的细菌物种多样性，而真菌物种多样性则相对较低。在死亡的国槐的根际土壤中，腐生性的Agaricus属、寄生植物的Peziza属和引起根腐病的Fusarium属真菌的物种丰度较高。相对而言，在健康生长的国槐的根际土壤中，生物刺激素类真菌Mortierella属具有较高的物种丰度。研究结果将为国槐的栽培与管理提供科学依据。

  2025年04期 v.38;No.160 606-614页 [查看摘要][在线阅读][下载 2622K]
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• N-(4-(4H-1,2,4-三唑-1-基)苯基)-2-取代苯氧基乙酰胺衍生物的设计、合成及药理活性研究

  李孟娇;胡丽娜;伊世嘉;晋冰冰;雷康;王世本;

  设计并合成了一系列含有三唑结构片段的抗癫痫化合物，目标化合物结构采用~1H NMR,~(13)C NMR和HMRS方法进行确证。最大电休克(MES),皮下戊四唑(scPTZ)和旋转木棒(ROT)实验结果表明大部分化合物具有抗癫痫活性和较低神经毒性。其中，化合物5o在MES和scPTZ实验中测定的PI值分别为11.5和8.2,安全性高于阳性对照卡马西平(MES对照，PI为6.1)和乙琥胺(PTZ对照，PI为3.5)。脑组织中抑制性神经递质GABA含量测试进一步发现，化合物5o发挥抗癫痫活性可能与提高大鼠脑中GABA的含量相关。分子对接结果表明，化合物5o能够与GABA_A受体的苯二氮卓类药物结合活性位点氨基酸残基生成重要的作用力。该研究结果表明，化合物5o具有作为含有三氮唑结构片段先导化合物的潜力。

  2025年04期 v.38;No.160 615-624页 [查看摘要][在线阅读][下载 1545K]
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• 解淀粉芽孢杆菌9-2防控黄瓜枯萎病及其诱导系统抗性研究

  范宗强;李欣苒;冯靖涵;郑丽雪;王会;彭向前;陈芳;

  [目的]为探究解淀粉芽孢杆菌9-2对黄瓜枯萎病菌的生防效果及诱导抗性机理。[方法]采用平板对峙试验和盆栽试验，探究了菌株9-2的应用对病原菌菌丝形态、叶部防御性酶活性、丙二醛含量及黄瓜枯萎病病情指数等指标的影响。[结果]解淀粉芽孢杆菌9-2能显著抑制黄瓜枯萎病菌生长，抑菌圈周围菌丝出现粗细不均、膨胀、断裂等现象。盆栽试验表明解淀粉芽孢杆菌9-2能有效防治黄瓜枯萎病，防治效果为69.11%。9-2处理组黄瓜幼苗的株高、茎粗、鲜重、干重分别比对照增加了16.46%、6.37%、11.09%和12.00%(P<0.05)。此外，菌株9-2的应用在不同程度上提高了黄瓜叶部苯丙氨酸解胺酶、多酚氧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶的活性，同时减少了丙二醛(MDA)的含量；4种防御性酶活性的增幅在接种病原菌处理后更大。[结论]解淀粉芽孢杆菌9-2能够抑制病原菌生长，诱导黄瓜产生系统抗性，从而有效防治黄瓜枯萎病。

  2025年04期 v.38;No.160 625-632页 [查看摘要][在线阅读][下载 1600K]
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