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基于联邦学习的糖尿病性黄斑水肿分割
陈琼;孙靖博;李俊霖;束佳宸;邓韵筠;程曦;陈宗存深度学习技术在糖尿病性黄斑水肿（diabetic macular edema,DME）的频域光学相干断层扫描（spectral domain optical coherence tomography,SD-OCT）影像分割中发挥着重要作用。针对数据隐私保护、计算成本控制和不确定性量化等关键挑战，本文提出一种基于联邦学习的DME分割算法（DME segmentation algorithm based on federated learning,DMESA-FL）。首先，通过在卷积神经网络（convolutional neural network,CNN）中增加尺度感知金字塔融合模块和全局金字塔引导模块来捕获多尺度上下文信息并融合全局上下文信息流和解码路径特征。接着，将改进的CNN作为联邦学习框架的预测模型并采用序列训练来更新全局模型以增强数据安全性。最后，通过为所有客户端增加特征离散化预处理模块以减少CNN的计算量并提升其泛化能力。在特征离散化的过程中，构建基于粗糙集的适应度函数以评估数据不确定性并采用遗传算法（genetic algorithm,GA）搜索SD-OCT影像的最佳特征离散化方案。此外，通过在网络的损失函数中引入不确定性约束项以将粗糙集的平均近似精度作为先验知识有效融入CNN。DMESA-FL与主流的SD-OCT眼底影像分割算法的对比结果表明，DMESA-FL能够在数据非共享的情况下高效地训练具有不同客户端的模型，从而实现DME的精确分割。
基于copula函数的半三支决策空间到三支决策空间的转换方法及其应用
王一丁;乔军胜;李腾彪;丁卫平近年来，三支决策在实际应用和理论研究方面均取得了迅速发展，尤其是作为三支决策独具价值的衍生脉络，三支决策空间已成为当前研究的热门主题之一。目前，关于三支决策空间的研究主要集中在2个方面：1）基于常用聚合函数的半三支决策空间到三支决策空间的转换方法；2）基于模糊集及其衍生集的（半）三支决策空间构造方法。与此同时，copula函数作为一类重要的聚合函数，已在金融、保险等领域得到广泛应用，却尚未被引入至三支决策空间中。因此，鉴于常用聚合函数为三支决策空间发展起到的推动作用，本文旨在基于copula函数，围绕三支决策空间中前述热点问题开展拓展研究。具体而言，首先，提出3种基于copula函数的半三支决策空间到三支决策空间的转换方法；其次，借助copula函数给出一些基于模糊集的（半）三支决策空间构造方法；最后，对所提方法进行包含数据集实验、对比分析及灵敏度分析的数值实验。实验结果表明，所提方法具备可行性和有效性，且所提方法中的参数也具备有效性和稳定性。
一种融合模糊覆盖的模糊概念认知学习
吴雨青;林艺东;梁涛巨概念认知学习是一种新兴的交叉研究热点领域，旨在通过模仿人类的认知过程不断学习新知识。然而，现有的概念认知学习模型通常忽略了概念中对象的局部差异性、概念空间的冗余性、概念可解释性等问题，导致模型认知偏差与有效信息利用不足。因此，提出一种融合隶属度与覆盖的模糊概念认知学习（fuzzy concept-cognitive learning model integrating membership degree and coverage,IMDC）模型。首先，为了提高概念外延的表征能力，引入一种带偏移阈值的隶属度函数探讨对象与概念之间的相关性，并构造隶属度矩阵，进一步将概念空间转化为模糊覆盖；其次，通过模糊β截集筛选高相关对象，结合覆盖率探索不同概念的地位，从而构建核心概念空间，以有效降低概念空间的冗余性，提高认知学习效率；然后，基于线索与核心概念之间的相似性实现概念分类；最后，采用十折交叉验证方法，将提出的模型与4种机器学习算法和2种概念认知算法进行对比。实验结果表明，该模型在14个数据集上的平均精度均高于其他对比算法，并且在不同数据集上的性能波动范围最小，此外，在查准率、查全率、F1值方面也保持领先优势，充分验证了该模型的可行性和有效性。
基于大型语言模型的金融领域议论挖掘方法
丁飞;康鑫金融文本分析逐渐从基于情感极性的粗粒度分类任务，转向关注句对之间逻辑关系的细粒度推理建模。针对传统方法无法捕捉“支持”“反驳”“无关”等句间语义关系、推理不可解释及类别不均衡严重等问题，提出一种结构增强型金融Prompt推理网络（financial prompt-based argumentation network,FinPromptNet）。首先，该方法基于LLaMA3-8B-Instruct大语言模型，融合任务显式化的结构化Prompt模板、链式推理提示语（chain-of-thought prompt）、部分参数微调机制与加权采样-代价敏感联合优化策略，从输入编码与参数优化2个层面提升模型对句间逻辑结构的理解能力。然后，在NTCIR-17 FinArg-1金融句对关系分类数据集上开展系统实验。实验结果显示：FinPromptNet在准确率（accuracy）、微F1(micro-F1)和宏F1(macro-F1)等多项指标上整体优于FinBERT、T5等主流模型，其中宏F1达到67.1%，较T5提升7.3个百分点，且在“反驳”类标签的F1得分上提升超过10个百分点。该研究验证了结构化Prompt与类别调节机制在金融逻辑推理任务中的有效性，为金融文档的智能分析与语义建模提供可解释、高性能的解决方案。
面向内河无人艇智能航行的4D毫米波雷达-摄像头融合算法
姚善良;管润玮;丁卫平;岳勇;朱晓辉;陈苏蓉内河无人艇在环境监测、水域救援、交通运输等领域展现出重要应用价值，但其感知系统面临水面反射、恶劣光照及多变天气等严峻挑战。目前水面感知研究主要依赖于摄像头或低分辨率毫米波雷达数据，难以满足复杂场景下的多模态感知需求。针对这一挑战，提出一种基于4D毫米波雷达-摄像头融合的解决方案：首先，构建4D毫米波雷达的多维特征表征体系，包括动态提取距离、方位、速度和反射强度等关键特征；然后，设计动态场景自适应的跨模态融合机制，利用注意力机制加权融合不同模态特征，实现实时自适应算法以应对环境变化；最后，通过深度学习模型实现异构传感器在特征层级的深度耦合。实验验证结果表明：该融合方案显著提升了感知系统的环境适应性，在低质量光照条件下和恶劣天气场景中，目标检测精度较传统视觉系统分别提升3.4和3.9个百分点。本研究不仅为水面复杂场景的智能感知提供了有效的技术解决方案，还将进一步推动内河无人艇向智能化、自主化方向发展。
基于SVR-SSA组合模型的水下桩基混凝土耐久性研究
康峰沂;杜仲宝;陈志明;钱光耀;祁浩东;针对水位变动区水下桩基混凝土因氯离子侵蚀致耐久性劣化的寿命预测问题，传统基于Fick定律的方法因假设理想化、难涵盖复杂因素存在局限。本文提出采用支持向量回归（support vector regression，SVR）与樽海鞘算法（salp swarm algorithm，SSA）结合的SVR-SSA组合模型，实现氯盐环境下该场景混凝土寿命精准预测。以南通市滨江临海水域实测样本数据为基础，构建模型并开展训练与预测实验。将本文模型与单一SVR 模型、SVR和飞蛾扑火算法组合模型对比。结果表明，SVR-SSA模型预测精度显著更优，平均均方误差低至0.145，较其他模型最少提升95.87%，标准偏差为0.056。均方误差与标准偏差的综合表现，证实该方法在水位变动区小样本场景下，可为水下桩基混凝土耐久性研究提供有效支撑。
一种求解考虑交叉口转向延误最短路问题新方法
度巍;刘炳全;黄崇超;分析了交通网络中考虑交叉口转向延误最短路问题(shortest path problem with turning delay，SPPTD)的特点，用具体示例说明在SPPTD中传统的最优性递推原理不再成立。在目前的各种求解SPPTD算法基础上，提出一个新的计算方法。该方法先构建出求解SPPTD的0-1整数规划模型，然后进一步论证对模型的部分0-1变量进行松弛后的混合整数规划模型可以获得与原模型相同的最优解，根据该性质设计了求解模型的改进Benders分解算法，算法将模型分成主子两级交替求解，其中主模型在有限Benders割条件下生成目标函数的下界，主模型的约束条件保证了算法迭代过程中解始终是网络中起点到终点的路径，子模型在每次迭代获得的新路径下得到目标函数的上界与再带入主模型的新Benders割条件。最后在Nguyen-Dupuis网络算例中验证了方法的正确性与可行性，为城市道路交叉口转向延误最短路问题的求解提供了新的解决方法。
六株耐盐碱菌株的筛选及其促生功能分析
陈月坤;胡方静;钱朱月;龙锡恩;土壤盐碱化严重威胁全球农业可持续发展，亟需探索高效、低成本的改良策略。本研究从酸性矿山废水及水稻根际土壤中分离筛选出六株耐盐碱菌株，分别鉴定为：鹤羽田戴尔福特菌(Delftia tsuruhatensis，D11)、琼氏不动杆菌(Acinetobacter junii，D37)、阿耶波多氏芽孢杆菌(Bacillus aryabhattai，A44)、韩国假单胞菌(Pseudomonas koreensis，A34)、湖南假单胞菌(Pseudomonas hunenansis，K12)和恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida，D3)。通过平板筛选与摇瓶实验评估其耐盐碱能力，系统分析其促生特性，并利用盐碱土壤种植小麦苗期的实验比较不同菌株的促生能力。结果表明，所有菌株均可在10% (质量分数)NaCl浓度下生长，其中D11菌株耐盐性最优，且其降碱率达4.32%。六株菌株均表现出较强的产吲哚乙酸(IAA)、胞外聚合物(EPS)、铁载体及溶磷解钾能力：添加色氨酸后，D3菌株的IAA产量最高(124.93 mg L-1)；D11菌株的铁载体相对含量达69.90%，溶无机磷能力最强(89.02–202.78 mg L-1)；六株菌株EPS产量为975–1391.7 mg L-1。此外，菌株通过分泌代谢产物及活化土壤养分，展现出协同改良盐碱地的潜力。通过盆栽实验验证了菌株对植物生长的促进作用，其中D11菌株综合性能突出，为开发耐盐碱微生物菌剂奠定了基础。
基于改进YOLOv8的红外图像危险驾驶行为检测算法
李从政;薛维宝;刘紫溪;艾加秋;胡敏;针对目前危险驾驶行为检测红外数据集匮乏，以及低对比度红外场景下现有驾驶员危险驾驶行为检测模型误检和漏检严重，从而导致精度较低的问题，采集了驾驶员危险驾驶行为低对比度红外图像数据集DDBD，并提出一种基于改进YOLOv8的低对比度红外图像危险驾驶行为检测模型YOLO-CIE。首先，为了提升图像质量，模型使用CLAHE对数据进行预处理，CLAHE通过局部调整图像的对比度，使得暗区细节得到增强，有效提升图像的局部对比和细节，有助于后续的特征提取；其次，为了提升模型聚合红外图像中危险驾驶行为特征的能力，提出一种改进的EMA注意力模块（IEMA），通过融合均值、标准差、对比度统计量，能够有效增强对危险驾驶行为特征的表征能力；最后，将IEMA模块集成到YOLOv8s网络中，可显著提升低对比度红外场景下的危险驾驶行为检测精度。在DDBD数据集上的实验结果表明，YOLO-CIE平均精度相较于YOLOv8s提升了2.5个百分点，同时也优于YOLOv5s、YOLOv7等其他目标检测网络。
纤维增强复合材料筋高温后力学性能及其变异性研究
谢青海;曾杰;文哲鸣;张海津;宗钟凌;为掌握高温对纤维增强复合材料（FRP）筋力学性能的影响规律，通过大批量（1572组）高温后的剪切与受压试验，研究了不同高温、恒温时间、保护层厚度等因素对不同直径玻璃纤维增强复合材料（GFRP）筋与玄武岩纤维增强复合材料（BFRP）筋的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)，从微观层次揭示了GFRP与BFRP筋在不同高温、恒温时间作用后的损伤特征。试验结果表明，BFRP筋强度退化程度略高于GFRP筋，FRP筋直径越小高温后残余强度越高，16mm以上时直径对强度影响不大。FRP筋高温后强度在300℃之前下降有限，之后则随着温度升高迅速下降，达到350℃时GFRP、BFRP筋的强度分别下降37.7%、36.4%。高温后抗压强度退化程度高于剪切强度，且直径越大的FRP筋强度退化越显著。恒温时间1h与2h，对FRP筋抗剪强度的降低程度接近，且小于3h。在300℃以内砂浆保护层可有效保护筋材，300℃后试件裂缝快速发展导致保护作用消失，内部筋材剪切强度随温度的退化趋势接近于裸筋。基于试验结果建立了高温后GFRP和BFRP筋在不同砂浆保护层厚度下的抗剪和抗压强度预测公式。结合贝叶斯信息准则和概率检验方法，提出了一种高温后FPR筋强度概率模型的建立方法，最终建立了合适的GFRP筋和BFRP筋高温后剪切强度和抗压强度概率模型，量化了其变异性。本文研究结果，能够为高温后FRP筋混凝土结构的力学性能评估提供材料模型。
增量式PID控制在温控系统中的应用
严晓照;张兴国;温度的控制在科学实验和工业过程中极为普遍,具有典型的意义,而温控系统通常是时变的、非线性的、具有纯滞后的复杂大惯性系统,控制效果与采用的控制算法有很大的关系.针对这一问题,在温度控制实验系统中,设计了一种增量式PID控制算法实现了对温度的控制.通过实验表明,该算法的控制效果要优于传统的PID控制算法,对于工程实际应用具有较强的借鉴作用.
印染废水处理技术的研究与进展
景晓辉,尤克非,丁欣宇,蔡再生文章系统综述了国内外印染废水处理技术研究与进展,特别是近年来出现地一些新技术,如膜分离技术、超声波技术、高能物理法、电催化氧化技术和光催化氧化技术;探讨了印染废水处理的发展趋势。
ANSYS在钢筋混凝土梁有限元中的应用
王亚萍,陈建平,陈五洲文章结合钢筋混凝土材料的特殊性,利用大型有限元计算软件ANSYS计算受弯构件梁的变形及其正截面应力应变。最后将有限元计算的结果(裂缝开展深度、钢筋应力、混凝土应力)与精确解比较,分析误差存在的原因及改进的方法和措施。
增量式PID控制在温控系统中的应用
严晓照;张兴国;温度的控制在科学实验和工业过程中极为普遍,具有典型的意义,而温控系统通常是时变的、非线性的、具有纯滞后的复杂大惯性系统,控制效果与采用的控制算法有很大的关系.针对这一问题,在温度控制实验系统中,设计了一种增量式PID控制算法实现了对温度的控制.通过实验表明,该算法的控制效果要优于传统的PID控制算法,对于工程实际应用具有较强的借鉴作用.
碳纳米材料的功能化及其储能应用
李奇;秦天;葛存旺;在过去的几十年里，功能碳纳米材料（functional carbon nanomaterials,FCMs）由于其优异的理化性质，如超高电导率和质量传输速率、丰富的活性位点、良好的化学稳定性和机械强度，引起了材料科学界的广泛关注。基于FCMs所带来的各向异性和协同效应以及纳米尺度上的小尺寸效应，这些FCMs在锂离子电池、锂硫电池、燃料电池、有机太阳能电池和超级电容器等能源领域表现出巨大的应用价值。这篇综述全面总结了近5年来碳纳米材料的功能化策略，并详细介绍了FCMs在能源存储与转化器件中的应用。最后，根据科学研究的发展趋势，探讨了FCMs所面临的紧迫挑战和未来的研究方向。
生物炭制备方法及其在环境污染治理中的应用研究
汪佳玥;凌茜;张雲豪;王芯羽;林佳琪;张伟涛;刘志欣;王祥科生物炭是一种原材料易获取、制备成本低的环境友好多孔材料。由于其比表面积大且含有丰富的表面功能基团，在环境污染治理和污染修复等方面具有广泛的应用前景。介绍了生物炭的制备技术和工艺，分析对比了不同制备条件对制备的生物炭性质和性能影响，综述了生物炭对环境中不同污染物的吸附固定和催化降解效果和原理。生物炭对重金属具有非常强的吸附络合能力，并且对高价态金属离子具有还原固定作用，通过吸附-还原-固定的模式，可以将重金属离子固定在生物炭上。对有机污染物的吸附主要由表面络合、氢键和π-π共价作用，生物炭及其复合材料在光照条件下能够光催化降解有机污染物。文章就生物炭对废水和土壤中重金属的吸附固定和有机污染物消减等方面的效果和应用进行了归纳总结，进一步从分子层面研究和讨论了生物炭应用于污染物去除方面的进展，为废水处理和土壤修复提供数据和理论支持，对降低污染物在环境中的迁移转化，减轻环境污染风险，具有重要的科学意义。
质子交换膜电解水制氢系统建模与仿真
王辉东;姚海燕;郭强;夏红军质子交换膜（proton exchange membrane,PEM）电解水制氢技术将电能转化为化学能和热能，是一种绿色的制氢方式，具有响应速度快、电流密度高、结构紧凑等优点。对于质子交换膜电解水制氢系统建模，现有文献中鲜有整体描述电解槽电压、电流变化及系统各组件温度动态的集总参数模型。文章根据电化学基本原理及热力学定律，建立了PEM电解槽电压稳态模型和系统的温度动态模型，基于MATLAB/Simulink软件进行了仿真分析，将仿真结果与实验数据进行了对比，其中电压误差不超过0.02 V，温度误差不超过1.6 K，验证了模型的有效性，且所建立的模型能够描述和预测系统参数的变化，为系统设计及控制优化提供支撑。根据PEM电解槽的效率模型和仿真结果，分析了不同温度、压强对电解槽性能的影响，结果表明升高温度、降低压强能提高电解槽效率，其中温度是影响电解槽效率的主要因素。在搭建的仿真模型基础上，使用前馈PID控制器进行了温度控制，其中温度超调不超过0.6 K，调节时间在400 s以内，并与传统PID控制器进行了对比，结果表明前馈PID控制器具有超调小、响应速度快的优点。
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期刊动态
期刊信息
期刊名称：南通大学学报（自然科学版）
创办日期：2002年
主管部门：江苏省教育厅
主办单位：南通大学
刊 期： 季刊
电 话：0513-85012868
Email：xbzkb@ntu.edu.cn
标准刊号：CN 32-1755/N
ISSN 1673-2340
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