皮质醇代谢物是一类类固醇物质,在动物机体面对各种环境压力源时由肾上腺皮质分泌,从而调节动物机体的应激行为和内稳态平衡。由于直接采血测量野生动物皮质醇代谢物的方法通常行不通,近年来非损伤性方法收集粪便样品,分析其皮质醇代谢物已经被广泛应用于非人灵长类动物研究之中。本文综述近年来非人灵长类粪便皮质醇代谢物的研究进展,重点阐述皮质醇的生理功能与非人灵长类繁殖、肠道微生物菌群、社会行为等方面的关系和作用。同时简要总结粪便皮质醇代谢物的检测方法,并展望其在非人灵长类中的潜在应用,旨在为进一步深入研究不同非人灵长类种群的粪便皮质醇代谢物提供基础知识和理论指导。

纯电动汽车的普及仍面临充电基础设施布局不均、服务效能低等挑战,且大规模无序充电形成的负荷冲击会导致配电网电压偏移、网损增加。作为纯电动汽车的重要应用类型,电动出租车充电需求频繁且具备调控潜力。本文在快速充电的调度过程中通过时间和空间2个方面考虑个体的调度可行性,并引入快充虚拟负荷实现充电预约机制的动态变化,利用电网负荷曲线情况及快充金钱成本建立多目标优化模型;同时提出基于电量偏差值的补偿机制,考虑充电站利用率平衡及快充时间成本进行空间负荷调度。针对经典粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法的粒子早熟收敛、容易陷入局部最优解等缺陷,本文结合交叉变异机制提出正态分布权重衰减的遗传粒子群优化(genetic-particle swarm optimization of normal distribution decay inertia weight, NDGAPSO)算法。通过仿真实验从求解质量、收敛性能、运行速度等方面展开评估,证明了NDGAPSO算法的总体性能优于其他改进PSO算法。 最后运用该算法求解快充调度模型,实验证明本文的调度优化研究能够有效兼顾电动出租车充电用户以及电网运营商等多方利益。

随着大量分布式光伏接入配电网,引发了潮流方向频繁变动、拓扑结构日趋复杂等问题,同时现有智能算法存在易陷入局部最优、迭代性能欠佳等缺陷。为此,本文首先提出一种改进的斑马优化算法(improved zebra optimization algorithm,IZOA),采用拉丁超立方抽样法对斑马种群进行初始化,在觅食阶段引入动态扰动策略,在防御阶段融入黄金正弦搜索机制,以此增强算法跳出局部最优的能力并提高寻优精度。其次,构建适用于多源双向潮流的故障电流编码方式、开关函数及目标函数,将故障定位问题转化为优化问题。最后,搭建改进的 IEEE33 节点配电网模型,通过仿真实验与对比分析验证所提算法的有效性。算例结果显示,IZOA算法能够快速、精准地定位单点和多点故障区段,平均准确率相较于其他算法提升12.57%,迭代速度提升51.5%,对少量畸变的故障信息具有容错性,算法性能展现出显著优势。

低温寒潮天气下风电机组的非计划性覆冰停运导致风电场输出功率呈现剧烈波动,传统预测模型难以适应此类极端工况的精度需求。为此,本文提出一种基于异质集成学习的短期功率预测方法。首先,构建小波变换驱动的深度特征提取网络:利用小波变换解耦气象数据的细节分量与趋势分量,分别通过卷积神经网络强化空间局部特征捕获能力,以及长短期记忆网络建模时间依赖特性,再引入交叉注意力机制实现特征的自适应融合;然后,采用异质集成策略构建Stacking框架:联合轻量梯度提升机、极端梯度提升和支持向量回归作为差异化基学习器,充分挖掘特征多样性;以线性回归作为元学习器优化预测的准确性和鲁棒性;最后,基于江西省某风电场冬季运行数据进行实验。结果表明,4 h超前预测的平均绝对误差、均方误差和决定系数分别为0.028、0.119和0.618;本文所提模型在低温寒潮天气下的预测准确性较单一模型及传统集成模型有显著提升。

针对光伏板缺陷检测算法中远景小目标缺陷特征易被弱化及模型复杂度高等问题,本文提出一种改进YOLO11n的轻量化光伏板缺陷检测算法(FEM-YOLO)。首先,融合FasterBlock和EMA来改进C3k2模块,构建C3k2-Faster-EMA结构,以增强网络对缺陷目标特征的学习与捕捉能力。其次,在C2PSA中加入Mona模块,优化模型的特征提取与表达能力。此外,在主干网络加入注意力机制MLCA,提升多样化目标的特征提取鲁棒性。最后,增加P2小目标检测层并设计高效检测头EfficientHead,提升对微小缺陷的捕获能力,同时降低模型复杂程度。实验结果表明,与YOLO11n模型相比,改进后的算法mAP50和mAP50-95都提升1.9个百分点,模型参数量降至2.1×10⁶,存储体积压缩至4.4 MiB,改进算法在保证检测精度提升的同时大幅降低了模型复杂度。

钢材表面缺陷检测面临缺陷形态多样、结构复杂、小目标占比高且伴随复杂环境等因素的干扰,而现有缺陷检测模型往往结构复杂、参数量庞大、检测精度和实时性较差。针对上述问题,本文提出一种基于YOLO11n的轻量高效钢材缺陷检测算法MHTD-YOLO11n。该方法首先引入多尺度分组膨胀卷积(multi-scale grouped dilated convolution,MSGDC)模块,通过集成不同膨胀率的分组卷积实现多尺度特征融合,提升对不同种类缺陷的检测能力;随后通过引用分层互补注意力混合模块(hierarchical reciprocal attention mixer,H-RAMi),补偿因下采样特征导致的像素级信息损失;接着设计C2PSA_TPA模块,通过引用张量积注意力(tensor product attention,TPA),显著压缩推理时的KV缓存规模;最后重构特征交互模块(C3K2_DFF),使网络能够在更大的感受野下有效结合多尺度信息,促进检测精度和速度的提升。实验结果表明,相较于YOLO11n算法,MHTD-YOLO11n算法的mAP值和召回率分别提升4.3和9.1个百分点,检测速度达到258.3 frame/s,参数量和计算量分别降低1.42×10⁶和3.4×10⁹,满足工业质检场景对高精度与实时性的双重需求。

为解决目前人工打捞海下垃圾效率低下、人工成本高昂、海下环境复杂性导致垃圾检测精确度降低等问题,本文提出一种基于改进RT-DETR网络的海下垃圾检测算法SOP-DETR。首先,采用轻量级网络StarNet替代原有主干网络,以实现模型的精简化。其次,设计一种新的特征金字塔结构,旨在增强小目标的特征信息,替代传统增加P2层方法,并集成CSPO(CSP-OmniKernel)模块和SPD卷积模块,以提升模型对全局特征的提取和多尺度特征的融合。此外,引入WaveletUnPool模块和LDConv模块以减少特征信息的损失,优化上下采样操作,进一步提升小目标检测的精确度。最后,设计Focaler-MPDIoU损失函数替代原有模型的损失函数,为不同难度的样本赋予不同权重,优化边界框回归的精确度和速度。实验结果显示,与原模型相比,SOP-DETR模型在精确率、召回率和mAP@0.5上分别提升7.7、3.3和4.5个百分点,同时计算量减少30.4%,有效增强海下复杂环境的垃圾检测性能。

水下图像常因复杂环境导致颜色失真与细节丢失,现有图像增强方法通常对色彩通道统一处理,忽略其衰减差异,且Transformer受窗口分割机制限制,实际感受野较小,制约全局信息建模。为此,本文提出一种自适应归一化的多尺度水下图像增强网络。该方法融合卷积的局部特征提取优势与多尺度注意力的全局建模能力,采用两阶段架构:第1阶段通过多分支结构进行多尺度特征提取,捕获丰富的上下文信息;第2阶段基于编解码结构进行特征增强与重建,引入动态特征增强模块以自适应强化关键特征,并采用并行跳跃连接,有效提升特征完整性与结构一致性,最大化信息利用率。在UIEB、EUVP和LSUI公开数据集上的实验表明,本文方法PSNR/SSIM指标分别达到23.32/0.91、27.16/0.89和25.82/0.88,在定量与定性评估中均显著优于多种先进方法,有效改善颜色失真与细节模糊问题,提升整体视觉质量。

推荐系统是解决信息过载问题的重要手段,知识图谱是目前推荐系统应用最为广泛的辅助信息来源。现有知识图谱在推荐系统中存在多语义关系动态建模不足、邻居序列依赖与长程关联建模缺失、图结构多层次特征提取能力不足的问题。为解决上述问题,本文提出一种基于多语义与时序卷积的推荐模型MSTC-KG。该模型通过多头注意力机制与门控机制动态融合用户-关系交互,区分邻居节点语义贡献;利用GRU捕捉邻居序列的时序依赖和长程关联;通过一维卷积神经网络提取图结构的局部-全局多层次特征。在2个公开数据集上与14个基线模型的对比实验显示,MSTC-KG在Book-Crossing、MovieLens-20M数据集上AUC分别为0.737和0.982,F₁值分别为0.680和0.938,均领先于其他基准模型。实验表明,模型通过“多语义动态区分+时序依赖捕捉+层次特征提取”架构,有效提升推荐准确性和对复杂知识图谱结构的建模能力。

本文利用度理论研究连通有限图上的Toda系统, 证明具有非负预定函数Toda系统的所有解都一致有界, 由此得到该Toda系统的Brouwer度是良定义的。根据同伦不变性证明非负预定函数Toda系统的Brouwer度等于1,作为推论,导出非负预定函数的Toda系统可解。

多智能体之间的通信和协作可能受到随机噪声的影响,因此,本文研究在分数Brown运动干扰下非线性多智能体系统的聚类均方一致性问题。首先,将随机噪声建模为分数Brown运动,而不是标准Brown运动。其次,本文研究的非线性多智能体系统的聚类均方一致性,当只有一个聚类时聚类均方一致性退化为均方恒同一致性。基于分布式控制理论、随机分析理论、图论等,构建一个无穷小算子,构造一种新颖的带双积分形式的Lyapunov泛函,设计带有时变控制增益的控制器,获得系统聚类均方一致的充分条件,并给出数值实例验证结论的正确性和方法的有效性。

二分-分量一致是指一个多智能体系统中部分智能体状态变量的一些分量随时间趋于一致,而其余智能体状态变量的对应分量随时间趋于相反值的一种群体动力学行为。针对非线性领导-跟随多智能体系统,本文首次运用事件触发控制探究其在有向符号网络中的二分-分量一致性。首先,设计一个新颖的事件触发控制协议和一个能根据系统状态动态调整的事件触发函数,在保证系统性能的同时可以有效降低智能体的通信次数和控制器的更新频率;接着,推导出该多智能体系统达成二分-分量一致的充分条件,并证明该系统在所设计的事件触发控制协议下能有效规避Zeno现象;最后,通过具体仿真实例验证本文结论的可靠性和节约通信资源的有效性。

本文基于全基因组测序和生物学特性,评估1株从大曲中筛选到的可生物降解呕吐毒素(deoxynivalenol, DON)的贝莱斯芽孢杆菌YWC-01的益生潜力。采用稀释平板划线分离对大曲进行初筛、复筛并对获取的菌株进行鉴定。采用Illumina NovaSeq和PacBio Sequel测序平台完成全基因组测序。通过高效液相色谱检测该菌株降解DON的能力,并通过多数据库进行基因组功能注释。针对其代谢特征,预测碳水化合物活性酶家族组成和次级代谢产物基因簇,并进行毒力因子分析与耐药分子机制评估,同时基于基因gyrA构建分子进化树,揭示菌株进化关系。结果:筛选得到1株可以高效降解DON的贝莱斯芽孢杆菌YWC-01。在DON浓度为140 mg/L时,YWC-01对DON的降解率最大(29.1%);YWC-01菌株全基因组大小为4.04 Mb,G+C平均含量为46.51%,共编码3 928个基因,含87个tRNA基因,131个CAZy家族基因;antiSMASH预测显示YWC-01基因组含有macrolactin H、bacillaene和fengycin等13个次级代谢产物基因簇。综上,YWC-01致病性有限且可能产生多种功能性代谢产物,具有作为微生态制剂的潜力。

尽管昆虫线粒体蛋白编码基因已被广泛用于系统发育研究,但对直翅目线粒体基因组中蛋白编码基因的系统性比较分析仍相对不足。本文基于404个直翅目物种线粒体基因组数据,系统评估13个蛋白编码基因的序列长度、碱基组成、密码子使用偏好及核苷酸进化速率等分子特征。研究发现,直翅目PCGs表现出明显的AT偏好,ATP8和ND6具有最高的变异性,COX1则最为保守。密码子使用分析表明,以A/U结尾的同义密码子显著偏好使用。ENC-plot与Ka/Ks分析共同揭示,密码子使用偏好主要受自然选择驱动,突变效应次之。所有蛋白编码基因Ka/Ks值均小于1,表明其整体受强烈纯化选择压力。本文研究为深入理解直翅目线粒体基因组的进化机制提供了数据支持,为未来更广泛的进化及生态学研究提供重要理论参考。

细菌耐药性已成为全球公共卫生的重大挑战,霍乱弧菌Vibrio cholerae作为一种主要的致病菌,其耐药性问题日益严重。本文基于全球霍乱弧菌基因组序列数据,利用生物信息学方法对其耐药基因(ARGs)的分布特征、丰度、多样性以及可移动性进行系统分析。通过对81 132条霍乱弧菌基因组序列的筛选与比对,共鉴定出16 570条ARG序列,涵盖83个ARG亚型,涉及19种抗生素类别。其中,多重耐药、四环素类、大环内酯类和磺胺类等ARGs丰度较高,占总体ARG丰度的69.23%。ARGs的多样性与丰度呈现显著地理异质性,中国、印度、海地等中低收入国家的水平显著高于高收入国家。高达91.57%的ARGs亚型与可移动遗传元件(MGEs)相关,凸显了MGEs在ARGs积累与传播中的关键作用。进一步通过聚类分析识别出120个可移动ARGs操作分类单元,其中26.67%在至少3个国家中检出,氨基糖苷类、氯霉素类、磺胺类等ARGs在全球范围内呈现出广泛的地理分布。代表性基因dfrA1、APH(6)-Id和cat3已证实发生洲际扩散,主要集中于亚非地区。本文研究为深入理解霍乱弧菌耐药性特征及其传播机制提供了科学依据,有助于制定有效的监测与防控策略,以应对霍乱弧菌及其他病原体的耐药性挑战。

为改善霍山石斛Dendrobium huoshanense冻干品质,本文探讨CaCl₂浸渍预处理对冻干石斛物理特性、活性成分含量等品质的影响及其作用机制。研究结果表明,适度的CaCl₂处理使冻干石斛水分特性、质构特性、色泽及活性多糖含量等整体品质得以提升,其中质量分数3.0% CaCl₂浸渍处理的冻干石斛综合表现较佳,其水分含量(7.40%±0.19%)、复水比(3.02±0.03)、硬度(2.70±0.23 N)和脆度(1.34±0.11 N·S)均显著优于未处理对照组;色泽改变值(ΔE)仅为2.02±0.07,多糖含量较对照组提高10.3%,达到32.47%±0.73%。对石斛果胶提取物及其与CaCl₂反应制备的果胶酸钙差异性的分析表明:果胶样品的羧酸根离子特征吸收峰由1 591.2 cm^-1位移到1 621.1 cm^-1附近;¹H NMR分析显示质子信号明显变化;石斛果胶相对分子质量(414 777)随CaCl₂质量分数(1.5%~6.0%)升高而逐步增加至529 211;扫描电子显微镜(SEM)分析表明果胶样品微观结构由疏松塌陷变得致密完整。以上研究提示,Ca²⁺与石斛细胞壁中的果胶形成稳定的“egg-box”交联结构,这种交联作用是品质改善的核心。研究结果为霍山石斛的高品质、高值化加工提供了理论依据与技术支持。

应用多种柱层析与高效液相色谱分离技术对圆锥茎阿魏Ferula conocaula Korovin乙酸乙酯提取部位进行分离纯化,并运用现代波谱分析技术对所得单体化合物进行结构鉴定。本研究从圆锥茎阿魏乙酸乙酯提取部位中成功分离得到19个单体化合物,其中包括4个多酚类化合物、14个咖啡酰奎宁酸类化合物及1个黄酮类化合物,分别为caffeic acid (1)、caffeic acid methyl ester (2)、3,4-dihydroxybenzaldehyde (3)、5-O-caffeoylquinic acid (4)、1-O-caffeoylquinic acid (5)、chlorgenic acid (6)、methyl chlorogenate (7)、3-O-trans-feruloylquinic acid (8)、5-O-对香豆酰奎尼酸甲酯 (9)、methyl 5-O-feruloylquinate (10)、acanthopacid G (11)、1-(3,4-二羟基肉桂酰基)环戊烯-2,3-二醇 (12)、4,5-di-O-caffeoylquinic acid 1-methyl ether (13)、4-O-caffeoyl-5-O-feruloylquinic acid methyl ester (14)、methy 3,5-dicaffeoylquinate (15)、1,5-di-O-caffeoylquinic acid (16)、1,3-di-O-caffeoylquinic acid (17)、methyl 4-O-E-feruloyl 5-O-E-caffeoyl-quinate (18)、luteolin 7-O-glucoside (19)。其中化合物1～6、8～19为首次从该植物中分离得到。葡萄糖摄取活性检测实验表明,化合物1、2、6、15、16具有显著降低血糖的作用。

以柚子皮为原料,利用锌锰铁浸渍改性制备柚皮生物炭(ZMF@BC),探讨生物炭在不同条件下对废水中Cd(Ⅱ)的去除效果及作用机制。通过共存离子吸附竞争、吸附-解吸、批量吸附实验,红外光谱(FT-IR)和X-射线衍射分析(XRD)等对ZMF@BC的吸附性能和机理进行探讨。结果表明,pH 6.0时,由于离子竞争力减弱,生物炭对Cd(Ⅱ)有较好吸附效果。水中常见共存离子对Cd(Ⅱ)的竞争吸附影响从大到小顺序为:Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、K⁺。ZMF@BC对Cd(Ⅱ)的吸附符合Langmuir模型和准二级动力学模型,属于单分子层化学吸附,最大吸附量为32.3 mg/g;热力学结果显示吸附为自发过程;经5次吸附-解吸后,仍能保持起始吸附量的85.1%。ZMF@BC可利用表面金属氧化物中的Zn、Fe和Mn以离子交换形式吸附Cd(Ⅱ),也可通过铁氧化物特有的络合机制和静电吸附固定Cd(Ⅱ)。

水体中的硝态氮污染问题日益严重,威胁人类健康。硫自养反硝化(SADN)技术因其高效、低碳的优点被广泛应用于地下水硝态氮的去除。然而,地下水中常常存在高浓度二价锰离子(Mn²⁺),其对SADN的影响尚不明确。本研究通过批量实验,采用硫磺(S⁰)作为电子供体,分析不同Mn²⁺浓度对SADN性能的影响,并探讨体系中微生物群落结构及氮循环和硫氧化功能基因对Mn²⁺的响应规律。结果显示,低浓度Mn²⁺(≤1 mmol/L)显著促进SADN过程,硝态氮去除速率最高达0.735 mmol/(L·d),主导SADN过程的微生物Thiobacillus占比由9.41%最高上升至14.92%,反硝化基因nirS、nosZ和硫氧化基因dsrA、soxB的相对表达量也显著上升。而高浓度Mn²⁺(>4 mmol/L)则抑制SADN过程,硝态氮去除速率降低至0.674 mmol/(L·d),体系中SADN微生物Thiobacillus和Longilinea占比由23.11%最低降至15.60%,反硝化基因narG、nirS、nirK、norB和硫氧化基因dsrA的表达也受到抑制。综上,Mn²⁺通过调控SADN体系中功能基因和微生物群落结构进而影响体系的脱氮性能,其中亚硝态氮还原以及S⁰和硫代硫酸根氧化是不同Mn²⁺浓度下SADN重要的限速过程。本文从群落结构与功能基因层面揭示Mn²⁺对SADN过程的响应机制,可为SADN技术在含Mn²⁺地下水的硝态氮去除应用提供理论依据。