随着量子计算机的迅速发展,抗量子攻击密码算法俨然成为密码学的研究热点。基于纠错码的McEliece公钥加密体制由Robert McEliece于1978年提出,是一种非对称抗量子攻击加密算法。本文首先介绍几种常见的纠错码——Reed-Solomon码、Goppa码、Twisted Reed-Solomon码的定义与基本性质,系统分析线性码的纠错译码算法;其次,详细阐述基于纠错码的McEliece公钥加密体制的加解密过程,并从NP-Hard问题对该加密体制进行安全性分析;最后,在前人研究成果的基础上,结合最近研究热点,提出几点思考和一些公开问题,为未来的研究提供参考。

基于2种及以上半导体材料合理构建异质结构,可以整合多种组分的优势,促进光生载流子分离,扩大光吸收范围并保留光催化剂的高氧化还原能力,在太阳能利用和转换过程中有巨大的潜在应用。赤铁矿(hematite, α-Fe₂O₃)具有含量丰富、带隙合适和理论析氢效率高等多种优点,α-Fe₂O₃异质结构的构建一直是重要的研究方向。本文首先简要概述了光催化机理和异质结类型,尤其着重介绍了具有独特的光生载流子流动途径和优异光催化性能的Z型异质结;接着系统评述了近年来基于α-Fe₂O₃构建Z型异质结系统的热门光催化材料,并对未来有待进一步研究和解决的科学研究方向做一展望。

骨质疏松症是一种全身性代谢性骨骼疾病,可导致骨量减少并由于微结构退化而增加骨折的风险。目前,西药治疗往往伴随有较为严重的不良反应,降低患者的依从性,从而影响治疗效果。中药具有不良反应小、多途径、多靶点的特点,在“肾主骨生髓”理论的指导下,发现骨碎补具有治疗骨质疏松症的作用。骨碎补总黄酮是骨碎补发挥抗骨质疏松作用的主要活性成分,随着中药药理学研究的不断深入,发现骨碎补总黄酮可以从多个环节调控骨性细胞的成骨增殖、分化、凋亡,促进骨形成,增加骨量,达到防治骨质疏松症的作用。涉及的信号通路包括Wnt/β-catenin信号通路、MAPK信号通路、OPG/RANKL/RANK信号通路、BMPs信号通路、PI3K/AKT/mTOR信号通路等。本文对近年来骨碎补总黄酮在防治骨质疏松方面的分子作用机制进行综述,探讨骨碎补总黄酮在体内抗骨质疏松作用的确切机制,为研究和开发抗骨质疏松新型药物研究提供理论依据。

考虑到交通流的随机性和非线性特征导致预测精度低的问题,本文提出一种基于二次分解和融合多特征的组合预测模型。利用时序分解方法将提取交通流量中的趋势性和周期性特征,通过优化后的变分模态分解对残差分量进行二次分解,并对所得分量进行重构;使用相关系数法选取交通流的外部特征,建立3个相异模型对融合外部特征后的分量进行预测;利用强化学习优化各模型的权重,加权求和得到最终的预测结果。利用长沙市区的交通流量进行仿真分析,结果表明:与长短时记忆神经网络模型、卷积神经网络和门控循环单元的组合模型、二次分解后的BP和二次分解后的轻量级梯度提升机相比,本文建立的模型对城市道路交通流的预测效果更好,平均绝对误差为2.622,均方根误差为3.479,均优于对比模型的预测误差,验证了模型的有效性。

在网络强国战略和“双碳”目标双重背景下,为解决5G移动网络密集化程度和数据量的增加所带来的供电压力及节能减排问题,提出5G基站与综合能源系统(integrated energy system,IES)协同下的低碳优化运行策略。首先,为优化基站能量管理,加强基站与IES互动,引入基站休眠机制和基站储能电池需求响应模型,并对比其在不同时空下的运行效果。其次,为促进基站与IES电-热能间的高效耦合利用,建立5G基站余热模型,并与IES中光热电站进行耦合,充分发挥二者的供能潜力。最后,为衡量基站加入所带来的低碳效益,将奖惩阶梯碳交易机制引入系统决策中,构建5G基站与IES协同运行的三阶段优化调度模型,并在不同运行场景下,对优化模型进行仿真分析。结果表明,经协同调度后IES和5G基站的运行成本分别下降了20.3%和22.5%;IES的碳排放量下降了24.2%。

针对风电功率的非线性特征,本文提出一种结合灰色关联度分析(GRA)、改进麻雀算法(ISSA)、支持向量回归(SVR)和误差修正模型(EC)的风电功率组合预测方法。应用GRA筛选出与风电功率关联度较大的影响因素作为模型的输入;引入自适应权重因子和Levy飞行策略提升传统SSA的性能,建立ISSA-SVR模型得到初始预测值;建立误差修正模型进行预测得到误差预测值,最后将初始预测值与误差预测值用加法器合并得到最终结果。仿真结果表明,该模型在对2个风电场的风电功率进行预测时,平均确定系数分别达到0.999 6和0.998 5,平均绝对误差分别为0.226 6 kW和0.014 6 MW,均方根误差分别为0.277 7 kW和0.021 3 MW,相比于其他传统模型预测精度更高。

为进一步提升高压输电线路在运行与维护过程中的过电压类型识别准确率,本文提出一种改进残差网络(residual network,ResNet)的输电线路雷击过电压识别方法。对传统ResNet-50网络的改进包含以下3个方面:首先,将7×7卷积核替换为3个3×3卷积核, 以提高网络的特征提取能力;然后,将传统ResNet-50网络的ReLU激活函数替换为ReLU-Softplus激活函数,提高网络的收敛速度;接着,调整ResNet-50网络结构,以强化批标准化的作用。最后,结合迁移学习和改进残差网络构建输电线路雷击过电压识别模型。实验结果表明,改进残差网络在第70步收敛,识别精度为97.25%,识别准确率和收敛速度均优于其他模型。

物联网在我国第一、第二、第三产业中得到大规模应用,物联网设备(如摄像头)产生了海量的图像、视频类多媒体数据,其所蕴含的价值日益得到重视。但在面向数据增值互通、有偿共享这一新需求背景下,传统第三方进行物联网数据交易方案存在隐私泄露、安全性不足等弊端,并且在交易过后数据确权问题也成为影响市场活跃的重要因素。本文利用区块链可溯源、防篡改等技术特性实现物联网数据的安全交易,将物联网数据安全交易转化为两阶段Stackelberg博弈,使用双链架构保障交易过程的安全性和隐私保护,同时使用感知哈希技术实现数据确权,最大程度保障交易中各参与者权益。经实验验证,本文方案在时间、TPS以及零知识证明上均有提升,且使用两阶段Stackelberg博弈后能优化利润分配,进一步验证了本文方案的优势和可行性。对本文方案可能存在的安全威胁进行分析,结果显示本文方案在不同场景下能够有效抵抗合谋攻击、抵赖与陷害风险。

针对已有研究没有考虑微博文本之间情感关联的问题,本文提出基于Transformer和TextRank的微博观点摘要方法。首先通过Transformer中的编码器和量化空间部分对文本的字向量进行编码和量化;然后根据量化结果实现语义聚类来划分微博文本集的观点类别,并选取重要的类别进行摘要抽取;之后将情感特征向量和微博文本的特征向量进行拼接;接着在每个类别中使用融入情感特征的TextRank算法,将抽取出的权重最高的微博文本作为摘要文本;最后将所有类别下最具有代表性的摘要文本相结合,得到最终的微博观点摘要。实验结果表明:在加入情感极性影响因子后,相比于基线方法,本文方法的各项ROUGE值均有明显地提升,Rouge-1、Rouge-2和Rouge-SU4的F-measure值最高达到0.493 7、0.255 5、0.270 6,证明本文方法对于微博观点摘要抽取任务是有效的。

传统应用于滚动轴承故障识别的深度学习模型诊断精度不高,且训练时间长,为了克服上述问题,本文提出多尺度注意力倒残差网络模型(MARCNN)。首先,该模型构造多尺度特征提取模块,采用多尺度并行卷积获取原始信号的不同层次特征,自适应提取故障特征信息;然后,利用特征图膨胀标准卷积构建浅层卷积模块,提高浅层网络学习能力;最后,构造SE-Mobile模块挖掘深层故障特征并缩减模型参数量。该模型融合注意力机制,整合不同维度特征权重,提升模型故障分类能力。采用凯斯西储大学轴承数据集验证该模型性能,实验结果表明,在无噪音、高斯噪声以及变负载工况下准确率分别达到99.98%、98.41%及94.98%,说明该模型具有较好的抗噪能力和泛化性能。

金刚石线上固着的金刚石颗粒数量、位置分布和分布密度等是衡量金刚石线表面质量的重要参数,也是衡量金刚石线切割能力的重要指标。针对金刚石颗粒微小、密集、粘连等现象导致其特征难以提取、识别准确率低等问题,本文采用深度学习技术,提出一种基于改进的YOLOv5金刚石线表面质量检测方法。首先在图像处理阶段,使用阈值分割技术初步划分大、小颗粒;其次在主干网络部分,添加CA(coordinate attention)注意力模块,获取更高质量的粘连颗粒中单粒边界特征;再次设计C2(CA+CBL)模块,用特征融合保留不同层之间的语义信息,进而提升密集小目标的检测精度;最后用一个卷积代替CSP2_X结构,降低计算量,同时将不同尺度的输出特征图感受野缩小,避免颗粒特征虚化,从而影响颗粒的检测精度。实验表明,改进的网络模型,能够有效识别形状不一、大小不一、粘连和密集的金刚石颗粒图像,微粒平均精度(AP)达到83.80%,大颗粒平均精度达到90.70%,平均精度均值(mAP)达到87.20%。

本文研究污染环境下,白噪声和Markov切换同时存在,且具有Holling Ⅱ和Monod-Haldane型功能反应的2个竞争猎物、1个捕食者的随机模型。证明了模型全局正解的存在唯一性;给出种群在时间平均意义下持久和灭绝的充分条件;利用Lyapunov函数证明在一定条件下该模型具有唯一的平稳分布;最后,通过数值模拟验证理论结果的正确性。

在结构复杂且通信资源有限的网络系统中应用事件触发机制, 可以减少控制协议的更新次数, 从而降低网络中的信息传输总量。针对智能体自身具有非线性动力学特性的领导-跟随多智能体系统, 本文首先设计一个集中式事件触发一致性协议;然后, 基于Lyapunov稳定性理论, 给出该非线性系统部分分量一致性得以实现的充分条件,分析该事件触发协议的触发间隔存在一个最小的正下界;最后, 数值模拟验证理论结果的正确性。

为研究长叶香茶菜Rabdosia stracheyi (Benth ex Hook.) Hara的化学成分,本文采用硅胶、反相硅胶C₁₈、葡聚糖凝胶Sephadex LH-20、反相半制备高效液相等色谱方法对长叶香茶菜地上部分进行分离、纯化,利用¹H NMR、¹³C NMR、HR-ESI-MS等波谱数据,结合参考文献,鉴定化合物的结构。结果表明,从长叶香茶菜地上部分分离得到12个三萜类化合物,它们分别是木栓醇(1)、齐墩果酸(2)、3β-羟基-齐墩果烷-11, 13(18)-二烯-28酸(3)、2α, 3α-二羟基齐墩果-12-烯-28酸(4)、2a, 3a, 24-三羟基-12-烯-28-齐墩果酸(5)、2α, 3β, 24-三羟基齐墩果-12-烯-28酸(6)、cleistocalyxin(7)、熊果醇(8)、2α-羟基乌苏酸(9)、2a, 3a, 24-三羟基熊果-12, 20(30)-二烯-28-酸甲酯(10)、maquatic acid(11)和2α, 3α, 24-三羟基-12, 20(30)-二烯乌苏酸(12)。以上得到的三萜类化合物均为首次从该植物中分离得到。

为研究壮药三七姜抗氧化能力及其化学成分,本文通过DPPH、O^-₂·、·OH自由基清除实验,超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱(UPLC-Q-Orbitrap HRMS)技术,对三七姜抗氧化能力及化学成分进行分析。结果表明:三七姜不同极性部位均具有一定的抗氧化能力,乙酸乙酯部位抗氧化能力最强;三七姜中含有莪术醇、莪术二酮、樟脑、α-香附酮、壬二酸、柠檬酸、原儿茶醛、异夏佛塔苷、尿苷、L-酪氨酸、烟酰胺、L-色氨酸、甘露醇、丁烯基苯酞等14个化合物,均为首次从三七姜中鉴定出来。研究表明三七姜具有一定的抗氧化活性,原儿茶醛、烟酰胺等成分可能是其直接发挥药效作用的物质,该研究为三七姜的开发利用提供参考依据。

桂林市是国家可持续发展议程创新示范区,厘清其生态足迹演变特征及驱动机制,能有效促进桂林市可持续发展。本文基于三维生态足迹模型,分析2009—2018年桂林市生态足迹动态变化,并运用偏最小二乘法揭示影响生态足迹动态变化的因素。研究结果表明:1)2009—2018年桂林市人均生态承载力较稳定。人均生态足迹先增大后减小,2015年达到峰值1.859 hm²/人;人均生态赤字先增大后减小,生态系统因资源过度消耗出现超负荷运行。2)2009—2018年桂林市人均生态足迹广度基本保持不变,人均生态足迹深度先增大后减小,2015年达最大值,研究期间人均生态足迹深度均大于1。3)存量流量利用比与生态压力指数均呈先增大后减小趋势,存量流量利用比在2014年出现峰值,生态压力指数在2017年达到峰值。4)城市规模对生态足迹起显著逆向驱动作用。经济发展和社会消费对生态足迹起正向驱动作用,第二产业增加值影响显著,地区生产总值、第一产业增加值和城镇居民人均可支配收入对生态足迹产生重要影响。

在拟南芥Arabidopsis thaliana中, 凝集素类受体激酶(lectin receptor-like kinases,LecRKs)包含86个成员,在植物对生物及非生物胁迫反应中起关键作用。AtLecRKIII.2作为LecRKs家族的一员,其具体功能未见报道。本文通过实时定量PCR和三引物法鉴别AtLecRKIII.2基因的过表达植株及纯合缺失突变体。启动子顺式作用元件分析发现,AtLecRKIII.2基因有多种与调控胁迫、激素等反应相关的功能元件。组织表达模式分析表明,AtLecRKIII.2基因于果荚中具有较高的转录水平,茎中的转录水平次之。逆境及激素响应模式分析表明,AtLecRKIII.2基因对外源生长素(3-indoleacetic acid,IAA)、油菜素内酯(brassinolide,BL)、赤霉素(gibberellins,GAs)、PEG8000、高温和低温均具有不同程度的响应。萌发率及根长实验结果表明,NaCl或Mannitol处理后,LecRKIII.2-OE的种子萌发率高于野生型,而lecrkiii.2的种子萌发率低于野生型。用生长素处理后,LecRKIII.2-OE根的伸长被显著抑制,且其体内与生长素应答和运输相关基因的转录水平显著变化。上述研究结果表明,AtLecRKIII.2基因正调控拟南芥对盐胁迫、渗透胁迫的耐受性和涉及根的生长发育。研究结果为进一步深入研究AtLecRKIII.2基因在植物非生物胁迫及激素信号转导中的生理功能提供参考数据。

采用样线法和焦点动物扫描法收集桂林植物园内鸟类对果实植物的取食行为数据,通过分析两者间的互惠网络关系,探讨鸟类对果实植物的利用规律及网络参数的季节性变化。结果显示:全年共记录到14种(2目7科)鸟类取食13种(8目11科)植物的果实,取食总频次为2 174次。每种鸟类平均取食(6.57±1.20)种植物的果实,每种植物平均吸引(7.15±0.88)种鸟类取食其果实;网络的互惠连接度(C=0.51)、嵌套度(ωNODF=0.93)和互惠多样性(H₂=3.81)较高,而网络的特化性(H′₂=0.10)较低。鸟类取食最多的植物为乌蔹莓Cayratia japonica和香樟Cinnamomum camphora;取食植物种类最多的鸟类为黄臀鹎Pycnonotus xanthorrhous、栗背短脚鹎Hemixos castanonotus和绿翅短脚鹎Ixos mcclellandii,均取食13种植物果实。鸟类在秋季和冬季的取食频次占全年总取食频次的比例最大,分别为38.79%和33.15%。秋季鸟类与果实植物间的嵌套度(ωNODF=0.92)和互惠多样性指数(H₂=4.78)最大,冬季的连接度最大(C=0.53),而夏季中互惠网络的特化性(H′₂=0.27)最大。研究结果表明,城市绿地中的动植物关系存在季节上的复杂多变,网络分析可为研究栖息地变化中生态系统功能状态的变化提供重要信息。

采用高脂饮食构建小鼠肥胖模型,发现传统高脂饲料存在适口性差、建模时间长、成模率低等问题。针对这些问题,本文通过改进传统高脂饲料配方,采用间隔喂养的方法构建C57BL/6J小鼠肥胖模型。造模组成模后检测血清生化指标、脂肪质量、肝脏、脂肪、胰腺组织病理学变化。结果表明:1)投喂改进高脂饲料均能缩短造模时间,在间隔喂养方法下仅需6周即可建成小鼠肥胖模型。2)高脂饲料组血清中肝功能、肾功能相关生化指标正常,血脂升高(P<0.01);病理学组织切片显示肝组织存在轻到中度水肿,脂肪细胞体积增大,胰腺组织未见异常。本文的改进高脂饲料适口性好,能在短时间内升高小鼠体质量,比市面上同类型的高脂饲料建模时间更短且具有食品安全性。

以分离自药用植物雷公藤Tripterygium wilfordii的23株内生细菌为材料,测定各菌株在单独培养及两两混合(253个组合)培养条件下产IAA、ACC脱氨酶、铁载体和溶解磷酸盐的能力,并研究内生细菌共存互作对菌株促生物质生产的影响。结果表明:菌株共培养产生的相互作用使各种促生物质生产发生明显改变。与单独培养相比,混合培养情况下,大多数菌株的溶磷能力和IAA分泌量有较大提升,与菌株LY4混合培养的菌株其溶磷量具有更大的提高,而菌株LG3、LJ3、LJ12的混合菌株具有更高的IAA分泌量。菌株LJ12的混合菌株具有较高的ACC脱氨酶活性,菌株LJ12、LY3对其混合菌株的铁载体合成具有重要贡献。相关性分析显示,大部分菌株的混合菌株与单菌株的各促生指标并没有明显的相关性,证明在菌株共存互作下,混合菌株的促生性能并非取决于单菌株的促生能力。

为结合农艺措施和土壤调理剂改善农田土壤重金属污染状况并提高耕地安全利用率,本研究以南方典型菜地土壤为研究对象,通过30 d和60 d的土壤培养实验,研究不同水分条件(75%土壤饱和持水量、淹水)下施用土壤调理剂(生物炭和果胶)对土壤理化特性和重金属铅镉的钝化效应差异。研究发现,淹水条件较75%饱和持水量条件下的pH值更高而重金属有效态含量更低;在2种水分条件下施用生物炭和果胶均能提高土壤pH值和有机质含量,但对土壤碱解氮、有效磷、速效钾的影响因水分条件不同而表现不同。75%饱和持水量条件下,施用生物炭和果胶均能明显降低土壤有效态镉含量,且其含量随2种调理剂施用量增加而降低。而淹水条件下,不同生物炭施用量下配施果胶对土壤有效态铅含量影响规律不一致,但土壤培养60 d比30 d的钝化效果更好。多因素方差分析结果显示,土壤调理剂种类较培养时间和水分等因素对土壤理化性质和重金属铅镉有效态影响更明显。因此,面对耕地资源日益紧缺和改善耕地土壤质量的需求更加迫切的现状,在中轻度重金属污染农田土壤中,通过合适的水分管理和不同栽培模式的调整,并结合适宜的土壤调理剂有望降低土壤重金属的有效性,实现耕地的安全利用。