• 2024年第1期文章目次
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    • >运筹学与控制论
    • 基于生存理论的两类博弈模型

      2024, 41(1):1-7. DOI: 10.11721/cqnuj20240108

      摘要 (123) HTML (0) PDF 386.54 K (469) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究基于生存理论的两类博弈模型(非合作博弈与合作博弈模型)及平衡的存在性。将生存理论思想植入到非合作博弈与合作博弈模型中,构建两类新的博弈模型,并给出新模型的非合作博弈强(弱)平衡和合作博弈强(弱)平衡定义。在满足一定的条件下,得到强(弱)平衡的4个存在性定理。这一工作在理论上拓宽了博弈论的研究范畴,具有一定的现实意义。

    • 多共同工期分配调度问题算法研究

      2024, 41(1):8-13. DOI: 10.11721/cqnuj20240111

      摘要 (63) HTML (0) PDF 362.59 K (373) 评论 (0) 收藏

      摘要:为确定所有工件的多个共同工期以及工件的最优调度序列,最小化提前惩罚、延误惩罚和公共工期分配的加权和,利用位置权重与处理时间的匹配过程来获得最优解。对此问题给出了最优解满足的性质,当分配给共同工期的工件个数为给定常数时该问题可解。该问题是多项式可解的,并给出了具体求解算法。

    • >动物科学
    • 饥饿对中华倒刺鲃和慈鲷鱼群觅食行为的影响

      2024, 41(1):14-19. DOI: 10.11721/cqnuj20240112

      摘要 (65) HTML (0) PDF 746.19 K (334) 评论 (0) 收藏

      摘要:探究种类和饥饿对不同生境和集群特征鱼类的群体觅食行为的影响。选取群体互动特征不同、生境和食物资源状况迥异的鲤科(Cyprinidae)鱼类中华倒刺鲃(Spinibarbus sinensis)和慈鲷科(Cichlidae)鱼类斑马拟丽鱼(Pseudotropheus zebra)(后简称慈鲷)幼鱼作为实验对象,采用六臂迷宫来设置觅食情景,分析比较了前期经历饥饿或维持日粮摄食(对照组)鱼群的探索强度、凝聚力指标(IC)、首次到达食物臂速度、食物臂时间占比等行为学参数。与中华倒刺鲃相比,慈鲷有更高的探索强度和更低的IC值。饥饿导致慈鲷探索强度下降、首次到达食物臂速度加快和食物臂时间占比上升;中华倒刺鲃经历饥饿后食物臂时间占比略有下降。慈鲷和中华倒刺鲃群体觅食行为存在种间差异,且仅有慈鲷在群体觅食行为上表现出对食物匮乏的适应性变化,这可能与2种鱼类生境、食物资源等条件不同有关。

    • 环境雌激素联合处理对雄性斑马鱼繁殖行为的影响

      2024, 41(1):20-25. DOI: 10.11721/cqnuj20240115

      摘要 (67) HTML (0) PDF 664.18 K (338) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究环境雌激素(environmental estrogens,EES)联合处理在环境剂量下对雄性斑马鱼(Danio rerio)繁殖行为的影响,设置对照组(水体中无EES)、EE2-low组(水体中含5.55 ng·L -1乙炔基雌二醇(17α-ethinylestradiol,EE2))、EE2-high组(水体中含11.1 ng·L -1EE2)和EES组(水体中含62.2 ng·L -1壬基酚、250 ng·L -1双酚A、4.56 ng·L -1雌酮、5.53 ng·L -1雌二醇和39.6 ng·L -1雌三醇,上述所有EES质量浓度均为环境剂量),对雄性斑马鱼连续进行EES暴露处理60 d,然后引入未经EES暴露处理的雌性斑马鱼与之进行配对繁殖,最后对它们与繁殖行为相关的指标进行比较。结果显示:与对照组相比,EE2-low组雌、雄性斑马鱼单独和同时进入产卵区的时间及追逐频次均无统计学意义上的差异,EES-high组和EES组雌、雄性斑马鱼的上述指标则均有统计学意义上的减少(p<0.05)。研究结果表明,多种环境剂量的EES联合处理与具有相同雌激素效应的5.55 ng·L -1 EE2处理相比具有更强的生殖毒性,与11.1 ng·L -1 EE2处理的生殖毒性基本相当并均能明显抑制雄性斑马鱼的繁殖行为。

    • >三峡地区资源环境生态研究
    • 重庆市县域农业转型发展时空演化及障碍因素分析

      2024, 41(1):26-36. DOI: 10.11721/cqnuj20240109

      摘要 (63) HTML (0) PDF 1.37 M (317) 评论 (0) 收藏

      摘要:为推进重庆市农业农村现代化建设,以重庆市中心城区外的29个区县作为研究区,从农业生产主体、农业生产水平、农业投入、农业产业化等4个维度构建研究区县域农业转型发展评价指标体系,结合熵权法、TOPSIS法、空间自相关分析以及障碍度模型分析了2011—2020年研究区县域农业转型发展的时空演化及障碍因素。结果显示:1) 2011—2020年研究区县域农业转型发展水平整体上呈上升态势,各区县农业转型发展综合评价指数的平均值由2011年的0.260 6增长至2020年的0.432 2,且研究区县域农业转型发展过程经历了初步发展、平缓发展、快速发展等3个阶段。2) 研究区县域农业转型发展水平最高的区域为渝西片区,其次是渝东片区,再次是渝东南片区,最低的是渝东北片区;高水平农业转型发展的区县数量占比由10.3%增至24.1%。3) 研究区县域农业转型发展具有较强的全局自相关性,“高-高”集聚区主要位于渝西片区,“低-低”集聚区主要位于渝东北片区。4) 从大的维度上看,渝西和渝东片区县域农业转型发展的主要障碍因素分别是农业产业化和农业投入,而渝东南和渝东北片区县域农业转型发展的主要障碍因素均为农业生产水平和农业生产主体;从具体评价指标上看,农村人均用电量、乡村旅游发展和人均农林牧渔业产值是研究区县域农业转型发展的3个主要障碍因素。上述结果提示2011—2020年研究区县域农业转型发展水平时空分异和农业转型发展障碍因素的区域差异均较为明显

    • 山地城市粮食安全对耕地多功能时空演变的响应研究——以重庆主城都市区为例

      2024, 41(1):37-50. DOI: 10.11721/cqnuj20240114

      摘要 (40) HTML (0) PDF 8.43 M (325) 评论 (0) 收藏

      摘要:为促进山地城市的稳定可持续发展,以典型山地城市重庆主城都市区为研究区,解析区域粮食安全对耕地多功能时空演变的响应关系。研究借助GAZE、InVEST、GIS等模型,测算了2000—2020年研究区耕地的生产、生态、景观游憩和社会保障功能值,并利用热点分析法(Getis-Ord Gi*)分析了耕地各项功能在时空上的演变特征,然后利用Pearson秩次相关系数检验粮食安全对耕地多功能时空演变的响应关系。研究结果显示:1) 2000—2020年研究区耕地减少了5 677.76 km2,年均减少283.9 km2,从耕地各功能空间分布看,各功能空间分布有明显差异;2) 从耕地各功能热点区变化看,耕地生产、生态功能总体呈下降趋势,2000—2010年降幅较大总体在14%~22%,2010—2020年降幅减小总体在10%;社会保障功能呈先下降后缓慢上升的趋势;景观游憩功能总体呈上升趋势,升幅约为10%;3) 2000—2020年研究区粮食安全与耕地生产、生态以及社会保障功能协同发展,但耕地景观游憩功能的无序拓展对粮食安全造成不利影响。上述结果提示:为保障研究区粮食安全,需严守“耕地红线”,防止耕地过度转化;同时也需适当控制耕地景观游憩等“非农化”“非粮化”功能;在确保区域粮食安全前提下,提高山地城市的耕地利用率、提升耕地效益。

    • 基于灰水足迹的长江流域生态补偿额度量化及应用

      2024, 41(1):51-64. DOI: 10.11721/cqnuj20240110

      摘要 (45) HTML (0) PDF 2.46 M (300) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于灰水足迹对2009—2020年长江流域的生态补偿额度进行量化,为完善长江流域生态补偿保护机制提供支持。从农业、工业、生活等3方面计算了2009—2020年长江流域15个省、2个直辖市和2个自治区的灰水足迹及它的载荷系数,利用零和模型和生态补偿标准修正指数计算了流域各省(直辖市、自治区)的生态补偿标准。结果显示:1) 2009—2020年长江流域灰水足迹整体呈现先增加后减少的趋势,在2015年达到峰值为9 131.44亿m3,中下游地区灰水足迹随时间推移而减少的趋势更明显;流域内灰水足迹载荷系数较大且水资源分布较少区域中大部分省(直辖市、自治区)在2019—2020年灰水足迹载荷系数呈下降趋势,淡水资源压力减弱;流域生态补偿标准绝对值总量在相对稳定的范围内呈波动趋势,最低值在2011年为570.92亿元,最高值在2019年为1 090.45亿元。2) 长江流域内上游地区农业年平均灰水足迹最大,然后依次是中游地区和下游地区;中游地区工业和生活年平均灰水足迹最大,然后依次是下游地区和上游地区;在区域灰水足迹中农业灰水足迹的占比最大,然后依次是生活和工业灰水足迹的占比。长江流域内平均生态补偿阈值范围最大的是中游地区,然后依次是下游地区和上游地区;累计赤字生态补偿标准最大的是下游地区,然后依次为上游地区和中游地区;累计盈余生态补偿标准最大的是中游地区,然后依次是上游地区和下游地区;流域生态补偿标准总体上表现为累计赤字大于累计盈余。3) 长江流域生态补偿标准的理论总值与环境保护投资实际总值绝对误差为1.86亿元,相对误差仅为0.22%。研究结果反映了长江流域各省(直辖市、自治区)之间的生态补偿数量关系并说明了研究方法具有较高可行性。

    • >理论与应用研究
    • 一类无界区域上脉冲泛函微分方程的稳定性分析

      2024, 41(1):65-73. DOI: 10.11721/cqnuj20240101

      摘要 (49) HTML (0) PDF 426.39 K (262) 评论 (0) 收藏

      摘要:对一类无界区域上脉冲泛函微分方程零解的指数稳定性进行研究。利用Fourier变换的方法推导出系统的解,再利用不等式放缩技巧对线性系统的Cauchy矩阵进行估计,最后由建立的积分不等式和假设的条件,给出非线性系统零解全局指数稳定性的一个充分条件。在非线性系统满足所给出的假设条件之下,零解是全局指数稳定的。研究结果推广了现有文献中的相关工作。

    • 多阶段复杂退化产品的可靠性统计模型

      2024, 41(1):74-85. DOI: 10.11721/cqnuj20240102

      摘要 (40) HTML (0) PDF 1.79 M (286) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对多阶段退化产品,基于性能退化响应数据的回归统计拟合,建立变速率复杂退化可靠性评估模型。首先利用分段回归拟合对性能退化数据进行变点回归建模,推导变点分布的极大似然函数;其次鉴于模型的复杂性,变点估计的最大似然估计无法得到显式解,采用分层Bayes进行建模;然后结合MCMC(Markov chain Monte Carlo)算法中的Gibbs采样对模型进行参数诊断,依据Schwarz信息准则(Schwarz information criterion,SIC)构建经验似然比对模型的变点进行估计与检验;最后根据产品失效退化的定义,推导该失效模式下产品的可靠度函数。以手机运行的游戏性能数据建模分析,演绎说明了多阶段退化模型适应性强、可行性高的特点。与传统两阶段建模相比,多阶段退化建模考虑了各个阶段的退化信息,提高了数据利用率和产品的可靠性评估可信度。

    • 基于Sigmoid曲线拟合的亮度可控土壤图像增强

      2024, 41(1):86-99. DOI: 10.11721/cqnuj20240106

      摘要 (58) HTML (0) PDF 17.46 M (318) 评论 (0) 收藏

      摘要:图像在相同条件下表征土壤特征会提高土壤图像识别土种的精度。对自然环境下机器视觉采集的土壤图像亮度可控增强,将不同光照条件采集的土壤图像转换为近似于该土壤在某些特定光照条件下采集的具有一定亮度的真实土壤图像,能消除或减弱光照对后续土壤图像土种识别的影响。因此,应用Sigmoid曲线对土壤图像亮度(Y)分量的累积概率密度(cumulative distribution function,cdf)曲线拟合;然后,构建目标亮度逼近优化模型,迁移拟合的Sigmoid曲线逼近目标亮度;再依据像素的邻域信息对相同亮度的像素排序、迁移,实现土壤图像的亮度可控增强;最后,利用高斯卷积核提取色调(U)、饱和度(V)分量的低频分量,并基于色比不变性原理与原始土壤图像的邻域信息对增强土壤图像的〖WTBX〗U、V〖WTBZ〗分量高低频分别增强,完成颜色校正,并融合增强亮度分量,获得增强的彩色土壤图像。实验结果表明,提出算法对完全重合的亮度不同成对真实土壤图像做有目标增强实验,增强后的土壤图像与真实目标土壤图像对应像素Y、U、V分量差的标准差均值分别为14.313 7、1.323 2、2.110 5,峰值信噪比均值为29.820 9;与对比算法2-D HS、WGSF比较,计算对比算法〖JP2〗增强后的土壤图像与真实目标土壤图像对应像素〖WTBX〗Y、U、V〖WTBZ〗分量差的标准差均值,提出算法比对比算法分别降低了0.767 7~〖JP〗4.762 9、0.052 4~1.110 4、0.071 4~1.272 0。所提算法对土壤图像亮度可控增强的精度高,失真度小,有效亮度增强范围为[-35,35],实验证明算法是有效的。

    • 基于自适应三分图的玉米穗丝精细化提取

      2024, 41(1):100-108. DOI: 10.11721/cqnuj20240107

      摘要 (29) HTML (0) PDF 6.84 M (336) 评论 (0) 收藏

      摘要:玉米穗丝是玉米的受粉器官,它的生长发育状况将直接影响玉米产量。为了实现穗丝性状的自动监测与评价,提出一种基于自适应三分图的玉米穗丝精细化提取方法。首先基于直方图对比度的显著性检测算法预估目标显著性,形成显著图,再利用自适应阈值分割对显著图初步预分割;然后寻找最大连通域获得单一目标二值图像,根据穗丝特点确定形态学处理的最佳卷积核并生成包含目标、背景和不确定区域的自适应三分图,以Laplace矩阵优化closed-form matting算法中目标函数的分块矩阵;最后根据玉米穗丝特点,结合三分图结果和优化过的算法对玉米穗丝进行软分割实现精细化提取。实验结果表明:所提的研究方法像素精度值为97.96%,综合评价指标值为94.16%;其中像素精度值相较于基于点运算的OTSU算法、Grabcut算法和基于神经网络的深度学习算法SeFormer和DeeplabV3,分别提高了10.43、2.35、1.67和1.91百分点,综合评价指标值分别提高了23.96、5.59、4.28和5.13百分点。此方法能有效弥补硬分割算法对玉米穗丝这种特殊对象的分割缺陷,提取的目标区域接近真实区域,准确度高,从而为智能化监测玉米穗丝生长状况提供技术支持。

    • 一种基于Kolmogorov方程与ICMIC的图像加密方案

      2024, 41(1):109-117. DOI: 10.11721/cqnuj20240103

      摘要 (24) HTML (0) PDF 4.08 M (281) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对图像传输的安全性问题,利用Kolmogorov方程解的Markov性以及无限折叠的迭代混沌映射(iterative chaotic map with infinite collapses,ICMIC)的混沌性,提出了一种可以抵御选择明文攻击的对称加密方案。首先通过设置Kolmogorov方程的系数矩阵与初始状态作为密钥参数产生转移概率矩阵,其次将转移概率矩阵输入ICMIC并由得到的结果确定密钥序列,最后由密钥序列与明文图像做模2加法运算生成密文图像。通过Matlab程序对加密方案进行实验仿真,密文图像信息熵为7.99以上,NPCR值超过99%,UACI值超过33%。实验结果表明该加密方案具有较高安全性,可以有效抵御统计攻击与差分攻击等。

    • 基于摩擦纳米发电机的自供能发光地板系统

      2024, 41(1):118-124. DOI: 10.11721/cqnuj20240104

      摘要 (37) HTML (0) PDF 1.87 M (307) 评论 (0) 收藏

      摘要:为保证物联网中承担着信息采集与传输等重要任务的传感器持续、稳定、免维护地工作,其中一种解决方案为收集广泛分布在环境中的振动机械能,构建自供能系统。而摩擦纳米发电机(TENG)作为机械能俘获技术之一,在收集低频无规则振动机械能方面具有更高的能量转换效率。因此,针对人行走时产生的振动机械能,设计并制作了硅胶半球支撑的接触分离式TENG。该TENG器件在1 Hz频率下的开路电压峰值为348 V,短路电流峰值为7.7 μA,外接40 MΩ电阻时瞬时功率可达265 μW,将它与树脂浇筑构建的硬质板面集成,则可实现自供能发光地板系统,能够在不同人流量的条件下正常工作。该发光地板可应用于人群密集的商场、步行街、游乐园等场所。

    • 单细胞转录组学细胞动态分化数据模拟算法的比较与评估

      2024, 41(1):125-132. DOI: 10.11721/cqnuj20240105

      摘要 (29) HTML (0) PDF 2.02 M (304) 评论 (0) 收藏

      摘要:对9种单细胞转录组学(single cell RNA sequencing,scRNA-seq)细胞动态分化数据模拟算法进行系统性地比较和评估,为算法的开发者和用户提供可靠的参考和帮助。利用多种评价指标对上述算法在准确性、可拓展性、适用性等3个方面进行全面评估,并对运行时间和内存消耗情况进行建模预测。结果显示:9种被评估的算法均不能在数据特征与拓扑结构这2个方面同时有完美的表现;算法Dyngen虽然能模拟与参考数据拓扑结构和细胞分化轨迹相似度较高的数据,但是它的运行时间较长且内存消耗过大;将近一半的算法还需要及时更新版本信息并维护相关功能。用户在使用scRNA-seq细胞动态分化数据模拟算法时应综合考虑不同的使用场景和特点来选择最适合的模拟算法。

    • 流动注射-化学发光分析法测定磺胺胍

      2024, 41(1):133-138. DOI: 10.11721/cqnuj20240113

      摘要 (30) HTML (0) PDF 813.50 K (252) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现快速测定样品中磺胺胍含量并降低检测成本,联合流动注射技术,建立了一种测定磺胺胍含量的新方法。基于在酸性条件下磺胺胍对高锰酸钾-甲醛体系的发光信号有明显的增强作用而建立了磺胺胍的检测体系并优化了各项参数。结果显示:在优化条件后,磺胺胍的线性范围为5×10 -5~6×10 -4 mol·L -1;对浓度为2×10 -4 mol·L -1的磺胺胍溶液进行11次平行测定,计算出检出限为6×10 -7 mol·L -1,检测结果的相对标准偏差为1.1%;加标回收实验测得的回收率为97%~103%。该方法检测快速、灵敏度高且成本较低,可成功应用于样品中磺胺胍的测定。

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