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2020年  第52卷  第2期

特约综述
电子竞技影响认知功能的作用机制
刘承宜, 唐璐, 孙莎莎, 白慕炜, 龚妍春, 蔺海旗
2020, 52(2): 1-8. doi: 10.6054/j.jscnun.2020019
摘要:
电子竞技作为新兴体育运动项目之一,受到了越来越多的关注.电子竞技对健康的影响是研究者感兴趣的一个主题.近些年来,习惯性电子竞技与认知能力之间的关系成为研究热点.通过对该领域研究进展的综述发现,习惯性电子竞技可以增强认知功能,主要通过注意功能、视觉空间功能和认知控制功能的提高、认知负荷的增大、技能习得的加快以及奖赏加工的增强等方面来实现.研究结果证实了脑的可塑性,同时表明习惯性电子竞技可以帮助人们更加有效地学习与工作.
物理学与光学工程
基于双目立体视觉的目标空间坐标计算及姿态估计
黄青丹, 何彬彬, 宋浩永, 饶锐, 赵宝玉, 王国库
2020, 52(2): 9-13. doi: 10.6054/j.jscnun.2020020
摘要:
基于双目立体视觉的目标空间坐标计算及姿态估计方法、双目立体视觉系统标定和双目视觉系统校准技术,构建了三维场景中目标的空间坐标与图像中点像素坐标的对应方法.通过双目立体视觉系统采集目标图像,采用基于半全局立体匹配(SGBM)方法,实现了目标中心点三维坐标的计算,并通过背景差分的手段获得目标轮廓,获取目标在水平面的旋转角度,配合焦点所处的坐标位置标示,即可提取目标姿态信息.采用以上方法对电力仪表的姿态进行估计和验证,结果表明:设计的方法可以完成电力仪表的空间坐标计算以及姿态估计,可实现对电力仪表的准确抓取,为机器人在电力系统人工智能领域的应用提供参考.
基于Gabor滤波器的电泳电子纸图像滤波系统设计
何文耀, 刘林威, 黄圳煜, 易子川, 周国富, 水玲玲
2020, 52(2): 14-18. doi: 10.6054/j.jscnun.2020021
摘要:
采集电泳电子纸(EPD)的边缘纹理、鬼影图像时,需避免外界光照条件的干扰,包括光源方向、明暗和色彩等.针对EPD显示画面采集过程中受到的光干扰问题,设计了一种基于Gabor滤波器的图像滤波系统.对于受光干扰的单一灰阶图像,先通过Gabor滤波器降低光照变化和噪声对图像的影响,再通过闭运算进行边缘补偿;对于受光干扰的彩色图像,先提取图像的RGB分量,分别对各分量进行Gabor滤波,最后将3组分量重新组合成彩色图像.结果表明:该系统在单一灰阶图像、彩色图像中对光干扰的消除率分别达到39.9%和39.7%.研究结果对降低采集EPD图像时的光干扰具有重要意义.
粗糙势能对Frenkel-Kontorova晶格热传导性能的影响
周步云, 艾保全
2020, 52(2): 19-23. doi: 10.6054/j.jscnun.2020022
摘要:
采用非线性分子动力学方法,通过计算机模拟,研究了粗糙势能的高度和频率对Frenkel-Kontorova晶格负微分热阻和热导率的影响.结果表明:粗糙势的高度和频率减小了负微分热阻(NDTR)出现的范围;热导率是粗糙势能高度和频率的函数,存在一个最佳的粗糙势能高度,热导率达到最大值;热导率随着粗糙势能频率的增加而单调降低.研究结果揭示了粗糙势能对热传导性能的影响,对低维材料非线性反应机制及热流控制器的应用研究具有参考价值.
化学与环境
硫酸钙晶须的制备及其改性聚丙烯性能的研究
杨丽庭, 吕慧, 李彦涛, 王曾鹏, 练贵宜, 叶晋纶, 曾聪
2020, 52(2): 24-30. doi: 10.6054/j.jscnun.2020023
摘要:
在不同反应条件下制备了不同长径比的硫酸钙晶须(CSW),利用硅烷偶联剂KH550(相对于CSW质量的2%)在110 ℃下对CSW进行干法改性.以硫酸钙晶须作为增强改性剂制备了PP/CSW复合材料.力学性能与差示扫描量热分析(DSC)结果表明:不同长径比的CSW对PP的力学性能和结晶性能均有提高;采用平均长径比为29的CSW添加剂,当添加的质量分数为20%时,复合材料的拉伸强度、弯曲模量分别比纯PP的提高了11%、104%;结晶温度比纯PP的提高了12 ℃;几种CSW对复合材料的热稳定性和耐热性都有改善,且随着CSW质量分数的增加,材料的热稳定性和耐热性提高越显著.
5, 15-二(五氟苯基)-10-(2-氨基苯基)金属咔咯的二阶非线性光学性质
王健, 应晓, 刘海洋
2020, 52(2): 31-40. doi: 10.6054/j.jscnun.2020024
摘要:
运用密度泛函理论(DFT)研究了5, 15-二(五氟苯基)-10-(2-氨基苯基)咔咯(F10Cor)及其金属(Mn、Cu、Ga)配位化合物的几何结构、电子吸收光谱和二阶非线性光学(NLO)性质.利用态求和的方法在CAM-B3LYP/aug-cc-pVDZ水平计算了咔咯配位化合物的二阶NLO系数(β0).计算结果表明:F10Cor及配位化合物的静态二阶NLO系数β0的大小顺序为F10CorCu(57.75×10-30 esu)、F10Cor(37.92×10-30 esu)、F10CorMn(27.10×10-30 esu)、F10CorGa(20.00×10-30 esu),这些咔咯配位化合物的二阶非线性光学响应主要源自于βy分量的贡献. F10CorCu的二阶NLO响应主要来源于β-HOMO-1→β-LUMO轨道跃迁,表现为2-氨基苯基与咔咯大环之间的配体内电荷转移(ILCT)跃迁.动态第一超极化率计算结果表明,在波长为1 907 nm入射光照下,F10Cor及金属配位化合物均未表现出强的色散效应,其动态二阶NLO系数(β1 907 nm)约为静态值β0的2倍,顺序为F10CorCu(103.94×10-30 esu)、F10Cor (60.60×10-30 esu)、F10CorMn(48.75×10-30 esu)、F10CorGa(34.39×10-30 esu).
一种双响应范围pH荧光探针的合成与性能
刘甜, 罗茜煜, 黄子杰, 郑祯凯, 区芷琦, 马立军
2020, 52(2): 41-45. doi: 10.6054/j.jscnun.2020025
摘要:
以芘甲醛和3,4-二羟基苯甲醛为原料,设计合成了一种可以同时检测酸性和碱性范围的pH荧光探针,并通过核磁、质谱对其结构进行了表征.结果表明:在二甲基亚砜(体积分数30%)的缓冲溶液中,该探针对pH < 6.0和pH>9.5范围内的pH检测都有比色和荧光响应,pKa分别为4.69和10.40,而相同条件下探针对其他离子几乎无类似的识别现象.因此,该探针对酸性和碱性范围内的pH检测具有明显的特异性识别响应.
球形氧化锌/石墨烯复合材料的制备及其对铅酸电池循环寿命的影响
徐绮勤, 马国正, 吴宝珠, 陈红雨
2020, 52(2): 46-52. doi: 10.6054/j.jscnun.2020026
摘要:
采用水热法制备了球形氧化锌/石墨烯(S-ZnO/rGO)复合材料,首先采用水热法制备S-ZnO, 再将氧化石墨(GO)和S-ZnO的混合水溶液在180 ℃下水热反应12 h,最终得到S-ZnO/rGO复合材料.以S-ZnO/rGO复合材料为铅酸蓄电池负极添加剂,探究了0.5%、1.0%、1.5%、2.0%这4种添加质量分数对铅酸电池电化学性能的影响.电化学测试结果表明:电池在高倍率部分荷电状态(HRPSoC)下的循环寿命随着复合材料添加质量分数的增加先增大后减小,其中掺入1.0% S-ZnO/rGO复合材料的电池在HRPSoC下循环性能最好,寿命可达19 158次,比普通铅酸蓄电池的寿命(7 210次)延长了165.7%.由此表明添加S-ZnO/rGO复合材料能够改善负极板的硫酸盐化现象,从而提高电池的循环稳定性.
表面活性剂强化PAC-Pd/Fe纳米颗粒降解四溴双酚A的研究
黄国富, 王淼, 王棉棉, 宋继梅, 刘海舰
2020, 52(2): 53-59. doi: 10.6054/j.jscnun.2020027
摘要:
Pd/Fe纳米材料对卤代有机污染物有较强的降解能力,但四溴双酚A的强疏水性会阻碍污染物与Pd/Fe的有效接触.为促进四溴双酚A的降解,考察了不同表面活性剂对PAC-Pd/Fe纳米颗粒降解四溴双酚A的影响,结果表明:少量阴离子表面活性剂SDS对四溴双酚A的降解有明显的促进作用,反应速率可提高1.7~2.5倍;非离子表面活性剂TX-100对四溴双酚A降解的促进效果不明显,当其质量浓度超过临界胶束浓度时,甚至表现出抑制作用;阳离子表面活性剂CTAB对四溴双酚A的降解起抑制作用,且质量浓度越大,其抑制效果越明显;PAC-Pd/Fe纳米颗粒对四溴双酚A的降解是连续脱溴反应,四溴双酚A和其中间产物三溴双酚A、二溴双酚A和一溴双酚A的表观降解速率常数分别为0.466 2、0.435 6、0.338 0和0.271 1 min-1,与苯环上溴原子的数目成正比.
生物学与生物工程
基因重组发光菌应用于环境样品毒性的测试
方贵桢, 胡立新, 黄国勇, 赵建亮, 应光国
2020, 52(2): 60-67. doi: 10.6054/j.jscnun.2020028
摘要:
选取基因重组发光菌E.coli HB101 pUCD607和费氏弧菌为试验生物,采用急性毒性微孔板法,发光抑制率为测试指标,分别用锌离子、汞离子作为阳性对照,研究8种重金属分别对基因重组发光菌和费氏弧菌产生的生物毒性,结果显示:锌离子毒性小、稳定性高、变异系数小,更适合作为阳性对照.利用基因重组发光菌比较了离子液体和有机溶剂的生物毒性效应,同等条件下的毒性测试结果表明:基因重组发光菌半数效应质量浓度(EC50)比费氏弧菌高,灵敏度更高;在铜离子、锰离子、铁离子和镉离子的毒性作用下,作为受试生物,基因重组发光菌的灵敏度显著高于费氏弧菌(EC50之间存在显著性差异);离子液体对基因重组发光菌的毒性显著高于有机溶剂.综上所述,基因重组发光菌应用于环境样品的毒性检测可行性较高.
软骨藻酸多克隆抗体的制备及间接竞争ELISA检测法的建立
李炳喜, 刘靖, 李扬, 叶剑敏
2020, 52(2): 68-76. doi: 10.6054/j.jscnun.2020029
摘要:
软骨藻酸(Domoic Acid, DA)是记忆缺失性贝毒(Amnesic Shellfish Poisoning,ASP)的主要成分,能在鱼类、贝类富集,通过食物链的传递作用对人产生毒性作用. DA是小分子半抗原,运用活泼酯法将DA与载体蛋白钥孔血蓝蛋白(KLH)和牛血清白蛋白(BSA)偶联,用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)提高偶联效率,通过紫外-可见分光光度法和聚丙烯凝胶电泳(SDS-PAGE)检测鉴定,成功制备偶联比为44 : 1的完全免疫抗原DA-KLH和偶联比为16 : 1的包被抗原DA-BSA; 用DA-KLH免疫小鼠后获得高达210 000 units/mL效价的抗血清,并通过不断优化间接竞争ELISA(ic-ELISA)检测DA的条件,确定各项最佳工作质量浓度及条件,最后成功绘制100 ng/mL~10 μg/mL范围内的DA检测标准曲线.通过优化ic-ELISA检测方法成功实现了快速定量检测DA,这对水产品藻毒素检测试剂盒的开发具有指导意义,也为建立赤潮毒素监督体系提供了良好的实验基础.
地理科学与技术
移民型城市社会空间演变及形成机制研究——以珠海市为例
吴志刚, 刘樱, 周春山
2020, 52(2): 77-90. doi: 10.6054/j.jscnun.2020030
摘要:
利用主成分分析法,选取表征珠海市社会空间的人口、家庭、住房和职业等方面的指标,提取了珠海市社会空间特征的主成分;利用系统聚类法,依据主成分对珠海市社会空间划分了不同类型,并分析社会空间特征的形成机制.主要结论如下:(1)流动人口和本地多代户作为2个主要的持续性因子,其两者的异同和相互作用是珠海市社会空间差异和演变的主要动因;(2)虽然珠海市社会空间重构呈现一定的融合趋势,但主要是基于老城区的社会区更新演替,在空间上呈现了较强的圈层状分布和居住隔离现象,高学历人口集中分布在城市核心区,而低技术型的务工人员和农村人口处于城市的边缘区域;(3)随着城市框架的拉大和社会经济的发展,以工业、高教园区和城市副中心为载体的“飞地”,重新塑造了珠海市社会空间结构;(4)与非移民城市相比,移民城市外来人口对主因子构成和社会空间分区类型划分的影响更为强烈,在空间分布上更为广泛;(5)自然条件和历史因素、城市规划、制度变革及人口要素的流动等方面共同形成了珠海市社会空间演变的机制.
居民地方感的尺度偏好与影响因素研究
徐梦洁, 王如月, 刘颖, 吴红梅
2020, 52(2): 91-101. doi: 10.6054/j.jscnun.2020031
摘要:
以南京农业大学学生为被试,通过半结构化的调查问卷,结合定量和质性分析方法,了解现有行政区划体系下居民对地方依附和地方认同的偏好尺度,分析其人口统计学差异,揭示地方感形成机制与居民地方感偏好尺度的关联.研究结果表明:(1)居民地方依附的尺度偏好呈“倒U型曲线”;地方认同的尺度偏好随尺度递减而下降. (2)年龄、独生子女与否、民族、户籍、专业、入学前的住校时间都会影响居民地方感尺度偏好. (3)地方依附和地方认同作为地方感的从属概念,均包含了情感、认知和行为的过程,都可以采用认同领域的指导性理论加以诠释.
数学与应用数学
一类非线性分数阶微分方程耦合系统正解的存在性
薛益民, 彭钟琪
2020, 52(2): 102-106. doi: 10.6054/j.jscnun.2020032
摘要:
利用Guo-Krasnoselskii不动点定理、Schauder不动点定理和格林函数的性质,研究一类非线性Riemann-Liouville型分数阶微分方程耦合系统正解的存在性,得到了该耦合系统正解的存在性定理,并举例说明了定理的有效性.
随机利率下带注资的对偶模型最优分红问题
邓丽, 郑华, 彭小飞
2020, 52(2): 107-113. doi: 10.6054/j.jscnun.2020033
摘要:
在红利有界的条件下, 讨论了复合二项对偶模型中带比例交易费再注资且分红贴现利率随机变化的最优分红问题; 运用压缩映射不动点原理证明了该最优分红问题的最优值函数是一个离散的HJB方程的唯一解, 得到了最优分红策略和最优值函数的计算方法; 根据分红策略的一些性质, 得到了该最优值函数的可无限逼近的上界和下界,并采用了Bellman递归算法得到最优值函数和最优分红策略的数值解,从而得到最优分红算法.数值实例结果表明:该最优分红策略是有效的.这为公司的决策者在兼顾公司正常运营和股东利益而进行红利决策时提供了理论依据.
计算机科学与软件工程
基于四叉树的改进BRISK特征提取算法
骆开庆, 杨坤, 张健, 肖化
2020, 52(2): 114-121. doi: 10.6054/j.jscnun.2020034
摘要:
针对BRISK算法计算速度稍慢、提取的特征点容易出现扎堆的问题,利用四叉树均匀化特征点的方法,提出了基于四叉树的改进BRISK特征提取算法(Quad-BRISK算法):在生成的图像金字塔上提取并检测出具有尺度不变性的特征点之后,采用四叉树方法划分特征点,再计算特征点的方向和BRISK描述子,经过粗匹配、筛选、提纯后最终得到精匹配图像.利用Mikolajczyk和Schmid的特征对比实验图集,对SIFT、ORB、BRISK与Quad-BRISK算法进行了测试对比实验.实验结果表明:Quad-BRISK算法不仅能够提取更加稳定的特征点,同时提高了特征点的匹配精度和计算速度.
基于深度卷积神经网络的脑电图异常检测
杜云梅, 黄帅, 梁会营
2020, 52(2): 122-128. doi: 10.6054/j.jscnun.2020035
摘要:
为解决EEG自动检测的错误率非常高的问题,提出了一种基于深层卷积神经网络(CNN)对脑电图进行异常检测的方法:首先,对多个异构数据源按标准进行重构和预处理,生成了有118 716个样本的训练集和有12 022个样本的测试集;然后,构建有快捷连接的深层CNN模型,以自动化学习ECG特征并进行分类识别; 接着,将模型在训练集上进行试验与调参,保存了性能最好的模型参数; 最后,在测试集上进行预测.预测结果显示该模型达到了94.33%的分类准确率.通过所提方法对脑电信号进行处理与分析,能够自动提取EEG特征并进行异常识别,从而达到快速检测与辅助诊疗的目的.