摘要：针对图神经网络(graph neural network,GNN)模型缺乏相应的探针这一问题,提出面向图神经网络表征学习的知识探测框架,基于不同领域数据的类别属性设计2种类别感知的知识探针,分别为聚类探针和对比聚类探针。2种探针分别探测不同模型的表征效果并给出相应的分数。在引用网络、社交网络和生物网络等3个邻域的8个数据集上,对7个经典的图神经网络模型的表征学习实现了系统性地知识探测和评估实验,归纳出探测和评估结论。

摘要：用于电动汽车的永磁同步电机不仅需要考虑额定工况的性能,还需要考虑整个路谱下的综合效率。基于此,介绍了一种基于新标欧洲循环测试(NEDC)路谱的非对称V型内嵌式永磁同步电机优化设计方法。将上述非对称电机中永磁体上下两部分的几何参数分别作为独立参数进行参数化建模,然后以NEDC效率和转矩成本比为优化目标,采用遗传算法分别对对称和非对称V型永磁同步电机进行多目标优化。最后,选取帕累托前沿上的最佳设计点进行电磁性能仿真比较。仿真结果表明,与对称结构相比,非对称转子结构由于磁场偏移效应而表现出更强的转矩性能。因此,非对称V型永磁同步电机具有更加优异的电磁性能和更低的制造成本,在电动汽车领域具有广阔的应用前景。

摘要：血管类疾病是人类健康的重大威胁.血管介入诊疗作为常用的微创手术面临多种临床负担,亟需计算机辅助技术的支撑.近年来,血管外和血管内的医学影像技术与人工智能方法的快速发展推动了计算机辅助血管介入技术的相关研究.通过回顾和系统分析计算机辅助血管介入的基本内容和关键技术及其应用之间的有机关系,包括多模态医学造影图像分析、导管导丝的位置跟踪、血管关联病灶的特性和形态识别等热点问题,并分析上述内容与手术规划和手术导航的关系,得出该领域的临床应用趋势是结合诊疗一体化的血管介入机器人技术.通过对研究现状和发展趋势的分析,得出各类研发内容所面临的挑战:分割模型对血管结构量化的精确性与拓扑提取的完整性、介入路径矢量化与多模态信息融合的准确性、动静脉血管分类和分段与路径导航的关联性以及血管介入的人机交互的水平和评价方式等问题.分析表明,上述问题的解决将不断地推动人工智能诊疗技术,尤其是机器人辅助血管介入的快速发展和临床应用.

摘要：透明物体的三维重建一直以来都被认为是很有挑战性的问题.不同于传统重建算法对物体表面的漫反射属性假设,因为透明物体与光线之间存在复杂的,如反射和折射等,与视角相关的光学效应,将导致传统重建算法无法直接应用在透明物体上.文中简要介绍透明物体的三维重建相关研究,围绕从X恢复形状、反向渲染技术、断层摄影技术和直接光线测量这4个方面回顾了近些年来的主要研究工作,分析并指出当前工作的优缺点以及不同的应用环境,展示了这一挑战性问题的研究现状和发展趋势,并探讨了未来有潜力的研究方向.

摘要：为解决爬壁机器人在船舶货舱清洗过程中多壁面过渡的问题,该文设计了一种具有壁面自适应能力的磁吸附爬壁机器人,其包括磁吸附机构、自适应清洗机构和行走机构。该文首先通过建立机器人壁面过渡时的力学模型,得到机器人磁吸附力的分布特点,并据此设计出一种弧形磁吸附机构。然后利用ANSYS Maxwell 3D软件对该机构磁吸附力的分布进行优化,以满足壁面过渡的需要;此外,还在机器人前端设计了一种自适应清洗机构,通过对该机构的结构原理进行分析和实验,验证了清洗机构也具有壁面过渡能力。最后通过模拟船舶货舱壁面的实际特点,对机器人样机进行壁面过渡综合实验,完成了机器人舱底过渡行走实验和舱顶过渡行走实验,验证了该机器人的壁面自适应和舱内行走的能力。

摘要：小鼠被广泛应用于各类生理、病理和行为学实验。不同基因型小鼠的自发行为差异对实验设计和结果的影响尚未明确。该文选择目前常用的3种近交品系小鼠C57BL/6J、C57BL/6N、BALB/c(简称6J、6N、BC),利用基于层次化三维动物行为特征的无监督学习框架,对其自发行为进行了客观评估。实验结果表明,基因型显著影响小鼠的自发行为,影响因素造成的差异强度为:远基因型>近基因型>雌雄对照。具体表现为,BC与6J和6N的体态明显不同,且在“抬头”“梳理”“跑”3种运动模式上,BC行为明显异于6J和6N。6J和6N的行为谱虽较为类似,但6N的嗅探行为明显多于6J。该研究结果可作为小鼠模型实验设计、品系选择和样本量确定的参考。

摘要：动物的行为学分析是神经科学研究中的重要一环,然而,以往的分析方法大多基于人工识别或使用图像识别技术分析动物轨迹。前者耗时费力、主观性强,后者忽略了三维空间中动物的大量身体姿态信息。基于已有动物行为自然结构的三维行为分析框架,该文设计并搭建了一套适用于多场景,如视觉本能恐惧行为的三维空间姿态采集设备,优化了数据处理及分析流程中的部分环节。结果表明,该系统能够较为准确地识别小鼠的5大类特征性动作,并且高精度地还原小鼠在视觉恐惧信号刺激下的动态防御行为。该研究为视觉本能恐惧行为的自动化分析提供了一种高效、客观、可量化的解决方案,结合其他神经科学前沿研究手段,能更加精细、深入地解析该行为的神经环路机制。

摘要：肌肉痉挛是常见的运动功能障碍疾病,通过肌电与肌动双模信息同步解析进行肌肉痉挛定量评估具有重要意义。本文针对同步获取高信噪比肌电与肌动信号的难点,提出一种抗工频干扰、轻量加速度计信号校正的肌电与肌动双模信息同步解析方法,设计了无线多通道肌电和肌动信号同步采集系统。与常见科学仪器Delsys系统对比,所提系统肌电信噪性能与Delsys相似(均20 d B左右),肌动信号有效频带(0~20 Hz)能量显著高于Delsys;对所提系统进行临床测试,健康志愿者主动屈肘时屈肌肌电信噪比约20 d B;3名改良Ashworth评分(MAS)分别为1级,1+级与2级患者归一化肌电指标分别为0. 54±0. 05,0. 59±0. 04和0. 62±0. 01,屈肌肌动信号均方根值分别为2. 69±1. 04 m·s-2,3. 19±1. 13 m·s-2,4. 89±1. 19 m·s-2,肌电与肌动信息均可有效区分患者痉挛等级。因此所提方法可用于肌肉痉挛评测及肢体运动功能监测。

摘要：遗传进化是生物系统的一个基本特征,生物系统的结构与功能都是动态变化的,生物通过进化更好地适应环境。定量合成生物学作为一门新兴交叉学科,主要研究如何利用合成系统定量刻画生物学规律,以及基于理性设计和改造人工生命系统来解答生命科学前沿问题。然而,目前掌握的知识还不足以满足理性设计和定量可控的要求。尽管人工生命系统产生于实验室,但其同样受到进化法则的支配,比如突变、遗传漂变、达尔文自然选择等,因此需要利用进化规律帮助设计和构建更加稳定的人工生命系统;反过来,简单、周期短且可控的定量合成生物系统也可帮助研究生物进化原理提供更佳的生物模型,两者相互促进,为更好地探索生命法则提供了理论支撑和技术手段。本文主要综述了目前应用进化原理筛选目标蛋白的连续定向进化方法,总结了利用进化原理提高合成线路稳定性的策略;同时,介绍了用定量合成生物学的手段研究生物进化原理的进展,并提出了基于进化原理的人工生命设计的研究方向。未来合成生物学与进化生物学的融合发展将为精确控制生命系统提供思路和方法,增进合成生物学改善人类可持续发展的应用。

摘要：过量谷氨酸所致神经兴奋毒性是脑卒中等严重神经系统疾病中脑细胞损伤的主要原因。电化学技术是当前研究中枢神经系统谷氨酸递质的重要检测手段,可对病灶内神经兴奋毒性的特性、程度等进行快速准确的检测评估。因此,谷氨酸传感器的研究与应用对制定更为全面的治疗方案、脑保护策略以及研发新药等都具有重要意义。基于纳米技术、新型生物酶、光刻与印刷技术、晶体管技术的发展,电化学检测谷氨酸技术与应用也得到了大力推动。该文对适用于中枢神经系统谷氨酸检测的电化学传感器的检测原理、传感器设计与制备工艺及其应用等方面的研究进展进行了综述,并对其未来发展趋势进行了展望。