医疗健康数据作为现代医学研究与实践的核心要素,具有多源异构、碎片化和利用率低等特征,难以有效挖掘蕴含的关联关系与知识价值。如何突破多源异构数据的融合瓶颈,成为实现人体健康管理从被动治疗向主动干预转型的关键挑战。聚焦医疗健康数据的核心价值与融合难题,系统梳理研究进展与技术突破方向。综合分析多模态多源异构数据融合、可解释性知识发现、跨模态关联关系挖掘,创新提出多源异构医疗大数据前沿技术体系,助力医疗健康数据体系向多模态化转型、知识图谱化升级、可解释化革新三重进化,充分释放医疗健康数据作为国家战略性资源的倍增效应。

针对有向网络上具有隐私保护特性的分布式在线优化问题,基于差分隐私机制提出一种分布式在线优化算法。通过符合拉普拉斯分布的随机噪声对节点的状态进行扰动,有效保护节点的隐私信息。针对梯度信息显式未知的问题,引入单点反馈估计真实的梯度,利用估计的梯度信息指导决策变量的更新,使算法能够适应梯度信息不可用的场景。理论结果表明,所提出的算法不仅能够保护节点的隐私信息同时能够实现次线性Regret,能够有效解决分布式在线优化问题。仿真结果验证了算法的有效性。

为解决现有时序网络模型在识别关键节点时存在的评估角度单一和计算效率低下的问题,提出一种基于改进引力模型的时序网络关键节点识别算法。该模型综合节点的混合度分解信息和度信息,同时考虑节点的位置因素,能够有效地捕捉网络的局部和全局信息,从而量化节点的结构影响力;使用网络截断半径来定义节点间的距离,有效降低计算复杂度。使用SIR传播模型、肯德尔相关系数和Top-k指标,对6个真实世界的数据集进行试验,结果表明,该模型在识别时间网络的关键节点方面优于其他6种方法。

提出一种鲁棒性模糊粗糙集模型和属性约简算法。考虑数据样本的局部密度并进行量化,利用量化结果评估样本在数据集整体中的噪声程度;通过噪声程度衡量样本的权重,定义一种样本集之间的距离度量,并将样本之间的模糊相似性替换为样本集之间的模糊相似性,提升模糊相似关系的鲁棒性,建立一种鲁棒性模糊粗糙集模型;基于所提出的鲁棒性模糊粗糙集定义属性与类之间的依赖度,以评估属性子集的显著性,并设计一种鲁棒性模糊粗糙集的属性约简算法。试验结果表明,所设计的属性约简算法比现有的算法具有更强的鲁棒性和优越性。

针对浣熊优化算法(coati optimization algorithm, COA)全局搜索能力不足、易陷入局部最优和收敛速度慢的问题,提出一种基于非线性自适应的改进浣熊优化算法(improved coati optimization algorithm based on nonlinear adaptation, NACOA)。采用Logistic-Tent映射初始化浣熊种群,提升算法初始搜索空间覆盖度,生成更加分散且高质量的初始解;引入莱维飞行策略,利用其长跳跃特性,增强算法的全局搜索能力,有效避免算法陷入局部最优;利用非线性递减惯性权重提高种群的适应性与搜索效率,平衡全局搜索和局部搜索能力,并通过黄金正弦策略提高种群收敛精度。在基准测试函数上进行对比仿真试验,结果表明NACOA具有更好的收敛速度和寻优精度。将NACOA应用到工程问题设计中,证明了该算法的有效性和实用性。

针对符号执行路径爆炸问题,设计一种基于主动学习引导的符号执行路径探索策略(path exploration strategy for symbolic execution based on active learning, ALS)。预测待测状态池中所有状态奖励值,自动标注预测准确的高奖励值状态,反馈给模型以更新预测模型;根据模型性能和预测精度判断是否进入下一轮测试;最后一轮模型更新结束后,部分预测模型将自动进行迭代训练,生成多个子模型,共同用于符号执行的路径探索。试验结果表明,在相同试验条件下,ALS相较其他基线方法往往能够实现更高代码覆盖和分支覆盖率,发现更多未定义行为违规数和真实世界程序漏洞,且其生成测试用例质量较高,用作模糊测试初始种子能发现更多程序路径。

为揭示高速液压夯处治粉土地基的力学特性,通过模拟不同夯击能作用,开展压实粉土室内大三轴试验,确定不同夯击能及围压条件下粉土应力-应变规律,并基于邓肯-张模型确定计算力学参数。结果表明,随着夯击能的增大,粉土试件峰值应力增大,其中经150 kJ能级处治后的粉土地基峰值应力最大可达396 kPa,为70 kJ能级处治地基的1.3~1.5倍,不同夯击能条件下,150 kJ能级处治后的地基剪缩现象最为明显;同夯击能级条件下,随着围压的增加,粉土试件的峰值应力增大,且峰值应力对应的应变增大,150 kJ夯击能级处治后的土体在200 kPa围压下的峰值应力可达530 kPa,为相同处治条件100 kPa围压下的2倍。参考邓肯-张计算模型,计算了不同夯击能处治后粉土地基的力学参数,研究成果为高速液压夯技术推广应用提供理论支撑。

为研究盐冻环境对再生混凝土(recycled aggregate concrete, RAC)力学性能的影响,以强度等级、冻融循环次数和侵蚀盐种类为试验变量,结合宏观试验和微观试验,分析盐冻循环后RAC和普通混凝土(normal aggregate concrete, NAC)的宏观性能劣化机理。基于盐冻循环试验下RAC的相对动弹性模量,采用Wiener随机过程进行建模并分析可靠度的变化规律,预测RAC在盐冻环境下的使用寿命。结果表明:RAC的抗盐冻性劣于NAC,并且RAC的强度等级越高抗盐冻性能越好;3.7%质量分数的Na₂SO₄溶液组在盐冻循环60次前抗盐冻性较好,相对动弹性模量损失率仅为1.72%,90次盐冻循环后RAC因损伤累积导致抗盐冻性迅速下降,相对动弹性模量损失率达17.16%;微观分析发现,盐冻循环后, RAC强度等级越低,盐冻后内部结构越松散,裂缝宽度越大。依据Wiener随机过程所建模型分析可知,RC50-C模型可靠度持续时间最长,在华北地区抗冻耐久性寿命预估可达53 a。

为探究陶瓷抛光渣(ceramic polishing waste, CPW)和硅灰(silica fume, SF)对碱-硅酸反应(alkali-silica reaction, ASR)诱发有害膨胀的影响,采用不同质量的CPW和SF替代等质量水泥进行快速砂浆棒碱骨料反应试验,并制备与砂浆棒相同质量分数的混凝土试件进行强度测试。采用X射线衍射、扫描电镜和能谱分析等方法对砂浆棒中水化产物、微观结构和凝胶物质的元素组成进行分析,明确ASR抑制机理。结果表明,抛光渣的膨胀抑制效果随质量分数的增加而增强,30%的抛光渣可以有效抑制ASR膨胀。二元复掺可以提高ASR抑制作用,但当CPW和SF的质量分数和超过30%时可能会造成混凝土强度的损失;陶瓷抛光渣与硅灰之间存在良好的协同作用,抛光渣中的Al₂O₃消耗碱离子并促进多种非膨胀性架状铝硅酸盐矿物的形成,其与硅灰的火山灰效应可增强凝胶的缚碱能力,进一步降低碱离子对ASR膨胀的危害。

为解决建筑材料生产及运输阶段碳排放计算时建筑材料计量单位与碳排放因子单位不匹配的问题,提出一种基于检索增强生成(retrieval-augmented generation, RAG)和智能体(Agent)的建筑材料碳排放单位换算问答模型。通过解析典型材料换算步骤构建本地知识库,设计RAG模块,为换算提供步骤参考;开发可调用计算工具的Agent,执行换算过程中的数学运算;设计提示词模板并接入大语言模型,实现基于本地知识库的文本问答。试验结果表明,所提模型能够准确回答建材的单位换算问题,支持Web端与本地控制台交互,实现单位换算结果及推理步骤的可视化。

以低碳环保为目标,探索将固废钢渣应用到超高性能混凝土(ultra high performance concrete, UHPC)中,制备绿色环保钢渣UHPC。通过轴向拉伸试验,研究钢渣微粉替换水泥、钢渣骨料替换石英砂及同时替换时不同掺量,对UHPC轴拉全曲线、力学指标等的影响规律,并分析钢渣UHPC受拉破坏机理。试验结果表明,替换钢渣微粉或钢渣骨料后,UHPC轴向抗拉强度下降,但仍能保持UHPC基本水平。钢渣掺量对材料延性影响明显,单独掺钢渣微粉,试件延性增强;单独掺钢渣骨料,试件延性降低。混合掺量较小时,材料延性较好,呈多裂缝破坏形态。通过分析钢渣UHPC各受拉应力、应变特征值,给出钢渣掺量建议值。

为完善预应力碳纤维布加固钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)梁的设计理论并拓展其工程应用,开展系统性理论分析与试验验证研究。基于RC梁延性破坏准则及平截面假定,明确不同加固层数下碳纤维布初始张拉应变控制边界;结合梁抗弯承载力提升需求,建立碳纤维布加固层数与初始张拉应变的量化计算方法;根据工程实践适配要求,构建预应力碳纤维布加固RC梁的完整设计流程,并通过四点弯曲试验评估加固效果。试验结果表明,加固后RC梁呈理想塑性破坏形态,承载能力满足设计要求,证明所提设计方法的科学性和实用性。

由于构件屈曲失效是输电塔发生连续性倒塌破坏的主要因素,提出一种十字型无损加固措施,通过静力加载试验和有限元模拟对比分析加固构件的破坏模式、承载性能以及应力分布规律。研究构件长细比、宽厚比、夹具数量和加固材规格、钢级等参数对加固构件极限受压承载力的影响规律。结果表明:本研究提出的加固方案效果良好,加固后极限承载力提升14%以上;长细比越大,加固构件极限受压承载力越小,加固构件的加固效果越显著;随着被加固主材宽厚比减小,加固构件极限承载力的提升幅度下降;当夹具增加到一定数量时,加固构件的极限受压承载力趋于稳定;加固材规格和钢级对加固构件影响较小。

针对富水环境下丙烯酸盐基注浆材料加固碎粉岩地层时强度劣化机制不明确的问题,研究材料组分与地下水侵蚀离子(Cl^-,OH^-)对碎粉岩注浆加固体力学性能的影响规律。通过研究主剂((CH₂CHCOO)₂Ca、(CH₂CHCOO)₂Mg)、改性剂(α-CaSO₄·0.5H₂O)和交联剂(C₁₄H₁₈O₇)掺量(单一组分与改性丙烯酸盐基注浆材料溶液的质量分数)变化对碎粉岩注浆加固体复合离子环境下力学性能影响,确定丙烯酸盐基注浆材料配合比;开展不同Cl^-体积浓度、pH及侵蚀龄期的富水离子环境侵蚀模拟试验,测试碎粉岩注浆加固体的单轴抗压强度;利用红外光谱(FTIR)揭示侵蚀机理,利用低场核磁共振成像(LF-NMRI)分析微观结构演变规律。结果表明,改性剂(α-CaSO₄·0.5H₂O)掺量的变化是碎粉岩注浆加固体抗压强度提升的主要因素;Cl^-体积浓度和pH升高及侵蚀龄期延长导致碎粉岩注浆加固体单轴抗压强度持续下降,极端碱性条件(pH=14)下加固体5 d内完全丧失抗压强度;Cl^-取代注浆材料凝胶体结构中的羟基(—OH),破坏了氢键,OH^-对注浆材料凝胶体有机网络结构中的酯基(—COO—)造成破坏,低场核磁共振成像表明二者侵蚀会加速碎粉岩注浆加固体内部孔隙的生成。

针对海洋侵蚀性环境导致海上光伏桩基腐蚀与结构损伤,威胁电站安全运行并增加运维成本的问题,采用外加电流阴极保护(impressed current cathodic protection, ICCP)方法对海上光伏桩基进行腐蚀防护。以中国首座固定桩基式海上光伏电站(HG30 项目)为研究对象,通过COMSOL Multiphysics构建化学场-电场耦合仿真模型,分析辅助阳极数量、布置位置对电位分布的影响;在HG30项目典型分区布置电源装置、辅助阳极与参比电极,开展现场馈电试验,验证不同输出电流下的防护效果。试验结果表明,当在水下5 m处配置1个辅助阳极、15 m处配置1个参比电极时,在输出电流为4~5 A条件下,外加电流阴极保护系统可对200 m范围内的桩基进行良好的腐蚀防护。

为探究磨煤机下架体壳振与其他运行参数之间的复杂非线性映射关系,并提高磨煤机下架体壳振预测的准确性,提出一种基于PCA-WOA-RF模型的磨煤机下架体壳振预测方法。对磨煤机下架体进行模态分析,验证下架体壳振标准值,使用Spearman相关系数法和主成分分析法(principal component analysis, PCA)对磨煤机工作数据进行相关性分析并提取主成分;以随机森林(random forest, RF)为预测模型结构基础,使用鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm, WOA)对模型的超参数进行优化;以国能长源武汉青山热电有限公司磨煤机工作数据进行实例验证,并与PCA-BP、PCA-SVM和PCA-RF模型进行精度对比。结果表明:一次风流量、拉杆应变、磨煤机电机轴振动、中架体壳振、煤量和一次风出入口差压与磨煤机下架体壳振有显著相关性,经过主成分分析法提取的2个主成分方差贡献率达94.569%,所提出的PCA-WOA-RF模型平均预测误差最小,预测精度达到97.80%。该模型进一步提升了磨煤机下架体壳振预测精度。

针对现有扩展德拜等效电路在变压器油纸绝缘界面极化研究中的局限性,本研究应用混联极化支路构建混联等效电路模型,结合粒子群算法进行等效电路参数辨识,构建准确反映变压器绝缘老化的混联等效电路。仿真分析混联模型与扩展德拜模型等效电路中时间常数支路参数变化对回复电压极化谱的影响规律,研究混联支路与变压器油纸绝缘受潮机理的内在联系。研究结果表明:混联等效电路比扩展德拜等效电路能更加有效表征油纸界面极化特性和因变压器局部受潮而产生的回复电压极化谱局部波峰,而且混联支路平均时间常数与回复电压极化谱次时间常数具有良好的函数关系式,是研究变压器绝缘局部受潮的有效途径,为变压器油纸绝缘局部受潮研究提供新思路。

随着新型电力系统逐渐完善,火电逐步从基荷电源向调峰电源转变。在新的发电背景下,火电机组面临着越来越严峻的运行考验和各类响应指标考核。超短期机组发电负荷预测需要考虑机组运行状态,以评估机组在未来超短期内的变负荷能力,精准的超短期机组发电负荷预测能够有效表征机组动态性能指标,有利于操作人员做出实时运行调整。针对投入自动发电量控制(auto generation control, AGC)运行方式的机组而言,AGC指令在发电负荷预测任务中起关键作用。因此,本研究在Mamba模型的基础上围绕AGC指令构建动态修正模块,实现对超短期机组负荷的精准预测。通过实际机组运行数据验证模型的预测精度。预测结果表明,本研究提出的预测模型能够实现更加精准的负荷预测。

针对传统集中式调频模式严重依赖中心节点,存在通信延迟和数据隐私泄漏的问题,提出一种基于云边协同架构的负荷侧资源参与微网调频策略。基于云边协同架构搭建系统调频框架,实现系统调频任务的分解并充分利用虚拟电厂的边缘计算能力;基于负荷侧灵活性资源的运行特性,构建考虑用户满意度的温控负荷和电动汽车充电站两种负荷侧资源的调频模型;考虑云边通信系统传输故障风险的影响,计及调频和碳排成本以及用户满意度,提出具有通信故障响应能力的负荷侧资源参与微网调频策略。基于IEEE 33节点系统的算例分析表明,所提方法相较于其他对比方法,能够降低调频成本、提升用户满意度以及降低调频碳排放。

针对南水北调东线山东段13市水资源短缺、水价未能有效指导居民层次化节水的问题,基于这13市居民生活用水的调查数据,采用概率密度区间统计法,建立居民生活分层用水评价模型测算刚性、弹性用水量,揭示水价变动对居民刚性、弹性用水量的影响。结果表明:山东省弹性用水量占比为29.92%,在满足居民生活刚性用水前提下,节水重点可放在压缩弹性用水上;山东省经济发达城市弹性用水占比高于经济落后城市,说明经济发展程度越高的城市,弹性用水占比越高;水价变化对弹性用水量影响较为显著,表明水价在一定程度上能起到调控居民生活层次化用水量的作用。研究成果可为居民分层用水预测及水价改革政策实施提供数据支持。