山东大学学报 (工学版)

一种基于协同进化方法的聚类集成算法

董红斌, 张广江, 逄锦伟, 韩启龙

2015, 45(2): 1-9. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.1.2014.095

摘要 ( 1520 )

PDF (2562KB) ( 751 )

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针对单一聚类算法存在的不能泛化的问题,将集成学习技术应用于聚类算法中,集成学习技术可以显著提高学习系统的泛化能力。提出了1种基于粒子群和遗传算法的协同进化聚类集成算法,粒子群算法保证算法快速收敛,遗传算法全局搜索扩大搜索范围,提高了聚类的性能和收敛速度。将本研究提出的算法在多个UCI数据集上进行试验验证,结果表明该算法是有效的。

多技术融合的Mean-Shift目标跟踪算法

郭志波, 董健, 庞成

2015, 45(2): 10-16. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.2.2014.069

摘要 ( 1525 )

PDF (2758KB) ( 626 )

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在研究经典算法的基础上,提出了一种多技术融合的Mean-Shift目标跟踪算法,有效地解决了经典Mean-Shift跟踪算法存在的缺陷。通过Kalman算法预测估计目标的中心位置,通过分块颜色直方图提取目标区域的空间信息进行,同时采用背景加权和核加权相结合的方式抑制背景像素对目标的干扰。在多个视频数据上的试验结果表明,研究方法有效地克服了经典的Mean-Shift目标跟踪算法对遮挡、背景像素敏感的问题,在复杂环境的背景下对运动目标跟踪更加准确。

改进量子交叉免疫克隆算法及其应用

戴红伟, 杨玉, 仲兆满, 李存华

2015, 45(2): 17-21. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.2.2014.211

摘要 ( 1368 )

PDF (1073KB) ( 671 )

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根据不同交叉算子的互补特性,提出了改进量子交叉免疫克隆算法(improved quantum crossover immune cloanl algorithm, IQCICA)。交叉算子由具有深度挖掘和广度挖掘特征的两种算子组成,并通过适当的参数控制两种算子的选择。将该算法应用于著名的组合优化问题—旅行商问题(traveling salesman problems, TSP),并将计算结果与其它算法进行了对比分析。仿真结果表明,混合量子交叉免疫克隆选择算法能有效平衡全局和局部搜索能力,有着较好的收敛速度和稳定性。

一种基于树核函数的半监督关系抽取方法研究

刘晓勇

2015, 45(2): 22-26. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.1.2014.259

摘要 ( 1423 )

PDF (1287KB) ( 612 )

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为了解决传统的半监督关系抽取算法易产生的"语义变异"问题,提出一种新的基于树核函数的半监督关系抽取算法。该算法主要采用树核函数和种子集约束扩展两个策略,弱化"语义变异"现象带来的关系抽取不够准确的问题,提高关系识别的正确率。在基准数据集PopBank上的试验研究表明,提出的使用约束机制扩充种子集的半监督学习方法在4个评价指标上(Precision, Recall, F-measure, Accuracy)均优于常用的两种关系抽取方法,从而验证了该算法与其他算法相比能够具有较好的关系抽取能力。

工程网络可靠性分析的网络简化方法

刘轩, 潘竹生, 钟发荣, 莫毓昌, 陈中育

2015, 45(2): 27-32. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.1.2014.024

摘要 ( 1395 )

PDF (2529KB) ( 788 )

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针对含关节点的工程网络可靠性分析,提出了1种冗余子网消除技术。这种简化技术利用关节点进行冗余子网识别和删除,因此网络可靠性可以在精简网络上快速计算。选取USAir97数据集的部分网络进行试验。试验结果表明,利用冗余子网消除技术,可大量降低网络可靠性的计算时间,从而提高网络可靠性分析算法的性能。

基于博弈论的量子蚁群算法

王启明, 李战国, 樊爱宛

2015, 45(2): 33-36. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.2.2014.045

摘要 ( 1594 )

PDF (990KB) ( 719 )

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针对量子蚁群算法求解组合优化问题时易陷入局部最优和收敛速度慢的问题,提出一种基于博弈论的量子蚁群算法(quantum ant colony algorithm based on the game theory, GQACA)。算法采用重复博弈模型,在重复博弈中产生一个博弈序列,使得每次博弈都能够产生最大效益,并得到相应博弈过程的纳什均衡。利用典型的5个标准测试函数对GQACA算法寻优性能进行试验测试。试验结果表明: GQACA算法的收敛精度和稳定性均要优于量子蚁群算法(quantum ant colony algorithm, QACA)和蚁群算法(ant colony algorithm, ACA)。

基于语义相似度的标签优化

钱肃驰, 彭甫镕, 陆建峰

2015, 45(2): 37-42. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.2.2014.125

摘要 ( 1515 )

PDF (877KB) ( 982 )

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为解决社交媒体中标签的缺失、错误等问题,提出一种基于内容相似度和语义相似度的标签优化方法。首先利用TF-IDF(term frequency—inverse document frequency)计算文本间相似度,然后利用文本间相似度与标签相似度的一致性定义了目标函数,最后加入了修正项来减少优化前后用户提供标签的偏差。将目标函数应用到豆瓣电影标签进行优化,并将结果与原标签进行比较分析。与原标签相比,优化后的标签准确性得到了提高。试验结果表明,该方法能够有效地优化标签,有效解决标签缺失和错误等问题。

网络可靠性分析中BFS策略与POS策略的性能比较

伍欢, 钟发荣, 莫毓昌, 潘竹生, 曾令国

2015, 45(2): 43-48. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.1.2014.011

摘要 ( 1270 )

PDF (1432KB) ( 692 )

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为探究启发式边排序策略性能和网络结构特征的相关性,并建立网络结构特征依赖的边排序策略选择方法,基于4种常用的规则网络对BFS(breadth-first search) 和POS (priority ordering search)两种策略的性能展开研究。通过试验分析比较了4种网络下BFS和POS两种策略的BDD (binary decision diagram)尺度与总体运行时间等性能数据。研究结果表明:在规则网络结构中,不同的排序策略适用于不同的网络结构。在Torus和Square网络中BFS策略优于POS策略;在De Bruijn和Nearest-neighbor网络中POS策略普遍优于BFS策略。该结论为特定网络选取最优或次优启发式边排序策略提供了依据。

多变量受控自回归滑动平均系统的极大似然辨识方法

高艳普, 王向东, 王冬青

2015, 45(2): 49-55. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2014.359

摘要 ( 1086 )

PDF (1094KB) ( 539 )

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提出了一种针对多变量受控自回归滑动平均(controlled autoregressive moving average system-like, CARMA-like)系统的极大似然参数估计算法。将CARMA-like系统分解成为m个辨识模型(m是输出量的个数),使每一个辨识模型仅包含一个需要估计的参数向量,通过极大似然方法估计每个辨识模型的参数向量,从而得到整个系统的参数估计值。仿真结果验证了该算法的有效性。

基于最小吉布斯自由能的疏水表面接触角模型

宋昊, 刘战强, 史振宇, 蔡玉奎

2015, 45(2): 56-61. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2014.272

摘要 ( 1752 )

PDF (1432KB) ( 1938 )

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在光滑表面Young氏方程和粗糙表面Cassie-Baxter模型的基础上,建立了二维情况下基于最小吉布斯自由能的接触角预测模型,并且对预测模型进行了修正,考虑斜壁对气-液接触线的影响。利用接触角预测模型及其修正研究微结构材料和尺寸参数对接触角大小的影响,从而指导疏水性微结构设计。研究结果表明,疏水性基底相对于亲水性基底加工出的微结构有更大的接触角提升趋势。增大微结构间隙宽度,减小凸台宽度,减小微结构斜壁角度,有利于接触角的提升。

脉冲鼓泡床内鼓泡和颗粒混合特性的CFD-DEM数值模拟

任立波, 尚立宝, 闫日雄, 何海澜, 赵红霞, 韩吉田

2015, 45(2): 62-66. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2014.235

摘要 ( 1503 )

PDF (1970KB) ( 779 )

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基于FLUENT软件信息传递模式的MPI(message passing interface)并行计算平台,通过用户自定义函数(user-defined functions, UDFs)文件发展一种拟三维颗粒的计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)-离散单元法(discrete element method, DEM)耦合并行算法。采用该算法数值模拟了脉冲鼓泡床内气固两相流动,揭示了气相鼓泡特性和颗粒混合机制。数值模拟结果表明:该算法具有随计算节点数增加的良好扩展性能和加速性能;在鼓泡过程中,主流两侧的小尺度气流涡逐渐发展为双主涡;单气泡通过床层后,颗粒混合仅局限于射流触及区域;数值模拟结果与相关试验和数值模拟结果吻合较好,表明该并行算法能够较好的模拟稠密颗粒气固两相流中鼓泡和颗粒混合特性,为其在大规模并行集群上的应用奠定基础。

青岛市土壤酸沉降承压度评价

杜金辉, 张承, 张建, 慕金波

2015, 45(2): 67-74. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2014.149

摘要 ( 1362 )

PDF (2066KB) ( 745 )

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针对大气酸沉降对土壤生态系统的破坏问题,建立一种土壤酸沉降承载力评价方法。在GIS支持下,该评价方法将酸沉降通量作为外界压力,土壤酸沉降临界负荷作为土壤酸沉降最大缓冲能力,承压度作为土壤酸沉降承载状况的评价指标,通过评价承压度来实现土壤酸沉降承载力的评价。对青岛市土壤酸沉降承压度进行实证评价,研究结果表明,新方法可以实现大区域尺度土壤酸沉降承载状况的评价,能够弥补地面监测点位过少、无法满足区域尺度土壤酸沉降承载力研究的不足。与传统研究方法相比,新方法应用了大气痕量气体遥感监测数据,是对酸沉降常规研究手段的有益补充,能够为类似研究提供借鉴。

松树锯末对Pb(II)与Ni(II)的吸附研究

余美琼, 杨金杯, 陈秀宇, 邓殳

2015, 45(2): 75-81. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2014.217

摘要 ( 1337 )

PDF (1662KB) ( 944 )

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以松树锯末为吸附剂,研究其对水中Pb(II)和Ni(II)的吸附性能,研究了锯末用量、搅拌速度、溶液初始pH值等对吸附效果的影响及其吸附动力学和热力学性能。研究结果表明,锯末对Pb(II)和Ni(II)具有良好的吸附能力。锯末对Pb(II)和Ni(II)吸附过程均符合拟二级吸附动力学模型(R²≥0.997 7),锯末吸附Pb(II)和Ni(II)的活化能分别为9.808 7 kJ/mol和2.859 4 kJ/mol;锯末对Pb(II)和Ni(II)等温吸附符合Langmuir模型(R²≥0.999 2)。热力学研究表明,锯末对Pb(II)和Ni(II)的吸附是自发的放热过程。

铁强化微生物除磷的效能及机理

孙翠平, 周维芝, 赵海霞

2015, 45(2): 82-88. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2014.299

摘要 ( 1568 )

PDF (2369KB) ( 713 )

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从深海菌中筛选出一株高效除磷菌,并研究了铁强化此除磷菌在高盐合成废水中的除磷效能及机理。通过批次试验研究了铁磷物质的量比、初始pH值对除磷效率的影响以及铁强化生物除磷的动力学,并利用扫描电镜和能谱分析对微生物表面形貌进行了研究。结果表明,与单独铁盐和生物除磷相比,铁强化微生物除磷效率更高效且稳定在95%以上。当n(Fe(III)):n(P)=1:1时,铁强化微生物除磷的最大效率达98.50%,相比单纯生物除磷提高30%,而单独铁盐除磷n(Fe(III)):n(P)=2:1～3:1时,除磷率仅90%;当n(Fe(III)):n(P)≤1:1时,铁强化微生物除磷以微生物除磷为主,铁盐辅助,处理后水pH中性且稳定;当物质的量比n(Fe(III)):n(P)>1:1时,由于Fe(III)水解造成pH降低至5.50以下,微生物生长受抑,磷的去除主要靠化学沉淀。废水初始pH在6.0～9.0范围内,铁强化生物除磷去除率均在95%以上。准一级动力学模型能够很好地模拟生物除磷过程;准二级动力学模型能够很好地模拟铁强化生物除磷,且较长时间内无磷释放现象。铁强化生物除磷的机理包括:(1)细菌生长除磷以及胞外聚合物对磷的吸附;(2)在混合液中形成了羟基磷酸铁络合物;(3)在细菌表面形成了由细菌诱导的铁磷微沉淀。

聚合物/表面活性剂驱模拟采出水的乳化稳定性

苗领, 李玉江, 李枫

2015, 45(2): 89-94. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2014.226

摘要 ( 1227 )

PDF (1691KB) ( 604 )

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以成分相对简单的轻质油(V(石油醚):V(苯)=9:1)作为模拟油取代成分复杂的原油配制模拟采出水,详细探究了驱油剂影响聚合物/表面活性剂二元复合驱采出水乳化稳定性的机理。采用超低界面张力仪、Zeta电位分析仪和界面流变仪对油水界面张力、油滴表面Zeta电位和油水界面流变进行测定,研究了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM,聚合物)、石油磺酸盐(WPS,表面活性剂)和矿化度对模拟采出水油水分离性能的影响。研究结果表明:WPS能够降低油水界面张力,使模拟采出水更加稳定。HPAM能够增加模拟采出水体相黏度,但对其最终乳化稳定性影响较小。矿化度增加显著增强了模拟采出水乳化稳定性,从而为进一步加深对采出水乳化稳定性的研究提供借鉴。

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