• 2014年第35卷第1期文章目次
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    • >国家青年/地区科学基金项目专栏
    • 离心式昆虫微力测试系统设计

      2014, 35(1):1-5. DOI: 10.7535/hbkd.2014yx01001

      摘要 (4883) HTML (0) PDF 766.41 K (6029) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于猪笼草叶笼滑移区表面特殊结构与良好滑移功能仿生研制致灾农业昆虫捕集滑板过程中,需要测试昆虫在仿生原型及制备滑板表面的附着力、摩擦力等毫牛尺度微力。为满足毫牛尺度微力的测试需求,依据离心力原理设计研制了一种离心式昆虫微力测试系统。该系统主要包括测试平台及附属机构、调速电机及转速控制器、视频监控系统和能够实现各部件固定安装的机座等4部分。调试运行结果表明设计研制的离心式昆虫微力测试系统能够准确采集蚂蚁、甲虫、飞蛾等体型较小昆虫附着系统产生的毫牛尺度微力,精度可达0.1 mN,能够满足致灾农业昆虫捕集滑板仿生研制过程中对昆虫微力准确测试的需求。

    • 人工关节材料复合运动磨损测试装置研究与开发

      2014, 35(1):6-10. DOI: 10.7535/hbkd.2014yx01002

      摘要 (2885) HTML (0) PDF 1.23 M (5460) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据人工关节材料的体外磨损性能测试,开发了一种新型复合运动销盘测试装置(MPOD)。借助公理化设计原则,分析了仪器中不同功能之间的关系。根据独立公理生成了相应的设计矩阵,并在非耦合设计矩阵的基础上进行模块化开发,包含运动合成模块、销导向模块及加载模块。通过销传导模块中的力传感器可对试验中的摩擦力进行测量。

    • 微流控技术及其应用与发展

      2014, 35(1):11-19. DOI: 10.7535/hbkd.2014yx01003

      摘要 (3300) HTML (0) PDF 2.06 M (5794) 评论 (0) 收藏

      摘要:微流控技术广泛应用于生化分析、疾病诊断、微创外科手术、环境检测等领域。微通道结构的设计与制造、微纳尺度流体的驱动与控制、微流控器件及系统的集成与封装是该领域的3大关键技术。本文综述了微流控技术在这3个方面的发展现状及在不同领域中的应用,展望了微流控技术的发展前景,指出多相微流体的介观传输理论及跨尺度流体的性质将是今后研究的重点与热点。

    • 提高关节臂式坐标测量机测量精度的关键技术

      2014, 35(1):20-23. DOI: 10.7535/hbkd.2014yx01004

      摘要 (2930) HTML (0) PDF 790.79 K (5402) 评论 (0) 收藏

      摘要:在不增加关节臂式坐标测量机硬件成本的基础上,为了提高测量精度,讨论了几点关键技术。分析了一个测量模型的不足,提出了一机多模思想;分析了空间误差的不均匀性,探讨了最佳测量区;分析了随机采样的弊端,研究了数据采集技术;分析了标定技术的难点,论述了标定内容。

    • >化学与化工
    • 胶态晶体的研究进展

      2014, 35(1):24-28. DOI: 10.7535/hbkd.2014yx01005

      摘要 (2502) HTML (0) PDF 834.85 K (4743) 评论 (0) 收藏

      摘要:胶态晶体是一系列排布有序的周期性结构,因作为一种自组装材料具有潜在应用被广泛关注,使得人工合成胶态晶体成为近年来的研究热点。对胶态晶体的结构单元(单分散硬质微球、核-壳型微球以及大小微球等)和制备方法(溶剂挥发自组装和外界场力自组装)等方面进行了综述。

    • 交联羧甲基罗望子胶对Cd2+的吸附研究

      2014, 35(1):29-33. DOI: 10.7535/hbkd.2014yx01006

      摘要 (2863) HTML (0) PDF 670.91 K (4568) 评论 (0) 收藏

      摘要:以罗望子胶原粉(TKP)为基料,氯乙酸钠(SMCA)为羧甲基醚化剂,环氧氯丙烷(ECH)为交联剂制备了取代度(DS)为0.42,0.64和0.88的3种交联羧甲基罗望子胶(CCMTKP),探究其对水溶液中Cd2+的吸附行为。结果表明:适宜吸附的pH值范围为2~6;吸附剂较佳用量为0.5%(质量分数);3种CCMTKP对Cd2+的吸附在15 min内达到平衡,遵从二级动力学方程;吸附符合Langmuir等温吸附,CCMTKP对Cd2+的最大吸附量为64.10 mg/g;再生后的CCMTKP吸附性能良好,脱吸附率高,有望作为Cd2+的吸附剂使用。

    • >机械、电子与计算机
    • 牙颌模型区域标记分割算法

      2014, 35(1):34-38. DOI: 10.7535/hbkd.2014yx01007

      摘要 (3729) HTML (0) PDF 927.75 K (5389) 评论 (0) 收藏

      摘要:牙颌隐形矫治中要求对STL格式牙颌模型边界进行准确、高效地分割。针对这一要求,本文对传统的交互标记分割算法进行了改进:由单面片输入改为区域选择,用相邻两面片的弯曲程度函数作为对应的高度场函数,由排序进栈优化为直接插入队列。该算法实现了目标牙齿的快速、自动分割。结果表明,改进算法分割的牙冠更完整,效率更高,能够满足矫治要求。

    • 基于改进型相关算法的变频异步电机定子故障诊断

      2014, 35(1):39-45. DOI: 10.7535/hbkd.2014yx01008

      摘要 (2723) HTML (0) PDF 933.67 K (4513) 评论 (0) 收藏

      摘要:变频器供电下,异步电机定子电流谐波成分剧增,使定子匝间短路故障的诊断不同于电网直接供电。电网电压不平衡以及电机的先天不平衡也会影响诊断结果。针对以上问题,根据变频器调制频率构建参考信号,提出用改进型相关算法提取定子电流中调制频率基波成分,避开电网不平衡因素以及变频器高次谐波的影响,利用逆调制频率同步速变换将调制频率的基波正序分量转化为二倍频交流分量,将负序分量转换成直流量,通过对整周期采样长度取均值的方法将直流分量单独分离出来。并考虑电机先天不平衡因素定义了故障灵敏度因子。实验结果表明该因子能正确反映定子故障程度,消除了变频器的谐波成分和噪声对计算结果的影响,对供电电源不对称具备鲁棒性,方法有效可行。

    • >纺织与生工
    • 蜂窝状微孔结构改性聚酯纤维的吸放湿性能研究

      2014, 35(1):46-50. DOI: 10.7535/hbkd.2014yx01009

      摘要 (3041) HTML (0) PDF 753.65 K (4761) 评论 (0) 收藏

      摘要:对蜂窝状微孔结构改性聚酯纤维的吸湿和放湿性能进行了研究。通过测试该新型纤维和普通聚酯纤维在标准大气条件下的吸湿、放湿回潮率,绘制出吸湿、放湿曲线,并得到2种纤维达到吸湿、放湿平衡的过程中回潮率对时间的回归方程。结果显示,蜂窝状微孔结构改性聚酯纤维的回潮率和初始吸湿和放湿速率远高于普通聚酯纤维的相应性能,具有优良的吸湿排汗性能。

    • AGO1基因对拟南芥叶边缘锯齿状发育的影响

      2014, 35(1):51-57. DOI: 10.7535/hbkd.2014yx01010

      摘要 (3404) HTML (0) PDF 1.53 M (4652) 评论 (0) 收藏

      摘要:在拟南芥和水稻中Argonaute(AGO)蛋白是RNA介导的沉默复合体(RISC)的核心组分,在植物叶极性的分化方面具有重要的调节作用。实验根据AGO1基因序列设计一对特异引物,提取野生型拟南芥RNA作为模板,采用反转录PCR方法扩增出AGO1基因,并插入到克隆载体pGEM-T中。筛选鉴定后将AGO1连接到植物表达载体pBI121上,构建起植物表达载体pBI121-AGO1。并且利用农杆菌介导的方法转化拟南芥,通过抗性筛选,获得转基因植株。然后对转基因植株进行表型分析及AGO1蛋白的RT-PCR检测。通过对转基因拟南芥表达分析发现,与野生型拟南芥相比超表达AGO1蛋白的转基因拟南芥叶片明显呈锯齿状,说明AGO1基因影响拟南芥叶片发育。

    • >新能源与节能环保
    • 提高TiO2光催化处理废水效率的研究进展

      2014, 35(1):58-63. DOI: 10.7535/hbkd.2014yx01011

      摘要 (2605) HTML (0) PDF 984.57 K (4760) 评论 (0) 收藏

      摘要:简述了纳米TiO2光催化反应原理以及目前存在的问题,讨论了提高光催化活性的主要途径以及国内外的研究现状。提高光催化氧化活性主要通过2个途径:抑制电子-空穴对的复合以及拓宽光催化光谱响应范围。通过进一步的简化处理手段,有效利用太阳能,在解决环境污染问题尤其是废水处理方面具有广阔的发展前景。

    • 通信用蓄电池恒温柜蓄放热过程的数值模拟

      2014, 35(1):64-68. DOI: 10.7535/hbkd.2014yx01012

      摘要 (2650) HTML (0) PDF 680.43 K (4636) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用计算流体力学软件FLUENT中的凝固/熔化模型,对通信基站内具有相变蓄热体的蓄电池恒温柜的蓄热过程进行了数值模拟。得到了相变材料凝固/熔化的总时间以及相变材料温度、液相率和箱体内空气温度随时间的变化曲线,并对结果进行了分析,掌握了蓄电池恒温柜内温度的变化规律,为通信基站内蓄电池恒温柜的设计提供了重要的理论依据。

    • 中国太阳能光伏发电的发展现状及前景

      2014, 35(1):69-72. DOI: 10.7535/hbkd.2014yx01013

      摘要 (4815) HTML (0) PDF 646.69 K (7132) 评论 (0) 收藏

      摘要:太阳能是一种取之不尽、用之不竭、洁净安全的可再生资源,是5种新能源中发展潜力最大,被认为是21世纪化石能源的最佳替代者之一。介绍了太阳能光伏发电的原理、特性及发展现状,认为世界潮流的推动、国家政策的支持和行业自身的改进升级必将使太阳能光伏发电获得长足的发展。

    • 螺旋槽管强化传热机理及性能的数值研究

      2014, 35(1):73-78. DOI: 10.7535/hbkd.2014yx01014

      摘要 (2364) HTML (0) PDF 1.04 M (4409) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于Fluent对9根具有不同结构参数的单头螺旋槽管进行了数值研究,得到了螺旋槽管内流体速度和温度分布,从微观上说明了螺旋槽管强化传热的机理。数值计算结果表明,在研究的雷诺数Re范围内(10 000~45 000),螺旋槽管的努塞尔数Nu是光管的1.34~2.01倍阻力系数f是光管的2.01~6.40倍;Nuf随槽深e的增加而增加随节距p的增大而减小螺旋槽管传热的综合性能明显优于光管在换热面积和泵功率消耗相同的情况下综合性能最好的2#管可使换热量提高14%~19%。

    • >数据分析与计算专栏
    • 分布式数据挖掘综述

      2014, 35(1):80-90. DOI: 10.7535/hbkd.2013yx05012

      摘要 (3377) HTML (0) PDF 2.33 M (4011) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着网络技术、通信技术等的不断突破,互联网、移动网、广电网等多种类现代网络及其衍生业务迅速扩张,形成泛在于网络空间的分布式计算环境。为了最大化这些数据的价值,需要利用数据挖掘技术发现其中隐藏的模式或规则,用以指导和辅助生产或运营中的管理决策行为,以提高决策水平及决策收益。然而,受到普遍存在的异构性、私有性和平台兼容性等限制,兼因行业竞争和法律约束等因素(如个人或企业的数据隐私保护问题等),互联于网络的数据源难于进行集中式挖掘,分布式数据挖掘(DDM)技术应运而生。-〓〓收稿日期:2013-04-22;修回日期:2013-05-20;责任编辑:王海云基金项目:国家自然科学基金(71271076)作者简介:刘〓滨(1975-),男,河北石家庄人,教授,博士,主要从事数据挖掘方面的研究。E-mail: liubin@hebust.edu.cn刘〓滨.分布式数据挖掘综述[J].河北科技大学学报,2014,35(1):80-90.LIU Bin.Survey on distributed data mining[J].Journal of Hebei University of Science and Technology,2014,35(1):80-90.介绍了DDM的定义与框架、适用场景和研究挑战。根据文中给出的DDM高层架构,最终结果的质量与局部数据源的类型、可用性、局部结果的质量及整合方法等密切相关。DDM的实施未必都以站点间纯粹独立挖掘的方式进行,此外,对于数据集中,系统分布式站点多的情况,也可采用DDM。当前,DDM研究领域的挑战主要有:异构与同构挖掘、动态环境下的数据多变性、通信开销、知识整合和语义异构等。当前的DDM系统被分为4类:1)基于Multi-Agent的系统,利用Agent的自治性实现局部挖掘以保护数据私有性;利用Agent的主动性减少用户参与以提高挖掘自动化水平;利用Agent的协作性实现多算法协同挖掘等;2)基于网格的系统,利用网格在资源共享、开放服务和协同工作等方面的优势,提高挖掘的可靠性和协同性;3)基于元学习的系统,通过元学习优化挖掘算法的选择与组合,并对已获知识进行多次学习以提高结果质量;4)基于CDM(collective data mining)框架的系统,将待学习的函数表示为一组基函数的分布式存在,允许各数据源选择不同的学习算法,并以全局结果正确为前提减少网络通信量。进而,对当前DDM研究存在的共性问题进行了归纳:1)结果质量问题,不考虑各个站点数据源间的内在语义联系,各站点独立挖掘本地数据,与其他站点间无语义层面的数据交互或融合,形成纯粹的“分割式”挖掘,最终导致全局结果质量受损;2)挖掘效率问题,如何调度资源以平衡挖掘负载、减少协作挖掘中的通信开销问题。针对结果质量问题,探讨本体与数据挖掘的结合。作为语义网的基础,本体能为对象语义距离度量提供有效支持。当前,在利用本体描述挖掘任务的领域背景方面,利用本体描述DM过程本身方面,都已经有研究人员进行了探索性工作:针对关联规则挖掘中需要从海量规则中遴选有效规则的问题,提出了交互式的、用于删减冗余规则的挖掘后处理方法;针对在给定知识发现过程的输入和输出类型前提下,知识发现工作流的自动构造问题,提出了解决方法。通过阐述可知,为了提升分布式挖掘过程中局部结果和最终结果的质量,策略之一就是将DDM理论和本体理论作融合,以数据源间语义距离的度量为突破口,建立语义距离度量的复合量化体系,通过构建和求解新型DDM模型来实现目标。

    • 信息可视化研究综述

      2014, 35(1):91-102. DOI: 10.7535/hbkd.2014yx01016

      摘要 (9620) HTML (0) PDF 2.12 M (4574) 评论 (0) 收藏

      摘要:信息可视化是可视化技术在非空间数据领域的应用,可以增强数据呈现效果,让用户以直观交互的方式实现对数据的观察和浏览,从而发现数据中隐藏的特征、关系和模式。可视化应用非常广泛,主要涉及领域:数据挖掘可视化、网络数据可视化、社交可视化、交通可视化、文本可视化、生物医药可视化等等。根据CARD可视化模型可以将信息可视化的过程分为以下几个阶段:数据预处理;绘制;显示和交互。根据SHNEIDERMAN的分类,信息可视化的数据分为以下几类:一维数据、二维数据、三维数据、多维数据、时态数据、层次数据和网络数据。其中针对后4种数据的可视化是当前研究的热点。多维数据可视化方法主要包括基于几何的方法、图标方法和动画方法等。基于几何的可视化方式中最经典的就是“平行坐标系”方法。平行坐标系(parallel coordinates)使用平行的竖直轴线来代表维度,通过在轴上刻划多维数据的数值并用折线相连某一数据项在所有轴上的坐标点展示多维数据。平行坐标系方法能够简洁、快速地展示多维数据,发展出很多改进技术。但是当数据集的规模变得非常大时,密集的折线会引起“视觉混淆”(visual clutter),处理方法包括维度重排、交互方法、聚类、过滤、动画等。其他基于几何的方法包括Radviz方法使用圆形坐标系展示可视化结果;散点图矩阵(scatter plot matrix)将多维数据中的各个维度两两组合绘制成一系列的按规律排列的散点图。基于图标的可视化方法用具备可视特征的几何形状如大小、长度、形状、颜色等刻划数据,代表性的方法包括星绘法和Chernoff 面法等。动画方法用于可视化中可被用来提高交互性和理解程度,其缺点包括可能分散注意力、引起用户的误解、产生“图表垃圾”等。时间序列数据是指具有时间属性的数据集,针对时间序列数据的可视化方法如下:线形图、堆积图、动画、地平线图、时间线。层次数据具有等级或层级关系。层次数据的可视化方法主要包括节点链接图和树图2种方式。其中树图(treemap)由一系列的嵌套环、块来展示层次数据。为了能展示更多的节点内容,一些基于“焦点+上下文”技术的交互方法被开发出来。包括“鱼眼”技术、几何变形、语义缩放、远离焦点的节点聚类技术等。网络数据具有网状结构。自动布局算法是网络数据可视化的核心,目前主要有以下3类:一是力导向布局(force-directed layout);二是分层布局(hierarchical layout);三是网格布局(grid layout)。当数据节点的连接很多时,容易产生边交叉现象,导致视觉混淆。解决边交叉现象的集束边(edge bundle)技术可以分为以下几类:力导向的集束边技术、层次集束边技术、基于几何的边聚类技术、多层凝聚集束边技术和基于网格的方法等。其他研究热点包括图形的视觉因素研究、自适应可视化研究、可视化效果的评估等。视觉因素对于可视化效果的影响,如位置、长度、面积、形状、色彩等影响已经引起很多研究者的注意。色彩是视觉因素的重要组成部分,研究主要集中在颜色选择的原则和交互系统中。这些原则基于数据类型、类的数量、认知约束等。自适应可视化可以提高信息可视化的适应性。研究成果分为以下几类:自适应可视化展示、自适应资源模型、自适应用户模型。自适应可视化展示是指根据用户的特征自动为用户提供多种展示类型,自动选择可视化内容及布局的形式,自动调整可视化的元素等。自适应资源模型反映了对硬件和软件的利用以提高可视化性能。自适应用户模型通过显示用户模型的内容并让用户能够编辑,从而让用户能够控制模型的内容。当前关于信息可视化评价的研究较少,少量研究也没有提出直接和通用的可视化的评估方式,需要对信息可视化评价的理论基础、方法和应用做深入的研究。可视化技术与应用还应该继续向以下4个方面努力:直观化、关联化、艺术化、交互化。信息可视化技术的发展方向是协同(collaboration)、分析过程(analytics)、计算(computational)和意会(sense-making)。未来研究方向可以包括以下几个内容。信息可视化和数据挖掘的紧密结合。为提高处理海量数据时的速度和效率和解决视觉混淆现象;必须运用数据挖掘的公式和算法,对数据分析的过程及结果进行可视化展现。协同可视化。协同可视化领域的研究方向可以包括可视化接口设计、基于Web的可视化协同平台开发、协同可视化工作的视图设计、协同可视化中的工作流管理及协同可视化技术的应用等。更多领域的应用技术开发。包括统计可视化:需要研究使用几何、动画、图像等工具对数据统计的过程和结果进行加工和处理的技术;新闻可视化:对新闻内容进行抓取、清洗和提取和可视化展示;社交网络可视化:可视化方式显示社交网络的数据,对社交网络中节点、关系及时空数据的集成展示。搜索日志可视化:针对在使用搜索引擎时产生的海量搜索日志,可视化的展现用户的搜索行为、关系和模式等。

    • 基于三元闭包和会员闭包的社区发现算法研究

      2014, 35(1):103-108. DOI: 10.7535/hbkd.2014yx01017

      摘要 (9553) HTML (0) PDF 965.35 K (5604) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着网络的发展和人们沟通方式的扩展,社交网络影响了人们的生活,改变了人们传播与分享消息的方式,吸引了越来越多的人关注和研究社交网络。社交网络即社交网络服务,源自英文SNS(social network service)的翻译,社交网络有多种表现平台,比如QQ、微博、Facebook和微信。本文主要研究微博这一新兴的社交平台,研究微博的主要目的是搞清用户之间的种种关系。当代人一般认为,微博中存在5种关系即关注关系、提及关系、转发关系、评论关系以及好友关系。由于社交网络中人数众多,关系错综复杂,因而产生的社交数据和传统的数据相比具有数据量大、结构复杂、语义丰富等特点,针对这种情况,依据用户之间的关系,提出了一种基于三元闭包的社区划分算法。该算法首先设初始社区为空,在所有的顶点中,选择度最大的顶点作为初始顶点;然后求初始顶点与其邻接顶点的三元闭包数和顶点属于该社区的概率PS,取它们最大的邻接顶点加入初始顶点所在社区,形成新的社区,继续迭代,当剩余的顶点很少时,可以使用会员闭包和三元闭包这种归集算法把剩余的顶点划分到不同的社区,直到把整个社区划分完毕;最后以图形这种直观、形象的方式把每一个社区表示出来。在该算法中,三元闭包数、顶点属于某社区的概率、扩张度的差是评估复杂网络中顶点划分的关键。该方法综合了顶点全局重要性的特点,即在复杂网络中,三元闭包数越大,它们处在一个社区的可能性就越大;顶点的会员闭包越大,该顶点就会越优先被划分;扩张度的差是确定第i个社区是否被划分完毕的关键。社交网络的研究不仅可以帮助人们了解网络结构、分析网络结构特性、探测分析网络的社团结构,而且还可以把虚拟世界中这种关系链接到现实世界中,即把虚拟关系转化成利润,为企业提供有价值的关系网络,从而挖掘出潜藏在社交网络背后的巨大的经济价值,具体体现在:1)帮助企业找到潜在的商机,比如分析某个用户的评论和发表内容,可知他的消费能力、喜好和最近的购买习惯,从而知道他购买自己产品的概率;2)危机预警,根据用户的消息内容可以知道他对自己产品的满意度;3)带动了消息的传播速度和广度。企业可以利用这一点,为自己的产品更好地做宣传。通过与宽吻海豚网和Zachary空手道俱乐部的社区网络作比较,证明了该算法的有效性和可行性。

主编:李铁军

创刊:1980

国际标准刊号:ISSN 1008-1542

国内统一刊号:CN 13-1225/TS

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