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基于遗传算法与过程模型耦合的污水处理厂多目标优化研究:兼顾温室气体减排与运行成本控制
随着全球气候变化加剧,污水处理行业作为贡献1-2%温室气体(GHG)排放的"隐形大户",正面临减排与达标排放的双重压力。中国作为全球最大碳排放国,在实现"双碳"目标背景下,污水处理厂(WWTPs)如何平衡出水质量、运行成本和温室气体排放,成为亟待解决的科学难题。传统研究多局限于理论模型或短期试验,缺乏实际工业规模验证。南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室联合企业团队,在《Process Safety and Environmental Protection》发表的研究,首次将过程建模与智能算法深度融合,为这一领域带来突破性进展。研究团队采用三大关键技术:1)基于上海某实际污
来源:Process Safety and Environmental Protection
时间:2025-06-22
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亚洲30米分辨率长期水稻分布数据集揭示粮食安全与温室气体排放的关键联系
研究背景与意义作为全球半数人口的主粮,水稻不仅关乎粮食安全,其种植过程产生的甲烷占全球人为排放量的6%-30%。亚洲贡献了全球60%以上的水稻产量,但长期受云层干扰和混合像元影响,缺乏高时空分辨率的连续分布数据。现有产品存在覆盖不全(如未涵盖全亚洲)、时间跨度短(集中于2016年后)、分辨率低(500米)等缺陷,难以支撑精准的粮食产量预测和温室气体核算。研究团队与方法中山大学联合中国科学院地理资源所等机构,通过融合多源卫星数据(Landsat系列和Sentinel-1)的独特优势,创新性地将时间加权动态时间规整(TWDTW)物候特征提取与随机森林机器学习相结合。研究首先利用2016-2023年
来源:Scientific Data
时间:2025-06-22
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染色体水平基因组组装揭示立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)的致病机制与进化特征
立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)是造成烟草靶斑病等作物病害的主要土传病原真菌,其产生的菌核(sclerotia)能在土壤中长期存活,导致全球范围内重大农业损失。尽管化学防治仍是当前主要控制手段,但长期使用引发的抗药性和农药残留问题日益严峻。更棘手的是,该病原菌宿主范围广、缺乏抗病品种,且其分子致病机制尚未阐明。这些困境的核心症结在于——立枯丝核菌的高质量基因组资源长期缺失,严重阻碍了分子靶向防控技术的研发。中国农业科学院植物保护研究所联合湖南省烟草公司,采集湖南永顺县烟草病样分离菌株,通过多组学技术破解这一难题。研究团队采用Illumina NovaSeqX PLUS(132
来源:Scientific Data
时间:2025-06-22
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印度西孟加拉邦罕见蜻蜓(蜻蜓目:春蜓科)新记录种报告:新增尾纹异春蜓与双纹棘尾春蜓
在印度东部西孟加拉邦Kalimpong区的溪流生态系统中,一项针对蜻蜓目(Odonata)春蜓科(Gomphidae)的趣味调查取得突破性发现。科研团队采用"拍照识虫"的非侵入式方法,在Neora Valley国家公园周边记录到22个物种,其中尾纹异春蜓(Anisogomphus caudalis)和双纹棘尾春蜓(Scalmogomphus bistrigatus)首次在西孟加拉邦亮相——它们的翅脉纹路在相机镜头下纤毫毕现。更令人振奋的是,英氏柱角春蜓(Stylogomphus inglisi)和史蒂芬异春蜓(Perissogomphus bistrigatus)的活体生态照首次在该地区被捕获
来源:International Journal of Tropical Insect Science
时间:2025-06-22
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基于偏振增强特征与调控机制的红外舰船目标跟踪算法研究
在复杂多变的海洋环境中,红外舰船目标跟踪技术是智能监控、精确制导等领域的核心挑战。传统可见光成像易受光照变化(illumination variation)和运动模糊(motion blur)干扰,而红外相机虽具备全天候优势,却面临海面偏振反射(polarization reverberation)导致的边界模糊、目标暗淡(dim target)及非正视成像(non side imaging)引发的偏振状态不一致等难题。现有基于相关滤波(CF)的跟踪器如STCACT虽引入时空正则化,仍存在偏振上下文利用不足和框架内噪声累积缺陷,导致跟踪漂移(tracking drift)和响应畸变(respo
来源:Neurocomputing
时间:2025-06-22
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学生感知的多教师知识蒸馏快速人脸交换框架(SMFSwap)研究
人脸交换技术的效率困境与突破当前影视制作、隐私保护等领域对人脸交换技术需求激增,但主流方法如DeepFakes(82.1M参数)、FaceShifter(421.3M参数)等存在巨大计算开销,难以满足实时性要求。安徽理工大学的研究团队在《Neurocomputing》发表的研究中,创新性地将知识蒸馏(Knowledge Distillation)技术引入该领域,提出SMFSwap框架,通过学生感知的多教师知识蒸馏(Student-Aware Multi-Teacher KD)策略,成功将模型计算量压缩至原Teacher网络的1/15,同时保持生成质量。关键技术方法研究采用三阶段技术路线:1)
来源:Neurocomputing
时间:2025-06-22
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面向零样本可扩展协作的异构多智能体强化学习框架SHPPO研究
在人工智能蓬勃发展的今天,多智能体系统(Multi-Agent Systems, MAS)正深刻重塑着自动驾驶网络、智能交通等关键领域。然而现实场景中的智能体往往具有不同功能角色,系统规模还会动态波动——比如早晚高峰时路口的车辆数量剧变。传统多智能体强化学习(Multi-Agent Reinforcement Learning, MARL)方法面临严峻挑战:固定规模的同质化策略难以适应动态场景,而独立建模每个智能体又会导致参数爆炸。如何让智能体像人类球队般,既能根据成员特点灵活分工,又能随时应对人员增减,成为实现零样本可扩展协作(zero-shot scalable collaboration
来源:Neurocomputing
时间:2025-06-22
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氧空位工程化SnO2纳米材料增强电催化CO2转化性能研究
随着工业发展导致的化石燃料消耗激增,CO2排放引发的环境与能源问题日益严峻。电催化CO2还原反应(ECO2RR)因其温和的反应条件和可控性,成为实现碳循环利用的重要途径。然而,该技术面临氢析出反应(HER)竞争、动力学缓慢及产物选择性差等挑战,其中关键中间体COOH和OCOH的吸附能力直接决定CO和甲酸盐的生成效率。锡基材料虽具有成本优势,但传统SnO2催化剂存在活性位点不足、电子结构调控困难等问题。云南省科研团队通过创新性等离子喷涂技术,结合后续热处理成功制备了高氧空位浓度的SnO2-x纳米材料。该材料展现出84.41 m2 g-1的高比表面积和独特的电子结构特征,在-0.75 V vs.
来源:Molecular Catalysis
时间:2025-06-22
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机器学习驱动的NH3-SCR催化剂快速筛选与性能预测:突破传统试错法的高效催化设计
在“双碳”战略背景下,燃煤电厂面临氮氧化物(NOx)减排的严峻挑战。传统选择性催化还原(NH3-SCR)技术虽能有效脱硝,但其核心催化剂仍依赖V-W-Ti体系,存在活性温度窗口窄(300-400°C)、难以适应新能源电网调峰需求等问题。更棘手的是,传统催化剂研发采用“试错法”,需耗费大量实验资源,而催化反应中多参数(如组分、制备条件、反应温度)的复杂非线性关系,使得性能预测犹如“盲人摸象”。上海的研究团队在《Molecular Catalysis》发表的研究中,开创性地将机器学习与催化科学深度融合。他们构建了涵盖751组数据的SCR催化剂数据库,包含30维特征参数(催化剂组成、制备条件、反应条
来源:Molecular Catalysis
时间:2025-06-22
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三维氮掺杂碳负载Fe-Ni双原子催化剂高效稳定电催化CO2还原制CO
随着化石燃料燃烧导致大气中CO2浓度持续攀升,全球气候变化问题日益严峻。电化学CO2还原反应(CO2RR)因其可利用可再生能源将CO2转化为高附加值化学品而备受关注。其中,CO作为重要化工原料,其选择性生成路径因反应机制简单、选择性高而具有特殊优势。然而,当前主流金、银等贵金属催化剂成本高昂,而单原子催化剂(SACs)虽具有原子利用率高的特点,却面临稳定性不足和电荷转移效率低的瓶颈。针对这一挑战,中国国家重点研发计划支持的研究团队在《Molecular Catalysis》发表成果,通过创新设计Fe-Ni双原子催化剂(Fe2/Ni1-N-C),成功实现了CO2高效电还原制CO。该研究采用离子交
来源:Molecular Catalysis
时间:2025-06-22
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新型四齿NNNX配体镍(II)水合物复合物的合成及其在乙烯寡聚反应中的高效催化性能
乙烯作为石油化工的基础原料,其催化转化技术一直是工业界和学术界的研究热点。自19世纪末发现镍对乙烯分解的催化作用以来,科学家们不断探索更高效的镍基催化剂。然而,传统认知认为催化体系必须严格除水,这一观念导致合成工艺复杂化。莫斯科国立大学的研究团队在《Molecular Catalysis》发表的研究,颠覆了这一固有认知。研究团队合成了一系列含四齿NNNX配体(X=N,O,S)的镍(II)水合物复合物1a-e。通过单晶X射线衍射证实1a呈扭曲八面体构型。关键实验技术包括:70%乙醇溶液合成法、有机铝化合物(甲基铝氧烷/三乙基铝)活化体系、气相色谱分析产物分布。【Catalysts synthes
来源:Molecular Catalysis
时间:2025-06-22
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超亲水水凝胶增强导电MOF基可穿戴汗液传感器的抗脂质生物污染性能
研究背景与意义汗液作为人体重要的生物标志物载体,含有电解质、代谢物和激素等成分,但其检测面临两大挑战:一是汗液中脂质污染物易导致电极表面生物污染,二是低浓度目标物(如多巴胺DA)的灵敏检测难题。现有微流控汗液收集装置虽能避免外部污染,却无法有效过滤皮脂腺分泌的脂质,长期使用易造成通道堵塞和电极钝化。如何实现汗液高效采集、脂质过滤与精准检测的三重功能集成,成为可穿戴健康监测领域的关键瓶颈。研究方法与技术路线天津大学研究团队通过材料创新与系统设计,提出“水凝胶过滤层+导电MOF传感层”的协同解决方案。关键技术包括:(1)仿生合成聚多巴胺修饰的PAM/PVA水凝胶,通过接触角测试和油水分离实验筛选最
来源:Microchemical Journal
时间:2025-06-22
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基于紫外-可见吸收与荧光光谱融合的机器学习模型预测二次供水系统中卤乙酸浓度
饮用水安全始终是公共卫生领域的核心议题。在高层建筑林立的现代都市,二次供水系统(SWSSs)作为连接市政管网与终端用户的"最后一公里",其水质安全直接影响数亿人的健康。其中,卤乙酸(HAAs)作为氯消毒过程中产生的第二大消毒副产物(DBPs)群体,因其强致癌性和遗传毒性备受关注。令人担忧的是,研究表明SWSSs中的HAAs浓度普遍高于市政管网,这主要源于水箱滞留导致的持续氯化反应。传统的气相色谱(GC)检测方法虽精确,但单样本需3-4小时前处理,且涉及有毒试剂,难以满足大规模快速监测需求。针对这一技术瓶颈,深圳市科技创新委员会资助的研究团队在《Microchemical Journal》发表创
来源:Microchemical Journal
时间:2025-06-22
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尖端辅助硅纳米线场效应晶体管适体传感器用于心脏生物标志物hFABP的高灵敏度检测
心血管疾病的早期诊断一直是临床医学的重大挑战,其中心脏型脂肪酸结合蛋白(hFABP)作为急性心肌梗死的早期生物标志物,其低浓度检测面临技术瓶颈。传统免疫传感器依赖抗体识别和液相检测,存在成本高、操作复杂等局限。而硅纳米线场效应晶体管(Si-NW FET)虽具有高灵敏度,但面临受体非特异性吸附和德拜长度(λD)限制等难题。俄罗斯科学院西伯利亚分院克拉斯诺亚尔斯克科学中心的研究团队在《Microchemical Journal》发表创新成果,开发出尖端辅助的Si-NW FET适体传感器。该研究采用CMOS兼容的顶向下技术制备沟道宽度0.4-3 μm的器件,通过原子力显微镜(AFM)尖端局部沉积(3
来源:Microchemical Journal
时间:2025-06-22
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高剂量率后装近距离治疗室迷路结构辐射剂量分布的精确测量与建模研究
在当代放射医学技术快速发展的背景下,高剂量率后装近距离治疗(HDR brachytherapy)凭借其精准照射优势,已成为宫颈癌等疾病治疗的关键手段。然而,这类治疗设施的辐射防护设计长期依赖基于简化几何假设的经验公式,可能导致剂量估算偏差,影响医护人员和公众的辐射安全。尤其作为屏蔽结构核心的迷路,其剂量率衰减特性直接决定墙体与防护门的厚度设计,但目前缺乏精确的量化评估方法。为攻克这一难题,来自国内某医院的研究团队在《Journal of Radiation Research and Applied Sciences》发表了一项开创性研究。该团队选取已通过放射防护验收的临床治疗室为对象,构建了实
来源:Journal of Radiation Research and Applied Sciences
时间:2025-06-22
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基于光化学原理预测光固化3D打印关键参数:抑制时间与临界能量的相关性研究
光固化3D打印技术(Vat Photopolymerization)近年来在增材制造领域发展迅猛,但如何精确控制打印参数(如临界能量Ec和穿透深度Dp)仍是行业痛点。传统Jacobs模型虽被奉为圭臬,却忽略了光散射、氧阻聚等关键因素,导致参数预测偏差。更棘手的是,现有技术耗时耗力,难以快速评估树脂反应性。为此,来自中国的研究团队在《Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry》发表论文,创新性地将光化学原理与3D打印工艺关联,揭示了抑制时间与Ec的定量关系。研究团队采用实时傅里叶变换红外光谱(RT-FTIR)和激光闪光光解等关键
来源:Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry
时间:2025-06-22
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对位取代吡啶配体磷光环金属铂(II)配合物的合成与光物理性能研究
在光电材料领域,环金属铂(II)配合物因其强磷光特性被广泛应用于LED、生物成像等领域。然而,传统含2-(2,4-二氟苯基)吡啶(dfppy)配体的体系成本高昂,且发光性能受配体电子结构影响机制不明确。为此,来自伊朗设拉子大学和伊朗基础科学高等研究院的研究团队设计了一类以廉价7,8-苯并喹啉(bzq)为环金属配体、对位取代吡啶为辅助配体的新型铂(II)配合物,相关成果发表于《Journal of Organometallic Chemistry》。研究采用核磁共振(NMR)、电喷雾电离高分辨质谱(ESI-HRMS)、单晶X射线衍射、紫外-可见吸收光谱和光致发光光谱等技术,结合时间依赖密度泛函理
来源:Journal of Organometallic Chemistry
时间:2025-06-22
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新型固溶体Na2-y(Cs/K)yTiF6:Mn4+红色荧光粉的绿色合成、晶体场优化及其在高性能暖白光LED中的应用
在能源问题日益严峻的背景下,固态照明技术因其高效节能特性成为研究热点。磷光体转换白光发光二极管(pc-WLEDs)作为第四代照明光源,广泛应用于背光显示和室内照明。然而,传统蓝光芯片结合YAG:Ce3+黄光荧光粉的方案存在显色性差(Ra4500 K)等问题。为解决这一瓶颈,Mn4+激活的氟化物红色荧光粉因其630 nm特征发射峰和温和合成条件备受关注。但现有合成工艺依赖剧毒氢氟酸(HF),且Mn4+的3d3电子构型易受晶体场环境影响,导致零声子线(ZPL)强度不稳定。辽宁教育厅基础科研项目支持的研究团队创新性地提出绿色合成路线,采用HNO3+NH4F体系替代HF,制备出Na2-y(Cs/K)y
来源:Journal of Molecular Structure
时间:2025-06-22
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哌嗪基阳离子双子表面活性剂的合成表征及其作为抗菌剂的应用研究
微生物污染如同潜伏的隐形杀手,时刻威胁着医疗、食品和水处理等领域的安全防线。传统抗菌剂在日益严峻的耐药性问题面前逐渐力不从心,而表面活性剂因其独特的两亲性结构,正成为对抗微生物的新武器。其中,双子表面活性剂(Gemini surfactants)凭借双亲水头基和双疏水尾链的"双剑合璧"结构,展现出比传统表面活性剂更强的表面活性和抗菌潜力。与此同时,哌嗪(piperazine)这一含氮杂环化合物因其优异的生物活性,在药物化学领域大放异彩。将这两大优势结合,埃及石油研究所的Ashgan I. Awad团队开启了一场分子设计的精妙探索。研究人员采用两步法合成策略:首先通过哌嗪与肉桂醛的Michael
来源:Journal of Molecular Structure
时间:2025-06-22
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基于金属有机框架Zn-CPP的色氨酸与酪氨酸荧光传感研究及其生物医学应用潜力
在生命科学领域,氨基酸作为蛋白质合成和代谢调控的核心分子,其异常水平与帕金森病、肝病等多种疾病密切相关。然而,传统检测方法如液相色谱-质谱(LC-MS/MS)和核磁共振(NMR)存在耗时长、成本高等缺陷。金属有机框架(MOF)材料凭借可调孔隙结构和荧光特性,为高灵敏度检测提供了新思路。浙江某高校团队在《Journal of Molecular Structure》发表研究,通过锌离子与2,6-二(4-羧基苯基)吡啶(H2CPP)配体自组装,构建了二维层状MOF材料Zn-CPP。该材料通过单晶X射线衍射表征显示,锌节点与羧基氧形成四配位结构,层间通过π-π堆积和氢键有序排列。实验发现,Zn-CP
来源:Journal of Molecular Structure
时间:2025-06-22