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  • 个性化联邦深度学习框架在异构区域分布下预测大规模考试中的学生表现

    摘要全国教育体系中学生学业成就的预测建模面临着大规模数据效用需求与学生数据隐私严格要求之间的持续冲突。本研究通过一个高性能个性化联邦学习框架来应对这一挑战,该框架在模拟的区域联邦中预测了1,094,954名学生在全国高中入学考试中的总成功率百分位,在联邦训练过程中交换的是模型更新而非原始区域记录。利用包含31个多样化预测变量(涵盖学业历史、教学质量和社会经济因素)的大型数据集,本研究比较了三种神经网络架构,包括多层感知机(MLP)、联邦注意力模型和深度交叉网络(DCN)。为应对七个地理区域固有的区域异质性和非独立同分布数据,本研究采用了FedProx优化算法。结果表明,个性化联邦多层感知机取得

    来源:Scientific Reports

    时间:2026-09-09

  • 通过特征选择和重采样来改进数字土壤制图,以解决类别不平衡问题

    摘要在数字土壤制图(DSM)中,对不平衡土壤数据进行准确分类仍然是一个关键挑战。我们提出了一种两步预处理策略,将特征选择与重采样相结合以提高土壤类别预测的准确性。利用来自伊朗Darab地区的140个土壤剖面数据,我们结合了四种特征选择方法(VIF、PCA、Boruta和Expert Viewpoint)与合成少数样本过采样技术(SMOTE),并使用了三种分类器(C5.0、随机森林和XGBoost)进行评估。在所有测试的组合中,VIF + SMOTE与随机森林(RF)模型的性能最佳,其宏观F1分数提高了15.14%,可检测的土壤类别数量从四个增加到五个。这些改进效果因土壤类别而异:SMOTE提高

    来源:Scientific Reports

    时间:2026-09-09

  • 富水软土地层中管道隧道工作井抗浮稳定性研究

    摘要确保富水软土地区沿河管道隧道工作竖井在施工期和长期运营期的抗浮稳定性,是一项关键挑战。现有研究主要聚焦于一般地下结构的传统抗浮措施,忽略了利用底板压力注浆形成的土体加固体作为结构压重体的潜力,特别是对于受地下水位波动影响的深圆形竖井。本研究提出了一种新型被动抗浮措施——压重法,即在底板下方土层进行压力注浆。建立了经现场监测数据验证的三维有限元模型,系统研究了四个关键参数的影响:地下水位、注浆置换率、注浆深度和支护结构嵌固深度。结果表明,该方法能有效平衡浮力。当地下水位从洪水位降至最低水位时,抗浮安全系数提高了15.4%。注浆置换率的影响较小,而注浆深度和嵌固深度各增加8 m,安全系数分别提

    来源:Scientific Reports

    时间:2026-09-09

  • 广义地理物理Gardner方程中多种海洋波解的动力学行为及其轨道稳定性

    摘要科特韦格-德弗里斯(KdV)方程及其修正版本(mKdV)在科学和工程中有着广泛的应用。将科里奥利效应参数引入KdV方程所得的地球物理KdV(gKdV)方程,描述了地球自转对海水的影响。gKdV及其修正版本(mgKdV)均用于描述海洋色散海啸波的应用。在本文中,我们研究了结合gKdV和mgKdV模型的地球物理Gardner方程,以揭示海啸波的更多物理特性。我们采用了一些有效的解析方案,以提取该模型的行波解。特别是,我们采用了修正的tanh-coth展开法,以及用三角函数和双曲函数表示的一些有理形式解。另外,我们考察了嵌入的非线性、色散和微扰参数对模型波传播物理特性的影响。此外,通过引入Gri

    来源:Scientific Reports

    时间:2026-09-09

  • 阿萨姆邦Biswanath地区用于糖尿病相关病症的定量民族植物学及基于证据的抗糖尿病药用植物分析

    2型糖尿病(T2DM)是印度日益严重的公共卫生问题,而植物性疗法在阿萨姆邦仍十分重要。研究人员于2022年12月至2024年3月通过半结构化访谈调查440名信息人,并以凭证标本进行分类学认证,记录了用于糖尿病相关病症的植物,量化糖尿病特异性凸显度与共识,并将民族植物学指标与药理学证据整合。相对引用频率(RFC)与 fidelity level(FL)为糖尿病特异性指标,使用价值(UV)衡量所有病症下的民族医药通用性。已发表种级抗糖尿病证据被分级为无合格证据、仅体外(in vitro)、和/或体内(in vivo)及人体证据。研究人员共记录63个物种、57个属、39个科;83条植物部位使用记录中

    来源:Scientific Reports

    时间:2026-09-09

  • 基于3D高斯泼溅的高效大规模场景重建方法

    摘要基于高斯泼溅的三维(3D)重建凭借其实时渲染能力取得了显著成功。然而,对于大规模场景重建,现有方法由于在高重建质量与沉重计算开销之间难以平衡,仍然远未达到令人满意的效果。本研究提出了一种基于三维高斯泼溅的高效大规模场景重建方法。具体而言,我们将VGGT中的全局注意力机制替换为稀疏注意力机制,以提高计算效率。此外,我们引入了一种结构信息引导的dropout策略,根据不同的深度区域的结构信息自适应地抑制冗余高斯。在多个数据集上的大量实验表明,所提方法在保持高重建精度的同时,比当前最先进的模型更加节省内存。

    来源:Scientific Reports

    时间:2026-09-09

  • 大肠杆菌跨调控层面的残余需求偏差

    摘要经典需求理论预测,经常使用的基因应倾向于正调控,而很少使用的基因应倾向于负调控。我们在大肠杆菌(Escherichia coli)中对这一观点的一个较弱版本进行了检验:有效需求可能会偏向调控方向,但不会决定调控方向。有效需求通过一个调控性iModulon活跃的表达组条件占比来估计,带符号的调控在模块、调节因子以及调节因子-基因边三个层面上进行了汇总。最显著的关联出现在调节因子加权层,尤其是对于最多含50个靶标的局部调控子而言,而更广泛的汇总和边层面的汇总结果为正但精确度较低。外部重新拟合保留了正方向,而符号随机置换零模型未能将观测到的斜率与随机符号分配明确区分开来。综合来看,这些分析结果与

    来源:npj Systems Biology and Applications

    时间:2026-09-09

  • 基于机器学习的宽带CPW馈电开槽四端口MIMO天线,配备交叉中和线路,适用于C波段、X波段和Ku波段的卫星应用

    摘要本文提出了一种用于微波无线应用的紧凑型宽带四端口多输入多输出(MIMO)天线。该天线采用共面波导(CPW)馈电的带槽结构,并引入了一种新型的交叉中和线(CNL)以提高端口间的隔离性能。优化后的四端口MIMO配置实现了8.2 GHz(5.7–13.9 GHz)的宽阻抗带宽,其中端口间隔离度|S11| < -10 dB,覆盖了C波段、X波段以及较低的Ku波段。该设计的隔离度优于-20 dB,包络相关系数(ECC)低于0.003,分集增益(DG)接近10 dB。远场分析表明,在整个工作频段内辐射模式稳定,峰值增益为9.68 dBi。天线尺寸仅为30 mm × 30 mm × 1.6 mm(面积=

    来源:Scientific Reports

    时间:2026-09-09

  • U 型和 Y 型通风条件下采空区温度场演化及蓄热特性的实验研究

    摘要为研究U型和Y型通风条件下采空区的温度场演化规律及积热特性,建立了相似模拟实验系统。在沿空留巷模型中,对比了两种U型漏风(AL)条件和两种Y型风流方向下的温度场响应。测量温度为模型尺度实验值,仅用于相对比较,而非直接换算为原型采空区温度。在仅上下隅角漏风的U型通风条件下,受热区域主要集中在采空区中部,模型最高温度达到89 ℃。当沿工作面所有漏风点均打开时,模型最高温度与基准工况(88 ℃)接近,但超过参考阈值(T ≥ 76 ℃)的区域面积增大并向采空区深处扩展。在Y型通风条件下,沿空留巷进风侧工况模型最高温度为86 ℃,超阈值区域面积相对较小。而沿空留巷回风侧工况模型最高温度升至96 ℃,

    来源:Scientific Reports

    时间:2026-09-09

  • 有界穷举搜索为公平性约束决策树提供可审计的可行性评估

    摘要带有公平性约束的分类器需要关于可行和不可行设计选择的透明证据,但只有相对于完全指定的模型类,否定性结果才具有意义。我们将浅层决策树学习作为一个有界穷举搜索问题来研究,并施加对称选择率比率(SRR)、假正率(FPR)差距以及准确率的硬性约束。该过程枚举一个声明的有限类,并返回一棵可行的树或一个可审计的有界空间不可满足(UNSAT)结果;它不是群体公平性证明,也不是对无限制树的证明。在六个数据集上,每个数据集十次留出划分,有界搜索在 60 个配置中的 41 个返回了训练审计可满足(SAT)结果。在返回的 41 棵树中,12 棵(29.3%)在独立测试划分上同时满足预先设定的公平性阈值,对应于

    来源:Scientific Reports

    时间:2026-09-09

  • 瞳孔反应揭示了青少年学习者在第二语言词汇识别过程中的认知努力

    摘要已有广泛的研究表明,语言加工会对认知资源提出相当大的要求,尤其是对于必须同时协调多种语言的双语者而言。虽然以往的研究关注了双语语言加工过程中的自上而下语言控制机制,但直接研究双语词汇识别中自下而上词汇通达所涉及的认知努力的研究相对较少。因此,本研究聚焦于被认为能够调节双语词汇识别过程中认知负荷的因素,即同形词状态和词频。除判断准确率和反应时外,我们还测量了青少年德语母语者在学习第二语言英语过程中进行视觉词汇识别时的瞳孔大小变化。参与者完成了英语视觉词汇判断任务,其中德语-英语同形词和非同形词在词频上有所不同。我们发现了同形词状态和词频的主效应,同形词和高频词汇的反应更加准确和迅速。对瞳孔反

    来源:Scientific Reports

    时间:2026-09-09

  • 评估实验性 ITD 算法以实现准确的混合体积估算

    摘要准确估算林分蓄积量仍是基于遥感的森林清查工作中的主要挑战之一。本研究评估了若干单木检测(ITD)算法在机载激光雷达数据结合森林经营计划(FMP)清查信息条件下的表现与稳定性。在不同密度的激光雷达点云中对比了各算法的性能,并将结果与经营计划预测值及实际采伐记录进行了比较。在所测试的方法中,自适应AutoLMF算法在树木检测和林分蓄积量估算方面与参考数据的吻合度最高。LMF和LMFx等较简单的算法在低密度激光雷达条件下能够提供可靠的平均冠层高度估计。一种将激光雷达衍生结构指标与经营数据相结合的混合估算框架提高了林分级蓄积量估算的一致性与准确性。研究结果表明,该方法可用于提高结构均质林分中清查的

    来源:Scientific Reports

    时间:2026-09-09

  • 采用控制策略的四维疟疾传播系统分数阶建模与稳定性分析

    摘要本文探讨了疟疾,这是一种在非洲常见的蚊虫传播疾病,会导致发热、寒战和头痛。抗疟药物是治疗的关键组成部分,血液检测则用于诊断。疾病的预防与消除策略在很大程度上依赖于数学建模。为了预防并根除疾病,数学建模是至关重要的。本研究使用确定性模型识别了全球疟疾传播的模式,强调了以知识为基础的治疗方法作为预防策略的有效性。研究构建了一个四维流行病学模型,用于考察疾病传播的不同情景,同时确保系统的稳定性与可靠性。基本再生数由流行病学原理确定,同时识别了地方性流行平衡点与无病平衡点。此外,本研究还探讨了分数阶导数对传播动力学和控制策略的影响,利用图形化表示分析提高分数阶导数所带来的影响。本研究为公共卫生运动

    来源:Scientific Reports

    时间:2026-09-09

  • 合成方法对无钴 (CrMnFeNiAl)3O4 高熵氧化物纳米颗粒作为锂离子电池负极的性能与老化的影响

    摘要高熵氧化物(HEOs)作为锂离子电池有前景的负极材料正受到越来越多的关注,主要因为这类化合物结合了结构稳定性和较高的离子电导率。本研究通过水热法和机械化学法合成了一种无钴高熵氧化物负极材料(CrMnFeNiAl)?O?。系统研究了合成方法和铝含量对电化学性能的影响。利用包括XRD、XPS、SEM和TEM分析在内的结构和形貌特征表征了所制备的材料。在水热法合成的样品中,Al-H-N-0.5的颗粒尺寸最小,在0.5 A g?1电流密度下表现出最高的可逆容量,达到850 mAh g?1;而其对应的机械化学法样品Al-M-N-0.5在相同条件下表现出359 mAh g?1的容量。经过500次循环后

    来源:Scientific Reports

    时间:2026-09-09

  • 视黄酸处理的人脐带来源间充质干细胞在动物模型中减轻阿尔茨海默病

    摘要阿尔茨海默病(AD)是一种多因素神经退行性疾病,其特征是 Aβ 斑块和神经原纤维缠结的积累,导致认知功能衰退。当前的治疗选择只能提供症状缓解,并不能纠正潜在的疾病过程。人脐带来源间充质干细胞(hUC-MSCs)和视黄酸(RA)在促进神经元再生方面显示出潜力。尽管据报道经 RA 处理的 MSCs 可增强神经元分化,但其在 AD 相关分子变化和功能障碍方面的影响尚未得到充分研究。本研究旨在评估经 RA 处理的 hUC-MSCs 对阿尔茨海默病小鼠模型中 AD 相关病理和功能变化的影响。将经 RA 处理的 hUC-MSCs 施用于链脲佐菌素(STZ)诱导的阿尔茨海默病小鼠模型。对所有实验组进行了

    来源:Scientific Reports

    时间:2026-09-09

  • 无霜冰箱化霜水蒸发的数值模拟与参数分析

    摘要本研究调查了家用无霜冰箱中的除霜水蒸发过程,该过程受复杂的多相物理机制和耦合热力学参数的支配。研究设计了一套实验装置,并通过三次重复性测试进行了验证,在水蒸发量测量中最大偏差仅为3%,显示出极高的可靠性。同时,开发并验证了一个三维计算流体力学(CFD)模型,该模型采用可实现k-ε湍流模型,与实验数据的平均偏差为4.0%。采用全因子实验设计(DOE)系统评估了热气盘管热源、冷凝器表面温度和风扇转速的影响。帕累托分析表明,虽然热气盘管热源是蒸发的主要驱动力,但风扇引起的表面空气运动也起着至关重要的作用。最后,建立了一个高精度预测经验相关关系(R2:0.9963,RMSE:5.88),可作为优化

    来源:Scientific Reports

    时间:2026-09-09

  • 基于非周期结构卢卡斯序列的四焦点衍射透镜

    摘要本工作中,我们提出了一族基于卢卡斯数列的新型非周期衍射透镜,分别采用二值相位和 kinoform 构型实现。这些透镜沿光轴产生四个焦平面,具有部分均衡的能量分布,从而能够更好地控制轴向光分布。对比分析表明,kinoform 设计在主焦平面处提供更高的辐照度,而焦平面之间的轴向位置直接取决于黄金比例,这反映了卢卡斯数列的内在特性及其与斐波那契数列的密切关系。所提出的透镜在光阱应用中显示出巨大潜力,可同时束缚多个粒子;在多焦点成像系统中,通过并行采集可减少扫描时间并保持各焦平面间的均匀分辨率;此外还适用于四焦点人工晶状体。本研究展示了基于卢卡斯数列的衍射透镜在先进的光学及激光技术中的通用性。

    来源:Scientific Reports

    时间:2026-09-09

  • 杂化PANI/AB填充天然橡胶乳胶泡沫介电性能优化及其在智能传感器领域的应用

    摘要本研究采用邓禄普发泡法,以乙炔黑和聚苯胺作为增强填充剂,制备了导电天然胶乳泡沫。利用响应面法—中心复合设计法,系统研究了硫化温度和填充剂含量对介电常数的影响。采用平行板电容法测得所制备样品的介电常数范围为1.5至5。方差分析表明,混合填充剂总浓度对样品介电常数的影响大于单独填充剂的影响。在优化研究中,当聚苯胺用量为2.5 phr、乙炔黑用量为2.5 phr且硫化温度为120 °C时,获得了12.7908的介电常数。这表明,要实现性能的提升,硫化温度需处于最佳范围内,同时需增加填充剂的浓度。天然胶乳泡沫能够在保持轻质多孔结构的同时改善其介电性能,而混合导电填充剂的引入可显著提升泡沫的介电常数

    来源:Scientific Reports

    时间:2026-09-09

  • PSEG通过即插即用的结构边缘引导技术提升了人体姿态估计的效果

    摘要在密集遮挡场景中,人体姿态估计存在关键点检测错误和关节错位的问题。由于缺乏高质量的人体边缘数据以及专用检测器,现有方法难以有效利用结构边缘约束。我们提出了PSEG(即插即用的结构边缘引导框架),该框架用于解决多人姿态估计中的遮挡问题。我们创建了PSEG-Bench,这是一个大规模的2D多人边缘数据集,通过SMPL投影结合APDC-RPDC自适应形态学优化技术生成,为模型提供了可靠的训练数据。我们开发了一个轻量级的PSEG模块,该模块采用半监督学习方法从20万个未标注的实际帧中学习,以弥合SMPL投影边缘与真实边缘之间的差距,并实现了动态的置信度阈值。消融实验表明,我们的单尺度输入方法仅增加

    来源:Scientific Reports

    时间:2026-09-09

  • 1994年至2024年澳大利亚犬脑肿瘤流行病学分析

    脑肿瘤是犬类神经系统疾病中相对罕见但具有临床意义的重要病因。本研究旨在估算澳大利亚犬脑肿瘤的发病率,评估时空分布模式,探索肿瘤类型与犬种之间的关系,评估选定脑肿瘤确诊后的生存情况,并识别动物个体层面的风险因素。研究人员利用1994年至2024年期间参与VetCompass Australia(VCA)登记系统的兽医诊所的临床记录,进行了一项回顾性横断面分析。通过目标关键词搜索策略检索记录,使用AI辅助提取工具进一步处理,并人工审核以确保准确性。在确定的926例病例中,109例(11.8%)为原发性肿瘤,33例(3.6%)为继发性肿瘤,784例(84.7%)被归类为未确诊脑肿瘤。总体发病率为每1

    来源:Scientific Reports

    时间:2026-09-09


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