广州大学学报(自然科学版)

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基于链置换神经网络的印刷体汉字数字识别

广州大学学报(自然科学版). 2023, 22(1): 1-8.

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链置换技术是一种体外恒温无酶的分子计算技术，近年来已成为ＤＮＡ计算领域的常用技术，而人工神经网络是一种模仿生物神经网络结构和功能的计算模型。基于链置换技术可以用生物分子构建神经网络，并作为分类器用于执行各种模式识别任务。文章以链置换逻辑门为基础，构建了一个赢家通吃的分子神经网络计算系统，完成了印刷体汉字数字的模式识别任务。首先将代表数字模式的图片转化成用ＤＮＡ序列编码的分子数据，再将人工合成的ＤＮＡ数据链输入到分子神经网络计算系统中，该网络能够利用ＤＮＡ链置换技术执行生物分子计算，从而实现对输入ＤＮＡ数据模式的分类，最终的分类结果将会通过荧光分子修饰单链ＤＮＡ输出，并通过光电信号转换自动识别。仿真实验和生物实验证明了基于链置换的分子神经网络可以出色地完成印刷体汉字数字识别的任务。

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基于用户评分一致性的协同过滤个性化推荐算法

广州大学学报(自然科学版). 2023, 22(1): 9-16.

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在目前信息高速发展的时代，个性化推荐作为信息过滤的重要手段，是解决信息超载的最有效方法之一。协同过滤一直是解决个性化推荐比较热门的技术，其主要思想是计算用户之间的相似性或计算项目之间的相似性，然后根据用户或项目之间的相似性对目标用户进行推荐。文章基于协同过滤的思想，提出了一种结合用户评分一致性的单模投影算法，首先在用户与项目的关系二部图中计算用户之间的评分一致性，然后把一致性赋值作为压缩之后的单模投影权值，最后用Ｋ近邻找到相似用户并做出个性化推荐。在ＭｏｖｉｅＬｅｎｓ、ＦｉｌｍＴｒｕｓｔ和Ｊｅｓｔｅｒ等真实数据集上的实验表明，基于评分一致性的推荐算法达到了较好的效果。

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三类不含拉普拉斯特征值１的树

广州大学学报(自然科学版). 2023, 22(1): 17-24.

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设Ａ（Ｇ）为图Ｇ的邻接矩阵，Ｄ（Ｇ）为图Ｇ的度对角矩阵，称Ｌ（Ｇ）＝Ｄ（Ｇ）－Ａ（Ｇ）为图Ｇ的拉普拉斯矩阵，则特征多项式（μ）＝ｄｅｔ（μＩ－Ｌ（Ｇ））的所有根称为图Ｇ的拉普拉斯特征值。一个端点的度不小于Ｇ３，另一个端点的度等于１的路，被称为外部路。对于任意图Ｇ，如果Ｇ的外部路上包含Ｐ子图，则删除Ｐ３３不影响图Ｇ中拉普拉斯特征值１的重数。通过递归删除外部路上的Ｐ，刻画了不含拉普拉斯特征值１的星型３树、双星树和三星树。

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蛋白质与蛋白质相互作用预测模型综述

广州大学学报(自然科学版). 2023, 22(1): 25-32.

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蛋白质作为生命活动的物质基础，通过彼此之间的相互作用来参与生物信号传递、能量和物质代谢及细胞周期调控等，因此，预测蛋白质与蛋白质相互作用（ＰＰＩｓ）有助于从系统角度理解生命过程，同时为细胞机制的研究奠定重要基础。目前，高通量测序技术的进步使研究人员获取了海量的蛋白质相互作用数据。面对大量具有潜在可用性的ＰＰＩｓ数据，国内外研究人员提出了多种ＰＰＩｓ预测模型。文章综述了现有的基于计算的ＰＰＩｓ预测方法，并进行分类，讨论了其各自优缺点。最后对ＰＰＩｓ预测方法进行总结和展望，提出了未来可以深入研究的方向。

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基于投入产出分析的再生产循环动力学建模与解析

广州大学学报(自然科学版). 2023, 22(1): 33-44.

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中国经济已迈入以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展阶段。传统的投入产出分析虽然能够较好地反映生产网络的中间结构，但较难充分揭示价值流循环。基于马克思再生产理论与循环经济以及能源经济在体系构建思想上的一致性，借鉴生物物理建模方法构建宏观经济再生产循环动力学模型，并对其进行模拟解析。结果发现，在经济发展初期，可以通过大量的资源消耗取得较快发展速度；随着资源约束增强，经济发展速度逐渐放缓。结论较好地揭示了经济发展路径，为马克思经济增长理论提供了一个模型示例，并为双循环战略提供了一个注解和指引。

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二维变量信息视角下的概率犹豫模糊集决策方法研究

广州大学学报(自然科学版). 2023, 22(1): 45-50.

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将概率犹豫模糊集中的隶属度与概率看作二维变量信息，在二维变量信息条件下研究概率犹豫模糊集多属性决策问题。首先，将概率犹豫模糊数书写形式改为点坐标形式，并在此形式下建立概率犹豫模糊元几何距离函数模型与离差程度系数模型；其次，属性的评价值为概率犹豫模糊元，在考虑其内部元素的离差程度与相互之间离差程度基础上，采用熵值法确定属性权重；再次，使用新定义的几何距离函数与离差程度系数函数计算由概率犹豫模糊元组成的属性值，得到属性的综合值，并利用Ｍａｃｌａｕｒｉｎ对称平均算子对各方案属性的综合值进行集结，通过比较集结的方案属性综合值大小对各方案进行排序；最后用一个数值算例对本文方法进行验证分析，结果表明，该方法能够快速取得有效的排序结果。

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早型旋涡星系Ｍ８１１（ＮＧＣ３０３１）光谱能量分布的空间解析研究

广州大学学报(自然科学版). 2023, 22(1): 51-62.

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文章利用光谱能量分布（ＳｐｅｃｔｒａｌＥｎｅｒｇｙＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ＳＥＤ）拟合对近邻早型旋涡星系Ｍ８１（ＮＧＣ３０３１）的整体和局部区域进行从远紫外到远红外光谱的建模，旨在探究Ｍ８１星系中的星族和尘埃性质以及它们的空间分布。研究中，收集了来自包括ＧＡＬＥＸ、Ｓｗｉｆｔ、ＳＤＳＳ、２ＭＡＳＳ、ＷＩＳＥ、Ｓｐｉｔｚｅｒ和Ｈｅｒｓｃｈｅｌ的空间及地面望远镜／巡天获得的一共２７个波段的图像数据，并且将所有数据统一成相同的分辨率。通过对Ｍ８１整体和每个像素进行ＳＥＤ拟合，得到了Ｍ８１中的星族和尘埃等物理参数及其空间分布。发现Ｍ８１是一个整体年龄约为９５Ｇｙｒ（十亿年），恒星总质量约为３５４×１０１１Ｍ（太阳质量），整体恒星形成率约为０２９Ｍ／ｙｒ，光度约４２６×１０１１!⊙Ｌ（太阳光度），以年老恒星为主的星系。Ｍ８１的内部区域（主要由核球主导），包含了星系中最年老星族，其年⊙龄大约为１０Ｇｙｒ，恒星形成率低，尘埃消光小；外部区域（盘主导）年龄约为１Ｇｙｒ，年轻和年老恒星共存；星系中最年轻的恒星为４００Ｍｙｒ（百万年），主要分布在外旋臂中，这里恒星形成率高，尘埃消光严重。这些物理参数的空间分布图为分析Ｍ８１的形成和演化历史提供了线索，认为Ｍ８１的核球在宇宙的早期就已经通过碰撞形成，随后吸积伴星的气体产生盘结构，而旋臂结构是由于伴星的引力势能对盘的扰动而产生的最年轻的子结构。通过对ＳＥＤ的分析还发现，Ｍ８１的年老恒星辐射也会加热尘埃，这将给利用远红外辐射估计恒星形成率带来误差。在后续的研究中，将对Ｍ８１进行形态学解构，从而研究不同子结构中的星族和尘埃性质及其空间分布。

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ALAGN基紫外LED外延结构及其光学性能研究

广州大学学报(自然科学版). 2023, 22(1): 63-77.

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氮化铝（ＡｌＮ）作为一种宽带隙半导体，具有优异的物理和化学性能，在紫外发光二极管（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ，ＬＥＤ）领域有着广泛的应用。同样，发展较为成熟的氮化镓（ＧａＮ）在该领域也有着不可替代的作用。而高性能的器件需要有良好的外延层。ＡｌＧａＮ基紫外ＬＥＤ外延层的传统制备方法是采用金属有机化学气相沉积法（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＭＯＣＶＤ），但是由于该方法中存在着强烈的预反应和Ａｌ原子本身迁移速率慢等原因，导致外延层中出现大量缺陷，使得紫外ＬＥＤ器件的性能降低。此外，由于不同材料以及材料与空气的折射率存在差异，使得光难以逃逸到外界，大部分光被局域在芯片内部，从而降低光提取效率以及光强。为了提高器件的光学性能，一种新的紫外ＬＥＤ结构被提出，文章采用时域有限差分模拟（ＦｉｎｉｔｅＤｉｆｆｅｒ-ｅｎｃｅＴｉｍｅＤｏｍａｉｎ，ＦＤＴＤ）软件对该外延结构的光提取效率和出光强度进行了仿真。研究发现，与传统的ＬＥＤ结构相比，新型紫外ＬＥＤ结构的横磁波（ＴＭ）光模式和横电波（ＴＥ）光模式的光提取效率分别提高了１９１％和２９３％，最大出光强度分别提高了４２７８％和４７１８％，对器件的光学性能有着显著的改善。另外，文章还研究了新型紫外ＬＥＤ外延层的结构参数对器件整体光学性能的影响，在光源、物理模型尺寸和仿真条件等因素不变的情况下，获得了光学性能最佳的结构参数。

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北江流域侧条光唇鱼(Acrossocheilus parallens)的遗传多样性及核型分析

广州大学学报(自然科学版). 2023, 22(1): 78-85.

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为了解侧条光唇鱼（Ａｃｒｏｓｓｏｃｈｅｉｌｕｓｐａｒａｌｌｅｎｓ）的遗传多样性及染色体核型，文章通过传统形态学及框架结构测量研究北江侧条光唇鱼的形态学特征，活体注射植物凝集素（ＰＨＡ）和秋水仙素研究其染色体核型，对线粒体ＤＮＡ扩增及测序研究其遗传多样性。形态学结果显示，该群体的可数性状及可量性状与《中国动物志》存在一定的差异，如：可数性状中胸鳍鳍条数为１２～１４，而《中国动物志》中为１４～１６；可量性状中体长／体高、体长／头长、头长／吻长的比值均明显大于《中国动物志》中所描述的比值。Ｐｅａｒｓｏｎ相关分析表明，１０项可量性状和１７项框架结构性状均与体重呈极显著正相关（Ｐ＜００１）。侧条光唇鱼的核型公式为２ｎ＝１４ｍ＋１６ｓｍ＋８ｓｔ＋１２ｔ，染色体臂数ＮＦ＝８０，未发现异型性染色体。侧条光唇鱼线粒体Ｃｙｔｂ基因与Ｄ-ｌｏｏｐ序列分析显示，碱基Ａ＋Ｔ含量均高于Ｃ＋Ｇ含量，且Ｇ含量最低，表现出明显的碱基偏倚性。基于Ｄ-ｌｏｏｐ序列和Ｃｙｔｂ基因各单倍型之间的遗传距离分别为０００１～０００４和０００１～０００３，表明该群体各单倍型之间的遗传距离很近。Ｄ-ｌｏｏｐ序列和Ｃｙｔｂ基因的单倍型多样性指数（Ｈｄ）、核苷酸多样性指数（Ｐｉ）和平均核苷酸差异数（ｋ）分别为０４１４、００００７１、０５１４和０３８４、００００４１、０４６４，表明该群体的遗传多样性处于较低水平。

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内置垂直格栅矩形TLD水箱液体晃动特征的CFD数值模拟

广州大学学报(自然科学版). 2023, 22(1): 86-94.

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为研究内置垂直格栅矩形ＴＬＤ（ＴｕｎｅｄＬｉｑｕｉｄＤａｍｐｅｒ）水箱在外加水平激励下液体的晃动特征，文章基于计算流体动力学（ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＦｌｕｉｄＤｙｎａｍｉｃｓ，ＣＦＤ）方法，建立了相应的ＴＬＤ水箱模型，并利用ＦＬＵＥＮＴ软件进行液体晃动的力学性能数值模拟。将文章ＣＦＤ数值模拟结果与已有类似试验的实验数据进行对比分析，进一步验证了ＣＦＤ数值模拟结果的正确性。研究结果表明：①随底部水平外激励幅值的增加，液体晃动非线性逐步加剧，液体晃动幅度、阻尼比增大，无量纲水平控制力最大值逐步减小；②把垂直格栅放置在液体一阶晃动模态的归一化最大振幅处，能够有效地抑制液体晃动的非线性现象，垂直格栅放置位置越靠近水箱中部，ＴＬＤ系统阻尼比越大；③随着ＴＬＤ系统的水深比增大，内置垂直格栅构件的布置位置和尺寸相同时，ＴＬＤ系统的阻尼比逐渐减小。

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2023年, 第22卷, 第1期　刊出日期：2023-04-04

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