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关键词： 生成式信息系统   心电图   量子生成对抗网络   量子双向门控循环单元   量子卷积神经网络  

摘要： 据统计,我国心血管疾病患病人数约达3.3亿,每年因为心血管疾病死亡的人数占总死亡人数的40%.在这种背景下,心脏病辅助诊断系统的发展显得尤为重要,但其开发受限于缺乏不含患者隐私信息和由医疗专家标注的大量心电图(electrocardiogram,ECG)临床数据.作为一门新兴学科,量子计算可通过利用量子叠加和纠缠特性,能够探索更大、更复杂的状态空间,进而有利于生成同临床数据一样的高质量和多样化的ECG数据.为此,提出了一种基于量子生成对抗网络(QGAN)的ECG生成式信息系统,简称ECG-QGAN.其中QGAN由量子双向门控循环单元(quantum bidirectional gated recurrent unit,QBiGRU)和量子卷积神经网络(quantum convolutional neural network,QCNN)组成.该系统利用量子的纠缠特性提高生成能力,以生成与现有临床数据一致的ECG数据,从而可以保留心脏病患者的心跳特征.该系统的生成器和判别器分别采用QBiGRU和QCNN,并应用了基于矩阵乘积状态(matrix product state,MPS)和树形张量网络(tree tensor network,TTN)所设计的变分量子电路(variational quantum circuit,VQC),可以使该系统在较少的量子资源下更高效地捕捉ECG数据信息,生成合格的ECG数据.此外,该系统应用了量子Dropout技术,以避免训练过程中出现过拟合问题.最后,实验结果表明,与其他生成ECG数据的模型相比,ECG-QGAN生成的ECG数据具有更高的平均分类准确率.同时它在量子位数量和电路深度方面对当前噪声较大的中尺度量子(noise intermediate scale quantum,NISQ)计算机是友好的.

关键词： 控制流图   孪生网络架构   代码表征   语义相似性   克隆检测  

摘要： 针对现有代码克隆检测方法存在上下文信息缺失以及语义学习能力弱的问题,提出一种基于增强控制流图与孪生网络架构的代码克隆检测方法。该方法首先设计了代码表示结构ECFG(enhanced control flow graph),在控制流图中嵌入跨节点关联边以强化上下文信息的感知;其次构建基于孪生网络架构的代码语义匹配模型CGSMN(code graph semantic matching network)。该模型先融合多头注意力机制,提取节点中的关键信息,随后改进关系图注意力网络,捕获节点间的关联信息以生成图特征向量,再挖掘特征向量间的语义联系,计算语义相似度。在两个代表性数据集上进行实证,结果表明,与ASTNN、FA-AST和DHAST等方法相比,在BigCloneBench数据集上,F_(1)值提升了0.5~15.5百分点,在Google Code Jam数据集上F_(1)值提升了1.5~16.5百分点,证明了该方法针对语义克隆检测的有效性。

关键词： 赵爽弦图   中考复习   文化熏陶   生长课堂  

摘要： 核心素养的培养需要让学生经历数学生长的过程,中国传统数学文化是滋养学生数学生长的重要载体.文章以“赵爽弦图”为例,立足生长课堂理念,探讨如何在中考复习课中将数学文化与课堂教学深度融合,以促进学生数学核心素养的发展.

关键词： 臭氧浓度预报   长短期记忆网络   时间卷积网络   Transformer   开普勒优化算法   集合预报  

摘要： 针对普遍而严重的空气污染问题,特别是日益增加的臭氧污染对环境和公众健康带来的威胁,提出了一种融合长短期记忆网络、时间卷积网络、Transformer三种深度学习模型和元启发式算法开普勒优化算法的集合预报模型;通过分析臭氧与其他空气污染物及气象要素的相关性,选定了预报因子;分别搭建了长短期记忆网络、时间卷积网络、Transformer预报模型并开展独立的预报;采用开普勒优化算法融合3种深度学习模型的预报结果,最终生成集成预报结果;实验结果显示在北京地区臭氧小时浓度的多步预报中,提出的集合预报模型的均方根误差、平均绝对误差和决定系数均优于单一的深度学习模型长短期记忆网络、时间卷积网络和Transformer以及统计模型多元线性回归和传统机器学习模型随机森林;研究结果表明融合深度学习和元启发式算法的集合预报策略能有效提升预报模型的准确性和稳定性,验证了深度学习集合预报方法对臭氧污染预报的可行性。

关键词： 三能级系统   SU(3)李代数   无旋转波近似   非绝热布居数转移  

摘要： 外场驱动的三能级量子系统能够利用受激拉曼非绝热通道实现量子态相干布居数转移.本文在无旋转波近似下,利用SU(3)李代数方法逆向设计了可严格求解的三能级系统,研究了系统的动力学行为.结果表明,通过设定控制参数相应的边界条件,无论是在理想演化下,还是在考虑脉冲截断和中间态衰变的实际演化中,都可以实现高保真度的布居数转移.与现有的其他非绝热量子调控方案相比,本方案在非绝热动力学过程中不会产生Rabi振荡和脉冲的奇异性.

关键词： 区间不确定性   进化优化   高维多目标优化   综合平衡函数  

摘要： 利用进化算法求解含区间参数的高维多目标优化问题时,因个体在目标空间由点转变为超体形式,区间目标函数值的优劣比较相对困难,且难以有效平衡算法收敛性、多样性以及不确定性.此外,随着目标数的增加,区间不确定性将逐渐累积,算法耗时也急剧增加.对此,提出一种双空间多性能平衡函数引导的区间高维多目标进化算法,将最优解搜索过程中需要考虑的个体收敛性、种群多样性和不确定性有效地结合起来.首先,在目标空间定义虚拟最优解,利用个体区间距离建立收敛性度量;其次,利用分区参数将搜索空间划分成若干个子空间,个体的搜索空间多样性定义为其所在子空间个体数量在种群中的比例,并通过个体与种群中所有个体的平均相似度衡量目标空间多样性;最后,结合不确定性度量,提出双空间多性能平衡函数引导算法进行最优解选择.为了验证算法的有效性,所提算法在经过区间拓展后的DTLZ多目标基准测试问题上进行测试,与近些年提出的5种优秀的算法进行结果比较.实验结果表明,所提算法在求解含区间参数的高维多目标优化问题上具有较强的竞争力.

关键词： 水土保持   功能分区   措施布局   灵寿县   河北省  

摘要： 基于全国水土保持区划和河北省水土保持区划,结合自然地理条件、社会经济条件、水土流失类型、水土保持功能类别和措施配置等,将灵寿县分为西部山区水源涵养与生态维护区、中部丘陵土壤保持与蓄水保水区、东部平原人居环境维护与农田防护区3个水土保持功能区。基于各分区水土保持功能定位,针对性制定水土保持措施:西部山区水源涵养与生态维护区水土保持功能以水源涵养、生态维护为主,通过水土流失综合治理和生态清洁小流域建设提高区域林草植被覆盖率和水源涵养能力;中部丘陵土壤保持与蓄水保水区水土保持功能以土壤保持、蓄水保土为主,通过整治低标准农田、营造水土保持林和经济林、建设小型水利工程和水土保持工程等,减少泥沙下泄,控制农业面源污染,提高蓄水保土能力和土地生产力;东部平原人居环境维护与农田防护区水土保持功能以人居环境维护和农田综合防护为主,通过建设农田缓冲带、营造农田防护林网、推广雨水收集利用设施等,提高农业生产能力及人居环境质量,改善区域生态环境。