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应用物理结合的人工智能方法提升“21·7”河南极端强降水预报 被引量：1
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作者 钟琦 张智察 +4 位作者 姚秀萍 侯劭禹 傅慎明 曹勇 敬林果 《中国科学：地球科学》 CSCD 北大核心 2024年第5期1680-1701,共22页
极端强降水是破坏和影响最为巨大的自然灾害之一,而由于其罕见性和独特性,其发生演变的精准预报极具挑战.本文以2021年河南“21·7”极端降水事件为对象,基于异常物理特征分析和多模式预报偏差理解,通过在损失函数中采用与降水物理... 极端强降水是破坏和影响最为巨大的自然灾害之一,而由于其罕见性和独特性,其发生演变的精准预报极具挑战.本文以2021年河南“21·7”极端降水事件为对象,基于异常物理特征分析和多模式预报偏差理解,通过在损失函数中采用与降水物理和数据特征更相适的优化指标和约束,开展降水预报的机器学习订正试验,有效改进了强降水强度和落区预报.研究发现,通过学习异常物理特征与强降水的关系,可显著提升降水预报的强度,但降水的落区很难调整,也容易带来较大空报;这一方面是由于极端降水事件过程中相对稳定维持的异常环流和物理特征主要包含较大尺度信息,与模式降水偏差具有一致性,另一方面由于极端降水样本稀少,因此相应采用的算法复杂度较低.通过多模式降水的机器学习融合,有潜力提取各模式降水预报精细结构的优势,显著改进降水落区预报,但降水强度提升有限.本文基于“好而不同”的多模式融合,再结合适量异常特征可达成综合调整强降水落区和降水强度的效果.研究为提升极端性强、变率大的强降水精细化预报进行了创新探索,也为未来物理融合人工智能方法提供参考. 展开更多
关键词 极端降水事件 精细化检验评估 异常物理特征 多模式融合 机器学习
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墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷表面纳米结构调控及其对成骨细胞作用的研究
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作者 敬林果 杨晨 +3 位作者 郇志广 徐合 柯勤飞 常江 《中国修复重建外科杂志》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期363-369,共7页
目的探索墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷(cuttlefish bone transformed hydroxyapatite,CB-HA表面纳米结构的制备与调控,以及不同尺寸纳米结构对成骨细胞黏附、增殖以及ALP表达的影响。方法取墨鱼骨制备成直径10 mm、厚2 mm的注水骨片后... 目的探索墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷(cuttlefish bone transformed hydroxyapatite,CB-HA表面纳米结构的制备与调控,以及不同尺寸纳米结构对成骨细胞黏附、增殖以及ALP表达的影响。方法取墨鱼骨制备成直径10 mm、厚2 mm的注水骨片后分为4组,分别与不同浓度磷源溶液混合,置于水热釜,放入烘箱于120℃反应24 h后,组1~3样品不作处理,组4进一步于1 200℃下烧结3 h,去除表面结构作为对照。采用X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、电感耦合等离子体原子发射光谱分析各组CB-HA化学成分,扫描电镜、比表面测试仪、孔隙率测试仪分析其物理结构。取第4代MC3T3-E1细胞分别与4组CB-HA共培养,培养1 d后扫描电镜观察细胞形态,1、3、7 d后用MTT法分析细胞增殖情况,7、14 d后用p NPP法测试细胞ALP表达情况。结果 4组CB-HA X射线衍射光谱均见羟基磷灰石的峰形,红外线吸收光谱示红外吸收峰与羟基磷灰石一致,电感耦合等离子体原子发射光谱分析显示钙磷比为1.68~1.76。扫描电镜观察见组1~3 CB-HA表面分别为大、中、小尺寸团簇结构,组4表面没有明显纳米结构。4组CB-HA比表面积比较差异有统计学意义(P<0.05),孔隙率比较差异无统计学意义(P>0.05)。与组4相比,组1~3孔径<50 nm的微孔更多,并且随着纳米团簇结构尺寸的减小,微孔逐渐增多。与细胞共培养后,扫描电镜及MTT检测示,与组1、4相比,组2、3 CB-HA表面细胞黏附及增殖均更好,并且细胞有更多的ALP表达(P<0.05)。结论通过控制磷源溶液中铵根离子浓度能够调控CB-HA表面纳米团簇结构的尺寸,并且在CB-HA表面引入小尺寸团簇纳米结构能够改善材料的细胞黏附、增殖以及ALP表达,这种作用可能与纳米结构引起比表面积增加有关。 展开更多
关键词 骨组织工程 墨鱼骨 羟基磷灰石 多孔陶瓷 纳米结构
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