数学与物理

• mnist数据集上非线性激活函数relu的两个性质

  张华民;吴方婧;郑超;杨凯;齐雪;

  非线性激活函数在卷积神经网络的结构中起重要的作用，卷积神经网络是将高维数的线性不可分数据经卷积神经网络处理后变成低维数的线性可分数据，非线性的激活函数就是将高维非线性数据转化成低维线性可分数据最强有力的工具。基于激活函数relu通过坐标对称变换和旋转变换得到两类新的激活函数，并验证了这两类新构建的非线性激活函数在mnist上和激活函数relu能起到同样的效果。

  2024年03期 v.44;No.189 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 479K]
  

• 广义协变Hamilton系统与结构算子的应用

  王根;王心怡;

  研究了完整广义Hamilton系统平衡下的微分方程，得到了几何势函数的对数解，运用结构算子重新表示了由几何括号的刚性定理推导的引理公式，得到了一个推论，并举例说明。

  2024年03期 v.44;No.189 8-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 159K]
  

人工智能与自动化

• 基于相干分解的低复杂度同步检测算法

  朱文杰;姚雨晨;伏胜洋;

  针对5G下行同步系统高复杂度的联合检测问题，提出了一种低复杂度的相干两步检测算法。首先，在整数频率偏移(IFO)的检测阶段，采用相干累积技术处理信号的相位信息，通过分析累积相位差分估计IFO值。接着，为了避免在确定扇区身份时所带来的高复杂度，采用了基于符号误差的启发式算法，通过比较接收信号与每个扇区信号复数值之间的差异，选择符号误差最小的扇区作为最终结果。仿真结果表明，与传统联合检测算法相比，该算法能够有效降低计算复杂度，满足5G系统对定时同步的要求。

  2024年03期 v.44;No.189 13-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 367K]
  

• 基于分步降维的高维学习索引研究

  刘进军;徐政;乔凯;方振益;

  在数据量和复杂性不断增加的时代，文本、音频和图像等高维数据的数量显著增长，这些数据的利用也变得更加频繁。因此，设计和实现一种高效的高维索引结构变得至关重要。基于降维的索引已被证明可以提高高维数据的查询效率。然而，随着数据量的增加，这些技术不可避免地会遇到诸如查询效率降低和内存使用增加之类的问题。为解决此问题，提出一种基于降维的高维学习索引，通过分步降维的方式，将高维数据降维为有序一维数据，并以此训练学习索引模型。在合成和真实数据集上的几个实验表明，该索引结构可以有效地提升查询效率及减少内存占用。

  2024年03期 v.44;No.189 20-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 242K]
  

• 基于工业互联网的监测管理系统的设计与实现——以片烟仓储监测与养护为例

  胡白燕;梁赫西;江国舟;

  研究设计并实现了一个片烟仓储监测与养护数据管理系统，通过布置在仓库与烟草垛内的传感采集数据实现仓储烟叶的温湿度、箱温、氧气等环节因子全自动监测，利用各类大数据的采集、整合和分析，系统不仅指导了气体调控和养护作业，还实现了数据的智能化管理。在系统安全设计和实施过程中，充分重视数据的安全保障和隐私保护，包括数据的加密传输、权限控制、用户身份验证等措施，以及如何防范数据泄露和未经授权的访问。

  2024年03期 v.44;No.189 25-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 331K]
  

• 基于SRCKF算法的植保无人机定位估计

  王丹丹;余亮;谭开拓;李宏杰;

  基于高山丘陵地区地貌的复杂性、梯田间人工施药困难的背景下，针对植保无人机近地面喷洒任务的艰巨性，其自主导航定位技术的局限性，传统滤波估计算法对载体跟踪估计误差大、精度低、滤波不稳定等问题，提出了一种基于平方根容积卡尔曼滤波算法对植保无人机位置及姿态进行估计。较传统SRUKF、SRCDKF算法，文中算法既降低了状态量维数，又保证了数值计算效率及滤波精度。同等仿真环境下，实验结果表明，基于SRCKF-SLAM算法对载体位置估计精度最高，且稳定性最好；另外，在给定10°失准航偏角下，该算法对载体姿态角滤波估计，在近50 s内实现误差趋近于零，保证了植保无人机的精准导航。

  2024年03期 v.44;No.189 32-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 416K]
  

• 基于蝗虫优化PID控制的光伏MPPT技术

  徐林;刘瑞;邱萌萌;汪沛;

  光伏系统中最大功率点追踪(MPPT)由于受负载的随机性、太阳辐射的间歇以及环境温度的影响而变得复杂。针对这一问题，提出了一种基于MPPT技术的蝗虫优化PID控制(GO-PID)方法。在提出的MPPT中，蝗虫优化被用来调整PID控制的给定信号前馈分量，以处理由可变的光照和温度引起的所有不确定性，并研究了基于蝗虫优化PID的MPPT技术在快速变化的光照和温度下的性能。该算法克服了扰动&观测(P&O)传统技术最大功率点跟踪方法收敛速度慢、稳态振荡、跟踪效率低等缺点。通过仿真实验与P&O算法进行了比较，验证了该最大功率点跟踪算法的有效性和可行性。

  2024年03期 v.44;No.189 39-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 526K]
  

• 校园5G专网的设计与实现

  杨传斌;徐恬;朱玮玮;

  目前校园网存在明确的地域边界，应用限制在校园网内部，外部用户需要通过各种VPN系统接入校园网，存在使用不便性能下降的问题；其次，校园内移动终端接入校园网需要大量WiFi设施，投资大效果一般。利用5G网络高速率、低时延和高并发的特点，使用UPF分流技术构建校园5G融合专网，将访问校园网的数据通过5G融合网关到达校园网，扩展校园网边界，二次鉴权系统保证校园网接入安全，实现了大规模移动终端和物联网设备接入校园网，具备投资少性能好的优势。测试表明校园5G专网用户与校内用户体验一致，使用方便且性能优良。

  2024年03期 v.44;No.189 46-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 218K]
  

• 基于矿区运输的自卸车板簧承载强度分析

  陈成;陈中旺;

  自卸车在矿区进行运输作业时，因路况复杂，存在重载上坡、下坡的情况，所以对悬架系统的刚度要求比较高。为保证矿区自卸车安全和稳定的行驶，通过对自卸车板簧的材质、承载、受力、路况等方面分析，计算板簧刚度、平均应力，辅助使用强度分析软件CATIA、Hyperworks、Optistruct进行数据建模，得出板簧强度在不同条件下的表现及满载载荷下各板簧推荐值，为其运营和维护提供理论参考。

  2024年03期 v.44;No.189 53-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 316K]
  

• 虚拟仿真实验在物理实验教学中的应用

  张珑;陈镜宇;王雪妍;

  在互联网技术蓬勃发展的新背景下，传统的物理实验教学模式的弊端日益凸显。为了提高物理实验教学的质量，促进学生对物理实验的探索研究，深入分析了虚拟仿真实验教学应用中的各种优势以及不足之处。物理实验教学传统的教学模式加入虚拟仿真实验的混合式教学模式，希望可以为物理实验教学改革的发展方向提供一定参考价值。

  2024年03期 v.44;No.189 62-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 213K]
  

材料科学与环境

• “双碳”背景下黄石市农业碳排放特征及脱钩效应研究

  吴乐知;余石俊;袁江龙;

  研究工业城市黄石市农业碳排放特征、驱动因素与脱钩效应，可为黄石市农业、工业等领域制定差异化碳减排政策提供理论参考，以促进农业低碳发展。基于碳排放系数法、LMDI模型、Tapio脱钩模型分析了黄石市农业碳排放量及其主要影响因素和脱钩效应。结果表明：1)2000～2021年黄石市农业碳排放总体上表现为先上升后迅速下降的倒“U”型变化态势。2)经济发展水平因素是促使黄石市农业碳排放的主要因素；经济发展水平因素和劳动力因素正向驱动农业碳排放，农业生产效率因素和农业产业结构因素抑制农业碳排放。3)黄石市农业碳排放脱钩状态有弱脱钩和强脱钩两种。4)黄石市农业碳汇总量呈现增加的趋势，净碳汇强度整体表现为增长的变化特征，黄石市农业碳减排已取得一定的成效，今后应深入发展绿色低碳农业，为实现“双碳”目标贡献力量。

  2024年03期 v.44;No.189 67-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 253K]
  

生命科学与健康

• 鄂东南典型湖泊超微型真核浮游生物多样性及其与环境因子的关系研究

  侯建军;兰聪;孙丽丽;胡一晗;刘科赛;李运涛;刘细霞;吴晓东;

  采用高通量测序技术对2017年10月鄂东南典型湖泊龙感湖、太白湖和武山湖的超微型真核浮游生物群落组成及其与环境因子的关系进行了研究。结果显示，龙感湖、太白湖和武山湖均处于富营养化状态，TBH2和WSH3测站可能暴发了局部硅藻水华。三湖中检测到的主要类群为9门2纲2目，分别为：硅藻门、隐藻门、绿藻门、双并鞭虫目、纤毛虫门、金藻门、隐真菌门、甲藻门、壶菌门、领鞭虫目、卵菌门、硅鞭藻纲和网粘菌纲。硅藻门、隐藻门和绿藻门是三湖的超微型真核浮游生物优势类群，浮游生物组成在湖泊间的空间差异并不显著。研究表明，溶解氧、电导率、氧化还原电位和氨氮是龙感湖、太白湖和武山湖超微型真核浮游生物群落的主要环境影响因子。

  2024年03期 v.44;No.189 78-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 476K]
  

• 大五人格对高职学生心理健康的影响：有调节的中介模型

  王艳红;丁锐;

  为探究家庭支持在大五人格与高职学生心理健康关系中的中介作用和调节定向的调节作用。采用大五人格问卷、家庭支持问卷、定向调节问卷和心理健康自评量表对泉州地区600名高职学生进行调查，有效回收问卷572份，有效回收率95.33%.使用SPSS22.0进行分层回归检验和PROCESS的模型14进行Boot-strap检验。结果：1)大五人格的外向性、宜人性、尽责性、开放性和神经质五个维度对家庭支持具有显著的预测作用，家庭支持能正向预测心理健康，即大五人格通过家庭支持的中间作用间接影响心理健康；2)调节定向促进和调节定向预防与家庭支持的交互项均能负向预测心理健康，即调节定向在家庭支持与心理健康关系中调节效应显著。研究综合考察大五人格与高职学生心理健康之间的作用机制与边界条件，探讨家庭支持在这一过程中的中介作用，以及调节定向对这一中介路径的调节作用。

  2024年03期 v.44;No.189 87-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 193K]
  

教学与教育测量

• 科研型教学模式的成效分析——以湖北师范大学光电专业本科生和光学工程硕士研究生为例

  孙四梅;刘昌宁;江超;单传家;刘娜;方婷;

  主要探讨科研型教学模式在本科教学和硕士研究生教学的成效和优势，采取分组责任制和小组导师制开展教学研究工作，全面提高学生在学习上的主人翁意识，增加学生和老师之间的交流，增强师生之间的深厚情谊。经过科研型教学模式培养的学生各类学术活动参与度明显提高，湖北师范大学2019级本科光电专业一个行政班30人现已有科研立项、大创项目、科研文章和A类学科竞赛等方面共18项成果；湖北师范大学2020级光学工程硕士研究生5人教学班以第一作者在国内外学术期刊上已发表高质量论文共16篇。这种教学模式在湖北师范大学2020级光电本科生和2021级光学工程硕士研究生的培养中也取得了很好的成效。科研型教学模式成效显著，有利于对学生形成长效考核机制，培养一流人才。

  2024年03期 v.44;No.189 95-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 159K]
  

• 无机化学实验课程中碳族元素的教学思考与创新

  周建清;李鹏飞;夏昕怡;赵义;谢云龙;杨伦;孙娟;滕春霖;吕宝兰;

  传统无机化学实验碳族元素教学存在课程思政和创新元素不足、教学内容更新慢和评价体系单一等问题，不利于学生的全方面发展。根据无机化学实验碳族元素的教学目标和现状，结合全过程育人的时代背景，需要在传统授课模式中有机融合课程思政和科研创新的教学元素，以思想和科研创新促进教学，并与时俱进更新无机化学实验碳族元素部分的教学内容。进一步在教学模式与方法上进行改革创新，融合传统实验教学、多媒体教学和虚拟线上实验等多种方法将抽象教学内容具象化，化被动学习为主动学习，并培养学生的独立思考能力。此外，本研究推进该实验课程的多维度和量化考核改革，充分调动学生学习的积极性，培养学生热爱学习、勇于创新和爱国精神，大幅提高无机化学实验碳族元素的教学效果。

  2024年03期 v.44;No.189 100-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 119K]
  

• 基于熵权-灰色关联分析法的项目化学习综合评价模型

  张铁成;郭红萍;王晓楠;方欣雨;

  分析项目化学习的特征，确定过程性评价指标，引入隶属函数，提出基于熵权-灰色关联分析法的综合评价模型。最后选取国内某中学的案例数据进行实证研究。

  2024年03期 v.44;No.189 107-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 230K]
  

• 教学评一体化教学模式在有机化学实验教学中的探讨

  张德华;周莹;陈媛;涂越姿;冯思燕;蔡学能;李晓燕;程昭仪;

  为了有效提高有机化学实验课程的教学效果，针对该课程教学的欠缺之处，提出了“三位一体”的新型教学模式：即知识内容—课堂策略—评价方式作为一个有机整体。将教学内容划分为不同的三个模块，将教学模式转变为师生共同主导，将发展性评价融入评价体系中。以苯甲醇和苯甲酸的制备实验为例，介绍了的“三位一体”教学模式特点、设计及实施方法，该模式可形成多元互动体系，使教师展开高质量教学、学生主动参与课堂，师生之间教学相长，互相促进。

  2024年03期 v.44;No.189 113-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 245K]
  

• 《湖北师范大学学报(自然科学版)》征稿启事

  <正>《湖北师范大学学报(自然科学版)》由湖北省教育厅主管、湖北师范大学主办的国内外公开发行的自然科学类学术期刊,是中国期刊全文数据库全文收录期刊、中国学术期刊综合评价数据库统计源期刊、中国核心期刊(遴选)数据库收录期刊、首届《CAJ-CD规范》优秀期刊、中文科技期刊数据库收录期刊、湖北省优秀期刊。《湖北师范大学学报(自然科学版)》主要刊登数学、物理、化学、生物、计算机与信息、自动化与人工智能、体育、心理学等相关学科的科学研究、实验研究和教学研究成果。欢迎国内外相关科研工作者投稿。本刊热忱欢迎海内外专家学者惠赐佳作,来稿应为尚未公开发表的学术成果,论文基本内容不能先于《湖北师范大学学报(自然科学版)》在其他公开出版物以及在网络平台上发表。

  2024年03期 v.44;No.189 119页 [查看摘要][在线阅读][下载 528K]
  
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