基于数学与专业深度融合的信号与系统可视化教学

针对信号与系统等专业课程融合数学知识繁多、概念抽象等教学特点,利用MATLAB可视化工具对信号与系统专业课程教学内容进行了分类可视化教学研究．提出了深度融合数学知识背景下的专业课程分类可视化教学方法,并给出了可视化教学案例分析．该可视化教学方法在数学与专业深度融合背景下以问题、任务驱动为切入点,强化理论,突出实践,给学生提供一个具有直观性和自主性的学习环境．应用实践表明,分类可视化教学方法有助于利用可视化结果加强专业课程中的数学推导理论特性分析,总结应用规律,培养学生数学技术应用能力,促进学生专业教育素质培养．     

整合认知科学成果的科学可视化认识论

科学可视化在科学史上为科学研究提供了认知优势,并启发了大量的科学成果,但其如何形成这一认知优势可分解为三个认识论问题。本研究基于所有认知行为都是基于大脑内部的认知机制这一前提,认为科学可视化是通过外部视觉刺激影响内部认知,并在这个研究思路上,通过大量的文献研究与建模,构建了三个模型分别回答三个认识论问题：解释视知觉创造力的“意象-图式-表征”模型、解释外部视觉刺激带来认知优势的三要素解释框架、解释注意力与先验知识参与的双向模型。     

基于GTD模型的多视角多频带ISAR融合成像

多视角多频带逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)融合成像技术克服了单雷达成像分辨率受发射带宽和观测视角的限制,是提高ISAR成像的二维分辨率的新手段。在宽带小角度观测条件下,针对目标散射系数随频率变化的情况,提出一种基于几何绕射理论(geometrical theory of diffraction, GTD)模型的多视角多频带ISAR融合成像方法。首先,以GTD模型为基础建立ISAR成像回波模型;然后,将多视角多频带ISAR融合成像问题转化为信号稀疏重构问题,并采用正交匹配追踪算法求解,在保证融合成像质量的同时提高了的成像效率;最后,利用仿真实验验证了所提方法的有效性。     

高炉浓尘环境料面散射特性建模与成像

工业恶劣成像环境下的雷达图像常存在对比度低和清晰度差等问题,质量退化的图像直接影响计算机视觉任务的处理效果以及目标参数反演结果。因此,对高炉料面后向散射进行建模,并针对弥散浓尘环境下的随机粗糙料面成像,提出一种基于衰减补偿和散射修正的成像方法。考虑微波沿空间路径的传播损耗,在回波模型中加入环境因子,采用瑞利散射和积分方程法分别求解衰减系数和粗糙面的后向散射系数,从传输损耗和散射机理出发,对图像进行损耗补偿以及目标像素亮度的提升,减小图像因成像环境、目标距离以及表面起伏形状不同造成的信号强度差异。通过南钢3号高炉雷达数据验证算法,目标像素亮度差异平均减小4.33 dB,有效改善雷达成像中高炉径向距离起伏料面的成像性能。     

双层稀疏贝叶斯学习ISAR超分辨成像算法

传统贝叶斯成像常采用拉普拉斯分布进行成像特征表征,易使得成像结果过稀疏而容易丢失部分弱散射的结构特征,进而影响逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像精度提升。为实现高精度ISAR超分辨成像,本文采用伯努利-拉普拉斯混合稀疏先验对目标统计特性进行概率建模,利用双层稀疏对目标先验进行统计约束,从而有效模拟目标散射场统计先验。并在贝叶斯层级模型下,通过引入隐变量建模的方式对先验进行分层构建,在解决先验分布与高斯似然函数不共轭问题的同时简化贝叶斯推断,降低模型复杂度。为避免繁琐的手动参数调整,实现超参数的自调节,本文对各随机变量建立条件概率依赖模型,并利用马尔可夫链蒙特卡罗随机模拟估计算法解决高维积分和后验分布难以求解的问题,实现相关超参数的统计估计,提升算法自学习能力。仿真和实测数据均证明本文所提方法具有有效性和优越性。     

欺骗的认知神经网络模型

欺骗是一种当事人有意试图让他人相信某种错误信念,从而为自己或他人获取利益或规避损失的心理过程.已有的研究为揭示欺骗的神经机制提供了启示,但欺骗这一复杂行为中大规模脑网络的整体性作用尚未得到足够的关注.本文总结了欺骗的相关理论和研究,以及欺骗行为涉及的认知和情感加工过程,并在此基础上提出了欺骗的认知神经网络模型.该模型中,欺骗行为产生于动力系统、情感系统、认知系统和执行系统之间的动态交互过程,而奖赏网络、突显网络、中央执行网络和默认网络的激活和相互作用是其背后的神经基础.模型建立了欺骗相关的研究和理论、心理过程、心理功能、脑区与神经网络之间的联系,并有望对欺骗行为及其神经机制作出更为整体性、系统化的解释.     

功能化二氧化硅纳米材料在肿瘤治疗领域的应用

纳米材料(如脂质体、聚合物胶束、树枝状聚合物)基于其良好的物理化学特性,在药物递送、成像诊断等肿瘤诊疗领域拥有巨大的应用前景.其中,介孔二氧化硅纳米材料(mesoporous silica nanomaterials, MSNs)具有独特的孔径结构、较大的比表面积,并且其粒径大小、形貌结构易于调控,同时结合多种修饰手段,在生物医学领域引起了广泛的关注. MSNs材料功能化修饰后,可作为化学药物、基因、核酸、多肽、蛋白酶等治疗药物载体,在内、外源性刺激触发下,对肿瘤部位进行特异性靶向识别和可控性药物释放,使得肿瘤诊疗一体化成为可能.本文在对MSNs材料独特的物理化学特性进行介绍的基础上,综述了其在现代生物医学中的发展趋势,并展望了其在临床应用中的巨大潜力.     

墨子与“光学八条”

我们在日常生活中经常用到照相机,照相机的工作原理涉及小孔成像。你知道吗?小孔成像是我国古代伟大的学者墨子发现的。作为中国人,你是不是感到非常自豪?墨子的生平墨子,名翟,春秋末期、战国初期人,著名的思想家、教育家和科学家。他是墨家学派的创始人,弟子众多,有300多人。