DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 讨论及文献复习 PV是一种BCR/ABL阴性的慢性骨髓增殖性肿瘤，是恶性克隆性疾病。绝大多数PV患者存在JAK2V617F [ 3 ] 。干扰素-α (interferonα， IFNα)是治疗PV的一线药物。许多临床试验证实IFNα不仅可以达到血液学缓解，而且可以达到分子学完全缓解 [ 4 ] [ 5 ] 。近期动物试验也显示JAK2V617F突变的造血干细胞对IFNα治疗更敏感 [ 6 ] 。但IFNα会有一些不良反应，如自身免疫性疾病、流感样表现、抑郁、心血管 Table 1 The change of thyroid disorders in the first subacute thyroiditi 时间 TT 3 (nmol/L) 1.2-3.5 TT 4 (nmol/L) 64-168 FT 3 (pmol/L) 3.2-9.2 FT 4 (nmol/L) 8.6-25.6 TSH(uIU/mL) 0.3-5.0 TG-Ab <30% TM-Ab <15% 2013.4干扰素治疗前 1.7 92 5 14 1.1 未查 未查 2013.6患亚甲炎时 3.7↑ 201↑ 9 27↑ 0.2↓ 10% 11% 2013.8亚甲炎控制后 1.4 82 5 12 5 9% 8% 表1. 第一次发生亚甲炎时干扰素治疗前后甲状腺功能变化 Table 2 The change of thyroid disorders in the second subacute thyroiditi 时间 TT 3 (ng/mL) 0.58-1.59 TT 4 (ng/dL) 4.87-11.72 FT 3 (ng/mL) 1.71-3.71 FT 4 (ng/dL ) 0.7-1.48 TSH(uIU/mL) 0.35-4.94 Anti-Tg (IU/mL) 0-4.11 Anti-TPO (IU/mL) 0-5.61 2016.4干扰素治疗前 1.01 6.49 2.63 0.90 2.63 1.54 0.37 2016.8再次患亚甲炎时 1.03 5.98 2.78 0.89 3.2 2.5 0.41 2016.9亚甲炎控制后 1.04 5.84 2.87 0.89 3.56 2.6 0.45 表2. 第二次发生亚甲炎时干扰素治疗前后甲状腺功能 事件、眼科疾病等，这使得20%~40%应用普通干扰素及20%~25%应用聚乙二醇干扰素的患者因上述不良反应造成治疗中断 [ 1 ] 。本例患者在第二次应用重组人IFNα治疗2月时出现了亚急性甲状腺炎，且有一过性甲亢症状，经糖皮质激素及β受体阻滞剂治疗症状缓解后逐渐减量至停药，停药后监测甲状腺功能一直正常。第三次应用IFNα治疗4月时出现了亚急性甲状腺炎，但本次症状较轻，甲状腺功能检查正常，口服布洛芬1周后症状缓解，复查甲功仍正常，停用干扰素2周后再次应用至2016年年底无不适。 我们在“中国知网”以“真性红细胞增多症”“甲状腺炎或甲状腺疾病”为关键词进行中文期刊搜索，未搜索出相关文章。在PubMed以“polycythemia vera”“thyroid dysfunction”“thyroid disease”“thyroiditis”为关键词进行英文期刊搜索，亦未搜索出相关文章。以“干扰素”“甲状腺炎”“甲状腺疾病”为关键词进行搜索中英文期刊，多为干扰素单药或联用抗病毒药物治疗肝炎后出现甲状腺炎或甲状腺功能异常的文章。 IFNα治疗最常见的不良反应之一是甲状腺炎，40%以上的丙肝患者在IFNα治疗过程中出现临床或亚临床甲状腺炎 [ 7 ] 。目前本人所能查到的文献中尚未有报道真性红细胞增多症患者IFNα治疗过程中出现亚急性甲状腺炎的病例。1985年Fentiman等 [ 8 ] 首次报道了IFNα治疗和甲状腺疾病之间是相关的。干扰素诱导的甲状腺炎(Interferon induced thyroiditis， IIT)根据流行病学特征分为自身免疫性IIT和非自身免疫性IIT [ 9 ] 。自身免疫性IIT表现为Graves’病、桥本氏甲状腺炎或产生甲状腺自身抗体但无临床症状。非自身免疫性IIT表现为破坏性甲状腺炎(早期出现甲亢毒症，晚期出现甲状腺机能减退)或非自身免疫性甲状腺机能减退。IIT的发病机制尚不清楚，推测可能有自身免疫性及非自身免疫性机制 [ 7 ] 。免疫性作用包括淋巴细胞、巨噬细胞、NK细胞、中性粒细胞、单核细胞等免疫细胞的激活、免疫应答向Th1途径转化、下调调节细胞功能和诱导细胞因子如IL-6等释放及MHC I类分子表达。直接的甲状腺毒性作用包括上调甲状腺特异性蛋白如TSHR、Tg、TPO、NIS的表达，以及诱导热休克蛋白的表达和甲状腺细胞凋亡。上述两种机制结合能引起甲状腺自身抗原释放，并将这些自身抗原递呈给残存的T细胞，这将触发旁观者效应所致的自身免疫反应。 本例患者有以下特点：1) 女性，IFNα治疗前甲状腺自身抗体阴性。有文献报道 [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] IIT在亚裔、女性及IFNα治疗前甲状腺自身抗体阳性的患者中更容易发生。2) 第二次IFNα治疗2月时发生亚甲炎，第三次IFNα治疗4月时发生亚甲炎。Koziclcwicz等 [ 13 ] 报道的乙肝患者聚乙二醇干扰素治疗后出现甲状腺功能异常最早发生在用药后6周，最晚发生在用药后48周，多数在半年左右，我们的病例IIT发生时间与其一致。3) 第一次发生亚甲炎时应用的是重组人IFNα，第二次先应用重组人IFNα后改为聚乙二醇干扰素。似乎IIT的发生与干扰素的剂型无关，但尚需进一步的研究确定。4) 两次发生亚甲炎，检测甲状腺自身抗体均阴性，故从分类上应属于非自身免疫性IIT。5) 第一次发生亚甲炎初期颈部肿痛、发热症状较重，且出现一过性甲亢毒症状，故停用IFNα，后因个人原因未再继续使用。第二次亚甲炎症状虽轻微，但因经验不足，谨慎期间仍暂停用了IFNα。有文献报道 [ 14 ] [ 15 ] 干扰素诱导的甲状腺功能异常是短暂的、可逆的、自限性的，可在干扰素治疗完成后自然缓解，故在大多数病例中不需中断IFNα治疗，仅在少数病例临床表现严重时需停止IFNα治疗。但亦有文献报道 [ 13 ] 干扰素诱导的甲状腺功能异常，虽未影响IFNα治疗的过程，无需停药，但即使在IFNα治疗结束后仍需要进一步的内分泌专科治疗。重新应用IFNα治疗时可再次发生甲状腺炎，因此再次治疗过程中要严密监测甲状腺功能 [ 16 ] 。丙肝患者应用IFNα的临床治疗指南推荐IFNα开始治疗时要测定基础TSH水平及甲状腺抗体，治疗过程中每2~3月监测1次。 IFNα可以出现甲状腺炎或甲状腺功能异常的不良反应，本例患者原发病为真性红细胞增多症，而目前文献中IIT均为乙肝或丙肝治疗过程中发生的，借鉴丙肝IFNα的临床治疗指南，我们在血液系统疾病应用IFNα治疗时应严密监测甲状腺功能及甲状腺自身抗体测定，一旦出现临床IIT，要根据临床症状决定是否停用IFNα，多数可继续使用，若甲状腺毒症状严重建议停用IFNα，再次治疗时一定要严密监测甲状腺功能。
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user: 摘 要 既往已有二尖瓣卡瓣的报道，但二尖瓣置换术后卡瓣行再次换瓣术的病例却极其少见，本文介绍了二尖瓣卡瓣后再次换瓣的病例1例，并结合相关文献对其诊治做了系统阐述。 关键词 :二尖瓣置换术，卡瓣，再次换瓣 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 病例报告 既往已有二尖瓣卡瓣的报道，但二尖瓣置换术后卡瓣行再次换瓣术的病例却极其少见，本文介绍了二尖瓣卡瓣后再次换瓣的病例1例，并结合相关文献对其诊治做了系统阐述。 患者男性，34岁，因二尖瓣置换术后18年，咯血2天，于2016年2月17日收住昆明医科大学第一附属医院。1998年患者曾因二尖瓣脱垂行二尖瓣金属瓣膜置换术，术后恢复良好，但未长期规律行华法林抗凝治疗。半年前出现乏力，未予诊治，2天前出现咯血，数次，为鲜血，每次量约20~40 ml，伴心悸。既往吸烟史7年，约15支/天。入院查体：体温36.8℃，心率110 bpm，呼吸24 bpm，血压129/84 mmHg；胸部正中可见一长约20 cm手术疤痕。听诊心尖区闻及金属瓣启闭音，胸骨左缘第四肋间闻及全收缩期吹风样杂音，肺动脉瓣区第二心音亢进并分裂。心电图示：窦性心动过速，重度电轴右偏，右心室肥厚。经胸壁超声心动图(TTE)示(见图1、图2)：1) 二尖瓣前向血流速度明显增高(考虑机械瓣急性卡瓣)；2) 主动脉内径增宽，极重度肺动脉高压(115 mmHg)；3) 左房径明显增大；4) 冠状静脉窦扩张；5) 三尖瓣中等反流。冠状动脉CTA示：左心房、右心室增大，肺动脉高压征象，二尖瓣区金属致密影，考虑瓣膜置换术后改变。凝血酶原时间：17.7 s，国际标准化比率：1.48，其他检查未见异常。入院诊断为二尖瓣置换术后卡瓣、右心扩大，三尖瓣反流、极重度肺动脉高压、心功能II级(NYHA分级)。美国心胸外科学会评分系统(STS)提示手术病死率为20.91% [ 1 ] ，欧洲心脏手术风险评分(logistic Euro SCORE) 65.27% [ 2 ] 。 入院后予抗凝、降肺动脉压等对症支持治疗后，心脏外科医师术前讨论分析认为有手术指征，遂于2016年2月25日行二尖瓣再次换瓣术。术中探查原机械瓣人工环表面完全为纤维瘢痕组织覆盖，一瓣叶活动受限，另一个瓣叶无活动，其附近可见大量血栓形成(见图3)。拆除病损瓣膜，彻底清除血栓，见瓣下大量增生的纤维瘢痕组织致左室流入道明显狭窄，充分疏通流入道后，予置换27号St.Jude机械瓣(见图4、图5)，心脏复跳后探查见三尖瓣，瓣环扩大，后叶瓣尖稍增厚，瓣膜反流明显。以30号爱德华4900环成型后反流消失。术后顺利康复出院。 图1. 二尖瓣金属瓣开放受限，瓣口血流 图2. 多普勒频谱提示舒张期流速明显增快 图3. 人工瓣环内膜化，瓣叶周围有血栓 图4. 人工机械瓣瓣中环形成，纤维结蹄组织沿机械瓣瓣环内侧增生，呈环状，似又一瓣环
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user: 2. 讨论 中国是一个瓣膜病多发国 [ 3 ] ，二尖瓣置换术作为瓣膜病的治疗方法之一 [ 4 ] ，术后极少出现瓣膜功能障碍，机械瓣急性卡瓣是二尖瓣置换术后的严重并发症，发生原因有 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] ① 血管翳增生：周围心内膜组织、肉芽或纤维组织的增生；② 血栓形成：陈旧性及新鲜血栓；③ 赘生物形成；④ 自体瓣膜残余组织干扰。目前经食道超声心动图(TEE)辅以三维成像是确诊急性卡瓣最敏感及特异的手段，但在某些危重情况下，如本例患者已无法耐受TEE 检查，可根据TTE的典型瓣膜形态特征和血流动力学改变进行诊断，为进一步治疗争取时间。本例患者发生二尖瓣置换术后卡瓣多考虑为术后未行长期规律华法林抗凝治疗，INR未达标，致瓣周大量血栓形成并保留的后瓣瓣下结缔组织增生，使瓣膜活动失灵，左室流入道梗阻(如图6)。 患者一旦确诊二尖瓣卡瓣，若无相应临床症状，且心功能尚可，Hurrel D，Shapira Y和Montorsi P等人 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] 建议将成功率高及并发症少的抗凝治疗作为首选，并且每半年行1次TEE和TTE，进行密切随访，但具体随访时间尚未见详细报道。而对于上述危急重症患者，二尖瓣开瓣音不清脆或消失，存在心源性休克、急性左心衰、，预示其病理生理基础为左房压过高，严重肺淤血，肺动脉高压，需立即行急诊手术，术中少数患者可行卡顿瓣膜旋转，而绝大多数患者需行二尖瓣再次置换手术 [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] 。 图5. 切除增生的“纤维环”，切除首次手术保留的后瓣叶 图6. 置入新的机械瓣 此外，Jorge Almeida指出有极少数患者甚至不出现卡瓣相关症状及心脏事件，他们是在术中行食道超声才得以发现卡瓣，值得我们注意 [ 5 ] 。 我们对急性二尖瓣置换术及卡瓣后行再次瓣膜置换术的体会如下：1) 虽然二尖瓣瓣膜置换术后极少出现功能障碍，但仍应警惕卡瓣发生，应该每3~6月行一次TTE随访；2) 若无相关禁忌，换瓣患者应在术后规律服用华法林抗凝治疗，并定期监测INR维持于2~3；3) 对于超声表现为金属瓣启闭不良伴团块样物质回声，舒张期前向血流增快，左房显著增大，右心扩张并重度肺高压的患者，需立即给予相关干预，加强抗凝治疗，若还合并心源性休克、急性左心衰等则再次换瓣术刻不容缓。总之，临床上患者病情千变万化，我们应综合考虑作出最佳决策。
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user: 摘 要 本文介绍了一种新型的数字化塞曼效应实验装置和PASCO系统的PASCO Capstone数据处理软件，在二者组成的实验系统下完成了塞曼效应实验现象的观察和视频记录，测量了在不同磁场强度下的电子荷质比。利用该方法最终计算出的电子荷质比的平均值为1.774 × 10^11 C/kg，与电子荷质比标准值1.759 × 10^11 C/kg的相对误差为0.853%，该方法具有易共轴调节、便于实验教学以及测量精度高于传统的测量方法等优点，可作为一种塞曼效应实验方法的参考。 关键词 :塞曼效应，PASCO Capstone软件，电子荷质比 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 1896年，荷兰物理学家塞曼发现，当把光源置于足够强的磁场中时，光源发出的谱线会发生分裂，分裂谱线的数量与原子能级有关，并且所发出的谱线都是偏振的。这种在外加磁场作用下，原子能级发生分裂的现象就被称为塞曼效应。塞曼效应是继法拉第磁光效应和克尔磁光效应发现之后的另一种磁光效应，它揭示了原子内部运动的量子效应，是研究原子内部结构的一种重要方法，在物理学史上具有重大意义 [ 1 ] [ 2 ] 。 塞曼效应实验的传统方法包括显微目镜法和拍摄底片法，在对实验现象进行观察时，两种方法都存在不便，显微目镜法容易使观察者视觉疲劳，拍摄底片法过程较繁琐，在对电子荷质比进行计算时，传统的目镜法随机误差较大，所测得的电子荷质比平均值相对误差约为1.5%左右，而拍摄底片法所测得的电子荷质比平均值相对误差约为1.1%，但拍摄底片法测量结果受感光时间影响较大 [ 3 ] [ 4 ] 。针对传统实验的缺陷，在对塞曼效应实验进行改进时，一般从实验装置、观测方法以及实验数据处理方法三个方面进行，随着数字化技术的发展与广泛应用，塞曼效应实验逐渐向着数字化方向发展，利用数字化技术设计的微机塞曼效应实验仪可以将塞曼效应现象搬到计算机屏幕上，从而解决了传统实验中实验现象观测困难的问题，同时，微机塞曼效应实验装置中利用各种编程软件设计的塞曼效应实验数据处理软件，可以很方便地测量干涉圆环直径和智能地计算电子荷质比，目前，利用微机塞曼效应实验仪进行实验的方法已经成为了各高校实验室塞曼效应实验的主流方法 [ 5 ] [ 6 ] 。然而，在实验实际操作中，光路的共轴调节是实验的一个重难点，在利用计算机软件进行干涉圆环直径测量时，在成像系统的像素和分辨率一定的情况下，光学元件共轴调节的越好，干涉圆环才会越锐细，测得的干涉圆环直径才会越准确，因此，共轴调节的好坏是影响电子荷质比计算精确度的重要因素，同时，过于智能化的实验软件不便于学生学习实验数据的详细处理步骤 [ 7 ] 。本文利用一种新型的塞曼效应实验装置，该实验装置在通用的光学元件的基础上进行了一定的集成化，可以减少共轴调节时的困难，同时，利用PASCO capstone软件进行数据采集和处理，使整个实验过程清晰、目的明确。
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user: 2. 塞曼效应实验原理 目前，在高校的近代物理实验中，通常是以观察汞灯的546.1 nm谱线的分裂来研究塞曼效应现象，从而验证磁场对光源的影响，并计算电子荷质比的，实验中一般利用法布里–帕罗(F-P)标准具作为干涉元件，它具有较高的分辨率，工作原理是利用光在两块镀膜的平面玻璃间反复反射而形成多光束的干涉圆环。 利用塞曼效应现象测量电子荷质比的公式如式(1) (1) 电子荷质比的参考值为1.759 × 10^11 C/Kg，与参考值相比，测量误差error(%)公式： ， (2) 其中，M是磁量子数，g是朗德因子，d是F-P标准具两平行玻璃板的间隔，e和m分别是电子的电荷和质量，c是光速，D (k) 是第k级干涉圆环直径，D (k)1 是第k级干涉圆环分裂后内部圆环直径，D (k−1) 是第k − 1级干涉圆环的直径。
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user: 3. 新型塞曼效应实验仪器及PASCO Capstone软件 3.1. 新型塞曼效应实验仪器 该新型塞曼效应实验仪为杭州博源光电科技有限公司生产的型号为BEX-8501的塞曼效应实验仪。其结构图如图1所示。 该实验仪器还包括一个可调直流恒流源，可提供笔形汞灯电压，以及产生连续变化的电流，从而提供连续变化的磁场，极大地方便了连续磁场变化下光谱分裂现象的观察，可调电流大小与磁场强度的对应关系如图2所示。电磁线圈置于一个可以旋转的圆盘上，中间打孔，在观察纵向塞曼效应现象时，可直接抽出铁芯，使光源的光从孔中发出，旋转电磁铁使磁场方向平行于光学导轨，微调光路即可。该实验仪的光学传输部分进行了集成化改进，其中，准直透镜和偏振片集成在一个升降架上组成准直偏振系统，干涉滤光片与F-P标准具集成在一个升降架上组成了滤光干涉系统，并将成像透镜和相机组装在一起成为成像系统，光学元件的集成化在一定程度上减少了实验中光学元件共轴调节时的困难，提高了实验效率，同时，相对独立元件的减少，使得光学元件在一定程度上得到了保护。成像部分使用了200万像素的CMOS工业相机，可利用USB数据连接线连接至计算机，结合计算机上的图像采集软件即可完成对图像数据的实时观察与采集。 该新型塞曼效应实验仪器相较于传统的塞曼效应实验系统具有以下优点：1) 磁场强度可连续变化；2) 光学元件通用且集成化；3) 利用图像传感技术与计算机技术，可以在较大视野范围内对实验现象进行观察，并对实验现象实时采集 [ 8 ] 。 3.2. PASCO Capstone软件 PASCO capstone软件是PASCO实验平台的核心之一，它是继DataStudio软件之后，PASCO公司推出的一款全新的功能更强大的实验软件，提供了包括影音、图片、示波器、FFT、信号发生器、表格、图表、计算器、数字表等多种功能，极大地促进了实验教学和方便了实验数据处理 [ 9 ] 。在本实验中主要利用其影音、计算器和表格功能，该软件的功能页面图如图3所示。 影音功能可用于录制实验操作过程，教师在进行实验演示时，可将标准的操作过程录制下来，以供学生参考学习，学生在实验时也可以将自己的操作过程录制下来，方便教师对他们进行考核；还可以录 图1. 新型塞曼效应实验仪结构图 图2. 电流大小与磁场强度对应关系 图3. PASCO capstone软件部分功能页面 制动态实验现象和对实验现象进行数据分析，本实验中主要利用其影音功能录制塞曼效应中光谱的分裂现象，再对分裂的干涉圆环进行直径测量。 表格功能和计算器功能相似，都可用于创建用户自定义量或者自定义计算方程式，当结合图表功能使用时，可以很方便地做出实验中各种数据量之间的关系曲线。
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user: 4. 实验过程及实验数据处理 实验过程主要包括两个方面的内容：其一，塞曼效应现象的观察和记录，分别观察记录纵向塞曼效应现象和横向塞曼效应现象，所谓横向塞曼效应就是指磁场方向垂直于光路方向时的塞曼效应，而纵向塞曼效应是指磁场方向平行于光路时的塞曼效应；其二，利用横向塞曼效应现象中的光谱分裂图像进行电子荷质比计算。 4.1. 塞曼效应现象的观察与记录 将汞灯插入电磁线圈中间，各个光学元件摆放在光学导轨的合适位置，将CMOS相机与计算机通过USB数据线连接，打开PASCO Capstone软件，创建视频显示页面，并点击录制带同步数据的视频选项，并在设置中选择视频记录的帧大小。打开汞灯电源，通过视频中的成像情况调节光学导轨上的光学元件直至干涉圆环清晰均匀地出现在视频窗口的中心位置，点击Capstone软件上的记录按钮开始记录视频，同时旋转恒流源电流调节旋钮不断增加电磁线圈的电流，观看光谱的分裂现象，直至能看到K − 2级的干涉条纹分裂成三条，记录此时的电流大小，并在电流磁场强度对应关系中找到此时的磁场大小，保存本次操作，并在此视频文件中标记最后的磁场强度。多次重复上述过程，记录不同磁场强度下的光谱分裂视频。 在垂直于磁场方向观察时，在不加磁场时，干涉圆环图像为图4(a)所示，随着磁场强度的加大，干涉圆环开始变粗，现象为图4(b)所示，在进行电子荷质比的计算时，一般利用π分量进行计算，旋转准直偏振系统中的偏振片90˚，图4(c)是磁场强度为1.019 T时π分量的干涉圆环图。 在观察纵向塞曼效应现象时，将电磁铁旋转90˚，抽出铁芯，微调光路。纵向塞曼效应现象为图4(d)所示。 4.2. 实验数据处理 该实验的数据处理包括在视频分析模式下测量横向塞曼效应现象中π分量干涉圆环的直径，计算电子荷质比和实验误差。数据处理过程如下： 1) 创建实验量、方程式，创建表格 根据实验需要，创建用户自定义量：包括常量F-P标准具的中间间隔 d ，Mg = M 2 g 2 − M 1 g 1 ，磁感应强度B，第k级干涉圆环的直径D (k) ，第k级干涉圆环内部圆环直径D (k)1 ，第k − 1级干涉圆环的直径D (k−1) ；然后在工具板中的计算器中编辑电子荷质比的公式(1)以及误差百分比公式(2)，其中，误差百分比中的绝对值，利用软件中提供的绝对值函数abs()；再创建一个表格，所创建表格的格式如图5所示。 2) 视频分析模式下进行干涉圆环直径测量 打开已经录制好的塞曼效应实验视频，进入视频分析模式，将放大镜与测量半径工具同时使用，测量干涉圆环直径。视频分析模式下进行干涉圆环直径测量图，如图6所示。 3) 在表格内记录实验数据，进行荷质比和误差的计算。 4.3. 实验结果分析 本方法在一种较良好的共轴调节程度下，所测得的不同磁场强度下的电子荷质比平均值及误差百分比记录结果如表1所示。 图4. 干涉圆环图像 图5. 实验表格 图6. 视频分析模式下进行干涉圆环直径测量 Table 1 The average value of e/m under different magnetic intensit 磁场强度(特斯拉) Intensity of magnetic (T) 电子荷质比平均值(库/千克) Average value of e/m (C/kg) 误差百分比(%) Error (%) 0.966T 1.800*10^11 2.900 1.063T 1.780*10^11 1.194 1.104T 1.776*10^11 0.966 1.137T 1.774*10^11 0.853 1.167T 1.741*10^11 1.023 1.196T 1.776*10^11 0.966 平均值 1.774*10^11 0.853 表1. 不同磁场强度下的电子荷质比平均值 通过计算分析可以认为，该方法测得的电子荷质比平均值为1.774 × 10^11 C/kg，与参考值的相对误差为0.853%，并且，当磁感应强度在1.137 T时，所测得电子荷质比的相对误差最小。
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user: 5. 结论 根据利用此方法进行实验时，当磁场强度为0.966 T时，分裂现象已经很明显，在进行电子荷质比测量时，磁场强度在0.966 T~1.2 T范围内时，误差较小，并且磁感应强度在1.137 T时，对电子荷质比的测量误差最小，最终测得的电子荷质比的平均值为1.774 × 10^11 C/kg，与参考值的相对误差为0.853%。该方法中所利用的新型塞曼效应实验装置，减小了共轴调节的困难，从而减小了干涉圆环直径测量时的误差，提高了实验效率，方便了实验现象的观察，利用PASCO Capstone软件进行实验分析和数据处理时，需要手动输入电子荷质比、实验误差计算公式，整个测量计算过程清晰明了，并充分利用数字化系统智能计算的优势，在不减少实验数据处理过程的基础上避免了繁琐的计算。
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user: 摘 要 室内定位技术解决了卫星信号到达地面时较弱，不能穿透建筑物的问题。传统的室内定位技术由于RSSI受限于多径效应和时间波动性，定位时有很大的不稳定性。针对WSN室内定位的关键性问题的研究，本文提出了一种基于RSSI的WSN的最速下降的定位算法。该方法通过三个接入点即参考节点来求出待测节点的坐标，结合了对数正态阴影衰落模型、三边定位算法以及最速下降法。本文先采用对数正态阴影衰落模型得出待测节点相对于各个参考节点的距离值；然后用三边定位算法求出定位节点的估计坐标；最后用最优化方法对估计的坐标值进行优化。仿真结果表明，相对于基于RSSI的传统定位方法，基于最速下降法的室内定位技术具有更高的定位精度。 关键词 :RSSI，室内定位，对数正态阴影衰落模型，三边定位算法，最速下降法 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着物联网相关技术的兴起，基于无线传感网络(wireless sensing networks， WSN)和无线局域网(wireless local area networks， WLAN)等面向区域的定位技术越来越受到各行业研究者的关注。目前的室内定位技术有GPS [ 1 ] [ 2 ] ，红外线 [ 3 ] ，超声波 [ 4 ] ，蓝牙 [ 5 ] ，WiFi [ 6 ] 等，这些技术运用广泛。测距的方法有TDOA [ 7 ] [ 8 ] ，TOA [ 9 ] [ 10 ] ，AOA [ 11 ] ，RSSI [ 12 ] [ 13 ] 等测距方法。RSSI的测距定位技术因具有硬件要求低，功耗小，没有时间同步，易实现等优点，得到了广泛的应用。但是复杂的室内环境使得定位精度较低，无法满足正常的室内定位要求。另外，室内环境中人员走动带来的突发性的干扰更使得室内定位的效果很难达到理想的程度，于是寻找一个比较理想的室内环境定位系统已经成为室内定位研究的热点。以前的通过三边定位算法求出来的坐标值存在一定的缺陷，它所求出来的是一个区域内的一个估计点，因此提出来一种用最速下降法的最优化方法对区域内的坐标值进行最优估计，使得误差值降低。 面向区域的定位技术是一个前景广阔的研究方向，而室内定位技术是其中的典型代表。文献 [ 6 ] 中H等人选择室内参考节点区域，并利用多构造分类器来测量参考节点的无线信号强度。M等人在文献 [ 7 ] 提出了一种射频方法的一部分，用高压变压器的局部放电检测和定位。文献 [ 8 ] 中韩霜等人计算出了时间补偿参数，然后计算移动节点与信标节点之间的距离，最后采用极大似然估计算法实现目标的定位。文献 [ 9 ] 中Z等人使用距离偏差模型来推导出一系列估计量作为第一步，然后使用三边测量发现目标的估计位置。文献 [ 10 ] 栾凤刚等人利用非视距(None Line of Sight， NLOS)状态鉴别的方法对室内信道环境的NLOS进行鉴别，并对各传感器分配权重，最后通过经典到达时间(Time of Arrival， TOA)算法，得到未知节点的位置。在众多定位测距技术中，基于RSSI的测距定位技术通过发射点和接收点之间的信号强度值来估计两点之间的传播损耗，再根据经验模型和相关理论知识将发射节点和接收节点之间的传输损耗转换为两点之间的距离，最后根据相应的算法推算出未知节点的位置。相对于其他技术来说，定位精度比较高。
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user: 2. 主要算法 室内定位算法中主要运用到的模型是对数正态阴影衰落模型，主要算法是三边定位算法和最速下降法。 2.1. 对数正态阴影衰落模型 利用传统的经验模型对数正态阴影衰落模型 [ 14 ] [ 15 ] 求得理论距离值 ，公式为： (1) 简化成： (2) 其中A为距离为1的时候接收信号强度值，n为衰减因子。 2.2. 三边定位算法 三边定位算法是分别以已知位置的三个接入点(Access Point，简称AP)为圆心，以各个到待测标签的距离最近参考标签的距离为半径做圆。所得的三个圆的交点为D。三边定位算法 [ 16 ] [ 17 ] 示意图，如图1所示。 设位置节点 ，已知A，B，C三点坐标分别为 ，它们到D点的距离分别为 。依据距离值以及室内布置的参考节点，采用三边定位算法求出目标的估计位置。列三组方程式： (3) (4) (5) 图1. 三边定位算法示意图 分别求出三组解，每一组方程组的解舍去离剩下的第三个点距离最远的解，三组解分别设为 ，用三边定位算法估计出D点的坐标 ，即， (6) 2.3. 最速下降法 对所求出的坐标值进行最优估计，采用最优化中的无约束优化条件中的最速下降法进行求解，首先建立目标方程，对于正定二次函数： (7) 精确一维搜索问题 (8) 其中 (9) 其中 为一阶偏导， 为二阶偏导， 为求解 的最优解时，在某一点 处，沿着负梯度方向 求得使目标函数 下降最快的方向，依次迭代下去，求得最优解。
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user: 3. 实验与结果分析 本实验是在15*15 m的室内环境中进行的，在设置障碍物以及人员走动的情况下，经过多次移动参考点的位置，记录其移动距离以及移动后的实验数据，首先对采集到的RSSI值用均值滤波的方法进行去噪分析，再采用经验模型中的对数正态阴影衰落模型确定出距离值，然后用三边定位算法和最速下降法分别实现目标节点的定位。仿真图最后采用基于matlab的仿真平台，利用RSSI信息来定位待测点的信息。实验中统计的数据如表1所示。 仿真所示横坐标是参考节点在距离盲节点越来越远时，每多移动0.1 m的距离，纵坐标是所测得的误差。如图2所示，是当A = −42，n = 2.5，(A是距离为1时信号强度值时，n为衰减因子)，三边定位算法和最速下降法的误差比较图。如图3所示，是当A = −42，n = 2时，两种算法的误差比较图。 Table 1 Experimental data shee RSSI均值 (图2)三边定位算法误差 (图2)最速下降法误差 (图3)三边定位算法误差 (图3)最速下降法误差 (−4.0，0.0) (2.0，3.0) (4.0，−1.0) −52.5 3.6828 1.7124 1.9650 0 (−4.0，0.0) (2.0，3.0) (4.0，−0.9) 3.7618 1.7134 2.2299 0.0280 (−4.0，0.0) (2.0，3.0) (3.9，−0.9) 3.9701 1.7602 2.4056 0.1273 (−4.0，0.0) (2.0，3.0) (4.0，−1.1) −47.5 4.1775 1.8077 2.6718 0.2621 (−4.0，0.0) (2.0，3.0) (4.1，−1.1) 4.2491 1.8627 2.9667 0.6840 (−4.0，0.0) (2.0，3.0) (4.1，−1.2) 4.4359 1.8910 3.1804 1.3012 (−4.0，0.0) (2.0，3.0) (4.2，−1.2) −54 4.5235 1.9526 3.1854 1.4869 (−4.0，0.0) (2.0，3.0) (4.0，−1.3) 4.7249 1.9875 3.1854 1.6364 (−4.0，0.0) (2.0，3.0) (4.3，−1.3) 4.7923 2.0024 3.3114 2.6 表1. 实验数据记录表 图2. A = −42，n = 2.5时误差比较 图3. A = −42，n = 2时误差比较图 从图3中可以看出，当衰减因子为2.5时，使用三边定位法测得的结果的误差距离始终比使用最速下降法测得的结果的误差大。当衰减因子为2时，参考节点移动距离越小，精度越高，其中用最速下降法测得的精度最高，最低误差值为0，随着参考点移动距离的增大，最速下降法测得的误差距离也迅速增大，但是仍然比使用三边定位算法精确。通过对比图2和图3可以看出衰减因子不同，误差变化也比较大。
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user: 4. 结论 本文利用对数正态阴影衰落模型求得距离，结合了三边定位算法和最速下降法提高定位的准确性。和前人所用的直接用三边定位算法求出来的坐标估计值相比，利用最速下降法求出来的坐标值更精确，误差范围也相对于之前的减小了一点。通过蒙特卡洛实验，从实验结果可以看出使用最速下降法比使用三边定位算法的误差距离更小，精度更高，并且误差值也相对比较稳定。由此可以得出结论，使用最速下降法可提高室内定位精度的有效性和可行性，可基本满足实际定位需求。由于本算法不需要增添额外的硬件开销，所以具有较广的实际应用范围和较高的应用价值。
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user: 摘 要 数值求解偏微分方程广泛应用于数学与工程领域。大规模数值计算在当今科学技术运用中得到飞速发展，其中可并行的有限差分格式受到越来越多的重视。在本文中，主要阐述了经典的分组显示方法求解抛物方程，并简单扼要的分析了该格式的建立以及稳定性。随后本文着重介绍了如何在MPI并行环境下对该格式进行数值计算，构建了两种不同的并行计算模型，即阻塞通信(等待模式)和非阻塞通信(即非等待模式)模式。并与非并行状态下的差分格式做出比较，结果表明，相对于一个进程求解偏微分方程，两种模式都表现出较好的效果，而且非阻塞通信相较于阻塞通信模式亦表现出较好的并行效率。 关键词 :有限差分法，分组显式格式，抛物方程，MPI (Message Passing Interface) Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 现代科学技术的发展很大程度上依赖于物理学、化学、生物学的成就与进展，而这些学科自身的精确化又是他们取得进展的重要保证。学科的精确化往往是通过建立数学模型来实现的，而数学模型的大都可以归纳为偏微分方程的形式。现代科学技术对大规模科学与工程计算的需求日益增长，在科学与工程计算领域提出了许多大规模计算和超大规模计算问题，解决这些问题需要在高性能并行计算机( [ 1 ] [ 2 ] )上进行，而并行计算机系统的研制和发展推动了偏微分方程并行算法的研究与发展。 分组显式方法(文献 [ 3 ] )是Evans等人上世纪80年代设计的可以并行计算的经典有限差分算法。分组显式格式是使用不同类型的Saul'yev非对称格式( [ 4 ] )进行恰当的组合，在不同的时间层上连续交替的使用不同的非对称格式，这样，可带来截断误差的明显改善，从而使算法的精度得以提高。基于分组显式的思想，有限并行差分格式得到广泛的发展并应用于求解其他偏微分方程( [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] )中。 MPI是目前最重要的并行编程工具( [ 8 ] )，它具有移植性好、功能强大、效率高等多种优点，MPI其实是一个“库”，共有上百个函数调用接口，在FORTRAN和C语言中可以直接对这些函数进行调用。MPI为并行算法提供了多种通信模式，一般的阻塞通讯模式即可满足大多数并行算法，但非阻塞通讯模式由于相对减少了通讯时间，从而使并行模式的效率得到较好的提升。将MPI并行技术与有限并行差分格式结合需要构造相匹配的消息传递模型( [ 9 ] )，因此，构造合适的并行消息传递模型是并行数值计算偏微分方程的重点。
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user: 2. 有限并行差分格式 2.1. 分组显式方法 在区域 上，考虑如下附有初始条件和边界条件的抛物方程。 (1) (2) (3) 将区域 进行剖分，空间步长 ， 为正整数，时间步长为 ， ， 。为简单计，将节点 记为 。构造分组显式格式需要用到Saul’yev非对称格式。首先，可以得到以下很明显的关系式， (4) (5) 应用如下等式 将(4)，(5)代入方程(1)得到 (7) 最后，应用如下显然的表达式 (8) (9) 便可以将(7)写成如下形式， (10) 其中， (11) 令 ，并舍弃无穷小项 ，可以得到如下网格方程， (12) 完全类似的可以推导出公式 (13) 将方程(12)、(13)写成矩阵的形式， (14) 将矩阵移向右侧，(14)可以写成 (15) 其中 ，因此方程(15)可以写成如下矩阵的形式， (16) 在靠近求解区域左边界和右边界的点可以分别使用方程(12)、(13)进行求解。 (17) (18) 以上即为分组显式格式的基本思想，为了适配下文中的MPI消息传递模型，将会选择适当的内部节点数进行网格剖分。考虑区域 上的划分间隔为偶数，既 为偶数，则在每一时间层上，内部节点数为 ，为奇数。这样，就会存在一个单独的点无法使用方程(14)求解。为了更好的处理边界节点的值，在下文中给出了具体的方法。 2.2. 交替分组方法 在每一时间层，除初始条件外，所有内部节点是未知的。内部节点的最后一个点使用格式(18)，其余 诸点，从内部节点的第一个点开始到第 个内部节点使用方程(16)，共进行 次计算，将该 格式称为右端分组显式(GER)格式。写成矩阵的形式如下， (19) 方程(19)写成矩阵的形式为 (20) 其中 运用相似的方法，在每一时间层，内部节点的第一个节点使用方程(18)，其余内部节点使用方程(16)，可以得到左端分组显式(GEL)格式。 (21) 在相邻的时间层上交替使用方程(20)、(21)，即可得到交替分组方法(AGE)。其矩阵形式如下， (22) 方程(16)的稳定分析在文献 [ 3 ] 中已经得到充分的说明，稳定性条件为 时误差的增长得到有效的控制，同样，使用文献 [ 10 ] 中的Kellogg引理，可以得到方程(20)，(21)，(22)的稳定性条件为 。
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user: 3. MPI并行算法 在本文中，所有并行算法都是针对上文中给出的有限差分格式进行并行化计算。将求解区域 划分为若干大致相等的区域，比如说，若将方程(1)进行4进程并行计算，就将求解区域化为4条带状的区域，每个进程负责一条带状计算区域，在时间层上逐次计算，为了实现高效计算，比较适宜的做法是为每一条进程分配大约相等的任务量，即保证在空间方向上分割的带状区域大小几乎是一致的。每个相邻进程进行数据通信，当通信与计算完毕，继续进行下一时间层的计算。下文中，将会给出两种不同的通讯模式，即阻塞通信与非阻塞通信，对交替分组格式进行并行计算。表1和表2分别展示了MPI阻塞通信与非阻塞通信的步骤流。 考虑划分区域内部间隔为偶数 ，内部节点数 (同上文，划分区域第一个节点标号为0，最后一个节点标号为 )，内点数为奇数。不失一般性，考虑以上差分格式在4条进程下完成并行计算，不妨假设已知时间层为 上的数据，计算时间层为 上的值时，将内部节点大约的分为4个部分，由于节点 Table 1 The steps of blocking communication mod 进程0 其它进程 步骤1 计算本进程的所负责的计算区间 同0进程 步骤2 读取本进程的计算数据 同0进程 步骤3 发送数据到其他进程或从其他进程接收数据 同0进程 步骤4 将数据带入差分格式并进行计算 同0进程 步骤5 进入下一时间层的计算，转到步骤3 同0进程 表1. 阻塞通信模式下并行详细步骤 Table 2 The steps of non-blocking communication mod 进程0 其他进程 步骤1 计算本进程的所负责的计算区间，并读取本进程的计算数据 同0进程 步骤2 发送数据到其他进程或从其他进程接收数据 同0进程 步骤3 非通信区域的数据计算 同0进程 步骤4 等待通信完成，计算通信区域的数据 同0进程 步骤5 进入下一时间层的计算，转到步骤2 同0进程 表2. 非阻塞通信模式下并行详细步骤 数是 为奇数，则必然有一个点无法使用方程(16)分组计算。在使用GEL格式计算的情况下，在0号进程中，划分区域内部节点的第1个点由方程(17)计算，进程0的其他节点和其他进程的点使用方程(16)计算。由于与0号进程相邻的1号进程之间需要进行数据通信，既计算第 层中0号进程的最右端的两个点需要第 层中的1号进程的第一个点的数据，计算第 层中1号进程最左端两个点需要第 层中0号进程最右端一个点的数据，其他进程如1号进程与2号进程、2号进程与3号进程之间的通讯也是如此。在下文中，以0，1号进程之间的通讯传递为例，给出MPI通信模型，GEL通讯简图见图1。 在使用GER格式计算的情况下，与GEL格式类似，单独的内部节点的计算由最后一个进程执行，既 时间层中3号进程的最右端内部节点由方程(18)计算，其他节点两两成组由方程(16)计算，与GEL格式一致，相邻进程的节点进行数据通信，GER通讯简图见图2。 在使用交替分组格式计算的情况下，与GER，GEL格式有些不同之处，首先考虑在第 层上使用GEL格式，在第 层上使用GER格式，第 层上的通讯与计算与普通的GEL格式一样，在进行 层上的计算时，相邻两个进程的最后两个数据与最初的两个数据分别向后一个进程和前一个进程发送。通讯简图如图3。 在MPI并行环境下，阻塞通信模式下用到的计算与通讯过程中的命令，如下， MPI_Send(void* buf，int count，MPI_Datatype，int destination，int tag，MPI_Comm comm) MPI_Recv(void* buf，int count，MPI_Datatype，int source，int tag，MPI_Comm comm， MPI_Status*status) 非阻塞通信模式下的通信和计算与阻塞通信模式下的基本一致，差异之处在于各个进程之间的通讯可能尚未结束时，就已经在进行数据的计算，这样往往可以使CPU在各个核心在通讯的过程中，仍然满载运行，从而减少程序运行的时间，达到并行计算效率的提升。 图1. GEL格式通讯简图 图2. GER格式通讯简图 图3. AGE格式通讯简图 在MPI并行环境下，非阻塞通信模式下用到的计算与通讯过程中的命令，如下 MPI_Isend(void* buf，int count，MPI_Datatype，int destination，int tag，MPI_Comm comm， MPI_Request*request) MPI_Irecv(void* buf，int count，MPI_Datatype，int source，int tag，MPI_Comm comm， MPI_Request*request) MPI_Waitall(int count，MPI_Request*request，MPI_Status*status)
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user: 4. 数值并行计算 为了验证MPI并行环境下交替分组格式的并行效率的提升情况。作如下数值运算。对方程(1)，考虑如下初始条件和边界条件， 下文给出的数值模拟计算的结果是在双核计算机上进行4进程并行计算得到的运算结果。在上述三种并行有限差分格式下，其中， ， ， 。由于MPI并行消息传递模型并未改变交替分组差分格式的逻辑结构，此处不再赘述方程(1)的数值解的误差分析，而且在文献 [ 3 ] 中，亦给出了该类型抛物方程的误差分析状况，在下文中，针对不同的通信模式，得到了两种MPI并行模型在不同进程下的加速比及计算效率。表3~5分别展示了GEL，GER，AGE格式下的MPI阻塞与非阻塞通信模型的程序运算时间，图4显示了运用交替分组格式求解抛物方程，在非并行环境与MPI并行环境下的程序运算时间柱状图。图5给出了4进程并行计算下阻塞通信与非阻塞通信的时间柱状图。表6给出了4进程通信下的并行效率及加速比。 Table 3 The executive time of 4 processes in blocking and non-blocking communication mode for GEL (unit/sec. 进程0 进程1 进程2 进程3 单个进程 GEL格式阻塞通信计算时间 5.504456 5.541956 5.534419 5.27101 gel格式阻塞通信总时间 6.941848 6.941303 6.941578 6.941439 GEL单进程运算执行时间 25.39734 GEL格式非阻塞通信计算时间 5.189739 5.414192 5.513848 5.287586 GEL格式非阻塞通信总时间 6.307096 6.308636 6.309482 6.308666 GEL格式非阻塞通信等待时间 0.580585 0.201888 0.063008 0.493103 表3. GEL格式下4进程阻塞通信与非阻塞通信模式的程序运算时间比较(单位/秒) Table 4 The executive time of 4 processes in blocking and non-blocking communication mode for GER (unit/sec. 进程0 进程1 进程2 进程3 单个进程 GER格式阻塞通信计算时间 5.56917 5.632037 5.605388 5.385093 geR格式阻塞通信总时间 6.804605 6.805075 6.805131 6.805165 GER单进程运算执行时间 25.372994 GER格式非阻塞通信计算时间 5.214437 5.44246 5.518787 5.217341 GER格式非阻塞通信总时间 6.332524 6.333553 6.335751 6.332815 GER格式非阻塞通信等待时间 0.576401 0.207211 0.089865 0.577639 表4. GER格式下4进程阻塞通信与非阻塞通信模式的程序运算时间比较(单位/秒) Table 5 The executive time of 4 processes in blocking and non-blocking communication mode for AGE (unit/sec. 进程0 进程1 进程2 进程3 单个进程 AGE格式阻塞通信计算时间 5.58503 5.613905 5.533567 5.387905 AGE格式阻塞通信总时间 6.708155 6.708058 6.707898 6.70738 AGE单进程运算执行时间 25.099077 AGE格式非阻塞通信计算时间 5.449957 5.648745 5.650483 5.468564 AGE格式非阻塞通信总时间 6.367587 6.368233 6.367122 6.364805 AGE格式非阻塞通信等待时间 0.559427 0.155265 0.188809 0.513443 表5. 交替分组格式下4进程阻塞通信与非阻塞通信模式的程序运算时间比较(单位/秒) Table 6 Comparison of the parallel efficiency in 4 processe 总时间(单位/秒) 加速比 并行效率 非并行时 25.099 ----- ----- GEL格式4进程阻塞通信 6.9418 3.62 0.905 GEL格式4进程非阻塞通信 6.3070 3.97 0.993 GER格式4进程阻塞通信 6.8052 3.68 0.92 GER格式4进程非阻塞通信 6.3357 3.96 0.99 AGE格式4进程阻塞通信 6.7081 3.74 0.93 AGE格式4进程非阻塞通信 6.3675 3.94 0.985 表6. 不同格式下的4进程并行效率比较 图4. AGE阻塞通信模式下四进程与单进程计算的程序运行时间 图5. 四进程下AGE阻塞通信模式与非阻塞通信模式下的程序运行时间
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user: 5. 总结 在上述数值模拟计算的数据表格中，在图4中可以看到，在MPI并行环境中，多条进程运用上述差分格式数值计算抛物方程要比单个进程计算的效率更高。多次试验数据表明，4进程并行计算的时间约是单进程计算的1/4，而且三种差分格式并未出现较大的差别，因为可以在上文中知道，三种差分格式的计算任务量是大致相等的，而MPI并行化处理并未改变计算逻辑，而只是将计算任务分摊，从而达到计算效率的提升。在表3~5与图5中，可以看到MPI阻塞通信对于非阻塞通信的优势，其中，对某一进程来说，非阻塞与阻塞通信的程序计算时间是大致相等的，而非阻塞通信程序的总运算时间是相对较小的，因为非阻塞通信减少了各进程之间的消息传递时间，即通信等待时间，在表3~5中并未给出阻塞通信的通信等待时间，是因为在阻塞通信模型中该时间是无法显示的，不过在实际运算中，阻塞通信的通信等待时间是要高于非阻塞通信的。因此非阻塞通信相对于阻塞通信来说表现出更大的优势。但是，非阻塞通信模型的建立要比阻塞通信更加复杂，这在程序的编码实现上有较多的问题需要解决。在表6还可以看到不同差分格式下的4进程并行效率的比较，可以进一步表明非阻塞通信相对于阻塞通信的优势。即在相同的进程数目下，无论是加速比还是并行效率，非阻塞通信都要高于阻塞通信。
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user: 摘 要 本文利用抽象代数的相关理论，研究了一类服从指数族分布且相互独立的随机变量构成的集合对于加法运算的代数结构，证明了其代数结构是一个半群，并且这个半群是个交换半群。 关键词 :指数族分布，代数结构，半群，交换半群 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 Sen [ 1 ] 于1986年提出对于某非空集合 ，若存在 上的二元运算“ ”，使得 1) 对 ，都有 ； 2) 对 ，都有 则称 关于 是一个半群，记作 。若半群 的运算 还适合于交换律 则称 是交换半群。随后，其他学者 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 开始致力于半群上的同余和同态关系的研究，是研 究半群结构最为有力的工具之一。王亚芹 [ 6 ] 研究了加法半群为正规纯整群的半环类 ，同时研究了 中半环的一些性质和次直积分解。李庆 [ 7 ] 在半群及加法半群的相关理论的基础上，研究了G-半群 异于通常半群的独特性质并探讨了G-半群的夹心集。从群论的研究领域来看，对于半群的定性研究也是非常有意义的，考虑到半群是具有二元运算的非空集合，学者们更关注在二元运算法则下，对于某些特定的集合能否构成半群。 指数型分布族是个很重要的分布族，很多常用的概率分布族如正态分布族、二项分布族、伽玛分布族及多项式分布族都是指数型分布族。文献 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] 研究了指数族分布中参数检验问题及参数的极小极大化估计、经验贝叶斯估计等。熊福生 [ 12 ] 研究了服从伽玛分布的随机变量 和随机变量 对于加法具有再生性，系统的对金融产品的积累值(终值)和贴现值(现值)进行数理分析，在金融行业的研究领域上起着重要的作用。文献 [ 12 ] 所提的再生性，在某种程度上与服从伽玛分布随机变量的可加性存在必然的联系。但目前并没有学者定性研究过此类指数族分布随机变量的代数结构，因此本文的研究具有非常重要的理论意义。 本文研究了定义在样本空间 上的指数型分布族 ，其中 为参数空间，概率函数 可以表示为如下形式： (1.1) 其中 为自然数， 和 都是定义在参数空间 上的函数。 和 都是定义在样本空间 上的函数，且 线性无关的。分布的支撑 与参数 无关。从服从指数族分布的随机变量所构成的集合 出发，利用抽象代数的相关理论，研究了这类随机变量构成的集合对于加法运算满足封闭性和结合律，因此从代数的角度看，这类集合的代数结构为半群 ，并证明了该半群还是一个交换半群。
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user: 2. 主要结果 定理1 具有指数族分布且相互独立的随机变量构成的集合 对于加法运算满足封闭性。 证明设随机变量 服从参数为 的指数族分布， 服从于参数为 的指数族分布，且 与 相互独立。由(1.1)知，随机变量 与 的概率函数分别为 考虑到指数族的概率函数可以分为离散型和连续型，因此我们利用卷积公式求其和 的概率函数时，也应分为离散场合下的卷积公式和连续场合下的卷积公式。 先讨论指数族分布为离散型的情况。首先指出 可取 所有非负整数。而事件 是如下诸互不相容事件 的并，再考虑独立性，则对任意非负整数 ，有 则由卷积公式可知 其中 可用 和 线性表示， 可以用 和 线性表示， 可用 线性表示。这表明 仍然为指数族分布，封闭性得证。 下面讨论指数族分布为连续型的情况。则其和 的密度函数，由连续场合下的卷积公式可知 其中 可用 和 线性表示， 可以用 和 线性表示， 可用 线性表示，这表明 仍然为指数族分布，故封闭性得证。 定理2具有指数族分布且相互独立的随机变量构成的集合 对于加法运算满足交换律。 证明设 ，取 ，且 ， ， . 由定理1知 ， ，所以 ，满足封闭性。 令 ， ，则由定理1得： 所以 ，即 因此，具有指数族分布且相互独立的随机变量构成的集合 对于加法运算满足结合律。 定理1满足加法运算的封闭性，定理2满足加法运算的交换律。因此具有指数族分布且相互独立的随机变量构成的集合 对于加法运算构成半群，记为 。 定理3设 是具有指数族分布且相互独立的随机变量构成的半群，则这个半群是一个交换半群。 证明设 是由指数族分布随机变量构成的一个集合， ， 是 中任意两个元素，则由上述定理2得 ，即 故，半群 对于加法运算适合交换律，所以半群 是一个交换半群。
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user: 3. 例子 设 取 ，且 ， ， 。若 ，那么根据卷积公式得 最后利用贝塔函数 代入上式得 这正是形状参数为 的伽玛分布，即 封闭性得证。 同理可得 。令那么 ， 由于 因此 ，即 满足加法交换律。综上所述，服从伽玛分布且相互独立的随机变量组成的集合对于加法运算能构成一个半群。
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user: 4. 结束语 本文介绍了一类具有指数族分布随机变量构成的集合的代数结构，并列举了服从伽玛分布且独立的随机变量组成的集合对于加法运算是个半群，并且这个半群是个交换半群。在未来的研究中，还有许多应进一步探讨的问题：其他分布的代数结构是怎样的？对数伽玛分布、负对数伽玛分布的代数结构是什么？作者希望这些问题可以引起读者的兴趣。
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user: 摘 要 针对大体积混凝土冬季施工的特点，通过分析研究材料和温度对大体积混凝土冬季施工的影响，设计和优化冬季施工方案，并结合实际工程案例研究北方民用建筑大体积混凝土冬季施工技术。结果表明，通过施工方案的优化和精心的施工组织管理，可以避免大体积混凝土冬季施工过程中裂缝的产生，确保地下结构冬季的施工质量。 关键词 :大体积混凝土，冬季施工，温度控制，质量控制 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着城市人口的不断增长，城市建设用地日趋紧张，高层及超高层建筑越来越多，而其结构转换层及地下室基础混凝土体积之大已属大体积混凝土施工范畴。北方地区项目往往在下半年破土动工，组织冬季的基础结构施工势在必行。因此必须做好高层建筑大体积混凝土结构冬季施工管理及质量控制，确保地下工程的施工质量。笔者结合呼和浩特市在建的“心想是城”商住综合小区实际工程案例来探讨和研究大体积混凝土冬季施工技术。