DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
system: [SYSTEM]

user: 2. 区域地质概况与区域地质发展史 2.1. 区域地质概况 广东大峡谷位处怀集断裂和吴川–四会断裂所持夹地块(图2)，大地构造位置属华南褶皱系之粤北、粤东北–粤中拗陷带和粤北拗陷带中心部位。区域上，大峡谷位于“黄思脑穹窿”的西翼，西面为古母 图1. 广东大峡谷景观，示陡崖与瀑布 图2. 广东大峡谷地质略图。D 2 l—老虎头组；D 2 c—春湾组；F 1 —将军潭断裂；F 2 —阎罗头断裂 水复向斜，北面为广东著名的大东山岩体，地质构造框架受印支动动、燕山运动和新构造运动影响。地层出露相对单一，出露为中泥盆世老虎头组和春湾组(图2)，为一套浅海陆棚相–滨岸潮坪相碎屑岩，地层产状平缓。断裂构造仅发育北东–北北东向断裂构造，分别为将军潭断裂和阎罗头断裂。大峡谷北段由两支组成，以大布河和东心坑为起点，而后汇合为一支，各段呈北东和北西向展布，总体走向近南北(图2)。 2.2. 区域地质发展史 研究区地质发展史可以追溯至泥盆世。泥盆世早期，区域地壳持续下沉，海水开始自西向东，从北向南推进；至中泥盆世，海水入侵到达粤北地区，研究区处于滨海–河口三角洲环境，沉积了一套以粗碎屑岩为主的桂头群(杨溪组和老虎头组)，角度不整合于下古生界之上，中泥盆世晚期海水持续入侵从而沉积了一套滨海潮滩相–河口三角洲相砂泥岩(春湾组)；此后，陆相持续下沉，进入了开阔地台相碳酸盐岩沉积 [ 4 ] 。受印支运动影响，泥盆–石炭系发生强烈褶皱，形成一系列北东向、北北东向褶皱。 印支运动后，研究区主要表现为燕山期的构造–岩浆事件。太平洋板块向欧亚板块俯冲，使广东地域发生产生强烈响应，发生强烈的断裂活动和岩浆活动。大东山岩体的岩浆侵入底辟作用配合北东向断裂的走滑作用使泥盆系地层褶皱，形成了“黄思脑穹窿”构造 [ 5 ] ，直接影响是使区域内泥盆纪地层的岩层抬平并发育相应垂直节理系。 古近纪初，广东大陆和南海海域地壳呈现上升趋势 [ 4 ] 。至古近纪晚期，华南沿海地区的地壳经历了较长的稳定时期，形成一个地势平坦、起伏不大的准平原 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] 。渐新世以来，新构造运动使准平原裂解，地块间发生差异性升降，陆域地区整体抬升遭受剥蚀，海域地区下沉接受沉积。陆域内的块体差异性上升形成了多级夷平面，分别为古准平原面、英德面、仁化面、阳山面和粤北面 [ 8 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 3. 成因机制 广东大峡谷的独特峡谷地貌景观并非一蹴而成。著名地质地貌学家戴维斯认为 [ 9 ] 地貌的发育是在构造、营力和时间等因素共同作用下在先存岩石中留下的印记。大峡谷是陆壳持续抬升致水流侵蚀与重力崩塌而成，以坚硬石英砂岩系为基础，受控于平缓岩层和垂直节理构造条件。古近纪末的准平原是大峡谷发展的原始地貌，随着陆壳的持续抬升，大峡谷逐渐形成，现处于青年期。 3.1. 物质基础 石英砂岩系是大峡谷形成的物质基础。中泥盆世，区域内沉积滨海了一套粗陆源碎屑，亦即中泥盆世老虎头组和春湾组。老虎头组岩性主要为厚层-巨厚层状含砾石英砂岩、石英砂岩偶夹薄层状粉砂岩(图3(a))；春湾组岩性主要为中-厚层状粉砂岩、泥质粉砂岩，夹中层状石英砂岩(图3(b))。相较而言，老虎头组的石英砂岩系对峡谷地貌的形成更有利。因为，石英砂岩和含砾石英砂岩具有成熟度高、胶结好、刚度强等特征点，高石英低杂质组分，抗风化和侵蚀能力强，有利于峡谷地貌的保持。 事实上，大峡谷南部实测地层剖面也证明了峡谷的发育范围严格受老虎头组石英砂岩系控制(图4)。自谷底往上，地形陡峭，出露为含砾石英砂岩、含砾岩屑石英砂岩、岩屑石英砂岩和石英砂岩，偶夹中薄层状粉砂岩，岩性和岩石组合均与老虎头组相似，属老虎头组；而至谷顶大布镇百鸟堂呈现为平缓地形，低矮山包状，岩性为粉砂岩、泥质粉砂岩、含粉砂岩质粘土岩，偶夹中层状石英砂岩，属春湾组地层序列。 此外，作为物质基础的石英砂岩系沉积厚度是峡谷地貌形成的必要条件。区域内，老虎头组的石砂岩系沉积厚度大于357.6 m (剖面层序见表1)，未见底，为峡谷纵深发育提供空间，从而塑造陡深的峡谷地貌。 3.2. 构造条件 石英砂岩系的平缓地层产状与垂直节理是峡谷形成发展的必备构造条件。研究区外，中泥盆世砂岩 图3. 中泥盆世老虎头组(a)和春湾组(b)基本层序图 Table 1 The profile sequence of measured stratigraphic section of the middle devonian Laohutou-Chunwan formation in the southern of GG 未见顶 >101.9 m 35. 灰黄色薄层状粉砂岩 9.1 m 34. 灰白色薄层状含粉砂质粘土岩 8.7 m 33. 灰白色中–厚层状粉砂岩 7.6 m 32. 灰黄色、紫红色薄层状粉砂岩偶夹灰白色中层状石英砂岩 32.2 m 31. 灰白略带紫红色中–厚层状细粒岩屑石英砂岩夹中–薄层粉砂岩 44.3 m 春湾组 整合 老虎头组 厚度 >357.6 m 30. 灰黄色、青灰色薄层状泥质粉砂岩 9.7 m 29. 灰白色、灰黄色中层状细粒岩屑石英砂岩 9.0 m 28. 浅黄色厚层状轻微变质含砾中粗粒岩屑石英砂岩 7.9 m 27. 灰白色厚层状细粒石英砂岩、岩屑石英砂岩夹粉砂岩 26.7 m 26. 灰白色厚层状含砾中粒石英砂岩 51.6 m 25. 灰白色厚层状–块状砾岩 4.6 m 24. 灰黄–浅黄色中层状粉砂岩 3.3 m 23. 灰白色中层状含砾中粒石英砂岩 8.0 m 22. 青灰色薄层状粉砂岩，发育细水平层理 3.6 m 21. 灰白、浅黄色中–厚层状粉砂岩 10.5 m 20. 灰白色厚层状含砾粗中粒石英砂岩 5.8 m 19. 灰白色中层状细粒石英砂岩 6.6 m 18. 灰白、紫红色厚层状细粒石英砂岩 3.4 m 17. 灰白、紫红色中–厚层状含砾中粒石英砂岩 10.7 m 16. 灰白色中层状细粒长石石英砂岩 2.9 m 15. 灰白色中层状细粒石英砂岩 15.5 m 14. 青灰色薄层状粉砂岩 9.8 m 13. 灰白色块状含砾中粒石英砂岩 8.9 m 12. 灰白色中层状细粒石英砂岩，发育平行层理 5.5 m 11. 灰–紫红色薄层状粉砂岩 17.5 m 10. 灰白色中层–厚层状细粒石英砂岩 2.3 m 9. 灰白色略带浅肉红色厚层状含砾中粗粒岩屑石英砂岩 8.1 m 8. 灰-青灰色薄层状细砂质粉砂岩，发育水平层理 17.6 m 7. 灰白色、灰褐色中层状粗中粒岩屑石英砂岩，发育平行层理 10.4 m 6. 灰白色略带肉红色厚层状含砾粗中粒岩屑石英砂岩 19.9 m 5. 灰白色中层状细粒石英砂岩，发育斜层理，偶夹粉砂岩 50.5 m 4. 灰白色中–厚层含砾石英细砂岩 16.1 m 3. 紫红色薄层状细粒岩屑石英砂岩 3.0 m 2. 灰白色厚层状含砾粗中粒岩屑石英砂岩 5.5 m 1. 灰白色厚层状砾岩，发育粗尾粒序 2.7 m 未见底(峡谷底部) 表1. 大峡谷南部老虎头组–春湾组实测地层剖面层序 图4. 广东大峡谷南部中泥盆世老虎头组–春湾组实测地层剖面图 系分布广泛，但受印支期褶皱作用改造，岩层倾角多大于30˚，地貌景观则呈高耸山峰和宽缓“V”型山谷。区内，受燕山期大东山岩体的侵入底辟和北东向断裂的走滑作用 [ 5 ] ，中泥盆系砂岩系被顶托抬平并形成配套节理构造，方能形成崖陡谷深的峡谷地貌。 经野外地质调查发现，广东大峡谷地区及周边的岩层平缓，倾角基本小于15˚，很少有大于15˚的岩层；岩层中发育四组近直立X型节理，走向分别为NE、NW、近南北和近东西，这这些节理岩层切割成方形、菱形，形成“棋盘式”构造。平缓地层使岩层之间不易产生重力滑动，岩层稳定性较好，为峡谷保存提供支撑结构面，不仅是广东大峡谷，位处湖南的张家界地貌也同样发育于近水平的石英砂岩中，整合于其上的平缓灰岩层则强烈受风化剥蚀(图5)。而垂直节理系作为薄弱节构面，使平缓的石英砂岩系更易于发生高角度崩塌，有利于形成陡峭峡谷壁并控制峡谷展布方向，大峡谷各段的展布方向与节理系的走向一致。 3.3. 外营力 水流侵蚀和重力崩塌是峡谷形成的主要外营力。这种外营力对大峡谷地貌的塑造归因于地壳的持续抬升。受新构造影响，广东地区陆壳抬升，呈断块式抬升，形成阶梯状地貌和多级夷平面(图6)。广东大峡谷地区抬升强烈，处于第三级夷平面，即阳山面，海拔大于700 m [ 8 ] 。 地壳抬升改变了区域性侵蚀基准面，流水侵蚀加剧。地壳的持续抬升致使流水不断下蚀、溯源侵蚀，同时被节理切成“豆腐块”状的石英砂岩发生重力失稳，岩壁就会垮塌。大峡谷的陡峭的谷壁和幽深峡谷因此形成。大峡谷的纵剖面显示，流水侵蚀和重力崩塌致使峡谷不断向横向和纵向发展，自大峡谷北入口往南发育5级陡直陡坎(裂点)，高差分别为200 m、15 m、30 m，8.5 m和11 m；西入口往南东发育6级陡直陡坎(裂点)，高差分别为35 m、15 m、38 m、5 m、22 m和6 m (图7)。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 1) 广东大峡谷具有崖陡谷深的特征，形成于古近纪晚期准平原的原始地貌，现处于地貌发展的青年 图5. 张家界地貌特征图和平缓岩层 [ 10 ] 图6. 广东省南北向地形剖面，示准平原裂解和夷平面 [ 11 ] 。F2—莲花山断裂；F3—河源断裂；F4—广从断裂；F5—四会–吴川断裂；D—泥盆系；C—石炭系；J—侏罗系；K—白垩系 阶段。 2) 大峡谷的形成是石英岩系、平缓地层产状与垂直节理系以及水流冲蚀和重力崩塌等因素共同作用的产物。 3) 大峡谷的演化经历三个阶段：a) 中泥盆世，陆壳持续下沉接受沉积，发育巨厚的石英砂岩系，奠定了大峡谷发育的物质基础；b) 燕山期岩浆–构造事件形成平缓和垂直节理，提供有利构造条件；c) 新构造运动以来，准平原裂解和地壳抬升，流水侵蚀和重力崩塌在先存物质基础和有利构造条件背景下塑造大峡谷地貌景观。 图7. 大峡谷北、西入口河谷纵剖面示意图 [ 3 ]
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 针对G公司目前存在的地域不匹配、供需不匹配两个关键问题，本文通过调研了解G公司发展现状，并查阅资料了解国内外物流中心选址研究的现状，首先对G公司在全国各省市的物流需求进行科学预测分析，并以物流中心选址规划等理论作为指导，以满足当地的物流需求的前提下，建立0-1非线性整数规划模型，用LINGO软件进行求解，来确定G公司在全国范围物流中心的选址，为G公司解决当下“两个不匹配”问题、空间布局优化提供可参考的决策依据。 关键词 :物流中心，选址，0-1非线性整数规划 Copyright © 2017 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 食糖电商企业G公司是广西一家以食糖现货和物流配送为发展方向的食糖B2B电子商务平台，已成为全国最大的食糖产业链垂直电商，主要通过电子商务平台和现代物流建设，升级改造食糖传统贸易方式，为食糖厂商提供信息咨询、购销和物流配送等一站式配套服务。其“电子商务 + 现代物流”的核心运作模式，成功打造了国内完善的食糖购销服务体系，承担起全国食糖产量三分之一的购销和配送重任，在业界有举足轻重的地位。 不过，G公司目前仍存在许多问题：1) 供需不匹配，食糖需求地和产地的不一致，包括糖源分布、品牌需求的不一致。全国近80%产糖来自广西和云南，G公司物流总部建在广西柳州，而除了广西、云南，其他地方都是需求地，由于糖是主要的生产原料之一，消费需求主要集中在华东、华南这些食糖加工厂较多的地区。但G公司目前只在广西、云南两个产地集中布局仓库，需求地只有少量仓库，并没有根据各个地区的需求量合理布局大型物流中心，导致糖的需求不能得到实时满足；2) 地域不匹配，主要是是买卖双方交收糖地点上的不匹配。比如，卖方甲想在柳州交糖，但是买方乙想在南宁接糖，造成地域不匹配。把食糖交易市场比作一个大池子，有不同地点的交货和接货需求，G公司要做的就是把相同地点需求进行匹配，让愿意在柳州交糖的卖方丙或卖方丁来跟卖方乙配对。由于供需不匹配、地域不匹配等问题未得到有效解决，导致G公司的发展缺乏竞争力。并在当前国际贸易背景下，随着有价格优势的进口糖涌入，G公司的发展受到较大冲击，影响了产业稳定发展。 基于以上G公司目前存在的“两个不匹配”问题，本文结合调研数据和理论资料，先对G公司在全国各省市的物流需求进行预测分析，以物流中心选址规划等理论作为指导，增设若干大型物流中心以满足当地的物流需求，确定G公司物流中心的选址。基于对各个需求地的预测，提前从总部调拨相应的量到各个需求地(物流中心)而非集中存储在产地，以及时满足买方的需求，缩短流通环节，从而解决G公司目前存在的问题，为G公司空间布局优化提供可参考的决策依据。
system: [SYSTEM]

user: 2. 文献综述 物流中心选址问题是物流系统优化中一个具有重要战略意义的研究问题，国内外众多学者已在通信电讯、企业、医疗、公共事业等领域有广泛而深入的研究。目前选址模型众多，在选址过程中有些选址模型应用广泛，并且为物流中心选址工作做出了巨大贡献，物流中心选址模型使用频次较高的主要有以下几种： 1) 重心法 重心法选址模型是一种用于单目标选址的连续选址模型，它是区域物流中心选址的典型方法之一。重心法选址模型来源于解析几何，基于笛卡尔坐标，其原理是将物流网络中需求点和物流中心都看作某一平面上的点，把需求量或资源量作为重量，求解出这一平面的重心点即是物流中心的最佳位置 [ 1 ] 。重心法选址模型的优点是能够简便快捷地计算出理论上的最优结果，但是在现实的选址过程中最优解的坐标往往没有实际意义。鲁晓春学者就提出选址模型中的重心法并不科学，计算出的最优点可能不符合实际，最优解坐标所在地很可能位于高山或者湖泊或者没有城市存在，于是用流通费用偏微分方程进行迭代的计算方法来取代原有的计算公式 [ 2 ] 。虽然重心法所求得的最优解在实际选址过程中不一定能成为最优解，但还是可以作为参考值。 2) Baumol-Wolfe模型 Baumol-Wolfe模型在物流中心选址中综合考虑了物流中心的固定费用、可变费用和配送货物过程中的运费。Baumol-Wolfe模型求解最小运输费用的设计规划方法，需要首先进行物流配送中心位置和客户位置的设定。Baumol-Wolfe模型中考虑到了配送中心的固定成本与可变成本，发送费用等等。该模型计算方法简单，对于求解多供应地、多物流中心以及多个需求地的物流网络优化问题较为适用，Baumol-Wolfe模型求解开始时要先给出初始值，这种解法容易导致所求解不是最优解 [ 3 ] 。 3) 0-1整数规划模型 0-1混合整数规划模型是目前使用频率最多的多目标配送中心选址方法之一。该模型的特点是考虑了配送中心的固定费用、操作费用、运输费用等多项费用的总和，目标函数即为总费用的最小。高学东等(1994)学者对Baumol-Wolfe模型作了一些改进，建立混合0-1非线性规划模型，并运用启发式算法进行求解 [ 4 ] 。一般情况下，在物流中心的选址过程中，0-1变量通常表示该处是否应该建立物流配送中心，也表示该物流配送中心是否为某个客户进行配送。 4) P-中心问题 P-中心问题又称min-max问题，是在特定区域内选择P个服务站，目标函数是该区域内所有需求点到距离它最近的服务站的距离之和最小。P-中心问题最早由Hakimi提出，Wesolowsky将P-中心问题运用在基于直线距离的问题中 [ 5 ] 。 5) 覆盖选址模型 集合覆盖模型是在覆盖所有需求点的前提下，如何使得空间内的服务站数目达到最小或者建设费达到最低。当每个设施的建设费用相同时，问题简化为用最少的设施覆盖所有的需求点。该问题最早由Toregas等于1971年率先提出，建立服务站建站成本在相同和不同情况下关于集覆盖问题的整数规划模型 [ 6 ] 。覆盖选址模型主要用于解决消防中心或救护中心等应急服务设施或者公共服务设施的选址问题。 以上关于选址的各种方法互有优缺点，实际运用中，具体情况会选择不同的模型方法，有时需要结合2个或者多个模型综合来求解最优位置。但是，无论应用何种方法，选址前获得准确的数据和熟练掌握应用各种模型的技巧是求解的必要前提。 本案例中G公司拟在国内建立多个大型物流中心，重心法只能确定一个最优点，故重心法不合适；Baumol-Wolfe 模型的最优值依赖于初值的给定，增加了计算的复杂程度；P-中心问题需要确定物流中心的数量，但本案例中并不知道要建多少个物流中心，故也不适用；覆盖模型主要用于公共服务设施的选址，故也不适用本案例。综合来看，本文采用0-1混合整数规划，以总物流成本最小为目标函数，并用LINGO软件对该模型进行快速求解，确定物流中心最优个数以及相应的位置。
system: [SYSTEM]

user: 3. 物流需求量预测 目前，G公司全国各省食糖需求量集中在广东省、四川省、山东省、河南省以及浙江省，以华南区，华东区为主。G公司2016年全国各省食糖需求量如图1。 根据消费总量预测法来预测各个需求点的食糖需求量。消费总量预测根据总人口数乘以人均消费量，然后乘以G公司在食糖行业需求占比系数计算得出，其中，总人口数预测借鉴现有研究者的预测数值，人均消费量根据人均消费量增长率进行预测。根据国家统计局数据，2015年中国人口达13.75亿人 [ 7 ] ，以国内人均食糖消费增长率1.8%计算，中国2020年到2025年食糖消费总量预测见表1。 对于各省的食糖消费需求量，由各省的人口预测乘以人均食糖消费量计算得出，G公司在全国各省市需求量预测结果见表2。
system: [SYSTEM]

user: 5. 结语 本文明确了G公司物流发展所存在的问题：供需不匹配、地域不匹配，根据需求预测，建立0-1非线性整数规划模型，并用LINGO进行求解，得出满足全国各地物流需求的最终物流中心选址方案，最终得到物流中心的位置、数量。将论文的研究成果应用于实际企业，通过企业调研、文献查询以及计算等方式得出了参数具体数据，代入多模型中，求解得到最终结果，验证了论文研究成果的实用性及可行性。不过，最优方案还是需要G公司在实际运营中优化完善。如加强物流中心管理信息化建设，统筹资金使用管理，对物流中心的功能进行升级、加快信息化发展等，促进G公司总体物流水平的提高。 当然，由于本人能力以及研究时间的限制，本文针对物流中心的选址问题还存在一些尚未考虑到的问题，需要进一步改进和补充，比如未把运输时间加到选址模型中，总部到物流中心的距离为地图直线距离，有失妥当，笔者会将选址问题继续研究下去，而且随着研究的深入，越来越多的因素都会被考虑进来，将会使问题的研究更贴近现实，同时能更好的为企业决策者提供决策依据。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 利用Leray-Schauder非线性抉择定理以及Leggett-Williams不动点定理研究了一类无穷区间上的分数阶微分方程积分边值问题，获得了该边值问题至少存在一个无界解和三个正解的充分条件。最后给出了两个例子作为所获结果的应用。 关键词 :分数阶微分方程，积分边值问题，无穷区间，正解 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/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 近年来，由于分数阶微分方程在诸如物理、化学、生物科学和经济学等众多学科领域中的重要应用，其解的存在性问题也受到了众多学者的广泛关注。目前，有限区间上的分数阶微分方程边值问题已获得广泛而深入的研究，并取得了丰富而深刻的结论，参见文献 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] 。但是，和有限区间相比，无穷区间上的非线性分数阶微分方程的研究还很薄弱。事实上，在研究椭圆方程径向对称解，火箭推进固体燃料静电测量问题，不稳定气流流速等问题时都会产生无穷区间上的边值问题。因此，无穷区间上的分数阶微分方程边值问题的研究具有十分重要的理论与实际意义。最近，一些作者研究了这类问题，获得了一些很有价值的结果，参见文献 [ 5 ] - [ 11 ] 。其中，在文献 [ 5 ] 中，作者研究了如下无穷区间上的非线性分数阶微分方程边值问题： (1.1) 其中 ， 是标准的Riemann-Liouville分数阶微分，作者运用Leray- Schauder非线性抉择定理获得了上述方程存在无界解的充分条件。 文献 [ 6 ] 研究了下列分数阶微分方程在无穷区间上正解的存在唯一性： (1.2) 其中 ， 是标准的Riemann-Liouville分数阶微分， 是标准的Riemann-Liouville分数阶积分。作者运用迭代技术获得了上述了边值问题存在唯一解的充分条件。但是文献 [ 6 ] 并未讨论方程(1.2)多重正解的存在性。受上述文献启发，本文讨论如下无穷区间上分数阶微分方程边值问题： (1.3) 其中 ， 是标准的Riemann-Liouville分数阶微分， 是标准的Riemann-Liouville分数阶积分。可以看到，边值问题(1.2)是本文所讨论的边值问题(1.3)的特例。此外，不同于文献 [ 6 ] ，本文将使用Leray-Schauder非线性抉择定理以及Leggett-Williams不动点定理，研究边值问题(1.3)的无界解及三重正解存在的充分条件。据我们所知，现有文献尚未对该问题进行研究，因此本文所获结论是新的。
system: [SYSTEM]

user: 2. 相关定义和引理 为了方便读者，我们首先给出分数阶微积分的一些基本的定义和引理。 定义2.1 [ 1 ] 连续函数 的 阶Riemann-Liouville分数积分定义为 其中，等式的右端在 有定义。 定义2.2 [ 1 ] 连续函数 的 阶Riemann-Liouville分数导数定义为 其中， 是大于等于 的最小整数，等式的右端在 有定义。 引理2.1 [ 1 ] 设 ，如果 ，则分数阶微分方程 有唯一解： 其中 。 引理2.2 [ 1 ] 如果 有 阶导数属于 ，则 其中 。 定理2.1 [ 1 ] (Leray-Schauder非线性抉择定理)假设 是线性赋范空间 中包含原点的有界开集， 全连续，并且满足边界条件，即当 时， ，则 在 上至少有一个不动点。 设 为Banach空间， 为 中的锥，称映射 为锥 上的一个连续凹泛函，如果 是连续的且对于任意的 ， ， 对于 和锥 上的连续凹泛函 ，定义凸集 和 如下： 定理2.2 [ 1 ] (Leggett-Williams不动点定理)设 是全连续算子， 为 上的非负连续凹泛函且对于任意的 ， 。假定存在 使得 (C1) 且对于任意的 ， ； (C2) 对任意的 ，有 ； (C3) 对任意的 且 ，有 。 则 在 中至少存在三个不动点 且满足
system: [SYSTEM]

user: 3. 无界解的存在性 考虑下面的齐次边值问题： (3.1) 引理3.1 [ 6 ] 对于任意的 ， ，如果 ，则边值问题(3.1)有唯一解 ，并且 其中Green函数： (3.2) 由文献 [ 6 ] 我们可以知道 ， 。下面我们给出 一些其它的性质： 引理3.2由(3.2)式表示的Green函数 有如下性质： 1) 对任意的 ， 关于 是严格递增的； 2) 设实数 ，存在正实数 ，使得对 证明：通过对Green函数求导易证得性质1)，下面我们主要来证性质2)。令 则 综上 又 即 所以 且 令 则 证毕。 定义空间 为 赋予范数 定义锥 为 引理3.3 [ 7 ] 是一个Banach空间。 本文使用如下条件： (H1) ； (H2) 是连续函数， ； (H3) 存在 非减， 使得 定义算子 为： ， 易知这样定义的算子是有意义的。根据引理2.1， 是方程(1.3)的解当且仅当 是算子 的不动点。 引理3.4 [ 7 ] 设 为有界集， ，则 是 的相对紧集，如果以下 条件成立： 1) 在 上局部等度连续； 2) 在 处等度收敛，即对任意的 ，存在 使得对任意的 ， 成立 引理3.5如果(H1)~(H3)成立，则 全连续。 证明：首先，证明 是连续的。 在空间 中任取一收敛序列 。则存在常数 使得 于是 又因为 且 因此，由勒贝格控制收敛定理，结合 的连续性可得 所以， 是连续的。 再来证明算子 把 中的有界集映成列紧集。 设 为 的有界子集，下证 是一个列紧集。由 有界知，存在 使得 。从而对于任意的 有 即 一致有界，下证 在 的任意紧区间上是等度连续的。 任给 ，不妨设 ，则对于 ，有 因此，对 ，存在 使得 时，有 由于 是任意的，因此 在 上局部等度连续。 最后来证 在 处等度收敛。任给 ， 所以 因此， 在 处等度收敛。 所以由引理3.4得 全连续。 定理3.1设(H1)~(H3)成立。若(H3)中的函数 满足如下条件： (H4) 使得 (3.3) 则边值问题(1.3)存在无界解 且满足 证明：考虑边值问题 (3.4) 其中 。显然， 为方程(3.4)的解当且仅当 为算子方程 的解。 令 我们断言当 ， 时， 。如若不然，存在 ， 使得 ，则 所以 即 与式(3.3)矛盾。由定理2.1，边值问题(1.3)有无界解 使得 证毕。
system: [SYSTEM]

user: 4. 多解的存在性 下面我们利用Leggett-Williams不动点定理讨论边值问题(1.3)多解的存在性。为了方便读者，我们使用以下记号： 定理4.2假设条件(H1)-(H2)成立，并且假设存在常数 ，使得 (H5) ， ； (H6) ， ； (H7) ， ； 则边值问题(1.3)至少有三个正解 且满足 证明：定义泛函 ，则 为非负连续凹泛函。下证 全连续，连续已证， 现在只需要证 。令 ，那么 ，则有 且由引理3.5知 是全连续的。同理可得 时， 。因此定理2.2中的条件(C2)成立。 为了验证条件(C1)成立，取 。易知 并且 ，故 。 若 ，我们有 因此 即 ，说明定理2.2中的条件(C2)成立。 最后，验证条件(C3)成立，假设 ，满足 ，则 ，且有 ，由 (H6)我们可以得到 ，由此知定理2.2中的条件(C3)成立。故 至少存在三个不动点，即边值问题(1.3)至少存在三个正解 使得 证毕。
system: [SYSTEM]

user: 5. 例子 例5.1令 ，则方程(1.3)变为 (5.1) 设 ，有 ， ； 连续； ；令 ，有 满足定理4.1，所以边值问题(5.1)存在无界解 且 。 例5.2令 ，则方程(1.3)变为： (5.2) 其中 令 ，通过计算可得 所以 满足定理4.2，所以边值问题(5.2)至少有三个正解 且
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 数字全息显微测量技术是结合光学全息术、计算机技术以及光电成像技术并且逐渐发展而来的一种全新的成像技术，通过计算机处理得到三维结构及其各个测量指标的一种测量检测方式，是检测显微样本微观结构的重要方法，能够测量出所需要的各项观测指标。文中采用菲涅耳近似再现算法与卷积再现算法实现了数字全息图的再现，通过对微器件进行检测，验证了该方法用于微器件几何参数测量的可行性和有效性。 关键词 :数字全息显微，测量，再现算法 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/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 全息的概念是1948年由英国的伽伯提出 [ 1 ] 。光学全息成像是利用光的干涉和衍射原理将物体反射回来的光波以干涉条纹记录下来，在一定条件下还原物体原有的立体像，全息成像技术与显微技术的结合形成全息显微技术 [ 2 ] ，利用显微技术将全息技术应用到微观测量领域。对全息图采样后对其进行再现算法，菲涅耳全息图的显微成像 [ 3 ] 对像的再现提出一个新的要求。近年来，随着利用计算机对全息图处理的数字全息 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] 的问世，数字全息显微技术 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] 得到进一步的发展。然而，在全息图再现算法中，菲涅耳再现算法具有一定的缺点，针对像素大小不仅仅取决于像素个数M，N，CCD像素尺寸，还与再现距离 和波长 有关的问题，研究者采用卷积再现算法来提高像素质量。讨论菲涅耳近似再现算法与卷积再现算法的优缺点。指出卷积再现算法解决的实际问题。
system: [SYSTEM]

user: 2. 数字全息的记录与再现 2.1. 数字全息记录 图1所示为数字全息记录原理图。在全息记录过程中，利用干涉原理记录物体光波信息，实现对物光信息的采集。如图1所示，一束激光出射后经过分光镜分成两束，一束光入射到样品表面，经样品表面调制后形成物光波，另一束光经过平面反射镜反射后形成参考光。物光波和参考光在CCD上形成干涉图，该干涉图即为全息图。在全息图中，不但包括物光波的振幅信息，也包括物光波的位相信息。 数字全息图的再现过程可以全部在计算机中通过数值计算来实现，而再现过程的本质就是利用计算机数值模拟再现光波照明记录的全息图并衍射传播的过程。如图2所示，物平面到全息平面是干涉过程，全息平面到像平面是衍射过程。常用的衍射传播方法大致可以分为三类：菲涅耳变换法(Fresnel Transform Method—FTM)、卷积法C Convolution Method—CVM)和角谱法(Angular Spectrum Method—ASM)。 CCD记录平面上的光强分布为： (1) 经CCD抽样离散处理后的光强为： (2) 其中 为CCD的光敏面大小， 为像素大小， 为像素数。 2.2. 数字全息再现 在数字全息中，全息图可看作一孔径，物光波的重现就是参考光波经过孔径衍射的结果。 当用相干光波照射全息图时，衍射光波可近似用菲涅耳–基尔霍夫积分表示： (3) 其中 是全息图平面上的点到重建平面的点的距离， 是参考光波。把 右边按泰勒级数展开并取前两项，这时 可近似为： 图1. 数字全息系统光路 图2. 数字全息原理图 (4) 由于坐标 及 远远小于距离d，式(3)中的分母 用d代替，再把式(4)代入，可以得到： (5) 令 ，式(5)离散化后为 ： (6) 其中 。式(6)为离散傅里叶变换，在菲涅耳近似算法中只用了一次快速傅里叶变换，如果我们把全息图平面所在的坐标看作空域坐标，那么重建像平面则位于空间频率域，会使得重建图像的像素大小改变，重建图像的像素大小由重建距离和所用波长决定： (7) 然而卷积法是对空间衍射传播的一种精确描述，它主要是通过瑞利一索末菲衍射积分公式得到的，全息图经再现光波照明后传播到成像平面的光场的复振幅表示为， (8) 其中 为成像平面坐标 为全息图记录平面坐标， (9) 代表再现照明光波，Z i 为衍射传播的距离即是再现距离， 表示波长， 。 衍射积分的过程可以看作是物光波函数与脉冲响应的卷积，这个脉冲函数的响应也就是我们所说的卷积和函数， (10) 将式(9)带入式(8)可得， (11) 利用傅里叶变换性质，式(9)可表示为， (12) 式中F.T.{}和F.T {}分别代表二维傅里叶变换。式(11)即为卷积算法的表达式，它需要完成三次傅里叶变换:此外，卷积的输入面与输出面上的采样间隔不发生变化，因此在现象面上的采样间隔等于CCD采集全息图的采样间隔。
system: [SYSTEM]

user: 3. 实验研究 使用波长为633 nm的激光；选用CCD型号：DMK42AUC03，像素：1280×960，像素尺寸：水平3.75 mm，垂直：3.75 mm，选取的光栅是在放大倍率为10倍的电子显微镜下观察的光栅结构如图3所示。在CCD记录感光面前方与被测件正交光栅间夹装显微物镜，正交光栅结构被显微物镜放大后光路通向CCD， 图3. 显微镜下观察的正交光栅结构图 图4. 全息图 在CCD感光面物光与参考光产生干涉。 对如图3所示的光栅结构进行显微全息记录。记录所得的全息图如图4所示，频谱图如图5所示。 在全息图中，可以看到有明显的干涉条纹存在，这些干涉条纹中记录了正交光栅对测试光的位相调制信息，也就是说正交光栅反射表面的高度信息反映在干涉条纹中。在频谱图中，可以清楚看到在三个区域出现亮斑，其中位于中心区域的为0级频谱，包含着全息图中的背景信息，位于上下区域的两个亮斑区域分别对应+1和−1级频谱，分别包含有测试光信息和测试共轭光信息，对频谱图中的+1级频谱进行选择并移到中心，再经过再现算法生成两者的相位图如图6和图7所示，相位图为解包裹后的相位图。在 图5. 傅里叶频谱图 图6. 菲涅尔再现相位图 图7. 卷积积分相位图 两个相位图中，可以看到，相对于菲涅耳再现相位图，卷积积分相位图在细节结构上更加清楚，过渡部分更加平滑，可以得到更好的测量结果。 采用菲涅尔再现算法，得到正交光栅结构的三维轮廓图如图8所示；采用卷积再现算法，得到正交光栅的三维轮廓如图9所示。通过对图8和图9的比较，可以看出，卷积积分得到的再现结构更加清楚，再现的光栅结构更加有序，这说明了卷积积分算法在再现过程中对于局部异变点的干扰具有更好的抑制作用。分别在选取线段截取表面三维轮廓的表面形态如图10和图11所示，从截面图上可以看到，两种再现算法均可以再现出光栅表面的正弦结构，两者在PV值和栅距上基本相当，但在细节表现力上卷积积分再现具有更好的效果。 通过对实验现象的观察，菲涅尔再现算法得到的再现图与卷积再现算法得到的再现图可以更为直观的了解到全息成像记录再现的这一过程，充分说明了计算机全息的优势。大大加大了我们对记录事物方式的转变和从时域到空间域飞跃。虽然菲涅尔、卷积积分再现算法能够再现正交光栅的结构，但是会受到技术、环境、算法等因素的影响，取得的再现像与正交光栅的原像存在这差别。在波长、CCD感光面一定的情况下使用菲涅耳再现算法时像素大小受到再现距大小的影响。充分说明卷在卷积算法中，根据 图8. 菲涅尔再现结果 图9. 卷积再现结果 图10. 菲涅尔再现截面图 图11. 卷积积分再现截面图 ，对全息图和脉冲响应分别作傅里叶变换，从空域变换到频域，在频域中全息图的傅里叶变换和传递函数相乘，接着做逆傅里叶变换又回到空域。得到再现像 的像素尺寸和CCD的尺寸大小就保持一致： 并且再现视场的大小 也是相同的。即使每次选择的再现距离 不同，像素的大小依然不变。菲涅耳再现算法与卷积再现算法两者同时表明再现像的算法对于显微器件的测量具有可行性和有效性。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 数字全息显微术在显微测量方面具有其他测量所不具备的优势，具有较高的分辨率，非接触，无损伤的特点，从光波的标量衍射理论出发，分析了数字全息的记录和菲涅耳、卷积积分再现原理的过程，检验了卷积积分再现算法的正确性、优越性，验证了数字全息显微成像技术用于微器件几何参数测量的可行性和有效性。通过对菲涅耳再现算法和卷积再现算法的比较研究，可以看出卷积再现算法得到的的再现结构更真实，卷积相位图更能表达结构特性。
system: [SYSTEM]

user: 资助信息 国家级大学生创新创业训练计划项目(项目编号：201610702037)；西安工业大学大学生创新专项经费资助项目。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 蛋白质二级结构预测是计算生物学研究的重要领域。虽然现有优秀的机器学习方法的预测准确度已经超过80%，但是它们都有共同的缺陷：不能及时学习最新实测的蛋白质结构信息，不能持续修改模型和参数，从而满足人们在日新月异时代对蛋白质二级结构预测的要求。本文构建了基于可持续更新模板库的蛋白质二级结构预测器：SIPSS。我们的新方法以同源序列的结构保守性为基本原理。首先我们建立了一个可持续更新的模板库，每月自动从蛋白质数据库中下载新测定的蛋白质结构数据，经过筛选将新的序列和结构信息补充进模板库。然后对于查询序列，用多重同源比对与模板库比对，得到新的变量：SPSSM变量。最后，我们以SPSSM为变量，用条件随机场建模和预测。实际测试表明，SIPSS能够在线学习新的蛋白质结构信息，对新近测定的蛋白质二级结构预测准确度(80.6%)明显高于现有的预测器。SIPSS网站：http://cheminfo.tongji.edu.cn/SIPSS/，可供用户免费使用。 关键词 :蛋白质二级结构，预测，持续更新，SPSSM变量，条件随机场 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/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 蛋白质二级结构预测一直是计算生物学研究的热点领域 [ 1 ] 。蛋白质二级结构预测往往是蛋白质立体结构和功能预测的第一步，高质量的蛋白质二级结构预测不但为随后研究提供坚实的基础，而且很大程度上影响其后研究结果的准确度。 近年来，蛋白质二级结构预测的主流方法是机器学习方法。机器学习的预测准确的也从最初的50%左右，提高到超过80%，一些优秀的蛋白质二级结构预测网络服务器，如PSIPRED [ 2 ] 、Porter [ 3 ] 、Jpred [ 4 ] 、SPIDER [ 5 ] 和DeepCNF [ 6 ] 等，预测准确度已经接近Rost预言的预测理论极限88% [ 7 ] 。分析这些前人的研究成果，我们可以看到两条清晰的技术发展思路：一条是改进原有方法，或者运用新的计算方法。比如人工神经网络 [ 8 ] 、支持向量机 [ 9 ] 、隐马尔科夫 [ 10 ] 、条件随机场 [ 11 ] 、深度学习 [ 12 ] 等等。新的机器学习方法往往能有效提高预测的准确度。另一条研究思路是提出新的变量。比如各种序列信息、氨基酸物理化学新性质，溶剂可及性、位置特异性得分矩阵(Position-Specific Scoring Matrix， PSSM) [ 13 ] 等。PSSM是蛋白质序列多重同源比对的结果，通常用PSI-BLAST [ 14 ] 获得，对于每一个氨基酸，对应着20个元素的矢量。PSSM反映了序列进化信息，也反映了氨基酸保守和突变的信息。PSSM的一个直观结果是同样一种氨基酸如果出现在一条序列不同的位置，它们的PSSM可能是不同的。这就意味着氨基酸的PSSM反映了此氨基酸所处位置的周围环境。PSSM的这个特点，使得它成为蛋白质二级结构预测的最重要变量。 我们组在前期的研究中提出一种蛋白质二级结构预测的新变量，结构位置特异性得分矩阵(Structural Position-Specific Scoring Matrix， SPSSM) [ 15 ] 。SPSSM与PSSM类似，是通过多重序列比对得到的，不过它是三个元素的矢量，对应于二级结构的三种状态：螺旋，折叠和无规卷曲。首先，我们构造了一个采自NCBI非冗余900多万条序列的与BLAST兼容的模板库。这个模板库的条目存储两类信息，一类是序列信息，即蛋白质的氨基酸组成；一类是对应的二级结构信息。对应的结构信息是通过PSI-BLAST比对蛋白质结构数据库PDB (Protein Data Bank) [ 16 ] 得到的。然后，在训练建模和预测的时候，查询序列用PSI-BLAST比对模板库，取出N条匹配序列以及对应的结构信息，计算SPSSM。最后，我们用PSSM和SPSSM共23个变量构筑了新型蛋白质二级结构预测器，SPSSMPred，取得了非常优秀的预测准确度。随后，我们又将这种策略扩展到8态二级结构预测，构建了SPSSM8 [ 17 ] ，同样显著提高了预测准确度。 不可否认，SPSSMPred和SPSSM8是有缺陷的：当预测序列找不到同源模板或同源序列片段时，SPSSM变量的三个元素是零，我们的预测器只能靠PSSM变量了。其必然结果是预测准确度很低。事实上所有机器学习方法都有这种缺陷。设想人们怎么可能准确预测与建模序列完全无关序列的结构呢？国际蛋白质预测中心CASP (Critical Assessment of Techniques for Protein Structure Prediction)竞赛的组织者将蛋白质结构预测方法分为基于模板(Template-Based Method， TBM)和非模板(Template-Free Method， FM)两类方法 [ 18 ] 。一般认为，TBM计算快，准确度较高，但外延不足；FM计算费用大且准确度较低，但对于完全陌生的序列可能提供有用结构信息。 我们的时代是大数据时代，新测定的蛋白质结构数据不断涌现。过去无法解析的蛋白质，如膜蛋白，线粒体蛋白等的结构随着实验仪器的更新、实验技术的丰富也不断被破译。由于有些新测定的蛋白与PDB库存储的蛋白同源性较低，现有的蛋白质二级结构预测器大都不能准确预测它们的二级结构，更无法及时利用它们的结构信息去预测其它类似蛋白。现行的解决的办法是只能是经过一段时间(往往3~5年)，重新收集数据，重新建模，发布预测器新的版本。面对数据的滚滚洪流，现行的办法显然是笨拙的、低效的。 本文提出基于可持续更新模板库的蛋白质二级结构预测新方法：SIPSS (Sustainable Inferring Protein Secondary Structure)。SIPSS以同源序列结构保守性为理论基础，用结构位置特异性得分矩阵作为变量，用条件随机场算法进行建模和预测。结构位置特异性得分变量是基于可持续更新的模板库获得。它能够随着PDB发布的最新蛋白质实验结构数据自动更新和补充新的模板。这样SIPSS就有能力及时学习实验获得的最新成果，所以能够准确地预测那些有序列同源性蛋白的3态二级结构。
system: [SYSTEM]

user: 2. 材料和方法 2.1. 数据 数据准备：蛋白质序列从PDB下载。其中DB-1为2015年前发布的蛋白质序列，序列相似度 < 90%，共41350条序列；DB-2为2015年1月01日到2016年3月31之间公布的、序列相似性 < 90%的序列，共5061条序列。 模板库：初始模板库由DB-1获得。经过PISCES [ 19 ] 去冗余(设置条件：序列相似度 < 90%、序列长度超过40个氨基酸、分辨率 < 3.0 Å，和R值 < 0.3)，得到21553条序列。模板库是可BLAST数据库。模板库的规模会随着时间不断增大。模板库中的序列的理论二级结构用DSSP [ 20 ] 程序计算，少数序列中计算不出二级结构的个别氨基酸删除(比如无序氨基酸)。DSSP给出的8态二级结构转化为3态二级结构，即α螺旋(H)、β折叠(E)和无规卷曲(C)。 训练集：将DB-1和DB-2合并，经PISCES去冗余(设置条件：序列相似度 < 25%、序列长度超过40个氨基酸、分辨率 < 3.0 Å，和R值 < 0.3)，得到9676条序列。其中来源于DB-1作为训练集，共8507条序列。 测试集：上述去冗余结果中来源于DB-2的作为测试集(1169条序列)，这样处理，保证训练集与测试集的序列相似性小于25%。 CASP12：CASP的测试序列是对所有从事蛋白质结构预测的挑战，它们与PDB的冗余度很小(<30%)，主要用于三级结构预测竞赛。我们下载了成文时PDB发布的条目，经自我去冗余90%后，得到了20条非冗余序列作为CASP12。训练集，测试集和CASP12序列的二级结构也由DSSP计算得到。 2.2. 结构位置特异性得分矩阵 结构位置特异性得分矩阵是我们先前提出的非常有效的蛋白质二级结构预测的变量，它只有3个元素。对于查询序列来讲，首先用PSI-BLAST与模板库进行同源比对。然后选取N条(默认值为10)匹配序列所对应的二级结构。最后根据匹配序列的二级结构，按照查询序列氨基酸计算第i个SPSSM变量的第s个元素： (1) 式中，j是匹配的序列数。P(i，j，s)是第j条匹配序列第i个氨基酸、结构为s的布尔值，即等于s为1，其它为0。对单个氨基酸而言，SPSSM变量是归一化的。 SPSSM变量充分利用了同源序列的结构相似性，从已知结构的实验数据中获得二级结构的可能性信息。它个数少，运算快，效果明显，是十分优秀的结构预测变量。SPSSM变量已被证实能够显著提高二级结构预测的准确度。所以本文的二级结构预测器只采用SPSSM变量。 2.3. 可持续更新的模板库 为了及时处理大数据时代源源不断涌现的数据流，在机器学习领域，人们提出了在线学习(Online Learning)的策略 [ 21 ] 。在线学习方法认为，人们可以不需要重新训练预测模型，只要利用新数据，部分修改模型中变量的权重，就可以修正模型，达到提高准确度的目的。我们经过反复演算，提出了更简单的办法：更新模板库。我们发现，只要持续更新模板库，二级结构预测的准确度就能保持高水平，而重新建模，大约只能再提高0.1%左右。这很大程度上是由SPSSM变量所致。因此采用可持续更新的模板库可以在不降低预测准确度的前提下大大简化预测器的复杂性。 可持续更新的模板库的设计如下：在初始模板库基础上，根据PDB发布新蛋白结构实验数据的频率，下载当月所有蛋白质序列及其结构文件。经过PISECES去冗余后(设置条件：序列相似度 < 90%、序列长度 < 40个氨基酸、分辨率 < 3.0 Å，和R值 < 0.3)。它们的二级结构由DSSP计算。然后用当前的模板库计算它们的SPSSM变量，并预测其二级结构。如果一条序列的预测准确度高于我们预先设定的阈值(默认值为88%)，说明当前的模板库含有与这条序列高度相似的条目，完全能代表这条序列。因此该序列被丢弃。反之，如果一条序列的预测准确度小于阈值，则该序列及其结构信息补充进模板库。毫无疑问，这些新蛋白信息进入模板库后，预测这些蛋白序列及其形似序列的准确度会大大提高。图1是更新模板库的运行框图。 2.4. SIPSS蛋白质二级结构预测器 我们的蛋白质二级结构预测器名为SIPSS。无论建模还是预测，首先，查询序列与模板库进行同源比对，计算并记录最佳匹配得分(Score)以及SPSSM变量。其次，依据SPSSM变量用条件随机场(Conditional Random Field， CRF) [ 22 ] 建模或者预测。然后，输出预测结果并根据Score对预测结果给出参考评价，即预测系列与模板库的同源性，分高(high，score大于360)，中(medium)低(low，score小于60)三种，用户可据此判断预测结果的质量。 预测器由Web网站和后端预测程序组成，网站由用java+JSP编写，使用SQL Server储存数据，负责接受用户提交的蛋白序列；后端用C#语言编写。模板库更新程序用Python和C#语言编写。模板库每月更新一次，保证SIPSS能够使用最新的蛋白质结构信息为用户服务。SIPSS输入是FASTA格式的待测序列，输出是可自行下载二级结构预测结果。 2.5. 评价指标 二级结构预测的准确度有许多评价指标，其中最常用的是Qs和SOVs (Segment Overlap Score) [ 23 ] 。SOV度量预测与实验二级结构片段的覆盖程度，被认为是比单个氨基酸准确度更重要的指标。Qs定义是： (2) 式中，s表示二级结构类型，即H，E，C或者3 (所有类型)。 图1. 持续更新模板库流程图 SOVs定义为： (3) 式中，N是所有s类型氨基酸数。minov和maxov分别表示括号内最小和最大值，s obs 和s pred 分别表示s类型连续片段实验和预测氨基酸的个数。Len()表示长度。 取4个数的最小值，即 (4)
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 本文构建了基于可持续更新模板库的蛋白质二级结构预测器。与前人不同之处是我们从同源序列结构保守性出发，仅用3个元素的SPSSM变量以及可持续更新的模板库来预测蛋白质二级结构。我们的SIPSS预测器不需要频繁更改版本就能随时间自动更新，利用最新的结构知识去预测蛋白质的二级结构。实验表明SIPSS能够在任何时候准确的预测人们已经知道的绝大多数蛋白的二级结构，我们相信它在计算机预测蛋白质结构领域将会有广阔的应用前景。 下一步的工作我们将研究自动更新模型的方法，完善SIPSS，以达到更高的蛋白质二级结构预测准确度。本文的工作可以看作是人工智能–增强学习(reinforcement learning)的初步尝试。我们相信随着人工智能技术在计算生物学中不断探索和应用，人们一定能够构建完美的蛋白质结构预测器。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 概述了当前国内核电发展形势下大量的核电人才培养需求，说明了模拟机在加强核电行业人才队伍建设方面的重要性，调研了核电站模拟机的发展现状，对比各种类型的模拟机，并结合实践，提出充分发挥多功能模拟机的各项优势，拓展其应用前景的可行性，并提出了思考和建议。 关键词 :核电，人才培养，多功能，模拟机 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/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 近年来在国家安全高效发展核电的积极政策引领和支持下，我国在世界核电发展大潮中已经走在了前列，正在从核电大国向核电强国迈进，核电设计、设备制造领域均获得了很大突破，核电自主化技术频频取得可喜成绩，在核电机组安全运行业绩良好，为我国核电事业的积极健康可持续发展奠定了坚实的基础，核能也成为我国未来实现能源可持续发展的必然选择。 核电发展，人才先行。在知识经济时代，一个行业的发展竞争归根结底是人才的竞争。企业要想健康可持续发展，必须要搞好人才队伍建设，根本就是要做好人才的培养培训工作。目前，核电正处于蓬勃发展期，从电站设计、设备制造、建造、调试、运行以及退役等核电行业发展的各个环节，都迫切需要大量的人才。各核电业主从高校招聘新大学生，并组织开展为期3~6个月的核电专项知识培训，涉及核电站所有工作领域的理论知识。但据某核电站培训管理人员表示，这种填鸭式的培训与大学生在校教育并无太大差异，收效甚微。这些员工进入核电站后，还需要较长的培训周期才能正式进入岗位。 目前，核电站的人员培训体系是我国核能行业最完善的，在建设期间就逐步开发覆盖所有岗位的培训大纲，配备齐全的培训设施。核电站运行人员因其岗位工作的复杂性、高技术难度性以及承担重大核安全风险的特点，必须经过严格筛选、培训，具备一定的资格和能力后才能上岗，培养周期一般达4~7年，培训费用也十分高昂，早期有“黄金人”之称，在操纵员培训过程中，核电站仿真机是必不可少的培训设施，我国核安全法规HAF103也规定核电站操纵员必须通过核电站全范围仿真机的学习、培训和考试才能取得相应执照。 由此可见，仿真机是提高运行人员专业水平和能力的非常行之有效的培训工具。但值得一提的是，核电站除运行人员外，还有诸多重要岗位如调试、运行、维修、技术支持等，这些员工在运行核电站中也承担着重要的核安全责任。2016年10月，国家核安全局通报了16起核电厂人员行为导致的典型运行事件(国核安函[ 2016 ]122号)，其中有4起是因运行人员操作不当引起的运行事件，而其余12起则是由维修人员、调试人员、检修人员等误操作引起的，可见在核电站运行期间，不仅是运行人员，其他岗位人员的技能水平也是非常重要的，应该引起重视。从我国每年度运行核电厂事件经验反馈年报的分析结果来看，近年来，无论是按照事件属性还是事件发生的直接或根本原因来区分，人因事件占比一直居于前2位，其中非运行人员居多。 因此，本文在调研核电站仿真机发展现状的基础上，梳理不同类型的核电站仿真机，结合多功能仿真机的应用实践，浅谈其在核电人才培养体系中大力推广的可行性，并提出作者的观点。
system: [SYSTEM]

user: 2. 核电站仿真机的发展现状 核电站仿真机也称核电站模拟机，是基于核动力仿真技术的发展应运而生的。核动力仿真技术自20世纪60年代在美国开始迅速发展，并随着核电事业和科学技术的发展逐步完善，我国的核动力仿真技术自1991年起步，由中国核动力运行研究所为秦山核电厂研制出第一台原理性培训仿真机。目前，仿真技术在核动力系统设计、建造、调试、运行、培训、核安全分析和规程验证等方面发挥着重要作用，其对世界核能事业的贡献得到业内广泛认可。 核电站仿真机经过几十年的发展，不仅开发出了成熟的全范围模拟机，一些具有特定用途的仿真机也不断被研制成功并投入应用，如按照仿真机模拟范围和深度来分类，有工程验证模拟机、原理性模拟机以及严重事故模拟机等。 全范围仿真机：参照实际电站主控室1:1建造，模拟范围和深度覆盖面最广，仿真实时性最高，适用于主控室操纵员的电厂操作培训和取照考试，主要是使操纵员对电厂原理和操作进行深入研究，加强其分析、判断和处理电厂故障和事故的能力。 工程验证仿真机：也称工程与电厂分析仿真机，具有模型精度高、仿真实时性高、人机界面友好、动态显示彩色图像以及输出打印、绘图、文件拷贝等功能，是一种先进的核电安全分析工具，其目的在于提高已有安全审评分析系统的工作效能。 原理性仿真机：能够充分反映核电站运行，演示核电站经常发生的各种运行工况和重要事故工况，进行系统和设备的基本操作培训。 严重事故仿真机：实时仿真核电厂各类严重事故，展示堆芯熔化、压力容器失效、安全壳失效、乏燃料熔化及放射性产物环境释放等完整的严重事故进程和现象，可为核电站的高级运行人员、应急支持和指挥人员提供严重事故培训，并可用于严重事故应急演习、规程与导则验证及缓解措施研究等。 多功能仿真机：是核电站全范围模拟机的补充培训工具，针对核电站新操纵员、管理人员以及其他运行技术支持人员，既可用于核电站物理、 热工、控制和电气方面的原理培训，又可以通过电站系统的图形操作界面，实现运行操作的初级培训。 其他类型仿真机：除上述仿真机外，核电站培训部门一般也配置了其他的专用仿真培训设备，比如培训电厂换料过程的装卸料模拟机、设备操作、装配及检修仿真机等 [ 1 ] 。 目前，核电站仿真机的开发和应用随着核电事业的发展越来越广泛，越来越多的单位了加入到核电站仿真机的研制、开发和建造领域。国际上主要的核电站仿真机承包商有美国的GSE公司、美国L-3公司、法国CORYS公司等，其核电仿真产品占据了欧洲、美洲以及亚洲的大部分市场，而国内核电仿真技术虽然发展较晚，但是也取得了骄人的成绩，现在主要开展核电仿真系统开发的单位有中国核动力运行研究所、中广核仿真技术有限公司、广东亚仿科技股份有限公司、保定华仿科技有限公司、清华大学、紫光仿真科技等。
system: [SYSTEM]

user: 3. 核电站多功能模拟机的优势 据了解，核电站全范围模拟机是核电站正常运营和培训的必要设施，建设费用通常需要800~1000万美元，开发周期一般为3年，高昂的一次投入成本和设备运行维护费用要求必须核电站合理配置资源、有效控制使用成本，目前核电站全范围模拟机主要用于操纵员的培训培养工作。原理性模拟机虽然建设成本较低，但功能单一的特点决定了其无法得到广泛的应用。综合比较上述各类核电仿真机，作者认为多功能仿真机在建造成本、功能性、应用范围等方面均有明显的优势： (1) 依靠现代科学技术的快速发展，实现在微型计算机或工作站上完成全部仿真计算和人机界面功能的条件十分成熟，因为微处理器速度的提高使得仿真机的计算速度限制不复存在，微型计算机的内存容量也已经大大提高且可以扩充，同时微型计算机具有方便的人机接口，可实现友好的人机界面，并可以装载很多功能强大的软硬件辅助工具，使得以微型计算机为主要设备的多功能模拟机使用更加方便灵活。 (2) 相比全范围模拟机，多功能模拟机的建造价格大大降低，只有其20%左右，在占地规模、软硬件设备购置费、维护维修费用等方面均有巨大的价格优势。多功能模拟机使用普通微型计算机作为平台，每台配置相应的仿真软件系统，可根据学员数量购置一定数量的微型计算机，使用投影系统来进行培训演示。在场景布置方面，单台模拟机可以进行功能范围内的仿真模拟，也可以参照全范围模拟机一拖x的方式，多台模拟机联合运行机组进行操作，这是多功能模拟机的特色之处。 (3) 多功能模拟机能够模拟的系统范围和深度根据用户需求可以非常接近全范围模拟机，不仅能用于核电站运行基本操作的培训演示和实际操作，而且可以较逼真的模拟绝大多数事故工况并进行工程验证和分析，解决电厂的具体技术问题。由此可以看出，多功能模拟机集中了培训、教学和工程验证等多种用途，能很好的服务于核电行业。 基于以上这些特点，核电站多功能模拟机将在今后的核电人才培养、技术问题分析和方案解决等方面得到更广泛的应用和推广。