智能建模与工程计算专题

• 基于血浆蛋白和多基因风险评分预测未来精神障碍（英文）

  王杰;李逸晗;阿卜杜乃比·吾普尔;彭星;赵建平;杨蕾;

  传统精神疾病诊断依赖主观症状评估，缺乏客观生物标志物，这阻碍了疾病的早期发现和个性化治疗．作为潜在预测工具的血浆蛋白和多基因风险评分（PRS），在推进精神障碍早期诊断方面展现出巨大潜力．本文旨在评估蛋白质组学特征与PRS在多种精神疾病（抑郁症、精神分裂症及创伤后应激障碍（PTSD））中的预测价值．基于英国生物样本库药物基因组学项目（UK Biobank-Pharma Proteomics Project）的参与者数据，通过最小绝对值收敛和选择算子（LASSO）分析筛选出与精神障碍相关的蛋白质，并整合多基因风险评分构建Cox回归风险预测模型．此外，采用6种机器学习方法和Kaplan-Meier生存曲线评估了模型的预测性能．研究发现不同疾病存在显著差异：抑郁症患者中，血浆蛋白与PRS的联合应用显著提升了临床模型（C-index=0.632 2）的预测效能；精神分裂症患者中，血浆蛋白的加入虽能增强预测效果，但PRS未带来显著提升；而PTSD患者中，无论是血浆蛋白还是PRS，均未在临床变量基础上产生实质性预测价值．风险分层分析显示，这3种精神障碍模型均能显著区分高危与低危人群（抑郁症：HR=2.34,P<0.001；精神分裂症：HR=5.47,P<0.001;PTSD:HR=3.02,P<0.001）．尽管该模型在短期预测中表现优异，但其长期预测能力有所下降，未来需要进一步优化改进．本文揭示了不同精神障碍中生物标志物的差异性效用，并为精准精神病学中针对特定障碍的预测建模提供了理论依据．

  2026年01期 v.43;No.191 1-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 3443K]
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• 求解非线性退化抛物型方程的有限体积三角多项式WENO数值方法（英文）

  古丽卡依尔·哈尔曼;开依沙尔·热合曼;穆耶赛尔·艾合麦提;魏旭楠;

  本文提出了一种有限体积框架下的三角多项式加权本质非振荡格式，以求解可能存在不光滑解的非线性退化抛物型方程．该方法基于零阶矩、一阶矩和二阶矩重构了三角多项式WENO格式，并采用直接间断Galerkin(DDG)通量来离散扩散项．此外，DDG方法直接将抛物型方程的弱形式应用于每个计算单元，有助于更好地捕捉解的特征，特别是间断解．同时，采用三阶TVD-龙格-库塔法进行时间离散化．最后通过数值测试评估所提方法的有效性和稳定性．

  2026年01期 v.43;No.191 16-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 2223K]
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• 耦合Burgers方程的高精度格式

  付钰;高天;胡玉蝶;翁智峰;

  本文采用有限差分-重心插值配点法求解非线性耦合Burgers方程．对于耦合Burgers方程，首先通过直接线性化迭代方法将其转化为线性迭代方程．然后使用重心插值配点法离散空间，采用Crank-Nicolson差分格式离散时间，得到对应的线性代数方程组，并进一步推导得到空间半离散格式和全离散格式的相容性分析．最后利用数值算例验证了格式的高精度与有效性．

  2026年01期 v.43;No.191 27-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 2280K]
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• 基于参数优化VMD及改进CNN的风电齿轮故障诊断方法

  刘磊;穆塔里夫·阿赫迈德;木巴来克·都尕买提;邵曾智;

  风电齿轮因长期高速运转且运行环境复杂，早期故障信号特征微弱易被掩盖，致使传统故障诊断方法精度较低．为解决此问题，本文提出一种基于改进旗鱼算法（ISFO）优化变分模态分解（VMD）与卷积神经网络（CNN）的风电齿轮故障诊断方法．首先，将Logistic混沌映射初始化、 Lévy飞行理论和遗传算法优化理论引入旗鱼算法（SFO）中，提出了基于混合策略的ISFO算法，有效解决了算法的局部最优问题．其次，利用ISFO算法优化VMD参数分解信号，提取相关系数最大模态分量的故障特征信息，并利用短时傅里叶变换（STFT）构建时频图．最后，将时频图输入优化后的CNN训练以完成故障诊断分类．实验对比和分析表明，所提方法在公共数据集和自测数据集上均表现出较高的诊断精度，平均准确率达98.67%，能够有效解决风电齿轮故障诊断问题．

  2026年01期 v.43;No.191 38-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 2741K]
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• 基于1D-Res&SENet的呼吸暂停检测

  徐佳豪;胡少文;单新颖;刘继忠;

  针对现有呼吸暂停检测多是利用呼吸信号样本提取的时频特征进行分类的现状，本文提出了一种1DRes&SENet分类模型，该模型以完整的呼吸信号波形为输入，通过一维卷积神经网络提取特征，加入残差网络结构减轻梯度消失和网格退化，同时考虑各通道特征重要性不同的特点，引入SE注意力机制发现并加强特征通道之间的关联信息，提升呼吸暂停检测的准确率．实验结果表明，加入残差网络以及SENet模块后，模型的准确率、召回率、特异性分别提升了2.0%、4.9%和1.7%.

  2026年01期 v.43;No.191 51-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1628K]
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• 一种用于心衰患者死亡率预测的数据多重插补方法

  张雅楠;张琳琳;郭渊博;毕雪华;赵楷;

  针对真实数据采集机制不完善致使数据缺失、现有方法对临床特征表示不足导致模型性能受限问题，本文提出一种用于心衰患者死亡率预测的数据多重插补方法（Self-attention and Generative adversarial network based Mortality Prediction, SGMP）．首先，针对临床特征在变分自编码器（Variational Autoencoder, VAE）的潜在空间中结合自注意力机制动态融合多组候选估计值，并结合生成对抗网络（Generative Adversarial Network, GAN）的对抗训练策略优化表征学习能力．然后，根据掩码矩阵有效获取候选估计结果，实现缺失数据多重插补．最后，采用合成少数类过采样技术（Synthetic Minority Over-sampling Technique, SMOTE）进行数据增强，使用多层感知机（Multilayer Perceptron, MLP）实现死亡率预测．基于新疆某三甲医院心衰患者数据进行验证，结果表明：死亡率预测任务中，相比其他模型，SGMP在多个指标上有明显提升，受试者工作特征曲线下面积达到0.902.

  2026年01期 v.43;No.191 61-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 2070K]
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智慧工程与先进制造专题

• 基于预设序列变形图像的DIC和PIV方法可靠性研究

  蔡克伟;段雪锋;汤兆光;王体强;陶然;王永志;

  图像变形分析技术是水利、地震等领域物理科研试验的一种重要手段，以DIC(Digital Image Correlation)和PIV(Particle Image Velocimetry)方法应用最为广泛．但现有研究缺乏在统一基准下对2种方法性能的系统对比，导致其在岩土复杂变形分析中的适用性选择缺乏依据．故本文构建了旋转、压缩、剪切3种土体典型静态变形及一维平移、平移剪切、动态大变形3类动态序列图像作为预设评价基准，对比分析DIC与PIV的位移分析精度、可识别粒子变形范围及分析稳定性．结果表明：（1）在分析精度与变形范围上，DIC得益于其高阶形函数，在旋转和剪切变形中的误差范围（4%～15%,4%～40%）显著小于PIV(8%～60%,11%～63%)，其处理非均匀变形的能力更强；（2）在分析稳定性上，DIC采用的全量计算模式可有效避免误差累积，其动态时程曲线与参考基准线吻合度更高，PIV的增量计算模式则导致结果出现漂移；（3）在应变场反演上，DIC通过形函数直接求解应变，优于PIV的数值微分后处理，其在砂质边坡模型试验中能更精准捕捉到应变局部化现象，数据丢失率较PIV降低4.9%.

  2026年01期 v.43;No.191 70-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 3381K]
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• PCCP保护层砂浆尺寸效应及掺合料影响研究

  罗纬邦;马小宇;陆云才;周丽娜;

  预应力钢筒混凝土管（Prestressed Concrete Cylinder Pipe, PCCP）保护层砂浆的厚度通常仅为25 mm，但实验室标准砂浆试件尺寸为70.7 mm或40 mm，为在试验结果与构件真实性能之间建立有效关联，系统探究尺寸效应的影响至关重要．针对上述问题，本文通过改变粉煤灰（Fly Ash, FA）和纳米二氧化硅（Nano Silica, NS）掺量，制作70.7 mm、40 mm及25 mm 3种尺寸的立方体试件，探究掺合料对PCCP保护层砂浆性能的影响，并揭示其强度随试件尺寸变化的规律．主要结论如下：首先，确定了FA(20%)与NS(3%)的最优复掺配比，其28 d力学性能与尺寸稳定性均最优．其次，砂浆强度表现出清晰的尺寸效应，即试件尺寸从70.7 mm减小至40 mm时强度升高，进一步减小至25 mm时则降低．最终，所建立的尺寸换算方程表明，换算系数随掺量呈先升后降趋势，且具有掺量依赖性，这为精确预测PCCP薄层砂浆的真实性能提供了理论依据．

  2026年01期 v.43;No.191 82-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 2830K]
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• 锈蚀钢筋混凝土柱受剪承载力公式评估

  刘明涛;王沛;马财龙;钮祥军;

  本文建立了含86组矩形截面和12组圆形截面的锈蚀RC柱受剪破坏试验数据库，采用基于均值和标准差的整体分析方法，并组合分析锈蚀率、剪跨比、轴压比、有效配箍特征值等关键参数，系统评估现有12种半经验-半理论受剪承载力模型的预测能力．结果表明：从整体性评估角度考虑，吴然立公式对矩形截面锈蚀RC柱的预测精度最优（均值为0.95，标准差为0.35）;Ngoc(2016)公式对圆形截面锈蚀RC柱的预测精度最佳（均值为1.13，标准差为0.18）．关键参数分析显示，各模型的预测效果存在显著差异．当箍筋锈蚀率处于不同区间时，吴然立和Ngoc(2016)的模型分别适用于λ′_v≤0.1和λ′_v> 0.1时矩形截面锈蚀RC柱受剪承载力预测；当轴压比处于不同区间时，吴然立的模型可适用于矩形截面锈蚀RC柱在所有λ′_v≤0.1和λ′_v> 0.1情况下的受剪承载力预测．

  2026年01期 v.43;No.191 93-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1626K]
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• 松软岩体数码电子雷管深孔爆破高效成井研究

  陈辉;张晓丹;佟晓勇;

  针对松软岩体条件下传统分段爆破作业效率低、安全性差、成本高等问题，开展了数码电子雷管深孔爆破高效成井技术研究．以备战铁矿6号切割井为工程背景，针对19.3 m切割井深的松软破碎岩体，创新设计两次分段上向深孔快速成井爆破方案．通过理论计算确定了孔间延时50 ms、层间延时300 ms等关键爆破参数，采用大直径空孔127 mm作为补偿空间，装药孔直径76 mm，合理设计了炮孔布置和起爆顺序．现场试验结果表明：爆破后顶断面规整，顶板完整性好，爆破块度均匀，实测高度达到设计要求．技术经济分析显示：相比普通法掘进，深孔爆破法成本降低53%，节约时间6天，施工效率显著提高．2次分段爆破有效减少了对破碎岩体的频繁扰动，避免了岩石垮落，结合数码电子雷管的精确起爆控制，大幅提升了作业安全性．

  2026年01期 v.43;No.191 106-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 1774K]
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• 基于模拟试验的停淤渗水工程在排导困难型泥石流灾害防治中的应用

  陆泽龙;张紫昭;张艳阳;史光明;黄军朋;于喜坤;

  我国新疆北部区域存在众多排导困难型泥石流灾害，其出山口冲积扇上修建了省道、加油站等工民建设施，阻挡了泥石流进入主河的正常排泄，下游无法设置排导措施，故研究不具备排导条件或排导困难区域的泥石流治理方法及工程效应具有重要意义．本文以我国新疆阿勒泰地区布尔津县科克逊沟为对象（其在下游设置了拦水渗流排导区域），通过两组不同降雨强度的物理模型试验，基于过程影像和监测数据，研究排导困难区域泥石流渗流排导过程中坝前土压力、孔隙水压力和含水率变化特征，归纳泥石流的渗流排导模式，揭示渗流排导机理．结果表明：排导过程可概括为5个阶段．在50年一遇降雨强度汇流条件下，为沟道面蚀和下蚀阶段、沟岸侧蚀阶段、渗流排导阶段、渗流减速阶段、渗流结束阶段；在100年一遇降雨强度汇流条件下，则为渗流排导阶段、渗流减速阶段、水流漫坝阶段、坝后堆积体起动阶段、渗流结束阶段．沟道上游土压力曲线先升后降，下游因堆积导致土压力增大．孔隙水压力曲线与含水率曲线具有相关性，抬升特征明显滞后于土压力曲线；水砂分离后渗水区排水留砂，一定程度上影响了渗流速度，但渗流排导过程整体通畅，渗水防治工程具有较高的可行性．

  2026年01期 v.43;No.191 116-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 3530K]
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