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拉曼光谱与显微分析用于监测肾性骨营养不良特征标志
摘要: 定义肾性骨营养不良(ROD)的发病机制及其治疗效果具有挑战性,因为多种因素可能影响骨质量。本研究采用共聚焦拉曼显微镜与并行统计分析方法,通过直接观测钙含量、矿化基质比和碳酸盐基质比这三大关键成分参数比率,揭示了健康骨组织与ROD骨组织的成分差异。除发现ROD样本中这些代表性比率显著降低外,本研究首次通过拉曼光谱观察到ROD样本中苯丙氨酸明显蓄积并予以报道。因此,升高的苯丙氨酸也可作为该疾病的生物标志物。由于图像数据基于每例样本数万张光谱图,不仅正常骨与ROD骨的平均比率存在统计学显著差异,该方法在区分两类样本方面也展现出显著效能。此外,统计结果表明仅需记录相对少量光谱即可实现样本分类。这项工作为未来开发体内拉曼传感器评估骨结构、重塑及矿化提供了可能——该技术能以前所未有的精度同步检测多种生物标志物。
关键词: 拉曼光谱、骨成分、统计分析、肾性骨营养不良
更新于2025-09-23 15:23:52
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去噪、解卷积及分解多域光子观测数据
摘要: 基于光子计数数据的天文成像是一项非平凡的任务。本文展示了如何对多域光子观测数据进行去噪、解卷积和分解处理。核心目标是建立精确且具有理论依据的似然函数与先验模型,从而可靠地估计数据集中形态各异但相互叠加的光子通量成分。该方法在去噪解卷积光子计数的同时,将其分解为弥散辐射、点源辐射及无关背景辐射通量。该分解基于信息场理论(IFT)框架下的概率分层贝叶斯参数模型。相较于前身算法D3PO,D4PO能重建多域成分——每个成分定义于其独有的多重独立域直积空间(如位置域与能量域)。D4PO可分别重建各成分子域间的关联结构,由此推断出的关联关系(点源通量的空间关联除外)隐式定义了形态各异的源成分(点源通量按定义具有空间非相关性)。通过包含光谱与空间信息的合成真实感模拟数据集验证了算法性能:D4PO成功将光子计数图像分解为位置-能量双变量函数形式的弥散辐射、点源辐射及背景辐射,并实现了去噪解卷积;同时基于后验密度函数及各域流形特性,提供了重建场及其关联结构的不确定性估计。
关键词: 伽马射线:一般性研究,方法:数据分析,方法:统计分析,X射线:一般性研究,方法:数值计算,技术:图像处理
更新于2025-09-23 15:23:52
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全局太阳辐射功能处理的立方样条法
摘要: 该文章展示了用于定义高安第斯赤道地区全球太阳辐射行为的三次样条计算。样条平滑处理是在一个规范正交函数空间中进行的,其中离散数据(ti,xi)被转换为函数X(t)。对单变量和多变量数据的分析使得能够从有限数值集合中研究自然现象。数据收集不仅涉及获取数值,还包括产生这些数值的过程或函数。采用自助法重采样来检测异常值,从而获得年度、月度以及气候分期的平均值。全球太阳辐射的功能性月平均值显示出在所研究期间存在两种行为形式。
关键词: 函数数据分析、统计分析、全球太阳辐射、气象数据、自助法、三次样条
更新于2025-09-23 15:23:52
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利用人工神经网络评估不同气象参数组合对日总太阳辐射的预测效果
摘要: 本研究为确定预测日全球太阳辐射(DGSR)所用参数的最佳输入情景,提出了一种基于人工神经网络(ANN)的新方法。该方案通过比较所有可能的输入组合,筛选出能与DGSR形成完美相关性和近似值的最佳情景。研究采用来自35个不同气候区站点(摩洛哥27个、邻国8个)的实测数据训练和验证模型。输入参数包括地理坐标、太阳赤纬、白昼时长、日序数、晴空指数(KI)、大气层顶辐射(TOA)、平均环境温度(Ta)、最高温度(Tmax)、最低温度(Tmin)、温差(ΔT)、温度比(TR)、相对湿度(Rh)及风速(Ws)。结果显示存在128组最佳输入情景,其中首要相关组合包含KI、Ta、ΔT、TR和TOA。这表明预测DGSR的最佳输入情景仅需三个气候参数:KI、Ta函数f(Ta)和TOA。此外,基于这些最佳输入情景和最小二乘回归(LSR)技术,建立了128组DGSR与最优输入组合间的新线性关系。统计分析表明预测值与实测值具有极佳的相关性和近似度。
关键词: 最佳情景、人工神经网络、最小二乘回归、统计分析、太阳辐射建模、预测
更新于2025-09-23 15:23:52
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纳米结构阳极氧化铝膜特性的建模与优化
摘要: 本研究表明,统计分析与建模对于探究阳极氧化铝(AAO)特性的合成与优化具有重要价值,这有助于实现纳米结构颗粒的模板辅助合成。研究采用响应面法优化了AAO的孔径与孔隙率,重点考察了酸性电解液类型、酸浓度、电解液温度及阳极氧化电位这四个关键参数对AAO特性的影响。统计分析显示,这些变量的线性项与二次项均产生显著效应。基于统计分析结果,研究提出了可能的阳极氧化机理,该机理助力开发出具有适当预测精度的解析模型。结果表明,阳极氧化过程中的限速反应是发生于AAO孔底部的水解离反应。此外,孔底部的强电场诱导水分解,使水解离活化能降低十倍至9898.5焦耳/摩尔。
关键词: 统计分析、阳极氧化铝、电化学合成、孔穿孔、纳米多孔材料
更新于2025-09-23 15:23:52
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[2019年第三届IEEE先进信息管理、通信、电子与自动化控制会议(IMCEC)-中国重庆(2019.10.11-2019.10.13)] 2019年第三届IEEE先进信息管理、通信、电子与自动化控制会议(IMCEC)-远程激光辅助钻孔的高效离线编程方法
摘要: 要优化并延长光伏组件的使用寿命,必须深入理解其降解模式与速率。寿命与降解科学(L&DS)通过研究材料、组件及系统的降解模式、机理和速率来预测光伏组件的寿命。光伏组件寿命与降解科学(PVM L&DS)模型是运用可复现的开放数据科学预测组件寿命并缓解降解的关键工具。本研究采用美国保险商实验室此前发布的含氟化聚酯背板光伏组件加速测试数据——包括8个组件经4000小时湿热试验(85℃、85%相对湿度)和8个组件经4000小时紫外预处理(60℃、280-400nm波长80W/m2紫外光照射),通过统计分析确定施加应力与测量响应之间的显著关联。研究追踪了15个涵盖系统性能、降解机理、组件指标及时间的变量,针对三个系统性能指标(填充因子、峰值功率和湿绝缘)进行组件分析。通过统计方法识别变量转换关系、显著统计关联(SSR),并基于结构方程模型技术推广开发PVM L&DS模型。结合材料科学、化学和物理学专业知识的领域分析,将这些SSR与关键模型系数整合为变量对系统性能影响的路径图,经严谨统计分析与诊断迭代验证。湿热暴露下Pmax系统响应的SSR对应聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)与乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)的水解降解路径,确定Pmax响应的湿热暴露线性拐点为1890小时。而紫外预处理暴露因多数最优拟合模型的R2值质量不足,未显现显著降解效应。该方法论成功建立了评估组件寿命排序、降解路径及其全生命周期性能影响的体系。
关键词: 结构方程模型、统计分析、光伏技术、寿命与退化科学
更新于2025-09-23 15:21:01
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通过合理设计与可调谐等离子体纳米结构实现表面增强拉曼光谱对DNA突变的灵敏直接检测
摘要: 高效的DNA突变检测方法对于癌症等疾病的诊断、个性化治疗开发及预后评估至关重要。为此,我们提出了一种结合活性等离子体纳米结构、表面增强拉曼光谱(SERS)和聚合酶链式反应(PCR)的简便方案,并辅以统计工具来识别和分类BRAF野生型(WT)与V600E突变基因。该纳米结构提供高灵敏度,而PCR确保对目标DNA的高特异性。通过一锅法合成了包括金/银纳米球、纳米壳、纳米花和纳米星在内的一系列带正电等离子体纳米结构并进行表征。通过改变纳米结构形貌,我们实现了表面等离子体共振波长从551纳米至693纳米的调控。其中金/银纳米星展现出最高SERS活性,被用于DNA突变检测。利用金/银纳米星,我们可重复检测低至100个拷贝的目标DNA序列,证实了直接SERS检测的高灵敏度。通过主成分分析-线性判别分析(PCA-LDA)统计方法,该技术成功应用于区分细胞系裂解全基因组DNA(gDNA)和细胞培养液中收集的无细胞DNA(cfDNA)中的WT与V600E突变。我们进一步证明该检测能特异性扩增并准确分类真实血浆样本。因此,这种结合活性等离子体纳米结构的直接SERS策略有望作为敏感监测和评估临床重要核苷酸生物标志物的替代工具广泛应用。
关键词: PCR(聚合酶链式反应)、统计分析、等离子体纳米结构、表面增强拉曼光谱、DNA突变检测
更新于2025-09-23 15:21:01
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[2019年IEEE传感器会议 - 加拿大魁北克省蒙特利尔(2019.10.27-2019.10.30)] 2019年IEEE传感器会议 - 基于紧凑型紫外激光的工业气体分析
摘要: 本文提出一种简单可靠的方法,用于加速微波结构的成品率评估与优化。该方法通过建立特征点响应面模型来替代对目标结构整体响应(如频率相关的S参数)的完整分析。一方面,这种方法足以判断设计是否满足给定性能指标;另一方面,利用特征点与结构可设计参数间近乎线性的依赖关系,能以较低计算成本实现可靠的成品率估算。我们通过波导滤波器两个实例和微带发夹滤波器一个实例验证了该方法的可行性,并与传统基于重复电磁仿真的蒙特卡洛分析、以及利用标称设计周围线性响应展开的统计分析进行对比。最后,我们对这些滤波器进行了成品率驱动的设计优化。
关键词: 微波元件建模、良率驱动设计、电磁(EM)建模、良率预估、容差感知设计、设计中心化、统计分析
更新于2025-09-23 15:19:57
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染料敏化太阳能电池的电化学阻抗谱数据可重复性如何?
摘要: 染料敏化太阳能电池(DSC)技术在过去几十年中得到了广泛研究。DSC的夹层结构使其在实验室条件下易于制造,但需要对DSC表征进行可重复的测量。电化学阻抗谱(EIS)为研究复杂电子系统提供了可能,常用于太阳能电池研究。现有文献倾向于仅展示一个代表性器件的阻抗数据。同时,如电流密度-电压曲线所示,即使使用相同组件的DSC器件组内测量结果也可能存在差异。我们展示了采用两种不同染料制备的"相同"器件的多次DSC阻抗测量结果,并对可重复性进行了统计分析。
关键词: 染料、统计分析、染料敏化太阳能电池、电化学阻抗谱
更新于2025-09-23 15:19:57
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散斑图案的均匀性和各向同性导致数字图像相关中出现双重随机误差现象
摘要: 在基于子集的数字图像相关技术中,二阶形函数的随机误差大约是一阶形函数的两倍,这一现象被称为"随机误差倍增现象"。本研究指出该现象的根本原因在于散斑图案的均匀性与各向同性特征。特别地,我们从统计学角度证明:二阶形函数与一阶形函数的随机误差比值理论上应为√7/2(约1.87),这与经验值2非常接近。数值实验验证了所提理论分析的正确性。
关键词: 散斑图案,数字图像相关,随机误差,统计分析
更新于2025-09-23 15:19:57