科技雜志要覽

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封面故事: 紀念英國數學家Alan Turing誕辰100周年

英國數學家Alan Turing出生于1912年6月23日，很可惜去世時只有41歲。然而他的影響今天在很多領域仍然能夠感受到。在紀念Turing 百年誕辰的這一期雜志中，Nature 稱他是有史以來最偉大的科學家之一（見440頁和441頁相關內容）。電腦專家和那些探索電腦科學的人士，包括Sydney Brenner（461頁）和Henry Markram（456頁），對這一著名傳奇人物的某些方面做了解釋。

封面故事: 光敏感通道嵌合體的X-射線晶體結構

光敏感通道（channelrhodopsins）是藻類中的光控離子通道，它們作為光遺傳學藥物在神經科學實驗室迅速為人們所熟悉： 表達光敏感通道的神經元的活動在復雜性達到活哺乳動物同樣程度的系統內可以通過光來控制。現在，由兩個光敏感通道構成的一個嵌合體的X-射線晶體結構已被以2.3的分辨率確定。該結構顯示了這一離子通道的分子架構，其中包括與視網膜相結合的區域和陽離子通道。這項工作為具有增強性能的光敏感通道變體的設計鋪平了道路。

封面故事: 兩顆跟地球大小相仿的太陽系外行星

自從上個世紀90年代中期第一批有關太陽系外行星的發現被證實以來，迄今已發現了數百顆太陽系外行星。它們當中很多都是比較大的“熱木星”，但觀測能力的不斷提高使我們距探測較小的、跟地球差不多大的天體的目標越來越近了，而現在，以探測行星為使命的空間天文臺“開普勒”發現了兩顆繞與太陽相似的恒星“開普勒-20”運行的行星。編號為“開普勒-20f”的行星的半徑幾乎與地球的半徑相同，而編號為“開普勒-20e”的行星稍小一些，為地球半徑的0.87倍。這兩顆行星的半徑以及該體系的架構（至少有三顆更大的行星繞同一主星運行）表明，這些大小跟地球相仿的行星是石質的，靠外的一顆行星（開普勒-20e）可能形成了一個由水蒸氣組成的厚大氣層。

馬 穎 陳雪瑩王勁松 王宇順

45鋼表面液相等離子體碳氮共滲

Electrolytic plasma carbonitriding on 45steel

研究45鋼在乙醇胺電解液中實現以滲碳為主的碳氮共滲,獲得以高碳馬氏體和含氮馬氏體為主的表面改性層,使其硬度達到480HV,為基體的1.5倍,結果表明:45鋼進行液相等離子體碳氮共滲依賴于原子(離子）的吸附和擴散效應.弧光放電的電離過程產生的大量活性碳、氮原子(離子）被吸附到工件表面,同時弧光放電等離子體對工件的不斷轟擊使工件表面迅速進入奧氏體化的高溫區間,致使吸附干工件表面的碳、氮原子(離子）通過熱擴散效應滲入基體并向內擴散.

作者單位
蘭州理工大學甘肅省有色金屬新材料重點實驗室,甘肅蘭州,730050

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journal@lut.cn

丁 寧[1] 包燕平[2]孫奇松[3] 王立峰[3]

末端電磁攪拌位置確定及對SWRH82B鋼中心偏析的影響

Location determination of final electromagnetic stirring and its effect on central carbon segregation for SWRH82B steel

摘 要

結合方坯連鑄機二冷各段的實際情況,采用有限元軟件ANSYS建立了傳熱數學模型,并利用射釘結果修正數學模型中各段的傳熱系數,提高數學模型的準確性.結果表明,利用修正過的數學模型可以模擬整個鑄機的傳熱凝固過程.根據射釘和數值模擬結果,確定電磁攪拌位置.采用電磁攪拌后,鑄坯中心碳偏析和縮孔下降.

作者單位
1. 首鋼技術研究院,北京100043;北京科技大學冶金與生態工程學院,北京100083
2. 北京科技大學冶金與生態工程學院,北京,100083
3. 首鋼技術研究院,北京,100043

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xuebaozr@ustb.edu.cn

潘仁芳[1] 黎 建[1]李坤運[2]

川東建南地區頁巖成熟度模擬分析

摘 要

頁巖氣屬于非常規天然氣資源,頁巖氣藏自生自儲的典型特征使頁巖成了烴源巖、儲層和蓋層的綜合體.頁巖有機質成熟度是頁巖氣藏主控因素之一,作為烴源巖,成熟度指示干酪根的演化程度,影響頁巖的產氣量.作為儲層,影響有機物表面的吸附氣量.四川建南地區中生界上三疊-下侏羅統以湖相沉積為主,頁巖層位發育明顯,具備頁巖氣藏形成特征.通過該區太1井的聲波時差資料恢復剝蝕量為1486m,用E asy%R.來進行烴類成熟度史模擬,得出該區頁巖在中-晚侏羅世已達生烴高峰,R.大于1.0%,以氣為主,形成頁巖氣藏潛力較大.

作者單位
1. 長江大學地球球科學學院,湖北荊州,434023
2. 中石油大港油田分公司開發事業部,天津,300475

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xb_zkb@yangtzeu.edu.cn

王 魏 趙立杰柴天佑

基于改進Fast-MCD的穩健數據預處理方法

An Improved Robust Data Preprocessing Method Based on FastMCD Algorithm

摘 要

對于工業過程數據中的離群點,一般采用穩健估計技術處理.針對Fast-MCD算法中初值隨機給定,以及當樣本數據較大時,人為給定分堆個數的缺點,提出了一種基于模糊聚類的改進穩健估計算法,即采用聚類中心及聚類個數分別作為Fast-MCD算法的初值及分堆個數選擇依據,從而提高計算效率,并使樣本數據較大時的分堆計算更合理.將本方法用于分析鋁酸鈉溶液的溫度電導建模數據,實現了離群點的辨識,可以消除不規則數據對軟測量建模的不合理影響.與Fast-MCD方法相比,它收斂速度快,計算效率高.

作者單位
東北大學流程工業綜合自動化國家重點實驗室,遼寧沈陽,110819

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editor@mail.neu.edu.cn

蔡能斌[1] 徐寶楨[2]孫文鼎[1] 黃曉春[1]

紫外激光成像裝置顯現潛指印的研究與應用

摘 要

目的研究顯現現場潛在指印的新方法及其在實際案件中的應用。方法利用紫外激光物證顯現儀輸出的波長為266nm的紫外激光照射潛在指印，分別透過266nm和340nm的帶通濾光鏡，以紫外變像管觀察、記錄指印的反射或發光圖像。結果在120個實驗樣本中共顯出指印84枚，顯現率為70.0%。結論綜合應用“紫外激光反射成像”和“紫外發光成像”的方法，可以提高顯現潛在指印的成功率。

作者單位
1. 上海市公安局物證鑒定中心,上海市現場物證重點實驗室,上海200083
2. 上海恒光警用器材有限公司,上海,200083

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010-83903267

馬力深 鐘約先馬慶賢 袁朝龍董嵐楓

δ鐵素體對12%Cr超超臨界轉子鋼沖擊性能的影響

Effect of δ-ferrite on impact properties of 12%Cr rotor steel for ultra-supercritical, steam conditions

摘 要

高中壓轉子是超超臨界火電機組的關鍵零部件,要求具有很高的高低溫沖擊性能,材料一般采用高鉻(12%Cr）耐熱合金鋼.該文通過一系列實驗,研究了12%C r轉子鋼1Cr12W2NiMoVNbN鋼組織中δ鐵素體對室溫沖擊性能的影響.結果表明:δ鐵素體的存在會嚴重損害該鋼的沖擊性能,而奧氏體晶粒尺寸在一定范圍內對其沖擊性能影響不大;對已經出現的δ鐵素體,可以用在900～1150℃溫度區間長期保溫的方法進行消除.研究結果對科學制定超超臨界高中壓轉子銅熱處理工藝具有參考價值.

作者單位
清華大學機械工程系,先進成形制造教育部重點實驗室,北京,100084

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xuebaost@tsinghua.edn.cn

李正農[1] 盧 劍[2]朱旭鵬[1] 李繼孟[1]張盼盼[1]

渡槽模型實測模態合成的研究

Research on the Modal Synthesis of Aqueduct Model

摘 要

分別對渡槽模型的樁及槽墩兩部分進行了模態實測.為了能把兩個部分的實測結果合成一個整體,并且能在實測中最大限度地減少對樁中已安裝傳感器的破壞,利用模型的對稱性以組合系統的頻響特性、結構的位移協調條件,推導出簡單易行振型合成方法,實現了對樁模態與槽墩模態的組合.實測組合結果與有限元計算結果基本吻合,從而驗證了該方法在實際工程中的可行性.

作者單位
1. 湖南大學建筑安全與節能教育部重點試驗室,湖南長沙,410082
2. 湖南大學建筑安全與節能教育部重點試驗室,湖南長沙410082;云南省設計院,云南昆明 650032

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hdxbzkb@hnu.cn

蔡 卓 甘靜妮莫麗君 盧登峰張 嫻

多壁碳納米管修飾玻碳電極測定L-半胱氨酸

Determination of L- cysteine at multi-wall carbon nanotubes modified glassy carbon electrode

摘 要

將多壁碳納米管滴涂于玻碳電極表面,制作多壁碳納米管修飾玻碳電極(MWNTs/ GCE）,研究L-半胱氨酸(Cys）在此修飾電極上的電化學行為,并建立一種電化學檢測L-半胱氨酸的新方法.在最佳實驗條件下,L-半胱氨酸在2.0× 10-6～1.0×10-4mol/L濃度范圍內與峰電流呈良好線性關系.其回歸方程為Ip(μA）=135.91C(mmol/L）+16.617,相關系數為r=0.9985(n=10）.方法檢出限為4.3×10-7mol/L(S/N=3）.該方法已成功地應用于啤酒樣品中L-半胱氨酸的測定.

作者單位
廣西大學化學化工學院,廣西南寧,530004

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gxuzrb@gxu.edu.cn

高群玉 武俊超李素玲

濕熱處理對不同直鏈含量的玉米淀粉性質的影響

Effects of Heat-Moisture Treatment on Properties of Corn Starches with Different Amylose Contents

摘 要

以普通玉米淀粉和高鏈玉米淀粉(Hylon Ⅴ和Hylon Ⅶ）為研究對象,考察了濕熱處理前后其抗性淀粉含量、直鏈淀粉含量、熱力學性能、膨脹度及消化性等性質的變化.結果表明:濕熱處理后3種玉米淀粉的抗性淀粉含量和直鏈淀粉含量均有所提高；濕熱處理提高了3種淀粉的糊化溫度和糊化焓,使糊化變得困難；濕熱處理后偏光十字沒有消失,部分淀粉顆粒的表面出現凹坑,十字中心部位強度減弱,直鏈淀粉含量越高,強度減弱越明顯；濕熱處理使3種淀粉的膨脹度和消化性降低.

作者單位
華南理工大學輕工與食品學院,廣東廣州,510640

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journal@scut.edu.cn

許裕栗[1] 陳學謙[2]韓 霞[1] 徐首紅[1]彭昌軍[1] 劉洪來[1]

二元混合高分子刷溶劑響應特性的分子機制——密度函理論

Molecular Mechanism of Solvent-Responsive Behavior of Mixed Polymer Brushes--Density Functional Theory

摘 要

采用加權密度近似密度泛函理論研究了二元混合接枝高分子刷在不同性質溶劑誘導下的垂直相分離情況.計算發現,對于具有一定相容性的等鏈長和等鏈節間相互作用能的二元混合接枝高分子刷,在非選擇性溶劑中,不良溶劑使得高分子刷收縮,良溶劑使得高分子刷溶脹,但不會發生垂直的相分離;在選擇性溶劑中,混合高分子刷可以在溶劑誘導下發生垂直相分離,親溶劑的高分子鏈出現在高分子刷的表層,憎溶劑的高分子鏈蜷曲于高分子刷的底層,接枝高分子刷表現為親溶劑性質;溶劑的選擇性越大,兩種接枝高分子鏈的相容性越差,越容易分層.

作者單位
1. 華東理工大學化學工程聯合國家重點實驗室,化學系,上海200237

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ecustxbb@ecust.edu.cn

劉 海[1] 賈 雄[1]劉永柱[2]] 張衛民[1]楊學勝[2]

GOS下集合預報網格工作流程系統設計

The design based on GOS for grid workflow system of ensemble prediction

摘 要

為解決集合預報因擾動產生的多樣本模式預報計算量巨大問題,充分利用分布異地的網絡高性能資源,基于國家網格操作系統(GOS）,在門戶中間件Gridshpere之上設計并實現了一種適合于集合預報應用系統的網格工作流系統.該系統實現了包括應用程序的服務封裝功能,應用服務執行的節點資源動態綁定功能,應用服務之問的數據/控制相關管理功能、重啟容錯功能、流程監控功能等,已成功應用到集合預報應用網格門戶系統,實踐證明系統切實可行.

作者單位
1. 國防科學技術大學計算機學院,湖南長沙,410073
2. 國家氣象中心數值預報研究中心,北京,100081

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hgxbs@mail.hust.edu.cn

崔志富 張 杭路 威

基于近似零范數的子空間迭代稀疏分解算法

Subspace iterative algorithm for sparse decomposition based on improved smoothed l0-norm

摘 要

針對近似零范數算法單參數代價函數不能協調近似精度與噪聲容限的問題,提出了基于多參數代價函數的改進算法.在此基礎上,利用子空間表示的方法確定了滿足方程的源信號矢量空間,以此約束迭代算法的搜索范圍,提高算法效率.理論分析和仿真實驗表明,基于矢量空間迭代的算法收斂速度更快.此外,代價函數的改進在保持算法性能隨源信號活躍概率變化規律的同時,明顯改進了算法的抗噪聲性能.

作者單位
解放軍理工大學通信工程學院,江蘇南京,210007

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jfjlgdxb@163.net

常華進[1] 儲雪蕾[2]黃 晶[2] 馮連君[2]

埃迪卡拉紀末期華南盆地深水環境的微量元素約束

Trace element constraints on deep-water redox conditions of the terminal Ediacaran in south China basin

摘 要

對沉積于埃迪卡拉紀末期(551～542Ma）華南盆地深水的老堡組硅巖樣品中微量元素進行了研究.老堡組硅巖的元素地球化學特征顯示巖石中微量元素主要來源于沉積水體,它們的質量分數和相關比值具有良好的環境指示意義.老堡組硅巖微量元素具有極低的w(Th）/w(U）(0.15～1.36,平均0.78）,高的w(V）/(w(V）+wi(N））(0.58～0.91,平均0.77）,氧化還原敏感元素富集(U,V, Mo的富集系數較高）,Mn的質量分數(10.9× 10-6～27.6× 10-6）和富集系數均低的地球化學特征.這些特征表明埃迪卡拉紀末期華南盆地深水是缺氧的.然而,硅巖樣品相對低的U,V, Mo質量分數以及缺乏黃鐵礦指示了當時深水不是硫化的,而是缺氧含鐵的,這種水體環境可能為多細胞后生動物的出現和快速演化提供了必要條件.

作者單位
1. 青海師范大學生命與地理科學學院青藏高原環境與資源教育部重點實驗室,西寧,810008
2. 中國科學院地質與地球物理研究所,北京,100029

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jns@lzu.edu.cn

王一凡[1] 梁艷俊[2]趙 青[1] 徐 筠[[1]李樹杰[1]

SEMA6C胞外域在293T細胞中的大量表達及其結構特性的研究

High-level Expression in 293T Cells and Structural Characterization of Extracellular Region of Semaphorin 6C

摘 要

Sema6C是semaphorin蛋白超家族的成員之一,具有調節神經系統發生和發展的生理功能.Sema6C由胞外域、跨膜片段和胞內結構域組成.利用293T細胞表達了Sema6C的胞外域并研究了其結構特性.實驗結果表明Sema6C可在293T細胞中大量表達,純化出的該蛋白N-糖基化修飾,并具有導致背根神經節(DRG）生長冠萎縮的活性,其EC50約為600pmol/ L.用分子篩層析色譜和不變性聚丙烯酰胺凝膠電泳研究該蛋白的結構特性,發現該蛋白在糖基化和去糖基化的狀態下均具有穩定的結構和單一的分布形態,其相對分子量分別為190.2和168.8kDa.此外,分析沉降平衡試驗結果表明了該蛋白質形成二聚體.基于以上結果,對Sema6C胞外域的二聚體結構對其致萎縮活性的影響進行了討論.

作者單位
1. 南開大學物理科學學院生物物理系,天津,300071
2. 南開大學物理科學學院生物物理系,天津300071;南開大學醫院,天津300071

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xbb@nankai.edu.cn

侍茂崇[1] 嚴金輝[2]陳 波[3] 高勁松[1]

瓊州海峽夏季三塘潮流譜分析和余流特征研究

The Spectrum Analysis of Tidal Current and the Study on Residual Current in Summer Near Santan in Qiongzhou Strait

摘 要

無論潮流矢量是反時針旋轉(f＞0）還是順時針旋轉(f＜0）,全日潮譜峰都高于半日潮譜峰.2個半日潮周期分別為12、12.4h;2個日潮周期分別為23.9和25.8h;在半日潮和全日潮分量中,反時針分量是主要的:順時針的半日潮能譜只有反時針的84%;順時針的日潮能譜只有反時針的65%;淺水分潮6.2、8h和超過24h的3、4.2和5.5d等也有明顯表現,但是都未通過顯著性檢驗;夏季余流流速在5～10cm/s范圍內變化,方向以南偏西為主.造成這種現象的首要的因素是夏季瓊州海峽水交換基本態勢和三塘附近海底地形,風對流向變化也有重要影響.

作者單位
1. 中國海洋大學,山東青島,266003
2. 國家海洋局南海分局,廣東廣州,510300
3. 廣西科學院,廣西南寧,530022

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xbzrb@ouc.edu.cn

戴文戰[1] 田仕軍[1]楊愛萍[2]

基于單步預測輸出差值抑制超調的改進預測控制算法

An improved predictive control algorithm based on single-step predictive output difference for restraining overshoot

摘 要

為抑制傳統預測控制算法中產生的超調量同時減小計算規模,提出了一種基于單步預測輸出差值抑制超調的改進廣義預測控制算法.通過在性能指標函數中引入單步預測輸出差值項K[y(k+d+2/k）-y(k+d+ 1/k）]2有效抑制了2次預測輸出之間的劇烈波動,從而有效抑制了超調量的產生,同時計算量的增加很小.算法中同時考慮了系統的時滯特性對控制過程的影響,即單步預測輸出差值項施加在當前的輸入控制量Δu(k）開始在預測輸出中起作用之后.通過柔化系統輸入Δu(k+j）有效避免了矩陣求逆運算,因此算法的計算量進一步減小.仿真實驗證明該算法不僅可以有效抑制超調的產生而且可以加快算法的跟蹤速度.

作者單位
1. 浙江理工大學自動化研究所,杭州,310018
2. 浙江財經學院,杭州,310018

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journal@seu.edu.cn