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2024年, 第41卷, 第6期　刊出日期：2024-12-15 上一期   

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结合局部熵梯度的自适应水平集演化模型 朱维莉, 邓小华, 王 艳 2024 (6):  991-1005.  doi: 10.3969/j.issn.1005-3085.2024.06.001 摘要 ( 23 )   针对基于图像边缘信息的活动轮廓模型对初始轮廓敏感问题，结合图像局部熵信息，提出一个新的结合局部熵梯度的自适应水平集演化模型。基于图像局部熵梯度和正则化的图像梯度，构造能够随图像信息自适应地改变符号的面积项权重系数，用其代替常用的常值系数，使得演化函数能够根据图像信息自适应上下运动。所提模型从根源上解决初始轮廓敏感问题，允许水平集常值初始化。实验验证了模型对部分灰度不均图像、噪声图像、多目标以及主观边缘图像等均有良好的分割效果。另外，所提的自适应权系数可以用于其他含有面积能量项的分割模型中。 相关文章 | 计量指标

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基于局部结构自表达的鲁棒演化聚类算法 李春忠, 鞠文亮, 靖凯立, 桂 扬 2024 (6):  1006-1020.  doi: 10.3969/j.issn.1005-3085.2024.06.002 摘要 ( 87 )   聚类是一种无监督学习方法，它通过对样本特征分析度量数据间的相似性和差异性，利用簇内相似性高、簇间差异性大的特性对数据进行自动化分组，被广泛应用于计算机视觉、文本挖掘、生物信息等领域。聚类算法在鲁棒性、普适性、类数选择等方面存在提升空间，且算法的效果很大程度上受到数据集密度和流形的影响。提出了基于局部结构自表达的鲁棒演化聚类算法，该算法通过使用径向基函数并加入先验信息获取数据的局部密度差异特征，构建全新的相似性度量，在此过程融入了数据局部结构特征的提取机制和稳定类的识别机制，使聚类具有更好的鲁棒性和普适性。动态演化聚类在这两个方面有着天然的优势，可在动态的聚类过程中持续优化聚类结果，使得聚类效果得到了很大改进。新算法通过数据集结构信息自表达对局部和整体特征进行信息融合，同时在动态的演化过程中监控类的稳定性，从而得到更好的聚类结果。在人工数据集和真实数据集上的实验结果表明，新算法的聚类性能更优越。 相关文章 | 计量指标

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超光谱图像数据中的正则化张量补全算法 谢亚君 2024 (6):  1021-1040.  doi: 10.3969/j.issn.1005-3085.2024.06.003 摘要 ( 29 )   数字图像的高效处理技术被广泛应用于大数据和人工智能各个领域，尤其是超光谱图像处理问题，目前已成为学术研究的热点。超光谱图像数据常以高维数组形式存储，然而常用的高维数组矩阵化方法因无法准确诠释其内部结构而缺乏泛化能力。提出了一个新的张量补全算法来重构超光谱图像并进行相应数据分析。首先，建立一个适合超光谱数据处理的带正则项的张量核范数优化模型。其次，针对所构造的张量优化模型，提出一个高效的变参数交替方向多乘子算法进行求解，并建立算法的收敛性理论。最后，通过与当前一些有效的算法进行多维度比较与分析，验证算法的可行性和有效性。 相关文章 | 计量指标

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变时滞四元数值Cohen-Grossberg神经网络全局$\mu$稳定性分析 杨艳平, 陈展衡 2024 (6):  1041-1052.  doi: 10.3969/j.issn.1005-3085.2024.06.004 摘要 ( 27 )   研究了具有变时滞的四元数值Cohen-Grossberg神经网络的全局$\mu$稳定性。首先，将变时滞概念引入神经网络模型，从而构建了一个能更精确反映神经元动态特性的模型。接着，通过应用同胚映射定理，探讨了平衡点存在的唯一性，并确定了系统存在唯一平衡点的充分条件。鉴于四元数乘法的非交换特性，研究将四元数值神经网络系统分解为四个等价的实值神经网络系统。在此基础上，通过构造合适的Lyapunov函数，得到了系统全局$\mu$稳定的充分条件。最终，通过数值仿真实验，验证了该系统的全局$\mu$稳定性，从而证实了理论结论的有效性和准确性。 相关文章 | 计量指标

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具多比例时滞的双向联想记忆忆阻神经网络的无源性 王 芬 2024 (6):  1053-1073.  doi: 10.3969/j.issn.1005-3085.2024.06.005 摘要 ( 32 )   在Filippov解的框架下，通过构造合适的Lyapunov-Krasovskii泛函，利用不等式性质、Schur补引理、集值映射理论和右侧不连续的泛函微分方程理论研究了具有多比例时滞的双向联想记忆 (Bidirectional Associative Memory, BAM) 忆阻神经网络的无源性问题。针对系统的多比例时滞项，采用非线性变换对其进行了变形处理，成功地建立了具有多比例时滞的BAM忆阻神经网络无源性的充分条件。这些条件不仅揭示了系统参数与无源性之间的关系，还为设计稳定、可靠且具有良好无源性的BAM忆阻神经网络提供了理论依据和指导。最后，通过两个例子验证了基于线性矩阵不等式结论的有效性。不仅深化了对BAM忆阻神经网络动态行为的理解，还为该类型网络在实际应用中的设计和优化提供了新的视角。 相关文章 | 计量指标

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具有季节性退化型反应扩散霍乱模型的动力学 褚慧洁 2024 (6):  1074-1086.  doi: 10.3969/j.issn.1005-3085.2024.06.006 摘要 ( 32 )   考虑霍乱的两种传播途径：人与人之间的直接传播和人与环境之间的间接传播，构建了一个部分退化的反应扩散方程模型，研究了季节性和人的活动对霍乱传播的影响。首先得到了解的存在唯一性、非负性、一致有界性和最终有界性。其次定义了模型的基本再生数，并证明了当基本再生数小于1时，疾病消除；当基本再生数大于1时，利用单调迭代方法确立了模型唯一正周期解的全局吸引性，表明了疾病的一致持续性。最后利用数值模拟探讨了模型关键参数对基本再生数的影响，结果表明空间异质性可能会降低疾病传播风险，而季节性因素并不总是有助于霍乱传播的。 相关文章 | 计量指标

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传染病动力学在黑龙江省新冠疫情防控中的应用 王晶囡, 夏晓峰, 张鸿鹏 2024 (6):  1087-1097.  doi: 10.3969/j.issn.1005-3085.2024.06.007 摘要 ( 42 )   利用微分方程建立了新冠状传染病动力学模型，证明了传染病动力学模型的平衡点的存在性和稳定性。基于黑龙江省卫健委公布的疫情数据，对模型参数做最小二乘估计并将所估参数代入模型，进行了拟合比较。预测了黑龙江省第三次疫情的发展趋势，根据所得理论，提出了有效防控新冠疫情复发的策略。 相关文章 | 计量指标

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连续和状态脉冲投放不育蚊子的模型与分析 甘静雯, 宋 鸽 2024 (6):  1098-1108.  doi: 10.3969/j.issn.1005-3085.2024.06.008 摘要 ( 40 )   考虑了不育蚊子对疾病传播的影响，建立了两种不同投放方式的数学模型。首先，建立了一个连续投放不育蚊子的数学模型，利用连续动力系统的相关理论证明了该系统的各个平衡点的稳定性。其次，为了考虑更严格且符合实际的情况，我们通过监测野生蚊子的密度来确定投放量，利用半连续动力系统几何理论和后继函数建立了状态脉冲投放不育蚊子的模型，并证明了此模型的阶-1周期解的存在性和轨道渐近稳定性。结论表明，结合野生蚊子和不育蚊子的总数量按比例投放一定量的不育蚊子可有效控制疾病的传播。 相关文章 | 计量指标

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耦合非线性薛定谔方程组孤立子解的局部间断Petrov-Galerkin方法数值模拟 赵国忠, 蔚喜军 2024 (6):  1109-1132.  doi: 10.3969/j.issn.1005-3085.2024.06.009 摘要 ( 57 )   耦合非线性薛定谔方程组在量子物理、非线性光学、晶体物理、波色–爱因斯坦凝聚和水波动力学等很多物理领域有着重要的应用价值。提出了一种局部间断Petrov-Galerkin方法。首先，将耦合非线性薛定谔方程组改写为一阶微分方程组。空间离散采用间断Petrov-Galerkin方法，时间离散采用三阶总变差不增Runge-Kutta方法。数值实验表明，该算法对线性元和二次元都能达到最优收敛阶。通过数值算例计算了质量、动量和能量守恒量，该算法可以很好地模拟单孤立子传输、双孤立子碰撞和三孤立子碰撞现象。此外，该算法可以在较长的时间间隔内模拟复杂波型的相互作用或传播，还可以模拟孤子传输和孤子产生现象。 相关文章 | 计量指标

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基于IMPA-RELM的旅游景点客流量预测研究 占贻畅, 秦喜文, 陈冬雪, 董小刚, 徐定鑫 2024 (6):  1133-1143.  doi: 10.3969/j.issn.1005-3085.2024.06.010 摘要 ( 31 )   旅游景点客流量预测是旅游管理领域的重要研究问题，关乎着旅游政策制定和旅游景区经营管理。提出了一种基于改进海洋捕食者算法优化正则化极限学习机的旅游景点客流量预测方法。首先，为自适应地平衡探索与开发状态，提出一种基于群体多样性和群体聚集度的海洋捕食者算法，充分发挥MPA算法探索与开发性能。其次，将改进的海洋捕食者算法用于优化正则化极限学习机(IMPA-RELM)的权重与偏置，以归一化均方根误差作为适应度函数，确定最佳权重和偏置参数。最后，将所构建的IMPA-RELM模型应用于九寨沟和查干湖景区单日客流量预测研究。实验结果表明，所提出的IMPA-RELM模型不仅显著提升了RELM的模型性能，相比于LS-SVM、BPNN和LSTM等基线模型，也具有更强的预测性能与泛化能力，能够为景区运营管理和旅游政策制定提供重要参考。 相关文章 | 计量指标

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偏正态单向分类随机效应模型下暴露水平的Bootstrap推断 叶仁道, 杨嘉楠 2024 (6):  1144-1154.  doi: 10.3969/j.issn.1005-3085.2024.06.011 摘要 ( 33 )   为评估工作环境中的暴露水平，基于偏正态单向分类随机效应模型，研究暴露水平的区间估计和假设检验问题。首先，利用EM算法给出未知参数的极大似然估计。进而，基于Bootstrap方法，构造个体平均暴露水平的三种Bootstrap置信区间。Monte Carlo模拟结果表明，修正的Bootstrap百分位置信区间在覆盖概率意义下优于其他两种Bootstrap置信区间，Bootstrap标准置信区间在置信上限意义下优于其他两种Bootstrap置信区间。最后，将上述方法应用于苯乙烯暴露数据的案例分析，以验证所提出方法的有效性和合理性。 相关文章 | 计量指标

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具有随机检修$\langle p,Y \rangle$-策略M/G/1系统队长的瞬态与稳态分析 李占宇, 唐应辉 2024 (6):  1155-1169.  doi: 10.3969/j.issn.1005-3085.2024.06.012 摘要 ( 33 )   研究一个具有随机检修$\langle p,Y\rangle$-策略的M/G/1排队系统，当系统变空时，以概率$p(0\le p\le 1)$对系统进行检修，且检修时间是具有任意分布的随机变量。首先，分析了队长的嵌入马尔可夫链，得到了其稳态分布的概率母函数。其次，讨论了在任意时刻$t$队长的瞬态分布，得到了队长的瞬态分布关于时间$t$的拉普拉斯变换表达式。在队长瞬态分析的基础上，应用洛必达法则，通过直接计算获得了在任意时刻队长的稳态分布的递推式，给出了稳态队长的随机分解结构。最后，建立了系统的费用模型，并通过数值实例得到了使系统费用最少的最优检修策略。 相关文章 | 计量指标

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基于粒子群算法的5G基站选址决策与优化研究 王一蓉, 陈常龙, 于 宙 2024 (6):  1170-1178.  doi: 10.3969/j.issn.1005-3085.2024.06.013 摘要 ( 132 )   随着5G通信时代到来，不同区域之间的通信需求大幅度上涨，为此基站建设的重要性不断提升。当前通信设施无法满足日益增长的远程通信需求，为了满足5G技术的要求，需要建设高质量的5G基站。在5G基站建设过程中，5G基站选址决策与优化具有非常重要的意义。为此，提出了一种基于粒子群算法的5G基站选址决策与优化方法。针对5G基站建设过程中因数据传输量庞大导致元启发式计算执行难度大的问题，以及5G关联发送的情况，综合考虑覆盖目标和通信质量目标，搭建了5G基站选址决策优化模型。粒子群算法通过初始化粒子群、评估适应度、更新个体最优和群体最优解、调整速度和位置以及迭代优化等步骤，得出了5G基站选址决策优化结果。 实验结果表明，该方法能够有效优化5G基站的选址决策，可以在5G基站选址决策领域得到广泛应用，从而促进现代化通信技术的进一步发展。 相关文章 | 计量指标

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一个具有饱和发生率的生态–流行病模型 王玲书, 李梦嫄, 王 艳 2024 (6):  1179-1188.  doi: 10.3969/j.issn.1005-3085.2024.06.014 摘要 ( 87 )   对一个具有饱和发生率的生态-流行病模型进行了研究，考虑了捕食者种群疾病的潜伏期所引起的时滞对模型稳定性的影响。运用时滞微分方程的特征值理论，研究了模型可行平衡点的局部稳定性，得到了共存平衡点处出现Hopf分支的充分条件。通过构造适当的Lyapunov泛函并应用LaSalle不变性原理，得到了可行平衡点全局渐近稳定性的充分条件，从而验证了疾病消灭及流行而最终形成地方病的充分条件。 相关文章 | 计量指标