大学学报

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封面故事: 14世纪欧洲“黑死病”死者基因组得到重建

最新DNA恢复和测序技术被用来重建在14世纪造成蔓延欧洲各地“黑死病”（淋巴腺鼠疫）疫情的“鼠疫耶尔森菌”的基因组。该基因组是用从位于伦敦East Smithfield的皇家造币厂所在地的一个大墓地挖掘出的四个人的残骸提取出的全部DNA重建的，这个墓地在1348年和1349年掩埋了超过2000个死于鼠疫的人。重建的基因组序列初稿与现代“鼠疫耶尔森菌”并没有实质性差别，所以并没有为为什么“黑死病”比现代淋巴腺鼠疫爆发具有更大致命性的问题提供答案。本期封面所示为1987年原皇家造币厂所在地的发掘现场

今后，持续增长的人口、不断增长的收入、肉类和乳制品消费的增加、以及生物燃料使用的不断扩大，都将对世界农业和自然资源产生前所未有的需求。在这种背景下，我们能否满足不断增长的食品需求同时减少农业生产对环境的破坏？在本期的一篇“分析”文章中，一个由环境和农业科学家组成的国际小组对这一问题做出了肯定回答，但要做到这一点将是不容易的。利用新的地理空间数据和模型，他们评估了新的农业生产方式何以能够对粮食生产和环境可持续发展都有利。 他们识别出能够使粮食产量加倍同时减少环境影响的四个策略：第一，停止农业生产的扩张；第二，缩小低产农田的“产量差距”；第三，提高收成；第四，我们需要改变自己的饮食习惯，使粮食生产能够减少浪费，即减少用作牲畜饲料、用来生产生物能源和用于其他非食物应用的粮食用量。

封面故事: 正确认识“自闭症”

本期Nature关注“自闭症系列障碍” (ASD)，试图在这一经常是有争议的领域去伪存真。所涉及的话题包括已确诊的自闭症发生率的神秘增加、围绕这种病症所出现的一些谣传、以及认为对某些领域的工作（被经常提到的是科学研究）来说自闭症会具有优势的观点。

封面故事: 严重肥胖和体重不足的病因可能互成镜像

体重不足和肥胖都会构成重要健康风险。但虽然肥胖已被与若干种基因变异体联系在一起，而人们对体重不足的遗传基础却知之甚少。现在，对来自欧洲和北美28个细胞遗传中心的数据所做的一次大规模分析显示，体重不足经常与16号染色体上一个短的区域的复制相关。同一染色体区域的删除以前曾被与肥胖症联系在一起。所观察到的相关表现型与该位点基因删除的携带者中所报告的表现型是相对的或成镜像关系的，与该复制区域内的基因的转录水平的变化相关联，而不是与相邻区域内基因的转录水平的变化相关联。这表明，严重肥胖和体重不足可能有互成镜像的病因，并且可能是由能量平衡的相反效应造成的。

封面故事: 冰层消退与北极科研条件的变化

北极的冰在融化，过去很多关于应该怎样在北极圈内进行科研工作的假设也随之消失了。在本期的一系列News Features 和 Comment文章中，我们对北极科研状况的变化以及冰层消退所产生的政治及环境后果进行解读。

封面故事: 能定向运动的分子机器人

未来任何在纳米尺度工作的人工运输装置和机器人，都可能需要能够在一个表面上定向平移的分子。然而，即便是设计这样的分子也是一项让人望而生畏的任务，因为它们需要能利用光能、化学能或电能来以一种能够产生定向运动的方式调控其与该表面的互动。现在，Kudernac等人展示了这样一个分子，它是通过将四个旋转的运动单元附着到一个中心轴上制成的。非弹性电子隧道效应诱导转子中产生构形变化，推动该分子穿过一个铜表面。通过改变各运动单元的旋转运动方向，这个自我推进的分子“四轮”结构便能沿随机的轨迹运动或优先沿线性轨迹运动。这种设计为探索更复杂的分子机械系统提供了一个起点，而且也许还能对它们的运动方向完全进行控制。

封面故事: “木卫二”上的“混沌”区域

“伽利略”探测器在木星卫星“木卫二”上发现了几个“混沌”区域，那里的地表似乎被从下面破坏了，其中很多地方还有边缘锋利的冰块或冰筏，它们都被不同程度地翻转或转动过了。 这些区域的一些特点一直难以解释，比如说这样一个事实：原始的Conamara Chaos就比其周围环境高，并且含有“矩阵圆顶”（matrix domes）。Schmidt等人利用从地球冰川下火山和冰架内的相似过程学到的经验来对存档数据进行分析，结果表明，“混沌”是在浅到只有3公里深的冰架内的液态水“透镜”上形成的。他们获得的新数据表明，冰-水互动和冻析（freeze-out）作用产生混沌地形的不同形态，说明参与这一过程的水要比人们以前所以为的更多，Thera Macula（一个大的混沌区域）的沉陷地形可能表明，“木卫二”正在积极地在一个“透镜”上重新露面，这个“透镜”的体积相当于北美的五大湖。本期封面所示为Thera Macula下面的湖泊，裂缝、冰山和矩阵正在其上面形成，并使其表面受到破坏。（封面图片：Britney E Schmidt & Deadpixel VFX/Jackson School of Geosciences/UTIG/Vetlesen Foundation/NASA

方 瑛[1]黄 征[2]肖枝洪[3]覃光莲[3]

杂志联系方式：hgxb@mail.hbut.edu.cn

复杂串联系统预防维修策略研究

A Study on Complex Series System of Preventive Maintenance Strategy

在综合考虑了复杂串联系统中不同元件寿命分布及其相对系统权重的差异,并区别事后维修与预防维修损失的情形下,依据单位时间平均损失费用最小原则,建立了一种可计算系统最佳维修周期的模型,并对之进行了模拟分析,得出了系统的最优预防性维修周期。

作者单位
1.湖北工业大学理学院,湖北武汉,430068
2.华中农业大学统计研究所,湖北武汉430070;华中农业大学工学院,湖北武汉430070
3.华中农业大学统计研究所,湖北武汉,430070

生物柴油金属腐蚀安定性研究

An investigation of corrosion behavior of metal and alloy in biodiesel

胡恩柱[1]徐玉福[2]胡献国[2]潘丽军[3]姜绍通[3]

杂志联系方式：XBZK@hfut.edu.cn

摘 要

文章考察了铜、铁、铝和不锈钢4种金属浸泡在菜籽油生物柴油(RME)中经受腐蚀后,生物柴油油品的物理化学性能变化情况,以期对生物柴油的腐蚀安定性作全面了解；同时,对市售0#柴油经受4种金属腐蚀试验后的理化性能进行研究.结果表明:在43℃下,4种金属浸泡60 d后,紫铜对生物柴油的理化性能影响最大,导致生物柴油的酸值增大约16.48倍,过氧化值增大约14.58倍,运动黏度增加率为18.84%;其他金属对生物柴油均有类似的影响,而0#柴油的理化性能变化不大.生物柴油对金属的化学腐蚀是导致生物柴油性能变化的主要原因之一。

作者单位
1.合肥工业大学 机械与汽车工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学 化学工程学院,安徽合肥230009
2.合肥工业大学 机械与汽车工程学院,安徽合肥,230009
3.合肥工业大学 生物与食品工程学院,安徽合肥,230009

王焕定 马 赫曾 森

杂志联系方式：hitxuebao@hope.hit.edu.dn

结构动力学逐步积分算法稳定性讨论

A discussion to the stability of step-by-step integration methods in some textbooks of structure dynamics

摘 要

美国著名计算结构力学专家、地震工程专家Ray W Clough和Anil K Chopra分别写有在全世界范围内有很大影响的专著.两部著作在关于逐步积分算法的论述中都曾指出加速度由当前位移和速度代入运动方程求解将能得到更好的结果。但这一点存在可商榷之处,为避免读者误用,从算法的稳定性出发,经分析指出:专著观点应用于Newmark法增量格式时确实使得算法的谱半径有所减小;然而,应用于Newmark法全量格式时,算法特性并未发生改变,结果得不到改善;此外,书中给出了增量格式Wilson θ法的推导步骤,按此推导的算法相对于全量格式稳定界限发生了改变--只有当θ≥1.5时算法才是无条件稳定的.如果误将加速度由当前位移和速度代入运动方程求解推广到Wilson θ法全量格式,算法的稳定性将变得非常差。

作者单位
哈尔滨工业大学,土木工程学院,哈尔滨,150090

袁冬升 佟绍成

杂志联系方式：lgxbzrb@163.com

基于Backstepping非线性输出时滞系统的模糊自适应容错控制

Fuzzy Adaptive backstepping Fault Tolerant Control for a class of Nonlinear Systems with Out-put Time Delays

摘 要

针对一类SISO带有执行器故障的状态可测的非线性输出时滞系统,提出了一种模糊自适应Backstepping容错控制方法。所提出的控制方法可以解决对执行器卡死故障和执行器失效的问题。设计中,对时滞项进行有界处理,从而消除时滞的影响。采用模糊逻辑系统逼近未知函数,并结合Backstepping设计原理,给出了模糊自适应容错控制器和参数的自适应律。基于Lyapunov函数方法证明了闭环系统是半全局一致终结有界的,跟踪误差收敛到原点的一个小的邻域内。仿真结果进一步验证了所提方法的有效性。

作者单位
辽宁工业大学理学院,辽宁锦州,121001

冷 炎 刘 平张兴光 王 军

杂志联系方式：journal@njut.edu.cn

杂原子MnAlβ分子筛负载Pt双功能催化剂的正庚烷临氢异构化性能

Hydroisomerization of n-heptane over bifunctional catalysts of Pt supported on heteroatomic zeolite MnAlβ

摘 要

采用静态水热法合成一系列Mn骨架改性的杂原子β分子筛,将其作为载体通过浸渍法负载Pt制备双功能催化剂,用X线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、电感耦合等离子发射光谱(ICP)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、CO-化学吸附等手段对催化剂进行表征,并在常压固定床反应器上考察催化剂的正庚烷临氢异构化反应性能.结果表明:由骨架Mn改性的β分子筛负载Pt的催化剂显示出良好的催化活性,选择性明显高于通过Mn浸渍或Mn交换β分子筛得到的催化剂.催化剂最佳的组成为Pt负载量0.4%,n(MnO)/n( SiO2) =0.011,在230℃、空速2.7h-1、氢料摩尔比值7.9时,正庚烷的转化率为62.1%,异构化选择性达到92.0%.骨架中引入杂原子Mn不仅可以调节孔道结构,还可以提高催化剂表面Pt的分散度,从而提高催化剂的异构化选择性。

作者单位
南京工业大学 化学化工学院,材料化学工程国家重点实验室,江苏南京210009

石瑞佳 胡秀珍

杂志联系方式：xuebao@imut.edu.cn

基于物化特性编码和离散增量的支持向量机方法预测酶的亚类

PREDICTING ENZYME SUBCLASSES BY SUING SUPPORT VECTOR MACHINE WITH THE BIOPHYSICS AND BIOCHEMISTRY CHARACTERISTIC ENCODING AND INCREMENT OF DIVERSITY

摘 要

从酶序列出发,提出了一种新的酶的亚类的预测方法.利用物化特性编码和离散增量得到特征向量来表示序列信息,并将这些特征向量输入支持向量机,对酶的6个家族类中各自的亚类进行分类。在Jacknife检验下,氧化还原酶,转移酶,水解酶,裂解酶,异构酶和连接酶中包含的亚类得到的预测精度分别为96.2%,99.2%,99.6%,95.3%,94.4%和97.7%.该方法得到的预测结果优于其它方法。

作者单位
内蒙古工业大学理学院,呼和浩特,010051

贾晨星 朱元昌邸彦强

杂志联系方式：jxgcxyxb@163.com

装备虚拟训练操作过程监控系统的设计

Design of the Operation Supervision System of Weaponry Virtual Training

摘 要

针对在面向操作训练的装备虚拟训练系统开发中遇到的对受训者操作监控的问题,为实现对装备操作过程的详尽描述和对受训者操作逻辑性的监控。提出了一种基于IDEF3的装备操作过程概念建模方法和基于有限状态机、浅层专家知识数据库的操作过程监控系统的设计方案.建立了监控系统的结构框架,并详细介绍了系统三个组成部分的设计方案:浅层专家知识数据库、操作过程状态机和通用操作监控引擎.基于此设计方案的操作过程监控系统已成功的应用于某装备虚拟训练平台,解决了对受训者的操作监控问题,提高了训练效果。

作者单位
军械工程学院光学与电子工程系,河北石家庄,050003

李德元 胡广旭王赫莹 张洪兵

杂志联系方式：sygdxb@163.com

氧化铝涂层在熔融锌液中的腐蚀及热震行为

Corrosion and thermal shock behavior of Al2O3ceramic coating in molten zinc

摘 要

为了分析陶瓷涂层的失效机制,将带有陶瓷涂层的试件放入到锌液中进行腐蚀,并与热震后的涂层试件进行比较.通过电镜照片的微观分析及x一射线衍射分析得出,腐蚀后涂层与锌液界面处生成了锌铝氧三元化合物ZnO·Al2O3、3ZnO·47Al2O3、4ZnO·11Al2O3等。热震后的试件则出现涂层开裂及脱落现象.对比腐蚀试验和热震试验说明,陶瓷涂层在锌液中腐蚀不足以使涂层发生失效.而热震后发生涂层开裂进而使锌液进入涂层内部直接与基体接触会造成涂层失效。

作者单位
沈阳工业大学材料科学与工程学院,沈阳,110178

杨振生 张艳菊王志英 崔东胜

杂志联系方式：tjpuxb@tjpu.edu.cn

聚丙烯MI及成核剂添加量对TIPS法多孔膜结构与透过性能的影响

Effect of polypropylene MI and nucleating agent addition on morphology and permeability of porous membrane via TIPS method

摘 要

研究了等规聚丙烯(iPP)/邻苯二甲酸二丁酯(DBP)/邻笨二甲酸二辛酯(DOP)/成核剂TM-1体系的热致相分离(TIPS)行为,采用熔融指数(MI)较低的聚丙烯T30S与MI较高的F401作对比研究。采用示差扫描量热仪(DSC)测定成核效应。采用光学显微镜观察iPP成核与晶粒生长。经过加热模压并控制冷却速率制备iPP多孔膜,对膜结构及其透过性能进行了表征。结果表明:相比于F401/DBP/DOP体系,TM-1对T30S/DBP/DOP体系表现出更强的成核效应；不同MI聚丙烯制备的多孔膜结构明显不同,加入成核剂后,T30S型iPP多孔膜结构由紧密融合、内含胞腔孔的球晶结构转变为晶粒组成胞腔壁、相对开放的胞腔孔结构,而F401型iPP多孔膜的结构仍为紧密融合、内含胞腔孔的球晶结构,只球晶尺寸变小；相同成核剂添加量下,用T30S制备的多孔膜透过性能更好。

作者单位
河北工业大学化工学院,天津,300130

沈汪洋[1]金征宇[2]

杂志联系方式：whgyxyxb@126.com

发芽咖啡豆α-半乳糖苷酶的化学修饰

Chemical modification of α-galactosidase from germinating coffee beans

摘 要

从发芽咖啡豆中提取α-半乳糖苷酶,在一定浓度条件下,化学修饰剂对发芽咖啡豆α-半乳糖苷酶的化学修饰结果显示:色氨酸是α-半乳糖苷酶活性中心的必需氨基酸,-SH、-COOH和组氨酸对α-半乳糖苷酶的活性有影响,精氨酸、赖氨酸和-S-S-不是α-半乳糖苷酶活性中心的必需基团。邹氏作图法显示α-半乳糖苷酶活性中心的必需色氨酸数目为1。

作者单位
1.武汉工业学院,食品科学与工程学院,湖北,武汉,430023
2.江南大学,食品科学与工程学院,江苏,无锡,214122

倪晋平 范军旗安 莹

杂志联系方式：x2163@263.net

采用线结构光激光器的光幕靶设计及实验

Design and Experiment of an Optical Screen by Using Line Structured Light Laser

摘 要

针对现有光幕靶灵敏度低、有效靶面小的不足.文中给出了一种采用线结构光激光器作为光源,硅PIN光电二极管作为接收器件的激光光幕靶设计,采用两个激光器拼接视场,接收装置设计成L形状,二者共同作用形成激光光幕,分析了光幕靶光源性能,给出结构设计,对有效靶面内的灵敏度进行了分析.气枪弹试验验证,设计的激光光幕靶在5 m×5 m有效靶面内,能够探测飞行中的气枪弹.设计的光幕靶灵敏度高、工作稳定可靠,可以用于弹丸速度和密集度的测量。

作者单位
西安工业大学光电工程学院,西安,710032

王海峰 宋笔锋钟小平

杂志联系方式：xuebao@nwpu.edu.cn

一种翼艇式飞行器方案研究

Exploring Effective Configuration Design of a Winged Airship

摘 要

文章提出了一种翼艇式飞行器方案,较好地解决了以低速在临近空间飞行的两个关键问题:①如何利用临近空间稀薄空气产生升力克服飞行器重量;②如何有效利用有限太阳能产生飞行器长时间飞行的动力.该飞行器采用了升浮一体飞行原理和昼夜节能运行模式,将夜间储能锂电池的重量大幅度减小,比临近空间飞艇的体积缩小一半左右,飞行速度有较大提高,对于有速度要求的任务载荷(如SAR)来说更适合。文中还建立了翼艇式飞行器的总体参数优化模型,并采用NSGAⅡ得到了多种满足设计要求翼艇式方案,选择了非劣前沿解集中柺折处方案.将该优化模型和方法得到临近空间飞艇方案总体参数与洛马公司公布的高空飞艇总体参数进行了比较,结果较为接近,表明该优化模型和方法的准确性,对低速临近空间飞行器设计有一定的参考价值。

作者单位
西北工业大学航空学院,陕西西安,710072

孟志青 李 珅蒋 敏

杂志联系方式：zgdxb@zjut.edu.cn

两人多目标交叉规划的s-最优联合解

s-Optimal joint solutions for two-person multi-objective interaction programming

摘 要

在现实生活中存在许多具有相互影响的多人决策问题,如供应链中的采购库存问题,决策者之间不仅存在自己决定的变量,也存在着决策者共同决策的变量,这类问题可以用交叉规划来建立模型,它要比一般的对策模型更加复杂。笔者将两人单目标交叉规划问题推广到多目标交叉规划问题,引进了具有相同联合值的s-最优联合解,并得到了它的若干有关性质,证明了可以通过求解等价的数学规划问题作为此类问题的s-最优联合解,这样大大地降低了求解多目标交叉规划的难度。

作者单位
浙江工业大学经贸管理学院,浙江杭州,310023

宁寻安[1]周剑波[1]李仕文[2]张 凝[1]

杂志联系方式：xbao@gdut.edu.cn

环氧氯丙烷生产装置的火灾爆炸危险性分析与评价

Analysis and Assessment of Fire & Explosion Risk of the Epoxy Chloropropane Production Installation

摘 要

运用美国道化学公司的火灾爆炸危险指数评价方法,对珠海临港工业区某化工厂环氧氯丙烷生产装置的火灾爆炸危险性进行了定量计算和评价。介绍了火灾爆炸指数评价法的评价程序和计算步骤,定量计算了火灾爆炸可能导致的危害程度.根据实际情况确定了单元的危险系数和安全措施补偿系数.最后得出了单元危险分析的安全评价结果,并给出了安全对策措施。

作者单位
1.广东工业大学环境科学与工程学院,广东广州,510006
2.深圳市万民环保科技有限公司,广东深圳,518172

宋 文[1]何天容[2]

杂志联系方式：gut_xuebao@tom.com

汞在自燃煤矸石风化土壤及其农作物中的异常富集

Mercury Enrichment in Soils from Weathered Coal Mine Spoils with Spontaneous Combustion and Crops

摘 要

基于冷原子荧光测定方法对贵州土城煤矿煤矸石风化土壤及农作物中挥发性元素汞的分布规律及其环境效应进行了研究。结果表明,不同风化程度煤矸石土壤中汞含量没有明显的变化规律,平均含量为0.183±0.068μg/g,略高于土壤背景值.但在自燃过的煤矸石风化土壤及受其淋滤影响的下部土壤中汞却表现为异常富集,其平均含量高达1.627±0.294μg/g.这些土壤中汞的植物可利用性也很高,在部分农作物中汞含量超过了国家标准食品汞限量值。

作者单位
1.贵州大学蔡家关校区,资源与环境工程学院,贵州,贵阳,550003;贵州大学蔡家关校区,喀斯特重点实验室,贵阳,550003
2.贵州大学蔡家关校区,喀斯特重点实验室,贵阳,550003