大學學報

大學學報

封面故事: 14世紀歐洲“黑死病”死者基因組得到重建

最新DNA恢復和測序技術被用來重建在14世紀造成蔓延歐洲各地“黑死病”（淋巴腺鼠疫）疫情的“鼠疫耶爾森菌”的基因組。該基因組是用從位于倫敦East Smithfield的皇家造幣廠所在地的一個大墓地挖掘出的四個人的殘骸提取出的全部DNA重建的，這個墓地在1348年和1349年掩埋了超過2000個死于鼠疫的人。重建的基因組序列初稿與現代“鼠疫耶爾森菌”并沒有實質性差別，所以并沒有為為什么“黑死病”比現代淋巴腺鼠疫爆發具有更大致命性的問題提供答案。本期封面所示為1987年原皇家造幣廠所在地的發掘現場

今后，持續增長的人口、不斷增長的收入、肉類和乳制品消費的增加、以及生物燃料使用的不斷擴大，都將對世界農業和自然資源產生前所未有的需求。在這種背景下，我們能否滿足不斷增長的食品需求同時減少農業生產對環境的破壞？在本期的一篇“分析”文章中，一個由環境和農業科學家組成的國際小組對這一問題做出了肯定回答，但要做到這一點將是不容易的。利用新的地理空間數據和模型，他們評估了新的農業生產方式何以能夠對糧食生產和環境可持續發展都有利。 他們識別出能夠使糧食產量加倍同時減少環境影響的四個策略：第一，停止農業生產的擴張；第二，縮小低產農田的“產量差距”；第三，提高收成；第四，我們需要改變自己的飲食習慣，使糧食生產能夠減少浪費，即減少用作牲畜飼料、用來生產生物能源和用于其他非食物應用的糧食用量。

封面故事: 正確認識“自閉癥”

本期Nature關注“自閉癥系列障礙” (ASD)，試圖在這一經常是有爭議的領域去偽存真。所涉及的話題包括已確診的自閉癥發生率的神秘增加、圍繞這種病癥所出現的一些謠傳、以及認為對某些領域的工作（被經常提到的是科學研究）來說自閉癥會具有優勢的觀點。

封面故事: 嚴重肥胖和體重不足的病因可能互成鏡像

體重不足和肥胖都會構成重要健康風險。但雖然肥胖已被與若干種基因變異體聯系在一起，而人們對體重不足的遺傳基礎卻知之甚少。現在，對來自歐洲和北美28個細胞遺傳中心的數據所做的一次大規模分析顯示，體重不足經常與16號染色體上一個短的區域的復制相關。同一染色體區域的刪除以前曾被與肥胖癥聯系在一起。所觀察到的相關表現型與該位點基因刪除的攜帶者中所報告的表現型是相對的或成鏡像關系的，與該復制區域內的基因的轉錄水平的變化相關聯，而不是與相鄰區域內基因的轉錄水平的變化相關聯。這表明，嚴重肥胖和體重不足可能有互成鏡像的病因，并且可能是由能量平衡的相反效應造成的。

封面故事: 冰層消退與北極科研條件的變化

北極的冰在融化，過去很多關于應該怎樣在北極圈內進行科研工作的假設也隨之消失了。在本期的一系列News Features 和 Comment文章中，我們對北極科研狀況的變化以及冰層消退所產生的政治及環境后果進行解讀。

封面故事: 能定向運動的分子機器人

未來任何在納米尺度工作的人工運輸裝置和機器人，都可能需要能夠在一個表面上定向平移的分子。然而，即便是設計這樣的分子也是一項讓人望而生畏的任務，因為它們需要能利用光能、化學能或電能來以一種能夠產生定向運動的方式調控其與該表面的互動。現在，Kudernac等人展示了這樣一個分子，它是通過將四個旋轉的運動單元附著到一個中心軸上制成的。非彈性電子隧道效應誘導轉子中產生構形變化，推動該分子穿過一個銅表面。通過改變各運動單元的旋轉運動方向，這個自我推進的分子“四輪”結構便能沿隨機的軌跡運動或優先沿線性軌跡運動。這種設計為探索更復雜的分子機械系統提供了一個起點，而且也許還能對它們的運動方向完全進行控制。

封面故事: “木衛二”上的“混沌”區域

“伽利略”探測器在木星衛星“木衛二”上發現了幾個“混沌”區域，那里的地表似乎被從下面破壞了，其中很多地方還有邊緣鋒利的冰塊或冰筏，它們都被不同程度地翻轉或轉動過了。 這些區域的一些特點一直難以解釋，比如說這樣一個事實：原始的Conamara Chaos就比其周圍環境高，并且含有“矩陣圓頂”（matrix domes）。Schmidt等人利用從地球冰川下火山和冰架內的相似過程學到的經驗來對存檔數據進行分析，結果表明，“混沌”是在淺到只有3公里深的冰架內的液態水“透鏡”上形成的。他們獲得的新數據表明，冰-水互動和凍析（freeze-out）作用產生混沌地形的不同形態，說明參與這一過程的水要比人們以前所以為的更多，Thera Macula（一個大的混沌區域）的沉陷地形可能表明，“木衛二”正在積極地在一個“透鏡”上重新露面，這個“透鏡”的體積相當于北美的五大湖。本期封面所示為Thera Macula下面的湖泊，裂縫、冰山和矩陣正在其上面形成，并使其表面受到破壞。（封面圖片：Britney E Schmidt & Deadpixel VFX/Jackson School of Geosciences/UTIG/Vetlesen Foundation/NASA

方 瑛[1]黃 征[2]肖枝洪[3]覃光蓮[3]

雜志聯系方式：hgxb@mail.hbut.edu.cn

復雜串聯系統預防維修策略研究

A Study on Complex Series System of Preventive Maintenance Strategy

在綜合考慮了復雜串聯系統中不同元件壽命分布及其相對系統權重的差異,并區別事后維修與預防維修損失的情形下,依據單位時間平均損失費用最小原則,建立了一種可計算系統最佳維修周期的模型,并對之進行了模擬分析,得出了系統的最優預防性維修周期。

作者單位
1.湖北工業大學理學院,湖北武漢,430068
2.華中農業大學統計研究所,湖北武漢430070;華中農業大學工學院,湖北武漢430070
3.華中農業大學統計研究所,湖北武漢,430070

生物柴油金屬腐蝕安定性研究

An investigation of corrosion behavior of metal and alloy in biodiesel

胡恩柱[1]徐玉福[2]胡獻國[2]潘麗軍[3]姜紹通[3]

雜志聯系方式：XBZK@hfut.edu.cn

摘 要

文章考察了銅、鐵、鋁和不銹鋼4種金屬浸泡在菜籽油生物柴油(RME)中經受腐蝕后,生物柴油油品的物理化學性能變化情況,以期對生物柴油的腐蝕安定性作全面了解；同時,對市售0#柴油經受4種金屬腐蝕試驗后的理化性能進行研究.結果表明:在43℃下,4種金屬浸泡60 d后,紫銅對生物柴油的理化性能影響最大,導致生物柴油的酸值增大約16.48倍,過氧化值增大約14.58倍,運動黏度增加率為18.84%;其他金屬對生物柴油均有類似的影響,而0#柴油的理化性能變化不大.生物柴油對金屬的化學腐蝕是導致生物柴油性能變化的主要原因之一。

作者單位
1.合肥工業大學 機械與汽車工程學院,安徽合肥230009;合肥工業大學 化學工程學院,安徽合肥230009
2.合肥工業大學 機械與汽車工程學院,安徽合肥,230009
3.合肥工業大學 生物與食品工程學院,安徽合肥,230009

王煥定 馬 赫曾 森

雜志聯系方式：hitxuebao@hope.hit.edu.dn

結構動力學逐步積分算法穩定性討論

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

摘 要

美國著名計算結構力學專家、地震工程專家Ray W Clough和Anil K Chopra分別寫有在全世界范圍內有很大影響的專著.兩部著作在關于逐步積分算法的論述中都曾指出加速度由當前位移和速度代入運動方程求解將能得到更好的結果。但這一點存在可商榷之處,為避免讀者誤用,從算法的穩定性出發,經分析指出:專著觀點應用于Newmark法增量格式時確實使得算法的譜半徑有所減小;然而,應用于Newmark法全量格式時,算法特性并未發生改變,結果得不到改善;此外,書中給出了增量格式Wilson θ法的推導步驟,按此推導的算法相對于全量格式穩定界限發生了改變--只有當θ≥1.5時算法才是無條件穩定的.如果誤將加速度由當前位移和速度代入運動方程求解推廣到Wilson θ法全量格式,算法的穩定性將變得非常差。

作者單位
哈爾濱工業大學,土木工程學院,哈爾濱,150090

袁冬升 佟紹成

雜志聯系方式：lgxbzrb@163.com

基于Backstepping非線性輸出時滯系統的模糊自適應容錯控制

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

摘 要

針對一類SISO帶有執行器故障的狀態可測的非線性輸出時滯系統,提出了一種模糊自適應Backstepping容錯控制方法。所提出的控制方法可以解決對執行器卡死故障和執行器失效的問題。設計中,對時滯項進行有界處理,從而消除時滯的影響。采用模糊邏輯系統逼近未知函數,并結合Backstepping設計原理,給出了模糊自適應容錯控制器和參數的自適應律。基于Lyapunov函數方法證明了閉環系統是半全局一致終結有界的,跟蹤誤差收斂到原點的一個小的鄰域內。仿真結果進一步驗證了所提方法的有效性。

作者單位
遼寧工業大學理學院,遼寧錦州,121001

冷 炎 劉 平張興光 王 軍

雜志聯系方式：journal@njut.edu.cn

雜原子MnAlβ分子篩負載Pt雙功能催化劑的正庚烷臨氫異構化性能

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

摘 要

采用靜態水熱法合成一系列Mn骨架改性的雜原子β分子篩,將其作為載體通過浸漬法負載Pt制備雙功能催化劑,用X線衍射(XRD)、比表面積測定(BET)、電感耦合等離子發射光譜(ICP)、NH3程序升溫脫附(NH3-TPD)、CO-化學吸附等手段對催化劑進行表征,并在常壓固定床反應器上考察催化劑的正庚烷臨氫異構化反應性能.結果表明:由骨架Mn改性的β分子篩負載Pt的催化劑顯示出良好的催化活性,選擇性明顯高于通過Mn浸漬或Mn交換β分子篩得到的催化劑.催化劑最佳的組成為Pt負載量0.4%,n(MnO)/n( SiO2) =0.011,在230℃、空速2.7h-1、氫料摩爾比值7.9時,正庚烷的轉化率為62.1%,異構化選擇性達到92.0%.骨架中引入雜原子Mn不僅可以調節孔道結構,還可以提高催化劑表面Pt的分散度,從而提高催化劑的異構化選擇性。

作者單位
南京工業大學 化學化工學院,材料化學工程國家重點實驗室,江蘇南京210009

石瑞佳 胡秀珍

雜志聯系方式：xuebao@imut.edu.cn

基于物化特性編碼和離散增量的支持向量機方法預測酶的亞類

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

摘 要

從酶序列出發,提出了一種新的酶的亞類的預測方法.利用物化特性編碼和離散增量得到特征向量來表示序列信息,并將這些特征向量輸入支持向量機,對酶的6個家族類中各自的亞類進行分類。在Jacknife檢驗下,氧化還原酶,轉移酶,水解酶,裂解酶,異構酶和連接酶中包含的亞類得到的預測精度分別為96.2%,99.2%,99.6%,95.3%,94.4%和97.7%.該方法得到的預測結果優于其它方法。

作者單位
內蒙古工業大學理學院,呼和浩特,010051

賈晨星 朱元昌邸彥強

雜志聯系方式：jxgcxyxb@163.com

裝備虛擬訓練操作過程監控系統的設計

Design of the Operation Supervision System of Weaponry Virtual Training

摘 要

針對在面向操作訓練的裝備虛擬訓練系統開發中遇到的對受訓者操作監控的問題,為實現對裝備操作過程的詳盡描述和對受訓者操作邏輯性的監控。提出了一種基于IDEF3的裝備操作過程概念建模方法和基于有限狀態機、淺層專家知識數據庫的操作過程監控系統的設計方案.建立了監控系統的結構框架,并詳細介紹了系統三個組成部分的設計方案:淺層專家知識數據庫、操作過程狀態機和通用操作監控引擎.基于此設計方案的操作過程監控系統已成功的應用于某裝備虛擬訓練平臺,解決了對受訓者的操作監控問題,提高了訓練效果。

作者單位
軍械工程學院光學與電子工程系,河北石家莊,050003

李德元 胡廣旭王赫瑩 張洪兵

雜志聯系方式：sygdxb@163.com

氧化鋁涂層在熔融鋅液中的腐蝕及熱震行為

Corrosion and thermal shock behavior of Al2O3ceramic coating in molten zinc

摘 要

為了分析陶瓷涂層的失效機制,將帶有陶瓷涂層的試件放入到鋅液中進行腐蝕,并與熱震后的涂層試件進行比較.通過電鏡照片的微觀分析及x一射線衍射分析得出,腐蝕后涂層與鋅液界面處生成了鋅鋁氧三元化合物ZnO·Al2O3、3ZnO·47Al2O3、4ZnO·11Al2O3等。熱震后的試件則出現涂層開裂及脫落現象.對比腐蝕試驗和熱震試驗說明,陶瓷涂層在鋅液中腐蝕不足以使涂層發生失效.而熱震后發生涂層開裂進而使鋅液進入涂層內部直接與基體接觸會造成涂層失效。

作者單位
沈陽工業大學材料科學與工程學院,沈陽,110178

楊振生 張艷菊王志英 崔東勝

雜志聯系方式：tjpuxb@tjpu.edu.cn

聚丙烯MI及成核劑添加量對TIPS法多孔膜結構與透過性能的影響

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

摘 要

研究了等規聚丙烯(iPP)/鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)/鄰笨二甲酸二辛酯(DOP)/成核劑TM-1體系的熱致相分離(TIPS)行為,采用熔融指數(MI)較低的聚丙烯T30S與MI較高的F401作對比研究。采用示差掃描量熱儀(DSC)測定成核效應。采用光學顯微鏡觀察iPP成核與晶粒生長。經過加熱模壓并控制冷卻速率制備iPP多孔膜,對膜結構及其透過性能進行了表征。結果表明:相比于F401/DBP/DOP體系,TM-1對T30S/DBP/DOP體系表現出更強的成核效應；不同MI聚丙烯制備的多孔膜結構明顯不同,加入成核劑后,T30S型iPP多孔膜結構由緊密融合、內含胞腔孔的球晶結構轉變為晶粒組成胞腔壁、相對開放的胞腔孔結構,而F401型iPP多孔膜的結構仍為緊密融合、內含胞腔孔的球晶結構,只球晶尺寸變小；相同成核劑添加量下,用T30S制備的多孔膜透過性能更好。

作者單位
河北工業大學化工學院,天津,300130

沈汪洋[1]金征宇[2]

雜志聯系方式：whgyxyxb@126.com

發芽咖啡豆α-半乳糖苷酶的化學修飾

Chemical modification of α-galactosidase from germinating coffee beans

摘 要

從發芽咖啡豆中提取α-半乳糖苷酶,在一定濃度條件下,化學修飾劑對發芽咖啡豆α-半乳糖苷酶的化學修飾結果顯示:色氨酸是α-半乳糖苷酶活性中心的必需氨基酸,-SH、-COOH和組氨酸對α-半乳糖苷酶的活性有影響,精氨酸、賴氨酸和-S-S-不是α-半乳糖苷酶活性中心的必需基團。鄒氏作圖法顯示α-半乳糖苷酶活性中心的必需色氨酸數目為1。

作者單位
1.武漢工業學院,食品科學與工程學院,湖北,武漢,430023
2.江南大學,食品科學與工程學院,江蘇,無錫,214122

倪晉平 范軍旗安 瑩

雜志聯系方式：x2163@263.net

采用線結構光激光器的光幕靶設計及實驗

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

摘 要

針對現有光幕靶靈敏度低、有效靶面小的不足.文中給出了一種采用線結構光激光器作為光源,硅PIN光電二極管作為接收器件的激光光幕靶設計,采用兩個激光器拼接視場,接收裝置設計成L形狀,二者共同作用形成激光光幕,分析了光幕靶光源性能,給出結構設計,對有效靶面內的靈敏度進行了分析.氣槍彈試驗驗證,設計的激光光幕靶在5 m×5 m有效靶面內,能夠探測飛行中的氣槍彈.設計的光幕靶靈敏度高、工作穩定可靠,可以用于彈丸速度和密集度的測量。

作者單位
西安工業大學光電工程學院,西安,710032

王海峰 宋筆鋒鐘小平

雜志聯系方式：xuebao@nwpu.edu.cn

一種翼艇式飛行器方案研究

Exploring Effective Configuration Design of a Winged Airship

摘 要

文章提出了一種翼艇式飛行器方案,較好地解決了以低速在臨近空間飛行的兩個關鍵問題:①如何利用臨近空間稀薄空氣產生升力克服飛行器重量;②如何有效利用有限太陽能產生飛行器長時間飛行的動力.該飛行器采用了升浮一體飛行原理和晝夜節能運行模式,將夜間儲能鋰電池的重量大幅度減小,比臨近空間飛艇的體積縮小一半左右,飛行速度有較大提高,對于有速度要求的任務載荷(如SAR)來說更適合。文中還建立了翼艇式飛行器的總體參數優化模型,并采用NSGAⅡ得到了多種滿足設計要求翼艇式方案,選擇了非劣前沿解集中柺折處方案.將該優化模型和方法得到臨近空間飛艇方案總體參數與洛馬公司公布的高空飛艇總體參數進行了比較,結果較為接近,表明該優化模型和方法的準確性,對低速臨近空間飛行器設計有一定的參考價值。

作者單位
西北工業大學航空學院,陜西西安,710072

孟志青 李 珅蔣 敏

雜志聯系方式：zgdxb@zjut.edu.cn

兩人多目標交叉規劃的s-最優聯合解

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

摘 要

在現實生活中存在許多具有相互影響的多人決策問題,如供應鏈中的采購庫存問題,決策者之間不僅存在自己決定的變量,也存在著決策者共同決策的變量,這類問題可以用交叉規劃來建立模型,它要比一般的對策模型更加復雜。筆者將兩人單目標交叉規劃問題推廣到多目標交叉規劃問題,引進了具有相同聯合值的s-最優聯合解,并得到了它的若干有關性質,證明了可以通過求解等價的數學規劃問題作為此類問題的s-最優聯合解,這樣大大地降低了求解多目標交叉規劃的難度。

作者單位
浙江工業大學經貿管理學院,浙江杭州,310023

寧尋安[1]周劍波[1]李仕文[2]張 凝[1]

雜志聯系方式：xbao@gdut.edu.cn

環氧氯丙烷生產裝置的火災爆炸危險性分析與評價

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

摘 要

運用美國道化學公司的火災爆炸危險指數評價方法,對珠海臨港工業區某化工廠環氧氯丙烷生產裝置的火災爆炸危險性進行了定量計算和評價。介紹了火災爆炸指數評價法的評價程序和計算步驟,定量計算了火災爆炸可能導致的危害程度.根據實際情況確定了單元的危險系數和安全措施補償系數.最后得出了單元危險分析的安全評價結果,并給出了安全對策措施。

作者單位
1.廣東工業大學環境科學與工程學院,廣東廣州,510006
2.深圳市萬民環保科技有限公司,廣東深圳,518172

宋 文[1]何天容[2]

雜志聯系方式：gut_xuebao@tom.com

汞在自燃煤矸石風化土壤及其農作物中的異常富集

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

摘 要

基于冷原子熒光測定方法對貴州土城煤礦煤矸石風化土壤及農作物中揮發性元素汞的分布規律及其環境效應進行了研究。結果表明,不同風化程度煤矸石土壤中汞含量沒有明顯的變化規律,平均含量為0.183±0.068μg/g,略高于土壤背景值.但在自燃過的煤矸石風化土壤及受其淋濾影響的下部土壤中汞卻表現為異常富集,其平均含量高達1.627±0.294μg/g.這些土壤中汞的植物可利用性也很高,在部分農作物中汞含量超過了國家標準食品汞限量值。

作者單位
1.貴州大學蔡家關校區,資源與環境工程學院,貴州,貴陽,550003;貴州大學蔡家關校區,喀斯特重點實驗室,貴陽,550003
2.貴州大學蔡家關校區,喀斯特重點實驗室,貴陽,550003