Biologically Inspired Design of Context-Aware Smart Products

The rapid development of information and communication technologies (ICTs) and cyber–physical systems (CPSs) has paved the way for the increasing popularity of smart products. Context-awareness is an important facet of product smartness. Unlike artifacts, various bio-systems are naturally characterized by their extraordinary context-awareness. Biologically inspired design (BID) is one of the most commonly employed design strategies. However, few studies have examined the BID of context-aware smart products to date. This paper presents a structured design framework to support the BID of context-aware smart products. The meaning of context-awareness is defined from the perspective of product design. The framework is developed based on the theoretical foundations of the situated function–behavior–structure ontology. A structured design process is prescribed to leverage various biological inspirations in order to support different conceptual design activities, such as problem formulation, structure reformulation, behavior reformulation, and function reformulation. Some existing design methods and emerging design tools are incorporated into the framework. A case study is presented to showcase how this framework can be followed to redesign a robot vacuum cleaner and make it more context-aware.     

基于心理图式的知识挖掘与创新设计——以国庆彩车设计为例

为了提高设计创新效率,本研究基于心理图式提出了国庆彩车的设计程序与方法。研究按照浅层、中层和深层的次序递进,设计心理图式划分为“造型图式”“叙事与动作图式”以及“人物和情感图式”的基本类别,并提出了综合性、时态性、差异性和集体性四类基本属性。而后结合新中国成立70周年彩车设计,对不同心理图式的应用方法和属性进行了案例分析。本文所提出的方法在设计实践中得到了实证,具有一定的实用价值。     

一种5 重real-time PCR筛查转基因水稻方法的建立

以转基因水稻中最常用的CaMV35S启动子、NOS终止子、Cry1Ab/Ac基因、HPT基因及SPS水稻内标基因为研究对象，利用5 种不同的荧光信号（FAM、HEX、Taxas Red、Cy5、Cy5.5）进行多重实时聚合酶链式反应（real-time polymerase chain reaction，real-time PCR）检测方法的研究。通过引物组合筛选、反应体系优化、特异性测试、灵敏度测试、适用性测试等一系列实验，建立了5 重real-time PCR方法，灵敏度可达0.032%。此方法具有灵敏度高、结果准确、通量大等优点，可实现水稻中转基因成分的快速、高效检测。     

某矿快速掘进最优炮孔间距的选择

山西某矿5308底抽巷在掘进过程中速度慢、效率低，直接影响工作面的瓦斯抽采，为了改善上述情形，对炮孔间距进行研究。通过使用ANSYS软件对不同炮孔间距下快速掘进效果的模拟分析，并经现场验证，得出了适应该矿的最佳炮孔间距。结果表明：炮孔间距为500 mm时，爆破产生裂隙发育范围和岩石损伤区域都最大，快速掘进的效果最好。     

基于模糊谱聚类的不确定蛋白质相互作用网络功能模块挖掘

针对谱聚类融合模糊C-means（FCM）聚类的蛋白质相互作用（PPI）网络功能模块挖掘方法准确率不高、执行效率较低和易受假阳性影响的问题，提出一种基于模糊谱聚类的不确定PPI网络功能模块挖掘（FSC-FM）方法。首先，构建一个不确定PPI网络模型，使用边聚集系数给每一条蛋白质交互作用赋予一个存在概率测度，克服假阳性对实验结果的影响；第二，利用基于边聚集系数流行距离（FEC）策略改进谱聚类中的相似度计算，解决谱聚类算法对尺度参数敏感的问题，进而利用谱聚类算法对不确定PPI网络数据进行预处理，降低数据的维数，提高聚类的准确率；第三，设计基于密度的概率中心选取策略（DPCS）解决模糊C-means算法对初始聚类中心和聚类数目敏感的问题，并对预处理后的PPI数据进行FCM聚类，提高聚类的执行效率以及灵敏度；最后，采用改进的边期望稠密度（EED）对挖掘出的蛋白质功能模块进行过滤。在酵母菌DIP数据集上运行各个算法可知，FSC-FM与基于不确定图模型的检测蛋白质复合物（DCU）算法相比，F-measure值提高了27.92%，执行效率提高了27.92%；与在动态蛋白质相互作用网络中识别复合物的方法（CDUN）、演化算法（EA）、医学基因或蛋白质预测算法（MGPPA）相比也有更高的F-measure值和执行效率。实验结果表明，在不确定PPI网络中，FSC-FM适合用于功能模块的挖掘。     

结合优化支持向量机与K-means++的工控系统入侵检测方法

针对工业控制系统传统单一检测算法模型对不同攻击类型检测率和检测速度不佳的问题，提出一种优化支持向量机和K-means++算法结合的入侵检测模型。首先利用主成分分析法（PCA）对原始数据集进行预处理，消除其相关性；其次在粒子群优化（PSO）算法的基础上加入自适应变异过程避免在训练的过程中陷入局部最优解；然后利用自适应变异粒子群优化（AMPSO）算法优化支持向量机的核函数和惩罚参数；最后利用密度中心法改进K-means算法与优化后的支持向量机组合成入侵检测模型，从而实现工业控制系统的异常检测。实验结果表明，所提方法在检测速度和对各类攻击的检测率上得到明显提升。     

Managing readiness-relevant activities for the organizational dimension of ERP implementation

An organization requires performing readiness-relevant activities to ensure successful implementation of an enterprise resource planning (ERP) system. This paper develops a novel approach to managing these interrelated activities to get ready for implementing an ERP system. The approach enables an organization to evaluate its ERP implementation readiness by assessing the degree to which it can achieve the interrelated readiness relevant activities using fuzzy cognitive maps. Based on the interrelationship degrees among the activities, the approach clusters the activities into manageable groups and prioritizes them. To help work out a readiness improvement plan, scenario analysis is conducted.     

Design of disturbance observer based on adaptive-neural control for large-scale time-delay systems in the presence of actuator fault and unknown dead zone

This article presents an adaptive neural compensation scheme for a class of large-scale time delay nonlinear systems in the presence of unknown dead zone, external disturbances, and actuator faults. In this article, the quadratic Lyapunov–Krasovskii functionals are introduced to tackle the system delays. The unknown functions of the system are estimated by using radial basis function neural networks. Furthermore, a disturbance observer is developed to approximate the external disturbances. The proposed adaptive neural compensation control method is constructed by utilizing a backstepping technique. The boundedness of all the closed-loop signals is guaranteed via Lyapunov analysis and the tracking errors are proved to converge to a small neighborhood of the origin. Simulation results are provided to illustrate the effectiveness of the proposed control approach.     

悬浮于润滑油中的颗粒运动分析及其对油膜压力的影响

对含有固体颗粒的局部润滑流域建立格子Boltzmann(LBM)离散模型,分析固体颗粒在润滑油中的动力学特性;考虑颗粒形状的影响,推导计入单个固体颗粒运动的润滑方程,并分析得到油膜压力;将油膜流动特性与颗粒动力学计算相结合,分析不同形状的颗粒运动对于油膜压力的影响。分析发现,当颗粒进入润滑油后,经过很短的瞬时颗粒就会达到一个瞬态稳定的状态,无论颗粒在油膜厚度方向的初始位置位于两壁面之间的中线上侧还是下侧,颗粒都会向中线位置移动;当颗粒速度为0时对于油膜压力的影响较大,随着颗粒速度逐渐增大,颗粒对于油膜压力的影响逐渐减小;当颗粒的宽度在油膜厚度方向相同时,长宽比越大的颗粒对于油膜压力的影响也越大;当颗粒长轴相等时,颗粒在油膜厚度方向的宽度越大,则其对于油膜压力的影响也越大,即颗粒形状对于油膜流动的阻碍能力越强,则其对于油膜压力的影响越大。     

电磁精细探测法在隐伏型导水地质裂缝勘探中的应用

针对传统隐伏型导水地质裂缝勘探方法存在勘测精度较差的问题,提出电磁精细探测法探析隐伏型导水地质裂缝。依照屏蔽系数、实测场强和理论场强数据绘制综合曲线图,通过该图获取隐伏型导水地质裂缝所处位置几何阴影范围,采用层析成像法得到网格化的工作面,获取隐伏型导水地质图像。通过图像直接观测隐伏型导水地质工作面裂缝所处位置,在此基础上,观测四个电磁场分量,采用正交电磁场分量计算介质视电阻率,依据计算视电阻率数值和视电阻率分布状态研究裂缝发育情况和裂缝富水程度。结果表明:采用该方法能较为精准地获取隐伏型导水地质裂缝位置。通过裂缝位置进一步检测出隐伏型导水地质裂缝最大发育高度为63.5 m。当视电阻数值不断增加时,隐伏型导水地质裂缝和裂缝富水性逐渐减小,与实际情况较为相符,说明该种方法探析效果较好。