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山西大学学报（自然科学版）

山西大学学报（自然科学版）

2025年06期

本刊反映校内外、数学与计算机科学、物理学、化学、生命与环境科学等自然科学领域的基础研究和应用研究的最新研究成果，报道成果形式主要有研究论文，研究综述和研究简报。读者对象，广大自然科学技术领域的研究人员。

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第一届全国人工智能逻辑大会暨第四届人工智能逻辑与应用国际会议 | 关系抽取方法研究综述

第一届全国人工智能逻辑大会暨第四届人工智能逻辑与应用国际会议 | 关系抽取方法研究综述

摘要：随着信息技术的不断演进与自然语言处理技术的深入探索，关系抽取作为链接海量文本数据中实体间隐含联系的关键技术，在智能问答、知识图谱构建、个性化信息服务等领域扮演着至关重要的角色。在大语言模型的浪潮下，关系抽取技术迎来了前所未有的发展机遇，其效能与智能化程度得到了显著提升。本文首先简要介绍了关系抽取发展的背景，接着系统性回顾了关系抽取技术的发展脉络，从早期依赖手工规则与知识库的方法，到传统机器学习的技术变迁，再到基于深度学习的关系抽取模型的发展。此外，本文核心讨论了当今研究前沿，即大语言模型在关系抽取领域的应用。最后，本文不仅反思了当前关系抽取研究面临的挑战，如数据噪声处理能力有限、跨领域泛化能力不足以及重叠关系抽取难题等，还展望了未来可能的研究趋势，包括多模态信息融合、文档级关系抽取以及无监督学习策略的创新，旨在为推动关系抽取技术的持续进步提供参考。
第一届全国人工智能逻辑大会暨第四届人工智能逻辑与应用国际会议 | 基于图神经网络的云桌面虚拟机调度算法

第一届全国人工智能逻辑大会暨第四届人工智能逻辑与应用国际会议 | 基于图神经网络的云桌面虚拟机调度算法

摘要：随着云桌面系统的广泛应用，虚拟机调度算法面临着如何有效应对复杂多变负载的挑战。传统算法在资源利用率、系统延迟和负载均衡等方面表现欠佳。本文提出一种基于图神经网络与强化学习相结合的云桌面虚拟机调度优化算法。将云桌面环境中的虚拟机及其资源需求建模为图结构，利用图神经网络预测虚拟机的负载情况。结合强化学习策略，根据预测结果动态调整资源分配和虚拟机迁移决策，优化系统性能。使用4K视频处理、办公应用、网络应用等场景的多种数据集，评估算法的资源利用率、系统延迟和负载均衡等指标。实验结果表明，基于图神经网络与强化学习的调度算法在多个数据集上均表现出优异的性能，在资源利用率上提升了 12% 以上，系统延迟减少了 15% ，负载均衡效果优于常用资源调度算法。
第一届全国人工智能逻辑大会暨第四届人工智能逻辑与应用国际会议 | 基于密度峰值的粒球邻域粗糙集

第一届全国人工智能逻辑大会暨第四届人工智能逻辑与应用国际会议 | 基于密度峰值的粒球邻域粗糙集

摘要：属性约简是数据分析和建模中常用的技术之一。粒球邻域粗糙集能够自适应设置邻域半径，提高了属性约简的准确性和鲁棒性。然而，当前的粒球生成方法存在数量不确定和分布不稳定的问题。针对这一问题，本文提出了基于密度峰值的粒球生成方法，采用密度峰值点和质心最近点作为球心，确保球心由样本点构成的同时增强了粒球可解释性。在此基础上，使用新的粒球生成方法推导出基于密度峰值的粒球邻域粗糙集模型，突破了粒球邻域粗糙集使用生成正域进行属性约简的局限性，设计了后向属性约简算法。针对上述算法，在多个数据集上进行测试。实验结果表明，相较于现有方法，新模型在粒球生成的过程中实现稳定，且约简后的属性显著提高了分类能力。
基础数学与应用数学 | 一类具有非线性发生率的随机SIR模型的Melnikov混沌

基础数学与应用数学 | 一类具有非线性发生率的随机SIR模型的Melnikov混沌

摘要：针对疾病的流行往往受到随机因素的干扰，本文通过对传染率施加有界噪声扰动，研究一类具有非线性发生率的SIR（Susceptible-Infectious-Recovered,易感-感染-康复）模型的混沌动力学特性。基于同宿分岔理论，结合随机Melnikov方法，从数学理论的角度推导出模型可能发生混沌的充分条件，得到模型在有界噪声扰动下发生混沌的阈值，阐明噪声强度对SIR模型混沌动力学行为的影响。同时，利用数值模拟验证理论分析结果，数值模拟包括势能图、阈值曲线图、相图。研究成果有助于预测疾病传播态势，为公共卫生防控策略制定提供理论支撑，助力疫情科学防控。
基础数学与应用数学 | 拟微分算子弱(1，1）估计的一个证明

基础数学与应用数学 | 拟微分算子弱(1，1）估计的一个证明

摘要：本拟微分算子是现代调和分析的核心研究对象之一，在偏微分方程的理论研究中有着重要的应用。本文探讨了象征属于Hormander类的拟微分算子的弱型端点估计问题，通过运用经典的Calderon-Zygmund分解理论，得到了拟微分算子的弱(1，1)有界性成立的充分条件。具体而言，当象征函数的阶 m?-(n+1)(1-ρ) 时，这类算子是Lebesgue空间到弱Lebesue空间上有界的线性算子。该研究丰富了拟微分算子的有界性理论。
基础数学与应用数学 | 一类椭圆问题的全局Holder估计

基础数学与应用数学 | 一类椭圆问题的全局Holder估计

摘要：文章主要考虑一类椭圆方程Dirichlet边值问题的弱解的全局Holder估计。文章首先证明了全局高阶可积性，再给出证明主要结论的几个引理，通过建立适合的比较估计，利用Young不等式、Holder不等式等技巧，以及覆盖迭代讨论，获得了一类椭圆方程Dirichlet边值问题的弱解的全局Holder估计。
基础数学与应用数学 | 具有食饵扩散损耗的时滞捕食种群模型

基础数学与应用数学 | 具有食饵扩散损耗的时滞捕食种群模型

摘要：本文考虑了一类具有食饵扩散损耗和扩散时滞的捕食-食饵种群模型,利用稳定性理论和特征值理论重点讨论了种群的扩散率、扩散时滞和扩散损耗对模型对称共存平衡点稳定性的影响，得到了食饵斑块间的扩散在一般情况下并不会改变对称共存平衡点的稳定性，但当扩散时滞和扩散率满足一定条件时导致系统出现稳定开关现象，在有限的区间内使得原本不稳定的对称共存平衡点变得稳定。最后利用数值模拟验证了所得结论的正确性，并且给出了扩散率在所满足的条件下稳定区间的个数和模型相应的数值解，同时利用Matlab软件模拟了扩散率和扩散损耗对系统共存平衡点的存在性和稳定性的影响。
信息科学 | 针对剩余静校正的慢速扩展遗传算法

信息科学 | 针对剩余静校正的慢速扩展遗传算法

摘要：在地震勘探剩余静校正阶段，遗传算法处理低信噪比数据时容易受到噪声干扰，迅速陷入局部最优。本文提出一种基于概率统计的慢速扩展遗传算法（Slow Expansion Genetic Algorithm for Residual Static Correction,SE-GA)。以动校正后的共中心点道集数据作为输入，通过地震道与混波模型道互相关，分别获取炮点与检波点的互相关矩阵，并利用所提出的转换函数获得静校正量概率矩阵;根据该概率矩阵的值，进行种群的初始化、交叉、变异;通过选择最优染色体更新叠加剖面，并利用慢速扩展相空间来重新确定校正量的上下界;重复如上步骤直至收敛。实验结果表明,SEGA在某山区收集的地震数据上能显著提高叠加剖面的成像质量，与最大叠加能量法和基准遗传算法相比，叠加能量分别提升了 6.61%5.55% 。
信息科学 | 基于联盟链和商密九号算法的安全可共享电子病历方案

信息科学 | 基于联盟链和商密九号算法的安全可共享电子病历方案

摘要：针对电子病历系统存在的隐私保护、数据安全和存储、数据共享等方面的问题，提出一种基于联盟链和商密九号算法的解决方案。该方案通过脱敏技术和商密九号算法对电子病历进行隐私保护和加密处理。利用星际文件系统存储电子病历加密文件，采用联盟链存储其索引，实现电子病历的轻量化存储。同时，采用智能合约对文件进行搜索和访问控制，并通过商密九号算法加密序列密钥，以实现电子病历的安全共享。最后对该方案进行了全面的性能分析，并与现有方案进行了全面对比。对比结果显示，在结构方面，本方案采用单链结构，相较双链结构方案，降低了系统的复杂性;在存储方面，采用星际文件系统传输模式，相较于传统的文件传输模式，大病历文件的上传时间平均缩短了13倍左右;在通信方面，相较于未使用商密九号算法的方案，本方案一次通信时间缩短了30多毫秒。
信息科学 | 近邻一致性策略下的图像深度聚类算法研究

信息科学 | 近邻一致性策略下的图像深度聚类算法研究

摘要：图像聚类是计算机视觉领域的一项重要任务，尽管已经提出许多方法来解决图像聚类问题，但目前基于表示的深度聚类方法主要依赖于样本的判别性表示能力。然而，除了判别性表示外，还应该考虑同类样本分配概率的一致性，使得学习到的样本表示空间同时具备判别性、稳定性和一致性。基于此，本文使用近邻一致性策略对图像深度聚类算法进行研究，该方法由两阶段组成，第一阶段为表示学习阶段，训练了一个卷积自编码器，构建初始特征空间;第二阶段为聚类阶段，使用样本的近邻一致性作为聚类约束，并引入样本稳定性增强近邻一致性，通过迭代优化聚类损失，在第一阶段的基础上对卷积编码器的网络参数进行微调，获得最终的聚类分布。该方法在聚类时主要考虑每一样本与其最近邻样本分配概率的一致性，充分挖掘同类样本间的相似关系，获得紧密的样本分布。实验结果表明，在五个图像数据集上，本文提出的方法优于典型的聚类算法。
物理 | 二维自旋转变模型中自旋转变温度的分子动力学模拟

物理 | 二维自旋转变模型中自旋转变温度的分子动力学模拟

摘要：在自旋转变材料中,分子大小随自旋态的改变而改变，从而形成晶格畸变。受晶格畸变影响的分子间相互作用会导致自旋态的协同行为，进而改变温度可以发生高低自旋态之间的突变。我们考虑了一个包括分子间相互作用和分子内相互作用的二维自旋转变模型，基于Nose-Hoover的分子动力学方法研究了分子内势能参数对于高低自旋态转变温度及高低自旋态平均占据数的影响。计算结果表明，在温滞范围内自旋转变温度会随着分子内高低自旋态的耦合强度和分子内高低自旋态的能量差的增大而增大，而随着自旋态简并度比值的增大而减小;温滞宽度会随着高低自旋态的耦合强度和分子内高低自旋态的能量差的增大而减小，而随着自旋态简并度比值的增大而增大。如果要进一步扩大自旋转变的温滞范围,分子内高低自旋态的耦合强度和分子内高低自旋态的能量差有一个下限值，而高低自旋态简并度比值有一个上限值。
物理 | 强激光场下Ar原子非序列双电离中不同次返回碰撞轨道的分析

物理 | 强激光场下Ar原子非序列双电离中不同次返回碰撞轨道的分析

摘要：利用量子力学散射矩阵理论，研究了强激光场下Ar原子非序列双电离中碰撞激发电离过程的不同次返回碰撞轨道的电子动量关联分布。研究发现：不同次返回碰撞轨道对应的电子动量关联分布与返回次数的奇偶性有关，奇数次返回和偶数次返回碰撞轨道对应的电子动量关联分布的峰值随着返回次数的增大分别向高动量和低动量方向移动。分析表明，造成该现象的主要原因是再散射电子的最大返回能量会随着返回次数的奇偶性变化。此外，值得注意的是在光强为 9×10¹³W/cm² 时，第三次返回碰撞轨道的电子动量关联分布峰值区域的形状不同于其他次返回的椭圆形分布，而是呈现窄长条分布，这主要是由于在该条件下的鞍点轨道存在特殊的结构，即在一定的纵向动量区域内，长短轨道对应的电离时间和再散射时间的实部均会出现突变现象，发生了从经典禁区到经典允许区的转变。
化学 | Nb₂O₅/Nb₂C 肖特基结的制备及全光谱催化降解性能研究

化学 | Nb₂O₅/Nb₂C 肖特基结的制备及全光谱催化降解性能研究

摘要：以 Nb₂AlC 为原料，通过室温HF刻蚀结合原位水热反应制备 Nb₂O₅/Nb₂C 肖特基结。由于非金属等离子体Nb₂C 和 Nb₂O₅ 中氧空位协同的表面等离激元共振效应，所制备 Nb₂O₃/Nb₂C 样品的全光谱吸收显著增强。光生载流子(包括热电子和热空穴)的复合因肖特基势垒的存在和界面内建电场的形成被显著抑制。因此， ?Nb₂O₅/Nb₂C 的全光谱催化降解抗生素性能得到增强，在模拟太阳光照射下对盐酸四环素的降解速率为 0.0203min^-1 ，分别为Nb₂AlC?Nb₂C 和 Nb₂O₅ 的4.61、2.74、2.18倍，在近红外光照射下的降解速率为 0.0037min^-1 ，分别为 Nb₂AlC,Nb₂C 和 Nb₂O₅ 的 4.11、2.31、4.62 倍，同时具有良好的循环稳定性。
化学 | 毛建草速溶红茶制备及生物功能分析

化学 | 毛建草速溶红茶制备及生物功能分析

摘要：为实现地方茶种的有效利用，本文通过单因素及正交方法优化了毛建草速溶红茶超声提取工艺，并比较了不同干燥条件对速溶红茶的影响;在感官评估毛建草速溶红茶,分析毛建草红茶及毛建草速溶红茶组分的基础上，分别从清除DPPH·，抑制 α^- 葡萄糖苷酶，抑制脂肪酶降解月桂酸4-硝基苯酯活性的角度，比较了两者在抗氧化性、降糖、降脂方面的活性。结果显示，在本实验条件下，超声浸提优化条件为：温度 70^°C ，料液比为1：40，时间40min ，干燥方式为冷冻干燥；毛建草速溶红茶较毛建草红茶总多糖含量明显增加，达到 40.32%±0.35% ；毛建草速溶红茶与毛建草红茶都具有抗氧化性、降糖、降脂活性,在相同条件下，毛建草速溶红茶在抗氧化性( ?IC₅₀= 0.129mg/mL )与降糖方面 ΔIC₅₀=0.035mg/mL )，优于毛建草红茶。
化学 | 乙腈基局部高浓度电解液实现石墨负极快充

化学 | 乙腈基局部高浓度电解液实现石墨负极快充

摘要：传统碳酸酯基电解液体系难以满足锂离子电池快速充电的性能需求，而基于乙晴的高浓度电解液，因其优异的还原稳定性和快充潜力备受关注。本文针对传统碳酸酯电解液在石墨负极快充性能上的不足，系统探究其应用于石墨负极的快速充电特性。拉曼光谱和扫描电子显微镜分别揭示了电解液溶剂化结构特征与电极界面形貌演变规律，结合线性扫描伏安法和循环伏安法阐明了体系的电化学稳定性与反应动力学机制。实验表明，该局部高浓度电解液（Localized High-concentration Electrolytes，LHCEs)体系展现出优异的化学/电化学稳定性，石墨|Li半电池在 0.2C 和 5.0C 倍率下分别实现 388mAh?g^-1 和 205mAh?g^-1 的容量输出，5.0C循环100次后容量保持率达 90% ，表现出良好倍率性能和循环稳定性，为快充锂离子电池的电解质设计提供了新思路。
生命科学与环境科学 | 三种杀虫剂对两种鳞翅目害虫生长发育及解毒代谢的影响

生命科学与环境科学 | 三种杀虫剂对两种鳞翅目害虫生长发育及解毒代谢的影响

摘要：化学杀虫剂是鳞翅目害虫防治的主要手段，因化学杀虫剂过度使用导致害虫产生抗药性的研究备受关注。为评估和揭示虫酰胖、溴氰虫酰胺和芘虫威三种化学杀虫剂对甜菜夜蛾和草地贪夜蛾的防治效果及其生理生化效应，本研究采用室内生物测定法测定了三种杀虫剂的亚致死浓度，之后统计分析了三种杀虫剂亚致死浓度处理对这两种鳞翅目害虫存活率、化蛹率、羽化率、平均体长、平均体重、发育历期的影响，并利用酶活检测试剂盒检测了幼虫体内解毒酶活性的变化情况。结果发现三种杀虫剂均可以不同程度抑制幼虫的生长发育，虫酰肼处理对甜菜夜蛾幼虫的抑制效果最佳，可以显著抑制甜菜夜蛾幼虫生长，延长发育历期，幼虫存活率相较于对照组减少27.77% 。幼虫体内的羧酸酯酶的活性在处理后 12h,36h,48h 显著高于对照组，谷胱甘肽S-转移酶的活性在处理12h后均显著高于对照组。芘虫威处理可显著抑制草地贪夜蛾幼虫生长，延长发育期，幼虫存活率相较于对照组减少 27.22% ，幼虫中羧酸酯酶活性在12h显著高于对照组，之后逐渐下降， 48h 又显著高于对照组，谷胱甘肽S-转移酶活性在 24h 和 48h 显著高于对照组。结果表明虫酰胖和芘虫威分别对甜菜夜蛾和草地贪夜蛾具有较高的杀虫活性，且二者可以导致幼虫中谷胱甘肽S-转移酶和酸酯酶的活性在不同时间点上调，而溴氰虫酰胺对两种昆虫的杀虫效果不如虫酰胖和芘虫威，以上结果可以为鳞翅目害虫防治及杀虫剂的合理应用提供理论依据和参考。
生命科学与环境科学 | 慢性支气管炎中药用药规律的网络药理学研究

生命科学与环境科学 | 慢性支气管炎中药用药规律的网络药理学研究

摘要：基于数据挖掘、网络药理学以及分子对接技术探讨中药治疗慢性支气管炎(Chronic Bronchitis，CB)的用药规律和作用机制。利用万方、维普数据库、中国知网检索2010年1月至2023年3月的临床上治疗CB的相关文献，规范处方信息后汇总;借助古今医案云平台对处方进行用药频数、四气、五味、归经、功效及聚类分析；使用SPSSModeler进行药物的关联规则分析和复杂网络分析;运用中药系统药理学数据库与分析平台（Traditional ChineseMedicine Systems Pharmacology,TCMSP)分析平台检索核心药物的活性成分及靶点;利用GeneCards、OMIM数据库检索CB的相关靶点;利用Veny绘制核心药物与CB的交集靶点;利用Cytoscape3.8.0构建交集靶点的蛋白相互作用（Protein-protein Interaction,PPI)网络图;通过 Metascape对核心靶点进行基因本体论(Gene Ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia ofGenes and Genomes,KEGG)富集分析。最后用 AutoDock Vina进行分子对接预测，利用PyMOL进行可视化。共筛选处方272首，得到223味中药;分析得到四气中温性药使用次数最多，五味中使用频次最高的是甘味药，归经中频次最高的是肺经，功效中频次最高的是燥湿化痰；二项关联规则表明甘草-半夏支持度最高，三项关联规则显示甘草-（陈皮、茯苓)支持度最高，聚类分析得到三类;复杂网络分析选取甘草、半夏、陈皮为核心药物;网络药理学研究可知，得到有效成分14种，药物靶点140个，气管炎靶点1439个，交集靶点46个，获得PPI关键靶点44个，治疗CB的核心成分为黄芩素、芒柄花黄素、川陈皮素等，核心靶点为AKT1、TP53、VEGFA、PTGS2、CASP3、MMP9、CAT、NOS3、IL4等，信号通路包括P53信号通路、TNF信号通路等。对网络筛选的主要活性成分和关键靶点做分子对接，对接能均小于- -5.0kcal?mol-1 ，显示三种药物的核心活性成分和治疗CB的关键靶点有较强的亲和能力，说明网络分析结果可靠。研究初步预测了核心药物通过多成分、多靶点、多途径治疗CB的机制，为其临床应用和开发提供了可靠的基础。
生命科学与环境科学 | 基于网络药理学和体外实验探讨冠心宁注射液改善心肌肥厚的作用

生命科学与环境科学 | 基于网络药理学和体外实验探讨冠心宁注射液改善心肌肥厚的作用

摘要：本文采用网络药理学方法，对冠心宁(Guanxinning，GXN)注射液改善心肌肥厚的关键靶点及作用机制进行探讨,并在细胞水平上进行验证。首先,利用中药系统药理学数据库分析平台（Traditional Chinese Medicine Sys-tems Pharmacology Databaseand Analysis Platform,TCMSP)对GXN注射液活性成分进行筛选，并结合BATMAN-TCM、Swiss Target Prediction、OMIM、GeneCards和DisGeNet数据库分析其改善心肌肥厚的潜在靶点。通过 String数据库和Cytoscape3.9.1软件构建潜在靶点间相互作用网络图并筛选核心靶点。将核心靶点输入Metascape数据库进行基因本体论(Gene Ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto EncyclopediaofGenes and Genomes，KEGG)富集分析，探索GXN抗心肌肥厚的潜在机制。其次，采用Autodock平台进行分子对接，预测活性成分与关键靶点的结合度。最后，在细胞水平上对GXN注射液改善心肌肥厚的作用机制进行验证。网络药理学筛选得到GXN注射液活性成分68个，GXN注射液改善心肌肥厚的关键靶点100个，主要通路包括MAPK信号通路、JAK-STAT信号通路、钙信号通路等。分子对接结果显示GXN注射液活性成分新隐丹参酮、米尔顿酮和脱氧隐丹参酮与MAPK1、SRC和MAPK3对接较为稳定。细胞实验结果显示,GXN可通过MAPK信号通路抑制心肌细胞肥大。本研究表明GXN注射液改善心肌肥厚具有多成分、多靶点和多途径的特点。

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