Investigation of the Sharkskin melt instability using optical Fourier analysis

An optical method allowing the characterization of melt flow instabilities typically occurring during an extrusion process of polymers and polymer compounds is presented. It is based on a camera-acquired image of the extruded compound with a reference length scale. Application of image processing and transformation of the calibrated image to the frequency domain yields the magnitude spectrum of the instability. The effectiveness of the before mentioned approach is shown on Styrene-butadiene rubber (SBR) compounds, covering a wide range of silica filler content, extruded through a Göttfert capillary rheometer. The results of the image-based analysis are compared with the results from the sharkskin option, a series of highly sensitive pressure transducers installed inside the rheometer. A simplified version of the code used to produce the optical analysis results is included as supplementary material. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2020 , 137, 48806.     

Operational Analysis of a Quantum Dot Optically Gated Field-Effect Transistor as a Single-Photon Detector

We report on the operation of a novel single-photon detector, where a layer of self-assembled quantum dots (QDs) is used as an optically addressable floating gate in a GaAs/Al_0.2Ga_0.8As delta-doped field-effect transistor. Photogenerated holes charge the QDs, and subsequently, change the amount of current flowing through the channel by screening the internal gate field. The photoconductive gain associated with this process makes the structure extremely sensitive to light of the appropriate wavelength. We investigate the charge storage and resulting persistent photoconductivity by performing time-resolved measurements of the channel current and of the photoluminescence emitted from the QDs under laser illumination. In addition, we characterize the response of the detector, and investigate sources of photogenerated signals by using the Poisson statistics of laser light. The device exhibits time-gated, single-shot, single-photon sensitivity at a temperature of 4 K. It also exhibits a linear response, and detects photons absorbed in its dedicated absorption layer with an internal quantum efficiency (IQE) of up to (68 plusmn18)%. Given the noise of the detection system, the device is shown to operate with an IQE of (53 plusmn 11)% and dark counts of 0.003 counts per shot for a particular discriminator level.     

AS-PANet:改进路径增强网络的重叠染色体实例分割

目的 染色体是遗传信息的重要载体,健康的人体细胞中包含46条染色体,包括22对常染色体和1对性染色体。染色体核型化分析是产前诊断和遗产疾病诊断的重要且常用方法。染色体核型化分析是指从分裂中期的细胞显微镜图像中,分割出染色体并根据染色体的条带进行分组排列的过程。染色体核型化分析通常由细胞学家手工完成,但是这个过程非常费时、繁琐且容易出错。由于染色体的非刚性特质,多条染色体之间存在重叠及交叉现象,致使染色体实例分割非常困难。染色体分割是染色体核型化分析过程中最重要且最困难的一步,因此本文旨在解决重叠、交叉染色体实例分割问题。方法 本文基于路径增强网络（PANet）模型,提出AS-PANet（amount segmentation PANet）模型用于解决重叠染色体实例分割问题。在路径增强网络的基础上引入染色体计数领域知识预测作为模型的一个预测分支,并改进了路径增强网络的模型结构和损失函数,使图像分类、目标检测、实例分割和染色体计数4个子任务共享卷积特征,进行联合训练。在临床染色体图像数据上进行标注并构建训练集和测试集,同时提出有效的数据增广方法用以扩充染色体标注训练数据集,提升模型的训练效果。结果 在临床染色体数据集中开展实证研究实验。实验结果表明,本文方法在临床染色体数据集中,平均分割精度mAP（mean average precision）为90.63%。该结果比PANet提升了1.18%,比基线模型Mask R-CNN提升了2.85%。分割准确率为85%,相比PANet提升了2%,相比Mask R-CNN（region with convolutional neural network）提升3.75%。结论 本文染色体实例分割方法能够更有效地解决临床染色体分割问题,相比现有的方法,分割效果更好。     

ContractGuard：面向以太坊区块链智能合约的入侵检测系统

以太坊智能合约本质上是一种在网络上由相互间没有信任关系的节点共同执行的已被双方认证程序。目前,大量的智能合约被用于管理数字资产,使智能合约成为黑客的重要攻击对象。常见的攻击方法是通过利用智能合约的漏洞来实现特定操作的入侵攻击。ContractGuard 是首次提出面向以太坊区块链智能合约的入侵检测系统,它能检测智能合约的潜在攻击行为。ContractGuard 的入侵检测主要依赖检测潜在攻击可能引发的异常控制流来实现。由于智能合约运行在去中心化的环境以及在高度受限的环境中运行,现有的IDS技术或者工具等以外部拦截形式的部署架构不适合于以太坊智能合约。为了解决这些问题,通过设计一个嵌入式的架构,实现了把 ContractGuard 直接嵌入智能合约的执行代码中,作为智能合约的一部分。在运行时刻,ContractGuard通过相应的context-tagged无环路径来实现入侵检测,从而保护智能合约。由于嵌入了额外的代码,ContractGuard一定程度上会增加智能合约的部署开销与运行开销,为了降低这两方面的开销,基于以太坊智能合约的特性对 ContractGuard 进行优化。实验结果显示,可有效地检测 83%的异常行为,其部署开销仅增加了36.14%,运行开销仅增加了28.17%。     

云计算平台的自适应资源供给

云计算系统中IaaS层通过对虚拟化后的基础设施进行池化管理来完成云内基础设施资源的管理。资源的池化为云服务提供按需索取的资源供应以及动态的资源配给。针对现有云计算平台缺乏对资源供应量的自动调整机制的问题,研究了云计算平台中基础设施资源供给的自适应性。通过二次平均时间序列预测法对未来一个时段内的业务负载峰值进行预测,并将预测值交予云平台转化为资源需求。对给定的资源需求,模型通过不断寻找最小虚拟机所能提供的资源与预期资源需求量之差的向量长度,做出虚拟机调度决策。仿真实验表明,本文提出的云计算自适应模型具有良好的精确性及稳定性。     

带约束的清洁排班问题模型及其求解

保洁服务公司的清洁任务往往具有不同级别、不同时长和不同周期等特点,缺乏通用清洁排班问题模型,现阶段主要依赖人工排班方案,存在耗时费力且排班质量不稳定等问题。因此提出了属于NP难问题的带约束的清洁排班问题的数学模型,并使用模拟退火算法（SA）、蜂群算法（BCO）、蚁群算法（ACO）和粒子群优化算法（PSO）对该模型进行求解,最后以某清洁服务公司实际排班情况进行了实证分析。实验结果表明,与人工排班方案进行对比,启发式智能优化算法求解带约束的清洁排班问题具有明显优势,获得的清洁排班表的人力需求明显减少。具体来说,在一年排班周期内这些算法比人工排班方案可节省清洁人力218.62~513.30 h。可见基于启发式智能优化算法的数学模型对带约束的清洁排班问题的求解可行且有效,能为保洁服务公司提供科学管理的决策支持。     

深度学习下的医学影像分割算法综述

医学影像分割是计算机视觉在医学影像处理中的一个重要应用领域,其目标是从医学影像中分割出目标区域,为后续的疾病诊断和治疗提供有效的帮助。近年来深度学习技术在图像处理方面取得了巨大进展,基于深度学习的医学影像分割算法逐渐成为该领域研究的重点和热点。叙述了计算机视觉下的医学影像分割任务及其难点,重点综述了基于深度学习的医学影像分割算法,对当前具有代表性的相关方法进行了分类和总结,介绍了医学影像分割算法常用的评价指标和数据集。对该技术的发展进行了总结和展望。     

深度学习下主流染色体分类算法的性能评估

目的 染色体分类是医学影像处理的具体任务之一,最终结果可为医生提供重要的临床诊断信息,在产前诊断中起着重要作用。深度学习由于强大的特征表达能力在医学影像领域得到了广泛应用,但是基于深度学习的大部分染色体分类算法都是在轻量化私有数据库上得到的不同水准的分类结果,难以客观评估不同算法间的优劣,导致缺乏对算法的临床筛选标准,因此迫切需要在大规模数据库上对不同算法开展基于同样数据级的性能评估,以获取具有客观可对比性的性能数据,这对于科研成果的转化具有重要意义。方法 本文基于广东省妇幼保健院提供的染色体数据,构建了包含126 453条染色体的临床数据库,精选6个主流染色体分类模型在该数据库上展开对比实验与性能评估。结果 在本文构建的大规模染色体临床数据库上,实验和分析发现,参评模型分类准确率均达到92%以上,其中MixNet模型提升后分类效果最好,为98.92%。即使分类性能落后的模型在本数据集上训练也得到明显改善,准确率从86.7%提升至92.09%,相比早期报告的性能提升了5.39%。结论 开展实证研究实验发现,数据库规模大小是影响染色体分类算法能否取得理想分类效果的重要因素之一。对于染色体...