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ISSN 1000-0054
CN 11-2223/N
创刊于 1915 年 (月刊)
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  • 清华大学学报(自然科学版)
      2019年, 第59卷, 第7期 上一期   
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    专题:法律智能
    融入罪名关键词的法律判决预测多任务学习模型  收藏
    刘宗林, 张梅山, 甄冉冉, 公佐权, 余南, 付国宏
    清华大学学报(自然科学版). 2019, 59 (7): 497-504.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2019.21.020
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (2615KB)
    作为新兴的智慧法院技术之一,基于案情描述文本的法律判决预测越来越引起自然语言处理界的关注。罪名预测和法条推荐是法律判决预测的2个重要子任务。这2个子任务密切相关、相互影响,但常常当作独立的任务分别处理。此外,罪名预测和法条推荐还面临易混淆罪名问题。为了解决这些问题,该文提出一种多任务学习模型对这2个任务进行联合建模,同时采用统计方法从案情描述中抽取有助于区分易混淆罪名的指示性罪名关键词,并将它们融入到多任务学习模型中。在CAIL2018法律数据集上的实验结果表明:融入罪名关键词信息的多任务学习模型能够有效解决易混淆罪名问题,并且能够显著地提高罪名预测和法条推荐这2个任务的性能。
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    基于混合深度神经网络模型的司法文书智能化处理  收藏
    王文广, 陈运文, 蔡华, 曾彦能, 杨慧宇
    清华大学学报(自然科学版). 2019, 59 (7): 505-511.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2019.21.015
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (1250KB)
    在法律文书智能化处理过程中,针对罪名预测、法条推荐、刑期预测,该文提出了一种长文本分类的混合深度神经网络模型HAC(hybrid attention and CNN model),该模型利用残差网络融合了改进的层次注意力网络(iHAN)和深度金字塔卷积神经网络(DPCNN)。在"中国法研杯"司法人工智能挑战赛(CAIL-2018)的测试数据集上,该模型对罪名的预测与相关法条的推荐的F1-Score(Micro-F1和Macro-F1的均值)分别为85%和87%。对于刑期的预测,由于地区、年代、法院、法官、被告人的态度等方面的差异会导致刑期预测难度加大。该模型具有优良的预测性能和泛化能力,能够很好地适应这些差异。同时,将该模型在罪名预测和法条推荐的输出结果加入到刑期预测任务的输入中,并使用分类方法对刑期进行预测,进一步提升了模型的效果,最终在刑期预测任务中F1-Score超过77%,获得CAIL-2018刑期预测优秀成绩。
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    计算机科学与技术
    天地一体化信息网络域间路由协议NTD-BGP  收藏
    杨增印, 吴茜, 李贺武, 吴建平
    清华大学学报(自然科学版). 2019, 59 (7): 512-522.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2019.21.012
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (7478KB)
    天地一体化信息网络是中国"科技创新2030"的重要项目,也是未来互联网发展的重点方向。域间路由协议是实现天地一体化信息网络中各类卫星网络与现有地面网络有效融合的关键,然而,卫星网络具有网络拓扑高动态的特性,使得现有域间路由协议的部署面临巨大挑战。该文在现有普遍应用的域间路由协议BGP(border gateway protocol)的基础上,提出了一种网络拓扑解耦的边界网关协议NTD-BGP。NTD-BGP引入独立于物理拓扑变化的域间邻居发现机制和主动路由更新模块,结合卫星运动的可预测特性,解耦网络拓扑与域间邻居关系和路由更新之间的映射关系,实现低开销、高稳定的域间路由。试验结果表明:NTD-BGP在维持域间邻居关系、减少路由更新时间以及保持网络稳定性等方面明显优于传统BGP。
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    基于独热编码和卷积神经网络的异常检测  收藏
    梁杰, 陈嘉豪, 张雪芹, 周悦, 林家骏
    清华大学学报(自然科学版). 2019, 59 (7): 523-529.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.25.061
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (1102KB)
    目前基于深度学习的网络异常检测是入侵检测领域新的研究方向,但是大部分研究都是利用数据挖掘处理后的特征数据进行特征学习和分类。该文利用UNSW-NB15作为主要研究数据集,利用独热编码对数据集中的原始网络包进行编码,维度重构后形成二维数据,并利用GoogLeNet网络进行特征提取学习,最后训练分类器模型进行检测。实验结果表明:该方法能有效处理原始网络包并进行网络攻击检测,检测精度达到99%以上,高于基于特征数据进行的深度学习检测方法。
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    基于句法依存和条件随机场的韵律短语识别  收藏
    钱揖丽, 张二萌
    清华大学学报(自然科学版). 2019, 59 (7): 530-536.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.26.024
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (1072KB)
    正确划分句子的韵律结构对于提高合成语音的质量具有重要的意义。特征的选择是韵律结构预测的关键因素之一。在中文信息处理中,文本特征可以分为浅层文本特征与深层文本特征。浅层特征包括词、词性、词长等;深层特征包括句法信息、语义信息等。该文在挖掘剖析句法结构、依存句法结构同韵律结构之间关系的基础上,从文本中获取相关浅层和深层文本特征,并采用条件随机场模型实现韵律短语预测。首先以浅层文本特征进行韵律短语识别,然后在此基础上加入句法依存深层文本特征进行模型构建。实验结果表明:加入句法依存特征后,韵律短语预测精确率提高了13.3%,召回率提高了14.69%,F值提高了14.1%。
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    机械工程
    爬行器驱动轮正压过程分析  收藏
    常旭, 杨东超, 孙可平, 朱衡, 杨淇耀
    清华大学学报(自然科学版). 2019, 59 (7): 537-543.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2019.21.014
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (1445KB)
    轮式水平井爬行器依靠驱动轮与管壁的接触产生牵引力。目前已有的相关研究均忽略了接触导致的管壁塑性变形压痕,简单地利用摩擦因数的经验值来处理力的关系,导致结果误差较大。该文针对压痕形成过程利用滑移线理论,在楔形压头压痕模型的基础上,建立了正压力和转矩同时作用下的正压(轮齿对称轴线垂直于管壁)压痕计算模型。有限元仿真反映了在不同受力条件下塑性变形区域的变化规律,也验证了主动力与压痕形状的定量关系。压痕测量试验证明了理论模型用于计算驱动轮压入深度和压痕隆起高度的正确性,为今后的驱动轮斜压建模、牵引力建模等研究奠定了基础。
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    下肢外骨骼人机互连装置对关节内力的影响  收藏
    李银波, 汤子汉, 季林红, 蒙奎霖, 李质斌, 关鑫宇
    清华大学学报(自然科学版). 2019, 59 (7): 544-550.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2019.21.019
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (1577KB)
    下肢外骨骼能够帮助截瘫患者、偏瘫患者重获行走能力,但由于生理原因和装配原因,外骨骼关节与人体关节的转轴无法重合,导致人机间出现不良的交互力,进而会影响人体的关节、软组织内力。传统下肢外骨骼的人机互连装置无法解决人机关节转轴不重合带来的问题,该文设计了一种基于滑块导轨机构、可自适应补偿人机关节转轴偏差的新型下肢外骨骼人机互连装置,并分别对人体穿戴配备有本装置和传统装置的下肢外骨骼行走时摆动一侧人体下肢进行了静力学分析。计算结果表明:相比传统装置,新型装置能使人体关节内力更为平稳,并且可减小人体髋关节的内力:当人机关节转轴在矢状面内出现竖直偏差时,内力平均可减少2.45%;当人机关节转轴在矢状面内出现水平偏差时,内力平均可减少11.23%。该装置也可影响人体膝关节的内力,当人机关节转轴在矢状面内出现竖直偏差时,内力平均可减少13.68%;当人机转轴在矢状面内出现水平偏差时,内力反而平均增大23.48%。本文初步验证了该装置的可行性,它对降低人体髋关节和膝关节软骨、软组织处的磨损均有积极意义,从而可以改善使用者的外骨骼穿戴体验。
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    环境科学与工程
    中国锂离子电池回收技术知识产权分析  收藏
    吕峥, 宋佳丽, 孙峙, 曹宏斌
    清华大学学报(自然科学版). 2019, 59 (7): 551-557.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2019.21.017
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (1436KB)
    结合中国废旧锂离子电池行业现状,采用知识产权分析方法对中国废旧锂离子电池资源回收技术发展趋势、核心技术区域、关键技术领域、主要技术发明人情况等进行了系统分析,并归纳总结了锂离子电池资源回收的核心技术要点,梳理出当前锂离子电池回收过程的技术路线分布状况。结果表明:近3年来,伴随着环保政策要求,锂离子电池回收专利文献数量进入了快速增长时期,专利年申请量已突破200件;技术分布于电气/冶金/化学/环保等领域,具有很强的学科领域交叉特性;申请机构中企业的高占比说明该技术的研究具有很强的工业应用价值。随着国家环保方面的政策日益完善和资源需求逐年提升,基于回收技术仍有较大进步空间,可以预测废旧锂离子电池的回收专利量会保持较大的上升趋势。产业政策、特别是污染防治规范与标准等将对相关技术研究与应用提供重要支撑。
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    预处理对厨余垃圾等有机废弃物联合厌氧发酵的影响  收藏
    徐一雯, 蒋建国, 刘诺, 杨梦, 孟园
    清华大学学报(自然科学版). 2019, 59 (7): 558-566.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2019.22.011
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (1269KB)
    通过产甲烷潜能实验研究了超声、微波以及碱热预处理技术对厨余垃圾等有机废弃物联合厌氧发酵的影响。以未进行预处理的实验组作为对照组。预处理后大分子有机物通过水解酸化作用进入液相中,使得基质中挥发性有机酸(VFA)、溶解性有机物(SCOD)和氨氮(TAN)的质量浓度增加,可以提高后续厌氧发酵阶段的效率。产甲烷潜能实验结果表明:4组实验中pH值、VFA、SCOD与TAN质量浓度随时间变化趋势一致,并在第6 d后逐渐稳定,表明基质中可生物降解有机物在短时间内被完全分解利用。预处理技术能提高反应系统产气速率。超声预处理后甲烷产率增加,由285 mL/g VS提高到324 mL/g VS,与修正后的理论甲烷产率相符;而微波和碱热预处理对厌氧发酵产甲烷有一定抑制作用。
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    汽车工程
    磁流变半主动悬架控制算法验证平台  收藏
    庞齐齐, 张丽霞, 何一超, 宫正, 冯占宗, 陈亚龙, 危银涛, 杜永昌
    清华大学学报(自然科学版). 2019, 59 (7): 567-574.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2019.21.016
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (5744KB)
    为实现对磁流变半主动悬架控制算法快速有效的验证,基于快速原型控制器,设计搭建了控制算法验证平台。1/4车辆悬架系统模型考虑了主销倾角及下摆臂空间角度;悬架安装了加速度及车身高度传感器;使用LMS Test Lab试验测试系统采集分析悬架系统振动状态;快速原型控制器作为开发调试控制算法的载体;通过平台验证试验,介绍了基于此平台开发调试算法的过程,验证了此平台控制过程监控、调试控制算法、量化分析控制效果的功能,表明此平台满足设计目标,可以方便、快捷及有效地开发、调试及验证半主动控制算法。
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    基于LuGre模型的商用车原地转向阻力矩  收藏
    朱先民, 宋健
    清华大学学报(自然科学版). 2019, 59 (7): 575-579.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2019.26.007
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (2118KB)
    商用车助力系统需要保证在原地转向时驾驶员能够转动转向盘,而此时的转向阻力矩最大,因此原地转向阻力矩是商用车助力系统设计的重要依据之一。该文对整车与转向系统进行了动力学分析,引入LuGre模型对轮胎与地面间摩擦阻力矩进行动力学分析,分别得到了重力回正力矩模型和转向摩擦阻力矩模型,从而构建了商用车原地转向阻力矩模型。借助该模型对商用车原地转向阻力矩及其与转向盘转角的关系规律进行了仿真分析,仿真与试验结果一致。结果表明:该模型能够反映出商用车原地转向阻力矩与转向盘转角之间的关系规律,可作为商用车助力系统设计的理论依据。
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    燃料电池扩散层与流道中液态水传输数值模拟与协同优化  收藏
    杨家培, 马骁, 雷体蔓, 罗开红, 帅石金
    清华大学学报(自然科学版). 2019, 59 (7): 580-586.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2019.26.013
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (1513KB)
    燃料电池流道或扩散层结构的优化是改善高电流密度下排水性能的重要措施,已有研究多集中于流道或扩散层的独立优化,缺少针对穿孔型扩散层与波浪形流道中水输运的协同优化。该文采用多松弛时间格子Boltzmann高密度比多相模型,模拟了高电流密度工况下燃料电池流道和扩散层孔隙尺度下水的输运过程,分析了扩散层中Re大小和波浪形流道角度、以及扩散层中开孔形状和位置对燃料电池水管理的影响。结果表明:对扩散层以及流道的形状进行协同优化可以更有效地提高燃料电池的排水速率;同时发现扩散层中水开始排出的时刻随着Re的增加而减小,而与波浪形流道角度、开孔形状以及位置无关。该文针对锥孔型扩散层和波浪形流道的优化对未来的燃料电池在高电流密度下的水管理优化设计具有指导意义。
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    物理与工程物理
    碳纤维波纹管弯曲刚度的测量及有限元分析  收藏
    魏鲲鹏, 戴兴建, 邵宗义
    清华大学学报(自然科学版). 2019, 59 (7): 587-592.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2019.21.009
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (5370KB)
    飞轮存储动能正比于其转动惯量和角速度平方,使用碳纤维复合材料可有效提高转子线速度,而通过波纹管连接圆筒的多节式飞轮转子设计,不仅便于增大转动惯量,而且考虑到波纹管弯曲刚度对转子固有频率的影响,可实现在较低转速下过临界,增大工作转速范围。该文针对渐变铺层的碳纤维波纹管,通过轴向施力法测量其静态弯曲刚度,建立对应的有限元模型,计算不同载荷下线性和考虑几何非线性的弯曲刚度,并模拟不同下铺层的弯曲刚度。研究结果表明:波纹管弯曲刚度与载荷是非线性关系,载荷较大时测量值与理论值数量级一致,弯曲刚度随铺层数增多、轴向铺层比增加而增大,且受铺层次序影响。
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