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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05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18届全国知识图谱与语文计算大会论文选登 | 融合情感分布的多标签emoji预测模型

第18届全国知识图谱与语文计算大会论文选登 | 融合情感分布的多标签emoji预测模型

摘要：表情符号(emoji作为一种有效的情感表达工具，已被广泛用于基于互联网的日常交流。目前，大多数emoji预测模型采用词嵌入方法构建emoji表示，但并未考虑emoji与情绪的直接关联和emoji在目标数据集中的共现模式，导致学习到的emoji表示的情绪区分度不足。针对上述问题，该文基于与情绪直接关联的emoji情感分布构建emoji表示,提出一种融合情感分布的多标签emoji预测模型(Emotion distribution InformationFusion for multi-label Emoji Prediction,EIFEP)。EIFEP模型的结构由三个模块组成：文本语义模块、emoji信息模块和信息融合预测模块。文本语义模块采用基于转换器的双向编码器表示（Bidirectional Encoder Representations from Transform-ers,BERT)模型提取文本语义表示;emoji信息模块使用多层图卷积网络构建融合emoji情感分布和共现模式信息的emoji嵌入表示;信息融合预测模块利用emoji嵌入注意力机制将文本语义表示与emoji嵌入表示矩阵融合，并进行emoji预测。在Mu-Emoji英文数据集上进行的对比实验表明,EIFEP模型在准确率(Accuracy,Acc）、微平均F1分数（Micro ^-F1 score,micF1）、杰卡德系数(Jaccard Score,JS)和汉明损失（HammingLoss,HL)四个评价指标上均优于现有的多标签emoji预测模型，分别达到 60.88%58.79%.74.05% 和 6.92% 。
第18届全国知识图谱与语文计算大会论文选登 | 基于LoRA微调的撒拉族建筑知识图谱构建

第18届全国知识图谱与语文计算大会论文选登 | 基于LoRA微调的撒拉族建筑知识图谱构建

摘要：在弘扬中华优秀传统文化的时代背景下，青海省循化地区特有的撒拉族文化成了青海省旅游资源的重要部分。撒拉族建筑涵盖了撒拉族的人文历史、政治和宗教文化，但是目前撒拉族建筑的构造手艺逐渐失传，对于撒拉族建筑的传承和保护迫在眉睫。知识图谱作为目前主流的知识数字化技术，将其与撒拉族建筑相结合能够更好地保护和传承撒拉族建筑。因此该文构建了独特的撒拉族建筑数据集以及本体结构，使用大语言模型LoRA微调方法以撒拉族建筑数据为对象进行实体和关系抽取，并与经典知识抽取模型进行对比实验，相比于ChatGPT，实体、关系抽取的 F1 值分别提高了 13.37%,16.32% 。该研究所构建的知识图谱可以用于撒拉族建筑知识的知识推荐、智能搜索以及基于检索增强生成（Retrieval Augmented Generation,RAG)技术的知识图谱增强问答系统。
第18届全国知识图谱与语文计算大会论文选登 | 面向危险化学品事故的事理图谱抽取方法研究

第18届全国知识图谱与语文计算大会论文选登 | 面向危险化学品事故的事理图谱抽取方法研究

摘要：为防范危险化学品的储运事故衍生出化学事故的发生，优化事故风险识别流程以减少对人工的依赖。首先从中文语料角度，基于融入了诸多语义信息，通过多粒度空洞卷积网络，利用联合预测层来推断词与词之间的关系，抽取危化品事故实体；然后，针对已经抽取的实体，融入位置编码，对每个主语以及对应的多个关系，识别出宾语，达到危化品事件关系识别。结果表明，实体抽取模型的F1值在自建数据集和公开数据集分别达到 92.91% 和96.59% ，关系识别模型的 F1 值达到了 76.04% ；与现有方法相比，两个模型性能均有提升，尤其是关系识别模型优势明显，取得了 6.28% 的性能领先。抽取的危化品实体和关系，进一步建立了危化品事理图谱及预警系统。
基础数学与应用数学 | 基于格的高效环签名方案

基础数学与应用数学 | 基于格的高效环签名方案

摘要：基于格的环签名方案不仅能抵抗量子计算机的攻击，还具有完全的匿名性，因此在电子投票、电子货币等方面有着广泛的应用。现有的基于格的环签名主要利用零知识证明和拒绝抽样技术两种方式实现。针对这些方案通信开销和成本较高、效率较低的问题，本文利用不可区分分布替代拒绝抽样、次高位比特替代原始数值相结合的方法,提出了一个基于格的高效环签名方案(Latice-based Ring Signature Scheme with Near-high-bits Technique，NHB-LRS）。该方案无须像拒绝抽样技术一样重复多次，可一次成功生成签名，并有效减小密钥大小和签名尺寸。安全性分析表明，该方案具备环签名应有的不可伪造性和匿名性。效率分析结果进一步显示,在相同安全级别下，该方案展现出更高的运行效率、更低的通信代价以及更紧凑的签名结构，签名尺寸为同类型方案的 10% 。
基础数学与应用数学 | 基于社会关系和个人行为的传染病建模与分析

基础数学与应用数学 | 基于社会关系和个人行为的传染病建模与分析

摘要：传染病的传播对公众健康、经济发展、社会稳定产生重大危害，并且在不同感染形势信息和社会关系影响下个体的传染病防护行为呈现出复杂多样化特征。因此，本文在个体的邻居信息、二级邻居信息和全局感染形势信息影响下，提出了基于社会关系和相似性模仿的个体防护行为转变与疾病传播的多层网络共演化模型，融入政府对传染病传播的阈值干预因素，研究了传染病感染形势信息与易感者-感染者-易感者(Susceptible-Infected-Sus-ceptible,SIS)传染病模型的动态交互作用。最后,利用微马尔可夫链(Microscopic Markov Chain，MMCA)分析了不同模型参数下最终人群状态的比例和传播阈值。研究表明：增加个体对局部传染病信息的感知，政府加大对传染病的管控力度、降低对传染病的管控阈值，可以有效降低感染者比例并提高传染病传播爆发阈值。
基础数学与应用数学 | 随机限制回归模型的自适应最小绝对收缩和选择算子方法

基础数学与应用数学 | 随机限制回归模型的自适应最小绝对收缩和选择算子方法

摘要：随机限制最小绝对收缩和选择算子(M-LasSo)方法可以在变量选择的同时使用随机的先验信息，但是该方法基于的最小绝对收缩和选择算子(LasS)对每一个系数的惩罚是等权重的，这可能会导致某些重要的信息被过度压缩。为此，本文提出随机限制自适应Lass(Ma-Lasso)方法。该方法赋予系数不同的权重，并且在变量选择的同时使用了随机先验信息，可提高估计的精度。通过数值实验结果分析发现，该方法在稀疏模型上表现出比其他方法更小的均方误差，并且在发现率、真实发现率以及真实模型选择次数比例方面也具有一定的优势。最后，通过将该方法应用于贵州茅台各季度财报数据和股票价格数据中，发现Ma-Lass所构建的模型的贝叶斯信息准则(BayesianInformationCriterion,BIC)值相较于M-Lasso方法下降了约 5% ，进一步验证了它的优越性。
基础数学与应用数学 | 具有毒素沉积时滞的捕食者-食饵模型的Hopf分支

基础数学与应用数学 | 具有毒素沉积时滞的捕食者-食饵模型的Hopf分支

摘要：外界环境中的毒素是影响种群数量的关键因素之一。当种群遭受环境毒素感染后，毒素在种群个体体内不断沉积，直至引发种群数量改变，这一过程需要一定时间，即毒素沉积时滞。本文建立了一个具有毒素沉积时滞的捕食者-食饵反应扩散模型。根据该模型特征方程根的分布情况，推导得到其发生Hopf分支的条件。数值模拟验证了理论结果的合理性，并表明：较大的毒素沉积时滞不利于该捕食者-食饵系统的稳定和持续演化。本研究揭示了毒素沉积时滞对捕食者-食饵系统种群数量的影响规律，为研究环境毒素对捕食者-食饵系统动力学行为的影响提供了理论依据。
信息科学 | 跨视图一致性表示的多视图属性图聚类

信息科学 | 跨视图一致性表示的多视图属性图聚类

摘要：针对基于图卷积神经网络的多视图聚类算法中视图嵌入表示存在的两个问题：跨视图特征表示一致性不足、跨视图簇划分一致性不足，本文提出了一种跨视图一致性表示的多视图属性图聚类算法(Multi-view AttributeGraph Clustering Algorithm with Crossview Consistent Representations，CCRAGC)。该算法通过约束视图间的节点相似度矩阵逼近单位矩阵来加强视图嵌入表示之间的特征级一致性；同时，把视图嵌入表示映射到聚类级子空间，使子空间中的软标签矩阵尽可能相似，以此来加强视图间簇划分的一致性。研究结果表明，CCRAGC对于计算机协会（Association for Computing Machinery,ACM）、dblp 计算机科学书目（dblp computer science bibliography，DBLP）、互联网电影资料库(Internet Movie Database,IMDB)三个广泛使用的数据集都有效,且准确率(Accuracy，Acc)相对于性能最优的基准算法分别提高了 1.21%.0.37%.5.74%
信息科学 | 智慧医疗中具有策略完全隐藏的属性基加密方案

信息科学 | 智慧医疗中具有策略完全隐藏的属性基加密方案

摘要：随着物联网和云计算技术的快速发展，智慧医疗的医疗质量已经得到显著提高，但是医疗系统仍然存在数据安全和用户隐私泄露问题。基于密文策略的属性加密(Ciphertext-Policy Atribute Based Encryption，CP-ABE）被认为是目前最有效的解决方案之一。然而在大多数的CP-ABE方案中攻击者可以从访问策略中获取用户隐私信息，而且由于解密密钥仅与属性相关联，与用户身份无关，所以当密钥泄露时无法准确确认用户的身份。针对上述问题,本文提出了一种策略完全隐藏的可追踪可撤销的CP-ABE方案,使用隐匿集合求交(Private Set Intersec-tion,PSI)技术隐藏策略中的属性值和属性名称,采用与用户相关联的二叉树来追踪和撤销用户。为了提高该方案在加解密阶段的速度,引入离线/在线加密和外包解密技术。最后基于q-BDHE(q-Bilinear Diffie-Hellman Expo-nent)假设，证明了该方案的安全性，实验结果表明该方案加密和解密算法花费时间呈常量级，相比其他方案，效率有显著提升。
物理 | 四阶衍射对双曲余弦高斯光束传输的影响

物理 | 四阶衍射对双曲余弦高斯光束传输的影响

摘要：基于光束在包含四阶衍射效应强非局域非线性介质(抛物势)中的传播模型——(1+1)维线性薛定谔方程，本文数值分析了带有初始啁啾的双曲余弦高斯光束的传输动力学。结果表明：不论初始输入的双曲余弦高斯光束是单峰结构还是双峰结构，无初始啁啾的光束演化均保持良好的周期脉动传输行为，正常四阶衍射效应会使其脉动周期变小，而反常四阶衍射效应会使其脉动周期变大；如果初始光束中心位置不在 x=0 点，双峰结构的双曲余弦高斯光束由于初始偏移速度的不同，两个子光束各自沿着周期相同、振荡幅度不同的"Z字"型轨迹演化，而四阶衍射效应的存在会破坏其演化的周期性，使光束发生严重的分裂现象；初始啁啾和抛物势的存在均会对光束脉动的幅度和周期产生一定的影响。
物理 | 扩展Su-Schrieffer-Heeger模型中的拓扑安德森绝缘体

物理 | 扩展Su-Schrieffer-Heeger模型中的拓扑安德森绝缘体

摘要：本文研究了具有准周期调制的扩展Su-Schriefer-Heeger(SSH)模型的拓扑和局域化性质。通过数值计算实空间绕数和分析零模的局域化长度，得到了拓扑相图,发现当跃迁强度在一定范围内时，随着准周期势的增强，系统出现重返拓扑安德森绝缘相(RTAI)的行为，这与传统的准周期势调制的系统有所不同。另外，通过对系统的局域化性质分析发现，在准周期势的调制下系统经历了扩展相、中间相(具有迁移率边)和局域相，其中中间相由扩展态、临界态和局域态组成。利用逆参与率和归一化参与率表征扩展态与局域态。此外，通过分形维度的有限尺寸标度分析，清晰展示了中间相区的组成。
物理 | 基于特征模分析提高高频增益的宽带超表面天线设计

物理 | 基于特征模分析提高高频增益的宽带超表面天线设计

摘要：本文提出了一种工作频带内增益波动小于2.2dB的宽带超表面天线。天线由三层金属和两层介质构成，上层金属采用表面电流设计自由度比较高的非周期结构，中间金属接地层刻蚀矩形缝隙，下层金属为微带馈线。初始天线的超表面结构为 4×4 的非周期金属贴片，初始天线的阻抗带宽为 4.89GHz～7.5GHz ，工作频带内低频段的增益在6.7dBi\~8.9dBi之间，但是天线在 7.4GHz 的增益仅为 3.4dBi_c 之后利用特征模分析法对初始超表面进行分析和优化。通过在P2单元加载y方向缝隙，抑制 7.4GHz 附近辐射特性旁瓣较大的高阶模式，而不影响辐射特性良好的基本模式，从而提高天线在 7.4GHz 的增益。优化后的天线阻抗带宽为 4.89GHz～7.41GHz ，相对带宽为41%,7.4GHz 的增益从3.4dBi提高到7.28dBi，整个工作频带内增益为 6.7dBi～8.9dBi 。之后对天线进行了加工测试，实验结果与仿真结果基本一致。本文设计的天线覆盖了5GHz宽带无线接入频段和车联网频段，应用场景广泛。
物理 | 不平衡调制的连续变量测量设备无关量子密钥分发方案

物理 | 不平衡调制的连续变量测量设备无关量子密钥分发方案

摘要：离散调制连续变量测量设备无关量子密钥分发协议在低信噪比条件下，具有较高的协调效率，且实验实现条件相比于高斯调制方案更简单。然而，发送端传统的平衡调制模式并不能使协议安全密钥速率和安全传输距离达到最佳。本文采用不平衡调制模式，并利用等效纠缠理论模型，分别在对称和非对称信道条件下，详细计算了发送端不平衡调制下三态和十二态离散调制连续变量测量设备无关量子密钥分发协议的安全密钥速率和安全传输距离。结果表明，对称和非对称传输距离条件下，不平衡调制模式相比平衡调制模式安全传输距离分别提高了0.16km 和 5.43km 。在不改变协议基本框架前提下，本文使用的调制方法优于传统调制模式，对进一步简化系统，降低实验成本提供了理论支撑。
化学 | 氮掺杂磁性石墨烯的自催化热解合成机制与性能研究

化学 | 氮掺杂磁性石墨烯的自催化热解合成机制与性能研究

摘要：针对现有磁性石墨烯合成工艺复杂、成本高昂及磁性颗粒分散不均等问题，本研究提出基于石墨相氮化碳0 (g-C₃N₄) 与二茂铁协同自催化热解的一步法制备氮掺杂磁性石墨烯。通过调控热解温度 450^°C～720^°C ，精准控制磁性组分比例与碳层厚度，并系统揭示了材料形成机制： g-C₃N₄ 作为碳/氮前驱体，其热解产物通过碳热还原将二茂铁衍生的铁氧化物转化为碳包覆铁碳化物(5\~8层石墨烯壳层，间距 0.34nm ），同时铁物种催化 sp² 碳网络重构（XPS显示 C=C 峰强度提升 75% ）。研究结果表明，所得材料兼具高比表面积 344.25m²/g 、均匀介孔结构（孔径15.38nm )及多功能特性：电磁性能方面，材料在 2mm 厚度下于 10.2GHz 处呈现一7dB的局部反射损耗极值；当厚度优化至 3.5mm 时，其有效吸收带宽（反射损耗 ?-10dB )扩展至 7.4GHz （覆盖） 8GHz～15.4GHz ，展现出宽频电磁调控能力；压阻响应性显著， 32MPa 压力下电阻率降至 0.2Ω?cm ；磁化强度达，极低的剩磁比ΔMr/Ms≈0.02 ，矫顽力 0.046356T ，呈现典型软磁特性。材料表面亲水性（接触角 36.6^° )与氮掺杂（质量分数3.78% )协同提升了环境介质相容性。相较于传统多步法，该方法通过自催化机制简化工艺，显著改善了磁性颗粒分散稳定性难题，为电磁屏蔽与环境修复领域的应用提供了高性能材料基础。
化学 | 含噻分易基聚合物对半导体型单壁碳纳米管的分离

化学 | 含噻分易基聚合物对半导体型单壁碳纳米管的分离

摘要：共轭聚合物包裹法(CPE)因其低成本、可扩展等优势成为获得高纯度单壁碳纳米管(s-SWCNTs)s-SW-CNTs最有前景的方法之一。但是纯化后的s-SWCNTs表面的聚合物对电子器件有一定影响，因此需要脱除残留聚合物。本工作通过亚胺键连接，在苏上引入噻吩、联噻吩，得到了两种可降解共轭聚合物P1和P2。实验结果表明，聚合物在非极性溶剂甲苯中对一氧化碳歧化法合成的HiPCO-SWCNTs( 0.8nm～1.2nm ）和电弧法合成的Arc-SWCNTs( 1.2nm～1.7nm ）均表现出优异的s-SWCNTs选择性。其中(9，5）、(9，7)和(8，7)手性的s-SWCNTs含量最高。P2的分散能力较强而P1的分选性较好。而且与传统聚合物相比，这两种聚合物在酸性条件下均可解聚成单体被干净地去除，从而得到表面干净的s-SWCNTs。在碳管分离领域为开发可降解性质的共轭聚合物奠定了实验基础。
化学 | 望江南中黄酮成分提取、结构鉴定及抗氧化活性分析

化学 | 望江南中黄酮成分提取、结构鉴定及抗氧化活性分析

摘要：为了挖掘望江南（Cassia occidentalis Linn)中的黄酮类成分，并评价望江南中黄酮成分的抗氧化效果。本文采用凝胶、硅胶柱层析以及半制备高效液相色谱技术对望江南中黄酮类成分进行分离制备，运用质谱(MassSpectrometry,MS)和核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)等波谱技术对黄酮成分进行结构鉴定。从望江南中分离鉴定11个黄酮成分，包括1个黄酮醇和2个查尔酮成分。其中化合物3，4,6，7,8,10和11均是首次从该植物中获得，并首次报道了化合物11(Robtein)的 ¹³C -NMR数据。通过清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1，1-di-phenyl-2-picryl-hydrazyl radical,DPPH）自由基法和氧化自由基吸收能力（Oxygen RadicalAbsorbance Capacity，ORAC)法评价了11个黄酮成分的抗氧化能力，结果显示11个黄酮成分均显示出较好的抗氧化能力。以上结果表明黄酮类成分是望江南中一类的重要活性物质。
化学 | 三维硼基纳米转子 B₇Mg₂M （ M=Li ，Na，K的理论研究

化学 | 三维硼基纳米转子 B₇Mg₂M （ M=Li ，Na，K的理论研究

摘要：基于第一性原理计算方法，在 PBE0/6-311+G( d)等级系统性研究了 B₇Mg₂M 0 ΔM=Li ，Na,K)三元硼基纳米团簇。计算结果显示， B₇Mg₂M 团簇全局极小结构是由 Mg₂ 单元轮和M原子耦合形成的三维层状结构， Mg₂ 单元在 B₇ 轮上方自由旋转，在耦合簇单、双和微扰三激发方法（Coupled Cluster Singles Doubles Perturbative Triples，CCSD(T))水平下转动能垒为 0.53kcal?mol^-1 ，是一个新的三维立体硼纳米转子。 B₇Mg₂M （ M=Li ，Na,K)团簇可以描述为 [Mg₂]²⁺[B₇]^3-[M]⁺ 电荷转移复合物， [Mg₂]²⁺-[B₇]^3--[M]⁺. 之间主要存在的是静电作用。成键分析表明体系具有 6σ/6π 双重芳香性，等化学屏蔽表面分析进一步验证了这一特性。其中， 6σ/6π 离域电子促使 Mg₂ 单元能在B分子轮上方实现超低阻旋转， 400K 下的分子动力学模拟验证了这一结构流变特性，该研究为三维立体硼基纳米转子的设计提供了理论依据。
生命科学与环境科学 | 丛枝菌根真菌对白茅枯落物养分特征及酶活性的影响

生命科学与环境科学 | 丛枝菌根真菌对白茅枯落物养分特征及酶活性的影响

摘要：在受损生态系统中，枯落物作为土壤有机质的主要来源，对改善矿区土壤肥力具有重要作用。本研究模拟铜尾矿贫瘠土壤环境，研究不同氮素水平下接种近明球囊霉(GC）、幼套球囊霉(GE）根内球囊霉(RI)和摩西管柄囊霉(FM)四种AMF对白茅枯落物属性及其酶活性的影响。研究结果表明，矿砂中接种GE可显著提高白茅枯落物总氮含量。低氮处理下，接种GC和GE提高了白茅枯落物纤维素酶活性，RI可提高蔗糖酶活性。非矿砂高氮处理下，枯落物pH与多酚氧化酶和脲酶活性均显著负相关，低氮处理下，枯落物pH与脲酶和过氧化氢酶显著正相关。矿砂低氮条件下，枯落物蔗糖酶活性均与枯落物总碳和pH显著正相关，多酚氧化酶活性与枯落物硝态氮含量、枯落物pH呈显著正相关。该研究对铜尾矿受损生态系统枯落物分解机制的研究有一定意义，对筛选有益的微生物菌种资源，提高矿区生态系统物种循环和营养转化效率有正向作用。
生命科学与环境科学 | GRK2和GPR161协同调控Hedgehog(Hh)通路下游信号转导的研究

生命科学与环境科学 | GRK2和GPR161协同调控Hedgehog(Hh)通路下游信号转导的研究

摘要：G蛋白偶联受体激酶2(GRK2)和G蛋白偶联受体161（GPR161)分别为脊椎动物Hedgehog(Hh）信号通路下游的正向和负向调控因子。然而，两者在调控Hh信号转导中是否具有协同机制尚不清楚。本研究通过构建斑马鱼gpr161缺失突变体发现,Gprl61功能缺失导致斑马鱼Hh通路活性出现轻微上调，进一步证实了GPR161在脊椎动物Hh通路中保守的负调控作用。同时，通过对Gpr161亚细胞定位的研究发现，在grk2突变体中，Gpr161仅在初级纤毛中驻留，表明Grk2对Gpr161向初级纤毛外转运具有重要调控作用。蛋白质相互作用研究显示,Grk2通过其G蛋白信号转导调节分子(RegulatorofG protein Signaling,RGS)结构域特异性结合Gprl61的C端结构域,提示Grk2可能通过调控Gpr161介导Hh通路下游的信号转导过程。这些结果为进一步深入探究Hh通路下游信号转导机制提供了新的科学证据和线索。
生命科学与环境科学 | 香蒲与水葱根内真菌多样性特征及功能分析

生命科学与环境科学 | 香蒲与水葱根内真菌多样性特征及功能分析

摘要：湿地植物根内生微生物与其寄主植物相互作用、共同进化，表现出高度的宿主特异性。本研究利用高通量测序对香蒲（Typha orientalis）、水葱（Scirpus validus）两种挺水植物根内真菌的结构和多样性进行了分析，研究了不同植物物种对根内真菌群落结构和功能的影响。结果表明：水葱根内真菌的Simpson指数、Ace指数和Chao指数均显著高于香蒲（ (P<0.05 ），香蒲根内真菌的Shannon指数显著高于水葱 (P<0.05) ；用非度量多维尺度分析(Non-metric Multidimensional Scaling,NMDS)分析结果表明,香蒲和水葱根内真菌群落结构差异显著（ (P<0.01 ）；香蒲和水葱根内真菌在组成上优势类群比较一致，其中一些优势类群的占比在两种植物间差异显著 (P<0.05 ；进一步通过共现网络分析表明，香蒲和水葱的根内生真菌网络结构的复杂性和紧密性不同，且香蒲与水葱根内真菌关键网络节点不同，并执行不同的功能。本研究以期为植物微生物组在湿地生态系统的保护和修复提供数据支持。

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