长江平原区乡村景观的结构、管理及其对土壤氮磷的影响

通过实地研究主要位于宜兴市域的区域乡村景观代表性样方,评价并阐明了人口密集的长江平原区乡村景观的结构、管理与土壤全氮、全磷密度和储量的关系.景观绘图是基于1m分辨率的IKONOS影像并采用生态立地分类及绘图标准,通过直接解译和实地检验对均质景观缀块进行分类和绘图;依据区域权重分层取样方法,在生态立地缀块中随机设定取样点进行土壤或底泥取样;通过自助法对12个样方重取样,用区域多变量最优化方法计算样方的区域权重,并结合不确定性分析模型评价区域土地利用/覆被、土壤全氮和全磷储量.结果表明:在85.24×103km2的长江平原区乡村景观面积范围内,0～30cm土壤全氮、全磷储量分别为29.87Tg N和 19.79Tg P.最大的5种土地利用/覆被的类型为水田、水产养殖、非渗漏性建筑用地、旱地1年生作物和闲置水域,占区域总面积的82.9%;其土壤全氮、全磷储量分别占区域总量的82.6%和80.8%.其中平原稻田面积为38.93×103km2,占总面积的45.5%;其0～30cm土壤全氮、全磷储量分别高达15.26Tg N和9.13Tg P,分别占总储量的51%和45%.揭示了人口密集的乡村景观中土地利用/覆被方式对区域土壤全氮、全磷的影响模式.这种在小尺度下对土地管理调查,土壤全氮、全磷及其它生态特征研究方法的精确度明显优于传统的基于30～1000m分辨率遥感影像的土地覆被研究.     

肌球蛋白Ⅵ定向运动的蒙特卡罗模拟

根据myosin Ⅵ分子马达头部核苷的变化建立一个四态循环,然后利用蒙特卡罗方法模拟分子马达的动力学性质,讨论了myosin Ⅵ速度、滞留时间与溶液中ATP浓度、ADP浓度和负载力F的关系。模拟得到：myosin Ⅵ会在轨道微丝上进行梯跳运动并且每次在微丝上的滞留时间并不相同;另外,myosin Ⅵ的速度会随着ATP浓度的增加而增大,随着ADP浓度和负载力的增加而减小;负载力对myosin Ⅵ在胞内执行输运还是连接功能起一定的调节作用。     

基于模型数据融合的长白山阔叶红松林碳循环模拟

 充分、有效地利用各种陆地生态系统碳观测数据改善陆地生态系统模型, 是当前我国陆地生态系统碳循环研究领域亟待解决的重要问题之一。该研究以2003~2005年长白山阔叶红松林的6组生物计量观测数据和涡度相关技术测定的碳通量数据为基础, 利用马尔可夫链-蒙特卡罗方法对陆地生态系统模型的关键参数(即碳滞留时间)进行了反演, 进而预测了长白山阔叶红松林生态系统碳库、碳通量及其不确定性。反演结果表明, 长白山阔叶红松林叶凋落物和微生物碳的平均滞留时间最短, 为2~6个月; 其次是叶和细根生物量碳, 二者的平均滞留时间为1~2 a; 慢性土壤有机碳的平均滞留时间为8~16 a; 碳在木质生物量和惰性土壤有机质库中的滞留时间最长, 平均滞留时间分别为77~109 a和409~1 879 a。模拟结果显示, 碳库和累积碳通量模拟值的不确定性将随着模拟时间的延长而增大。当气温升高10%和20%时, 长白山阔叶红松林总初级生产力年总量将分别增加6.5%和9.9%, 净生态系统生产力(NEP)年总量的变化取决于土壤温度的变化。若土壤温度保持不变, NEP年总量将分别增加11.4%~21.9%和17.6%~33.1%; 若土壤温度也相应升高10%和20%, NEP年总量的增幅反而下降甚至低于原来的水平。假设气候和植被保持在2003~2005年的状态, 2020年长白山阔叶红松林NEP年总量为(163±12) g C·m^–2·a^–1, 土壤呼吸年总量为(721±14) g C·m^–2·a^–1。马尔可夫链-蒙特卡罗方法是反演模型参数、优化模拟结果和评估模拟结果不确定性的有效方法, 但今后仍需在惰性土壤碳滞留时间的估计、驱动数据和模型结构的不确定性分析、模型数据融合方法方面进行深入研究, 以进一步提高碳循环模拟的准确性。     

蒙特卡罗法在化感作用全区间抑制强度评估(wholerange assessment)中的应用

植物化感作用的强弱与化感物质的作用浓度相关.化感作用全区间抑制强度指数(Whole-range assessmentindex)是用于评估植物在一定的化感物质作用范围内所受化感作用总体抑制程度的一种方法.在对非线性剂量响应进行曲线拟合的基础上,本研究应用蒙特卡罗模拟法为计算化感作用全区间抑制强度指数提供了一种科学的数学计算方法,并应用该计算方法分析了番茄水浸提液对生菜、萝卜、白菜、菜心、包心菜、豆角和水稻的化感作用强度.     

蒙特卡罗模拟多束光辐照下生物组织中的光吸收分布

用蒙特卡罗方法模拟了均匀分布光和高斯分布光在生物组织内的传播。通过比较单束以及多束均匀分布光和高斯分布光照射下组织内的光子能量分布规律,分析了不同光源和光斑大小对光吸收分布的影响。结果表明:与均匀光束比较,高斯光束辐照时,激光能量较为集中,但侧向传播范围较窄。在总功率相同的情况下,使用单束大功率宽光源与多束功率较小的小光斑光源均能明显地增大光的侧向传播距离,但使用多束功率较小的小光斑光辐照时生物组织中的最大光吸收率增大。多束组合光源光束间距对光吸收分布影响很大。     

肺炎克雷伯杆菌对抗菌药物耐药性变化的影响

目的:监测几种临床常用抗菌药物对肺炎克雷伯杆菌最低抑菌浓度(MIC)变化情况,在临床工作中帮助选择合理的初始化抗菌治疗方案。方法:本研究选择哌拉西林他唑巴坦、头孢哌酮舒巴坦、拉氧头孢钠、左氧氟沙星及头孢他啶5种常用的抗革兰氏阴性杆菌感染的治疗药物作为初始经验性治疗方案,使用随机法将5种抗菌方案分配到5个观察组,5个观察组于2011.07-2012.07间各自采集HAP患者痰标本,筛选出其中ESBLs(-)肺炎克雷伯杆菌资料,并于2012.08-2013.08间分别使用1种拟定的抗菌治疗方案进行HAP的初始化治疗。使用Crystal Ball软件进行蒙特卡罗模拟计算上述5种药物常用方案的两个阶段的累计反应分数(CFR),比较其效果。结果:(1)在按规定方案治疗1年后,头孢哌酮钠舒巴坦、哌拉西林他唑巴坦、拉氧头孢钠、左氧氟沙星组有效率改变均无统计学意义,头孢他啶组固定初始化治疗1年后有效率下降,有统计学意义(P=0.037);(2)对各科室初始化方案再次进行了蒙特卡罗模拟,对比后发现头孢他啶方案CFR较前下降明显,其余方案CFR差异小。结论:蒙特卡罗模拟法可计算出用药方案达到药效学指标的概率,以CFR为标准可以更为直观的选择经验性治疗方案,并有效的监测细菌耐药性的变化。     

从氨基酸序列预测蛋白质折叠速率

蛋白质折叠速率预测是当今生物物理学最具挑战性的课题之一．近年来,许多科研工作者开展了大量的研究工作来探索折叠速率的决定因素,许多参数和方法被相继提出．但氨基酸残基间的相互作用、氨基酸的序列顺序等信息对折叠速率的影响从未被提及．采用伪氨基酸组成的方法提取氨基酸的序列顺序信息,利用蒙特卡洛方法选择最佳特征因子,建立线性回归模型进行折叠速率预测．该方法能在不需要任何(显示)结构信息的情况下,直接从蛋白质的氨基酸序列出发对折叠速率进行预测．在Jackknife交互检验方法的验证下,对含有99个蛋白质的数据集,发现折叠速率的预测值与实验值有很好的相关性,相关系数能达到0.81,预测误差仅为2.54．这一精度明显优于其他基于序列的方法,充分说明蛋白质的序列顺序信息是影响蛋白质折叠速率的重要因素．     

关于医疗服务连续性的研究

医疗服务的连续性对维护居民健康是十分必要的。医疗服务连续性内涵深刻,必须进行严密的制度设计,并采取一定的策略措施,以保证居民医疗服务连续性的实现,通过蒙特卡罗模拟对居民医疗服务连续性进行评价。     

面向虚拟筛选的GPU加速的分子对接方法

虚拟筛选是在计算机上对化合物分子进行模拟预筛选,找出容易和药物靶标结合的小分子(配体),从而降低实际实验测试次数,提高药物先导化合物的发现效率。常用的分子对接软件可以用于基于结构的虚拟筛选,寻找配体与靶标的最佳的作用模式和结合构象,并通过打分函数来筛选出潜在的配体。现有的对接软件如AutoDock Vina等在分子对接过程中需要耗费大量时间和计算资源,特别是面对大规模分子对接时,过长的筛选时间不能满足应用需求,因此,本文在最高效的QVina2对接软件基础上,提出一种基于GPU的QVina 2并行化方法QVina2-GPU,利用GPU硬件高度并行体系加速分子对接。具体包括增加初始化分子构象数量,以扩展蒙特卡罗的迭代局部搜索中线程的并行规模,增加蒙特卡罗的迭代搜索的广度以减少每次蒙特卡罗迭代搜索深度,并利用Wolfe-Powell准则改进局部搜索算法,提高了对接精度,进一步减少蒙特卡罗迭代搜索深度,最后,在NVIDIA Geforce RTX 3090平台上在公开的配体数据库上验证了QVina2-GPU的性能,实验表明在保证分子对接精度的基础上,我们提出的QVina2-GPU对Qvina2的平均加速比达到5.18倍,最大加速比达到12.28倍。     

强脉冲光治疗鲜红斑痣的血管能量分布模拟

根据鲜红斑痣的病理特点,建立分层模型中包含分立血管的皮肤模型,以血管为主要研究对象,用蒙特卡罗的模拟方法模拟在强脉冲光系统治疗鲜红斑痣中,血管中光能量密度的分布规律.结果显示与单波长激光相比,强脉冲光照射下血管中光能量的分布更加均匀,在光束传输方向上能量梯度更平坦;且血管中能量极大值更小.