綠樹陰濃夏日長，八月已到。華東師范大學近期科研工作取得系列重要進展，快來一探究竟！
· 精密光譜科學與技術領域
01 揭示功能化拓撲索烴分子圓偏振發光機制
分子運動對核心生命過程至關重要，激發了對人工分子機器的研究。其中，機械互鎖分子被譽為構建分子機器的理想藍圖或基礎構件，特別是具有圓偏振發光性的互鎖分子，可拓展其在生物醫學和光學中的應用。但由于缺乏有效的實驗手段實現對圓偏振發光動力學的實時監測，限制了相關研究。近日，精密光譜科學與技術國家重點實驗室陳縉泉教授團隊開發了國際上首臺納秒級圓偏振發光光譜系統，實現了對特定分子體系圓偏振發光機制的解析，相關成果發表在Angew. Chem. Int. Ed。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.202407929
· 物理學與電子學領域
01 首次“看見”范德華滑移鐵電半導體中的原子尺度極化翻轉
為了實現高密度存儲、延續摩爾定律，探索具有二維極限厚度鐵電體是目前研究的熱點和難點之一，近年來具有層狀結構的二維滑移鐵電材料的快速發展為該領域帶來了新契機。目前，有關二維滑移鐵電材料鐵電性的起源和自發極化機制（如離子位移、原子位移、層間滑移、扭角堆垛等），特別是外場調控下滑移鐵電極化翻轉的動力學過程仍不清晰，直接制約了新型二維鐵電材料的開發及應用。
近日，極化材料與器件教育部重點實驗室段純剛教授研究團隊聯合上海電機學院金敏教授團隊，采用原子級別原位球差電鏡技術開展了系統的二維滑移鐵電極化翻轉微觀機制的研究。他們首次從原子尺度上觀測到滑移鐵電半導體γ-InSe中層間的定向滑移，以及該層間滑移所引起的極化翻轉過程。研究成果以Atomic-level polarization reversal in sliding ferroelectric semiconductors為題發表于Nature Communications上。
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https://doi.org/10.1038/s41467-024-48218-z
02 光生自旋流提供了自旋電子器件設計新思路
近日，極化材料與器件教育部重點實驗室孫琳教授課題組在W/YIG雙層膜中觀察到了光生自旋流。該工作厘清了光生自旋流現象中自旋光伏效應和自旋塞貝克效應的產生條件，提供了自旋光伏效應存在的實驗證據，并進一步揭示了自旋光伏效應的微觀機制。該研究可為光生自旋流原型器件的設計提供理論參考。
研究成果以Origin of the light-induced spin currents in heavy metal/magnetic insulator bilayers為題在Nature Communications在線發表。孫琳教授為通訊作者，研究生王鴻如為本文的第一作者。
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https://www.nature.com/articles/s41467-024-48710-6
03 具有可調諧負/正光電導效應的范德華異質結及其圖像預處理
物理與電子科學學院胡志高教授團隊在石墨烯/InSe基二維范德華異質結光電晶體管中觀測到可調諧正負光電導現象，并成功模擬了視網膜預處理過程，顯著提升了視覺信息的傳輸質量和效率。該工作為光電導效應的可逆調節和人工視覺系統構建提供了新思路和新方向，為下一代光電子器件的集成發展奠定了基礎。相關研究成果以Tunable Negative and Positive Photoconductance in Van Der Waals Heterostructure for Image Preprocessing為題發表在Advanced Materials上，張金中副教授為論文共同通訊作者。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202401585
04 應力誘導的單層Janus-GeSe
物理與電子科學學院極化材料與器件教育部重點實驗室鐘妮教授團隊深入研究第四主族單硫化物GeSe的2D Janus狀態，展示了利用機械力調控極化的新策略。該工作首次利用納米探針在單層GeSe中引入了一種通過調制翹曲結構產生的新型2D Janus狀態。通過SPM、 STEM、DFT等方法，實現并觀察到了力誘導的原子級不對稱翹曲畸變引起的面外、面內極性，為配置新型2D極化材料提供新穎的視角，具有巨大的應用前景。相關成果以Two-dimensional Janus Polarization Functioned by Mechanical Force為題發表于Advanced Materials上。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202403929
05 磁學表征揭示層狀氧化物正極中氧化態晶格氧的失穩機制
物理與電子科學學院李超青年研究員通過原位電子順磁共振、固態核磁共振等表征，發現P3-Na0.6Li0.2Mn0.8O2在高壓弛豫過程π-相互作用的氧會逐漸轉化為σ-相互作用的氧，同時伴隨著O-O二聚和局部結構重組。這種以氧為中心的鍵重組與充電態中Li+從堿金屬層向過渡金屬層的自發遷移緊密相關，并造成了超結構有序的部分重建。該成果以Destabilization of Oxidized Lattice Oxygen in Layered Oxide Cathode為題發表在ACS Nano上。
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https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.4c03643
06 成功開發電原位核磁共振技術并應用于電催化CO2還原過程的原位觀測
上海市磁共振重點實驗室姚葉鋒研究員、王雪璐教授團隊成功開發原位電化學磁共振技術，通過碳纖維絲電極、質子膜封裝、磁屏蔽導線與毛細線管路通氣等核心技術成功設計了新型三電極原位電催化微反應池，解決了通電且固液氣共存帶來的磁場擾動難題，實現了產物不分離的情況下對CO2電還原過程中重要機理問題研究及產物動態屬性解析。相關研究成果于6月26日以Operando electrochemical NMR spectroscopy reveals a water-assisted formate formation mechanism為題，發表在Chem雜志。
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https://doi.org/10.1016/j.chempr.2024.06.001
07 2D/3D混合維度異質結的多重光電響應機制的協同作用
光電探測器（PDs）是光信號轉換為電信號的光電子器件，應用于信息感知領域。為滿足PDs向多功能智能化方向的發展需求，物理與電子科學學院白偉教授/唐曉東教授團隊和復旦大學陳艷青年研究員/王建祿教授團隊利用Te薄膜P型導電性及WSe2半導體的雙極性與塞貝克系數可調性，構筑了Te/WSe2同性異質結，實現了多重光電響應機制的協同作用以及瞬態的正負光電響應，可模擬視覺神經沖動信號的信息傳遞過程。該研究為異質集成、多功能和智能光電感知系統提供了一種新的策略。
該成果以Electrically Tunable Multiple-Effects Synergistic and Boosted Photoelectric Performance in Te/WSe2 Mixed-Dimensional Heterojunction Phototransistors為題發表在Advanced Science期刊上。
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https://doi.org/10.1002/advs.202400018
· 化學領域
01 “鈦硅分子篩催化技術”科技成果通過專家評價，達到國際領先水平
5月11日，中國化工學會召開由華東師范大學牽頭完成的科技成果評價會，專家委員會一致認為，“新一代鈦硅分子篩及其酮氨肟化綠色催化技術與工業應用”成果“屬國際首創，整體技術處于國際領先水平”。
過去20年基于“綠色碳科學”理念，化學與分子工程學院上海市綠色化學與化工過程綠色化重點實驗室與石油化工分子轉化與反應工程全國重點實驗室開展大宗化學品清潔生產催化技術的產學研合作研究，形成了該創新成果。
02 發現抗骨質疏松活性分子
隨著人口老齡化的加快，骨質疏松癥已成為全世界面臨的重大公共衛生問題。化學與分子工程學院仇文衛教授課題組應用雜環融合策略，設計合成了一系列雙降醇衍生物，發現化合物SH442在體內外均具有顯著的抗骨質疏松活性，有望成為開發新型抗骨質疏松藥物的候選物。該研究工作為發現抗骨質疏松活性物質提供了新的思路與策略。相關成果發表于Journal of Medicinal Chemistry。
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https://pubs.acs.org/doi/epdf/10.1021/acs.jmedchem.4c00349
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JMC | 仇文衛團隊報道從天然產物衍生物中發現抗骨質疏松活性分子
03 新型手性硫酚催化的不對稱氫胺化反應
手性分子的對映體往往表現出截然不同的生物活性，不對稱催化是合成手性分子單一對映體的高效方法。氫原子轉移雖已存在于生物體內，但在生物體外由于催化劑的手性空間與自由基轉移位點相距較遠，使手性控制變得困難。近日，化學與分子工程學院董開武教授團隊發展了一類手性硫酚氫供體催化劑，高對映選擇性地實現了不對稱氫胺化環化，合成一系列結構豐富的手性哌啶類分子，實現了抗癌藥物尼拉帕利的形式合成。
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https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.4c04596
04 DNA拓撲圖形計算
化學與分子學院裴昊教授與上海交通大學樊春海院士于近期合作開發了一種拓撲編程的DNA折紙系統，這種拓撲變構的DNA折紙可形成動態支架在納米尺度上編碼信號節點的連接模式與連通性，建立拓撲圖形計算新模式。研究成果以“在拓撲編程DNA折紙上編碼信號傳播（Encoding signal propagation on topology-programmed DNA origami）”為題，于6月17日發表在《自然·化學》（ Nature Chemistry）雜志。
基于DNA折紙系統的拓撲轉換與計算
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https://www.nature.com/articles/s41557-024-01565-2
05 拓撲手性側基對螺旋手性主鏈的精準誘導與調控
拓撲手性是指物體無法通過三維空間的持續形變轉換成為其鏡像的特性，其不具有傳統意義上的手性中心，且具有較高的構型穩定性和多個構象異構體。化學與分子工程學院楊海波教授和王威研究員團隊成功構筑了首例以聚苯乙炔為主鏈的聚拓撲手性[2]索烴，并應用拓撲手性[2]索烴側基的多重共構象精準調控，實現了主鏈螺旋的多態手性開關響應。相關研究成果以Inducing and Switching the Handedness of Polyacetylenes with Topologically Chiral [2]Catenane Pendants為題，發表在Angewandte Chemie International Edition雜志。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202408271
· 數學領域
01 Lax對信息神經網絡求解可積系統
數學科學學院陳勇教授自2019年提出可積深度學習理念和框架以來，帶領團隊持續深耕細作、不斷探索。近期，陳勇教授和蒲俊才博士開創性地將可積系統的Lax對集成到深度神經網絡中，提出適用于可積系統的Lax對信息神經網絡（LPNNs），包括LPNN-v1和LPNN-v2。LPNN-v1對于一類可積系統在訓練效率方面明顯優于標準PINN，LPNN-v2在訓練精度方面通常優于標準PINN。LPNNs為研究可積系統的數據驅動局域波解和譜問題，發現未知局域波解、新可積系統甚至是新Lax對提供了嶄新的思路、方法和途徑。
該成果于5月10日以Lax pairs informed neural networks solving integrable systems為題發表在Journal of Computational Physics上。
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https://doi.org/10.1016/j.jcp.2024.113090
02 構建引力場下歐拉方程的保平衡態保界高精度算法
數學科學學院青年研究員杜潔聯合密歇根理工大學的楊揚教授團隊最近針對引力場下的歐拉方程數值求解問題，建立了可以同時保持穩態解和維持物理量正性的高精度間斷有限元方法。通過避免非物理值可以有效提升方法穩健性，同時可以用較小的計算代價準確捕捉穩態解及其附近小擾動解。
相關成果于5月15日以Well-balanced positivity-preserving high-order discontinuous Galerkin methods for Euler equations with gravitation為題發表于Journal of Computational Physics。數學科學學院青年研究員杜潔為第一作者。
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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021999124001268
· 生命科學領域
01 發現先天恐高反應的神經環路
5月3日，生命科學學院袁小兵教授/潘逸萱副研究員團隊于期刊Nature Communications發表題為A non-image-forming visual circuit mediates the innate fear of heights in male mice的研究論文，對小鼠先天恐高反應的神經機理進行了深入探討。該工作構建了研究小鼠先天性恐高的行為學范式，發現視覺是介導恐高反應的主導因素，但恐高反應并不依賴成像視覺，進一步發現小鼠大腦中存在兩條神經環路，在調控先天恐高反應中發揮相反的作用。該研究為理解恐高這一重要的生命現象提供了開創性的思路和見解。
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https://www.nature.com/articles/s41467-024-48147-x
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http://www.um0x894.xyz/info/1094/66267.htm
02 植物源光敏色素伴侶蛋白助力哺乳動物基因表達調控
科學家們一直在尋找如何精確控制基因表達的方法，這對于生物合成和基因細胞治療等領域至關重要。最近的一項研究發現，來自植物的光敏色素伴侶蛋白可以在哺乳動物細胞中發揮重要作用。
6月8日，生命科學學院、上海市調控生物學重點實驗室、醫學合成生物學研究中心葉海峰研究員團隊在Nature Communications期刊發表了題為Exploring plant-derived phytochrome chaperone proteins for light-switchable transcriptional regulation in mammals的研究長文。該研究首次發現植物來源的光敏色素伴侶蛋白在哺乳動物細胞中具備轉錄激活子活性，進一步開發出了一種新型的光開關轉錄調控系統（PTRC），為生命科學基礎研究和生物醫學工程應用研究帶來了更大的可能性。
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https://www.nature.com/articles/s41467-024-49254-5
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http://www.um0x894.xyz/info/1094/66684.htm
03 發現灰霉菌通過調控檸檬酸分泌維持氧化還原穩態和致病力
5月30日，生命科學學院分子植物病理與果實品質安全課題組在微生物領域期刊mBio上發表題為The GATA transcription factor BcWCL2 regulates citric acid secretion to maintain redox homeostasis and full virulence in Botrytis cinerea的研究論文，揭示了灰霉菌通過調控檸檬酸分泌維持氧化還原穩態和致病力。
研究發現BcWCL2的缺失不僅會導致灰霉菌光敏表型喪失，而且Δbcwcl2突變菌株表現出檸檬酸分泌減少、侵染墊發育延遲、菌絲穿透能力減弱和致病力降低的表型。總之，BcWCL2可通過調控全局調節因子Bcvel1的表達，影響檸檬酸分泌和氧化還原平衡，進而在灰霉菌生長發育和致病過程中發揮重要作用。
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https://doi.org/10.1128/mbio.00133-24
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https://life.ecnu.edu.cn/45/e6/c18135a607718/page.htm
· 地理學領域
01 基于SDGSAT-1衛星夜間微光數據的SDGs指標遙感估算
監測評估聯合國可持續發展目標（SDGs）是應對不斷加劇的全球性危機的重要手段。目前衡量世界各國SDGs的實踐進展仍然面臨著巨大挑戰，其中，數據和方法缺乏是首要制約因素。
地理科學學院余柏蒗教授團隊基于新型的SDGSAT-1衛星數據，提出了SDGSAT-1夜間微光數據去噪方法，并針對SDG指標開發了通電區域識別、災害損失估算、路燈能耗計算的方法，成功估算了SDG指標7.1.1、11.5.2和子目標7.3，檢驗了SDGSAT-1數據在估算SDGs指標中的應用能力，也為SDGs的監測評估提供了一種基于遙感的解決思路和方法。相關研究成果發表在Remote Sensing of Environment上。
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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425724000907
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https://geo.ecnu.edu.cn/e6/6a/c43207a583274/page.htm
· 生態與環境科學領域
01 農業土壤中抗生素抗性基因-重（類）金屬抗性基因的共存證據
前期研究基于抗生素抗性基因（ARGs）和重（類）金屬抗性基因（MRGs）豐度之間的相關性，表明ARGs和MRGs可能共存于有機肥施用的農業土壤，但尚缺乏其共存于同一遺傳元件的證據。生態與環境科學學院張思宇研究員團隊對全球尺度的農業土壤宏基因組進行分析，揭示有機肥施用增加了土壤中ARG-MRG的共存類型，為有機肥施用促進土壤微生物組ARGs和MRGs共選擇提供了直接證據。
相關成果以Organic fertilization co-selects genetically linked antibiotic and metal(loid) resistance genes in global soil microbiome為題在Nature Communications在線發表。張思宇研究員為通訊作者，博士研究生劉子騰為論文第一作者。
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https://www.nature.com/articles/s41467-024-49165-5
· 河口海岸學領域
01 流域輸沙量減少和海洋風暴加強導致的全球水下三角洲隱性退化
河口海岸學國家重點實驗室汪亞平教授團隊在氣候變化和人類活動雙重壓力驅動下的三角洲地貌演化研究方面取得新進展，揭示在流域輸沙量減少和海洋風暴加強背景下，波浪是水下三角洲侵蝕過程中至關重要的因素，發現四十年來全球水下三角洲普遍存在著隱性退化風險。相關成果近日以Hidden delta degradation due to fluvial sediment decline and intensified marine storms為題發表于Science Advances期刊。
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https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk1698
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Science Advances發表最新研究成果：流域輸沙量減少和海洋風暴加強導致的全球水下三角洲隱性退化
02 濱海鹽沼濕地高時空分辨率凈生態系統CO2交換量估算新方法
濱海濕地生態系統能吸收多少大氣中的二氧化碳（CO2），這是面向國家碳中和，實現濱海藍碳有效管理的重要科學問題之一。近期，河口海岸學國家重點實驗室黃穎副研究員團隊提出了濱海鹽沼濕地高時空分辨率凈生態系統CO2交換量的估算方法，實現了濱海鹽沼濕地CO2吸收/排放量動態監測由點向面的跨越，相關成果以Capturing the net ecosystem CO2 exchange dynamics of tidal wetlands with high spatiotemporal resolution by integrating process-based and machine learning estimations為題，發表在Agricultural and Forest Meteorology上。
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https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2024.110045
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濱海鹽沼濕地高時空分辨率凈生態系統二氧化碳交換量估算新方法
03 物理條件對鹽沼短期演變格局的塑造作用
河口海岸學國家重點實驗室李秀珍研究員團隊在鹽沼濕地植被格局與關鍵生態過程相互作用方面取得新進展，揭示了水-沙-地貌共同作用下鹽沼先鋒植被演變格局在景觀水平的空間分異，闡明了物理條件塑造鹽沼景觀動態多樣性的關鍵機制。相關成果以Short-term evolution pattern in salt marsh landscapes: the importance of physical constraints為題發表于Landscape Ecology。
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https://link.springer.com/article/10.1007/s10980-024-01898-w
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物理條件對鹽沼短期演變格局的塑造作用
04 破解大規模地理時序數據交互式分析困境：用戶驅動的關鍵幀選取方案
近期，河口海岸學國家重點實驗室河口海岸數字孿生團隊取得了地理時序數據交互式探索分析的重要進展。相關成果以SalienTime: User-driven Selection of Salient Time Steps for Large-Scale Geospatial Data Visualization為題，發表于ACM Conference on Human Factors in Computing Systems（簡稱CHI '24）。ACM CHI是人機交互領域最具權威的國際會議之一，被列為CCF A類會議，其H-5指數達到122，Impact Score高達13.7。
本工作所涉及的代碼已開源至：
https://github.com/billchen2k/salientime
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https://dl.acm.org/doi/10.1145/3613904.3642944
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破解大規模地理時序數據交互式分析困境：用戶驅動的關鍵幀選取方案
· 計算機領域
01 認知癥非藥物干預研究獲ACM CHI 2024最佳論文獎
5月11日-16日，人機交互領域國際頂級學術會議ACM CHI 2024（CCF-A）在美國夏威夷召開。計算機科學與技術學院人機交互課題組孫玉靈博士以第一作者發表了題為Technology-Mediated Non-pharmacological Interventions for Dementia: Needs for and Challenges in Professional, Personalized and Multi-Stakeholder Collaborative Interventions的長文，并榮獲“最佳論文獎（Best Paper Award）”。
該研究主要關注以技術為媒介的認知癥非藥物干預，并從理療師視角分析了目前干預交互技術在支持專業、個性化、多角色和多方法協同的非藥物干預過程中所面臨的挑戰。
論文鏈接：
https://dl.acm.org/doi/full/10.1145/3613904.3641977
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http://www.cs.ecnu.edu.cn/1a/b5/c24535a596661/page.htm
· 統計學領域
01 隨機森林和神經網絡的有機結合
統計學院於州教授及其博士生邱銳、徐順拓，將隨機森林與神經網絡有機結合，提出了一種精度更高的回歸及分類方法。該方法結合了兩種技術的優點，尤其在小樣本、高噪音的數據類型中表現出色。通過隨機森林生成權重，神經網絡能夠更準確地擬合復雜函數，并在理論上證明了估計器的極大極小最優收斂速率。這一創新方法不僅提高了預測精度，還為解決導數估計及充分降維等任務提供了新的解決方案。相關論文Neural Networks Meet Random Forests在線發表于統計學期刊Journal of the Royal Statistical Society Series B。
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https://academic.oup.com/jrsssb/advance-article-abstract/doi/10.1093/jrsssb/qkae038/7679634
02 基于隨機森林的非歐數據回歸
統計學院邱銳博士在於州教授及美國伊利諾伊大學香檳分校朱若青副教授的指導下，針對一般度量空間中的復雜數據回歸問題進行了深入研究。基于隨機森林誘導的自適應權重提出了兩種局部非歐回歸方法，有效消減了現有方法存在的維數災難問題，并在大量數值實驗中驗證了新方法的優良效果。并且詳盡給出了估計器的一致性、非漸近收斂速率等理論結果，為復雜數據的分析提供了堅實的理論支撐。
其研究成果Random Forest Weighted Local Fréchet Regression with Random Objects在線發表于機器學習期刊Journal of Machine Learning Research。
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https://www.jmlr.org/papers/volume25/23-0811/23-0811.pdf
03 無估算塊缺失數據的半監督推斷
在半監督框架下，統計學院周勇教授團隊研究了高維線性模型中的單個或低維參數進行統計推斷問題，其中數據集是一個相對較小的標記塊缺失數據集和一個較大的未標記數據集的組合。提出了處理半監督分塊缺失數據的張量投影方法，所提出的方法同時利用了標記數據和非標記數據，而不需對缺失觀測數據進行任何估算或刪除，大大提高數據挖掘的效率。在正則條件下，建立了估計的漸近特性。還研究了低維系數的假設檢驗等統計推斷問題。為了檢驗理論結果，進行了大量模擬，說明所提出方法的有效性。該方法在阿爾茨海默病神經影像數據上進行了評估，取得有指導意義的結果。
統計學院周勇教授團隊相關研究成果發表在機器學習領域期刊Journal of Machine Learning Research。
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https://www.jmlr.org/papers/v25/21-1504.html
04 協變量偏移下無需分布假設的預測區間及其在因果推斷中的應用
如何為未來的結果變量構建具有覆蓋率保證的預測區間是當前統計研究的熱點。由于不需要模型假設，共形推斷已成為解決這類問題的廣受歡迎的統計方法；但當存在協變量偏移時，該方法大多采用數據分割技術，往往導致預測區間更寬和覆蓋率不準確。
為此，基于參數化工作模型導出的樞軸量和重抽樣方法，統計學院劉玉坤教授團隊開發了一種新的共形預測區間構造方法，并用于因果推斷。該方法不僅提高了經典方法的預測效率，而且具有近似覆蓋率保證和雙重穩健性，在醫療診斷、工業自動化等領域具有重要潛在應用價值。相關研究成果發表在統計學期刊Journal of the American Statistical Association。
原文鏈接：
https://amstat.tandfonline.com/doi/full/10.1080/01621459.2024.2356886
· 體育與健康領域
01 運動干預的性別差異：源于雌激素波動
體育與健康學院劉微娜教授團隊在藥理學期刊Pharmacological Research發表文章，跳出雌激素作為性激素參與維持性發育的傳統視角，重點關注雌激素在神經系統中的作用潛力，解釋了神經精神疾病性別差異的激素起源及雌激素類藥物在疾病治療中的作用，提出雌激素作為運動的性別特異性反應的原因之一會影響運動干預的效果。
2022級碩士何文柯和2022級博士章森共同作為本文的第一作者，劉微娜教授、漆正堂副研究員作為本文的通訊作者。
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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1043661824001452
來源｜科技處 通聯｜王群 編輯｜蔣萱 方卉 校對｜史佳妮 題圖｜張文斌 編審｜郭文君
