神经成像领域的最新进展使科学家能够创建大脑网络数据,从而对神经回路产生新的见解,并更好地理解大脑的组织。这些网络本质上涉及空间组件,描述哪些大脑区域在结构、功能或遗传上相关。它们的 3D 可视化受到遮挡和混乱的影响,尤其是随着节点和连接数量的增加,而 2D 表示(例如连接图、连接矩阵和节点链接图)则忽略了空间解剖背景。手动排列 2D 图的方法繁琐、依赖于物种,并且需要领域专家的知识。在本文中,我们提出了一种空间数据驱动的方法,用于在 2D 节点链接图中布局 3D 大脑网络,同时保持其空间组织。生成的图形不需要手动定位节点,是一致的(即使对于子图也是如此),并提供与视角相关的方向排列。此外,我们还提供了一种视觉设计,以突出显示解剖背景,包括大脑的形状和大脑区域的大小。我们在几个案例研究中展示了我们的方法对不同神经科学相关物种的适用性,包括小鼠、人类和果蝇幼虫。在与多位领域专家进行的用户研究中,我们证明了它的相关性和有效性,以及它在神经科学出版物、演示和教育方面的潜力。© 2022 作者。由 Elsevier Ltd. 出版。这是一篇根据 CC BY 许可开放获取的文章(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)。
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我们引入神经网络作为人工智能模型之一。神经网络是生物神经细胞回路中进行的信息处理的模型。神经细胞由称为细胞体的主体、从细胞体延伸出来的树突和连接到其他细胞的轴突组成。轴突的末端附着在其他神经细胞的树突上,轴突与其他神经细胞的连接处称为突触。树突接收来自其他细胞和感觉细胞的输入信号,信号在细胞体内进行处理,并通过轴突和突触将输出信号发送给其他神经元(图2(a))。 据称大脑中的神经元数量约为 10^10 到 10^11。通过结合这些细胞,每个神经元以并行和分布式的方式处理信息,从而产生非常复杂和先进的处理。一个细胞的输出通过突触传递到其他细胞,通过轴突可以分支成数十到数百个神经元。单个细胞具有的突触连接数量从数百个到数万个不等。所有这些突触连接都有助于神经元之间的信号传输。 当一个信号从另一个神经细胞到达一个神经细胞时,膜电位会因信号而发生变化,当信号超过一定的阈值时,电位就变为正值,神经细胞就会兴奋。然后它向其他神经元发送信号。无论输入值如何,该图的形状几乎都是相同的波形,一旦超过阈值,就会产生恒定形状和幅度的电脉冲。因此人们认为,神经网络中承载信息的不是电脉冲的波形,而是电脉冲的频率(图2(b))。 细胞体的阈值函数,当输入高于阈值时,发出电脉冲,当输入低于阈值时,不发出电脉冲,具有从输入到输出的非线性转换效果。此外,还有兴奋性突触,它会释放使输入神经细胞更容易兴奋的递质,还有抑制性突触,它会使输入神经细胞更不容易兴奋。接收输入神经元可以被认为是接收来自每个输出神经元的输入的总和。 神经网络的数学模型源于对神经元的观察。 1943年,McCullough和Pitts提出了正式的神经元模型。图 2(c)中的圆圈表示一个神经元的模型。 xk 取值 0 和 1,表示该神经元接收的突触数量。
在我刚开始从事可再生能源行业时,可再生能源发电被视为一个不成熟、快速发展的子行业,该行业正寻求在现有成熟稳定的电力行业中立足并被接受。可再生能源专注于获得政治和社会对新技术或分散技术的支持,而这些技术通常被视为成本高昂且不可靠。当时,主要发达经济体通过上网电价或证书计划为这一新兴行业提供资金和支持,这些计划为此类项目提供了补充收入。在过去的几十年里,讨论已经发生了很大变化。一旦该行业成熟,它就会专注于新的司法管辖区、更大的项目以及技术进步带来的边际效率。由于银行、投资者和开发商对该行业部署资本和债务表现出几乎无法满足的渴望,主要问题似乎是该行业是否可以通过足够雄心勃勃的项目渠道来满足这种渴望。实现这一目标的主要挑战是电网限制、法律和监管框架的变化、地缘政治冲击、补贴价格压力以及美国 2022 年通胀削减法案引发的潜在贸易战。首先,近年来,可再生能源项目的电网申请量在配电和输电层面呈指数级增长,给系统带来了巨大压力。在过去五年中,英国的新连接数量增长了十倍。限制因素导致项目开发延迟,要求项目转移到网络上的另一个位置,或阻止项目整体建设。为了适应可再生能源的必要增长,配电和输电系统的网络容量将不得不在未来十年内大幅扩大。在法律和监管制度方面,该行业经常寻求公共机构的修订,以解决电网限制等问题。这些请求通常会得到政策制定者的积极响应,因为各国政府已宣布承诺在短时间内实现大量新容量,以展示在实现脱碳目标方面取得的进展。政府希望人们看到政府正在为可再生能源行业扫清障碍。然而,法律、监管和行业框架的变化仍然是一把双刃剑,既促进了投资,也造成了中断,直到制定、考虑、实施和落实新规则。过去几年,能源行业经历了一系列地缘政治冲击,例如俄罗斯入侵乌克兰加剧了全球价格上涨,这凸显了全球可再生能源供应链中的问题。供应链中断,加上乌克兰战争,导致这些国家无法获得俄罗斯和乌克兰的原材料,导致大宗商品价格波动,尤其是钢铁价格。