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数据驱动的量子系统与神经网络的时间传播
我们研究了监督机器学习在时间中传播量子系统的潜力。虽然马尔可夫动力学很容易学习，但只要有足够多的数据，非马尔可夫系统就不简单了，它们的描述需要过去状态的记忆知识。在这里，我们通过将简单的 1D 海森堡模型作为多体汉密尔顿量来分析这种记忆的特征，并通过在单粒子约化密度矩阵上表示系统来构建非马尔可夫描述。发现，这种表示再现时间相关动力学所需的过去状态数量随着自旋数量和系统光谱密度的增加而呈指数增长。最重要的是，我们证明了神经网络可以在未来的任何时间作为时间传播器，并且它们可以随时间连接起来形成自回归。这种神经网络自回归可用于生成长时间和任意密集时间轨迹。最后，我们研究表示系统内存所需的时间分辨率。我们发现两种情况：对于精细内存采样，所需内存保持不变，而粗采样需要更长的内存，尽管总时间步长保持不变。这两个状态之间的边界由系统频谱中最高频率对应的周期设定，表明神经网络可以克服香农-奈奎斯特采样定理设定的限制。
低成本亚太赫兹子系统的 3D 打印即插即用原型
摘要 使用 3D 打印的聚合物增材制造技术用于高频率毫米波（约100 至 300 GHz）应用正在兴起。在我们之前的工作（金属管矩形波导和自由空间准光学元件）的基础上，本文通过演示紧凑的多通道前端子系统，将两种介质在 G 波段（140 至 220 GHz）结合在一起。在这里，概念验证演示器集成了八种不同类型的 3D 打印组件（总共 30 个独立组件）。此外，两个测试平台和子系统的外壳都是 3D 打印的单件，以支持即插即用开发；提供轻松的组件组装和对齐。我们利用准光学测试平台引入了定制的自由空间 TRM 校准和测量方案。均等功率分配在我们的多通道应用中起着至关重要的作用。在这里，我们介绍了一种用于上毫米波应用的宽带 3-D 打印准光学分束器。我们对各个组件和完整集成子系统的定量和/或定性性能评估证明了在如此高的频率下使用消费级桌面 3-D 打印技术的潜力。这项工作为低成本、快速原型设计和完整毫米波前端子系统的小批量生产开辟了新的机会。
全球传染性支气管炎病毒变体的出现
传染性支气管炎是一种影响所有年龄段的鸡的急性，具有传染性的病毒疾病，导致全球家禽业的经济损失造成毁灭性的经济损失。受影响的鸡还显示出呼吸窘迫和/或肾炎，除了减少鸡蛋的产生和质量。由于在冠状病毒中常见的突变和重组事件的高频率而导致的禽冠状病毒，感染性支气管炎病毒（IBV）是一种快速发展的病毒。这导致了新型基因型的持续出现，这些基因型显示出可变或不良的交叉保护。针对IBV的免疫反应很复杂。被动，先天和适应性的体液和细胞免疫在保护IBV中起着不同的作用。尽管使用了当前可用的实时销售和灭活的IBV疫苗，但IBV仍在全球范围内循环，发展和触发爆发，但迫切需要更新当前的疫苗以控制新出现的变体。在许多研究中已经测试了许多研究，包括DNA，亚基，肽，类似病毒和重组疫苗在内的IBV疫苗的不同方法已在许多研究中进行了测试以对抗该疾病。本综述着重于与IBV相关的几个关键方面，包括其临床意义，病毒的功能结构，导致其进化和多样性的因素，针对IBV的免疫反应的类型以及当前和新出现的IBV疫苗的特征。的目标是对IBV提供全面的理解，并探索变体的出现，它们在世界范围内的传播以及定义有效的疫苗接种策略的挑战。
用于远程建筑检查和监控的无人机系统
摘要 本文报告了弗劳恩霍夫 IZFP 进行的一项调查，其中旋翼八旋翼微型飞行器 (MAV) 系统用于扫描建筑物，以使用高分辨率数码相机进行检查和监控。MAV 配备了基于微控制器的飞行控制系统和不同的传感器，用于导航和飞行稳定。照片以高速度和高频率拍摄，并存储在机上，然后在 MAV 完成任务后下载。然后将拍摄的照片拼接在一起，以获得完整的 2D 图像，其分辨率允许在毫米范围内观察到损坏和开裂。在后续步骤中，开发了一种图像处理软件，可以专门过滤掉开裂模式，这些模式可以在未来的步骤中从统计模式识别的角度进一步分析。引言民用基础设施建筑数量的增加已成为其老化过程和生命周期管理的一个问题。监测这些建筑物状况的传统方法是仅通过人工目视检查，可能还需要一些抽头测试。这种监测方式主要提供有关混凝土或石材结构开裂情况和可能脱落的覆盖层的完整信息。当考虑大坝、冷却塔、教堂或甚至简单的多层建筑的结构时，提供这些信息所需的努力可能会变得费力，因为检查需要大量的起重设备。一种规避这种努力的方法是使用无人驾驶飞行器 (UAV) 以及甚至小型的微型飞行器 (MAV) 作为机载传感器系统来捕获所需的数据。这种无人机在无损检测 (NDT) 中的潜在应用 _____________
原创研究揭开谜团：下一代测序揭示神经母细胞瘤的发病机制和靶向治疗
背景：人们对儿科实体瘤的分子评估有浓厚兴趣。尽管针对神经母细胞瘤 (NB) 的靶向治疗临床试验正在进行中，但对于对治疗有抗药性的高危病例，需要新的治疗策略。本研究的目的是利用下一代测序 (NGS) 记录复发或难治性 NB 患者中与靶向治疗相关的特定基因突变。方法：研究包括土耳其 1965 例神经母细胞瘤病例中的 57 名 NB 患者，他们在多模式治疗后复发。根据国际神经母细胞瘤风险组的分类系统对病例进行诊断、风险分层和治疗。使用 Illumina Miniseq 平台上的 Pillar Onco/Reveal Multicancer v4 面板和 Pillar RNA 融合面板研究了 60 个基因的单核苷酸变异。结果：ERBB2 I655V 是最常见的突变，在 39.65% 的病例中发现。 29.3% 的病例检测到间变性淋巴瘤激酶 (ALK) 突变 (F1174L、R1275Q 和酪氨酸激酶结构域中的罕见突变)。19.6% 的病例观察到 NTRK1、NTRK3、ROS1、RET、FGFR3、ALK 和 BRAF 中的融合突变。结论：本研究为复发和难治性 NB 患者提供了有价值的突变数据。ERBB2 I655V 突变的高频率可能允许进一步探索该突变作为潜在的治疗靶点。罕见的 BRAF 突变也可能为靶向治疗提供机会。还应进一步探索 ABL1 突变在 NB 中的作用。
Wnt/β-catenin途径中的基因组改变以及结直肠癌细胞对靶向靶向疗法的抗性
AIM：结直肠癌是最普遍的胃肠道恶性肿瘤，在转移性环境中治疗选择有限。Wnt/β-catenin/腺瘤性息肉大肠杆菌（APC）途径通常在疾病中失调，并为治疗性开发提供了合理的靶标。方法：使用癌症基因组图集（TCGA）的结直肠癌队列（TCGA）的公开基因组数据定义了与Wnt/β-catenin/apc途径的APC或其他关键基因改变的结直肠癌的组，并确定每个组感兴趣的基因组特征。针对途径的药物的体外敏感性数据是根据癌症（GDSC）项目中药物敏感性的基因组编辑的。结果：三分之三的结直肠癌具有APC改变，其中大约四分之一的情况也具有Wnt/β-catenin/apc途径的其他基因，包括RNF43，CTNNNB1和TCF7L2。结直肠癌在Wnt/β-catenin途径，RNF43，CTNNB1和TCF7L2的三个基因中有一个或多个发生变化。在三个基因中具有相同变化的癌症具有或没有APC改变的癌症表现出受体酪氨酸激酶，PI3K/AKT途径基因和DNA损伤响应基因的高频率突变。在Wnt/β-catenin/apc途径中没有突变的细胞系在体外表现出对途径抑制剂的数值敏感性。结论：Wnt/β-catenin/apc途径改变的结直肠癌群体具有不同的基因组景观，这些景观可能对途径抑制剂的合理发展具有治疗意义。
向日葵自交系连锁累赘的基因组学
作物野生近缘种是作物改良的宝贵等位基因来源，包括适应气候变化和新出现疾病。然而，由于连锁累赘，来自野生近缘种的基因渗入可能会对理想性状（包括产量）产生有害影响。在本文中，我们分析了野生基因渗入在栽培向日葵自交系中的基因组和表型影响，以估计连锁累赘的影响。首先，我们生成了七种栽培向日葵和一种野生向日葵基因型的参考序列，以及另外两种栽培品种的改良组装体。接下来，依靠之前从野生供体物种生成的序列，我们鉴定了栽培参考序列中的基因渗入，以及它们所包含的序列和结构变体。然后，我们使用岭回归最佳线性无偏预测 (BLUP) 模型来检验基因渗入对栽培向日葵关联作图群体中表型性状的影响。我们发现基因渗入给栽培向日葵基因库带来了大量序列和结构变异，包括 3,000 多个新基因。虽然基因渗入降低了蛋白质编码序列的遗传负荷，但它们大多对产量和品质性状产生负面影响。在栽培基因库中发现的高频率基因渗入比低频率基因渗入的影响更大，这表明前者可能是人工选择的目标。此外，来自亲缘关系较远的物种的基因渗入比来自栽培向日葵野生祖先的基因渗入更容易适应不良。因此，育种工作应尽可能集中在密切相关且完全兼容的野生亲属上。
优化Prime/Boost疫苗策略：训练有素的免疫力作为游戏的新玩家
大多数疫苗都需要多剂诱导高频率疫苗的持久保护性免疫，并确保个人和牛群免疫力强。重复的免疫原性刺激不仅会增加适应性免疫的强度和耐用性，而且还会影响其质量。已知几种疫苗参数会影响自适应免疫反应，包括尤其是免疫数，它们之间的延迟以及不同重组疫苗载体的递送顺序。此外，初始效应器先天免疫反应是激活和调节B和T细胞反应的关键。优化同源和异源素/增强疫苗接种策略需要透彻了解疫苗接种历史如何影响记忆B和T细胞特征。这需要更深入了解先天细胞如何应对多种疫苗接触。在这里，我们回顾了先天细胞，尤其是髓样谱系的细胞如何以外在和内在的方式对第一和第二疫苗剂量有所不同。一方面，主要的特定抗体和记忆T细胞的存在，其临界特性随着启动后的时间而变化，在重新接种时为先天细胞提供了一个不同的环境。另一方面，先天细胞本身可以在初始刺激后很长一段时间内发挥增强的内在抗菌功能，这被称为训练有素的免疫力。我们讨论了训练有素的先天细胞成为主要/增强疫苗策略中的游戏改变者的潜力。它们在抗原摄取，抗原表现，迁移以及作为细胞因子生产者中的功能增加确实可以改善主要记忆B和T细胞的再刺激及其分化为响应增强的有效次级记忆细胞。对训练有素的免疫机制的更好理解对于利用训练有素的先天细胞的全部潜力，优化免疫策略将非常有价值。
使用 DART 引导定向灰盒模糊测试器
软件开发是一个持续、渐进的过程。开发人员不断以小批量而非一次性大批量的方式改进软件。小批量的高频率使得使用有效的测试方法在有限的测试时间内检测出错误变得至关重要。为此，研究人员提出了定向灰盒模糊测试 (DGF)，旨在生成针对某些目标站点进行压力测试的测试用例。与旨在最大化整个程序的代码覆盖率的基于覆盖范围的灰盒模糊测试 (CGF) 不同，DGF 的目标是覆盖潜在的错误代码区域（例如，最近修改的程序区域）。虽然先前的研究改进了 DGF 的几个方面（例如电源调度、输入优先级和目标选择），但很少有人关注改进种子选择过程。现有的 DGF 工具使用主要为 CGF 定制的种子语料库（即一组覆盖程序不同区域的种子）。我们观察到，使用基于 CGF 的语料库限制了定向灰盒模糊测试器的错误查找能力。为了弥补这一缺陷，我们提出了 TargetFuzz，这是一种为 DGF 工具提供面向目标的种子语料库的机制。我们将此语料库称为 DART 语料库，它仅包含与目标“接近”的种子。这样，DART 语料库就可以引导 DGF 找到目标，从而即使在有限的模糊测试时间内也能暴露漏洞。对 34 个真实漏洞的评估表明，与基于 CGF 的通用语料库相比，配备 DART 语料库的 AFLGo（一种最先进的定向灰盒模糊测试器）可以发现 10 个额外的漏洞，并且平均在暴露时间上实现了 4.03 倍的加速。
TargetFuzz：使用 DART 引导定向灰盒模糊测试器
软件开发是一个持续、渐进的过程。开发人员不断以小批量而非一次性大批量的方式改进软件。小批量的高频率使得使用有效的测试方法在有限的测试时间内检测出错误变得至关重要。为此，研究人员提出了定向灰盒模糊测试 (DGF)，旨在生成针对某些目标站点进行压力测试的测试用例。与旨在最大化整个程序的代码覆盖率的基于覆盖范围的灰盒模糊测试 (CGF) 不同，DGF 的目标是覆盖潜在的错误代码区域（例如，最近修改的程序区域）。虽然先前的研究改进了 DGF 的几个方面（例如电源调度、输入优先级和目标选择），但很少有人关注改进种子选择过程。现有的 DGF 工具使用主要为 CGF 定制的种子语料库（即一组覆盖程序不同区域的种子）。我们观察到，使用基于 CGF 的语料库限制了定向灰盒模糊测试器的错误查找能力。为了弥补这一缺陷，我们提出了 TargetFuzz，这是一种为 DGF 工具提供面向目标的种子语料库的机制。我们将此语料库称为 DART 语料库，它仅包含与目标“接近”的种子。这样，DART 语料库就可以引导 DGF 找到目标，从而即使在有限的模糊测试时间内也能暴露漏洞。对 34 个真实漏洞的评估表明，与基于 CGF 的通用语料库相比，配备 DART 语料库的 AFLGo（一种最先进的定向灰盒模糊测试器）可以发现 10 个额外的漏洞，并且平均在暴露时间上实现了 4.03 倍的加速。