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[强化学习策略]的搜索结果
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Java
...手“天元”,通过深度学习技术和强化学习策略,对马和象的复杂走法规则进行了精准模拟,并在实际对弈中展现出灵活多变、攻防兼备的战术应用。 同时,象棋界的国际交流活动也日益频繁。在最近落幕的全球网络象棋大赛上,各国选手围绕马和象的独特走法展开了激烈的智慧交锋,比赛过程中不仅体现了象棋的竞技性,更彰显了不同文化背景下对于战略战术的独特理解与运用。 此外,有学者从历史文化角度解读象棋中的马和象,认为它们分别象征古代战争中的骑兵与战象,移动规则的设计蕴含着古代军事智慧。例如,“马”的跳跃式行进方式暗合骑兵突破敌阵的战术机动性;而“象”不得过河的规定,则映射出古代地理环境对战争布局的影响,以及对后方安全区域的保护意识。 总之,无论是在现代科技推动下的智能算法创新,还是在全球化视野下的文化交流碰撞,抑或是回归历史文化的深度解读,都为理解和欣赏中国象棋马与象的独特魅力提供了新的视角和启示,进一步丰富了这一古老游戏的时代内涵与价值。
2024-03-10 15:53:06
281
码农
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...发了一篇关于利用深度学习优化全球城市垃圾分类处理的研究论文。研究人员采用先进的视觉识别技术,并结合强化学习策略优化垃圾回收路线,从而提高了整体垃圾分类及资源回收效率,展示了AI在环保领域的巨大潜力。 2. 《中国环境报》近期报道了国内某科技公司在智慧城市项目中推广AI垃圾分类解决方案的案例。通过部署智能垃圾桶和基于ResNet、YOLO等深度学习模型开发的移动端应用,实现市民便捷参与垃圾分类的同时,大大提升了分类准确率,为我国推进垃圾分类政策提供了有力技术支持。 3. 在今年的世界人工智能大会上,有专家就“AI+环保”议题进行深入探讨,指出AI图像识别技术在垃圾分类上的应用只是冰山一角,未来还将探索更多可能性,例如预测垃圾产生量、优化垃圾焚烧发电效能等,以实现更高效的循环经济模式。 4. 针对隐私保护问题,有学者提出,在构建AI垃圾分类系统时应充分考虑数据安全与隐私保护。通过使用差分隐私、同态加密等前沿技术,在确保高精度识别垃圾类型的同时,有效防止用户个人信息泄露,为AI垃圾分类产品的普及扫清障碍。 综上所述,AI垃圾分类不仅是技术进步的表现,也是推动社会可持续发展的重要手段。随着技术不断迭代升级以及相关政策法规的完善,我们有望看到一个更加智能化、高效且环保的生活垃圾分类新生态。
2023-02-10 23:48:11
517
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Shell
...。例如,在AI与机器学习领域中,函数返回值常被用于决定模型预测结果的准确性,开发者会根据函数返回的损失函数值来优化算法参数。 近期,Google团队发布了一项关于强化学习的研究成果,其中函数返回值扮演了核心角色。他们设计的智能体通过执行动作并获取环境对动作的反馈(即函数返回值),不断调整策略以最大化长期奖励。这种利用函数返回值进行迭代决策优化的方式,不仅体现了函数返回值在复杂逻辑处理中的重要性,也揭示了其在实时交互系统设计中的潜力。 此外,随着异步编程模式的普及,函数返回值在处理并发任务时的作用愈发凸显。如在Node.js等支持Promise或async/await语法的编程环境中,函数的返回值(通常是一个Promise对象)可以用来表示异步操作的结果状态,进而实现链式调用、错误处理以及基于结果的状态流转控制。 综上所述,函数返回值这一基础概念在前沿科技和现代编程范式中发挥着日益重要的作用,理解和掌握其灵活运用方式对于提升开发效率、应对复杂业务场景具有重要意义。
2023-12-12 21:33:31
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冬日暖阳-t
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...随着技术的发展,实时策略、AI算法以及多线程编程在游戏领域中的应用越来越广泛。 例如,近日Unity Technologies发布了一项关于其最新版本引擎中对多线程优化和AI决策树强化学习功能的升级公告,使得开发者能够更加高效地创建具有智能行为的角色和更流畅的游戏体验。这与上述火柴人游戏中红色老女人随机移动并实现碰撞检测的机制不谋而合,体现出现代游戏开发中AI技术和并发处理的重要性。 同时,针对控制台游戏界面设计与用户体验的研究也在不断深入。有文章指出,即便是在简单的字符画风游戏中,通过精巧的图形渲染和交互设计也能营造出沉浸式的游戏氛围,正如该火柴人游戏中利用方向键操控角色移动,简洁直观的用户输入方式大大增强了游戏的可玩性。 此外,对于想深入了解游戏编程的读者,推荐参考《游戏编程精粹》系列丛书,其中详尽介绍了包括物理模拟、图形渲染、AI设计等多种关键技术,并结合实际案例解析如何将这些技术融入到游戏开发中。通过研读此类专业书籍,可以更好地理解并借鉴文中火柴人游戏的设计思路,为独立开发或者职业游戏编程打下坚实基础。 总之,从简单的火柴人游戏出发,我们能窥见游戏开发世界的一角,无论是实时系统、人工智能还是图形用户界面设计,都是构建丰富有趣游戏世界的基石,值得广大编程爱好者及专业人士深入探究。
2023-07-20 23:02:16
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ZooKeeper
...读,并提出了一种基于强化学习的自适应策略,通过智能算法预测并适应网络环境变化,从而改善客户端获取服务器状态信息的能力。这一研究成果为未来解决类似问题提供了新的思路和技术路径。 综上所述,持续跟进ZooKeeper的更新动态、引入先进的监控手段以及借鉴前沿研究,都将有助于我们在实践中更好地应对和预防客户端无法获取服务器状态信息这类挑战。
2023-07-01 22:19:14
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蝶舞花间-t
Spark
...一种新的动态分区优化策略,它能够根据实际数据分布自动调整reduce端的分区数量,从而有效避免了因预设分区数不准确导致的数据倾斜问题。 另外,针对大规模数据处理场景下的性能瓶颈,一些研究者提出了基于机器学习预测模型的智能分区算法,通过学习历史数据特征,动态预测并优化数据分发策略。例如,一篇2021年发表在《Journal of Big Data》上的论文就详细探讨了如何利用强化学习方法训练一个自适应Partitioner,以应对复杂且不断变化的分布式系统环境。 同时,在工业界,阿里巴巴集团在实践中也分享了他们如何借助自定义Partitioner优化内部大数据平台MaxCompute的案例。通过对业务特性和数据特性进行深度分析,设计出针对性的分区方案,显著提升了关联查询等复杂计算任务的执行效率。 综上所述,随着大数据技术的不断发展和完善,Spark Partitioner的优化与定制已经成为提升整个数据处理流水线性能的关键一环。持续关注相关领域的最新研究成果和技术实践,对于更好地运用Spark解决实际生产问题、挖掘其在大数据处理领域的潜力具有重要意义。
2024-02-26 11:01:20
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春暖花开-t
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...维护、扩展和优化。 强化学习 , 强化学习是一种机器学习方法,在游戏AI设计中应用广泛,用于训练智能体通过不断试错学习最优策略。尽管本文未直接涉及强化学习技术,但在Unity ML-Agents工具包的支持下,开发者可以利用强化学习来提升石像鬼或幽灵等怪物的智能程度,让它们能够根据环境和玩家行为动态调整攻击策略,实现更为真实和挑战性的游戏体验。 动态碰撞检测 , 在游戏中,动态碰撞检测是指实时计算游戏世界中物体间是否发生碰撞以及如何响应碰撞的过程。在本文所述的射击闯关游戏中,动态碰撞检测的应用体现在子弹与怪物、墙壁等障碍物的碰撞上,以及主角与陷阱、宝箱等场景物品的互动中。例如,当子弹沿直线飞行并碰到怪物或墙壁时,会触发碰撞检测逻辑,导致子弹消失;同样地,主角进入减速陷阱区域时,也会触发碰撞检测从而减少主角的移动速度。这种机制确保了游戏世界的物理规则得以正确执行,增强了游戏的真实感和可玩性。
2024-03-11 12:57:03
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Nginx
...用分布式架构下的缓存策略。例如,在全球最大的电商平台亚马逊AWS上,许多开发者正在尝试将类似Nginx的缓存机制与Lambda函数结合,以实现更灵活的服务端渲染。这种做法不仅提升了用户体验,还大幅降低了带宽成本。 与此同时,国内也有不少公司在探索类似的解决方案。阿里巴巴旗下的云服务平台阿里云最近推出了一款名为“云缓存”的新产品,专门针对大规模分布式系统设计。这款产品借鉴了开源项目如Varnish和Nginx的经验,并在此基础上增加了智能化调度算法,使得缓存命中率提高了约30%。此外,华为云也在积极布局边缘计算领域,推出了基于Kubernetes的边缘节点服务,允许用户轻松部署和管理分布在不同地理位置的应用程序实例。 从技术角度来看,这类创新背后离不开近年来机器学习的进步。例如,通过引入深度强化学习模型,系统可以自动调整缓存策略,确保在高并发场景下依然保持稳定的响应时间。这不仅解决了传统缓存面临的冷启动问题,还有效缓解了热点资源争夺带来的性能瓶颈。 当然,这一切并非没有挑战。隐私保护法规日益严格,企业在采用新的缓存技术时必须确保符合GDPR等相关法律法规的要求。特别是在处理跨境数据传输时,如何平衡效率与合规成为了一个亟待解决的问题。 总之,无论是国际巨头还是本土企业,都在努力寻找适合自身业务发展的最佳实践。未来几年内,随着5G网络普及以及物联网设备数量激增,缓存技术将迎来更多发展机遇。而像Nginx这样的经典工具,无疑将继续扮演重要角色,在这场数字化转型浪潮中发挥不可替代的作用。
2025-04-18 16:26:46
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春暖花开
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...) 是一类常见的机器学习方法。它是对给定的数据集学到一个模型对新示例进行分类的过程。下图所示为一个流程图的决策树,长方形代表判断模块(decision block),椭圆形代表终止模块(terminating block),表示已经得出结论,可以终止运行。从判断模块引出的左右箭头称作分支(branch),可以达到另一个判断模块或终止模块。 决策过程是基于树结构来进行决策的。如下图,首先检查邮件域名地址,如果地址为myEmployer.com,则将其分类为“无聊时需要阅读的邮件”。否则,则检查邮件内容里是否包含单词“曲棍球”,如果包含则归类为“需要及时处理的朋友邮件”,如果不包含则归类到“无需阅读的垃圾邮件” 流程图形式的决策树 显然,决策过程的最终结论对应了我们所希望的判定结果,例如"需要阅读"或"不需要阅读”。 决策过程中提出的每个判定问题都是对某个属性的"测试",如邮件地址域名为?是否包含“曲棍球”? 每个测试的结果或是导出最终结论,或是导出进一步的判定问题,其考虑范围是在上次决策结果的限定范围之内,例如若邮件地址域名不是myEmployer.com之后再判断是否包含“曲棍球”。 一般的,决策树包含一个根节点、若干个内部节点和若干个叶节点。根节点包含样本全集;叶节点对应于决策结果,例如“无聊时需要阅读的邮件”。其他每个结点则对应于一个属性测试;每个节点包含的样本集合根据属性测试的结果被划分到子结点中。 决策树学习基本算法 显然,决策树的生成是一个递归过程.在决策树基本算法中,有三种情形会导致递归返回: (1)当前结点包含的样本全属于同一类别,无需划分; (2)当前属性集为空,或是所有样本在所有属性上取值相同,无法划分; (3)当前结点包含的样本集合为空,不能划分。 2、划分选择 决策树算法的关键是如何选择最优划分属性。一般而言,随着划分过程不断进行,我们希望决策树的分支结点所包含的样本尽可能属于同一类别,即结点的"纯度" (purity)越来越高。 (1)信息增益 信息熵 "信息熵" (information entropy)是度量样本集合纯度最常用的一种指标,定义为信息的期望。假定当前样本集合 D 中第 k 类样本所占的比例为 ,则 D 的信息熵定义为: H(D)的值越小,则D的纯度越高。信息增益 一般而言,信息增益越大,则意味着使周属性 来进行划分所获得的"纯度提升"越大。因此,我们可用信息增益来进行决策树的划分属性选择,信息增益越大,属性划分越好。 以西瓜书中表 4.1 中的西瓜数据集 2.0 为例,该数据集包含17个训练样例,用以学习一棵能预测设剖开的是不是好瓜的决策树.显然,。 在决策树学习开始时,根结点包含 D 中的所有样例,其中正例占 ,反例占 信息熵计算为: 我们要计算出当前属性集合{色泽,根蒂,敲声,纹理,脐部,触感}中每个属性的信息增益。以属性"色泽"为例,它有 3 个可能的取值: {青绿,乌黑,浅自}。若使用该属性对 D 进行划分,则可得到 3 个子集,分别记为:D1 (色泽=青绿), D2 (色泽2=乌黑), D3 (色泽=浅白)。 子集 D1 包含编号为 {1,4,6,10,13,17} 的 6 个样例,其中正例占 p1=3/6 ,反例占p2=3/6; D2 包含编号为 {2,3,7,8, 9,15} 的 6 个样例,其中正例占 p1=4/6 ,反例占p2=2/6; D3 包含编号为 {5,11,12,14,16} 的 5 个样例,其中正例占 p1=1/5 ,反例占p2=4/5; 根据信息熵公式可以计算出用“色泽”划分之后所获得的3个分支点的信息熵为: 根据信息增益公式计算出属性“色泽”的信息增益为(Ent表示信息熵): 类似的,可以计算出其他属性的信息增益: 显然,属性"纹理"的信息增益最大,于是它被选为划分属性。图 4.3 给出了基于"纹理"对根结点进行划分的结果,各分支结点所包含的样例子集显示在结点中。 然后,决策树学习算法将对每个分支结点做进一步划分。以图 4.3 中第一个分支结点( "纹理=清晰" )为例,该结点包含的样例集合 D 1 中有编号为 {1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 15} 的 9 个样例,可用属性集合为{色泽,根蒂,敲声,脐部 ,触感}。基于 D1计算出各属性的信息增益: "根蒂"、 "脐部"、 "触感" 3 个属性均取得了最大的信息增益,可任选其中之一作为划分属性.类似的,对每个分支结点进行上述操作,最终得到的决策树如圈 4.4 所示。 3、剪枝处理 剪枝 (pruning)是决策树学习算法对付"过拟合"的主要手段。决策树剪枝的基本策略有"预剪枝" (prepruning)和"后剪枝 "(post" pruning) [Quinlan, 1993]。 预剪枝是指在决策树生成过程中,对每个结点在划分前先进行估计,若当前结点的划分不能带来决策树泛化性能提升,则停止划 分并将当前结点标记为叶结点; 后剪枝则是先从训练集生成一棵完整的决策树,然后自底向上地对非叶结点进行考察,若将该结点对应的子树替换为叶结点能带来决策树泛化性能提升,则将该子树替换为叶结点。 往期回顾 ● 带你详细了解机器视觉竞赛—ILSVRC竞赛 ● 到底什么是“机器学习”?机器学习有哪些基本概念?(简单易懂) ● 带你自学Python系列(一):变量和简单数据类型(附思维导图) ● 带你自学Python系列(二):Python列表总结-思维导图 ● 2018年度最强的30个机器学习项目! ● 斯坦福李飞飞高徒Johnson博士论文: 组成式计算机视觉智能(附195页PDF) ● 一文详解计算机视觉的广泛应用:网络压缩、视觉问答、可视化、风格迁移 本篇文章为转载内容。原文链接:https://blog.csdn.net/Sophia_11/article/details/113355312。 该文由互联网用户投稿提供,文中观点代表作者本人意见,并不代表本站的立场。 作为信息平台,本站仅提供文章转载服务,并不拥有其所有权,也不对文章内容的真实性、准确性和合法性承担责任。 如发现本文存在侵权、违法、违规或事实不符的情况,请及时联系我们,我们将第一时间进行核实并删除相应内容。
2023-08-27 21:53:08
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Impala
...析领域的新趋势:深度学习与SQL查询的融合 随着人工智能技术的飞速发展,数据分析领域正经历一场前所未有的变革。近年来,深度学习技术因其强大的模式识别能力和预测能力,在图像处理、语音识别、自然语言处理等领域取得了显著成就。然而,深度学习的应用往往依赖于大量的训练数据和复杂的模型结构,这在数据量庞大的商业环境中显得尤为重要。与此同时,传统的SQL查询作为一种高效的数据检索手段,已经广泛应用于大数据分析中,但其在复杂数据分析和预测任务上的局限性日益凸显。 深度学习与SQL查询的融合 面对这一挑战,研究人员开始探索将深度学习技术与SQL查询相结合的可能性,以期在保持SQL查询高效性的同时,增强其在复杂数据分析和预测任务上的能力。这种融合不仅限于简单的集成,而是涉及到深度学习模型的构建、优化以及与SQL查询系统的无缝对接。例如,通过使用SQL查询来预处理数据,提取特征,然后将这些特征输入到深度学习模型中进行训练和预测,从而实现高效的数据分析流程。 案例分析:深度学习辅助SQL查询优化 一项研究表明,结合深度学习的SQL查询优化策略能够显著提高查询性能和响应速度。研究团队通过构建深度强化学习模型,用于预测SQL查询的执行路径和最佳执行计划,以此来减少查询执行时间。该模型通过对历史查询日志的学习,自动识别出常见的查询模式和执行瓶颈,从而动态调整查询计划,以适应不同规模和复杂性的数据集。 行业应用与展望 这一融合趋势已经在多个行业中展现出巨大潜力。例如,在金融领域,深度学习辅助的SQL查询优化可以帮助银行快速处理大量交易数据,提高风险评估的准确性和效率;在医疗健康领域,结合深度学习的SQL查询技术能够加速病例数据的分析,支持个性化治疗方案的制定。此外,随着物联网设备的普及,海量实时数据的处理成为亟待解决的问题,深度学习与SQL查询的融合有望在此领域发挥重要作用。 结论 深度学习与SQL查询的融合是数据分析领域的一大创新方向,它不仅能够提升传统SQL查询系统的性能,还能够拓宽数据分析的边界,促进人工智能与传统数据库技术的深度融合。未来,随着技术的不断进步和应用场景的拓展,这一融合趋势将为各行各业带来更加智能、高效的数据分析解决方案,推动整个社会向智能化转型。 深度学习与SQL查询的融合,不仅是技术层面的创新,更是数据分析方式的根本变革,预示着未来数据驱动型决策将成为常态,而数据分析师的角色也将因此变得更加重要。
2024-08-19 16:08:50
71
晚秋落叶
Mahout
...家伙可是个开源的机器学习宝库,专治大数据这事儿。它那分发式计算的能力啊,就像魔法一样,能让你的数据处理起来轻松又高效。用Mahout做分析,就像是给一堆乱糟糟的数据整了套华丽丽的整理术,让它们变得井井有条,还能从中找出各种有价值的信息和模式。这玩意儿一出手,数据处理界的难题就被它玩转得飞起,简直是个大数据时代的超级英雄呢!而Apache Spark Streaming,则是为实时数据流提供高性能处理的框架。哎呀,兄弟!把这两样技术给整到一块儿用,那效果简直不要太棒!不仅能快速消化那些源源不断的数据洪流,还能帮咱们做出超明智的决定,简直就是开挂的存在嘛!本文旨在探索Mahout与Spark Streaming如何协同工作,为实时流数据分析提供强大的解决方案。 2. Mahout概述 Mahout是一个基于Hadoop的机器学习库,旨在利用分布式计算资源来加速大规模数据集上的算法执行。哎呀,这个家伙可真厉害!它能用上各种各样的机器学习魔法,比如说分门别类的技巧(就是咱们说的分类)、把相似的东西归到一块儿的本事(聚类)还有能给咱们推荐超棒东西的神奇技能(推荐系统)。而且,它最擅长的就是对付那些海量的数据,就像大鱼吃小鱼一样,毫不费力就能搞定!通过Mahout,我们可以构建复杂的模型来挖掘数据中的模式和关系,从而驱动业务决策。 3. Spark Streaming简介 Apache Spark Streaming是Spark生态系统的一部分,专为实时数据流处理设计。哎呀,这个玩意儿简直就是程序员们的超级神器!它能让咱这些码农兄弟们轻松搞定那些超快速、高效率的实时应用,你懂的,就是那种分秒必争、数据飞速流转的那种。想象一下,一秒钟能处理几千条数据,那感觉简直不要太爽啊!就像是在玩转数据的魔法世界,每一次点击都是对速度与精准的极致追求。这不就是我们程序员的梦想吗?在数据的海洋里自由翱翔,每一刻都在创造奇迹!Spark Streaming的精髓就像个魔术师,能把连续不断的水流(数据流)变换成小段的小溪(微批次)。这小溪再通过Spark这个强大的分布式计算平台,就像是在魔法森林里跑的水车,一边转一边把水(数据)处理得干干净净。这样一来,咱们就能在实时中捕捉到信息的脉动,做出快速反应,既高效又灵活! 4. Mahout与Spark Streaming的集成 为了将Mahout的机器学习能力与Spark Streaming的实时处理能力结合起来,我们需要创建一个流水线,使得Mahout可以在实时数据流上执行分析任务。这可以通过以下步骤实现: - 数据接入:首先,我们需要将实时数据流接入Spark Streaming。这可以通过定义一个DStream(Data Stream)对象来完成,该对象代表了数据流的抽象表示。 scala import org.apache.spark.streaming._ import org.apache.spark.streaming.dstream._ val sparkConf = new SparkConf().setAppName("RealtimeMahoutAnalysis").setMaster("local[2]") val sc = new SparkContext(sparkConf) valssc = new StreamingContext(sc, Seconds(1)) // 创建StreamingContext,时间间隔为1秒 val inputStream = TextFileStream("/path/to/your/data") // 假设数据来自文件系统 val dstream = inputStream foreachRDD { rdd => rdd.map { line => val fields = line.split(",") (fields(0), fields.slice(1, fields.length)) } } - Mahout模型训练:然后,我们可以使用Mahout中的算法对数据进行预处理和建模。例如,假设我们想要进行用户行为的聚类分析,可以使用Mahout的KMeans算法。 scala import org.apache.mahout.cf.taste.hadoop.recommender.KNNRecommender import org.apache.mahout.cf.taste.impl.model.file.FileDataModel import org.apache.mahout.cf.taste.impl.neighborhood.ThresholdUserNeighborhood import org.apache.mahout.cf.taste.impl.recommender.GenericUserBasedRecommender import org.apache.mahout.cf.taste.impl.similarity.PearsonCorrelationSimilarity import org.apache.mahout.math.RandomAccessSparseVector import org.apache.hadoop.conf.Configuration val dataModel = new FileDataModel(new File("/path/to/your/data.csv")) val neighborhood = new ThresholdUserNeighborhood(0.5, dataModel, new Configuration()) val similarity = new PearsonCorrelationSimilarity(dataModel) val recommender = new GenericUserBasedRecommender(dataModel, neighborhood, similarity) val recommendations = dstream.map { (user, ratings) => val userVector = new RandomAccessSparseVector(ratings.size()) for ((itemId, rating) <- ratings) { userVector.setField(itemId.toInt, rating.toDouble) } val recommendation = recommender.recommend(user, userVector) (user, recommendation.map { (itemId, score) => (itemId, score) }) } - 结果输出:最后,我们可以将生成的推荐结果输出到合适的目标位置,如日志文件或数据库,以便后续分析和应用。 scala recommendations.foreachRDD { rdd => rdd.saveAsTextFile("/path/to/output") } 5. 总结与展望 通过将Mahout与Spark Streaming集成,我们能够构建一个强大的实时流数据分析平台,不仅能够实时处理大量数据,还能利用Mahout的高级机器学习功能进行深入分析。哎呀,这个融合啊,就像是给数据分析插上了翅膀,能即刻飞到你眼前,又准确得不得了!这样一来,咱们做决定的时候,心里那根弦就更紧了,因为有它在身后撑腰,决策那可是又稳又准,妥妥的!哎呀,随着科技车轮滚滚向前,咱们的Mahout和Spark Streaming这对好搭档,未来肯定会越来越默契,联手为我们做决策时,用上实时数据这个大宝贝,提供更牛逼哄哄的武器和方法!想象一下,就像你用一把锋利的剑,能更快更准地砍下胜利的果实,这俩家伙在数据战场上,就是那把超级厉害的宝剑,让你的决策快人一步,精准无比! --- 以上内容是基于实际的编程实践和理论知识的融合,旨在提供一个从概念到实现的全面指南。哎呀,当真要将这个系统或者项目实际铺展开来的时候,咱们得根据手头的实际情况,比如数据的个性、业务的流程和咱们的技术底子,来灵活地调整策略,让一切都能无缝对接,发挥出最大的效用。就像是做菜,得看食材的新鲜度,再搭配合适的调料,才能做出让人满意的美味佳肴一样。所以,别死板地照搬方案,得因地制宜,因材施教,这样才能确保我们的工作既高效又有效。
2024-09-06 16:26:39
59
月影清风
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...出处和作者。 简介 学习编程,数据结构是你必须要掌握的基础知识,那么数据结构到底是什么呢? 根据百度百科的介绍,数据结构是计算机存储、组织数据的方式。数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。通常情况下,精心选择的数据结构可以带来更高的运行或者存储效率。数据结构往往同高效的检索算法和索引技术有关。 听听这是人话么,我帮你们翻译一下,其实数据结构就是用来描述计算机里存储数据的一种数学模型,因为计算机里要存储很多乱七八糟的数据,所以也需要不同的数据结构来描述。 本文思维导图 为什么要学数据结构 了解了基本概念之后,接下来我们再来看看,为什么我们要学习数据结构呢? 在许多类型的程序的设计中,数据结构的选择是一个基本的设计考虑因素。许多大型系统的构造经验表明,系统实现的困难程度和系统构造的质量都严重的依赖于是否选择了最优的数据结构。 许多时候,确定了数据结构后,算法就容易得到了。有些时候事情也会反过来,我们根据特定算法来选择数据结构与之适应。不论哪种情况,选择合适的数据结构都是非常重要的。 选择了数据结构,算法也随之确定,是数据而不是算法是系统构造的关键因素。这种洞见导致了许多种软件设计方法和程序设计语言的出现,面向对象的程序设计语言就是其中之一。 也就是说,选定数据结构往往是解决问题的核心,比如我们做一道算法题,往往就要先确定数据结构,再根据这个数据结构去思考怎么解题。 如果没有数据结构的基础知识,也就没有谈算法的意义了,很多时候即使你会使用一些封装好的编程api,但你却不知道其背后的实现原理,比如hashmap,linkedlist这些Java里的集合类,实际上都是JDK封装好的基础数据结构。 如何学习数据结构 第一次接触 我第一次接触数据结构这门课还是4年前,那这时候我在准备考研,专业课考的就是数据结构与算法,作为一个非科班的小白,对这个东西可以说是一窍不通。 这个时候的我只有一点点c语言的基础,基本上可以忽略不计,所以小白同学也可以按照这个思路进行学习。 数据结构基本上是考研的必考科目,所以我一开始使用的是考研的复习书籍,《天勤数据结构》和《王道数据结构》这两个家的书都是专门为计算机考研服务的,可以直接百度,这两本书对于我这种小白来说居然都是可以看懂的,所以,用来入门也是ok的。 入门学习阶段 最早的时候我并没有直接看书,而是先打算先看视频,因为视频更好理解呀,找视频的办法就是百度,于是当时找到的最好资源就是《郝斌的数据结构》这个视频应该是很早之前录制的了,但是对于小白来说是够用的,特别基础,讲的很仔细。 从最开始的数组、线性表,再讲到栈和队列,以及后面更复杂的二叉树、图、哈希表,大概有几十个视频,那个时候正值暑假,我按照每天一个视频的进度看完了,看的时候还得时不时地实践一下,更有助于理解。 看完了这个系列的视频之后,我又转战开始啃书了,视频里讲的都是数据结构的基础,而书上除了基础之外,还有一些算法题目,比如你学完了线性表和链表之后,书上就会有相关的算法题,比如数组的元素置换,链表的逆置等等,这些在日后看来很容易的题目,当时把我难哭了。 好在大部分题目是有讲解的,看完讲解之后还能安抚一下我受伤的心灵。 记住这本书,我在考研之前翻了至少有三四遍。 强化学习阶段 完成了第一波视频+书籍的学习之后,我们应该已经对数据结构有了初步的了解了,对一些简单的数据结构算法也应该有所了解了,比如栈的入栈和出栈,队列的进队和出队,二叉树的先序遍历和后续遍历、层次遍历,图的最短路径算法,深度优先遍历等等。 有了一定的基础之后,我们需要对哪方面进行强化学习呢? 那就要看你学习数据结构的目的是什么了,比如你学习数据结构是为了能做算法题,那么接下来你应该重点去学习算法方面的知识,后续我们也将有一篇新的文章来讲怎么学习算法,敬请期待。 当然,我当时主要是复习考研,所以还是针对专业课的历年真题来复习,像我们的卷子中就考察了很多关于哈希表、最短路径算法、KMP算法、赫夫曼算法以及最短路径算法的应用。 对于考卷上的一些知识点,我觉得掌握的并不是很好,于是又买了《王道数据结构》以及一些并没有什么卵用的书回来看,再次强化了基础。 并且,由于我们的复试通常会考察一些比较经典的算法问题,所以我又花了很多时间去学习这些算法题,这些题目并非数据结构的基础算法,所以在之前的书和视频中可能找不到答案。 于是我又在网上搜到了另一个系列视频《小甲鱼的数据结构视频》里面除了讲解数据结构之外,还讲解了更多经典的算法题,比如八皇后问题,汉诺塔问题,马踏棋盘,旅行商问题等,这些问题对于新手来说真的是很头大的,使用视频学习确实效果更佳。 实践阶段 纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。 众所周知,算法题和数学题一样,需要多加练习,而且考研的时候必须要手写算法,于是我就经常在纸上写(抄)算法,你还别说,就算是抄,多抄几次也有助于理解。 很多基础的算法,比如层次遍历,深度优先遍历和广度优先遍历,多写几遍更有助理解,再比如稍微复杂一点的迪杰斯特拉算法,不多写几遍你可真记不住。 除了在纸上写之外,更好的办法自然是在电脑上敲了,写Java的使用Java写,写C++ 的用C++ 写,总之用自己擅长的语言实现就好,尴尬的是我当时只会c,所以就只好老老实实地用devc++写简单的c语言程序了。 至此,我们也算是学会了数据结构的基础知识了,至少知道每个数据结构的特性,会写常见的数据结构算法,甚至偶尔还能掏出一个八皇后出来。 推荐资源 书籍 《天勤数据结构》 《王道数据结构》 如果你要考研的话,这两本书可不要错过 严蔚敏《数据结构C语言版》 这本书是大学本科计算机专业常用的教科书,年代久远,可以看看,官方也有配套的教学视频 《大话数据结构》 官方教材大家都懂的,比较不接地气,这本书对于很多新手来说是更适合入门的书籍。 《数据结构与算法Java版》 如果你是学Java的,想有一本Java语言描述的数据结构书籍,可以试试这本,但是这本书显然比较复杂,不适合入门使用。 视频 《郝斌数据结构》 这个视频上文有提到过,年代比较久远,但是入门足够了。 《小甲鱼数据结构与算法》 这个视频比较新,更加全面,有很多关于经典算法的教程,作者也入驻了B站,有兴趣也可以到B站看他的视频。 总结 关于数据结构的学习,我们就讲到这里了,如果还有什么疑问也可以到我公众号里找我探讨,虽然我们提到了算法,但是这里只关注一些基础的数据结构算法,后续会有关于“怎么学算法“的文章推出,敬请期待。 本篇文章为转载内容。原文链接:https://blog.csdn.net/a724888/article/details/104586757。 该文由互联网用户投稿提供,文中观点代表作者本人意见,并不代表本站的立场。 作为信息平台,本站仅提供文章转载服务,并不拥有其所有权,也不对文章内容的真实性、准确性和合法性承担责任。 如发现本文存在侵权、违法、违规或事实不符的情况,请及时联系我们,我们将第一时间进行核实并删除相应内容。
2023-09-12 23:35:52
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...息抽取模型,结合机器学习、深度学习等先进技术,提升对网页内容的理解能力,以便更快更准确地定位高危漏洞。近日,在Black Hat USA 2023大会上,就有专家演示了利用强化学习方法训练出的智能爬虫,成功在大量网页中挖掘出尚未被广泛认知的隐蔽性安全漏洞。 综上所述,无论是基于Jsoup的传统HTML解析技术,还是结合AI前沿发展的智能信息抽取手段,都在不断推动网络安全监控和漏洞管理领域的进步,为构建更加安全可靠的网络环境提供了有力支持。
2023-07-19 10:42:16
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在进一步探索机器学习与线性代数的深度结合中,最新发布的《Nature Machine Intelligence》期刊上的一篇研究论文揭示了矩阵理论如何为深度神经网络的设计和优化提供新的视角。该论文详细阐述了利用线性代数中的低秩分解、谱分析等方法改进卷积神经网络结构的有效性,从而提高模型性能并降低计算复杂度。此外,《Data Science Weekly》最近一篇关于“线性代数在强化学习中的应用”文章,从实战角度出发,深入浅出地解析了如何运用线性代数解决马尔科夫决策过程中的状态转移矩阵问题,帮助读者更好地理解RL背后的数学原理。 与此同时,Coursera平台新上线了一门由斯坦福大学教授主讲的专项课程——“机器学习中的线性代数”,它以实例驱动教学,让学生通过实际项目操作深化对线性代数的理解,并将其应用于诸如PCA降维、SVD分解以及梯度下降算法等领域。这门课程不仅实时更新,还提供了丰富的实践资源和互动论坛讨论,深受广大机器学习初学者和从业者欢迎。 另外,在开源社区GitHub上,一些热门项目如“MachineLearning-LinearAlgebra”提供了大量与机器学习相关的线性代数实践代码和教程,用户可以跟随代码示例一步步掌握线性代数在机器学习中的具体应用,紧跟技术发展的前沿趋势。 总的来说,随着机器学习领域的不断发展和创新,线性代数的重要性日益凸显,而上述延伸阅读内容恰好反映了这一领域最新的研究成果、教育资源以及社区动态,为致力于提升自身技能的机器学习爱好者和专业人士提供了有力的学习支持。
2023-11-14 09:21:43
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...方向。例如,运用深度学习和强化学习技术优化消除类游戏的智能提示系统,能有效提高玩家体验并延长游戏生命周期。一篇发表在“自然”杂志子刊上的论文就研究了AI在连连看等消除类游戏中的应用,展示了通过机器学习预测最佳消除路径的可能性。 总的来说,在继续深入实践HTML、CSS、JavaScript基础开发的同时,紧跟Web技术前沿进展,结合先进的编程语言、图形处理技术和AI算法,将有助于开发者打造出更为丰富、流畅且富有挑战性的消除类游戏产品,不断满足日益增长的用户体验需求。
2023-06-08 15:26:34
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...经成为数据科学和机器学习领域的主流语言之一。随着Python 3.10版本的发布以及scikit-learn等库的不断更新优化,Python机器学习生态系统的功能和性能得到了显著提升。近期,Microsoft发布了其开源项目“ML.NET”,该框架支持.NET开发者利用C或F进行机器学习开发,这一举措证明了多语言环境下对机器学习能力的需求日益增强。 此外,《Python Machine Learning》一书的作者Sebastian Raschka于今年年初发表了关于最新机器学习趋势的文章,其中详细解读了自动化特征工程、深度学习集成以及强化学习在解决实际问题中的新进展。他强调,尽管Python在数据预处理和模型训练上的便捷性无可比拟,但理解底层原理并熟悉多种工具和技术同样至关重要。 与此同时,Kaggle平台举办的各类数据科学竞赛持续激发全球开发者使用Python进行机器学习实践的热情。例如,在最近结束的一项医疗预测挑战赛中,冠军团队就成功运用Python构建了基于深度学习和传统统计方法相结合的混合模型,展示了Python在复杂预测任务中的强大应用潜力。 对于希望进一步深化Python机器学习技能的开发者来说,可以关注一些优质的在线课程与社区资源,如Coursera上吴恩达教授的专项课程,或是定期查阅PyData、NumFOCUS等组织发布的最新研究成果和技术动态。通过不断跟进行业前沿知识,并结合实战案例进行演练,将有助于开发者更好地从单纯编程角色向机器学习从业人员转型。
2023-07-11 10:04:06
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...LIBS技术的进一步强化升级,满足了检测需求。文章首先介绍了LIBS技术以及LIBS-LIF技术的基本原理;接着简要介绍LIBS-LIF技术在土壤监测的应用情况,介绍了技术的应用起源和研究进展;然后介绍LIBS技术和LIBS-LIF技术在水质监测方面的应用,由于液体检测中对于预处理的方式最为重要,因此此处简要归纳了液体检测样品预处理的方法,最后对LIBS-LIF技术在环境方面的应用做出总结和展望。LIBS-LIF技术具有着传统实验室检测无法比拟的优势,也正处于热门研究方向,未来潜力无限。 关键词: 激光诱导击穿光谱(LIBS);激光诱导击穿光谱联合激光诱导荧光技术(LIBS-LIF);环境监测;土壤监测;水质监测 Elemental Analysis Application of Laser Induced Breakdown Spectroscopy assisted with Laser Induced fluorescence(LIBS-LIF) Technology in Environmental Monitoring Abstract: The importance of environmental monitoring is becoming more and more significant under the background of increasingly prominent environmental problems. Among the environmental problems, soil problem and water quality problem is one of the very important topics. Element analysis is often used for soil monitoring and water quality monitoring. Although the traditional laboratory detection method has high accuracy and good accuracy, it takes a long time and the process is complex, so it is impossible to realize in-situ detection or remote rapid detection. Laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) can effectively improve the above problems, but its accuracy is low and there is interference between adjacent characteristic lines. Laser-induced breakdown spectroscopy assisted with laser-induced fluorescence (LIBS-LIF) is a further enhancement and upgrade of LIBS technology to meet the detection needs. This paper first introduces the basic principles of LIBS technology and LIBS-LIF technology, then briefly introduces the application of LIBS-LIF technology in soil monitoring, and introduces the application origin and research progress of LIBS-LIF technology. Then it introduces the application of LIBS technology and LIBS-LIF technology in water quality monitoring. Because the way of pretreatment is the most important in liquid detection, the pretreatment methods of liquid testing samples are briefly summarized here. Finally, the application of LIBS-LIF technology in the environment is summarized and prospected. LIBS-LIF technology has incomparable advantages over traditional laboratory testing, and it is also in a hot research direction, with unlimited potential in the future. Keywords: Laser induced breakdown spectroscopy(LIBS); Laser induced breakdown spectroscopy assisted with Laser Induced fluorescence(LIBS-LIF); Environmental monitoring; Soil monitoring; Water quality monitoring Completion time: 2021-11 目录 0. 引言 1. 技术简介 1.1 LIBS技术简介 1.1.1 LIBS技术的基本原理 1.1.2 LIBS技术的定量分析 1.1.3 LIBS技术的优缺点 1.2 LIBS-LIF技术 1.2.1 LIF技术的基本原理 1.2.2 Co原子的LIBS-LIF增强原理 2. LIBS-LIF技术用于土壤监测 2.1 早期研究 2.2 近期研究现状 3. LIBS及LIBS-LIF技术用于水质监测 3.1液体直接检测 3.2液固转换检测 3.2.1吸附法 3.2.2成膜法 3.2.3微萃取法 3.2.4冷冻法 3.2.5电沉积法 3.3液气转换检测 4. 总结与展望 参考文献 0. 引言 随着经济的发展,人们物质生活水平提高的同时,环境的问题也愈发突出,其中,土壤问题和水体问题十分突出。 土壤是包括人类在内的一切生物体生存的载体,土壤的质量与农作物的生长息息相关,而农作物的收成则是人类发展的基石。在工业化发展的影响下,土壤重金属污染和积累成为了一个世界性的问题,尤其在中国特别是长三角地区尤为严重[1]。 水是生命之源,水体问题直接关系到所有生物体的生存。环境中的水体问题,主要集中在工业废水的治理与监测上。工业废水中含有大量重金属元素,其难以生物降解,重金属元素会随着水体流动而扩散。 物质元素分析在土壤分析和水质分析上是常用的方式。传统的分析方法是基于实验室的元素光谱分析法,其具有高精度、高稳定的特点,如:原子吸收光谱法(Atomic absorption spectrometry, AAS)、电感耦合等离子体质谱法(Inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS)、电感耦合等离子体原子发射光谱法(Inductively coupled plasma atomic emission spectrometry, ICP-AES)等,但是此类光谱的检测样品预处理复杂、检测操作难度高、需要庞大复杂的实验设备,且对样品造成损坏,有所不便[2,3]。 激光诱导击穿光谱(Laser induced breakdown spectroscopy,LIBS)是一种基于原子光谱分析技术,与传统的光谱分析技术相比,其实验装置简单便携、操作简便、应用广泛、可远程测量,同时有在简单预处理样品或根本不预处理的情况下进行现场测量的潜力。因此,其满足在环境监测中,特别是土壤监测和水质监测此类希望可以在现场检测、快速便捷检测,同时精度较高的需求。LIBS技术很容易与其他技术如激光诱导荧光技术(Laser induced fluorescence, LIF)、拉曼光谱(Raman)等技术联用,进一步提高了 LIBS技术的检测准确度和竞争力[4]。 1. 技术简介 1.1 LIBS技术简介 LIBS技术最早可以追溯到20世纪60年代Brech, F.和Cross, L.所做的激光诱导火花散射实验,其中的一项实验使用红宝石激光器产生的激光照射材料后产生等离子体羽流。经过了几十年的发展,LIBS技术得到了显著发展,其在环境检测、文物保护鉴定、岩石检测、宇宙探索等领域中被广泛应用。 1.1.1 LIBS技术的基本原理 LIBS技术的装置主要由脉冲激光器、光谱仪、样品装载平台和计算机组成,光谱仪和计算机之间常常由光电倍增管或CCD等光电转换器件连接,如图 1所示[3]。 图 1 LIBS实验装置图[3] 首先,通过脉冲激光器产生强脉冲激光后由透镜聚焦到样品上,被聚焦区域的样品吸收,产生初始自由电子,并在持续的激光脉冲作用下加速。初始自由电子获取到足够高的能量之后,会轰击原子电离产生新的自由电子。随着激光脉冲作用的持续,自由电子和原子的作用如此往复碰撞,在短时间内形成等离子体,形成烧蚀坑。接着,激光脉冲结束,等离子体温度逐渐降低,产生连续背景辐射并产生原子或离子的发射光谱。通过光谱仪采集信号,在计算机上分析特征谱线的波长和强度信息就可以对样本中的元素进行定性和定量分析[2]。 1.1.2 LIBS技术的定量分析 由文献[2]可知,LIBS技术的定量分析方法通常有外标法、内标法和自由校准法(CF)。其中,最简单方便的是外标法。 外标法由光谱分析基本定量公式Lomakin-Scheibe公式 I=aCb(1)I=aC^b \tag{1} I=aCb(1) 式中III为光谱强度,aaa为比例系数,CCC为元素浓度,bbb为自吸收系数。自吸收系数bbb会随着元素浓度CCC的减小而增大,当元素浓度CCC很小时,b=1b=1b=1。使用同组仪器测量时aaa和bbb的值为定值。 将式(1)左右两边取对数,得 lgI=blgC+lga(2)lgI=blgC+lga \tag{2} lgI=blgC+lga(2) 由式(2)可知,当b=1时,光谱强度和元素浓度呈线性关系。因此,可以通过检验一组标准样品的元素浓度和对应的光谱强度,绘制出对应的标准曲线,从而根据曲线的得到未知样品的浓度值。 如图 2 (a)(b)所示,通过使用LIBS技术多次测定一系列含有Co元素的标准样品的光谱强度后取平均可以绘制出图 2 (b)所示的校正曲线[5]。同时可以计算出曲线的相关系数R^2、交叉验证均方差(RMSECV)和样品中Co元素的检出限(LOD)。 图 2 用LIBS和LIBS-LIF技术测定有效钴元素的光谱和校准曲线[5] (a) (b)使用LIBS技术测定,(c) (d)使用LIBS-LIF技术测定 1.1.3 LIBS技术的优缺点 随着LIBS技术的提高和广泛应用,其自身独特的优势也显示出来,其主要优点主要如下[6]: (1)样品不需要进行预处理或只需要稍微预处理。 (2)样品检测时间短,相较于传统的AAS、ICP-AES等技术检测需要几分钟到几小时的时间相比,LIBS技术检测只需要3-60秒。 (3)样品的检出限LOD高,对于低浓度样品检测更加灵敏精确。 (4)实验装置结构简单,便携性高。 (5)可用于远程遥感监测 (6)对于检测样品的损伤基本没有,十分适合对于文物遗迹等方面进行应用 LIBS技术也有着自身的缺陷,其中问题最大的就是相较于传统的AAS、ICP-AES等技术来说,LIBS的检测准确性低,只有5-20%。 但LIBS还有一个优点在于很容易与其他技术如激光诱导荧光技术(Laser induced fluorescence, LIF)、拉曼光谱(Raman)等技术联用,可以弥补LIBS技术的检测准确率低的缺陷,同时结合其他技术的优势提高竞争力[7]。 1.2 LIBS-LIF技术 LIBS技术常常与LIF技术联合使用,即LIBS-LIF技术。通过LIF技术对特征曲线信号的选择性加强作用,有效的提高了检测的准确率,改善了单独使用LIBS检测准确率低的缺陷。 LIBS-LIF技术在1979年由Measures, R. M.和Kwong, H. S.首次使用,用于各种样品中微量铬元素的选择性激发。 1.2.1 LIF技术的基本原理 LIF技术,是通过激光辐射激发原子或者分子,之后被照射的原子或分子自发发射出的荧光。 首先,调节入射激光的波长,从而改变入射激光的能量。之后,当入射激光的能量与检测区域中的气态分子或原子的能级差相同时,分子或原子将被激光共振激发跃迁至激发态,但是这种激发态并不稳定,会通过自发辐射释放出另一个光子能量并向下跃迁,同时发射出分子或原子荧光,这便是激光诱导荧光。 其中,分子或原子发射荧光的跃迁过程主要有共振荧光、直越线荧光、阶跃线荧光和多光子荧光四种,如图3所示[2]。元素被激发的直跃线荧光往往强度大,散射光干扰弱,故被常用。 图 3 分子或原子发射荧光的跃迁过程[2] 1.2.2 Co原子的LIBS-LIF增强原理 下面将以Co元素为例,说明LIBS-LIF技术的原理。 Co元素直跃线荧光的产生原理图如图 4所示[5]。波长为304.40nm的激光能量刚好等于Co原子基态到高能态(4.07eV)的能级差,Co原子被304.40nm的激发照射后跃迁至该能级。随后,该能级上的Co原子通过自发辐射释放能量跃迁至低能态(0.43eV),同时发出波长为304.51nm的荧光。因此,采用LIF的激发波长为304.40nm,光谱仪对应的检测波长为304.51nm。 图 4 Co元素直跃线荧光产生原理图[5] LIBS-LIF技术的装置如图 5所示[5],与LIBS装置不同的是其增加了一台可调激光器,如染料激光器、OPO激光器等。其用于激发特定元素的被之前LIBS激发出的等离子体。该激光平行于样品表面照射,不会对样品产生损伤。 图 5 LIBS-LIF实验装置图[5] 在本次Co元素的检测中,OPO激光器的波长为304.40nm。样品首先通过脉冲激光器垂直照射后产生等离子体,原理和LIBS技术一致。之后使用OPO激光器产生的304.40nm的激光照射等离子体,激发荧光信号,增强特征谱线的强度。最后通过光谱仪采集信号,在计算机上分析特征谱线。 LIBS-LIF技术对Co原子测定的光谱和校正曲线如图 2 (c)(d)所示。通过与(a)(b)图对可得到,使用LIBS-LIF技术明显增强了Co原子的特征谱线强度,同时定量分析得到的校正曲线的相关系数R^2、交叉验证均方差(RMSECV)和样品中Co元素的检出限(LOD)数值都有很好的改善。 2. LIBS-LIF技术用于土壤监测 土壤监测是LIBS-LIF技术的最传统应用方向之一。土壤成分复杂,蕴含多种微量元素,这些元素必须维持在合理的范围内。若如铬等相关微量元素过低,则会对作物的生长产生影响;而若铅等重金属元素过高,则表明土地受到了污染,种植出的作物可能存在重金属残留的问题。 2.1 早期研究 LIBS-LIF技术用于大气压下的土壤元素检测可以最早追溯到1997年Gornushkin等人使用LIBS技术联合大气紫外线测定石墨、土壤和钢中钴元素的可行性[8],其紫外线即起到作为LIF光源的作用。 之后,为了评估该技术在现场快速检测分析中的可行性,其使用了可以同时检测分析22种元素的Paschen-Runge光谱仪以发挥LIBS技术可以快速检测多种元素的优势。同时使用染料激光器作为LIF光源,使用LIBS-LIF技术对Cd和TI元素进行了信号选择性增强测量,排除了邻近元素谱线的干扰。但是对于Pb元素还无法检测[9]。 2.2 近期研究现状 华中科技大学GAO等人在2018年对土壤中难以检测的Sb元素使用LIBS-LIF技术进行检验,排除了检验Sb元素时邻近Si元素的干扰,并探讨了使用常规LIBS时在287nm-289nm的波长下不同的ICCD延时长度对信号强度的影响,以及使用LIBS-LIF技术时作为LIF光源的OPO激光器激光能量对Sb元素特征谱线信号强度与信噪比的影响、激光光源脉冲间延时长度对Sb元素特征谱线信号强度与信噪比的影响,由相关结果得到了最优实验条件[10],如图 6至图 8所示。 图 6 不同ICCD延迟时间下样品在287.0-289.0 nm波段的光谱 图 7 LIBS-LIF和常规LIBS得到的光谱比较 图 8 Sb特征谱线的强度和信噪比曲线 (A)Sb特征谱线的强度和信噪比随OPO激光能量的变化关系;(B)Sb特征谱线的强度和信噪比随两个激光器之间脉冲延迟的变化关系 近期,该实验室研究了利用LIBS-LIF测定土壤中的有效钴含量。该实验着重于研究检测土壤中能被植物吸收的元素,即有效元素,强化研究的实际意义;利用DPTA提取样品,增大检测浓度;使用LIBS-LIF测定有效钴含量,排除了相邻元素的干扰。 3. LIBS及LIBS-LIF技术用于水质监测 LIBS及LIBS-LIF技术用于水质检测的原理和流程土壤检测基本一致,但是面临着更多的挑战。在水样的元素定量测定中,水的溅射会干扰到光的传播和收集,从而降低采集的灵敏度;由于水中羟基(OH)的猝灭作用会使得激发的等离子体寿命较短,因此等离子体的辐射强度低,进而影响分析灵敏度[2]。同时,由于部分实验方式造成使用LIBS-LIF技术不太方便,只能使用传统LIBS技术。 因此,在使用LIBS技术进行检验时还需要做相关改进。最常见的就是进行样品的预处理,在样品制备上进行改进。 由文献[11]整理可知,样品的预处理主要可以分为液体直接检测、液固转换检测、液气转换检测三种。 3.1液体直接检测 液体直接检测主要有两种方式:将光聚焦在静态液体测量和将光聚焦在流动的液体测量两种。 最早期使用LIBS技术进行检验的就是直接将光聚焦在静态液体表面测量。但其精确度和灵敏度往往比将光聚焦在流动的液体测量低。Barreda等人比较了在静态、液体喷射态和液体流动态下硅油中的铂元素使用LIBS进行检测,最后液体喷射态和液体流动态下的LOD比静态下降低了7倍[12]。 但上述实验是在有气体保护下进行的结果。总体上看,液体直接检测并不是一个很好的选择。 图 9 液体分析的三种不同实验装置图[12] a液体喷射分析,b静态液体分析,c通道流动液体分析 3.2液固转换检测 液固转换法是检测中最常用的方法,其主要可以分为以下几类: 3.2.1吸附法 吸附法是最常用的预处理方式,利用可吸附材料吸收液体中的微量元素。常用的材料有碳平板、离子交换聚合物膜,或者滤纸、竹片等将液体转换为固体,从而进行分析。 2008年,华南理工大学Chen等人以木片作为基底吸附水溶液的方式测定了Cr、Mn、Cu、Cd、Pb五种金属元素在微量浓度下的校正曲线,其检出限比激光聚焦在页面上直接分析高出2-3个数量级[13]。之后2017年,同实验室的Kang等人以木片作为基底吸附水溶液的方式,使用LIBS-LIF技术对水中的痕量铅进行了高灵敏度测量,最后得到的铅元素的LOD为~0.32ppb,超过了传统实验室检测技术ICP-AES的检测方式,为国际领先水平[14]。 3.2.2成膜法 与吸附法相反,成膜法是将水样滴在非吸水性衬底上,如Si+SiO2衬底和多空电纺超细纤维等,然后干燥成膜,从而转化为固体进行分析。 3.2.3微萃取法 微萃取法是利用萃取剂和溶液中的微量元素化学反应来实现富集。其中,分散液液体微萃取(Dispersion liquid-liquid microextraction, DLLME)是一种简单、经济、富集倍数高、萃取效率高的方法,被广泛使用。 3.2.4冷冻法 将液体冷冻成为冰是液固转化的一种直接预处理方式,冰的消融可以防止液体飞溅和摇晃,从而改善液体分析性能。 3.2.5电沉积法 电沉积法是利用电化学反应,将液体中的样品转化为固体样品并进行预浓缩,之后用于检测。该方法可以使得灵敏度大大提高,但是实验设备也变得复杂,预处理工作量也有变大。 3.3液气转换检测 将液体转化为气溶胶可以使得样品更加稳定,从而产生更稳定的检测信号。可以使用超声波雾化器和膜干燥器等产生气溶胶,再进行常规的LIBS-LIF检测。 Aras等人使用超声波雾化器和薄膜干燥器单元产生亚微米级的气溶胶,实现了液气体转换,并在实际水样上测试了该超声雾化-LIBS系统的适用性,相关实验装置如图 10、图 11所示[15]。 图 10 用于金属气溶胶分析的LIBS实验装置图[15] M:532 nm反射镜,L:聚焦准直透镜,W:石英,P:泵浦,BD:光束转储 图 11 样品导入部分结构图[15] (A)与薄膜干燥器相连的USN颗粒发生器去溶装置(加热器和冷凝器);(B)与5个武装聚四氟乙烯等离子电池相连的薄膜干燥器。G:进气口,DU:脱溶装置,W:废料,MD:薄膜干燥机,L:激光束方向,C:样品池,M:反射镜,F.L.:聚焦透镜 4. 总结与展望 本文简要介绍了LIBS和LIBS-LIF的原理,并对LIBS-LIF在环境监测中的土壤监测和水质检测做了简要的介绍和分类。 LIBS-LIF在土壤监测的技术已经逐渐成熟,基本实现了土壤的快速检测,同时也有相关便携式设备的研究正在进行。对于水质监测方面,使用LIBS-LIF检测往往集中在液固转换法的使用上,对于气体和液体直接检测,由于部分实验装置的限制,联用LIF技术往往比较困难,只能使用传统的LIBS技术。 LIBS-LIF技术快速检测、不需要样品预处理或只需要简单处理、可以实现就地检测等优势与传统实验室检测相比有着独到的优势,虽然目前由于技术限制精度还不够高,但是在当前该领域的火热研究趋势下,相信未来该技术必定可以大放异彩,为绿色中国奉献光学领域的智慧。 参考文献 [1] Hu B, Jia X, Hu J, et al.Assessment of Heavy Metal Pollution and Health Risks in the Soil-Plant-Human System in the Yangtze River Delta, China[J].International Journal of Environmental Research and Public Health,2017, 14 (9): 1042. 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2023-08-13 12:41:47
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