Learning to Discretize: Solving 1D Scalar Conservation Laws via Deep Reinforcement Learning

Conservation laws are considered to be fundamental laws of nature. It has broad applications in many fields, including physics, chemistry, biology, geology, and engineering. Solving the differential equations associated with conservation laws is a major branch in computational mathematics. The recent success of machine learning, especially deep learning in areas such as computer vision and natural language processing, has attracted a lot of attention from the community of computational mathematics and inspired many intriguing works in combining machine learning with traditional methods. In this paper, we are the first to view numerical PDE solvers as an MDP and to use (deep) RL to learn new solvers. As proof of concept, we focus on 1-dimensional scalar conservation laws. We deploy the machinery of deep reinforcement learning to train a policy network that can decide on how the numerical solutions should be approximated in a sequential and spatial-temporal adaptive manner. We will show that the problem of solving conservation laws can be naturally viewed as a sequential decision-making process, and the numerical schemes learned in such a way can easily enforce long-term accuracy. Furthermore, the learned policy network is carefully designed to determine a good local discrete approximation based on the current state of the solution, which essentially makes the proposed method a meta-learning approach. In other words, the proposed method is capable of learning how to discretize for a given situation mimicking human experts. Finally, we will provide details on how the policy network is trained, how well it performs compared with some state-of-the-art numerical solvers such as WENO schemes, and supervised learning based approach L3D and PINN, and how well it generalizes.     

补骨脂素抗增生性瘢痕作用机制研究

目的探讨补骨脂素抗增生性瘢痕的作用机制。方法体外培养成纤维细胞,按随机数字表法分为正常组(培养正常成纤维细胞)、瘢痕组(培养增生性瘢痕成纤维细胞)、TGF-β1组(10 ng/ml TGF-β1处理增生性瘢痕成纤维细胞5 min^12 h)、Smurf2 RNA干扰组[Smad泛素化调节因子2(Smad ubiquitin regulatory factor2,Smurf2)siRNA转染增生性瘢痕成纤维细胞72 h]、补骨脂素组(10μmol/L补骨脂素处理增生性瘢痕成纤维细胞继续培养72 h)、补骨脂素+TGF-β1组(增生性瘢痕成纤维细胞加入补骨脂素培养72 h后加入TGF-β1培养6 h)。采用Western blot法检测Smurf2、α-平滑肌肌动蛋白(α-actin SMA,α-SMA)蛋白表达;RT-PCR法检测Ⅰ型胶原蛋白mRNA表达;ELISA法检测TGF-β1蛋白分泌。结果与正常组比较,瘢痕组Smurf2蛋白[(0.83±0.08)比(0.38±0.07)]表达增加(P<0.05);与瘢痕组比较,Smurf2 RNA干扰组TGF-β1[(2.2±0.18)比(4.2±0.47)]表达降低(P<0.05);TGF-β1组Smurf2[(0.71±0.06)比(0.42±0.04)]、α-SMA[(1.42±0.12)比(0.91±0.09)]蛋白表达增加(P<0.05),Ⅰ型胶原蛋白mRNA[(0.72±0.09)比(0.41±0.07)]表达增加(P<0.05);补骨脂素组Smurf2[(0.05±0.01)比(0.42±0.04)]、α-SMA[(0.71±0.07)比(0.91±0.09)]蛋白表达降低(P<0.05),Ⅰ型胶原蛋白mRNA表达[(0.12±0.04)比(0.41±0.07)]降低(P<0.05)。结论补骨脂素可能通过TGF-β1/Smurf2信号通路抑制α-SMA蛋白表达,从而降低Ⅰ型胶原蛋白表达,起到抑制瘢痕形成的作用。     

电子线照射对小鼠胰岛素生长因子相关蛋白表达的影响

目的：探讨电子线对胰岛素生长因子-1家族蛋白表达的影响，为研究辐射对肝脏的早期损伤提供依据。方法：采用电子线照射小鼠，照射剂量为1、2、4 Gy，用Western blot法检测照射后12、48和72 h小鼠肝脏中胰岛素生长因子1受体（IGF-1R）、胰岛素生长因子结合蛋白1（IGFBP1）、胰岛素生长因子结合蛋白4（IGFBP4）和胰岛素生长因子1（IGF-1）蛋白表达水平的改变。结果：照射剂量为1 Gy时，与对照组相比，IGF-1蛋白在照射后48 h时表达增加，IGFBP1、IGFBP4和IGF1R蛋白的表达在照射后12、48和72 h均表达减少。照射剂量为2 Gy时，IGF-1和IGFBP4蛋白在照射后48 h时表达增加，其余时间点表达减少。IGFBP1蛋白在照射后12 h时表达增加，48和72 h时表达减少。IGF1R蛋白在照射后3个时间点均呈现为表达减少。照射剂量4 Gy时，肝脏中IGF-1、IGFBP1和IGFBP4蛋白均表达减少，IGF1R蛋白在照射后12 h时表达增加，48、72 h时均表达减少（均为P < 0.05）。结论：电子线照射后小鼠肝脏中胰岛素生长因子-1家族蛋白多以下调表达为主，与前期基因表达的结果相一致，有可能作为反映放射性工作人员早期肝脏损伤的生物标志物之一。     

改良俯卧位对俯卧位通气临床疗效及并发症的影响

目的观察改良俯卧位对俯卧位通气(PPV)临床疗效及并发症的影响。方法将该院呼吸和危重症医学科行PPV的52例患者随机分为对照组和实验组各26例,对照组应用常规方法进行PPV,实验组采用改良俯卧位进行PPV。比较两组患者PPV的临床效果和并发症发生情况。结果两组间俯卧位前和俯卧位后12 h的氧合指数无明显差异(P>0.05);两组患者俯卧位后12 h的氧合指数均较各组俯卧位前明显改善(P<0.05);两组患者气管插管脱出、血流动力学显著波动、误吸和面部水肿的发生率无显著差异(P>0.05);实验组皮肤压疮的发生率明显低于对照组(P<0.05)。结论改良俯卧位对PPV的临床疗效无显著影响,但可以降低皮肤压疮的发生率。     

以肺动脉高压为首发表现的先天性中枢性低通气综合征临床特征和基因分析

目的探讨先天性中枢性低通气综合征(CCHS)的临床和基因变异特征。方法分析1例首发表现为不明原因肺动脉高压的CCHS患儿的临床资料,并总结国内外文献中CCHS病例的临床特点、致病机制和基因变异情况。结果11月龄女婴,主要表现为浮肿、尿少、低血压、嗜睡、发绀、抽搐及颅内压增高。B型脑利钠肽、丙氨酸氨基转移酶升高,凝血酶原时间延长。颅脑磁共振示右侧额叶出血;超声心动图示中重度肺动脉高压。靶向捕获二代测序未发现可能的致病基因。采用Sanger法验证示患儿PHOX 2 B基因第3外显子存在多聚丙氨酸重复扩展变异,基因型为20/25。患儿入院后采用无创通气,睡眠时呼吸浅慢、微弱,伴血氧下降;血气分析提示二氧化碳潴留。随后改用夜间无创通气、降肺压药物治疗。复查肺动脉压力明显下降,生命体征稳定。随访至24月龄,夜间只需较低压力水平的无创通气,生长发育无异常。结论对于不明原因的肺动脉高压伴撤机困难患儿,需警惕CCHS。疑诊者应尽早针对CCHS相关基因进行靶向捕获二代测序及PHOX 2 B基因Sanger法验证。早期给予无创通气有望改善预后。     

Evidence of impaired pain modulation in adolescents with idiopathic scoliosis and chronic back pain

BACKGROUND CONTEXT

Although 40% of adolescent idiopathic scoliosis (AIS) patients present with chronic back pain, the pathophysiology and underlying pain mechanisms remain poorly understood. We hypothesized that development of chronic pain syndrome in AIS is associated with alterations in pain modulatory mechanisms.

156例晚期血吸虫病腹水常规与细胞学检查分析

晚期血吸虫病患者腹水多为漏出液，但由于各种细菌、病毒的感染与恶变，腹水的性质也随之发生变化，腹水性质的鉴定与细胞学检查十分重要。作者就荆州市血防所1996～2005年收治的晚期血吸虫病患者的腹水检查资料，进行回顾性分析。结果报告如下。     

新型雌激素受体β信号通路调节因子的分离及鉴定

目的：利用酵母双杂交技术筛选与ERβ相互作用的蛋白，为进一步研究ERβ的功能奠定基础。方法：从乳腺cDNA文库中钓取ERβ-AF1 cDNA，构建诱饵蛋白载体pAS2-1-ERβ—AF1，利用酵母双杂交筛选技术，在乳腺cDNA文库中筛选与ERβ-AF1相互作用的蛋白。将含有pACT2-候选基因的酵母菌与含有pAS2—1-ERp—AF1的酵母菌进行交配实验，利用LacZ报告基因检测ERβ—AF1与候选蛋白之间是否存在相互作用。然后将ERp—AF1和候选蛋白分别构建到pGEx-KG和pET-28a上，并纯化GST-ERβ-AF1和His-侯选蛋白融合蛋白，利用GST沉淀实验进一步验证ERβ-AF1和候选蛋白的体外相互作用。结果：所获取的候选蛋白为CTGF，是CCN多肽家族成员。交配实验表明，CTGF与ERβ-AF1特异相互作用，而不与空载体或BRCT1对照相互作用。GST沉淀实验进一步验证，CTGF与ERβ、ERα均存在相互作用，但与CTGF同源性较高的NOV蛋白却不与ERβ、ERa结合。结论：CTGF和ERβ存在特异的相互作用。     

超顺磁性氧化铁标记大鼠骨髓基质细胞经门静脉移植MRI活体示踪的研究

目的观察1．5T场强MRI联合动物专用线圈是否可以活体示踪经门静脉移植的纳米级超顺磁性氧化铁颗粒标记的骨髓基质细胞（bone marrow stromal cells BMSCs），为介人性门静脉骨髓基质细胞移植治疗终末期肝脏疾病的研究提供进一步的依据。方法供体大鼠5只，梯度密度离心分离BMSCs，纳米级超顺磁性氧化铁颗粒和脂质体转染BMSCs，体外经普鲁士蓝染色和HE染色确定细胞标记率。受体大鼠15只，分为5组，分别为对照组和纳米级超顺磁性氧化铁颗粒标记的骨髓基质细胞经门静脉移植人正常大鼠肝脏后2h、3d、7d及2周组。1．5T场强MRI联合动物专用线圈行T1W、T2W和T2＊序列扫描，观察肝脏信号改变情况，与对照组比较，并且与组织切片对照。结果纳米级超顺磁性氧化铁颗粒和脂质体转染BMSCs，细胞标记率〉95％。经门静脉移植人正常大鼠肝脏后，T2＊序列扫描显示经标记的BMSCs在肝内显示弥漫性的结节性低信号影，移植后2h到2周均可见到细胞在受体肝脏内存在，组织学切片显示信号缺失部位与铁颗粒标记细胞相一致。结论纳米级超顺磁性铁氧体颗粒标记的大鼠BMSCs经门静脉移植后可以通过1、5T场强行MRI活体示踪，为临床干细胞移植的应用提供可行的示踪方法。     

高海拔地区精神分裂症患考临床特征分析

目的:了解高海拔环境对精神分裂症的影响。方法:对106例高海拔地区精神分裂症患者(高海拔组)的临床特征、疗效、药物副作用进行调查,与同期106例平原精神分裂症患者(平原组)对照。结果:高海拔组临床症状以幻觉、疑病妄想、夸大妄想、紧张冲动行为及焦虑、抑郁等精神症状出现频率较高,而对照组以被害妄想、情感淡漠等精神症状出现频率较高(P<0.01或P<0.05);入院时高海拔组总体病情较重(P<0.01);两组间疗效无显著性差异;高海拔组药物不良反应多于平原组。结论:高海拔地区精神分裂症患者临床特征、总体病情严重程度、药物不良反应与平原地区有一定区别,可能与高海拔环境有关。