WikiEdge:ArXiv速递/2025-04-15

摘要

• 原文标题：Breaking a Long-Standing Barrier: 2-$\varepsilon$ Approximation for Steiner Forest
• 中文标题：突破长期障碍：斯坦纳森林问题的2-ε近似算法
• 发布日期：2025-04-15 17:13:48+00:00
• 作者：Ali Ahmadi, Iman Gholami, MohammadTaghi Hajiaghayi, Peyman Jabbarzade, Mohammad Mahdavi
• 分类：cs.DS
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.11398v1

中文摘要：斯坦纳森林问题（又称广义斯坦纳树问题）是边加权图上的一个基本优化问题，其目标是在给定顶点对集合的情况下，选择一个最小成本的子图使得每对顶点都连通。该问题推广了1811年首次提出的斯坦纳树问题，后者的最佳已知近似因子为1.39 Byrka等，2010（STOC 2010最佳论文奖）。Agrawal等，1989（STOC 2023三十年时间检验奖）的开创性工作与Goemans和Williamson，1992（SICOMP'95）的改进，在35年前就建立了斯坦纳森林问题的2-近似算法。Jain（FOCS'98）开创性的迭代舍入技术后来将这些结果扩展到更高连通性场景。尽管该问题具有长期重要性，但突破2的近似因子始终是重大挑战，甚至引发类似顶点覆盖问题的猜想——获得更好因子可能确实困难。值得注意的是，包括Gupta和Kumar（STOC'15）以及[[Gro{\ss}等]]（ITCS'18）的基础性工作，分别提出了96和69近似算法，可能寄望为斯坦纳森林问题实现低于2的常数因子近似突破铺路。 本文通过设计一种新颖的确定性算法，实现了$2 - 10^{-11}$的近似比，突破了2的近似壁垒。作为方法的核心组件，我们还针对斯坦纳树问题提出了一种基于对偶的局部搜索算法，其近似保证为$1.943$，该成果本身也具有独立价值。

摘要

• 原文标题：Progressive Rock Music Classification
• 中文标题：渐进摇滚音乐分类
• 发布日期：2025-04-15 02:48:52+00:00
• 作者：Arpan Nagar, Joseph Bensabat, Jokent Gaza, Moinak Dey
• 分类：cs.SD, cs.AI, cs.LG, eess.AS
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.10821v1

中文摘要：本研究探讨前卫摇滚音乐的分类问题，该音乐流派以复杂的作曲结构和多样化的器乐编配为特征，与其他音乐风格截然不同。针对这一音乐信息检索（MIR）任务，我们使用Librosa库从歌曲片段中提取了包括声谱图、梅尔频率倒谱系数（MFCCs）、色度图和节拍位置在内的综合音频特征，并通过赢家通吃投票策略将片段级预测聚合为最终歌曲分类。我们对多种机器学习技术进行了对比分析：在计算资源受限情况下，采用主成分分析（PCA）进行降维处理，探索了包含Bagging（随机森林、极端随机树、Bagging分类器）和Boosting（XGBoost、梯度提升）的集成方法；同时研究了深度学习方法，包括开发具有特定层配置、归一化和激活函数的定制一维卷积神经网络（1D CNN）架构（命名为"Zuck"和"Satya"），并微调了基于注意力机制的最先进音频声谱图变换器（AST）模型。验证集和测试集的性能评估显示不同模型效果各异，其中极端随机树等集成方法最高达到76.38%的测试准确率。本研究为前卫摇滚流派分类这一精细任务提供了多种机器学习范式应用及相对性能的深入见解。

摘要

• 原文标题：SimpleAR: Pushing the Frontier of Autoregressive Visual Generation through Pretraining, SFT, and RL
• 中文标题：SimpleAR：通过预训练、监督微调与强化学习推动自回归视觉生成的前沿
• 发布日期：2025-04-15 17:59:46+00:00
• 作者：Junke Wang, Zhi Tian, Xun Wang, Xinyu Zhang, Weilin Huang, Zuxuan Wu, Yu-Gang Jiang
• 分类：cs.CV
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.11455v1

中文摘要：摘要：本文提出SimpleAR框架，这是一种未经复杂架构修改的朴素自回归视觉生成方法。通过深入探索训练和推理优化，我们证明：1) 仅需5亿参数，该模型即可生成1024x1024分辨率的高保真图像，并在文本到图像基准测试中取得竞争力成绩（如GenEval 0.59分，DPG 79.66分）；2) 监督微调(SFT)和组相对策略优化(GRPO)训练均能显著提升生成美学效果和提示对齐质量；3) 结合vLLM等推理加速技术，SimpleAR生成1024x1024图像的时间可缩短至约14秒。通过公开这些发现及开源代码，我们希望揭示自回归视觉生成的潜力，并鼓励更多研究者参与该领域。代码详见https://github.com/wdrink/SimpleAR。

摘要

• 原文标题：Smartphone-Based Undergraduate Physics Labs: A Comprehensive Review of Innovation, Accessibility, and Pedagogical Impact
• 中文标题：基于智能手机的本科物理实验：创新性、可及性与教学影响的全面综述
• 发布日期：2025-04-15 16:28:13+00:00
• 作者：Yiping Zhao
• 分类：physics.ed-ph
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.11363v1

中文摘要：基于智能手机的本科物理实验：创新性、可及性与教学影响的全面综述 智能手机集成物理实验室(SmartIPLs)已成为传统实验教学的可扩展且经济高效的替代方案，为多样化学习环境提供了便捷的实践体验。本综述整合了十余年研究成果，涵盖力学、光学、声学、电磁学、热力学及现代物理等关键领域的近200项SmartIPLs案例。SmartIPLs主要分为两类：利用手机内置工具的传感器实验，以及基于摄像头的运动与光学研究视频/图像分析。实证研究表明，SmartIPLs在概念理解、科学过程技能和学生参与度方面支持同等或更优的教学效果，特别适用于远程教育和资源匮乏环境。本文探讨了其理论基础，与传统及虚拟实验室进行对比，并解决了设备差异性和课堂整合等挑战。未来方向包括：更广泛的课程整合、AI驱动的学生反馈、向代表性不足的物理主题拓展、跨学科应用以及注重公平性的教学设计。诸如佐治亚大学智能手机物理实验频道、现代光学YouTube频道，以及SPIE出版物《智能手机在光学实验中的应用》等开放资源，体现了社区推动物理教育普及化的努力。随着智能手机技术进步，SmartIPLs将为21世纪适应性、智能化和包容性的实验教学开辟新路径。

摘要

• 原文标题：What it takes to break a liquid: analysis of the cavitation threshold in various media
• 中文标题：击破液体所需条件：不同介质中空化阈值的分析
• 发布日期：2025-04-15 12:09:58+00:00
• 作者：Gianmaria Viciconte, Paolo Guida, Tadd T. Truscott, William L. Roberts
• 分类：physics.flu-dyn
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.11122v1

中文摘要：空化现象历来与平衡状态下测量的参数（如蒸汽压和表面张力）相关联。然而，当液体处于亚稳态时也可能发生成核现象，尤其对于高频声波诱导空化等快速过程。这正是实验测得的空化阈值与理论预测存在显著差异的原因之一。 本研究旨在确定具有不同物理特性的多种物质中的成核阈值。实验通过24kHz超声波引发成核，并采用基于高速成像与水听器声学测量的创新方法研究空化起始。两种技术的结合使我们能精确定位液体介质中发生空化的确切时刻。气泡成核过程以20万帧/秒的速度记录，空间分辨率达微米级。如此精细的时空分辨率使我们能追踪空化气泡形成初期的膨胀过程。我们测试了五种不同物质，并通过换能器振荡幅度重建空化发生时的压力场，从而确定液体的声学空化阈值（抗拉强度）。 实验数据证实：蒸汽压并非声学系统空化发生的有效指标。更值得注意的是，尽管物质物理特性各异，所有测试物质均表现出相似行为。这一看似反直觉的现象，为实验室尺度声学系统中的空化成核机制提供了新的见解。

摘要

• 原文标题：Predicting Wave Dynamics using Deep Learning with Multistep Integration Inspired Attention and Physics-Based Loss Decomposition
• 中文标题：基于多步积分启发注意力与物理损失分解的深度学习波浪动力学预测
• 发布日期：2025-04-15 17:47:20+00:00
• 作者：Indu Kant Deo, Rajeev K. Jaiman
• 分类：cs.LG, cs.NA, math.NA, physics.flu-dyn
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.11433v1

中文摘要：本文提出了一种基于物理的深度学习框架，用于数据驱动的流体介质中波传播预测。该框架名为多步积分启发注意力机制（MI2A），通过结合降噪卷积自编码器（用于潜在空间降维）与基于注意力机制的LSTM循环神经网络（用于降维坐标的时间演化），从经典线性多步方法中汲取灵感以增强潜在时间积分的稳定性和长时程精度。尽管混合神经架构在波动力学建模中具有高效性，但自回归预测往往容易随时间累积相位和振幅误差。为在MI2A框架内缓解此问题，我们提出了一种新型损失函数分解策略，将训练损失函数显式分离为相位和振幅两个独立分量。通过三个复杂度递增的基准波传播问题（一维线性对流、非线性粘性Burgers方程和二维Saint-Venant浅水系统），我们将MI2A与两种采用标准均方误差损失的降阶模型（序列到序列循环神经网络及其Luong式注意力变体）进行对比。结果表明，MI2A框架显著提升了长期预测的精度和稳定性，能准确保持波的振幅和相位特征。相较于标准LSTM和注意力模型，基于MI2A的深度学习展现出更优的泛化能力和时间精度，使其成为实时波建模的有力工具。

摘要

• 原文标题：DataDecide: How to Predict Best Pretraining Data with Small Experiments
• 中文标题：DataDecide：如何通过小规模实验预测最佳预训练数据
• 发布日期：2025-04-15 17:02:15+00:00
• 作者：Ian Magnusson, Nguyen Tai, Ben Bogin, David Heineman, Jena D. Hwang, Luca Soldaini, Akshita Bhagia, Jiacheng Liu, Dirk Groeneveld, Oyvind Tafjord, Noah A. Smith, Pang Wei Koh, Jesse Dodge
• 分类：cs.LG, cs.CL
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.11393v1

中文摘要：由于大型语言模型在不同数据集上进行预训练成本高昂，利用小规模实验来决定数据选择对降低成本至关重要。哪些基准测试方法能从小规模观察到的性能中最准确地预测出能产生最佳大模型的数据集？为了开放探索这个问题，我们发布了DataDecide——包含最全面开放套件的模型、数据和评估，涵盖数据差异和规模变化。我们进行了控制性预训练实验，涉及25个不同来源、去重和过滤处理的语料库（最高达100B词元），模型规模最高达1B参数，并采用3个随机种子。研究发现：单个小规模模型（如1.5亿参数）的性能排名，对于预测我们更大目标规模（10亿）的最佳模型具有强基线作用（约80%比较正确）。在8个基线方法中，没有任何缩放定律方法能超越单规模预测的计算决策边界，但DataDecide可衡量未来缩放定律的改进。我们还发现：在小规模实验中使用连续似然度指标作为代理，可使包括MMLU、ARC、HellaSwag、MBPP和HumanEval在内的基准测试在目标10亿规模下的预测准确率超过80%，仅需0.01%的计算量。

摘要

• 原文标题：A Navier-Stokes-Peridynamics hybrid algorithm for the coupling of compressible flows and fracturing materials
• 中文标题：可压缩流动与断裂材料耦合的Navier-Stokes-近场动力学混合算法
• 发布日期：2025-04-15 09:25:14+00:00
• 作者：Mingshuo Han, Shiwei Hu, Tianbai Xiao, Yonghao Zhang
• 分类：physics.comp-ph
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.11006v1

中文摘要：摘要：流固耦合的建模与仿真对航空航天工程的成功至关重要。本研究提出一种新型混合算法，通过介观方法模拟可压缩流体与可变形材料间的紧密耦合。具体而言，高速流动采用基于分子动理学理论构建的稳健求解器——气体动理学格式（Navier-Stokes替代方案）进行描述；材料的变形、损伤与断裂则通过键基近场动力学（作为粗粒度分子动力学）实现经典连续介质力学的非局部扩展。采用虚单元浸没边界法实现流体与材料的强耦合：每个时间步内同步更新流场与固体场解，并通过虚单元交换物理驱动的边界条件。通过预制裂纹板中的裂纹扩展、NACA0012翼型亚音速绕流、圆柱超音速绕流及冲击波作用弹性面板等大量数值实验验证算法。仿真结果证明了该混合算法在求解高速流动诱发断裂扩展方面的独特优势。

摘要

• 原文标题：Breaking a Long-Standing Barrier: 2-$\varepsilon$ Approximation for Steiner Forest
• 中文标题：打破长期障碍：Steiner森林问题的2-ε近似算法
• 发布日期：2025-04-15 17:13:48+00:00
• 作者：Ali Ahmadi, Iman Gholami, MohammadTaghi Hajiaghayi, Peyman Jabbarzade, Mohammad Mahdavi
• 分类：cs.DS
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.11398v1

中文摘要：斯坦纳森林问题（又称广义斯坦纳树问题）是边加权图上的基础优化问题：给定若干顶点对，目标是选择成本最小的子图使得每对顶点连通。该问题推广了1811年首次提出的斯坦纳树问题（目前最佳逼近因子为1.39 [Byrka等，2010，STOC最佳论文]）。[Agrawal等，1989]（STOC 2023时间检验奖）与[Goemans和Williamson，1992]的开创性工作确立了2-逼近算法，该记录已保持35年。Jain（FOCS'98）的迭代舍入技术后来将结果扩展到更高连通性场景。尽管问题至关重要，突破2的逼近因子始终是重大挑战，甚至引发"是否类似顶点覆盖问题存在固有难度"的猜想。值得注意的是，Gupta和Kumar（STOC'15）与[[Gro{\ss}等]]（ITCS'18）分别提出96-和69-逼近算法，可能旨在为突破2的常数因子铺路。 本文通过设计新型确定性算法，实现了$2 - 10^{-11}$的逼近因子，打破了2的障碍。作为关键组件，我们还针对斯坦纳树问题提出基于对偶的局部搜索算法，其$1.943$的逼近保证具有独立价值。

摘要

• 原文标题：Progressive Rock Music Classification
• 中文标题：渐进摇滚音乐分类
• 发布日期：2025-04-15 02:48:52+00:00
• 作者：Arpan Nagar, Joseph Bensabat, Jokent Gaza, Moinak Dey
• 分类：cs.SD, cs.AI, cs.LG, eess.AS
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.10821v1

中文摘要：本研究探讨前卫摇滚音乐的分类问题，该音乐流派以复杂的编曲和多样化的器乐配置为特征，区别于其他音乐风格。针对这一音乐信息检索（MIR）任务，我们使用Librosa库从歌曲片段中提取了包括声谱图、梅尔频率倒谱系数（MFCCs）、色度图和节拍位置在内的综合音频特征，并通过赢家通吃投票策略将片段级预测聚合为最终歌曲分类。我们对多种机器学习技术进行了对比分析：在集成方法方面探索了包含Bagging（随机森林、极端随机树、Bagging分类器）和Boosting（XGBoost、梯度提升）的算法，并采用主成分分析（PCA）进行降维以处理高维特征集的计算限制；同时研究了深度学习方法，包括开发具有特定层配置、归一化和激活函数的定制一维卷积神经网络（1D CNN）架构（命名为"Zuck"和"Satya"），并对最先进的音频声谱图变换器（AST）模型进行微调，利用其基于注意力机制的机制进行音频分类。验证集和测试集的性能评估显示不同模型效果各异，其中极端随机树等集成方法最高达到76.38%的测试准确率。本研究为前卫摇滚流派分类这一精细任务提供了多种机器学习范式应用及相对性能的深入见解。

摘要

• 原文标题：Smartphone-Based Undergraduate Physics Labs: A Comprehensive Review of Innovation, Accessibility, and Pedagogical Impact
• 中文标题：基于智能手机的本科物理实验：创新性、可及性与教学影响的全面评述
• 发布日期：2025-04-15 16:28:13+00:00
• 作者：Yiping Zhao
• 分类：physics.ed-ph
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.11363v1

中文摘要：基于智能手机的本科物理实验：创新性、可及性与教学影响的全面综述 智能手机集成物理实验室(SmartIPLs)已成为传统实验教学的可扩展且经济高效的替代方案，为多样化学习环境提供了便捷的实践体验。本综述整合了十余年研究成果，涵盖力学、光学、声学、电磁学、热力学和现代物理等关键领域的近200个SmartIPLs案例。这些实验主要分为两类：利用手机内置工具的传感器实验，以及基于摄像头视频/图像分析的运动与光学研究。实证研究表明，SmartIPLs在概念理解、科学过程技能和学生参与度方面支持同等或更优的学习成效，特别适用于远程教育和资源匮乏环境。本文探讨了其理论基础，与传统及虚拟实验室进行对比，并解决了设备差异性和课堂整合等挑战。未来发展方向包括更广泛的课程整合、AI驱动的学生反馈、向代表性不足物理课题的拓展、跨学科应用以及注重公平性的教学设计。诸如佐治亚大学智能手机物理实验频道、现代光学YouTube频道以及SPIE出版物《智能手机在光学实验中的应用》等开放资源，体现了社区推动物理教育普及化的努力。随着智能手机技术进步，SmartIPLs将为21世纪提供一条通向自适应、智能化及包容性实验教学的可行路径。

摘要

• 原文标题：What it takes to break a liquid: analysis of the cavitation threshold in various media
• 中文标题：击破液体所需：不同介质中空化阈值的分析
• 发布日期：2025-04-15 12:09:58+00:00
• 作者：Gianmaria Viciconte, Paolo Guida, Tadd T. Truscott, William L. Roberts
• 分类：physics.flu-dyn
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.11122v1

中文摘要：空化现象历来与平衡状态下测量的参数相关，如蒸汽压和表面张力。然而成核可能发生在液体处于亚稳态时，尤其对于高频声波诱导空化等快速现象。这正是实验测得的空化阈值与理论预测存在显著差异的原因之一。 本研究旨在确定具有不同物理特性的多种物质中的成核阈值。实验通过24kHz超声波引发成核，采用基于高速成像和水听器声学测量的创新方法研究空化起始。两种技术的结合使我们能精确定位液体介质中发生空化的瞬间。气泡成核过程以20万帧/秒的速度拍摄，空间分辨率达微米级。如此精细的时空分辨率使我们能追踪空化气泡形成初期的膨胀过程。 我们测试了五种不同物质，并通过追踪换能器振荡幅度来重建空化发生时的压力场，从而确定液体的声空化阈值（抗拉强度）。实验数据证实蒸汽压并非声学系统空化发生的有效指标。尽管物质物理性质各异，所有测试物质均表现出相似行为。这一看似反直觉的现象，为实验室尺度声学系统中的空化成核机制提供了新见解。

摘要

• 原文标题：Breaking a Long-Standing Barrier: 2-$\varepsilon$ Approximation for Steiner Forest
• 中文标题：打破长期壁垒：斯坦纳森林问题的2-ε近似算法
• 发布日期：2025-04-15 17:13:48+00:00
• 作者：Ali Ahmadi, Iman Gholami, MohammadTaghi Hajiaghayi, Peyman Jabbarzade, Mohammad Mahdavi
• 分类：cs.DS
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.11398v1

中文摘要：斯坦纳森林问题（又称广义斯坦纳树问题）是边加权图上的一个基本优化问题，其目标是在给定一组顶点对的情况下，选择一个最小成本的子图使得每对顶点连通。该问题推广了1811年首次提出的斯坦纳树问题——后者已知最佳逼近因子为1.39 [Byrka等, 2010]（STOC 2010最佳论文奖）。[Agrawal等, 1989]（STOC 2023时间检验奖）的开创性工作与[Goemans等, 1992]（SICOMP'95）的改进，早在35年前就建立了斯坦纳森林问题的2-近似算法。Jain（FOCS'98）的迭代舍入技术后来将这些结果扩展到更高连通性场景。尽管该问题长期具有重要意义，突破2的逼近因子始终是重大挑战，甚至引发类似顶点覆盖问题的"低于2的逼近是否本质困难"的猜想。值得注意的是，Gupta等（STOC'15）和Groß等（ITCS'18）的基础性工作分别提出96和69近似算法，可能旨在为斯坦纳森林问题实现低于2的常数逼近铺路。 本文通过设计新型确定性算法实现了$2 - 10^{-11}$的逼近，首次突破2的近似壁垒。作为方法的核心组件，我们还为斯坦纳树问题提出基于对偶的局部搜索算法，其$1.943$的逼近保证具有独立价值。

摘要

• 原文标题：Progressive Rock Music Classification
• 中文标题：渐进摇滚音乐分类
• 发布日期：2025-04-15 02:48:52+00:00
• 作者：Arpan Nagar, Joseph Bensabat, Jokent Gaza, Moinak Dey
• 分类：cs.SD, cs.AI, cs.LG, eess.AS
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.10821v1

中文摘要：本研究探讨前卫摇滚音乐的分类问题，该音乐流派以复杂的作曲结构和多样化的器乐编配为特征，区别于其他音乐风格。针对这一音乐信息检索（MIR）任务，我们使用Librosa库从歌曲片段中提取了包括声谱图、梅尔频率倒谱系数（MFCCs）、色度图和节拍位置在内的综合音频特征，并通过赢家通吃投票策略将片段级预测聚合为最终歌曲分类。我们对多种机器学习技术进行了对比分析：在计算资源受限情况下，采用主成分分析（PCA）降维处理高维特征集，探索了包含Bagging（随机森林、极端随机树、Bagging分类器）和Boosting（XGBoost、梯度提升）的集成方法；同时研究了深度学习方法，包括开发具有特定层配置、归一化和激活函数的定制一维卷积神经网络（1D CNN）架构（命名为"Zuck"和"Satya"），并微调了基于注意力机制的最先进音频声谱变换器（AST）模型。验证集和测试集的性能评估显示不同模型效果各异，其中极端随机树等集成方法最高达到76.38%的测试准确率。本研究为前卫摇滚流派分类这一精细任务提供了多种机器学习范式应用及相对性能的深入见解。

摘要

• 原文标题：What it takes to break a liquid: analysis of the cavitation threshold in various media
• 中文标题：击破液体所需：不同介质中空化阈值的分析
• 发布日期：2025-04-15 12:09:58+00:00
• 作者：Gianmaria Viciconte, Paolo Guida, Tadd T. Truscott, William L. Roberts
• 分类：physics.flu-dyn
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.11122v1

中文摘要：空化现象历来与平衡状态下测量的参数相关，如蒸汽压和表面张力。然而成核可能发生在液体处于亚稳态时，特别是对于高频声波诱导空化等快速现象。这是实验测得的空化阈值与理论预测存在显著差异的原因之一。 本研究旨在确定具有不同物理特性的多种物质中的成核阈值。实验通过24kHz超声波引发成核，并采用基于高速成像与水听器声学测量的创新方法研究空化起始。结合这两种技术，我们得以精确定位液体介质中发生空化的确切时刻。实验以20万帧/秒的速度记录气泡成核过程，空间分辨率达到微米级。如此精细的时空分辨率使我们能够追踪空化气泡形成初期的膨胀过程。我们测试了五种不同物质，并通过追踪换能器振荡幅度来重建空化发生时的压力场，从而确定液体的声学空化阈值（抗拉强度）。 收集的数据证实：蒸汽压并不能作为声学系统空化发生的有效指标。更值得注意的是，尽管物理性质各异，所有物质都表现出相似的行为特征。这一看似反直觉的现象，为实验室尺度声学系统中空化成核机制提供了新的见解。

摘要

• 原文标题：Smartphone-Based Undergraduate Physics Labs: A Comprehensive Review of Innovation, Accessibility, and Pedagogical Impact
• 中文标题：基于智能手机的本科物理实验：创新性、可及性与教学影响的全面评述
• 发布日期：2025-04-15 16:28:13+00:00
• 作者：Yiping Zhao
• 分类：physics.ed-ph
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.11363v1

中文摘要：基于智能手机的本科物理实验：创新性、可及性与教学影响的全面综述 智能手机集成物理实验室(SmartIPLs)已成为传统实验教学的可扩展且经济高效的替代方案，为多样化学习环境提供了便捷的实践体验。本综述整合了十余年研究成果，涵盖力学、光学、声学、电磁学、热力学和现代物理等关键领域的近200个SmartIPLs案例。SmartIPLs主要分为两类：利用智能手机内置工具的传感器实验，以及基于摄像头的运动与光学研究视频/图像分析。实证研究表明，SmartIPLs在概念理解、科学过程技能和学生参与度方面支持同等或更显著的提升，尤其在偏远和资源匮乏环境中。综述探讨了其理论基础，与传统及虚拟实验室进行比较，并解决了设备差异性和课堂整合等挑战。未来方向包括更广泛的课程整合、AI驱动的学生反馈、向代表性不足的物理主题拓展、跨学科应用以及注重公平性的教学设计。诸如佐治亚大学智能手机物理实验频道、现代光学YouTube频道以及SPIE出版物《智能手机在光学实验中的应用》等开放资源，体现了社区推动物理教育普及化的努力。随着智能手机技术进步，SmartIPLs将为21世纪提供适应性强、智能化且包容的实验教学路径。

摘要

• 原文标题：Breaking a Long-Standing Barrier: 2-$\varepsilon$ Approximation for Steiner Forest
• 中文标题：打破长期壁垒：斯坦纳森林问题的2-ε近似算法
• 发布日期：2025-04-15 17:13:48+00:00
• 作者：Ali Ahmadi, Iman Gholami, MohammadTaghi Hajiaghayi, Peyman Jabbarzade, Mohammad Mahdavi
• 分类：cs.DS
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.11398v1

中文摘要：斯坦纳森林问题（又称广义斯坦纳树问题）是边加权图上的一个基本优化问题：给定一组顶点对，目标是选择一个成本最小的子图，使得每对顶点相互连通。该问题推广了1811年首次提出的斯坦纳树问题，后者的最佳已知近似因子为1.39 [Byrka等，2010]（STOC 2010最佳论文奖）。 [Agrawal等，1989]（STOC 2023三十年时间检验奖）的开创性工作与[Goemans和Williamson，1992]（SICOMP'95）的改进，在35年前建立了斯坦纳森林问题的2-近似算法。Jain（FOCS'98）开创性的迭代舍入技术后来将这些结果扩展到更高连通性场景。尽管该问题长期具有重要意义，突破2的近似因子始终是重大挑战，甚至引发类似顶点覆盖问题的猜想——获得更好因子可能确实困难。值得注意的是，包括Gupta和Kumar（STOC'15）与[[Gro{\ss}]]等（ITCS'18）的基础性工作分别提出了96和69近似算法，可能期望为斯坦纳森林问题实现低于2的常数因子近似突破铺路。 本文通过设计新型确定性算法，以$2 - 10^{-11}$的近似比突破2的近似壁垒。作为方法的核心组件，我们还为斯坦纳树问题提出了一种基于对偶的局部搜索算法，其近似保证为$1.943$，该成果本身具有独立价值。

摘要

• 原文标题：Progressive Rock Music Classification
• 中文标题：渐进摇滚音乐分类
• 发布日期：2025-04-15 02:48:52+00:00
• 作者：Arpan Nagar, Joseph Bensabat, Jokent Gaza, Moinak Dey
• 分类：cs.SD, cs.AI, cs.LG, eess.AS
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.10821v1

中文摘要：本研究探讨前卫摇滚音乐的分类问题，该音乐流派以复杂的作曲结构和多样化的器乐编配为特征，区别于其他音乐风格。针对这一音乐信息检索(MIR)任务，我们使用Librosa库从歌曲片段中提取了全面的音频特征，包括频谱图、梅尔频率倒谱系数(MFCCs)、色度图和节拍位置。采用赢家通吃投票策略将片段级预测聚合为最终歌曲分类结果。我们对多种机器学习技术进行了对比分析：探索了包含Bagging（随机森林、极端随机树、Bagging分类器）和Boosting（XGBoost、梯度提升）的集成方法，并运用主成分分析(PCA)进行降维以处理高维特征集的计算限制；同时研究了深度学习方法，包括开发具有特定层配置、归一化和激活函数的定制一维卷积神经网络(1D CNN)架构（命名为"Zuck"和"Satya"）；此外还微调了最先进的音频频谱变换器(AST)模型，利用其基于注意力机制的机制进行音频分类。验证集和测试集的性能评估显示不同模型效果各异，其中极端随机树等集成方法在测试集上最高达到76.38%的准确率。本研究为前卫摇滚流派分类这一精细任务提供了多种机器学习范式应用及相对性能的深入见解。

摘要

• 原文标题：What it takes to break a liquid: analysis of the cavitation threshold in various media
• 中文标题：击破液体所需条件：不同介质中空化阈值的分析
• 发布日期：2025-04-15 12:09:58+00:00
• 作者：Gianmaria Viciconte, Paolo Guida, Tadd T. Truscott, William L. Roberts
• 分类：physics.flu-dyn
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.11122v1

中文摘要：空化现象历来与平衡状态下测量的参数（如蒸汽压和表面张力）相关联。然而成核可能发生在液体处于亚稳态时，特别是对于高频声波诱导空化等快速现象。这正是实验测得的空化阈值与理论预测存在显著差异的原因之一。 本研究旨在确定具有不同物理特性的多种物质中的成核阈值。实验通过24kHz超声波引发成核，并采用基于高速成像和水听器声学测量的新方法研究空化起始。结合这两种技术，我们得以精确定位液体介质中发生空化的确切时刻。气泡成核过程以20万帧/秒的速度拍摄，空间分辨率达到微米级。如此精细的时空分辨率使我们能够追踪空化气泡形成初期的膨胀过程。 我们测试了五种不同物质，并通过追踪换能器振荡幅度来重建空化发生时的压力场，从而确定液体的声学空化阈值（抗拉强度）。收集的数据证实：蒸汽压并不能作为声学系统空化发生的良好指标。更值得注意的是，尽管物理性质各异，所有物质都表现出相似行为。这一看似反直觉的现象，却为实验室尺度声学系统中空化成核机制提供了新的见解。

摘要

• 原文标题：Smartphone-Based Undergraduate Physics Labs: A Comprehensive Review of Innovation, Accessibility, and Pedagogical Impact
• 中文标题：基于智能手机的本科物理实验：创新性、可及性与教学影响的全面综述
• 发布日期：2025-04-15 16:28:13+00:00
• 作者：Yiping Zhao
• 分类：physics.ed-ph
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.11363v1

中文摘要：基于智能手机的本科物理实验：创新性、可及性与教学影响的全面综述 智能手机集成物理实验室(SmartIPLs)已成为传统实验教学的可扩展且经济高效的替代方案，为多样化学习环境提供了便捷的实践体验。本综述整合了十余年研究成果，涵盖力学、光学、声学、电磁学、热力学和现代物理等关键领域的近200个SmartIPLs案例。SmartIPLs主要分为两类：利用智能手机内置工具的传感器实验，以及用于运动与光学研究的基于摄像头的视频分析/图像分析。实证研究表明，SmartIPLs在概念理解、科学过程技能和学生参与度方面支持同等或更好的学习效果，尤其适用于远程教育和资源匮乏的环境。综述探讨了其理论基础，与传统及虚拟实验室进行比较，并解决了设备差异性和课堂整合等挑战。未来方向包括更广泛的课程整合、AI驱动的学生反馈、向代表性不足的物理主题扩展、跨学科应用以及注重公平性的教学设计。开放获取资源如UGA智能手机基础物理实验室和现代光学YouTube频道，以及SPIE出版的《智能手机在光学实验中的应用》专著，展现了社区推动物理教育普及化的努力。随着智能手机技术进步，SmartIPLs将为21世纪提供适应性强、智能化且包容性强的实验教学新路径。

摘要

• 原文标题：Breaking a Long-Standing Barrier: 2-$\varepsilon$ Approximation for Steiner Forest
• 中文标题：打破长期壁垒：Steiner森林问题的2-ε近似算法
• 发布日期：2025-04-15 17:13:48+00:00
• 作者：Ali Ahmadi, Iman Gholami, MohammadTaghi Hajiaghayi, Peyman Jabbarzade, Mohammad Mahdavi
• 分类：cs.DS
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.11398v1

中文摘要：斯坦纳森林问题（又称广义斯坦纳树问题）是边加权图上的基础优化问题，其目标是在给定顶点对集合的情况下，选择一个最小成本的子图使得每对顶点相连。该问题推广了1811年首次提出的斯坦纳树问题——后者目前最佳近似比为1.39 [Byrka等, 2010]（STOC 2010最佳论文奖）。 [Agrawal等, 1989]（STOC 2023三十年时间检验奖）的开创性工作与[Goemans等, 1992]（SICOMP'95）的改进，早在35年前就建立了斯坦纳森林问题的2-近似算法。Jain（FOCS'98）开创的迭代舍入技术后来将这些结果推广至高连通性场景。尽管该问题具有长期重要性，突破2的近似比始终是重大挑战，甚至引发类似顶点覆盖问题的"突破2可能本质困难"的猜想。值得注意的是，包括Gupta等（STOC'15）和Groß等（ITCS'18）在内的基础性工作，分别提出了96和69近似算法，可能旨在为斯坦纳森林问题实现低于2的常数近似比铺路。 本文通过设计新型确定性算法，以$2 - 10^{-11}$的近似比突破2的界限。作为方法的核心组件，我们还针对斯坦纳树问题提出新型基于对偶的局部搜索算法，其$1.943$的近似保证具有独立价值。

摘要

• 原文标题：Progressive Rock Music Classification
• 中文标题：渐进摇滚音乐分类
• 发布日期：2025-04-15 02:48:52+00:00
• 作者：Arpan Nagar, Joseph Bensabat, Jokent Gaza, Moinak Dey
• 分类：cs.SD, cs.AI, cs.LG, eess.AS
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.10821v1

中文摘要：本研究探讨前卫摇滚音乐的分类问题，该音乐流派以复杂的编曲和多样化的器乐配置为特征，区别于其他音乐风格。针对这一音乐信息检索（MIR）任务，我们使用Librosa库从歌曲片段中提取了包括声谱图、梅尔频率倒谱系数（MFCCs）、色度图和节拍位置在内的综合音频特征，并采用赢家通吃投票策略将片段级预测聚合为最终歌曲分类。我们对多种机器学习技术进行了对比分析：探索了包含Bagging（随机森林、极端随机树、Bagging分类器）和Boosting（XGBoost、梯度提升）的集成方法，利用主成分分析（PCA）进行降维以处理高维特征集的计算限制；同时研究了深度学习方法，包括开发具有特定层配置、归一化和激活函数的定制一维卷积神经网络（1D CNN）架构（命名为"Zuck"和"Satya"），并微调了最先进的音频声谱图变换器（AST）模型以利用其基于注意力机制的音频分类机制。在验证集和测试集上的性能评估显示不同模型效果各异，其中极端随机树等集成方法最高达到76.38%的测试准确率。本研究为前卫摇滚流派分类这一精细任务提供了多种机器学习范式应用及相对性能的深入见解。

摘要

• 原文标题：What it takes to break a liquid: analysis of the cavitation threshold in various media
• 中文标题：击破液体所需条件：不同介质中空化阈值的分析
• 发布日期：2025-04-15 12:09:58+00:00
• 作者：Gianmaria Viciconte, Paolo Guida, Tadd T. Truscott, William L. Roberts
• 分类：physics.flu-dyn
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.11122v1

中文摘要：空化现象历来与平衡状态下测量的参数相关，如蒸汽压和表面张力。然而成核可能发生在液体处于亚稳态时，特别是对于高频声波诱导空化等快速现象。这正是实验测得的空化阈值与理论预测存在显著差异的原因之一。 本研究旨在确定具有不同物理特性的多种物质中的成核阈值。实验通过24kHz超声波引发成核，并采用基于高速成像与水听器声学测量的创新方法研究空化起始。两种技术的结合使我们能精确定位液体介质中发生空化的确切时刻。气泡成核过程以20万帧/秒的速度拍摄，空间分辨率达微米级。这种精细的时空分辨率使我们能追踪空化气泡形成初期的膨胀过程。我们测试了五种不同物质，并通过换能器振荡幅度重建空化发生时的压力场，从而确定液体的声学空化阈值（抗拉强度）。 实验数据证实：蒸汽压并不能作为声学系统空化发生的有效指标。更值得注意的是，尽管物理性质各异，所有物质都表现出相似行为。这一看似反直觉的现象，为实验室尺度声学系统中空化成核机制提供了新的见解。

摘要

• 原文标题：Smartphone-Based Undergraduate Physics Labs: A Comprehensive Review of Innovation, Accessibility, and Pedagogical Impact
• 中文标题：基于智能手机的本科物理实验：创新性、可及性与教学影响的全面评述
• 发布日期：2025-04-15 16:28:13+00:00
• 作者：Yiping Zhao
• 分类：physics.ed-ph
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.11363v1

中文摘要：基于智能手机的本科物理实验：创新性、可及性与教学影响的全面综述 智能手机集成物理实验室(SmartIPLs)已成为传统实验教学的可扩展且经济高效的替代方案，为多样化学习环境提供了便捷的实践体验。本综述整合了十余年研究成果，涵盖力学、光学、声学、电磁学、热力学和现代物理等关键领域的近200个SmartIPLs案例。SmartIPLs主要分为两类：利用智能手机内置工具的传感器实验，以及基于摄像头的运动与光学研究视频/图像分析。实证研究表明，SmartIPLs在概念理解、科学过程技能和学生参与度方面支持同等或更显著的提升，尤其适用于远程教育和资源匮乏的教学环境。综述探讨了其理论基础，与传统及虚拟实验室进行对比，并解决了设备差异性和课堂整合等挑战。未来方向包括更广泛的课程整合、AI驱动的学生反馈、向代表性不足的物理主题拓展、跨学科应用以及注重公平性的教学设计。诸如佐治亚大学智能手机物理实验频道、现代光学YouTube频道以及SPIE出版物《智能手机在光学实验中的应用》等开放资源，体现了社区推动物理教育普及化的努力。随着智能手机技术的发展，SmartIPLs将为21世纪提供一条通向适应性、智能化和包容性实验教学的有前景的路径。

摘要

• 原文标题：Breaking a Long-Standing Barrier: 2-$\varepsilon$ Approximation for Steiner Forest
• 中文标题：打破长期壁垒：Steiner森林问题的2-ε近似算法
• 发布日期：2025-04-15 17:13:48+00:00
• 作者：Ali Ahmadi, Iman Gholami, MohammadTaghi Hajiaghayi, Peyman Jabbarzade, Mohammad Mahdavi
• 分类：cs.DS
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2504.11398v1

中文摘要：斯坦纳森林问题（又称广义斯坦纳树问题）是边加权图上的一个基本优化问题，其目标是在给定顶点对集合的情况下，选择一个最小成本的子图使得每对顶点相连。该问题推广了1811年首次提出的斯坦纳树问题，后者的最佳已知近似因子为1.39 [Byrka等，2010]（STOC 2010最佳论文奖）。[Agrawal等，1989]（STOC 2023三十年时间检验奖）的开创性工作与[Goemans和Williamson，1992]（SICOMP'95）的改进，在35年前就确立了斯坦纳森林问题的2-近似算法。Jain（FOCS'98）开创性的迭代舍入技术后来将这些结果扩展到更高连通性场景。尽管该问题长期具有重要意义，但突破2的近似因子仍是重大挑战，甚至引发类似顶点覆盖问题的猜想——获得更好因子可能确实困难。值得注意的是，包括Gupta和Kumar（STOC'15）以及Gro{\ss}等（ITCS'18）的基础性工作，分别提出了96和69近似算法，可能是希望为斯坦纳森林问题实现低于2的常数因子近似突破铺路。 本文通过设计一种新颖的确定性算法，实现了$2 - 10^{-11}$的近似比，突破了2的近似壁垒。作为方法的关键组成部分，我们还为斯坦纳树问题提出了一种新型基于对偶的局部搜索算法，其近似保证为$1.943$，这本身也具有独立意义。