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  • 客座编辑:潘浩波
    生物材料与生物技术的快速发展为揭示生命现象和生命过程提供了重要手段,是组织与器官再生与功能重建的基础,可为开启第二次生命起到了重要的催化作用。本期【深圳生物材料发展与探索】专题收录了 2021 年深圳市生物医用材料学术年会的部分精彩报告及其延展内容,让因疫情原因无法参会的广大读者也能从中对本次年会略窥一二。 [MORE]
  • 客座编辑:吕建成,黄逸凡
    海洋占据了地球 70% 以上的表面,是生命起源的地方,也是人类赖以生存的资源瑰宝。海洋在我国未来发展战略中占有举足轻重的地位。中国科学院深圳先进技术研究院在海洋科研领域深耕多年。本期海洋工程技术专题介绍了他们近期的研究工作,内容涵盖了海工技术、水声技术、水下无线传输技术、海洋生化传感技术和海水淡化技术等,以及南方科技大学海洋系杨挺教授团队关于海底地震仪回收通讯信标的研制工作。 [MORE]
  • 客座编辑:孙 蓉
    先进电子材料是集成电路的三大要素之一,是电子信息产业的重要基础和支撑。近年来发生的贸易摩擦事件充分说明了材料,尤其是应用于集成电路产业链的电子材料的战略重要性。为此,本刊特别邀请了中国科学院深圳先进技术研究院先进材料科学与工程研究所所长、深圳先进电子材料国际创新研究院院长孙蓉研究员担任本期客座编辑,组织其先进电子封装材料团队科研骨干聚焦集成电路高端电子封装材料研究工作出版了本期专题,旨在促进电子材料领域基础研究和产业应用的交流,从而推动该领域进一步创新发展。 [MORE]
  • 客座编辑:李慧云
    智能网联汽车是指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置,并融合现代通信与网络技术,实现车与车、路、人、云等信息共享,实现“安全、高效、舒适、节能”行驶。虽然该产业呈现出全面发展的良好局面,但回溯到核心技术层面,该领域仍面临若干技术调整,包括单车感知决策、车路协同、人机共驾、以及各类信息安全威胁。在此背景下,进行智能网联汽车科技创新至关重要。 [MORE]
  • 客座编辑:潘浩波
    本专题主要报道了骨小梁仿生微结构、血管生成及修复临界性骨缺损、可印刷柔性应变传感器、南极磷虾壳聚糖、聚乙烯亚胺系统、生物打印技术等生物医用材料领域的重要研究成果及进展,欢迎各位品读。 [MORE]
  • 客座编辑:喻学锋,黄逸凡
    本专题主要报道了低温等离子体、常压氩气等离子体的相关研究和应用,欢迎各位品读。 [MORE]
  • 客座编辑:李慧云
    当前,中国汽车工业发展面临由大国到强国转型的挑战。《中国制造 2025》 将新能源汽车与智能网联汽车列入十大重点发展领域。近年来,国家对新能源汽车与智能网联汽车从科技研发、产业发展、应用示范和市场推动等方面进行了全维度的支持,中国成为新能源汽车领域发展最活跃的国家之一。虽然该产业在中 国呈现出全面发展的良好局面,但回溯到核心技术层面,该领域需要突破若干核 心关键技术,包括动力系统技术、关键零部件、感知决策、车联网 [MORE]
  • 客座编辑:孙蓉
    随着新兴的5G通信、物联网、新能源汽车电子、可穿戴设备、智慧城市等领域的兴起,相关电子器件朝着小型化、高功率密度、多功能化等方向发展。这将使得相关电子器件的过热风险持续提升。开发高性能热管理材料对改善电子器件散热非常关键,也成为学术界和电子器件应用产业界面临的最大挑战。由中国科学院深圳先进技术研究院牵头,联合上海交通大学 [MORE]
  • 客座编辑:喻之斌,殷鹏
    近年来,随着物联网,云计算,移动互联网,车联网等技术的成熟和迅速普及,人类社会正在以更快的速度产生不同类别如图像,视音频,健康档案等海量数据.据国际数据公司IDC预计,到2025年全球数据量将达到175 ZB(约1 750亿TB),这意味着在人类文明的所有数据中,超过99%是近几年产生的.毫无疑问,历经机械时代,信息时代后,人类正步入一个崭新且充满挑战的新时期——大数据智能时代. 本刊从宽广的范围内组织了一期大数据技术专题,报道了国 [MORE]
  • 客座编辑:唐永炳
    本期先进功能薄膜材料专刊的文章来自于“先进功能薄膜材料及其产业化应用”广东省创新团队的核心成员和骨干成员的研究工作。其主要内容包括对高择优取向金刚石薄膜和高质量单晶金刚石的制备方法和生长机理的分析和探讨、金刚石薄膜在硬质合金刀具中的研究、薄膜热膨胀系数以及残余应力测试技术的最新研究进展等。 [MORE]
  • 客座编辑:须成忠,谭光
    大数据具有深刻的科学和技术内涵, 近年来已经引发了各个学科领域的广泛研究,为许多产业带来了技术、模式乃至思想上的变革。本期大数据专题收录的文章来自于中国科学院深圳先进技术研究院、中国科学院计算技术研究所、中国科技大学、深圳大学等单位。专刊的内容围绕大数据平台和支撑技术、大数据应用以及大数据安全和隐私等主题来组织,展示了大数据工程与科学的若干重要方向上的最新成果,体现了国内部分科研机构和高校在此领域所做的探索。 [MORE]
《集成技术》(CN 44-1691/T,ISSN 2095-3135)于2011年10月经新闻出版总署批准创办,2012年5月正式创刊,系由中国科学院主管,中国科学院深圳先进技术研究院及科学出版社主办的理工科综合性学术刊物。 《集成技术》以促进多学科交叉集成创新、促进科研成果与实际应用的交流与转化为宗旨,致力于信息技术、生物技术及其它多学科交叉集成发展,其领域包括但不限于:大数据与智慧城市、人工智能与物联网、健康与医疗、新能源与新材料。 [MORE]
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    “已录用”栏目展示本刊经同行评议确定正式录用的文章,这些文章目前处在编校过程,尚未确定卷期及页码,但可以根据DOI进行引用。

    • 黄建东,黄琨

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20210427003

      Abstract:

      EB病毒(Epstein-Barr virus)普遍性感染人类并引起多种病毒相关性癌症,其中鼻咽癌与EB病毒感染相关最高,并在我国广东等地区发病率极高,是我国重点防治的十大恶性肿瘤之一。截至目前,没有任何一款上市可用于接种的EB病毒防治性疫苗,针对EB病毒相关疾病的免疫治疗手段在临床试验中也收效甚微。近年来,纳米颗粒基因改造技术的飞速发展为EB病毒的防治带来了新希望。新型功能化纳米颗粒疫苗载体具有高稳定性、高生物兼容性、安全性及多功能联合等优势,已被各国团队用于EB病毒预防及治疗的研究,并取得了一定进展。本文介绍并评述了国内外研究小组利用功能化外泌体纳米颗粒、类病毒颗粒、铁蛋白自组装纳米颗粒以及一些其他类型的纳米颗粒所开展的EB病毒防治疫苗的研究进展,并对功能化纳米颗粒在EB病毒疫苗临床转化过程中可能面临的难题和挑战进行了展望。

    • 黄建东,韦孟溪,周楠

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20210427004

      Abstract:

      目前癌症的治疗方法副作用大,药物不能有效到达癌组织内部,因此治疗效果有限。细菌种类繁多,可利用性强,但是由于它本身自带的生物性能的不可控,以及安全性等问题,限制了它作为药物来治疗肿瘤。随着合成生物学的发展,通过合成生物学的方法将细菌进行工程性改造,使之毒性减弱,增强靶向定位肿瘤,特异性感知病灶,精准定位于病灶。利用工程菌作为载体搭载药物,或者经过基因修饰表达目的药物分子,释放治疗药物,将大大提高细菌治疗肿瘤的可利用性,提高了对肿瘤的治疗效果,本文主要总结了近年来工程细菌治疗肿瘤的研究进展。

    • 黄祖成,沈梦圆,侯至丞,TOKUYASU Taku Andrew,蒙海林

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20210427005

      Abstract:

      寻找从底物到产物的可行代谢通路是代谢工程设计中的核心环节,针对复杂代谢网络中代谢通路不唯一的情况以及传统K条最短路径(k-shortest path, KSP)算法效率低的问题,本文通过对传统KSP算法的优化,引入了关键边概念以减少非必要的重复计算;搭建了代谢通路设计Web平台,使用并行计算方式提升了算法运算性能;通过引入代谢网络图,验证了改进KSP算法的多路径搜索效率,相比传统KSP算法有5-9倍的性能提升。

    • 王忠,崔金明,Tokuyasu Taku Andrew

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20210427006

      Abstract:

      细胞电穿孔技术通过施加一定的电场强度可逆的击穿细胞膜,在细胞膜上形成小孔或通路,从而使遗传物质引入到细胞内。传统的细胞电穿孔装置往往需要几百到几千伏的电压,操作十分危险。该研究采用电绝缘的PVC薄膜,制作了一种电极间距80μm的小间距电穿孔装置,并且可以进行高通量操作。经测试,所提出的小间距电穿孔装置实现了细胞电穿孔所需的电压比1mm标准电击杯降低了一个数量级,极大提高实验操作的安全性。高通量操作也极大提高了实验效率,然而由于电穿孔转化效率比1mm标准电击杯低了一个数量级,因此实验参数需要进一步优化。

    • 辛颖,徐宝琪,王军杰,张荣荣,温慧,王金娟,梁帆,金帆,黄建东,黄术强

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20210427007

      Abstract:

      肺是人体呼吸系统的重要组成部分,气道上皮是肺与外界接触的第一道屏障,参与抵御外来的颗粒物、病原体等,可将异物以痰的形式排出体外,对维护呼吸道正常功能起到至关重要的作用。常用的体外细胞培养模型和哺乳动物模型尚不能完全模拟人体肺-气道微环境,在人体细胞与病原体相互作用研究和药物研发应用方面具有一定的局限性。本研究设计制作了一种基于微流控技术的双通道肺器官芯片,通过改进制备工艺使其能够满足高倍镜极短工作距离的要求,用于高分辨率成像;实现了模拟人体肺-气道微环境的气液界面气道上皮培养,并且能够实时观察细胞与细菌的共培养过程,为体外研究气道上皮和病原微生物的相互作用提供一个有力平台。

    • 胡政,周茜,张蒙蒙,肖敏凤

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20210427008

      Abstract:

      近年来,关于肠道微生物群落与人类健康的研究快速发展,然而肠道微生物群落的调控和应用仍处于起步阶段。究其原因,在于对人类肠道微生物群落结构和功能的理解不够深入。合成微生物群落通过人工合成的多个物种建立新的微生物群落体系,利用各种体内外实验模型及数学建模方法进行模拟、测试、优化,有助于深化对人类肠道复杂微生物群落的结构、稳定性和功能活性的了解。本文概述了肠道微生物群落研究的方法、影响微生物群落稳定性的因素及合成肠道微生物群落面临的挑战,以期为肠道微生物群落理论研究和临床应用的双向转化提供参考。

    • 邱伟龙,廖秀灵,罗巍,李航,夏霖,张岚

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20210427009

      Abstract:

      合成生物学在经历早期的技术创新和商业化初步探索后,于21世纪的第二个十年迎来了高速发展和商业化落地。从市场规模角度来看,由合成生物学直接驱动的全球市场规模在2019年已达到53.19亿美元。具体分地区来看,北美和欧洲主导市场格局,亚洲紧随其后。从一级市场投融资角度来看,全球数百家合成生物学初创公司在2010年至2020年间共获得了超过210亿美元的风险投资,北美是全球合成生物学投融资最活跃的地区,欧洲和亚洲其次。从下游应用行业角度来看,合成生物学已展现出巨大的潜力,大量优秀的产品导向型公司正在医疗健康、农业、化工、食品、消费品和能源等领域不断涌现。

    • 金帆,高艳梅,黄亚佳,蒲璐,夏霖

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20210427010

      Abstract:

      铜绿假单胞菌具有超强的本质耐药性和耐药性产生能力,因此对于铜绿假单胞菌感染患者来说,多重耐药的铜绿假单胞菌往往导致抗生素的疗效变差甚至完全无效。研发新的抗生素耗时很长且成本较高,因此寻找新的抗菌药物来代替抗生素、寻找新的药物载体和新的治疗方法来增加抗菌药物的活性对多重耐药的铜绿假单胞菌感染治疗具有重要意义。本文主要回顾和总结了利用有机酸、抗菌肽、纳米粒子、噬菌体、水凝胶和细菌载体等新的抗菌药物和治疗方式在铜绿假单胞感染治疗中的一些实验室基础研究和临床研究,以期为多重耐药的铜绿假单胞菌感染治疗研究提供参考。

    • 刘陈立,董宇轩,郭旋

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20210427011

      Abstract:

      细菌疗法是肿瘤治疗领域的重要发展方向之一,合成生物学的日益发展为肿瘤细菌疗法提供更多样化、更有效安全的治疗策略。本文概述了细菌治疗肿瘤领域的临床优秀范例,详细介绍了目前的研究进展及面临的瓶颈问题;并围绕肿瘤细菌疗法深入探讨了合成生物学在推动活菌药物临床开发中的应用。此外,针对临床活菌药物的有效性和生物安全性问题,展望了合成生物学在临床药物开发中的重要作用和未来发展趋势。

    • 金帆,李奉庭,夏霖

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20210427012

      Abstract:

      定向进化作为改善生物分子目的活性的有效策略之一,被广泛应用于食品、工业、医学等领域,该技术依赖于高质量突变体文库的建立与高效目的产物选择与筛选。CRISPR近年来飞速发展,各类CRISPR衍生工具被开发以满足不同需求,一些新型CRISPR工具的出现给了定向进化更大的发展潜力,使人们可以在广泛宿主中实现对特定基因的原位进化。同时,借助人工或天然途径产生遗传多样性的方式给了人们更多的选择,可以根据研究需求采取更高效的进化策略。该文将首先介绍各类CRISPR工具,随后总结CRISPR介导的突变与筛选平台,最后讨论CRISPR在定向进化技术中的发展趋势与机遇。

    • 傅雄飞,黄雄亮,夏霖

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20210427013

      Abstract:

      细胞群体在恒定条件的培养过程中是一个混合的群体,由处于细胞周期各个时期的细胞组成。对细胞周期特定时期的研究需要使细胞群体的生长同步化,即使用细胞周期同步化方法,通过物理或化学的方法将混合群体中特定时期的细胞分离出来或者将整个群体阻断在细胞周期的某个阶段。经过同步化的细胞群体在后续培养的过程中可以在一段时间内同步地进行生长分裂(2-3个分裂周期),直到细胞分裂时间的个体差异使得细胞群体重新成为混合状态。细胞周期同步化方法是细胞周期研究的一个直接手段,是细菌细胞周期研究领域中备受关注的一个研究方法。尽管科学家们开发出了许多不同的同步化方法,然而不同的方法在同步化程度、产量、操作步骤的简便性以及对细胞周期造成的干扰程度等方面有着各自的优缺点。本文旨在介绍细胞周期同步化方法在细菌细胞周期研究领域中的应用以及不同方法在研究应用中的优缺点。

    • 张和,张新宇,安文林,童贻刚

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20210427014

      Abstract:

      细菌对抗菌药的耐受性是临床治疗感染性疾病的一大难题,受到人们广泛关注。细菌通过多种机制获得耐药性,从而逃避抗菌类药物的杀灭。噬菌体是一类特异性侵染细菌等微生物的病毒群体。近年来将其应用于临床上耐药菌感染性疾病的治疗取得了一些成效,但随之而来出现的噬菌体耐受性问题限制了它的应用。本文综述了细菌耐药及耐噬菌体的主要机制,及当前合成生物学在解决细菌耐受抗生素和耐受天然噬菌体中的主要进展。

    • 刘亚铭,王康,崔玉琳,陈高,秦松

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20210427015

      Abstract:

      将来自雨生红球藻β-胡萝卜素酮化酶基因(bkt)和β-胡萝卜素羟化酶基因(crtR-B)经密码子优化后,通过自然转化法分别转入集胞藻PCC 6803基因组中,HPLC分析表明转入bkt基因的细胞产生角黄质,同时海胆酮减少,表明是外源的β-胡萝卜素酮化酶基因将海胆酮转化为角黄质;转入crtR-B基因的细胞产生金盏花黄质,同时玉米黄素减少,表明是外源的β-胡萝卜素羟化酶将玉米黄素转化为金盏花黄质。本文开展了集胞藻 PCC 6803类胡萝卜素代谢工程研究,实现了对集胞藻 PCC 6803类胡萝卜素代谢途径的修饰,为通过基因工程手段在集胞藻 PCC 6803细胞内积累虾青素奠定了基础。

    • 李敏,林子杰,廖文斌,陈廷柏,李坚强,陈杰,肖敏凤

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20210510001

      Abstract:

      生物系统极其复杂,难以精确描述和预测,给高效设计、合成新型生物系统提出了挑战,因此,在合成生物系统构建中往往需进行海量工程试错优化。而近年来人工智能技术快速发展,其基于海量数据的持续学习能力和在未知空间的智能探索能力有效契合了当前合成生物系统工程试错平台的需求。人工智能在合成元件工程、线路工程、代谢工程及基因组工程领域均崭露头角,在复杂生物特征的挖掘与生物分子的设计中表现出巨大潜力,同时也在数据标准化、平台智能化、实验自动化、预测精确化方面存在一系列挑战。人工智能有望给合成生物学“设计—构建—测试—学习”闭环的全流程带来变革,同时孕育“类合成生物学家“也将引起人工智能技术的飞跃。

    • 李玉娟,仇华炳,柳天晴,夏霖

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20210510002

      Abstract:

      合成生物学是生命科学领域的一门新兴热门工程科学,其实质是在工程学思想指导下,按照特定目标理性设计、改造乃至重新合成生物体系,通过构造人工生物系统来研究生命科学中的基本问题,应对人类面临的重大挑战,其核心旨在通过研究以期理解生命本质(造物致知)和创造社会经济价值(造物致用)。合成生物技术被多国评价为未来的颠覆性技术之一。合成生物学已成为欧美等发达国家争相发展的先进科技领域,在生物医学领域有广泛应用前景。对合成生物医学领域进行文献计量及专利分析:从2014开始,合成生物医学相关文献及专利呈现爆发式增长,美国合成生物医学发展具有先发优势,成果突出,中国正处追赶超越阶段,实力突出。本文开展合成生物医学应用与发展态势分析,旨在为我国合成生物医学发展及布局提供参考依据。

    • 马智鑫,邓宇芳,于跃,李思宏,梁帆,夏霖,黄术强

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20210427001

      Abstract:

      当下微生物研究中存在两个趋势,一是随着大量肠道微生物相关研究开展,研究者们越来越认识到肠道微生物尤其是大量厌氧菌与人类健康息息相关。因为肠道本身某种程度上属于厌氧环境,对肠道细菌的细胞生理学研究需要建立在厌氧培养环境的基础之上;二是仅仅依靠经典的微生物群体培养方法已经难以满足对于细胞异质性研究,需要发展多种研究方法在单细胞水平进行细菌生理学研究,以此深入研究被细胞群体所掩盖而被研究者忽略的生理规律。本研究开发了一种微生物在厌氧条件下的培养方法,包括相关培养装置设计与相应的实验方法流程,在稳定维持培养环境严格厌氧程度的基础上,使用微流控芯片对细菌进行长时间单细胞培养,同时结合高分率显微镜延时成像技术,在培养的同时实现对生长动态的实时观测与数据采集。该方法为细菌细胞在厌氧条件下的单细胞分析提供了有力的技术支持。

    • 江湘儿,王 勇,沈 玥

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20210427002

      Abstract:

      基因组解读促使生命进入数字化时代,合成生物学则赋予人类探索生命本质并改造利用的工具,近年来极大推动在医疗、化工、农业及信息等领域交叉融合应用的发展。DNA合成是合成生物学的基础性技术,其重要性堪比测序技术对基因组学与精准医学的支撑。本文围绕DNA合成方法、技术路径及仪器研制与产业化进展进行了系统性的分析比较,并结合当下及未来需求对DNA合成技术拟解决的瓶颈问题及突破方向进行总结与建议。

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      • 熊刚,孟姣,曹自刚,王勇,郭莉,方滨兴

        2012,1(1):32-42, Doi:

        Abstract:

        近年来,随着互联网的迅猛发展,越来越多的新型网络应用逐渐兴起,网络规模不断扩大,网络组成也越来越复杂。网络流量分类技术作为增强网络可控性的基础技术之一,不仅可以帮助网络运营商提供更好的服务质量,而且能够对网络进行有效的监督管理,确保网络安全。本文综述了网络流量分类领域的研究方法及研究成果,对这些传统方法进行比较,分别指出它们的优势和不足。并针对高速网络环境下的实时分类、加密流分类、精细化分类、协议动态变化时的分类等现实挑战,对相关研究进展进行阐述和分析。最后对未来的研究方向进行展望。

      • 张文力

        2012,1(3):20-24, Doi:

        Abstract:

        基因是遗传的物质基础。生物体的生、长、病、老、死等一切生命现象都与基因有关。基因测序是解读生命的一种途径。随着新一代高通量测序技术的发展,每天会产生TB甚至更多的序列数据。合理诠释这些大规模及复杂高维度的数据成为获取数据后一个更大的难点,是当前生物研究的关键步骤,具有巨大的现实意义。海量高通量测序数据的存储、处理和分析都极大地挑战着当前的计算机系统和计算模式。本文将结合调研情况,尤其是华大基因的实例调研,讨论当前高通量测序数据分析的现状、问题和多方采取的措施。然而,面对高通量测序数据带来的挑战,仍需要多方密切合作和长久深入的研究。

      • 宋章军

        2012,1(3):1-9, Doi:

        Abstract:

        机器人技术代表一个国家的高科技水平和自动化程度,了解和分析国内外的研究现状和最新进展有助于加快我国服务机器人行业的发展。近年来,清洁机器人和教育机器人在我国已经大规模销售,娱乐机器人和安防机器人市场正在培育和快速发展中,医疗机器人市场处于大规模应用的萌芽状态。为了在这一巨大市场中分一杯羹,在服务机器人领域缩短与发达国家的差距,有必要紧紧抓住服务机器人更高智能化、模块化和网络化的技术发展趋势,围绕实现服务机器人智能化、模块化和网络化的集成技术展开研究。

      • 刘群

        2012,1(1):48-54, Doi:

        Abstract:

        本文对机器翻译技术的研究现状进行了全面介绍,分析了亟待解决的核心问题,并对机器翻译的未来发展前景和趋势提出了自己的设想。

      • 徐国卿,徐坤,李卫民

        2012,1(1):6-14, Doi:

        Abstract:

        近年来随着全球资源、环境问题日益严峻,节能、环保的电动汽车得到快速发展。电动汽车采用电机驱动系统,具有转矩快速响应、易于精确测量、可实现动力分散控制、可实现制动能量回收等优点。充分挖掘并利用这些优点可显著提升车辆动力学控制性能。文中从电动汽车动力学控制运行参数的识别、动力学控制结构与方法两个角度综述了十多年来的研究成果,重点介绍了轮胎-路面接触条件识别方法、驱动防滑控制方法等。车辆动力学控制,包括电子差速控制、直接横摆控制、底盘集成控制等研究现状也做了总结。最后对未来电动车辆动力学控制的发展方向作了几点展望。

      • 沈洋,凌涛,姚惠,李彦明,靳巧锋,郑海荣

        2012,1(1):93-99, Doi:

        Abstract:

        超声瞬时弹性成像技术具有无创、无痛、定量、实时及重复性好等优势,适用于肝纤维化分期诊断,具有重要的临床应用价值。本文以超声瞬时弹性成像系统设计为研究出发点,提出在基于射频信号的时域互相关算法基础上,采用抛物线插值算法提取亚采样信息,提高位移场的估算精度;设计了剪切波匹配滤波器,以减弱低频振荡器对位移场造成的干扰,从而提高了应变估计质量,增强了剪切波速度估算的可靠性与准确性;设计了针对瞬时弹性成像系统的时间增益补偿(TGC)电路,以降低声信号衰减带来的影响,提高信号的信噪比;给出了一种聚丙烯酰胺凝胶生物仿体的制备方法,并采用机械压痕测试对仿体进行标定,将标定结果与瞬时弹性成像系统的检测结果进行了对比,对比结果显示出良好的一致性。生物仿体实验和健康人体肝脏的弹性测量结果也验证了提出的位移估计算法、匹配滤波器及TGC电路的优越性。

      • 胡超,宋霜,阳万安,孟庆虎,李抱朴,曾德文,李萧萧,朱红梅

        2012,1(1):105-113, Doi:

        Abstract:

        胶囊内窥镜是极有潜力的新型肠胃道检查手段,但是目前的临床胶囊内窥镜产品还存在一些问题需要解决,其准确定位跟踪是关键之一。在各种可能的定位方法中,利用磁体的定位技术具有明显的优势:无需供电、占用胶囊空间小、可以连续跟踪、实时性强和无副作用。本文重点讨论基于磁场传感器阵列实现对胶囊中磁体进行定位的方法,通过算法和系统的优化设计,实现了以磁偶极子为数学模型的3维位置和2维方向实时定位跟踪。为了消除人体运动对胶囊跟踪的干扰影响,本文提出对胶囊和参考目标磁体同时定位的方法,也提出了对胶囊的3维位置和3维方向的全6维定位算法以开展三维重建和病变组织的准确测算。实验结果证明本系统可对胶囊内窥镜实现2~3mm精度的定位跟踪。

      • 高 明,黄哲学

        2012,1(3):47-54, Doi:

        Abstract:

        随着Deep Web数量和规模的快速增长,通过对其发起查询请求以得到存储在后台数据库中的相关信息,日渐成为用户获取信息的主要方式。为了方便用户有效地利用Deep Web中的信息,越来越多的研究者致力于这一领域的研究,重点之一是Deep Web后台数据库的数据集成。由于Deep Web后台数据库存储的主要是文本信息,使得从文本处理角度出发,针对Deep Web中存储的内容进行查询与检索的研究具有十分广阔的应用前景。本文对Deep Web的研究现状进行了较为详细的分析,同时对研究的发展方向进行了展望。

      • 罗力,杨超,赵宇波,蔡小川

        2012,1(1):84-88, Doi:

        Abstract:

        当前世界上排前几位的超级计算机都基于大量CPU和GPU组合的混合架构,它们对某些特殊问题,譬如基于FFT的图像处理或N体颗粒计算等领域可获得很高的性能. 但是对由有限差分(或基于网格的有限元)离散的偏微分方程问题,于CPU/GPU 集群上获得较好的性能仍然是一种挑战. 本文提出并测试一种基于这类集群架构的混合算法. 算法的可扩展性通过区域分解算法实现,而GPU的性能由基于光滑聚集的代数多重网格法获得,避免了在GPU上表现不理想的不完全分解算法. 本文的数值实验采用29 CPU/GPU求解用差分离散后达三千学报

      • 马肖燕,洪 爵

        2012,1(3):66-71, Doi:

        Abstract:

        目前Hadoop的作业调度算法都是将系统中的多类资源抽象成单一资源,分配给作业的资源均是节点资源中固定大小的一部分,称为插槽。这类基于插槽的算法没有考虑到系统多资源的差异性,忽略了不同类型作业对资源的不同需求,因此导致系统在吞吐量和平均作业完成时间上性能低下。本文研究了多资源环境下公平调度算法在Hadoop中的实现,设计了一种多资源公平调度器MFS(Multi-resource Fair Scheduler)。MFS采用了DRF(Dominant Resource Fairness)调度思想,使用需求向量来描述作业对各类资源的需求,并按照需求向量中各资源的大小给作业分配资源。MFS能更加充分有效地使用系统的各类资源,并能满足不同类型作业对资源的不同需求。实验表明相比于基于插槽的Fair Scheduler 与Capacity Scheduler,MFS提高了系统的吞吐量,降低了平均作业完成时间。

      • 张浩诗,武振兴,田岚,杨琳,李光林

        2012,1(1):114-118, Doi:

        Abstract:

        如何从肌电信号中有效地减少工频干扰一直是肌电信号检测与应用中的突出问题。本文总结数字陷波、LMS自适应滤波、卡尔曼(Kalman)滤波和S变换等几种适合进行实时工频干扰去除的方法,研究和分析它们在去除肌电信号中工频干扰的性能。初步结果表明:Kalman滤波方法在从肌电信号中减少工频干扰方面表现出了较好的整体性能,而S变换方法对具有严重工频干扰的肌电信号具有较好的噪声抑制效果。

      • 夏伟,李慧云

        2017,6(3):29-40, Doi:

        Abstract:

        自动驾驶是人工智能研究的重要应用领域,文章提出了一种基于深度强化学习的自动驾驶策略模型学习方法。首先采用在线交互式学习方法对深度网络模型进行训练,并基于专业司机的经验数据对 模型进行预训练,进而结合经验池回放技术提高模型训练收敛速度,通过对状态空间进行聚类再采样,提高其独立同分布特性以及策略模型的泛化能力。通过与神经网络拟和 Q-迭代算法的比较,所提方法的训练时间可缩短 90% 以上,稳定性能提高超过 30%。以复杂度略高于训练集的测试道路长度为基准,与经验过滤的 Q-学习算法相比,采用聚类再采样的方法可以使策略模型的平均行驶距离提高 70% 以上。

      • 迟学斌,肖海力,王小宁,曹荣强,卢莎莎,张宏海

        2012,1(1):68-76, Doi:

        Abstract:

        为了充分整合分布的高性能计算资源,本文提出一种面向科学计算的网格环境,旨在形成一个可统一管理和运行维护的虚拟的超级计算机资源,面向用户提供统一、易用、可靠的科学计算服务。面向科学计算的网格环境通过轻量级网格中间件SCE汇聚资源,支持作业的全局调度、数据的统一管理视图,面向用户提供命令行和网格门户两种使用方式,并提供编程接口供专业社区和学科平台二次开发使用,满足不同层次的用户需求。目前,面向科学计算的网格环境已经在中国科学院超级计算环境(ScGrid)中得到应用和用户认可。

      • 徐志伟,李国杰

        2012,1(1):20-25, Doi:

        Abstract:

        三十年前IBM个人电脑批量上市,大大推动了计算机的普及。今天的计算机科学领域已经与三十年前大不一样了。什么是今后三十年计算机科学领域最大的本质挑战?它会推动什么样的基本性范式变革?最关键的产业问题是什么?最需要突破的科学问题是什么?本文提出普惠计算(以全民普及为目标的计算机科学研究和应用)以回答这些问题,并阐述普惠计算的十二个要点,即普惠计算针对计算机市场发展停滞的本质挑战而提出,它是今后三十年的基本趋势,具备高增值、低成本、可持续三个特征,其最显著的范式变革是人机物三元计算,最关键的产业问题是昆虫纲悖论,最需要突破的科学问题涉及三元计算科学、通用计算账户、高效海网云平台、信息生态系统、国民信息核算五个支柱。本文为计算机科学的科研选题和产业创新勾画机遇空间,并简要介绍相关的变革性前沿研究工作。

      • 吴 臻,周 慧,李光林

        2013,2(4):56-60, Doi:

        Abstract:

        足下垂是由腓总神经功能障碍引起踝关节无法背屈、行走时足趾拖地的症状。它不仅影响患者日常行走,还会使 其产生自卑心理。表面垂足刺激器将刺激电极贴附在腓总神经或者胫骨前肌上,使用传感器来侦测脚步动作,通过电刺 激使脚踝产生背曲屈及翻转动作,改善步行摆动期所发生的足下垂现象。本文阐述了表面垂足刺激器的工作原理及研究 进展,并对基于生物信号反馈的闭环足下垂刺激器的研究趋势进行了介绍。

      • 徐添辰,吴恩华

        2012,1(1):77-83, Doi:

        Abstract:

        长期以来,由于流体仿真和物体变形计算都具有相当程度的复杂性,使得流体与刚体的交互模拟,特别是和带有复杂动画的角色交互的效果,难以达到实时计算和渲染。在此,笔者提出了一个新的方法,用于生成沿着角色运动而产生交互的流体特效。为了实现这类效果的生成,控制流体特效与运动角色的交互,首先针对角色运动轨迹进行跟踪,根据轨迹的几何性质而生成初始状态的流体特效;然后借助光滑流体动力学(SPH)对流体粒子进行仿真。其中针对基于SPH技术的复杂性,流体仿真的过程借助GPU并行计算的能力,采用了一种新的高效粒子搜索算法,最终实现普通用户级个人计算机上实时渲染具有流体运动特征的角色运动特效。

      • 朱朋莉,孙 蓉,汪正平

        2012,1(3):35-41, Doi:

        Abstract:

        纳米材料和纳米技术在新型电子封装技术中发挥着越来越重要的作用,纳米材料及其复合材料在电、磁、光等方面的优越性可以提高和改善元器件的物理、机械性能。本文介绍和评价了目前电子封装技术中出现的同封装材料密切相关的各类问题以及纳米材料、纳米复合材料和纳米技术等在解决这些问题方面的优势及发展方向,并着重介绍了纳米金属导电颗粒、二氧化硅、碳纳米管、石墨烯等新材料在高密度系统级封装中的应用。

      • 王辉

        2013,2(4):49-55, Doi:

        Abstract:

        本文首先简要介绍了经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation,TMS)的技术原理与应用,其次重点比较了几 种常见的经颅磁刺激线圈定位方法,总结了 TMS 线圈定位面临的问题,然后提出了一种充分整合被试者大脑头皮外形、 脑解剖结构、脑功能区域定位三方面定量信息的改进的经颅磁刺激线圈定位方法,最后展望了经颅磁刺激线圈定位方法 的应用前景。

      • 赵文闯,程 俊

        2012,1(3):10-14, Doi:

        Abstract:

        人体姿态估计方法中,在初始化或者跟踪失败的情况下,需要提供姿态初始值。我们将姿态估计看作对人体每个像素的分类问题,设计了一种表征人体部位尺寸及位置的特征。通过识别当前帧人体像素所属部位,可计算人体姿态。我们对分类器性能进行了测试,分类器对人体像素的识别率达到91%,对分辨率为160*120的深度图像,Intel单核1.6 GHZ的处理器上的处理速度为4 ms/fps。本文分析了该特征的局限性及出现问题的原因。

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      • 刘群

        2012,1(1):48-54, Doi:

        Abstract:

        本文对机器翻译技术的研究现状进行了全面介绍,分析了亟待解决的核心问题,并对机器翻译的未来发展前景和趋势提出了自己的设想。

        • 1
      • 惠长野,张 希,黄胜和

        2012,1(3):28-34, Doi:

        Abstract:

        去纤苷是单链脱氧寡核苷酸混合物衍生的生化药,主要作用于内皮细胞并产生多种生物学效应,临床研究主要是围绕心血管功能紊乱的适应症来开展的。临床实验证实去纤苷可以有效预防及治疗肝小静脉闭塞症。最近,在一些动物实验中,去纤苷表现出了抗肿瘤及抗血管新生的活性。相关的研究一直在深入开展。

        • 1
      • 余心杰,吴雄飞,王建平,陈 立,王 磊

        2012,3(5):45-51, Doi:

        Abstract:

        大黄鱼形态参数测量对大黄鱼养殖遗传选育和品质改良等具有重要意义。文章结合机器视觉和称重传感器技术,设计开发了一种大黄鱼体重、体长和体宽等外部形态多参数同步自动检测系统。该系统通过机器视觉自动检测鱼体外部形态参数,通过称重传感器自动获取鱼重量参数。实验结果表明,系统的尺寸测量平均误差为0.28%,鱼重测量平均误差为 0.74%,可以满足大黄鱼形态参数测量精度要求,为鱼类形态参数自动检测提供了一种有效的新途径。

        • 1
      • 曾小亮,孙 蓉,于淑会,许建斌,汪正平

        2012,3(6):76-83, Doi:

        Abstract:

        基板材料在电子封装中主要起到半导体芯片支撑、散热、保护、绝缘及与外电路互连的作用。随着电子 封装技术向着高频高速、多功能、高性能、小体积和高可靠性方向发展,电子封装基板材料在新一代电子封装材 料中发挥着越来越重要的作用。科学与工业界对电子封装基板材料提出了更高的要求,同时也促进了电子封装基 板材料飞速发展。文章分别针对三大类基板材料:陶瓷基板、复合材料基板和有机基板的特点、发展现状及未来 发展趋势进行了阐述。

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      • 刘恒伟,李建军,谢潇怡,方 谋,王 莉,何向明,欧阳明高,李茂刚

        2012,4(1):51-59, Doi:

        Abstract:

        利用绝热加速量热仪提供绝热环境,研究了三元软包锂离子动力电池在不同倍率充放电时的发热行为。 锂离子电池内部的总热量由可逆的熵变热和不可逆的焦耳热组成。进一步研究结果表明,电池发热量的大小主要 由充放电倍率决定:低倍率充放电时电池发热量较小,0.2 C 倍率时电池温度上升 7.16℃,熵变热有明显的体现; 高倍率充放电时焦耳热占主导地位,熵变热几乎可以忽略,1 C 倍率时电池温度上升 25.63℃。同一倍率下放电过 程发热量大于充电过程,放电过程中电池荷电状态为0 ~ 10% 时,直流内阻突然增大,此处电池发热功率最大。 该研究对锂离子电池热管理的散热设计有一定的参考价值。

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