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  • 客座编辑:黄建东
    合成生物学是近年来发展迅猛的新兴前沿交叉学科。作为一个兼顾前沿科学探索与国计民生需求的交叉领域,合成生物学已成为世界强国科技战略的必争之地。我国合成生物学领域起步略晚于欧美,但发展迅猛。本期合成生物学专题的文章主要来自中国科学院深圳先进技术研究院合成生物研究所团队科研骨干及国内多家科研机构的相关工作。文章论述角度涵盖了合成生物学的定量理论分析、关键技术开发及综述、医学应用领域态势以及合成生物学产业发展和投资战略研究。 [MORE]
  • 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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    第10卷第5期 | 2021年
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    • 逯晓旭,邓 湉,张鹏超,章桂忠,万晓春

      2021,10(5):1-11, DOI: doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20210304001

      Abstract:

      Toll 样受体 4 (TLR4)是一个重要的模式识别受体,在抗感染天然免疫过程中发挥重要作用。 CD317 是一个结构独特的Ⅱ型跨膜糖蛋白,兼具病毒束缚和信号调节功能,但目前尚不清楚其对 TLR4 介导的信号转导是否有调控作用。该研究利用基因敲除鼠来源的原代腹腔巨噬细胞和 THP-1 诱导的人 巨噬细胞为模型,探讨了 CD317 对 TLR4 信号转导的作用。结果显示,CD317 能够被 TLR4 激动剂脂 多糖诱导表达,并反馈性增强脂多糖介导的 NF-κB 活化及 TNF-α、IL-1β 和 IL-6 等促炎细胞因子的产 生。CD317 敲除或敲减均能够显著抑制 TLR4 介导信号活化及细胞因子的产生。进一步利用免疫共沉 淀证实 CD317 能够与 TLR4 下游的关键蛋白 MyD88、TRAF6 相结合,提示 CD317 可能是通过 MyD88- TRAF6 信号转导,增强 TLR4 介导的 NF-κB 活化。该研究不仅加深了对 CD317 在抗感染天然免疫调控 中作用的认识,也为相关疾病的治疗策略开发提供了新的靶点和理论指导。

    • 魏梦霞,纪树钦,李子杰,林子逸,MONTARDY Quentin,王立平,李蕾

      2021,10(5):12-22, DOI: doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20210324001

      Abstract:

      前庭神经核(Vestibular Nuclei)是保持平衡的关键核团,其功能异常与晕动病、前庭偏头痛、帕 金森氏病等多种疾病状态密切关联,压力应激往往加重以上疾病的症状并伴随着蓝斑(Locus Coeruleus) 去甲肾上腺素能系统的激活。该研究利用转基因小鼠结合病毒示踪显示从蓝斑到前庭神经核的神经投 射,并利用酪氨酸羟化酶(Tyrosine Hydroxylase)抗体免疫荧光染色确定蓝斑-前庭神经核的投射为去甲 肾上腺素能。结果显示,小鼠在睡眠剥夺压力刺激下蓝斑去甲肾上腺素能神经元被强烈激活,而前庭 神经核神经元激活不明显,提示睡眠剥夺可能通过蓝斑-前庭神经核的去甲肾上腺素能神经调制起作 用。该结果可为继续探究蓝斑-前庭神经核神经环路在压力应激与前庭神经核功能调控之间的重要作用 提供解剖结构学基础。

    • 夏鼎,王亚立,乔宇

      2021,10(5):23-33, DOI: doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20210308001

      Abstract:

      现有人体行为识别算法主要依赖于粗粒度的视频特征,但这些特征不足以有效描述人体行为 的动作构成,从而降低了深度学习模型对易混淆行为的识别能力。该研究提出了一种基于人体部件的 视频行为识别方法,通过学习人体细粒度部件的动作表示,自底向上地学习人体行为视频表征。该方 法主要包含:(1)部件特征增强模块,用于增强基于图像的人体部件特征;(2)部件特征融合模块,用 于融合人体各部件特征以形成人体特征;(3)人体特征增强模块,用于增强视频帧中所有人的人体特 征。该方法在国际标准数据库 UCF101 和 HMDB51 上进行的实验验证结果显示,基于人体部件的视频 行为识别方法与已有方法具有良好的互补性,可以有效提高人体行为识别精度。

    • 王宏任,陈世峰

      2021,10(5):34-42, DOI: doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20210315001

      Abstract:

      卷积神经网络被广泛应用于目标检测领域。该文提出一种新的无锚框二阶段目标检测算法: 以 CornerNet 方法为基础,借助角点提取候选区域,并增加中心池化层来增强物体中心区域特征,通过 判断中心关键点是否落在中心区域,可以过滤掉大量的误检候选框。随后,将保留的候选框送到多元 分类器进行预测和回归,获取最终的检测结果。实验结果表明,该方法在 MS-COCO 数据集上能够取 得 46.7% 的检测精度,与其他同类算法相比具有较强的竞争力。与原始的 CornerNet 算法相比,该方法 在精度上有 6.2% 的提升,尤其对于形状特殊的物体,精度提升更加明显。

    • 李敏,林子杰,廖文斌,陈廷柏,李坚强,陈杰,肖敏凤

      2021,10(5):43-56, DOI:

      Abstract:

      生命系统极其复杂,难以精确描述和预测,这给高效设计合成生物系统提出了挑战,故在合 成生物系统构建中往往须进行海量工程试错和优化。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学工程化试错平台的需求, 在复杂生物特征的挖掘与生命系统的设计方面具备巨大潜力。该文回顾并总结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的研究进展,并分析和讨论人工智能与合成生物学交叉研 究在数据标准化、平台智能化、实验自动化、预测精准化方面存在的一系列挑战。人工智能和合成生 物学的融合有望给“设计—构建—测试—学习”闭环的全流程带来变革,而孕育“类合成生物学家” 也将反过来引起人工智能技术的飞跃。

    • 傅雄飞,黄雄亮,夏霖

      2021,10(5):57-66, DOI: 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,由处于细胞周期不同时期的细胞组 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一个研究细胞 周期的直接手段,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 的同步化方法,但不同方法在同步化程度、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。该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。

    • 王忠,崔金明,TOKUYASU Taku Andrew

      2021,10(5):67-71, DOI: doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20210427006

      Abstract:

      细胞电穿孔技术是指通过施加一定的电场强度可逆地击穿细胞膜,在细胞膜上形成小孔或 通路,从而使遗传物质引入细胞内。传统的细胞电穿孔装置往往需要几百伏到几千伏的电压,操作 十分危险。该研究采用电绝缘的聚氯乙烯(PVC)薄膜,制作了一种电极间距为 80 μm 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细胞电穿孔所需的电 压比 1 mm 标准电击杯降低了一个数量级,极大地提高了实验操作的安全性。高通量操作也极大地 提高了实验效率,但由于电穿孔转化效率比 1 mm 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。

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

      2021,10(5):72-79, DOI: 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,该文通过对传统 KSP 算法的优化,引入关键边概念以减少非必要的重复计算;搭建代谢通路设计 Web 平台,使用并行 计算方式提升了算法运算性能。最终,通过引入代谢网络图,对改进 KSP 算法的多路径搜索效率进行 验证,结果显示较传统 KSP 算法有 5~9 倍的性能提升。

    • 江湘儿,王勇,沈玥

      2021,10(5):80-95, DOI: 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,合成生物学赋予人类探索生命本质并改造利用的能力,且在医疗、化工、农业及信息等交叉融合领域实现快速发展。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。该文围绕 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和建议。

    • 刘亚铭,王康,崔玉琳,陈高,秦松

      2021,10(5):96-103, DOI: doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20210427015

      Abstract:

      将雨生红球藻中的 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。高效液相色谱分析显示:转入 bkt 基因的 细胞产生角黄质的同时,海胆酮含量减少;转入 crtR-B 基因的细胞产生金盏花黄质的同时,玉米黄素 含量减少。实验结果表明,外源的 β-胡萝卜素酮化酶基因将海胆酮转化为角黄质,外源的 β-胡萝卜素 羟化酶基因将玉米黄素转化为金盏花黄质。该文利用代谢工程策略,在集胞藻 PCC 6803 中构建类胡萝 卜素生物合成途径,为通过代谢工程在集胞藻 PCC 6803 中生产虾青素奠定了基础。

    • 曾正阳,刘心宇,马铭驹,安一硕,张益豪,罗巍,夏霖

      2021,10(5):104-116, DOI: doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20210511001

      Abstract:

      合成生物学诞生于 21 世纪初,是多学科交叉的产物,发展迄今已将近 20 年。合成生物学几 乎涉及生物科学研究的所有领域,结合工程学的模块化、抽象化思想,引入新的定量研究方法,提升 了人们对生命系统的认知。不同于传统的基础学科或单一技术,合成生物学的复合性,极大地强化了 人们对生物应用的能力,并散射到不同的应用版图。目前,合成生物学企业已撬动蓝海市场,在上游 的使能技术开发,中游的技术平台建设,以及下游的医疗保健、农业食品和生物基化学品等领域取得 了令人瞩目的成绩。该文从合成生物学产业的不同领域切入,结合业务类型、技术平台、公司融资状 况,对目前合成生物学产业现状进行简要的介绍和分析,旨在为合成生物学技术、产业发展和投资方 向提供参考。

    • 邱伟龙,廖秀灵,罗巍,李航,夏霖,张岚

      2021,10(5):117-127, DOI: 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初步商业化探索后,于 21 世纪的第二个十年迎来了高速 发展和商业化落地。该文从市场规模、行业融资和行业发展 3 个方面对全球合成生物学行业现状进行 了梳理和分析。分析显示,在市场规模上,合成生物学市场增长迅猛,但其规模在不同的地理区域和 行业领域内均有明显差距;在行业融资上,合成生物学行业投融资趋势呈明显上升态势,2020 年合成 生物学行业的投融资事件数量和金额均创下历史记录,但不同地理区域之间的发展仍不平衡;在行业 发展上,合成生物学的落地应用场景十分多元,已扎根各行各业,并展现出巨大的应用潜力。

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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。

      • 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。

      • 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。

      • 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。

      • 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。

      • 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。

      • 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。

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      • 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。

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      • 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。

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      • 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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