• 客座编辑 戴俊彪 钱珑 姜青山 黄小罗
    随着信息技术的飞速发展,数字信息的规模和复杂度不断增加,传统的存储技术已经难以满足当前和未来的需求。传统的存储介质如硬盘、磁带等存在密度低、存储热量大、易磁化等问题,且随着数据中心的扩张和智能设备的广泛应用,这些问题越来越突出。同时,数字信息的存储需求不断提高,数据中心的能耗也随之飙升。因此,探索一种新型的存储技术显得尤为迫切。特组此专刊,旨在汇总近年来DNA存储技术领域的最新进展和应用案例,为学术界和工业界提供一个共享和探讨的平台。 [MORE]
  • 《集成技术》2012-2022年共有12篇论文入选《学术精要数据库》“高影响力论文”,其中高PCSI论文3篇,高被引论文6篇,高下载论文10篇,“三高”论文(既是高PCSI论文,同时也是高被引论文和高下载论文)2篇。 [MORE]
  • 客座编辑:樊建平 须成忠 沈鸿 尹凌
    在“互联网+”环境下,政务大数据关联公共服务数据和社会传感数据,综合共享、分析和利用这些资源,将使城市管理模式从单一走向立体,使城市服务系统从孤立走向共享,使城市决策模式从机械走向智能。因此,迫切需要建立有关政务大数据管理、业务协同和智能服务的新理论、新技术和新平台,以提升城市管理和政府应急指挥决策能力。为促进互联网+政务大数据管理与智能服务,本刊特组织“政务大数据管理与智能服务专题”,以期为读者呈现该领域的研究进展与发展趋势。 [MORE]
  • 客座编辑:郭为忠 何凯
    对于以机械运动作为功能实现手段的现代机器与装备来说,其原创研发的核心问题是其功能机理的探究及其机械运动过程的构思、规划与实现问题,这正是现代机构学与机器人学的核心研究议题。为推进理论与应用深度互动,促进现代机器与装备原始创新与研发相关理论、方法、技术和应用的进步,特邀请上海交通大学郭为忠教授、中科院深圳先进院何凯老师担任客座编辑组织“机构与机器人学——现代机器与装备的创新利器”专题,分两期刊出,以期读者了解和关注该领域的研究进展与发展趋势。 [MORE]
  • 3月28日,《集成技术》与中国科学引文数据库(CSCD)交流会在中国科学院深圳先进技术研究院顺利召开。 [MORE]
  • 客座编辑:华宇
    作为计算机重要组成部分的存储正面临新应用和新器件的双重挑战,如何在计算机体系结构中高效融合新器件、充分发挥存储系统的性能优势、全面支持新兴应用是当前存储系统和器件需要解决的重要问题。感谢华中科技大学华宇教授担任客座编辑组织出版了本期《新型存储器件与系统专题》,该专题主要介绍了国内学者在这一重要领域的研究进展以及对未来发展趋势的展望与分析。 [MORE]
  • 客座编辑:陈宝权,程章林
    近期,“元宇宙(Metaverse)”成为热门话题。如何构建现实物理世界的虚拟镜像,是实现元宇宙的关键技术问题。而视觉是人类感知世界的重要途径之一。随着三维传感技术的不断进步、深度学习的飞速发展以及三维视觉数据的爆炸式增长,三维视觉数据的获取、分析、理解、表达、建模、呈现、交互与可视化技术成为构建现实世界虚拟镜像的核心研究问题。本刊很荣幸邀请到北京大学前沿计算研究中心执行主任陈宝权教授 [MORE]
  • 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]
《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,聚焦多学科交叉集成创新前沿,重点关注信息技术、生物技术、新能源与新材料等领域。 [MORE]
  • 当期目录
  • 已录用
  • 过刊浏览
  • 虚拟专刊
  • 下载排行
  • 引用排行
    文章快速检索
    第13卷第1期 | 2024年
    显示模式:
    • 李澳,吴凯,刘琦

      2024,13(1):1-18, DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230110001

      Abstract:

      阻燃型凝胶聚合物电解质不仅具有良好的枝晶抑制作用,还具有不易泄漏、不可燃等高安全特性,可有效解决热失控或机械冲击等造成的安全隐患,在碱金属电池中具有重要应用前景。该文综述了阻燃型凝胶聚合物电解质在碱金属电池(涉及锂、钠、铝、锌等)中的研究进展。该文首先讨论了凝胶聚合物电解质的阻燃机理;其次,总结了阻燃型凝胶聚合物电解质的常用制备方法;再次,论述了不同类别阻燃型凝胶聚合物电解质在不同碱金属电池体系中的应用状况;最后,提出了目前存在的挑战和未来可能的发展方向。

    • 瞿磊兴,罗巍,邵俊,刘闫龙

      2024,13(1):19-29, DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230703001

      Abstract:

      该文设计了一款基于共振原理的节油器,该产品为物流企业、运输车队、个体车主量身定制,是一款高效节油的外挂型节能设备。针对如何提高发动机的热效率和减少燃料损失,该文基于波能和共振原理提出了一种脉冲技术和自矢量复位技术,旨在提高燃烧效率。经主流品牌车辆测试,其节油效率结果显示,在 1 500~3 500 km 的测试区间,各品牌车辆的燃油效率均得到有效提升(6.15%~11.16%),最高可达 11.16%,每 100 km 的节油量最高为 3.29 L。与此同时,基于设计原理的理论分析可知,在一定的适应周期后,节油效率会逐步提高,最终达到稳定最佳值。

    • 周桃,周婵,李许,尹航,张文勇,蒋锐,曾瑜,冯威,孙立群

      2024,13(1):30-43, DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230428002

      Abstract:

      2023 年 5 月 16 日,欧盟宣布将碳边境调节机制(Carbon Border Adjustment Mechanism,CBAM)法案文本在《欧盟官方公报》上正式发布,并于次日(2023 年 5 月 17 日)正式生效,这是全球首个碳关税机制。欧盟是中国第二大贸易伙伴和第二大出口市场,欧盟开征碳关税必将对中国的对欧出口贸易和经济发展造成较大影响。该文对欧盟 CBAM 的发展历程、最新动态、具体内容和征收方法做了详细介绍,并在此基础上,依据中国海关进出口统计数据,分析了 CBAM 对中欧贸易的影响。目前,受影响较大的行业主要是钢铁和铝,但是未来,欧盟还将对 CBAM 进行重新评估,以确定是否扩大征收范围。中国应积极采取各种应对策略,以维护外贸企业的合法权益。

    • 金敏,向东

      2024,13(1):44-61, DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230516001

      Abstract:

      逻辑内建自测试(logic buit-in self-test,LBIST)是一种可测试性设计技术,利用芯片、板级或系统上的部分电路测试数字逻辑电路本身。LBIST 对于许多应用来说至关重要,尤其是国防、航空航天、自动驾驶等生命和任务关键型的应用。这些应用需要执行片上、板上或系统内自检,以提高整个系统的可靠性及执行远程诊断的能力。该文首先给出了常用的 LBIST 分类,并描述了经典的,也是工业界应用最成功的 LBIST 架构——使用多输入特征寄存器和并行移位序列产生器的自测试架构;其次,对国内外研究团队、研究进展进行了总结;再次,详细剖析了 LBIST 的基本原理、时序控制、确定性自测试设计、低功耗设计、“X”容忍等关键技术点,列举出了主流的 LBIST 商业工具,并逐一分析了其软件架构和技术特点;最后,讨论当前 LBIST 技术仍需进一步解决的问题,并进行展望。

    • 温嘉宝,杨敏

      2024,13(1):62-71, DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230209001

      Abstract:

      裁判文书自动摘要的目的在于让计算机能够自动选择、抽取和压缩法律文本中的重要信息,从而减轻法律从业者的工作量。目前,大多数基于预训练语言模型的摘要算法对输入文本的长度存在限制,因此无法对长文本进行有效摘要。为此,该文提出了一种新的抽取式摘要算法,利用预训练语言模型生成句子向量,并基于 Transformer 编码器结构融合包括句子向量、句子位置和句子长度在内的信息,完成句子摘要。实验结果显示,该算法能够有效处理长文本摘要任务。此外,在 2020 年中国法律智能技术评测(CAIL)摘要数据集上进行测试的结果表明,与基线模型相比,该模型在 ROUGE-1、ROUGE-2 和 ROUGE-L 指标上均有显著提升。

    • 邓可望,赵娟,肖振中,师少光,朱亮

      2024,13(1):72-81, DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230606001

      Abstract:

      在常见的人脸活体检测应用场景中,绝大多数相关技术聚焦于 RGB 图像或 IR 图像,但是这些图像缺乏足够的生物特征,容易受到层出不穷的假体人脸攻击。该文提出了一种基于面部多区域联合的 Transformer 模型,并将多光谱成像技术引入人脸活体检测任务,旨在获取人脸的独特生物特征,增加与假体的可区分性,进而提高活体检测准确率。多光谱图像拓宽了光谱范围,可获取物体更为丰富的反射特性,通过逐像元进行光谱归一化操作,可降低光照强度变化带来的影响,增强人脸反射特征区域的一致性。该文提出的算法选取多个人脸核心区域(如眼睛、鼻子、嘴巴、脸颊等)作为深度学习模型输入,构建了基于 Transformer 的神经网络模型,同时获取人脸局部区域特征和区域间关联特征,整合成完备的人脸生物特征。在自建的多光谱人脸数据集上,该文提出的方法获得了 95.72% 的活体检测准确率及 5.10% 的活体检测错分率,优于常用的人脸活体检测模型。

    • 欧阳瑞镯,薛维锨,缪煜清

      2024,13(1):82-95, DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230821001

      Abstract:

      氢气可以选择性地清除细胞毒性活性氧。在癌细胞内,氢气的存在会影响癌细胞内活性氧的平衡,从而使癌细胞凋亡。此外,与药物相比,氢气对人体清洁无害,对细胞膜的穿透性高,具有先天优势。然而,口服富氢水和注射富氢生理盐水等手段由于氢气在体内无目的性地扩散,难以实现良好的疗效。该文简要介绍了氢气治疗的机理,并通过列举目前的一些利用纳米材料进行氢气治疗的方法,介绍了氢治疗中,传递氢气的几种主要纳米系统,并对纳米材料在癌症氢治疗中的未来进行了展望。

    • 石敏,陈泽,潘宏,郑明彬,梁锐晶,蔡林涛

      2024,13(1):96-105, DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230319001

      Abstract:

      由于严重急性呼吸系统综合征冠状病毒 2 型(简称“新型冠状病毒”)(SARS-CoV-2)可在水中保持长时间的稳定性和高度传染性,因此,清除水中的新型冠状病毒成为遏制及阻断其传播的重要途径。该研究采用“点击化学”反应将新型冠状病毒 S 蛋白的中和抗体 P2C-1F11 修饰在具有自驱动特性的枯草芽孢杆菌表面,构建了一种抗体工程化微型机器人(antibody functionalized bacteria microrobot,AB-robot)。AB-robot 通过 P2C-1F11 对新型冠状病毒 S 蛋白的高效靶向作用,对水中新型冠状病毒进行捕获和清除。结果表明,AB-robot 在饮用水和自来水等水介质中展示了快速的自驱动能力。以新型冠状病毒假病毒为病毒污染物模型,使用 AB-robot 后,水介质中病毒清除率高达 95%。扫描电镜表征结果显示,AB-robot 表面结合了大量的病毒颗粒,进一步表明 AB-robot 能高效捕获病毒。综上,AB-robot 的快速运动和病毒靶向性能促进了其对新型冠状病毒假病毒的即时捕获和高效清除,对防止和阻断水中新型冠状病毒的传播具有重要应用价值。

    • 张昌露,雷爽,刘佳妹,商东庆,马腾

      2024,13(1):106-116, DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230213001

      Abstract:

      多类眼科疾病的早期阶段一般伴有血管的形态学和血流动力学改变,因此,全眼微血管评估对眼科疾病的综合诊断具有重要作用。由于光学成像技术的穿透深度有限,特别是在介质透光率低的情况下,现有的光学成像技术难以对整个眼睛的微血管进行可视化。为此,该文开发了一种超声超分辨成像技术,可以微米级分辨率可视化全眼三维微血管系统。首先,用中心频率为 10 MHz 的线性阵列快速采集多帧序列;其次,经过微泡信号提取,中心点定位,追踪和中心点叠加得到一个剖面的超分辨率图像;最后,将机械扫描的所有剖面重建为兔全眼三维超分辨率微血管图像。实验结果证明,超声定位显微镜可以显示整个眼睛的微血管系统,这对眼科疾病的早期诊断具有重要意义。

    文章快速检索

    “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。

    • Xuemin

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230925001

      Abstract:

      心血管疾病是当前人类生命健康的首要威胁。血管组织工程支架可用于病变血管的再生修复,为心血管疾病治疗提供了新选择。然而,现有血管组织工程支架尚面临界面适配的挑战,导致植入后易发生并发症而难以被临床转化。最近研发的具有程控形变能力的血管组织工程支架不但可动态适应不同尺寸的血管三维形态、并且可有序引导血管细胞的行为功能,为解决血管组织工程支架界面适配难题提供了新机遇。通过对程控形变血管组织工程支架最新研究进展和现存挑战的综述和展望,将有望为新一代组织工程血管支架的研发和转化提供重要启示。

    • 岑梦嘉,赵学骞,李烨,孔德来,刘言军

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20231226002

      Abstract:

      超表面由亚波长尺度的人工微结构组成,在共振波长下,其能增强光与物质的相互作用,提高近场中生化分子信号强度。其中,手性等离激元超表面能够稳定有效地增强手性分子的手性信号,实现对痕量分子的检测。为满足生物、化学、环境等诸多领域对检测器件的高分辨率和高灵敏度要求,基于手性等离激元超表面的生化检测技术研究日益丰富。该文综述了手性等离激元超表面生化检测的机制以及手性等离激元超表面的研究进展。在生化检测方面,分别介绍了近年来手性等离激元超表面在环境介质检测、手性生物分子检测、荧光检测以及表面增强拉曼检测中的最新进展。最后,该文对手性等离激元超表面在生化检测领域的应用前景进行了展望。

    • 牛红男,王建明,黄洁萍,姬婧

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20231221001

      Abstract:

      采用非溶剂致相分离的方法,以聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride, PVDF)为原料,N,N-二甲基乙酰胺为溶剂制备微滤膜,探究小分子添加剂的种类与含量、预蒸发时间、环境湿度等因素对膜的微观结构、纯水通量以及亲疏水性的影响。结果表明:以16 wt%的PVDF为聚合物,以16 wt.%的异丙醇和6 wt.%的甘油混合作为添加剂,放入相对湿度为80%的环境中预蒸发4 min后浸入水浴凝固,可以获得具有大孔径、高通量、高疏水性的PVDF微滤膜。该PVDF膜的表面结构完全开放,内部由连通的蜂窝状孔结构组成,浸润后的水通量可以达到8650.74 ± 305.29 Lm-2h-1,同时对200 nm的聚苯乙烯微球的截留率为99%以上。此外,该PVDF微滤膜的表面接触角为122 ± 3°,有望用于生物医药生产过程中的空气除菌过程。

    • 欧阳杰,冯松,后林军,郭少凯,李浩杰,胡祥建,王迪,陈梦林,刘勇,冯露露

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230606002

      Abstract:

      针对光电探测器在光通信、遥感、红外热成像等方面存在的性能问题,探讨了近红外波段光电探测器的国内外研究进展。相比于传统化合物半导体材料,新型材料如硅基、石墨烯、碲化合物、过渡金属二卤代化合物和钙钛矿具有独特的结构与性质,是制备低功耗、高性能光电探测器的重要材料。该文主要阐述了基于PN、PiN异质结结构的硅基近红外光电探测器研究进展,介绍了基于二维材料(石墨烯、碲化合物、过渡金属二卤代化合物)及钙钛矿材料的近红外光电探测器研究进展,并对相关的近红外光电探测器性能参数进行了分析比较,为后续研究高性能近红外光电探测器提供了思路。

    • 王卫军,徐川,黄晨,王建,叶于平

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230727001

      Abstract:

      锻造生产的耐磨钢球经常出线圆度不良和飞边缺陷,严重影响它的碾磨性能,为了解决这一问题,本文提出了一种针对高温耐磨球的在线视觉检测方法,首先通过计算图像中磨球圆心到轮廓的最大距离与最小距离之差,以此量化表示圆度,完成对不良圆度磨球的筛选。对于飞边的检测我们采用了深度学习策略,按一定规则有效地标识飞边,以区分背景区域的复杂纹理,使模型有效地训练。另外,采用数字滤波成像方式拍摄处于高温状态的磨球,能有效去除热辐射噪声,获得清晰的磨球图像,采用YOLOv5实例分割模型实现了95.3%的飞边检出率,达到了在线检测技术指标要求。

    • 史越,贾李佳,刘翟

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20231128002

      Abstract:

      自人类进入信息时代以来,全球信息总量飞速增长,对数据存储行业带来极大挑战。目前的信息存储工具存在如信息密度低、使用年限短、环境污染等许多缺陷,而脱氧核糖核酸(DNA)作为天然的遗传信息载体,其信息密度高、稳定性高、保存时间长、维护成本低等特点,或可成为信息存储领域的一项优秀选择。尽管DNA存储目前面临着读写成本高、速度慢、错误率高等挑战,但其在许多领域也有着独特的优势,如“冷”数据存储、军事加密存储等。目前DNA存储的潜在发展方向主要包括在军事、空天等特殊场景下的应用,高容错的编解码方案,生物活体存储体系,脱离测序的信息读取方法,集成化的存储系统及统一行业标准等。希望在不久的将来,DNA存储可实现规模化的应用落地,开启数据存储新纪元。

    • 刘杨奕,张轶,刘凯

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20231031002

      Abstract:

      DNA作为一种生物信息遗传物质具有良好的信息携带和保存能力,有望成为解决全球数据存储介质耗竭的替代材料。但目前DNA信息存储技术的发展主要围绕信息“冷存储”开展,这使得存储过程中出现修改、更新、删除、销毁等需求时束手无策。从“冷存储”技术的现状出发,通过归纳总结DNA信息存储介质难以实现“热存储”应用的原因,解析用于信息处理功能的一系列“热存储”技术,包括加密销毁、重写再生、擦除恢复、运算记录等。详细论证DNA介质用作信息处理载体的可行性与有效性,分析各技术之间的关联性和挑战性。以期为DNA存储技术低能耗、高精准、高效率、高安全性的应用奠定基础,并推动新一代智能型信息存储介质和信息处理系统的发展。

    • 褚利康,何磊,韩达

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20231027001

      Abstract:

      随着全球数据呈现指数级增长,当前的信息存储技术面临着维护成本高昂、存储寿命有限等多个缺陷,逐渐无法满足日益凸显的需求。因此,迫切需要引入新的信息存储方法来解决这一问题。DNA作为一种天然的遗传信息载体,具备高存储密度、潜在低维护成本和长寿命等优势,因此被视为理想的信息存储介质。本文对DNA数据存储技术的基本原理和流程进行了概述,并回顾了其历史发展。同时,对当前领域仍面临的挑战进行了总结,例如缓慢的数据写入和读取速度等,以及应对这些挑战的一些潜在策略。最后,为了满足全球对新存储方法的需求,本文指出了DNA数据存储技术未来的发展方向。

    • 兰海涛,龚家元,周诗薇,任文博,邢泽铭

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230725001

      Abstract:

      本文对于多无人智能车以领航-跟随法在复杂环境下运动的编队控制问题进行了探讨,通过采用闭环控制律设计了一种编队控制器和编队控制方案,该编队控制器的优点在于其主要考虑智能车之间的距离和角度,同时参考领航者与相邻跟随者之间的信息即可实现精准的控制。基于所搭建的模拟测试环境,实验结果显示,与传统编队方法相比,本文所提出的方法在复杂环境下具有更好的运动控制效果。

    • 樊杰,张旭东,耿江波,常云斐,邹渊

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230717001

      Abstract:

      为实现无人平台在未知环境下的高效路径探索,本文提出了一种以“感知-规划-控制”分层架构为基础的路径规划算法。在感知层通过Cartographer建图算法实时构建未知环境的二维栅格地图;在规划层,通过Canny边缘检测、基于密度的聚类算法、效能函数评估选择最佳探索目标点,并在规划的效能函数中引入探索方向延续性概念,克服了传统路径规划反复探索已知环境的缺点。在控制层,通过概率路线图算法规划从当前位姿到目标点的最短路径,并通过纯跟踪算法和向量直方图算法实现了路径无碰撞跟踪。通过三种典型环境下仿真实验,结果表明所提出的算法在不同环境下均具有较高的探索效率和完成度。

    • 徐韵哲,陈建

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230724002

      Abstract:

      针对反制无人机识别系统在公共场所内部复杂背景下的无人机识别问题,本文研究了一种基于仿斑马鱼模板匹配视觉识别和仿鹰眼视觉注意的目标识别方法,通过建立不同姿态的无人机模板数据库,采用仿鹰眼视觉搜索机制,结合尺度不变特征变换将姿态模板图像与目标进行匹配,获得粗略的目标区域。然后计算模板姿态与目标姿态的 Hausdorff 距离比较相似性,获得最相似姿态。采用仿鹰眼视觉注意机制对遮挡图像进行处理,提高目标识别的显著性。实验结果表明,该方法能够在不同复杂背景下实现无人机的准确识别,与光谱残差的显著性目标识别方法相比,平均运行时间提高23.5%,相比差异哈希算法具有更高的结构相似性指数。

    • 闫玉玲,张敏,鞠秀琴,刘剑波

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20231124001

      Abstract:

      构建具有特定细胞模拟功能的人工细胞有助于探索天然生物细胞系统中复杂的生物反应过程和细胞功能,并为生命起源的深入了解提供便利。人工细胞的构建方法,无论是基于自上而下还是自下而上原则,在过去的几十年里都取得了很大的进展和广泛的应用。基于人工细胞构建策略的不同,人工细胞可分为“自上而下”人工细胞和“自下而上”人工细胞。自下而上的合成生物学是一个新兴的互补分支,它寻求从天然或合成成分构建人工细胞。自下而上合成生物学的目标之一是构建或模拟天然生物细胞中存在的复杂路径。人工细胞来源于脂质、聚合物、脂质/聚合物杂化体、天然细胞膜、金属-有机框架和凝聚体等。人工细胞可以与真实细胞内各种物质如蛋白质、基因、线粒体等结合在其表面或包裹在内部而被赋予各种功能。并且人工细胞可以作为载药系统以及信息交流载体,此外,人工细胞还可以代替功能受损的细胞以恢复机体的正常运转。在这里,我们首先介绍了基于自下而上策略构建人工细胞的方法和分类;然后讨论了人工细胞的多种应用;最后,对人工细胞未来发展前景进行了展望。

    • 韩晨,孟红敏,李朝辉

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20231122001

      Abstract:

      有机余辉材料是一类具有余辉性质的光学材料,其能够在光照结束后进行长时间发光,从而延长成像时间并提高成像灵敏度。相较于无机余辉材料而言,有机余辉材料凭借其灵活的可设计性与良好的生物相容性已被广泛应用于生物分析中。此外,余辉成像由于不需要实时激发光源,因而可以有效消除生物组织自身荧光信号的干扰。因此,余辉成像在活体成像信背比和分析灵敏度方面具有明显的优势。基于此,本文综述了近年来有机余辉材料的最新进展,并对已报道的有机余辉材料在生物分析和余辉成像中的医学应用进行了较全面总结。最后,讨论了有机余辉材料在分子构建及临床成像中的应用前景及存在的挑战。

    • 孙毅,吴斯曼,方伟,吴双卿,胡超

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20231108001

      Abstract:

      随着电动自行车骑行人员必须佩戴头盔的法规出台,相关智能视觉检测技术的需求也应运而生,本文以交通监控视频图像中骑行人员佩戴头盔情况为研究对象,以YOLO目标检测框架为基础,首先采用了分支吸收模块改善残差骨干网络, 然后通过结构通道重组提升卷积层特征融合, 最后应用设计的结构融合剪枝进一步压缩模型超参数。实验结果表明, 该算法具有较优的精度和实时性, 小目标检测效果也较好, 其多分类平均精度达到88.8%,检测速度可达29.5fps, 基本满足交通视频监控的需求。

    • 夏辰亮,唐乾元

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230912001

      Abstract:

      由DeepMind开发的AlphaFold在蛋白质结构预测领域取得了前所未有的巨大突破,对生命科学的研究产生了革命性的影响。基于大规模的结构预测,AlphaFold结构预测数据库得以建立,它包含超过2亿种蛋白,并覆盖了数十种物种的完整蛋白质组。这篇综述介绍了在“后AlphaFold时代”利用统计物理方法研究蛋白质进化问题的一些最新进展。传统的蛋白质进化研究往往关注同一个家族的蛋白质序列或者结构(微观视角),而随着AlphaFold预测的海量蛋白质结构的出现,研究者可以把视角扩展到大量蛋白质的集合,甚至是直接对比不同物种体内的全部蛋白质,从中挖掘统计趋势(宏观视角)。基于AlphaFold数据库,通过对比40多种模式生物体内相似链长的蛋白质,研究者发现了蛋白质分子进化中的统计规律。随着物种复杂度的提高,蛋白质结构将趋向于更高的柔性和模块化程度,蛋白质序列将趋向于出现更显著的亲疏水片段分隔,蛋白质的功能专一性也不断提高。这些基于AlphaFold的统计研究在分子进化和物种进化之间建立了联系,有助于我们理解生物复杂性的演化。

    • 孙鹏,王云鹏,吴琼,宋德王,张小飞,杜娟,斯白露,李慧云

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230817001

      Abstract:

      对数函数在自动驾驶系统中有着广泛应用,如自动驾驶感知系统通常采用的深度学习方法中,卷积神经网络常会利用对数函数来设计损失函数,故研究对数发明的历史对于掌握对数的概念和应用具有重要意义。本文阐述了纳皮尔对数的定义及其三张表,分析了前人的两类证明方法,提出了新的基于指数函数构造的证明方法。同时本文还分析了纳皮尔的计算方法,相比于对照方法,给出了纳皮尔对精度范围的优化结果,通过MPRF库进行了计算,结果表明纳皮尔对数计算结果更接近真实值。

    • 胡志宏,朱精果,姜成昊

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230724001

      Abstract:

      混沌激光雷达具有高分辨率、抗干扰和隐蔽性强的优点,然而受限于混沌光源的功率与线性探测器的灵敏度以及硬件带宽,混沌激光雷达在远距离目标探测上存在显著不足。为解决这一问题,本文提出了数字混沌激光雷达(Digital chaos LiDAR)的概念并进行了理论分析与仿真验证。通过蒙特卡洛(Monte Carlo)仿真,我们研究了连续混沌激光雷达(CW chaos LiDAR)、脉冲混沌激光雷达(Pulsed chaos LiDAR)与数字混沌激光雷达的探测概率、虚警概率与探测距离。仿真结果表明数字混沌激光雷达在探测概率大于95%,虚警概率小于5%的置信区间内,探测距离对比连续混沌激光雷达与脉冲混沌激光雷达分别提高了约35倍与8倍。得益于单光子探测器的超高灵敏度与数字化输出,数字混沌激光雷达未来有望在远距离目标探测成像方面获得广泛应用。

    • 桑明,蒋拯民,李慧云

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230726001

      Abstract:

      在自动驾驶安全性的研究和应用中,测试里程长、暴露危险场景单一的问题使自动驾驶安全性能的提升受到限制。使用对抗性场景进行测试被认为是解决上述问题的重要手段,然而现有研究采用通用的优化算法作为框架,将大量计算资源浪费在了对参数空间的探索过程中,效率低下。在计算成本的约束下,这些算法甚至无法在更复杂的环境中测试出足够多、足够丰富的失效样本。复杂环境中的对抗性场景测试面临三大挑战:1)信息匮乏;2)对抗性样本在庞大的参数空间中稀疏分布;3)搜索过程中探索与利用难以平衡。本文从这三大挑战出发,提出一种高效的对抗性场景测试框架,通过代理模型来获取更多关于参数空间的信息,精选小样本以打破庞大空间中稀疏事件的制约,在未知区域和对抗性样本附近的目标进行有针对性的搜索和更新,以实现探索和利用的平衡。实验证明,本文提出方法的搜索效率是随机采样的4倍,相对于现有的优化搜索算法亦增加一倍以上,在有限的仿真测试次数下,生成了更多的测试用例以使被测自动驾驶算法失效。特别地,本文提出的方法能够找出许多离群的对抗性样本,揭示出现有算法无法识别的失效模式。本文提出的方法能够快速、全面地定位出被测算法的脆弱场景,为自动驾驶算法的测试验证、迭代升级提供支持。

    • 顾国强,余建,瞿驰野,张天尧,马璐,张鹏程,张翊,杨慧

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230712001

      Abstract:

      光子纳米喷流是光照射尺寸与波长相当或略大于波长的无损电介质微颗粒,在微颗粒后表面形成的高强度、紧聚焦光束。光子纳米喷流具有大于照射光的强度、最小能够小于衍射极限的光束宽度、传播超出倏势场区域和较强的背向散射等优异特性,在光信号增强、微纳加工与制造、超分辨光学成像、超灵敏捕获和探测等领域具有重要的应用。本文首先介绍了光子纳米喷流的源头和发现,然后对光子纳米喷流的模型描述、喷流理论、形貌特征、实验测量和主要特性进行了阐述,之后调研和讨论了光子纳米喷流的几个重要应用,最后对光子纳米喷流进行了总结和展望。

    • 李德建,杨小坤,杨立新,沈冲飞,邱宇航

      Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230616001

      Abstract:

      在片上系统(system-on-chip,SoC)芯片中,由于各功能部件在频率、活跃度等方面存在差异,导致产热分布不均的问题比较突出,进而对芯片的可靠性和使用寿命产生影响。针对该问题设计了一种面向SoC芯片的多区域控制系统。首先,通过片上总线技术进行分布式多区域温度采集,以获取SoC芯片的多区域温度信息;其次,设计了兼顾全局与局部温控的温度控制机制,基于温度采集阶段的实时数据,协调时钟降频、中断、脉冲宽度调制散热等方式进行局部或全局芯片温度管理与控制。同时,系统允许用户通过主控程序调整系统参数,对各类温控场景具有良好的兼容性。本研究在一种大规模众核SoC平台中进行了温度控制系统的测试。实验结果表明,提出的温度控制系统可有效减缓SoC工作时的芯片温度上升速度,同时控制芯片区域最高温度在用户所设定的极高温临界值±3℃范围内,表明该温度控制系统具备对SoC芯片进行温度控制的可行性。

      虚拟专刊
      More
      文章快速检索
      • 熊刚,孟姣,曹自刚,王勇,郭莉,方滨兴

        2012,1(1):32-42, Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.201205006

        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: 10.12146/j.issn.2095-3135.201209001

        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: 10.12146/j.issn.2095-3135.201209004

        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: 10.12146/j.issn.2095-3135.201205008

        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。

      • 夏伟,李慧云

        2017,6(3):29-40, Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.201703003

        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。

      • 马肖燕,洪 爵

        2012,1(3):66-71, Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.201209012

        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。

      • 徐国卿,徐坤,李卫民

        2012,1(1):6-14, Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.201205002

        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: 10.12146/j.issn.2095-3135.201205015

        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。

      • 高 明,黄哲学

        2012,1(3):47-54, Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.201209009

        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。

      • 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: 10.12146/j.issn.2095-3135.201205017

        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。

      • 罗力,杨超,赵宇波,蔡小川

        2012,1(1):84-88, Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.201205013

        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

      • 张浩诗,武振兴,田岚,杨琳,李光林

        2012,1(1):114-118, Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.201205018

        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。

      • 王辉

        2013,2(4):49-55, Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.201307009

        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。

      • 吴 臻,周 慧,李光林

        2013,2(4):56-60, Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.201307010

        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。

      • 迟学斌,肖海力,王小宁,曹荣强,卢莎莎,张宏海

        2012,1(1):68-76, Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.201205011

        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。

      • 赵文闯,程 俊

        2012,1(3):10-14, Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.201209002

        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。

      • 朱朋莉,孙 蓉,汪正平

        2012,1(3):35-41, Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.201209007

        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。

      • 徐添辰,吴恩华

        2012,1(1):77-83, Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.201205012

        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。

      • 徐志伟,李国杰

        2012,1(1):20-25, Doi: 10.12146/j.issn.2095-3135.201205004

        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。