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Haptics-mediated approaches for enhancing sustained attention: framework and challenges

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Science China(Information Sciences) 2019年第11期62卷 5-30页

作者： Dangxiao WANG Teng LI Naqash AFZAL jicong zhang Yuru zhang State Key Lab of Virtual Reality Technology and Systems Beihang University Beijing Advanced Innovation Center for Biomedical Engineering Beihang University Peng Cheng Laboratory School of Medical Sciences University of New South Wales Neuroscience Research Australia School of Biological Science and Medical Engineering Beihang University

Sustained attention is essential in the daily human activities of perception, manipulation, and locomotion. An improvement in sustained attention exhibits potential impacts in several scenarios, including the treatment of mental disorders, such as the attention-deficit/hyperactivity disorder, and the training of certain professionals, such as aircraft pilots, who work under environments with heavy cognitive loads. In this study, we review the haptics-mediated sustained attention-training approaches from the afferent and efferent perspectives based on the bidirectional information flow in the haptic channel. Subsequently, the feasibility of modulating and enhancing attention via the haptic channel is analyzed based on the studies that have investigated the correlation between attention and the afferent/efferent pathways of the haptic channel.We identify several research questions, including how to design diverse haptic training tasks via the afferent and/or efferent pathways and which adaptive strategies can be used to adjust the difficulty levels of haptic training tasks to ensure user engagement. Furthermore, we examine the behavioral and biological evidence that can be used to validate the training efficacy, the manner in which the neural mechanisms underlying the attention-enhancing process can be understood, and the effective variables that can be attributed to the near-and far-transfer effects. In addition, we discuss the difficulties associated with the development of novel haptic technologies. In this study, we intend to investigate the potential impact of haptic stimuli on neuroplasticity and to promote the study of haptics-mediated sustained attention training.

关键词： sustained attention attention enhancement haptic interaction robotics electroencephalogram virtual reality human-computer interaction

A 20.8-Gbps Dual-Carrier Wireless Communication Link in 220-GHz Band

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China Communications 2021年第5期18卷 210-220页

作者： Yinian Feng Bo zhang Chen Zhi Ke Liu Weilong Liu Fang Shen Chuanqi Qiao jicong zhang Yong Fan Xiaobo Yang School of Electronic Science and Engineering University of Electronic Science and Technology of ChinaChengdu 610054China Yangtze Delta Region Institute(Huzhou) University of Electronic Science and Technology of ChinaHuzhou 313001China Nation Key Laboratory of Science and Technology on Communications University of Electronic Science and Technology of ChinaChengdu 610054China School of Information and Communication Engineering University of Electronic Science and Technology of ChinaChengdu 610054China

With the successful demonstration of terahertz(THz)high-speed wireless data transmission,the THz frequencies are now becoming a worth candidate for post-5G wireless communications.On the other hand,to bring THz communications a step closer to real scenario application,solving high data rate realtime transmission is also an important issue.This paper describes a 220-GHz solid-state dual-carrier wireless link whose maximum transmission real-time data rates are 20.8 Gbps(10.4 Gbps per channel).By aggregating two carrier signals in the THz band,the contradiction between high real-time data rate communication and low sampling rate analog-to-digital(ADC)and digital-to-analog converter(DAC)is alleviated.The transmitting and receiving front-ends consist of 220-GHz diplexers,220-GHz sub-harmonic mixers based on anti-parallel Schottky barrier diodes,G-band low-noise amplifiers(LNA),WR-4.3 band high-gain Cassegrain antennas,high data rates dual-DAC and-ADC baseband platform and other components.The low-density parity-check(LDPC)encoding is also realized to improve the bit error rate(BER)of the received signal.Modulated signals are centered at 214.4 GHz and 220.6 GHz with-11.9 dBm and-13.4 dBm output power for channel 1 and 2,respectively.This link is demonstrated to achieve 20.8-Gbps real-time data transmission using 16-QAM modulation over a distance of 1030 m.The measured signal to noise ratio(SNR)is 17.3 dB and 16.5 dB,the corresponding BER is 8.6e-7 and 3.8e-7,respectively.Furthermore,4K video transmission is also carried out which is clear and free of stutter.The successful transmission of aggregated channels in this wireless link shows the great potential of THz communication for future wireless high-rate real-time data transmission applications.

关键词： communication systems millimeter-wave communication quadrature amplitude modulation(QAM) state circuits

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可穿戴式下肢外骨骼康复机器人研究进展

机器人 2022年第5期44卷 522-532页

作者：丁逸苇涂利娟刘怡希张冀聪帅梅北京航空航天大学北京100191

对于脊髓损伤、脑损伤等因素导致下肢运动障碍的患者,利用下肢外骨骼康复机器人可在患者损伤早期进行精准康复,并在康复过程中优化康复策略。本文详细对比了下肢外骨骼康复机器人相比于传统康复方法的优势,并结合国内外研究现状阐述了... 详细信息

对于脊髓损伤、脑损伤等因素导致下肢运动障碍的患者,利用下肢外骨骼康复机器人可在患者损伤早期进行精准康复,并在康复过程中优化康复策略。本文详细对比了下肢外骨骼康复机器人相比于传统康复方法的优势,并结合国内外研究现状阐述了不同外骨骼机器人的设备特点及应用场景,详细分析了机器人的驱动方式、控制系统以及训练模式等关键技术。最后,着重探讨了下肢外骨骼康复机器人未来发展所面对的挑战,并针对机械结构优化、驱动算法优化、康复流程智能化、基于虚拟现实技术的应用场景优化及康复效果评估等5方面提出了可行的探讨,对下肢外骨骼康复机器人未来的技术发展趋势作出可行分析。

关键词：下肢外骨骼康复机器人智能仿生机械设备康复医学脊髓损伤康复

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基于脑功能网络的持续注意力生物标记提取

生物医学工程学杂志 2018年第2期35卷 176-181页

作者：贾文笑单思远张冀聪北京航空航天大学生物与医学工程学院北京100191

尽管注意力在认知和感知科学中占有重要作用,但是缺少一种简单的方法来衡量一个人的注意力能力。我们定义持续注意力任务下的脑功能网络连接的强度作为预测行为表现的生理学指标。本文采集了14名被试在三种力控制任务中的行为学和脑电... 详细信息

尽管注意力在认知和感知科学中占有重要作用,但是缺少一种简单的方法来衡量一个人的注意力能力。我们定义持续注意力任务下的脑功能网络连接的强度作为预测行为表现的生理学指标。本文采集了14名被试在三种力控制任务中的行为学和脑电数据。通过力的方差和容差乘积的倒数来计算行为学表现评分。通过小波相干的方法对脑电数据构建网络连接,然后将连接矩阵的每条边和行为学评分进行相关分析。线性回归模型将那些显著相关的网络连接组合成生理学指标来预测被试三种力控制任务的行为表现,相关系数均大于0.7。这些结果表明脑功能网络的连接强度可以为持续注意力任务提供一个广泛适用的生物标记。

关键词：小波相干力控制任务持续注意力脑功能网络

考虑负荷重分配攻击的电力系统运行可靠性评估

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电力系统保护与控制 2023年第8期51卷 160-168页

作者：陈凡张继聪赵美莲刘海涛王瑞驰王早桂智能电网保护和运行控制国家重点实验室江苏南京211106 南京工程学院电力工程学院江苏南京211167 国网湖北省电力公司随州供电公司湖北随州441300

负荷重分配(load redistribution, LR)攻击对线路的实时停运模型和最优负荷削减模型均会产生影响。现有研究忽略LR攻击对线路实时停运模型的影响,因此无法准确反映LR攻击下的电力系统运行风险。为此,分析了LR攻击原理,建立了考虑LR攻击... 详细信息

负荷重分配(load redistribution, LR)攻击对线路的实时停运模型和最优负荷削减模型均会产生影响。现有研究忽略LR攻击对线路实时停运模型的影响,因此无法准确反映LR攻击下的电力系统运行风险。为此,分析了LR攻击原理,建立了考虑LR攻击对线路实时停运和系统最优负荷削减双重影响的运行可靠性模型。并提出了考虑LR攻击双重影响的电力系统运行可靠性评估方法。以IEEE14节点修改系统为例进行算例分析。算例结果表明:LR攻击对系统运行人员的调度行为会产生较大影响,LR攻击下运行人员非最优调度引起的负荷削减量与攻击资源数目有关;LR攻击可能导致部分线路的实时停运概率增加,从而使得系统实时运行可靠性降低。该研究能为信息物理融合电力系统的规划设计和调度运行提供参考。

关键词：负荷重分配攻击运行可靠性线路实时停运模型最优负荷削减模型信息物理系统

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考虑气象影响的电力系统运行可靠性评估

电力工程技术 2023年第6期42卷 130-140页

作者：陈凡徐浪赵美莲刘海涛张继聪南京工程学院电力工程学院江苏南京211167 智能电网保护和运行控制国家重点实验室江苏南京211106 广东电网有限责任公司珠海供电局广东珠海519075

气象因素会对线路运行温度产生影响,而线路运行温度与线路的阻抗以及故障停运率等参数密切相关,现有研究在进行系统运行可靠性评估时未充分考虑气象因素对线路多参数的影响。为此,文中首先以气象相依的输电线路热平衡方程为基础,研究考... 详细信息

气象因素会对线路运行温度产生影响,而线路运行温度与线路的阻抗以及故障停运率等参数密切相关,现有研究在进行系统运行可靠性评估时未充分考虑气象因素对线路多参数的影响。为此,文中首先以气象相依的输电线路热平衡方程为基础,研究考虑气象因素的线路温度计算方法和气象条件相依的输电线路实时容量模型,在此基础上建立导线温度相依的线路阻抗参数模型和线路实时停运模型。然后,提出一种基于蒙特卡洛模拟的考虑气象因素的电力系统运行可靠性评估方法。最后,以IEEE 14和IEEE RTS96节点修改系统为例,分析气象因素对输电线路实时参数容量、温度、阻抗、故障率等以及电力系统运行可靠性指标的影响,算例结果验证了所提出的考虑气象因素的线路运行可靠性模型和系统运行可靠性评估方法的正确性。

关键词：运行可靠性气象因素线路温度线路阻抗线路故障率可靠性评估

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历史教科书插图在高中课堂教学中的应用

基础教育研究 2023年第17期 60-62页

作者：张积聪程丽云佳木斯大学人文学院佳木斯154007

历史教科书插图是历史课程的一项教学资源和学习资源,是组成教科书不可或缺的一部分。插图不仅形象生动、美观大方,而且类型多样、内涵丰富。文章对教科书插图在高中历史课堂中的应用开展探究,提出“巧用教科书插图,紧扣教学重点;精用... 详细信息

历史教科书插图是历史课程的一项教学资源和学习资源,是组成教科书不可或缺的一部分。插图不仅形象生动、美观大方,而且类型多样、内涵丰富。文章对教科书插图在高中历史课堂中的应用开展探究,提出“巧用教科书插图,紧扣教学重点;精用教科书插图,挖掘深层历史信息;善用教科书插图,布置探究作业”等策略,以发挥历史教科书插图的教学作用,提高课堂教学效果。

关键词：高中历史教科书插图课堂教学

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基于历史解释素养的课堂有效问题设计

基础教育研究 2023年第8期 55-57页

作者：张积聪程丽云佳木斯大学人文学院佳木斯154007

历史解释素养是历史学科核心素养的重要组成部分,课堂有效问题在高中历史教学中具有引领学生学习的作用,可将历史解释素养与课堂有效问题相结合,在问题探究中表述历史、解释历史。文章以“欧洲的思想解放运动”一课为例,从提取史料信息... 详细信息

历史解释素养是历史学科核心素养的重要组成部分,课堂有效问题在高中历史教学中具有引领学生学习的作用,可将历史解释素养与课堂有效问题相结合,在问题探究中表述历史、解释历史。文章以“欧洲的思想解放运动”一课为例,从提取史料信息、再现人物形象、迁移对比知识、构建问题链条四个方面探讨结合历史解释素养的有效问题设计策略,以发展学生“论从史出”的历史思维,增强其历史表达能力,落实历史解释素养的培育。

关键词：历史解释素养高中历史有效问题

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历史教材中文物插图的价值分析

基础教育研究 2023年第3期 69-71页

作者：张积聪程丽云佳木斯大学人文学院佳木斯154007

文物插图是历史教材中关于历史文物的教学插图,是一种真实史料的图片表现。文章以高中历史教材《中外历史纲要(上)》为例,分析历史教材中文物插图的历史价值、审美价值和育人价值。文物插图是中学历史教学的常用资源,对于辅助历史教学... 详细信息

文物插图是历史教材中关于历史文物的教学插图,是一种真实史料的图片表现。文章以高中历史教材《中外历史纲要(上)》为例,分析历史教材中文物插图的历史价值、审美价值和育人价值。文物插图是中学历史教学的常用资源,对于辅助历史教学、展示中华文化、培育学生的家国情怀素养都有着重要的作用。

关键词：高中历史教材文物插图价值分析