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氧化物神经元器件及其神经网络应用

无机材料学报 2024年第4期39卷 345-358页

作者：李宗晓胡令祥王敬蕊诸葛飞中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波315201 宁波工程学院电子与信息工程学院宁波315211 中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心上海200031 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100029 浙江大学温州研究院温州325006

目前,人工智能在人类社会发挥着越来越重要的作用,以深度学习为代表的人工智能算法对硬件算力的要求也越来越高。然而随着摩尔定律逼近极限,传统冯·诺依曼计算架构越来越难以满足硬件算力提升的迫切需求。受人脑启发的新型神经形态计... 详细信息

目前,人工智能在人类社会发挥着越来越重要的作用,以深度学习为代表的人工智能算法对硬件算力的要求也越来越高。然而随着摩尔定律逼近极限,传统冯·诺依曼计算架构越来越难以满足硬件算力提升的迫切需求。受人脑启发的新型神经形态计算采用数据处理与存储一体架构,有望为开发低能耗、高算力的新型人工智能技术提供重要的硬件基础。人工神经元和人工突触作为神经形态计算系统的核心组成部分,是当前研究的前沿和热点。本文聚焦氧化物人工神经元,从神经元数学模型出发,重点介绍了基于氧化物电子器件的霍奇金–赫胥黎神经元、泄漏–累积–发射神经元和振荡神经元的最新研究进展,系统分析了器件结构、工作机制对神经元功能模拟的影响规律。进一步,根据不同尖峰发射动态行为,阐述了基于氧化物神经元硬件的脉冲神经网络和振荡神经网络的研究进展。最后,讨论了氧化物神经元在器件、阵列、神经网络等层面面临的挑战,并展望了其在神经形态计算等领域的发展前景。

关键词：氧化物神经元器件类脑计算神经形态计算人工神经网络综述

西昆仑-喀喇昆仑造山带锂矿成矿特征与成矿规律初探

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地质学报 2024年第5期98卷 1421-1439页

作者：王核王堃宇高昊魏小鹏龙雨兵黄亮张晓宇张嵩蔡铭泽沈明宏中国科学院广州地球化学研究所广东广州510640 中国科学院大学北京100049 新疆自然资源与生态环境研究中心新疆乌鲁木齐830000 中国科学院地球化学研究所贵州贵阳550002

西昆仑-喀喇昆仑造山带中生代花岗伟晶岩相当发育,主要分布于麻扎-康西瓦缝合带以南的喀喇昆仑造山带,构成了西自木吉—塔什库尔干,东到大红柳滩长达600 km的喀喇昆仑稀有金属成矿带。通过多年的研究,本文对西昆仑-喀喇昆仑造山带37处... 详细信息

西昆仑-喀喇昆仑造山带中生代花岗伟晶岩相当发育,主要分布于麻扎-康西瓦缝合带以南的喀喇昆仑造山带,构成了西自木吉—塔什库尔干,东到大红柳滩长达600 km的喀喇昆仑稀有金属成矿带。通过多年的研究,本文对西昆仑-喀喇昆仑造山带37处稀有金属矿床(点)进行了全面系统的梳理,认为喀喇昆仑-喀喇昆仑造山带表现为“西铍东锂”的格局,稀有金属成矿年龄集中213~206 Ma。将喀喇昆仑造山带稀有金属成矿带划分为木吉-塔什库尔干稀有金属成矿亚带、赛图拉-大红柳滩稀有金属成矿亚带,从西向东可划定4个矿化集中区:木吉-布伦口稀有金属集中区、塔什库尔干-塔吐鲁沟稀有金属矿化集中区、康西瓦稀有金属矿化集中区、大红柳滩-白龙山稀有金属矿化集中区。同时,认为西昆仑-喀喇昆仑造山带西段下一阶段的找矿可放在西合休南锂铍找矿远景区、阿然保泰铍找矿远景区、木吉西锂铍找矿远景区。

关键词：西昆仑-喀喇昆仑造山带锂等稀有金属成矿特征成矿规律

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粒子加速器中激光跟踪仪控制网测量精度研究

武汉大学学报（信息科学版） 2024年第1期49卷 156-166页

作者：王铜周维虎董岚梁静马娜何振强柯志勇罗涛门玲鸰王小龙李波卢尚闫路平韩圆颖中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院高能物理研究所北京100049 散裂中子源科学中心广东东莞523803 中国科学院大学北京100049

粒子加速器的高精度准直要求对测量技术提出很大挑战,由于激光跟踪仪具有大尺寸、高精度及三维空间测量的优势,因此需要开展激光跟踪仪对粒子加速器的测量精度研究。首先,针对激光跟踪仪的标称测量精度,介绍了激光跟踪仪标称测量精度的... 详细信息

粒子加速器的高精度准直要求对测量技术提出很大挑战,由于激光跟踪仪具有大尺寸、高精度及三维空间测量的优势,因此需要开展激光跟踪仪对粒子加速器的测量精度研究。首先,针对激光跟踪仪的标称测量精度,介绍了激光跟踪仪标称测量精度的表达方法、测试方法,对标称精度指标的计算方法进行推导,并对其具体含义进行解释,为激光跟踪仪的测量应用及数据处理提供了理论基础。然后,以直线控制网为代表开展激光跟踪仪对粒子加速器控制网的测量方法和测量精度分析,在中国散裂中子源大科学装置直线加速器进行了实际测量,采用激光跟踪仪分两组在同一时间内进行观测,通过对控制网单组的平差精度以及两组的坐标对比分析,全面准确地评价其测量精度,发现200 m长直线控制网点位横向最弱精度优于0.2 mm。同时,以导线网为简化模型对直线控制网的精度进行理论估算,发现直线控制网中部点位横向精度与控制网长度的三次方开根号成正比,从而可快速推算出其他规模的直线控制网的的测量精度,为陆续建设的粒子加速器的准直精度分析以及准直方案决策提供指导。

关键词：粒子加速器准直激光跟踪仪标称精度控制网精度分析精度估计

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极紫外光刻照明系统光瞳整形技术研究

中国激光 2024年第12期51卷 369-381页

作者：王鑫李中梁袁春晓中国科学院上海光学精密机械研究所高端光电装备部先进光源与系统研发中心上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

照明系统是极紫外(EUV)光刻机的核心分系统,其主要作用是在掩模面实现均匀照明并在光瞳面实现多种照明模式。EUV光刻照明系统采用柯勒照明,并基于反射式双复眼镜的光瞳整形技术实现多种照明模式,如何获得双复眼镜的对位关系是实现光瞳... 详细信息

照明系统是极紫外(EUV)光刻机的核心分系统,其主要作用是在掩模面实现均匀照明并在光瞳面实现多种照明模式。EUV光刻照明系统采用柯勒照明,并基于反射式双复眼镜的光瞳整形技术实现多种照明模式,如何获得双复眼镜的对位关系是实现光瞳整形的核心问题。针对该问题开展光瞳整形技术研究,提出一种可快速获得复眼对位关系的算法。首先利用基于回溯法和禁忌搜索思想的复眼分组算法减小复眼对位复杂度,之后采用改进人工蜂群算法(IABC)进行复眼匹配,可快速得到满足掩模照明均匀性的匹配结果,通过复眼分组和匹配可得到不同照明模式的复眼对位关系。为了验证本文算法的有效性,在LightTools中进行建模和仿真,结果表明,该算法可在光瞳面实现多种照明模式并在掩模(共轭面)处实现高均匀性照明。

关键词：极紫外光刻反射式双复眼镜光瞳整形人工蜂群算法照明均匀性

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混沌微腔激光器的研究进展(特邀)

光子学报 2024年第5期53卷 113-124页

作者：李建成雷彬鹃肖金龙杨跃德黄永箴中国科学院半导体研究所光电子材料与器件重点实验室北京100083 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

半导体混沌激光器已被应用在随机数生成、安全通信、混沌探测等领域。实现混沌激光器最常用方法是光反馈,但采用离散器件搭建的混沌激光器系统结构复杂、稳定性差。基于光反馈原理的光子集成混沌激光器、体积小,但工艺复杂,且无法避免... 详细信息

半导体混沌激光器已被应用在随机数生成、安全通信、混沌探测等领域。实现混沌激光器最常用方法是光反馈,但采用离散器件搭建的混沌激光器系统结构复杂、稳定性差。基于光反馈原理的光子集成混沌激光器、体积小,但工艺复杂,且无法避免光反馈引入的弱周期性。基于微腔内模式相互作用产生的自发混沌半导体微腔激光器,无需外部扰动,具有体积小、工艺简单、混沌带宽大、混沌态工作条件宽和无反馈弱周期性等优点,有望在具体应用中进一步发挥作用。针对近年来基于微腔的混沌激光器研究情况,本文进行了分类介绍,包括自发混沌微腔激光器、光反馈混沌微腔激光器和集成互注入激光器,总结了自发混沌微腔激光器的当前应用,对自发混沌微腔激光器的未来发展做了展望。

关键词：微腔混沌半导体激光器非线性物理随机数混沌探测

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电磁轨道发射器能量转换过程

电机与控制学报 2024年第5期28卷 60-72页

作者：陈少辉王炅成文凭严萍徐伟东中国科学院电工研究所北京100190 北京航空工程技术研究中心北京100076 中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

为提高电磁轨道炮发射效率,探讨电磁轨道发射器的能量转换过程及规律,依据电路和电动力学理论,构建了由动生阻抗、轨道电感、轨道电阻和枢轨接触电阻等组成的发射器非线性数学模型,搭建了耦合结构力、速度、位移等因素的发射器仿真模型... 详细信息

为提高电磁轨道炮发射效率,探讨电磁轨道发射器的能量转换过程及规律,依据电路和电动力学理论,构建了由动生阻抗、轨道电感、轨道电阻和枢轨接触电阻等组成的发射器非线性数学模型,搭建了耦合结构力、速度、位移等因素的发射器仿真模型,在分析动生阻抗、轨道电感、轨道电阻和枢轨接触电阻特性的基础上,揭示了发射器的脉冲电源激励、脉冲电源和轨道电感共同激励、轨道电感主激励三阶段能量转换规律,得到某次试验发射器能量转换过程和各负载消耗能量占比,其中轨道电阻消耗能量占比52.73%最高,降低轨道电阻、轨道电阻梯度和摩擦系数等仿真参数后,发射器效率由27.27%提升至60.87%。

关键词：电磁轨道炮发射效率能量转换动生阻抗轨道电阻轨道电感

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基于含氧氢化钆薄膜的宽波段调制光致变色智能窗

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无机材料学报 2024年第4期39卷 441-448页

作者：李众少李明曹逊中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050 中国科学院大学材料科学与光电工程中心北京100049

光致变色窗户因结构简单、被动调光和零能耗输入而被认为是一种高效的节能智能窗,然而有关光致变色智能窗的研究很少涉及中红外(MIR)波段,这限制了节能效率。本研究通过在ITO衬底上生长稀土含氧氢化物(ReO_(x)H_(y))薄膜,实现了宽波段... 详细信息

光致变色窗户因结构简单、被动调光和零能耗输入而被认为是一种高效的节能智能窗,然而有关光致变色智能窗的研究很少涉及中红外(MIR)波段,这限制了节能效率。本研究通过在ITO衬底上生长稀土含氧氢化物(ReO_(x)H_(y))薄膜,实现了宽波段调制的能力。所开发的光致变色智能窗口能够通过感应光强度自动调节发射率,同时保持可见光和近红外(NIR)调制(ΔT_(sol)=35.1%,ΔT_(l um)=37%,Δ(ε8-13μm=0.12))。研究还通过优化制备气氛,实现了GdO_(x)H_(y)的一步制备并提高了稳定性,通过综合表征分析了光致变色机理。总之,这种跨越可见光-近红外-中红外的被动协同调制方法有望推动光致变色智能窗的发展。

关键词：光致变色稀土含氧氢化物智能窗动态辐射制冷

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光激发下水体系的超快动力学

物理学报 2024年第8期73卷 22-44页

作者：贾韫哲孟胜中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心北京100190 中国科学院大学物理科学学院北京100049 松山湖材料实验室东莞523808

近年来,实验技术和理论计算在实现超快时间尺度的分辨以及对于原子尺度微观细节的解析上都有了突破性进展,对于水体系的超快微观动力学也带来了更多新的认识.本文将视角集中于水分子、水团簇以及液态水在不同强度的光激发下产生的电离... 详细信息

近年来,实验技术和理论计算在实现超快时间尺度的分辨以及对于原子尺度微观细节的解析上都有了突破性进展,对于水体系的超快微观动力学也带来了更多新的认识.本文将视角集中于水分子、水团簇以及液态水在不同强度的光激发下产生的电离、解离甚至等离子体化的过程,总结了人们在前沿工作中获得的有关水体系原子尺度超快动力学的知识.特别地,围绕光电离实验探讨了阿秒尺度的电离延迟以及水分子Feshbach共振理论分析;围绕液态水的解离过程探讨了水合电子产生、空穴的定域化等重要过程,补足了液态水解离完整过程的微观图像;围绕水的等离子体化介绍了通过含时密度泛函等方法计算得到的水在强激光脉冲作用下转变为等离子体状态的过程与机制,总结了在极高电子温度下水的特殊电子结构的相关知识.这些讨论将给出当前人们看待水的激发态的相对全面的视角.

关键词：光激发水超快动力学激发态

W/Cr共掺杂对CaBi_(2)Nb_(2)O_(9)陶瓷晶体结构及电学性能的影响

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无机材料学报 2024年第8期39卷 887-894页

作者：黄建锋梁瑞虹周志勇中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050 中国科学院大学材料科学与光电工程中心北京100049

铌酸铋钙(CaBi_(2)Nb_(2)O_(9),CBN)是一种典型的铋层状结构压电材料,具有高居里温度(约943℃)、高稳定性等特点,是600℃以上高温压电振动传感器的重要候选功能元件,但其压电系数和高温电阻率较低,严重制约了CBN在高温压电振动传感器领... 详细信息

铌酸铋钙(CaBi_(2)Nb_(2)O_(9),CBN)是一种典型的铋层状结构压电材料,具有高居里温度(约943℃)、高稳定性等特点,是600℃以上高温压电振动传感器的重要候选功能元件,但其压电系数和高温电阻率较低,严重制约了CBN在高温压电振动传感器领域的实际应用。为了提高CBN压电陶瓷的高温稳定性,采用固相法制备了W/Cr共掺杂的CaBi_(2)Nb_(1.975)W_(0.025)O_(9)-x%Cr_(2)O_(3)(CBNW-xCr,0研究了W/Cr元素共掺杂对晶体结构和电学性能的影响。结果表明:W/Cr元素共掺杂使压电陶瓷晶体结构由正交晶系向四方晶系转变,晶体结构畸变程度增强,并且压电性能和绝缘性能显著提高。当x=0.1时,CBNW-0.1Cr压电陶瓷的居里温度为931℃,压电系数为15.6 pC/N,600℃时电阻率达到106Ω·cm量级,介电损耗仅为0.029,该体系在高温压电领域有重要的潜在应用前景。

关键词：高温压电陶瓷晶体结构压电性能赝四方畸变