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基于神经网络的毫米波雷达血压测量和波形重建

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信号处理 2024年

作者：姜钰学杜昊泽徐刚东南大学毫米波全国重点实验室

血压是评估心血管系统健康状况的重要生理指标，定期进行血压监测有助于及早诊断和干预心血管疾病。相对于传统电子血压计测量方法，毫米波雷达具有非接触等优势，在未来具备一定应用前景。本文提出了一种基于神经网络的毫米波雷达血压... 详细信息

血压是评估心血管系统健康状况的重要生理指标，定期进行血压监测有助于及早诊断和干预心血管疾病。相对于传统电子血压计测量方法，毫米波雷达具有非接触等优势，在未来具备一定应用前景。本文提出了一种基于神经网络的毫米波雷达血压测量方法，旨在通过无接触的方式实现精确的血压值测量和波形重建。首先，使用扩展的微分交叉相乘算法和平均值滤波对雷达信号进行预处理，以有效提取雷达回波中的相位信息并去除相位常数。接着，利用小波滤波去除信号中的高频噪声和基线漂移，以获得高质量的脉搏波信号。随后，本文通过构建一个具备编码器-解码器结构的两阶段递进式特征融合与映射网络，分别建立脉搏波到血压值和血压波形的映射关系，以实现准确的血压测量和波形重建。所提模型在第一阶段使用MultiResUNet作为主干网络，实现对脉搏波多尺度特征的提取和融合，同时在多分辨率模块之间引入自注意力机制以挖掘特征向量间的长距离依赖关系，从而准确地重建血压波形；在第二阶段，模型利用第一阶段训练的编码器自动提取脉搏波深层特征，然后借助卷积神经网络和长短期记忆网络实现进一步的特征融合与映射，从而估计收缩压和舒张压。最后，使用雷达生命体征数据集对所提方法进行验证，得到收缩压的测量误差为3.49±5.75 mmHg，舒张压为2.40±3.59 mmHg，两者的测量性能均达到英国高压协会标准的A级要求。同时，所提模型对血压波形的重建误差为3.33 mmHg，偏差率为3.74%，亦证明了该方法在血压波形重建上的有效性。

关键词：血压测量毫米波雷达深度学习信号重建

异质相金属烯表面分子修饰实现可充电锌-硝酸盐/乙醇电池

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科学通报 2024年第8期69卷 971-973页

作者：张志成天津大学理学院化学系有机集成电路教育部重点实验室天津市分子光电科学重点实验室天津300072 天津化学化工协同创新中心天津300072

氨及其衍生物,作为地球生物圈氮循环的重要组成部分,对人类可持续发展具有重要意义.开发新型的高效氨合成技术以替代传统高能耗的Haber-Bosch制氨法是构建能源经济性社会的一条重要途径^([1]).锌-硝酸盐电池是近年来提出的一种兼具氨电... 详细信息

氨及其衍生物,作为地球生物圈氮循环的重要组成部分,对人类可持续发展具有重要意义.开发新型的高效氨合成技术以替代传统高能耗的Haber-Bosch制氨法是构建能源经济性社会的一条重要途径^([1]).锌-硝酸盐电池是近年来提出的一种兼具氨电合成、能源存储及污水处理能力的环境友好型电化学能源系统。

关键词：地球生物圈能源存储污水处理能力人类可持续发展电合成环境友好型分子修饰异质相

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基于Ga_(2)O_(3)-SiC-Ag多层结构的介电常数近零超低开关阈值光学双稳态器件

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物理学报 2024年第5期73卷 109-116页

作者：胡生润季学强王进进阎结昀张天悦李培刚北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室北京100876 北京邮电大学理学院信息功能材料与器件实验室北京100876 功率器件与功率集成实验室北京邮电大学集成电路学院北京100876

光学双稳态这一非线性光学现象因其在全光系统中的巨大应用潜力而备受关注.然而微弱的非线性响应往往需要巨大的输入功率才能实现光学双稳态,导致其实用性不强.本文基于Ga_(2)O_(3)-SiC-Ag的金属-介电材料多层结构,在实现介电常数近零... 详细信息

光学双稳态这一非线性光学现象因其在全光系统中的巨大应用潜力而备受关注.然而微弱的非线性响应往往需要巨大的输入功率才能实现光学双稳态,导致其实用性不强.本文基于Ga_(2)O_(3)-SiC-Ag的金属-介电材料多层结构,在实现介电常数近零的大场增强的同时,还引入了具有大非线性系数的材料,并基于有限元法研究了介电常数近零层的厚度和长度对光学双稳态的影响.研究结果表明,光学双稳态随介电常数近零层的厚度和长度的增大而变得愈发显著,在通信波段的开关阈值低至约10^(-6)W/cm^(2),与之前报道的基于介电常数近零材料的光学双稳态相比,降低了9个数量级,展现了在光子集成电路产业化中的巨大应用潜力.

关键词：光学双稳态 Ga_(2)O_(3)-SiC-Ag 介电常数近零材料非线性光学

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电磁超材料的发展与应用

光电子技术 2024年第2期44卷 85-93页

作者：汤文轩崔铁军东南大学毫米波全国重点实验室 210096南京

电磁超材料也被称为新型人工电磁材料,是亚波长尺度单元按周期或非周期排列构成的人工结构,具有传统材料不存在或传统技术难以实现的超常规媒质参数,可对电磁波进行精细调控。超材料是材料、结构、功能的复合体,超越了传统材料的概念和... 详细信息

电磁超材料也被称为新型人工电磁材料,是亚波长尺度单元按周期或非周期排列构成的人工结构,具有传统材料不存在或传统技术难以实现的超常规媒质参数,可对电磁波进行精细调控。超材料是材料、结构、功能的复合体,超越了传统材料的概念和范畴,并已遍布与“波”相关的领域,包括电磁、声学、力学、热学和量子等。近二十年来,电磁超材料一直是物理和信息领域的国际前沿研究热点,由此衍生的相关技术也在通信、雷达和成像等多个领域产生了具有颠覆性效应的一系列应用。

关键词：超材料电磁超材料信息超材料超表面人工表面等离激元

面向商业航天卫星成本效益的三模冗余软错误防护技术:近似计算的实践

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 1604-1612页

作者：李炎胡岳鸣曾晓洋复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室上海201203

三模冗余(TMR)作为如今集成电路可靠性领域中最为常用且有效的软错误加固技术,在满足高容错要求之时,不可避免地牺牲了庞大的硬件损耗。为实现面积、功耗等硬件性能和容错电路加固能力的折中考虑,适应低成本高可靠性加固的时代需求,针... 详细信息

三模冗余(TMR)作为如今集成电路可靠性领域中最为常用且有效的软错误加固技术,在满足高容错要求之时,不可避免地牺牲了庞大的硬件损耗。为实现面积、功耗等硬件性能和容错电路加固能力的折中考虑,适应低成本高可靠性加固的时代需求,针对基于近似计算的三模冗余加固技术(ATMR)进行研究,该文提出一种基于近似门单元(ApxLib)的动态调整多目标优化框架(ApxLib+DAMOO)。首先,其基本优化框架采用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)实现,通过极性分析与预创建的近似库对电路实现快速近似。随后,该框架提出动态概率调整和极性扩张两种创新机制,根据可测性分析对遗传算法中门单元的突变概率进行动态更新,对双向门单元进行定向识别和重构,以实现寻优效率和寻优效果的双重优化。实验结果表明,该文提出的优化框架与传统NSGA-Ⅱ相比,在相同硬件损耗下可实现最大10%~20%的额外软错误率(SER)降低,且其执行时间平均降低18.7%。

关键词：容软错误加固三模冗余近似计算多目标优化

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0.13 μm SiGe HBT低剂量率损伤增强效应研究

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微电子学 2024年

作者：张小磊魏佳男傅婧易孝辉张培健袁军付晓君重庆邮电大学集成电路与微系统全国重点实验室(重庆)

本文开展了0.13 μm SiGe HBT的低剂量率损伤增强效应评估研究，通过60Co源辐照实验对比了高、低剂量率条件下SiGe HBT的总剂量响应。实验结果表明在1Mrad（Si）累积剂量下被测器件未表现出明显的低剂量率损伤增强效应，基极电流损伤... 详细信息

本文开展了0.13 μm SiGe HBT的低剂量率损伤增强效应评估研究，通过60Co源辐照实验对比了高、低剂量率条件下SiGe HBT的总剂量响应。实验结果表明在1Mrad（Si）累积剂量下被测器件未表现出明显的低剂量率损伤增强效应，基极电流损伤增强因子（EF）不超过1.5。结合器件结构分析和TCAD数值仿真，认为ELDRS敏感性的降低应与采用超薄EB Spacer隔离削弱了空间电场对氧化物电荷输运的抑制作用有关。

关键词： SiGe HBT 总剂量效应低剂量率辐射损伤增强效应影响因素

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神经渲染及其硬件加速综述

计算机研究与发展 2024年

作者：严忻恺霍宇驰鲍虎军之江实验室江苏省专用集成电路设计重点实验室(无锡) 计算机辅助设计与图形学国家重点实验室(浙江大学)

神经渲染是一种基于深度学习的新兴图像和视频生成方法，它将深度学习模型和计算机图形学的物理模型相结合，从而获得可控和逼真的场景表示和渲染，实现对诸如光照、相机参数、姿态等场景属性的控制.一方面，神经渲染既可以充分利用深... 详细信息

神经渲染是一种基于深度学习的新兴图像和视频生成方法，它将深度学习模型和计算机图形学的物理模型相结合，从而获得可控和逼真的场景表示和渲染，实现对诸如光照、相机参数、姿态等场景属性的控制.一方面，神经渲染既可以充分利用深度学习的优势，实现传统前向渲染流程的加速，也可以为影像的逆向渲染和3维场景重建等特定任务提供新的解决方案；另一方面设计适应神经渲染流水线的创新硬件结构，突破现有图形处理器的并行计算和功耗瓶颈，有望为虚拟现实和增强现实、影视创作和数字娱乐、人工智能和元宇宙等未来重点领域提供重要支撑.综述了神经渲染的技术内涵、主要挑战和研究进展，在此基础上分析了神经渲染流水线对硬件加速支持的共性需求和当前主流神经渲染硬件加速结构的特点，进而讨论了神经渲染处理器架构的设计挑战，最后展望了其未来的发展趋势.

关键词：神经渲染硬件加速神经渲染处理器多层感知机光线步进哈希表

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基于开关电容的差分无源N通道滤波器

广西师范大学学报(自然科学版) 2024年

作者：刘畅平宋树祥蒋品群岑明灿广西高校集成电路与微系统重点实验室广西类脑计算与智能芯片重点实验室(广西师范大学) 广西师范大学电子与信息工程学院/集成电路学院

针对传统N通道滤波器不能抑制谐波和谐波混叠且具有一定插入损耗的问题，设计了一款基于开关电容的差分无源N通道滤波器。该滤波器通过使用不同容值的电容加权多相信号来消除奇次谐波，利用不同时钟信号叠加的原理抑制谐波混叠，同时，... 详细信息

针对传统N通道滤波器不能抑制谐波和谐波混叠且具有一定插入损耗的问题，设计了一款基于开关电容的差分无源N通道滤波器。该滤波器通过使用不同容值的电容加权多相信号来消除奇次谐波，利用不同时钟信号叠加的原理抑制谐波混叠，同时，采用电容堆叠技术提供一定的增益减小插入损耗。滤波器采用TSMC40nm CMOS工艺，Cadence Spectre RF软件仿真结果表明：该滤波器的中心频率fs可调范围为0.3～1.5GHz，当fs=500MHz时，对3次和5次谐波均有48dB以上的抑制效果，对最强谐波混叠抑制达到60dB以上，且没有插入损耗，噪声系数(NF)为2.5～2.8dB，线性度(IIP3)在15dBm以上。

关键词： N通道滤波器谐波抑制谐波混叠无源差分结构

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基于多级代理许可区块链的联邦边缘学习模型

通信学报 2024年第4期45卷 201-215页

作者：葛丽娜栗海澳王捷广西民族大学人工智能学院广西南宁530006 广西混杂计算与集成电路设计分析重点实验室广西南宁530006 广西民族大学网络通信工程重点实验室广西南宁530006

针对零信任边缘计算环境下联邦学习面临的隐私安全及学习效率低等问题,提出了一种边缘计算中基于多级代理许可区块链的联邦学习模型,设计多级代理许可区块链构建联邦边缘学习可信底层环境,实现分层模型聚合方案缓解模型训练压力,利用秘... 详细信息

针对零信任边缘计算环境下联邦学习面临的隐私安全及学习效率低等问题,提出了一种边缘计算中基于多级代理许可区块链的联邦学习模型,设计多级代理许可区块链构建联邦边缘学习可信底层环境,实现分层模型聚合方案缓解模型训练压力,利用秘密共享和差分隐私设计混合策略增强模型隐私。针对边缘客户端可信度为零或极差的问题,设计了基于信誉验证的联邦任务节点选择算法,将正向训练样本及本地模型作为信誉奖励,完善安全验证方案,进一步保证模型抵御恶意敌手攻击的有效性。实验结果表明,在40%恶意敌手的攻击下,相较于现有的先进方案,所提方案准确率提升了10%,以较高的模型准确率实现了较高的隐私安全。

关键词：联邦学习区块链数据安全隐私保护边缘计算