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面向AIoT的协同智能综述

计算机研究与发展 2025年第1期62卷 179-206页

作者：罗宇哲李玲侯朋朋于佳耕程丽敏张常有武延军赵琛中国科学院软件研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

深度学习和物联网的融合发展有力地促进了AIoT生态的繁荣.一方面AIoT设备为深度学习提供了海量数据资源,另一方面深度学习使得AIoT设备更加智能化.为保护用户数据隐私和克服单个AIoT设备的资源瓶颈,联邦学习和协同推理成为了深度学习在A... 详细信息

深度学习和物联网的融合发展有力地促进了AIoT生态的繁荣.一方面AIoT设备为深度学习提供了海量数据资源,另一方面深度学习使得AIoT设备更加智能化.为保护用户数据隐私和克服单个AIoT设备的资源瓶颈,联邦学习和协同推理成为了深度学习在AIoT应用场景中广泛应用的重要支撑.联邦学习能在保护隐私的前提下有效利用用户的数据资源来训练深度学习模型,协同推理能借助多个设备的计算资源来提升推理的性能.引入了面向AIoT的协同智能的基本概念,围绕实现高效、安全的知识传递与算力供给,总结了近十年来联邦学习和协同推理算法以及架构和隐私安全3个方面的相关技术进展,介绍了联邦学习和协同推理在AIoT应用场景中的内在联系.从设备共用、模型共用、隐私安全机制协同和激励机制协同等方面展望了面向AIoT的协同智能的未来发展.

关键词：协同智能联邦学习协同推理智能物联网智能计算系统

生命科学领域研究生数据素养现状与需求调查分析——以中国科学院大学为例

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图书馆理论与实践 2018年第6期 50-56页

作者：胡卉吴鸣欧阳峥峥中国科学院文献情报中心中国科学院大学经济与管理学院中国科学院成都文献情报中心

本研究基于国内外科研数据管理服务和数据素养教育课程的经验,以生命科学领域作为切入点,以中国科学院大学研究生为调查对象,设计了面向生命学科领域的数据素养现状与需求调查问卷,从科研数据概况、制定数据管理计划、数据收集与记录、... 详细信息

本研究基于国内外科研数据管理服务和数据素养教育课程的经验,以生命科学领域作为切入点,以中国科学院大学研究生为调查对象,设计了面向生命学科领域的数据素养现状与需求调查问卷,从科研数据概况、制定数据管理计划、数据收集与记录、数据处理与分析、数据管理与保存、数据发表与共享、数据权益与伦理等角度揭示研究生的数据素养现状和需求特点,以期为更好地完善数据素养教育和科研数据管理服务提供参考和依据。

关键词：数据素养生命科学中国科学院大学

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中温质子导体电解池型氨合成反应器研究

燃料化学学报(中英文) 2025年第2期53卷 262-271页

作者：朱行志陈楚苗笑云叶晓峰温兆银中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050 中国科学院大学北京1000049

当前传统的氨气规模化生产造成了大量的能源消耗和碳排放,需要寻找一种低碳的技术途径,因此,绿氨合成成为“双碳”背景下的重要研究课题之一。质子导体型陶瓷电解池(Protonic Ceramic Electrolysis Cells,PCECs)可采用可再生电力电解水... 详细信息

当前传统的氨气规模化生产造成了大量的能源消耗和碳排放,需要寻找一种低碳的技术途径,因此,绿氨合成成为“双碳”背景下的重要研究课题之一。质子导体型陶瓷电解池(Protonic Ceramic Electrolysis Cells,PCECs)可采用可再生电力电解水蒸气原位制氢,有望用作绿氨合成反应器。本研究采用Ni-BaCe_(0.7)Zr_(0.1)Y_(0.2)O_(3)−δ(BCZY)多孔复合陶瓷,研究了质子导体燃料电极的材料特性和合成氨反应条件,650℃时获得了1.04×10^(−10) mol/(s·cm^(2))合成氨速率。基于以上结果,以等静压-浸渍-共烧的工艺方法制备了活性面积达到10 cm^(2)的管式质子导体型电解池。其在650℃,1.4 V电压下获得3 A电解电流,并在合成氨工况条件下稳定运行;管式电池原位产氢能够用于Ni-BCZY燃料电极上的合成氨过程并显著促进了氨产率的提升,合成氨速率达到7.02×10^(−10) mol/(s·cm^(2))。200 h的测试结果表明,电解池的电化学性能与合成氨速率均表现出良好的稳定性,显示了作为绿氨合成反应器的潜力。

关键词：质子导体合成氨产率稳定性

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双输出SiPM前置放大器设计与分析

核技术 2025年第1期48卷 85-91页

作者：龙源黄跃峰侯会良陈永忠中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学院大学北京100049

为了适配闪烁体与硅光电倍增器(Silicon Photomultiplier,SiPM)耦合探测器的不同应用场景,设计了基于OPA855芯片的跨阻放大器(Transimpedance Amplifier,TIA)和电压反馈放大器(Voltage Feedback Amplifier,VFB)。理论设计上考虑了两类前置放大器的带宽和噪声问题,采用PSpice for TI软件仿真验证其可行性,并通过阶跃响应和噪声测量验证其性能参数。在室温条件下,采用SiPM耦合掺铈钆铝镓石榴石(Cerium-doped Gadolinium Aluminum Gallium Garnet,GAGG(Ce))探头对^(241)Am源进行系统测量。结果表明:跨阻放大器的带宽为101 MHz,低于电压反馈放大器的381 MHz,但其基线噪声σ_(noise)≈448.32μV优于电压反馈放大器的σ_(noise)≈680.96μV;电压反馈放大器和跨阻放大器分别满足GAGG(Ce)探头快输出脉冲上升沿时间(2 ns)和标准输出脉冲上升沿时间(20 ns)的带宽设计需求。两类前置放大器均可满足不同场景下对高带宽和低输入噪声的需求,并与SiPM不同的输出模式相匹配。受限于电路的固有噪声和SiPM的输入电容,设计的跨阻放大器适合于能量测量和小面积SiPM应用,而电压反馈放大器更适合时间测量和大面积SiPM阵列。

关键词：硅光电倍增器前置放大器 GAGG(Ce) 闪烁体探测器噪声

FineFlow:FaaS工作流部署优化与执行系统

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软件学报 2025年第2期36卷 488-510页

作者：刘璐高浩城陈伟吴国全魏峻中国科学院软件研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 计算机科学国家重点实验室(中国科学院软件研究所) 北京100190 中国科学院大学南京学院江苏南京211135

FaaS(function-as-a-service,函数即服务)工作流由多个函数服务编排而成,通过对多个函数的协调控制来实现复杂的业务应用.当前FaaS工作流系统主要基于集中式的数据存储实现函数间的数据传递,导致FaaS函数间的数据传输开销大,显著影响应... 详细信息

FaaS(function-as-a-service,函数即服务)工作流由多个函数服务编排而成,通过对多个函数的协调控制来实现复杂的业务应用.当前FaaS工作流系统主要基于集中式的数据存储实现函数间的数据传递,导致FaaS函数间的数据传输开销大,显著影响应用性能.在高并发情况下,频繁的数据传输还会产生严重的网络带宽资源争用,导致应用性能下降.针对上述问题,基于函数服务间的细粒度数据依赖分析,提出一种基于关键路径的函数部署优化方法,设计了依赖敏感的数据存取与管理机制,有效减少函数间数据传输,从而降低FaaS工作流应用执行的数据传输时延和端到端时延.设计实现了FaaS工作流系统FineFlow,并基于5个真实FaaS工作流应用开展实验评估.实验结果表明,相比于基于集中式数据存储函数交互机制的FaaS工作流平台,FineFlow能够有效降低FaaS工作流应用的数据传输时延:最高降低74.6%,平均降低63.8%;平均降低应用端到端执行时延19.6%.特别地,对于具有明显细粒度数据依赖的FaaS工作流应用,相比于现有的基于数据本地性的优化方法,FineFlow能够使数据传输时延和端到端时延进一步分别降低28.4%和13.8%.此外,FineFlow通过减少跨节点的数据传输,能够有效缓解网络带宽波动对FaaS工作流执行性能的影响,提升应用性能受网络带宽影响的鲁棒性.

关键词： FaaS工作流函数即服务服务器无感知计算数据本地性有向无环图关键路径部署优化

收发望远镜参数对光纤激光测振仪测量分辨力的影响

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物理学报 2025年第1期74卷 176-183页

作者：沈杨翊戴玉孔新新赵思泽鹏张文喜中国科学院空天信息创新研究院北京100094 中国科学院大学光电学院北京100049

激光外差干涉测量是非接触振动探测的重要手段,随着探测目标距离拓展,人们对激光测振仪能量利用率和测量分辨力提出了更高的要求.基于菲涅耳衍射积分、光纤耦合等相关理论,建立了收发一体式光纤激光测振仪光场传递模型,并基于散粒噪声... 详细信息

激光外差干涉测量是非接触振动探测的重要手段,随着探测目标距离拓展,人们对激光测振仪能量利用率和测量分辨力提出了更高的要求.基于菲涅耳衍射积分、光纤耦合等相关理论,建立了收发一体式光纤激光测振仪光场传递模型,并基于散粒噪声受限假设,提出粗糙目标回光情况仪器噪声基底评价方法.结果表明,收发望远镜焦距和口径共同决定系统能量利用率分布情况,并进一步影响仪器测量分辨力.针对激光波长为1550 nm,光纤模场半径为5μm,对准距离为1 km的典型应用场景进行数值仿真实验,收发透镜最优F数为3.3,验证了模型的正确性,仿真结果可作为光纤激光测振仪、激光测风雷达等收发镜头设计的依据.

关键词：激光多普勒效应光场传递散斑光纤耦合

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上层大气层气固相互作用的分子动力学研究

力学学报 2025年第1期57卷 65-78页

作者：陶瑞灵王智慧中国科学院大学工程科学学院北京100049

海拔100~300 km的上层大气层内,主要成分之一的原子氧化学活性高,容易在超低轨飞行器表面材料上发生吸附和侵蚀现象,显著改变壁面的物理化学状态和气固相互作用特征,进而影响飞行器的气动性能.由于时空尺度差异和成本限制,目前的地面试... 详细信息

海拔100~300 km的上层大气层内,主要成分之一的原子氧化学活性高,容易在超低轨飞行器表面材料上发生吸附和侵蚀现象,显著改变壁面的物理化学状态和气固相互作用特征,进而影响飞行器的气动性能.由于时空尺度差异和成本限制,目前的地面试验手段和模拟方法很难复现上层大气层真实空间环境的气固相互作用过程.针对这一难题,文章设计了一种分子动力学等效模拟方案,让气体分子在短时间内高频入射材料表面,来反映真实环境中长时间低频率的气固相互作用过程,从而研究上层大气层不同海拔高度的空间环境中,原子氧在典型航天材料壁面的吸附/侵蚀状态演化过程以及动量适应系数的变化规律.研究表明,在满足一定等效原则时,这种模拟方案能够合理地反映相关的真实物理图像,展示了洁净壁面从少量吸附到大量吸附原子氧,再到原子氧侵蚀壁面表层结构形成松散氧化物的3阶段演化过程,同时也给出了高速入射的气体分子在相应壁面状态下的动量适应特征.另外,本文也研究了上层大气层另一主要组分N_(2)的存在对原子氧吸附、侵蚀和适应过程的影响.这一研究可加深人们对上层大气层气固相互作用过程的认识,并为新一代飞行器的气动设计提供参考.

关键词：上层大气层气固相互作用分子动力学适应系数超低轨大气阻力

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生防微生物在棉花黄萎病防治中的研究进展

微生物学报 2025年

作者：刘延财唐叶吴家和宋宪亮刘钢山东农业大学农学院中国科学院微生物研究所中国科学院大学生命科学学院

黄萎病是影响棉花种植业最重要的病害之一，可造成棉花的减产甚至绝收。棉花黄萎病是由丝状真菌大丽轮枝菌引起的土传病害。传统的针对棉花黄萎病的化学防治方法存在影响人类健康以及环境污染等问题，同时连年使用还造成大丽轮枝菌产生... 详细信息

黄萎病是影响棉花种植业最重要的病害之一，可造成棉花的减产甚至绝收。棉花黄萎病是由丝状真菌大丽轮枝菌引起的土传病害。传统的针对棉花黄萎病的化学防治方法存在影响人类健康以及环境污染等问题，同时连年使用还造成大丽轮枝菌产生抗药性。因此亟需研发针对棉花黄萎病的绿色环保、可持续发展的防治策略，生物防治成为防治棉花黄萎病的良好的选择。本文通过分析国内外最新研究进展，探讨了棉花黄萎病生防微生物菌株的筛选、作用机制以及田间应用方式等，总结了生防微生物通过竞争、抗生作用、诱导植物防御反应等多种机制抑制病原菌生长的研究进展。尽管生防微生物的应用前景广阔，但仍面临环境适应性、稳定性和使用成本等挑战。未来研究应更加关注生防微生物菌株的遗传改良、复配菌剂研制和应用技术等，以进一步提高生防微生物菌株在农业生产中的实用性。

关键词：生防微生物棉花黄萎病大丽轮枝菌作用机制应用

帕米尔高原岩石圈地幔热-流变特征及其东北缘热结构分析——第三次新疆综合科学考察地热科考成果之一

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地球物理学报 2025年第1期68卷 199-212页

作者：张健孔彦龙中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

帕米尔高原是全球研究板块碰撞与盆山耦合过程、板内变形与构造地貌、活动构造与现代地震、壳幔结构与动力学演化等地球科学基本理论问题的重点地区.近年来,帕米尔高原东北缘塔什库尔干河谷一系列中/高温地热田及井口混合水汽温度达144... 详细信息

帕米尔高原是全球研究板块碰撞与盆山耦合过程、板内变形与构造地貌、活动构造与现代地震、壳幔结构与动力学演化等地球科学基本理论问题的重点地区.近年来,帕米尔高原东北缘塔什库尔干河谷一系列中/高温地热田及井口混合水汽温度达144℃自喷地热井的新发现,将该区构造-地热学研究推向了新的高潮.在第三次新疆综合科学考察地热野外科考基础上,依据2010-2024年间新疆地矿局第二水文工程地质大队地热普查、钻探资料,本文利用地震剪切波、重力位球谐系数、磁异常谱分析,计算了帕米尔高原岩石圈地幔热-流变结构,以及东北缘地壳温度结构,为该区理论地热学研究和地热资源开发利用提供基本依据.计算结果表明:帕米尔高原地幔100 km深度的平均温度为1250℃,200 km深度的平均温度为1540℃. 200 km深度是地幔对流活动的主要区域,该深度地幔温度快速升高,地幔流切向应力场呈“挤压”与“拉张”相间的格局,是造成帕米尔高原西侧挤压-左旋走滑构造域、北侧挤压-右旋走滑构造域、东北缘伸展-右旋走滑构造域的主要原因.帕米尔高原东北缘莫霍面平均温度为1078℃,远高于岩石圈单纯剪切变形所需的650℃.横穿塔县盆地、曲曼地热田、塔什库尔干断层的综合地球物理反演剖面上,有一个中心温度达1200℃的高温区位于塔县盆地莫霍面之下.高温区之上是一个呈垂直柱状分布的V_(p)/V_(s)低值区,对应高温高孔隙(裂隙)区,深部活动热流体沿其西侧高温通道直达居里面,并在浅层顺着伸展-右旋走滑构造域主要活动构造上升、与浅表层地下水交换热量形成温泉.综合判断:帕米尔高原东北缘活动正断层是地表水下渗进入地下接受深部热源的热量、形成地热资源的重要条件.该区冷、热交换深度较浅,不存在地热水沿断层深循环加热的地热地质条件,深部地热资源勘查或干热岩勘查需要重点关注来自地幔的“羽状”高温热液活动.

关键词：帕米尔高原地幔流应力场曲曼地热田壳幔温度结构地幔热液活动