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一种通用的基于火焰高光谱的燃烧特性预测模型

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光谱学与光谱分析 2025年第2期45卷 532-541页

作者：汪明贺红娟王宝瑞艾育华王岳中国科学院工程热物理研究所新技术实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

燃烧特性的准确预测可以为燃烧技术的优化提供重要依据。利用甲烷火焰高光谱数据同时预测多种燃烧特性,以解决工程中监测燃烧特性需要多种采集设备及现场取样的难题,提出了一种基于三维卷积神经网络(3-dimensional Convolutional Neural... 详细信息

燃烧特性的准确预测可以为燃烧技术的优化提供重要依据。利用甲烷火焰高光谱数据同时预测多种燃烧特性,以解决工程中监测燃烧特性需要多种采集设备及现场取样的难题,提出了一种基于三维卷积神经网络(3-dimensional Convolutional Neural Network)方法的火焰特性预测模型。首先在层流火焰高光谱数据上验证了该方法并进一步将模型应用于湍流火焰高光谱数据,接着建立了一种通用模型和训练方法,最后使用Gradient-weighted Class Activation Mapping(Grad-CAM)方法对模型进行可解释性研究。在层流模型中研究了不同参数对火焰特性预测模型准确性的影响;在湍流模型中探究了使用迁移学习的可行性以及添加小波去噪处理方法和改变卷积层数对模型结果的影响;在通用模型中解决数据不一致的问题,使得层流和湍流火焰作为训练数据对模型进行混合训练成为可能,实现了从实验室小火焰到实际工程火焰的燃烧特性参数预测模型的建立;在模型的可解释性研究中使用Grad-CAM方法对神经网络模型的工作原理和决策过程进行研究。结果显示层流预测模型中针对不同预测参数平均准确率均能达到96%以上,使用Mish+Mae的参数组合平均准确率最高为98%且拥有较高的模型稳定性;湍流预测模型的平均准确率均能达到95%以上,迁移学习、小波去噪处理和改变卷积层数均能在一定程度上提升模型性能,但需要进行合适的调整;通用模型在层流和湍流不同参数预测的平均准确率分别达到了97%和94%,在两种不同火焰的工况下均达到较高的准确率,说明模型的适用性较强;可解释性研究中Grad-CAM热力图上的信息表明该方法能够通过定位火焰敏感区域,并从光谱中提取到关键组分信息,从而完成对火焰特性的预测。该研究可以为燃烧学实验测试技术的智能化发展提供支持,对燃烧特性的研究具有重要意义。

关键词：高光谱技术燃烧特性神经网络

基于分段级联多模干涉的Ta_(2)O_(5)980/1550 nm波分复用/解复用器

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物理学报 2025年第2期74卷 129-136页

作者：何希文马德岳张政王荣平刘继桥陈卫标周治平中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 宁波大学高等技术研究院宁波315211 北京大学电子学院北京100871

提出一种紧凑的基于多模干涉效应的氧化钽(Ta_(2)O_(5))波长双工器,用于实现980和1550 nm波长的复用和解复用.该器件采用对称干涉和配对干涉级联的混合多模干涉波导结构,在不利用亚波长光栅等复杂结构调控泵浦光和信号光拍长的基础上,... 详细信息

提出一种紧凑的基于多模干涉效应的氧化钽(Ta_(2)O_(5))波长双工器,用于实现980和1550 nm波长的复用和解复用.该器件采用对称干涉和配对干涉级联的混合多模干涉波导结构,在不利用亚波长光栅等复杂结构调控泵浦光和信号光拍长的基础上,将分段多模干涉波导的总长度缩短为普通配对型多模干涉波导结构的1/3.采用三维有限时域差分(3D-FDTD)工具对建立的模型进行分析和优化,结果表明所设计的MMI型双工器具有较低的插损和较高的工艺容差性,在980 nm处插损为0.4 dB,1550 nm处插损为0.8 dB,消光比均优于16 dB.该器件在1550 nm波长周围的1 dB带宽达150 nm,在980 nm波长周围的1 dB带宽达70 nm.文中设计的多级干涉结构极大地降低了MMI器件的设计难度并缩小了980/1550 nm波分复用/解复用器的整体尺寸,有望应用在片上集成的掺铒波导放大器和激光器领域.此外,不同多模干涉机制级联的设计思路为分离两个中心波长相隔较远的光信号提供了技术参考,在通信波段和中红外波段波分复用/解复用器件上具有潜在的应用价值.

关键词：多模干涉级联波分复用氧化钽

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青藏高原隆升与环境变化驱动鸟类的遗传分化与物种形成

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遗传 2025年第1期47卷 133-145页

作者：宋刚屈延华中国科学院动物研究所北京100101

作为世界上海拔最高、面积最大的高原,青藏高原独特的地理和气候条件对生物多样性产生了深远的影响。本文结合青藏高原地质、气候变化的背景综述了高原鸟类物种形成模式和遗传多样性特征。首先,青藏高原的隆升对鸟类产生了显著的隔离效... 详细信息

作为世界上海拔最高、面积最大的高原,青藏高原独特的地理和气候条件对生物多样性产生了深远的影响。本文结合青藏高原地质、气候变化的背景综述了高原鸟类物种形成模式和遗传多样性特征。首先,青藏高原的隆升对鸟类产生了显著的隔离效应,推动与周边近缘物种的遗传分化;其次,青藏高原的隆升为鸟类提供了新的栖息地,促进了物种分化;再次,高原与邻近地区鸟类的区系交流,促进了物种的迁入、形成与扩散;最后,更新世冰期循环引起的环境变导致了鸟类的冰后期扩张和第二次接触,对鸟类的遗传分化产生了重要的影响。近期,多组学方法也日益广泛的应用在青藏高原鸟类生态适应演化研究中。未来的研究应更多关注地质、气候等因素在物种分化中的作用机制,加强多组学方法的应用,关注高原物种适应的生态学机制。青藏高原作为生物多样性保护的重要区域,在全球变化背景下,需要采取有效的保护措施以维护其生态系统的稳定性和可持续性。

关键词：青藏高原鸟类遗传多样性物种形成

滇西保山地块西缘象达岩基晚白垩世花岗岩成因及其大地构造意义

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大地构造与成矿学 2025年第1期49卷 178-193,I0011-I0013页

作者：彭世利彭头平范蔚茗刘用民武利民中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广东广州510640 中国科学院大学北京100049 中国科学院青藏高原研究所北京100101

腾冲和保山地块广泛分布晚白垩世岩浆岩,主要集中于腾冲地块中部和保山地块西缘的龙陵-象达-平河地区,关于其岩浆起源、成岩构造背景、动力学机制以及其与新特斯洋演化的关系一直以来没有得到很好的约束。本文对滇西保山地块西缘象达岩... 详细信息

腾冲和保山地块广泛分布晚白垩世岩浆岩,主要集中于腾冲地块中部和保山地块西缘的龙陵-象达-平河地区,关于其岩浆起源、成岩构造背景、动力学机制以及其与新特斯洋演化的关系一直以来没有得到很好的约束。本文对滇西保山地块西缘象达岩基晚白垩世花岗进行了详细的岩石学、锆石U-Pb年代学、Hf同位素和全岩地球化学研究。年代学研究结果表明,象达岩基晚白垩世花岗形成于~91 Ma、~83 Ma和~76 Ma;矿物组成和主量元素组成上,象达岩基晚白垩世花岗岩普遍发育白云母,具高SiO_(2)含量和总碱含量,以及高铝饱和指数(A/CNK>1.21),低P_(2)O_(5)、MgO、TiO_(2)含量等特征,属于高分异的S型花岗岩。微量元素组成特征和富集的锆石Hf同位素组成表明,象达岩基晚白垩世花岗岩是古老的上地壳泥质岩石脱水部分熔融,并经历斜长石、磷灰石和含钛铁矿物分离结晶作用的产物。基于前人对青藏高原和滇西地区班公湖-怒江中特提斯洋演化过程的研究结果,滇西保山地块西缘象达岩基晚白垩世100~70Ma的花岗岩应该是新特提斯洋板片俯冲的产物。综合分析显示,腾冲-保山地块晚白垩世岩浆作用具多幕次爆发性特点,这些多幕次的岩浆爆发作用是新特提斯洋壳板片俯冲角度多期次调整的结果。

关键词：晚白垩世 S型花岗岩保山地块西缘新特提斯洋板块俯冲

MXene/碳纳米纤维膜的静电纺丝-电泳沉积复合工艺制备及其电磁屏蔽性能

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纺织学报 2025年第1期46卷 1-8页

作者：朱雪钱鑫郝梦圆张永刚中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江宁波315201 中国科学院大学北京101400

为制备高效电磁屏蔽织物,采用静电纺丝技术制备了聚丙烯腈基纳米纤维膜,经预氧化和炭化处理得到导电性优异的聚丙烯腈基碳纳米纤维(PAN-CNF),并采用电泳沉积方法将其与过渡金属碳/氮化物(MXene)结合,制备了具有电磁屏蔽效能的功能性导... 详细信息

为制备高效电磁屏蔽织物,采用静电纺丝技术制备了聚丙烯腈基纳米纤维膜,经预氧化和炭化处理得到导电性优异的聚丙烯腈基碳纳米纤维(PAN-CNF),并采用电泳沉积方法将其与过渡金属碳/氮化物(MXene)结合,制备了具有电磁屏蔽效能的功能性导电复合膜(PAN-CNF-M)。借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪等对复合膜的结构进行表征,利用四探针电阻仪和矢量网络分析仪表征材料的导电性能和电磁屏蔽性能。结果表明:用静电纺丝法制备的纳米纤维经预氧化和炭化处理后具有高度取向的特征,纤维直径分布均匀,具备一定的导电性(2406 S/m);适当的电沉积处理(5 V、10 min)可有效提高薄膜的导电性和电磁屏蔽效能,相比于碳纳米纤维膜,PAN-CNF-M复合膜的电导率提升了83%,电磁屏蔽效能提高了112%,屏蔽效率高达99.75%。

关键词：过渡金属碳/氮化物碳纳米纤维膜静电纺丝电泳沉积电磁屏蔽

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反演光刻技术的研究进展

电子与信息学报 2025年第1期47卷 22-34页

作者：艾飞苏晓菁韦亚一中国科学院大学集成电路学院北京100049 中国科学院微电子研究所北京100029

反演光刻技术(ILT)相比传统的光学临近效应修正(OPC),生成的掩模具有成像效果更好,工艺窗口更大等优点,在当前芯片制造的工艺尺寸不断减小的背景下,逐渐成为主流的光刻掩模修正技术。该文首先介绍了反演光刻算法的基本原理和几种主流实... 详细信息

反演光刻技术(ILT)相比传统的光学临近效应修正(OPC),生成的掩模具有成像效果更好,工艺窗口更大等优点,在当前芯片制造的工艺尺寸不断减小的背景下,逐渐成为主流的光刻掩模修正技术。该文首先介绍了反演光刻算法的基本原理和几种主流实现方法;其次,调研了当前反演光刻技术应用在光刻掩模优化问题上的研究进展,分析了反演光刻技术的优势和存在的问题。以希望为计算光刻及相关研究领域的研究人员提供参考,为我国先进集成电路产业的发展提供技术支持。

关键词：先进集成电路技术反演光刻技术光学临近效应修正掩模优化研究进展

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森林冠层结构复杂性研究进展及展望

遥感学报 2025年第01期29卷 83-101页

作者：胡天宇刘小强吴晓永牛春跃苏艳军中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室国家植物园中国科学院大学

森林冠层结构调控着植物与大气间的物质交换与能量流动，形成区域微气候影响生态系统过程与功能，准确刻画冠层结构对于森林生态系统碳汇研究具有重要意义。冠层结构复杂性是一种用于描述冠层内部枝干与叶片空间分布情况的综合参数，被... 详细信息

森林冠层结构调控着植物与大气间的物质交换与能量流动，形成区域微气候影响生态系统过程与功能，准确刻画冠层结构对于森林生态系统碳汇研究具有重要意义。冠层结构复杂性是一种用于描述冠层内部枝干与叶片空间分布情况的综合参数，被广泛应用于森林生态系统研究中。受限于传统地面调查方法，冠层结构复杂性只能采用树高和胸径等调查因子的统计值来表征，难以全面地刻画冠层复杂程度。随着激光雷达技术的快速发展，获取森林完整的三维结构信息成为了可能，也为全面、准确地表征冠层结构复杂性提供了新机遇。本文将厘清当前冠层结构复杂性定量化方法，重点阐述如何利用激光雷达技术表征冠层结构复杂性，综述了其在森林生态系统光、降水分配、微气候、生产力和稳定性等调控方面应用进展，并展望其在森林生态系统过程与功能研究中需要重点关注的问题与方向，以期推动中国生态遥感研究对森林冠层结构复杂性的关注，拓展近地面遥感技术在中国遥感科学和生态学研究中的应用。

关键词：生态遥感森林生态系统冠层结构光资源降水分配生产力微气候稳定性

中国冰雪经济新质生产力的理论体系与发展方向

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地理学报 2025年第2期 545-562页

作者：李宇巩蓉蓉董锁成夏冰史东辉中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院大学

冰雪经济新质生产力的提出是响应全球气候变暖挑战、顺应科技革命和产业变革对冰雪经济高质量发展新要求的迫切需要。依据自然资源地带性分布规律因地制宜培育的冰雪经济新质生产力是秉持生态优先原则，遵循冰雪资源的价值转化机制，释... 详细信息

冰雪经济新质生产力的提出是响应全球气候变暖挑战、顺应科技革命和产业变革对冰雪经济高质量发展新要求的迫切需要。依据自然资源地带性分布规律因地制宜培育的冰雪经济新质生产力是秉持生态优先原则，遵循冰雪资源的价值转化机制，释放其生态、经济和社会多重效益的先进生产力，具备冰雪资源开发科技驱动性、冰雪产业全要素—全产业链融合协同性、冰雪经济高质量绿色发展导向性的特征。冰雪经济新质生产力根植于地理学、经济学等学科的理论基础，将科学技术创新、生产要素重配、产业转型升级“三大催生”要素与冰雪自然资源禀赋约束紧密相连，扩展冰雪经济内生增长边界，以数智化、绿色化融合发展形塑新型生产关系，探索“冰天雪地也是金山银山”集约发展和绿色低碳的转化路径。中国冰雪经济新质生产力的重要方向聚焦推进高标准的冰雪资源开发保护、高水平的“人地”关系调和与区域协调发展、强韧性的全产业链布局以及高质效的“双循环”新格局，其实践路径涵盖生产要素的整合、资源配置空间格局的优化、产业发展的融合及生产关系的适配等关键维度，推动中国冰雪经济更高质量、更可持续地发展。

关键词：冰雪经济新质生产力内涵特征理论体系发展方向

面向处理器微架构设计空间探索的加速方法综述

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计算机研究与发展 2025年第1期62卷 22-57页

作者：王铎刘景磊严明玉滕亦涵韩登科叶笑春范东睿处理器芯片全国重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京100190 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100049 中国移动研究院北京100053

中央处理器是目前最重要的算力基础设施.为了最大化收益,架构师在设计处理器微架构时需要权衡性能、功耗、面积等多个目标.但处理器运行负载的指令多,单个微架构设计点的评估耗时从10 min到数十小时不等.加之微架构设计空间巨大,全设计... 详细信息

中央处理器是目前最重要的算力基础设施.为了最大化收益,架构师在设计处理器微架构时需要权衡性能、功耗、面积等多个目标.但处理器运行负载的指令多,单个微架构设计点的评估耗时从10 min到数十小时不等.加之微架构设计空间巨大,全设计空间暴力搜索难以实现.近些年来许多机器学习辅助的设计空间探索加速方法被提出,以减少需要探索的设计空间或加速设计点的评估,但缺少对加速方法的全面调研和系统分类的综述.对处理器微架构设计空间探索的加速方法进行系统总结及分类,包含软件设计空间的负载选择、负载指令的部分模拟、设计点选择、模拟工具、性能模型5类加速方法.对比了各加速方法内文献的异同,覆盖了从软件选择到硬件设计的完整探索流程.最后对该领域的前沿研究方向进行了总结,并放眼于未来的发展趋势.

关键词：处理器微架构设计设计空间探索性能模型负载选择软件模拟