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智慧动物与电子科技交互:现状与展望

生物化学与生物物理进展 2024年第4期51卷 890-911页

作者：赵津晶周扬帆张秉傲伊鸣姜红许胜勇北京大学电子学院北京100871 北京大学神经科学研究所北京100191

人类与动物的交互合作自古以来就有着悠久的历史,伴随着智能芯片、可穿戴设备和机器算法的快速发展,智慧动物与电子科技的交互成为了现实。如今,人类可以借助电子系统与动物进行沟通、感知和控制。这类电子设备的目标在于实现以动物为... 详细信息

人类与动物的交互合作自古以来就有着悠久的历史,伴随着智能芯片、可穿戴设备和机器算法的快速发展,智慧动物与电子科技的交互成为了现实。如今,人类可以借助电子系统与动物进行沟通、感知和控制。这类电子设备的目标在于实现以动物为中心的工作模式,从而提升人类对动物的理解,最终促进动物智能和创造力的发展。本文将中型、大型动物作为研究对象,以发展其能力增强为目标,提出了“智慧动物增强系统”的构想。该构想用以描述这类装置的特性,并对现有的动物与计算机接口解决方案进行了全面综述。总的来说,智慧动物增强系统主要分为植入式和非植入式两类,均由接口平台、感知与解读、控制与指示三部分构成,并通过不同层次的增强系统和架构模式,从而实现人与动物的智慧交互。尽管已有的智慧动物增强系统仍然缺乏完整独立的交互系统架构,但在未来的发展中,智慧动物增强系统具备良好的前景和发展空间,不仅可以用于替代尖端设备和运输设备,还有望通过智慧共联实现跨物种的信息交互。同时,智慧动物增强系统可以促进人与动物的双向交互,对动物伦理和生态保护的发展也将产生重要的推动作用。更为重要的是,基于动物主体的交互模型开发能够为设计人机交互系统提供可借鉴的研究经验,从而有助于更高效地推进人机结合宏伟目标的早日实现。

关键词：动物科技交互动机结合植入式装置非植入式装置可穿戴装置智慧动物增强系统

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具有可变真空结构的物镜优化设计及性能分析

光学学报 2024年第5期44卷 193-202页

作者：史丽娜王鹏飞刘俊标王岩殷伯华韩立中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

环境扫描电子显微镜(ESEM)能够在低真空环境模式下对含水、含油以及生物等样品进行高分辨率观测。由于电子束通道与样品室间存在着极大的真空压差,采用真空差分结构会导致出现物镜的工作距离增加、偏转范围缩小、电子束和气体碰撞概率... 详细信息

环境扫描电子显微镜(ESEM)能够在低真空环境模式下对含水、含油以及生物等样品进行高分辨率观测。由于电子束通道与样品室间存在着极大的真空压差,采用真空差分结构会导致出现物镜的工作距离增加、偏转范围缩小、电子束和气体碰撞概率增加等问题,最终影响成像分辨率和效率。针对这些问题,本文从电子光学理论出发,综合考虑了ESEM中物镜结构和真空差分结构,将两者结合在一起进行优化设计,提出了一种具有可变真空结构的物镜设计方法,并搭建了实验平台,开展了物镜磁场测试、真空压差测试和分辨率测试。测试结果表明,在目前实验条件和133 Pa的低真空环境模式下,工作距离为15 mm时,20μm×20μm的扫描场对应的成像分辨率优于50 nm。

关键词：电子光学物镜可变真空结构压差光阑节流管

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中枢前庭信号的时空编码研究进展

中华医学杂志 2024年第14期104卷 1202-1205页

作者：刘炳煜单嘉玉顾勇中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心神经科学研究所上海200031

前庭信号在大脑皮层中广泛分布,并呈现复杂的时空动力学特性,为和其他感觉信息如视觉等整合带来挑战。目前的研究表明,一方面在单细胞层面,前庭信号的空间调谐并不总是与视觉一致,并且其空间参考系涵盖头、身体和世界中心,与眼参考系为... 详细信息

前庭信号在大脑皮层中广泛分布,并呈现复杂的时空动力学特性,为和其他感觉信息如视觉等整合带来挑战。目前的研究表明,一方面在单细胞层面,前庭信号的空间调谐并不总是与视觉一致,并且其空间参考系涵盖头、身体和世界中心,与眼参考系为主导的视觉分离明显。另一方面,中枢前庭信号具有加速度、速度、变加速度等多种时间动力学成分,远复杂于以速度为主导的视觉信号。本文阐述了近年中枢前庭信号时空编码及其与视觉整合方面的研究进展。

关键词：前庭时间动力学空间参考系多感觉整合

基于老化补偿的功率模块全生命周期在线结温监测方法

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电工技术学报 2024年第12期39卷 3705-3717页

作者：郑丹宁圃奇仇志杰范涛温旭辉中国科学院电工研究所北京100190

功率模块结温在线监测对提升系统性能和可靠性具有重要意义。应用导通饱和压降和电流对结温进行估计,对测量带宽要求不高,对硬件和算法的侵入性低,是比较理想的结温在线监测方法。但是传统的测量方法很难满足结温精度要求,另外长期工作... 详细信息

功率模块结温在线监测对提升系统性能和可靠性具有重要意义。应用导通饱和压降和电流对结温进行估计,对测量带宽要求不高,对硬件和算法的侵入性低,是比较理想的结温在线监测方法。但是传统的测量方法很难满足结温精度要求,另外长期工作下功率模块老化会引起温度模型参数漂移,进一步加剧结温估计误差。为此,该文提出一套高精度测量电路和采样校准策略,应用温漂抑制、动态自适应采样、误差定向标定、同步时序控制等策略,大幅提高了在线采样分辨率和结温估计精度。针对老化问题,提出一种基于大电流注入的急停控制策略,解决了老化特征参数在线辨识问题,实现了结温模型的老化补偿,大大提高了老化后的结温监测精度,实现了全生命周期高精度在线监测。最后,在250kW三相变流器平台上进行了实验验证,得到老化前后的结温估计误差,证明了该文方法对提高结温监测精度具有明显效果。

关键词：结温在线监测导通饱和压降高精度测量老化补偿参数辨识

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电子发汗冷却技术及其研究进展

力学学报 2024年第3期56卷 507-520页

作者：苑朝凯王春姜宗林中国科学院力学研究所北京100190

电子发汗冷却是一种新型的高超声速主动热防护技术,利用材料的热电子发射效应,通过热电子将热载荷转移至流场下游,降低了尖前缘结构热流密度峰值和梯度,为高超飞行器尖前缘结构热防护系统设计提供了新的思路.作为一种潜在的冷却技术,文... 详细信息

电子发汗冷却是一种新型的高超声速主动热防护技术,利用材料的热电子发射效应,通过热电子将热载荷转移至流场下游,降低了尖前缘结构热流密度峰值和梯度,为高超飞行器尖前缘结构热防护系统设计提供了新的思路.作为一种潜在的冷却技术,文章主要介绍了电子发汗冷却的工作原理、技术特点,综述了国内外相关研究进展,并对未来发展需解决的关键问题进行了讨论.

关键词：热电子效应发汗冷却主动冷却热防护高超声速

预氧化处理对12Cr铁素体/马氏体钢耐Pb-Bi腐蚀性能的影响

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金属学报 2024年第5期60卷 639-649页

作者：潘霞张洋鹏董志宏陈胜虎姜海昌戎利建中国科学院金属研究所沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016 中国科学院金属研究所中国科学院核用材料与安全评价重点实验室沈阳110016

针对液态Pb-Bi共晶(LBE)冷却快堆开发了一种新型高硅12Cr铁素体/马氏体钢,为进一步增强其耐Pb-Bi腐蚀性能,提升燃料组件的安全性,采用预氧化法对其进行了表面防护处理,表征了预氧化膜的结构,分析了预氧化处理对12Cr铁素体/马氏体钢耐55... 详细信息

针对液态Pb-Bi共晶(LBE)冷却快堆开发了一种新型高硅12Cr铁素体/马氏体钢,为进一步增强其耐Pb-Bi腐蚀性能,提升燃料组件的安全性,采用预氧化法对其进行了表面防护处理,表征了预氧化膜的结构,分析了预氧化处理对12Cr铁素体/马氏体钢耐550℃饱和氧LBE的腐蚀性能的影响。结果表明,该钢在720℃、1%O_(2)+99%N_(2)气氛中预氧化1 h时形成的氧化膜主要是(Fe,Cr)_(2)O_(3)和MnCr_(2)O_(4)氧化物,此氧化膜可有效阻止钢中Fe元素的向外扩散和LBE中O元素的向内扩散,进而提升了材料的耐LBE腐蚀性能。但由于Mn较高的扩散速率和在LBE中较高的溶解度,预氧化膜中的Mn元素会逐渐扩散和溶解至LBE,导致部分氧化膜失效并形成局部腐蚀区,当LBE腐蚀1000 h后,合金表面的局部腐蚀区可达60%。本工作揭示了新型高硅12Cr铁素体/马氏体钢中预氧化膜的微观结构、保护效果和失效机制,为进一步提升其预氧化膜的有效性和稳定性指明了方向。

关键词： Pb-Bi共晶冷却快堆铁素体/马氏体钢表面处理 Pb-Bi腐蚀预氧化膜

高功率密度三相全桥SiC功率模块设计与开发

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华中科技大学学报(自然科学版) 2024年第7期52卷 83-86+91页

作者：回晓双宁圃奇李东润康玉慧中国科学院大学中国科学院电工研究所

为满足快速发展的电动汽车行业对高功率密度SiC功率模块的需求，进行了1 200 V/500 A高功率密度三相全桥SiC功率模块设计与开发，提出了一种基于多叠层直接键合铜单元的功率模块封装方法来并联更多的芯片．利用互感对消效应减小寄生电... 详细信息

为满足快速发展的电动汽车行业对高功率密度SiC功率模块的需求，进行了1 200 V/500 A高功率密度三相全桥SiC功率模块设计与开发，提出了一种基于多叠层直接键合铜单元的功率模块封装方法来并联更多的芯片．利用互感对消效应减小寄生电感，导电面积增加了1倍，以减小功率模块的总面积．在电磁学与热力学仿真分析的基础上，进行了实物制作与性能测试．仿真与实验结果表明：与传统的封装方法相比，该封装方法减少了34.9%的尺寸，并减少了74.8%的寄生电感，使得门极具有更高的稳定性，且当直流300 A电流时，单相最高结温为158℃．

关键词：电动汽车碳化硅芯片功率模块功率密度封装

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氦气内纯化器分析与实验

华中科技大学学报(自然科学版) 2024年第7期52卷 132-138页

作者：杜军军李正宇刘立强龚领会中国科学院理化技术研究所中国科学院大学

在不增加冷源氦气消耗前提下以提高氦气纯化器的污氦气处理能力为目标，分析了氦气内纯化的工作过程．优化了氦气内纯化器新流程，利用液化杂质冷量可有效降低冷源氦气消耗量，有利于扩展内纯化器低纯度氦的处理范围．设计了一台氦气内... 详细信息

在不增加冷源氦气消耗前提下以提高氦气纯化器的污氦气处理能力为目标，分析了氦气内纯化的工作过程．优化了氦气内纯化器新流程，利用液化杂质冷量可有效降低冷源氦气消耗量，有利于扩展内纯化器低纯度氦的处理范围．设计了一台氦气内纯化器并开展了相关实验，结果表明：新内纯化器可将氦气纯度约为92.0%的污氦气提纯至99.999%高纯氦气；相较于现有商用氦气内纯化器，优化后内纯化器流程在不降低冷源氦气消耗的前提下，使得污氦气处理范围由氦气纯度95.0%扩展到92.0%．当高纯氦气产量不低于180 L/min时，冷源消耗量约32 L/min，冷源氦气消耗量降低约54.3%，新的内纯化器流程有利于提高为内纯化器提供冷量的氦液化器的液化量．

关键词：氦气内纯化器纯化分离流程分析优化设计

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中华文明起源的地理学透视

地理学报 2024年第7期79卷 1631-1646页

作者：张百平姚永慧刘俊杰李佳宇蒋娅中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学北京100049

地理环境对世界文明起源和历史演进具有深远的影响,特别是中华文明在长江与黄河之间的广阔地理空间上发生与扩展,与地理环境之间具有更为复杂而深厚的联系。但如何从地理学角度解读中华文明的起源与演进还极为少见。本文根据近年对中国... 详细信息

地理环境对世界文明起源和历史演进具有深远的影响,特别是中华文明在长江与黄河之间的广阔地理空间上发生与扩展,与地理环境之间具有更为复杂而深厚的联系。但如何从地理学角度解读中华文明的起源与演进还极为少见。本文根据近年对中国南北过渡带的综合考察,新石器遗址文化的空间关系分析,先秦及秦汉文献的解读,得到如下结论:(1)新石器时代大地湾文化、仰韶文化、马家窑文化及龙山文化的地理分布,揭示了中华早期文明最先在西汉水流域与渭河上游地区出现,并且具有明显的自西向东演进的趋势;(2)青藏高原与嘉陵江之间的西秦岭地区,尤其是内部的成徽盆地和西礼盆地,气候适度、资源丰厚和安全稳定,为文明的产生和发展提供了几乎所有的条件,应该是中华文明孕育的关键地区;(3)实地调查和分析表明,氐羌民族的核心区域、古昆仑原型山以及大禹治水的具体位置等与中华文明起源有重大关系的三大谜团,都与西秦岭有密切的关系;(4)秦人从大禹治水时期走上历史舞台,在多次起落和兴衰中,积累了先进的治水方法,修建了中国史上最宏大的治水工程——都江堰、郑国渠、灵渠等,开启了“书同文”和“郡县制”,促进了华夏社会经济的全面发展,形成了中华文明起源与早期演进的主体脉络;(5)西秦岭地区目前基本上还是中国考古和历史研究的偏弱地区,建议今后对西秦岭地区进行系统、深刻的考古和历史文化研究,以推动中华文明探源工程早日实现突破。

关键词：中华文明起源西秦岭西汉水成徽盆地古昆仑山