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时间戳相机中心算法和解离电子/离子动量分布仿真

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光子学报 2024年第4期53卷 232-243页

作者：花晓宏郭玉良阎天民李帅王新成江玉海中国科学院上海高等研究院基础交叉研究中心上海201210 上海科技大学物质科学与技术学院上海201210 中国科学院大学北京100049 阿贡国家实验室美国雷蒙特60439

模拟仿真了速度成像谱仪中解离电子/离子飞行运动轨迹,获得电子/离子动量三维分布的真实图像,针对时间戳相机Tpx3Cam在动量分布探测成像中存在的团簇效应问题,发展了适用于高计数率情况下的中心算法。仿真结果显示,提出的中心算法可以... 详细信息

模拟仿真了速度成像谱仪中解离电子/离子飞行运动轨迹,获得电子/离子动量三维分布的真实图像,针对时间戳相机Tpx3Cam在动量分布探测成像中存在的团簇效应问题,发展了适用于高计数率情况下的中心算法。仿真结果显示,提出的中心算法可以减少约一个数量级的数据容量,并让单像素位置精度提高到0.1像素,实现了粒子动量分布的超分辨位置成像。模拟ns态电子电离和N_(2)分子(1,1)通道库伦爆炸实验,发现中心算法能够使电子平行于探测器平面的动量分辨提升30%;使库伦爆炸产生的N^(+)飞行时间谱分辨提升80%。同时,在具有背景气体干扰情况下,对CO分子库伦爆炸产物离子进行半径协方差分析,提出的中心算法成功观测到C^(+)和O^(+)的关联。

关键词：时间戳相机成像算法电子和离子探测超分辨成像速度成像谱仪

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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

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海河流域产业用水量变化驱动因素分析

资源科学 2024年第3期46卷 621-634页

作者：秦明慧刘秀丽中国科学院数学与系统科学研究院北京100190 中国科学院大学北京100049 中国科学院预测科学研究中心北京100190 中国科学院大学数字经济监测预测预警与政策仿真教育部哲学社会科学实验室北京100190

【目的】为制定海河流域产业节水策略提供参考依据,亟需系统辨识海河流域经济系统中细分产业用水量变化的主要驱动因素并量化其驱动作用。【方法】本文首先编制了2007、2012、2017年海河流域49个部门可比价水资源投入占用产出时间序列表... 详细信息

【目的】为制定海河流域产业节水策略提供参考依据,亟需系统辨识海河流域经济系统中细分产业用水量变化的主要驱动因素并量化其驱动作用。【方法】本文首先编制了2007、2012、2017年海河流域49个部门可比价水资源投入占用产出时间序列表,以此为数据基础,构建了包含11个驱动因素指标的海河流域细分产业用水量结构分解分析模型。【结果】(1)2007-2017年,经济发展水平提高是促进海河流域用水总量增加的最主要原因,但其驱动作用随时间减弱。生产用水强度降低和部门产品最终需求结构变化分别是2007-2012年和2012-2017年流域用水总量降低的最主要原因。(2)灌溉用水强度和部门产品最终需求结构分别是2007-2012年和2012-2017年农产品部门用水量降低的最主要因素。(3)生产用水强度对工业部门用水量变化的驱动作用随时间减弱,对各工业部门产品最终需求的增长不断驱动工业部门用水量增加。(4)生产技术水平和最终需求总量结构变化对服务业部门用水量增加的驱动作用相较对农业部门和工业部门的驱动作用更强。【结论】2007-2017年,海河流域用水量的减少呈现由生产用水强度驱动为主转向最终需求结构驱动为主的变化趋势。从产业间对比来看,不同产业用水量变化的主要驱动因素存在明显产业特质性,建议基于产业用水量变化的主要驱动因素区别制定各产业节水措施。

关键词：驱动因素用水量结构分解分析投入占用产出表海河流域

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地球大数据缘起和进展

科学通报 2024年第1期69卷 58-67页

作者：郭华东梁栋可持续发展大数据国际研究中心北京100094 中国科学院空天信息创新研究院北京100094 中国科学院大学北京101408

进入信息时代以来,数据总量呈爆炸式增长,数据的类型、结构、维度也更加复杂多样,远远超出了传统数据库的管理和处理能力,逐渐向“大数据”方向转变.大数据是用于描述超出常规处理能力的数据集术语,其内涵不仅包含海量的数据本身,也包... 详细信息

进入信息时代以来,数据总量呈爆炸式增长,数据的类型、结构、维度也更加复杂多样,远远超出了传统数据库的管理和处理能力,逐渐向“大数据”方向转变.大数据是用于描述超出常规处理能力的数据集术语,其内涵不仅包含海量的数据本身,也包含对这些数据集的存储、处理与分析方法.当前,大数据已经成为国家信息主权的体现,并已在人类社会发展中发挥重要作用^([1,2]).

关键词：大数据传统数据库数据集人类社会发展数据总量处理与分析信息时代常规处理

试论我国生物科技伦理治理现代化的问题和策略

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科学通报 2024年第13期69卷 1681-1685页

作者：王小理中国科学院上海免疫与感染研究所生物安全政策研究中心上海200031

科技伦理及其治理是当前和未来一段时期极为重要的话题[1].一方面是因为科技在当代社会的广泛渗透、作用和多重影响,特别是以生物科技、AI等为代表的新兴科技通过将原本主体的人转变为科技研发应用的对象——客体,快速影响、塑造着人与... 详细信息

科技伦理及其治理是当前和未来一段时期极为重要的话题[1].一方面是因为科技在当代社会的广泛渗透、作用和多重影响,特别是以生物科技、AI等为代表的新兴科技通过将原本主体的人转变为科技研发应用的对象——客体,快速影响、塑造着人与自身、人与他人、人与家庭和社会的关系;另一方面是因为伦理关注的是将人的价值和意义摆在首位,是对广泛的人与人、人与社会的规范化关系的持续、永恒性追求.作为社会发展进步的两种根本性力量,科技和伦理之间的相互凝视、相互碰撞、相互缠绕、相互规定和相互启发,决定着科技进步的大方向,也决定着伦理学发展的大方向,甚至影响和决定着国家的命运、人类进步的方向.

关键词：生物科技新兴科技科技进步伦理治理科技伦理问题和策略研发应用规范化

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量子信息科技的发展现状与展望

物理学报 2024年第1期73卷 1-8页

作者：潘建伟中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥230026 中国科学技术大学中国科学院量子信息与量子科技创新研究院合肥230026

20世纪初,以原子能、半导体、激光、核磁共振、超导和全球卫星定位系统等重大技术发明为标志性成果的第一次量子革命,促进了物质文明的巨大进步,从根本上改变了人类的生活方式和社会面貌.自20世纪90年代以来,量子调控技术的巨大进步,使... 详细信息

20世纪初,以原子能、半导体、激光、核磁共振、超导和全球卫星定位系统等重大技术发明为标志性成果的第一次量子革命,促进了物质文明的巨大进步,从根本上改变了人类的生活方式和社会面貌.自20世纪90年代以来,量子调控技术的巨大进步,使得以量子信息科学为代表的量子科技突飞猛进,标志着第二次量子革命的兴起.量子信息科技包括量子通信、量子计算、量子精密测量等方面,为保障信息传输安全、提高运算速度、提升测量精度等提供了革命性解决方案,可为国家安全和国民经济高质量发展提供关键支撑.经过近30年的发展,我国在量子信息科技领域整体上已经实现了从跟踪、并跑到部分领跑的飞跃,在量子通信的研究和应用方面处于国际领先地位;在量子计算方面牢固占据国际第一方阵;在量子精密测量的多个方向进入国际领先或先进水平.当前,需要根据国家战略需求和国际竞争态势,做好未来5—10年我国在量子信息领域的发展重点研判,率先建立下一代安全、高效、自主、可控的信息技术体系.

关键词：量子通信量子计算量子精密测量

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本征柔性有机电子器件的研究进展

科学通报 2024年第10期69卷 1279-1297页

作者：史文康赵志远郭云龙刘云圻中国科学院化学研究所有机固体重点实验室北京分子科学国家研究中心北京100190 中国科学院大学化学科学学院北京100049

本征柔性有机电子学是近年来涌现的一项变革性的前沿交叉学科,它赋予电子材料可印刷、可折叠和可拉伸等特性,使其应用于健康医疗、柔性显示、传感探测、人工智能和脑机接口等前沿领域.为了进一步拓展本征柔性有机电子器件的应用场景,设... 详细信息

本征柔性有机电子学是近年来涌现的一项变革性的前沿交叉学科,它赋予电子材料可印刷、可折叠和可拉伸等特性,使其应用于健康医疗、柔性显示、传感探测、人工智能和脑机接口等前沿领域.为了进一步拓展本征柔性有机电子器件的应用场景,设计开发高性能、高显示度、高稳定性的本征柔性材料和有机电子器件是当前的研究重点.本文主要介绍了近年来本征柔性有机电子学相关领域的前沿研究进展,重点讨论了本征柔性材料与有机电子器件的设计和制备策略、本征柔性材料图案化工艺和集成电路,分析了本征柔性有机电子学领域的技术瓶颈和前沿问题,总结和展望了本征柔性有机电子器件的应用前景与未来发展趋势.

关键词：柔性电子本征柔性材料本征柔性有机器件图案化工艺本征柔性有机电路

农牧交错带村镇生活垃圾逆向物流模式的分异机制及空间优化

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地理学报 2024年第2期79卷 299-320页

作者：张健周侃中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院区域可持续发展分析与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

生活垃圾逆向物流是村镇生活垃圾治理的关键纽带。揭示生活垃圾逆向物流模式的空间分异机制、构筑经济高效的生活垃圾逆向物流体系,对农牧交错带生态安全格局稳定、村镇人居环境品质提升具有重要意义。以青海省海东市为实证对象,构建149... 详细信息

生活垃圾逆向物流是村镇生活垃圾治理的关键纽带。揭示生活垃圾逆向物流模式的空间分异机制、构筑经济高效的生活垃圾逆向物流体系,对农牧交错带生态安全格局稳定、村镇人居环境品质提升具有重要意义。以青海省海东市为实证对象,构建1499个村镇居民点的多源异构数据集,多尺度刻画垃圾治理效能地域非均衡性,应用多项逻辑斯蒂回归模型定量解析垃圾逆向物流模式空间分异的影响因素,并基于改进潜能模型的设施空间可达性评价,提出逆向物流模式空间优化方案。结果显示:海东市生活垃圾呈“局部集聚、总体分散”分布,垃圾治理效能滞后于原住居民生活需求,由湟水谷地中心向周边农区村镇、牧民定居点呈水平递减;农牧交错带地理环境高寒性与村镇聚落分散性,是阻碍集中式物流模式配置的根本原因;常住人口规模小、社会经济发展状态较差的村镇居民点是集中式物流模式配置的薄弱区域;充足的基层管理人员数量和年轻化干部群体,有利于落实村分散物流模式管理要求;海东市村镇居民点垃圾处理设施空间可达性偏低,应以城镇集中式、乡镇传导式、农牧分散式3类路径为遵循,采用集中式与分散式物流并举的调适策略进行逆向物流模式全局优化。建议以物流成本最小化、垃圾治理零胁迫为导向,兼顾各级物流节点功能特性分类施策,发挥县域垃圾逆向物流软硬件设施统筹职能,激活乡镇垃圾协同治理效能,强化村庄源头分类与就地消纳功能,营造减量化、资源化、无害化的生活垃圾逆向物流体系。

关键词：生活垃圾逆向物流空间分异形成机制农牧交错带青海省海东市

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中国空间站超冷原子物理实验柜设计与验证

中国激光 2024年第11期51卷 237-247页

作者：李琳熊炜汪斌方苏许忻平吉经纬刘元元梁昂昂黄名山洪毅唐爽高敏黄敏捷周翠芸宋铁强梁兆刚陈迪俊周小计陈徐宗侯霞李唐陈卫标刘亮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 北京大学电子学院北京100871 中国科学院量子光学重点实验室上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

2022年10月31日,中国空间站超冷原子物理实验柜(超冷柜)搭载梦天实验舱被发射至中国空间站并开始在轨运行,其主要目标是以87Rb玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)为工作物质,利用微重力环境优势获得pico-Kelvin(pK)量级的超冷原子,建设具有超低温... 详细信息

2022年10月31日,中国空间站超冷原子物理实验柜(超冷柜)搭载梦天实验舱被发射至中国空间站并开始在轨运行,其主要目标是以87Rb玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)为工作物质,利用微重力环境优势获得pico-Kelvin(pK)量级的超冷原子,建设具有超低温和适合长时间精密测量的开放实验系统。本文主要报道了超冷柜的方案设计及其地面验证实验,集成后的超冷柜包含物理系统、冷却激光系统、光阱光晶格激光系统、科学电控系统以及实验柜支撑系统,其外部尺寸为1820 mm×1050 mm×815 mm。在地面测试过程中,利用光阱蒸发冷却技术制备BEC,其原子数超过了1×10^(5),温度小于30 nK;利用两级交叉光束冷却(TSCBC)技术可以将冷原子的温度进一步降低到2.4 nK,通过实验验证了超冷柜飞行件在轨实现极低温超冷原子量子简并气体的可行性。

关键词：玻色-爱因斯坦凝聚超冷原子微重力环境中国空间站