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科学数据支撑国家重大战略需求的若干思考

科学通报 2024年第9期69卷 1116-1122页

作者：郭华东邹自明陈刚周国民石蕾胡晓彦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 中国科学院大学北京100049 中国科学院国家空间科学中心国家空间科学数据中心北京100190 中国科学院高能物理研究所国家高能物理科学数据中心北京100049 中国农业科学院农业信息研究所国家农业科学数据中心北京100081 国家科技基础条件平台中心北京100038

党的二十大报告指出,科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力,发出了深入实施创新驱动发展战略,开辟发展新领域新赛道,不断塑造发展新动能新优势的号召.科技创新是农业强国、制造强国、贸易强国、航天强国、海洋强国、网络... 详细信息

党的二十大报告指出,科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力,发出了深入实施创新驱动发展战略,开辟发展新领域新赛道,不断塑造发展新动能新优势的号召.科技创新是农业强国、制造强国、贸易强国、航天强国、海洋强国、网络强国和健康中国、美丽中国、平安中国等国家重大战略的核心动能,在全面建设社会主义现代化国家中发挥关键作用,而数据则是实施创新驱动发展战略的关键要素.

关键词：贸易强国国家重大战略制造强国创新驱动发展战略海洋强国数据支撑第一动力农业强国

基于Daisy的天文卫星数据处理软件系统设计与实现

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核电子学与探测技术 2024年第2期44卷 191-199页

作者：王爽张红梅杨阳修艺璇胡誉中国科学院高能物理研究所北京100049 国家高能物理科学数据中心北京100049 中国科学院大学北京100049

天文卫星数据处理是开展空间天文学领域科学研究的重要内容,也是当前研究的热点。然而,在大数据背景下,由于需要进行大规模数据处理,传统的数据处理方式已经无法满足当前应用的需求。针对这一问题,本文提出了一种数据处理软件系统,该系... 详细信息

天文卫星数据处理是开展空间天文学领域科学研究的重要内容,也是当前研究的热点。然而,在大数据背景下,由于需要进行大规模数据处理,传统的数据处理方式已经无法满足当前应用的需求。针对这一问题,本文提出了一种数据处理软件系统,该系统基于Daisy(Data Analysis Integrated Software System)研发,实现天文卫星数据处理流程的自动化和规范化。首先,通过分析卫星数据产品间的依赖关系,采用数据分块处理技术,实现系统内存管理;其次,通过对数据处理算法和工具进行标准化,实现底层代码的统一管理;最后,研发工作流调度平台,实现数据处理流程的自定义配置和实时监控。实验验证了该系统具有有效性和实用性,能够克服传统数据处理方法的不足,实现数据处理流程的自动化和规范化,为相关软件系统的设计提供指导。

关键词：软件系统卫星数据处理工作流天文卫星算法标准化

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国家高能物理科学数据安全保障体系

农业大数据学报 2024年第2期6卷 269-277页

作者：王佳荣周彩秋苑新阳朱一鸣孙千然颜田陈刚齐法制中国科学院高能物理研究所北京100049 散裂中子源科学中心广东东莞523000

为解决国家高能物理科学数据中心面临的数据安全问题,本文在传统的网络安全相关研究基础上,分析我国高能物理科学数据中心面临的科学数据安全风险,总结出高能物理科学数据安全保障的特点,提出了适合我国高能物理领域科学数据的安全管理... 详细信息

为解决国家高能物理科学数据中心面临的数据安全问题,本文在传统的网络安全相关研究基础上,分析我国高能物理科学数据中心面临的科学数据安全风险,总结出高能物理科学数据安全保障的特点,提出了适合我国高能物理领域科学数据的安全管理体系、技术体系和运维体系,以期为科学数据安全问题的实践应用提供参考借鉴。本文提出的高能物理科学数据安全保障体系,覆盖数据全生命周期,可以有效保障数据在传输、存储和使用过程中的机密性、完整性和可用性,防止未经授权的访问、窃取、破坏、篡改和泄露等安全事件的发生。

关键词：科学数据数据安全高能物理保障体系

正电子湮没符合多普勒展宽技术的材料学研究进展

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物理学报 2024年第7期73卷 62-81页

作者：叶凤娇张鹏张红强况鹏于润升王宝义曹兴忠中国科学院高能物理研究所多学科研究中心北京100049

正电子湮没技术是研究材料微观结构的一种原子尺度表征方法,通过分析正电子湮没行为可以得到湮没位点处局域电子密度和原子结构信息.近年来,正电子湮没谱学技术已经发展成为优于常规手段的特色表征技术,其中符合多普勒展宽技术在研究缺... 详细信息

正电子湮没技术是研究材料微观结构的一种原子尺度表征方法,通过分析正电子湮没行为可以得到湮没位点处局域电子密度和原子结构信息.近年来,正电子湮没谱学技术已经发展成为优于常规手段的特色表征技术,其中符合多普勒展宽技术在研究缺陷附近的电子和原子结构方面具有独特优势,商谱曲线中高动量区域形状的变化反映了正电子湮没位点周围的元素信息.在常规符合多普勒展宽技术发展基础上,能量可调的慢正电子束流符合多普勒展宽技术在获取表面微观结构的深度分布信息上展示出独特的作用,同时也弥补了常规符合多普勒展宽技术只能表征体材料中缺陷环境的不足.本文结合国内外相关进展,综述了符合多普勒展宽技术在各类材料中的研究进展:1)合金中空位型缺陷和纳米沉淀的演化行为;2)半导体中晶格空位与杂质原子的相互作用;3)氧化物中氧空位和金属阳离子浓度的变化.除此之外,在聚合物中自由体积孔洞的大小、数量及分布的估算表征领域中,符合多普勒展宽技术也逐步得到应用.

关键词：符合多普勒电子动量元素分布微观缺陷

微小角中子散射谱仪的高分辨中子闪烁体探测器研究

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核技术 2024年第2期47卷 66-75页

作者：刘慧银杨洁黄畅唐彬周诗慧蔡小杰王修库曾莉欣岳秀萍陈少佳许虹郭大威陈旭孙志嘉郑州大学郑州450001 中国科学院高能物理研究所北京100049 散裂中子源科学中心东莞523803

微小角中子散射谱仪是中国散裂中子源(China spallation neutron source,CSNS)工程目前在建的谱仪之一,为了实现微小角散射模式下中子衍射的精确测量,要求中子探测器的位置分辨≤2 mm、探测效率≥60%@0.4 nm。在此物理精度需求下,研制... 详细信息

微小角中子散射谱仪是中国散裂中子源(China spallation neutron source,CSNS)工程目前在建的谱仪之一,为了实现微小角散射模式下中子衍射的精确测量,要求中子探测器的位置分辨≤2 mm、探测效率≥60%@0.4 nm。在此物理精度需求下,研制了基于^(6)LiF/ZnS(Ag)闪烁屏、波移光纤阵列和硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)结构的位置灵敏型闪烁体探测器,以实现热中子的高效率和高分辨实时探测。探测效率测试以标准3He管的入射中子数归一化计算得到,位置分辨通过含有“CSNS”字样的含硼铝板验证。本文详细研究了0.5 mm直径波移光纤的光传输性能,对比了不同硅光电倍增管的增益和热噪声特性,并以此设计了有效面积为300 mm×300 mm的探测器工程样机。经测试,该探测器的位置分辨为1.2 mm×1.2 mm,探测效率为(61.8±0.2)%@0.4 nm,达到了工程设计指标,满足了CSNS工程微小角谱仪的中子衍射测量需求。

关键词：闪烁体探测器硅光电倍增管波移光纤位置分辨探测效率

中国散裂中子源自研前端专用芯片CSNS_VASD性能测试

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核技术 2024年第7期47卷 48-56页

作者：杨浩路书祥李怀申陈少佳唐彬王修库曾莉欣于莉万志永刘慧银孙志嘉郑州大学郑州450001 中国科学院高能物理研究所北京100049 散裂中子源科学中心东莞523803

中子闪烁体探测器是中国散裂中子源工程主力探测器之一,高探测效率是目前正在研制的第二代中子闪烁体探测器的设计目标。CSNS_VASD芯片是中国散裂中子源工程专门为第二代中子闪烁体探测器研发的一款专用集成电路芯片。为了验证芯片性能... 详细信息

中子闪烁体探测器是中国散裂中子源工程主力探测器之一,高探测效率是目前正在研制的第二代中子闪烁体探测器的设计目标。CSNS_VASD芯片是中国散裂中子源工程专门为第二代中子闪烁体探测器研发的一款专用集成电路芯片。为了验证芯片性能,设计了专用测试系统,并在实验室和中子束线对芯片进行了测试。测试结果显示:自研芯片的非线性误差≤1%、等效噪声电压≤0.63 mV、通道间串扰≤0.89%;探测器探测效率为40.7%@0.1 nm。性能指标均达到了工程设计指标的要求。CSNS_VASD芯片的成功研制为中国散裂中子源工程的顺利建设提供了可靠的技术保障。

关键词：中国散裂中子源中子闪烁体探测器专用集成电路芯片硅光电倍增管 FPGA

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凝聚态物质科学科研数据管理与应用

科学通报 2024年第9期69卷 1164-1174页

作者：王丹周明波黄东宸李云龙林泽丰刘俊德朱天念竺云李明星肖睿娟袁洁翁红明中国科学院物理研究所北京凝聚态国家实验室北京100190 中国科学院凝聚态物质科学数据中心北京100190 中国科学院前沿科学与教育局北京100864 天津师范大学物理与材料科学学院天津300387

大数据已经以不可阻挡的脚步踏入了社会生活,大到国家范围流行病趋势的准确预测[1]、纳斯达克上市公司市值估算(http://busmiamiedu/umbfc/common/files/papers/Karabulutpdf);小到机票最佳购买时机的选择[2]、出行自动导航等[3].作为... 详细信息

大数据已经以不可阻挡的脚步踏入了社会生活,大到国家范围流行病趋势的准确预测[1]、纳斯达克上市公司市值估算(http://busmiamiedu/umbfc/common/files/papers/Karabulutpdf);小到机票最佳购买时机的选择[2]、出行自动导航等[3].作为一种新的技术,大数据已对人们的生活、生产带来了深远的变革性影响[4,5].

关键词：上市公司市值纳斯达克数据管理与应用凝聚态物质自动导航大数据变革性

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基于卷积神经网络的古陶瓷窑口甄别

光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 354-358页

作者：孙合杨周越黎思佳李丽闫灵通冯向前中国科学院高能物理研究所北京100049 中国科学院大学北京100049

古陶瓷作为中华文化的瑰宝,自古以来不仅在国内受到追捧,在国外同样被视若珍宝。伴随着古代商贸的进行,中国古陶瓷遍布全球各地,辗转流传被私人或博物馆收藏,还有部分古陶瓷经墓葬发掘以及沉船打捞后被收藏于博物馆,这类古陶瓷的产地溯... 详细信息

古陶瓷作为中华文化的瑰宝,自古以来不仅在国内受到追捧,在国外同样被视若珍宝。伴随着古代商贸的进行,中国古陶瓷遍布全球各地,辗转流传被私人或博物馆收藏,还有部分古陶瓷经墓葬发掘以及沉船打捞后被收藏于博物馆,这类古陶瓷的产地溯源一直以来都是陶瓷考古的重点,对于研究古代商贸和文化交流有重要的意义。通过便携式数码显微镜、分光光度计、X射线荧光等方法对从越窑后司岙、越窑寺龙口、龙泉枫洞岩窑、耀州窑发掘出土的青釉瓷样品进行分析测量,获得了来自四个窑青釉瓷样品的微观气泡尺寸分布特征、紫外可见近红外光谱特征、釉的成分数据。将来自四个窑青釉瓷样品的这三种特征作为变量建立卷积神经网络分类模型进行训练和验证,结果表明青釉瓷的微观气泡尺寸分布特征、紫外可见近红外光谱特征以及瓷釉成分数据均有效,但是不同特征的分类准确率差异非常明显。三十次随机划分训练集与测试集的模型训练平均准确率:微观气泡尺寸分布特征模型为75%,紫外可见近红外光谱特征模型为89.2%,成分数据模型为92.1%,成分数据模型准确率最高且训练集与测试集准确率相差最小。将基于不同特征训练好的模型参数保存进行融合后再训练发现基于紫外可见近红外光谱特征的模型与基于微观气泡尺寸分布特征模型融合后准确率提升至93.7%,而将三种特征的模型融合后准确率提升至最高的97.4%。五折交叉验证的结果表明多种特征融合后的模型可以有效避免出现单一特征模型对越窑后司岙以及越窑寺龙口样品交叉错判数较多的情况。综合来看基于卷积神经网络探索更多的古陶瓷有效分类特征对于实现古陶瓷的精准溯源是可行的。

关键词：卷积神经网络气泡紫外-可见-近红外光谱 X射线荧光青釉瓷

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中国散裂中子源缪子谱仪及其应用展望

物理学报 2024年第19期73卷 146-160页

作者：李强李样吕游潘子文鲍煜中国科学院高能物理研究所散裂中子源科学中心中国科学技术大学核探测与核电子学国家重点实验室

中国散裂中子源二期升级工程包含建设缪子实验终端和一条表面缪子束线,并规划未来建设负缪子束线和衰变缪子束线.表面缪子束线预计2029年建成出束,有望成为我国首个人造缪子源实验平台.缪子自旋弛豫/旋转/共振谱学和负缪子X射线分析谱... 详细信息

中国散裂中子源二期升级工程包含建设缪子实验终端和一条表面缪子束线,并规划未来建设负缪子束线和衰变缪子束线.表面缪子束线预计2029年建成出束,有望成为我国首个人造缪子源实验平台.缪子自旋弛豫/旋转/共振谱学和负缪子X射线分析谱学是缪子源平台最重要的应用技术,分别在材料磁性分析和元素成分无损测量方面具有独特优势,在磁性、超导、新能源、科技考古等多学科领域取得了大量瞩目成果.本文围绕中国散裂中子源缪子实验终端及其谱仪建设,分别介绍了缪子自旋弛豫/旋转/共振谱学和负缪子X射线分析谱学的基本原理、特色优势,以及基于缪子实验终端的谱仪物理设计和应用展望;最后展望了该缪子实验终端未来的缪子束线规划和更多样化的应用场景.

关键词：中国散裂中子源缪子实验终端缪子自旋弛豫/旋转/共振谱学负缪子X射线分析谱学

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