摘要：合成生物学采用工程化设计理念,对生物体进行有目标的设计、改造,甚至从头合成具有特定功能的“人造生命”,用于探索生命活动规律和进行生物技术创新.由于生命系统高度复杂,人工设计的合成生命体很难完全按照预期工作,往往需要长时间的反复调谐.目前,“试错”过程主要依靠研究者手动完成,存在通量低、重复性差、迭代慢等局限.针对这一难题,自动化合成生物技术通过低成本、多循环地完成海量工程试错性实验,提高研究通量和效率,大幅增加实验设计的复杂度和系统性,从而快速实现特定功能,揭示人工生命体的设计原理.近年来,在合成生物学“设计-构建-测试-学习”的各个研究环节,自动化技术正在以前所未有的速度加速发展.与此对应,在全球范围内已建成或在建多个大型工程化平台,用于支撑相关研究和应用.本文旨在对自动合成生物技术的关键要素进行总结,并对合成生物研究基础设施的发展情况和未来方向进行讨论.

摘要：根据多分量地震监测系统AETA的技术需求,完成一种感应式磁传感器的研制和工业化实现。通过分析电磁扰动的监测需求,确定感应式磁传感器磁棒的各项设计参数,并提出较优材料选取以及结构设计方案。磁棒的设计指标为0.1 Hz^10 k Hz,工作温度范围为-40~130℃,监测的磁场强度范围为1~1000 n T,灵敏度大于20 m V/n T@(0.1 Hz^10 k Hz)。测试结果表明,研制的磁传感器满足AETA的性能要求。该传感器已成功地投入应用,正在大区域规模化布设。

摘要：针对无线资源优化问题中普遍存在的复杂约束条件,详细梳理了各种基于AI的优化方法。尽管现有基于AI的优化方法在各种功率分配和波束赋形设计问题上取得了巨大成功,但大多数方法考虑的问题都仅仅配备较为简单的约束条件(例如功率预算约束条件),这些约束条件可以通过简单的投影操作得到满足。然而,对于更为复杂的约束条件,例如非凸的服务质量约束条件,其优化变量和无线信道通常是耦合的,如何有效处理非凸耦合的约束条件仍然是一个较大挑战。针对复杂约束条件下的无线资源优化问题,将现有基于AI的优化方法分为三类:监督学习方法、惩罚学习方法和拉格朗日对偶方法,并对这三类方法的适用性和不足作了细致的分析。最后,提出了一种基于增广拉格朗日法的惩罚-对偶学习框架,通过交替训练两个独立的神经网络,分别用以推断原问题的解和相应的拉格朗日乘子。此外,将所提出的惩罚-对偶学习框架应用于两个典型的无线资源优化问题上,并通过仿真实验表明,所提出的惩罚-对偶学习框架在约束违反和计算时间方面,分别优于当前最先进的AI和传统优化方法。

摘要：利用深圳市2009年10月的TM影像和土地利用数据,通过地表温度反演、温度差异分区和叠图分析方法,研究土地利用类型和结构与地表热环境分异特征之间的关系,同时使用不同温度分区样地调查与景观格局分析方法,探讨城市景观格局与地表热环境之间的关系。结果表明:1)不同温度分区的土地利用结构差异显著,景观格局特征分异明显,中温区景观的破碎化程度最高、形状最复杂,冷岛区景观的异质性最低、形状简单聚集程度高;2)不同温度分区的景观格局特征与温度的相关关系也截然不同,热岛区的景观整体格局指数与地表温度呈负相关,在冷岛区为正相关关系;3)绿地、水域等土地利用类型的面积百分比及格局指数在冷、热岛区域与地表温度的相关关系差异显著,并且对地表的降温效应显示明显的阈值特征。研究城市景观格局与地表温度的关系,有助于深入理解土地利用格局对城市地表热环境的影响,可以为城市景观格局优化、缓解热岛效应提供基础研究支持。

摘要：采用非本征法布里-珀罗干涉(EFPI)方案,设计了一种基于铬金复合金属薄膜的声波传感器,采用基于快速傅里叶变换的相位解调方法解调光纤端面和换能薄膜之间的白光干涉,提高了相位灵敏度。实验结果表明,传感器在声波频率5~1000 Hz内,灵敏度保持在-119.98~-120.99 dB re 1 rad/μPa范围内,灵敏度变化小于1.01 dB,具有较宽的响应平坦区间;在频率150 Hz,声压0.18~5.30 Pa的范围内工作稳定,且声压和相位之间具有良好的线性关系。

摘要：有机卤是一类典型的有机污染物,能够给生态环境和人类健康造成危害,因此受到越来越多的学者和工程人员的关注。有机卤广泛存在于各种废水当中,具有种类繁多且难以降解的特点。现有的废水中有机卤分析方法因成本高、难以实现自动化等问题未能得到广泛应用。为促进对废水中总有机卤(TOX)分析方法的了解,综述了废水中TOX的来源及其污染程度,总结且比较了国内外主要的TOX标准分析方法,并对现有标准分析方法的不足给出了改进建议。此外,总结了TOX分析中分离、转化与检测步骤的研究现状及其影响因素,其中介绍了诸如电驱动膜分离法和真空紫外光解法等有利于实现自动化的新方法。最后对TOX分析方法的应用和研究方向进行了展望,以期对实现废水中TOX的高效监测提供参考。

摘要：通过热力学计算和实验验证优化了W、Mo、Co、Cr、Al、Ta等元素在单晶高温合金中的含量,设计了Re含量为5wt%的新型单晶高温合金WZ30,并与典型二代、三代单晶高温合金进行了比较。结果表明,WZ30经热处理后获得均匀的γ′相显微组织,在760、980和1100℃下WZ30的屈服强度分别为938、639和436 MPa,温度高于1000℃时拉伸性能优于二代单晶高温合金。在980℃,250 MPa和1100℃,137 MPa实验条件下,WZ30的持久寿命分别为642和254 h,持久寿命明显优于二代单晶高温合金。WZ30的低周疲劳寿命在980℃下明显优于二代单晶高温合金DD6。在高温长时间循环氧化实验中,WZ30显示出较好的抗氧化性和组织稳定性。

摘要：设计一种新型手部康复机器人,基于该结构提出一种基于运动捕捉设备的轨迹设计方法。设计两种模式运动轨迹,通过运动学仿真和理论计算验证。运动学仿真结果表明:运动轨迹和机械结构相匹配,电机输出平稳,关节角位移变化平缓。理论计算结果表明:设计的运动轨迹在手指指尖理论运动边界和机器人执行机构末端理论运动边界范围内。运动学仿真与理论计算结果表明本工作设计的新型手部康复机器人结构与基于运动捕捉设备的轨迹设计方法合理。

摘要：随着能源危机和环境问题的日益突出,人们对可再生能源的开发和利用越来越关注.其中,通过能源转换技术,如光催化、电催化或光(电)催化析氢反应、析氧反应、固氮反应和二氧化碳还原反应等,将清洁、丰富的太阳能和电能转化为化学能是解决能源和环境问题的有效策略之一.能源转换技术实现实际应用的关键在于催化剂的活性、稳定性、选择性和成本等,然而目前催化反应大多采用生产成本高的贵金属基催化剂.因此,亟需开发高效、低成本的非贵金属基催化剂来替代贵金属催化剂.单原子催化剂由于可最大限度地利用结构可控、位置明确的金属活性位点,在多相催化中得到了广泛应用.近年来人们发现,通过单个金属原子与氮配位构建的氮配位单原子催化剂表现出有趣的物理、光学和电子性质,其在光催化和电催化领域的应用研究发展迅速.尽管已经有了大量的相关文献报道,但目前有关氮配位单原子催化剂活性位点的内在光催化和电催化性能的调节原理和催化机理的研究尚不充分.本文综述了近年氮配位的单原子催化剂的合成方法和检测技术,总结了氮配位的单原子催化剂在光催化和电催化领域(如光催化或电催化水裂解、二氧化碳还原及固氮等)的应用,结合高角度环形暗场扫描透射电子显微镜、原位红外光谱、原位X射线吸收近边结构谱、第一性原理计算结果以及催化剂在光电催化转化反应中的性能,从单原子配位本征电子结构、活性位点及载体作用等角度,详细讨论了氮配位单原子催化剂真实活性位及作用机制,深度分析了氮原子配位的单原子催化的反应路径与机理,阐明表面活性位点的微观结构特性,进而为开发新型高效单原子光催化剂提供更多的科学依据.最后,总结了目前氮配位单原子光及电催化剂研究面临的机遇与挑战,并对未来发展进行了展望.深度理解催化剂的构效关系,提高金属单原子活性位点含量及本征活性,对催化剂活性中心局域原子和电子结构进行精准设计与构建,将有助于单原子催化剂走出实验室,进而实现实际应用.

摘要：围板螺栓是核电厂堆内构件的关键连接部件,长期服役下可能产生辐照应力腐蚀裂纹(IASCC)等缺陷,有必要对其结构完整性进行无损检测。分析围板螺栓的结构特点和在役检查工况,开发针对外六角头结构螺栓的组合晶片超声检测方案,介绍探头设计选型原则和缺陷评定技术,确保良好的声场有效覆盖以及检测出螺栓不同部位的裂纹缺陷。通过对含缺陷试块的试验验证了超声检查工艺的可行性,结果表明该技术能够有效检测30%螺杆横截面当量的裂纹缺陷,信噪比可达12 dB以上,满足在役检查要求。