基于石墨烯及其衍生物的信息存储:材料、器件和性能

石墨烯以其独特的二维结构和高的热导电性、高杨氏模量、高电子/空穴迁移率、高抗拉强度、大的布鲁诺尔-埃米特-特勒表面积和量子霍尔效应等优异性能,备受科研工作者的关注,迅速成为材料、化学、物理和工程领域的热点研究课题。与富勒烯(C₆₀、C₇₀)的功能化一样,利用共价键合修饰或非共价键合修饰的方法可以在石墨烯表面或石墨烯体系中引入功能基团或功能组分,制备出种类繁多的具有特殊光、电、磁和生物效应的石墨烯衍生物。以石墨烯作为数据存储介质的分子级别计算已经引发了一场信息技术产业的革命,它能在更小的空间上,使用更少的能源来存储更多的数据信息, 有望成为目前基于硅半导体存储技术的潜在替代或补充技术。基于石墨烯的存储器件展现出优良的数据存储性能、器件稳定性和可靠性,为使这类器件具有更好的实际应用前景,人们采用许多技术手段来调控和优化器件性能。本文综述了近年来引起广泛关注的诸如石墨烯、共价修饰的石墨烯、石墨烯基复合材料、石墨烯/无机材料异质结等基于石墨烯及其衍生物的存储器件及相关材料研究进展,以及石墨烯/还原的氧化石墨烯透明电极在存储器件中的应用。探讨了该领域存在的亟待解决的关键基础问题和未来发展方向。     

光纤陀螺随机漂移补偿中的数据融合方法（英文）

为提高光电平台的控制性能和稳定性,以平台反馈回路所用的光纤陀螺传感器为研究对象,对光纤陀螺角速率的历史输出、当前量测以及随机漂移进行融合补偿。采用双自回归模型确定了光纤陀螺时间序列输出的自回归多项式和光纤陀螺随机漂移的自回归关系。以陀螺当前输出为量测量,结合卡尔曼滤波算法将陀螺历史输出和历史随机漂移融合进状态方程,并进行随机漂移在线估计补偿。实验结果表明,光纤陀螺随机漂移的AR模型能达到90%拟合效果,经卡尔曼滤波补偿后随机漂移能降到1/10。该方法能很好地抑制光电平台三个框架轴光纤陀螺的随机漂移,补偿率为80%~90%。     

仿选择性注意机制的语音情感识别算法

有效特征的选取一直都是语音情感识别算法的关键。为此,针对语音情感特征选择与构建的问题,一种仿选择性注意机制的语音情感识别算法被提出。考虑到语音信号的时频特性,算法首先计算语音信号的语谱图;其次,模仿选择性注意机制,计算语谱图的颜色、方向和亮度特征图,归一化后形成特征矩阵;然后,将特征矩阵重排列并进行PCA降维,形成情感识别特征向量;最后,利用改进的支持向量机分类方法进行语音情感识别。对愤怒、恐惧、高兴、悲伤和惊奇5种情感的识别实验显示,基于选择性注意的方法能够获得较好的识别效果,平均识别率为85.44%。相比于韵律特征和音质特征,语音情感识别率至少提高10%;相比于其它语谱特征,识别率提高7%左右。      

重金属铅离子胁迫下玉米叶片光谱弱差信息的DSAT甄别模型

光谱间微弱信息测度是当今高光谱遥感研究难点之一,传统光谱测度方法难以区分光谱信息的微弱差异。研究设计了不同浓度的铅(Pb)污染实验,并测量了不同浓度铅离子(Pb2+)胁迫下玉米叶片的高光谱反射率、叶绿素含量及Pb2+含量,但是从所测结果得出,不同浓度Pb2+胁迫下的光谱相似性相关系数均达到0.999,难以区分不同浓度Pb2+胁迫引发的光谱间微弱信息差异和污染程度。针对这一情况,基于光谱微分处理、正切函数增强、光谱角量度与波谱分段检测等,提出了一种新型的相似光谱测度方法,即微分光谱角正切(derivative spectral angle tangent,DSAT)法。为了验证DSAT在区分相关系数达0.99以上相似光谱的可行性和有效性,将DSAT用于不同浓度Pb2+胁迫玉米叶片的整体波形与光谱区间子波形的信息差异性度量与检测。实验结果得到,波形差异信息与玉米叶片中叶绿素相对浓度与Pb2+含量显著相关。进而也证明DSAT法在甄别较高相似性光谱间差异上具有更好的实用性和优越性。     

基于波谱技术的茶树生长与茶叶品质信息快速检测研究进展

波谱技术快速获取茶树生长和茶叶品质信息对提高茶叶生产信息化、产业化水平,保障茶叶品质和安全具有重要意义。阐述了波谱技术在茶树生长和茶叶品质信息快速检测的研究进展和发展趋势。重点介绍了红外光谱,荧光光谱、拉曼光谱、质谱等在茶树生长信息获取(氮、叶绿素、病虫害信息等)、茶叶品种分类、茶叶分级、茶叶内部品质检测(茶多酚、儿茶素、咖啡碱、氨基酸、农药残留等)、茶饮料和加工品的品质检测以及相关检测设备等方面的研究进展和应用情况,简述了茶树生长信息获取方法、传感仪器和产业化应用的研究和发展趋势。选择合适的预处理和化学计量学方法能有效增加模型效果,减少冗余数据,为基于波谱技术便携式仪器的开发提供可能。基于波谱技术便携式仪器和在线检测仪器开发仍是今后实现该技术应用和推广的重点。首次介绍了波谱技术在茶叶生产加工领域的应用成果和研究进展,涵盖茶树生长、茶叶加工、茶叶和茶加工品品质安全等多方面内容,并论述波谱技术在茶叶产业应用存在问题和将来发展趋势。     

一个高效的离散Boltzmann爆轰模型

构建一个适用于爆轰过程模拟的离散Boltzmann模型.该模型由一个离散Boltzmann方程和一个唯象反应率方程构成;在物理建模上,它等效于一个传统Navier-Stokes模型外加一个关于热动非平衡行为的粗粒化模型.与传统流体模型相比,它能够提供更多的动力学和动理学信息.该模型采用16个离散速度,相比于使用33个离散速度的模型具有更高的运算效率,模型中引入了额外自由度,通过调节额外自由度的数目,可以模拟各种不同比热比的爆轰.采用爆轰问题中的一些经典算例对所建立的模型进行数值验证.结果表明：该模型不仅对传统流体模型所能模拟的爆轰问题有效,而且能够用于一些传统流体模型不能描述的非平衡过程,有利于对爆轰问题的深入研究.     

现代学科发展视角下的城乡规划专业教育研究

借鉴科学哲学理论,对专业认同危机、学科本体讨论等当前城乡规划学科领域内的热点问题进行剖析.认为城乡规划学科确立的意义是通过超越物质规划框架而取得的历史性进步;实质是在我国社会形态向后现代社会转型过程中,由“封闭的现代学科”向“开放的后现代学科”的发展.根据学科概念和现代学科发展趋势的分析,提出城乡规划学科的知识生产方式应建立在不同科学共同体的团队协作基础之上.城乡规划专业教育应恪守“空间性”的专业特质,并实现从“小而全”式的精英教育转向“多专业、大而专”式的教育.如此我国城乡社会发展才能实现由“少数精英意识主导的现代规划与发展模式”向“不同科学共同体有机协作的后现代规划与发展模式”的转变.      

基于漫反射光谱法下层组织信息的最佳探测位置的研究

由于人体组织结构的复杂性和个体差异性,采用光谱分析技术实现组织内部信息的检测方法中,仍存在着检测位置不明确的问题。采用多位置空间分辨漫反射光谱法对脂肪肌肉组织中内部信息的最佳探测位置进行了研究。由于目标组织为肌肉组织,为了消除由于不同人体皮下脂肪层厚度的差异以及目标层中多次后向散射光对测量结果引起的较大误差,并根据光在复杂生物组织中的传输模型,通过增加约束条件——两条理想的“香蕉型”路径—来定义有效光子比SNR,并以SNR作为评价最佳探测位置SDS_best的标准,对优化后的Monte Carlo仿真结果进行统计分析,分别研究了脂肪层厚度h_f、脂肪层吸收系数μ_af和肌肉层吸收系数μ_am与光源探测器间距SDS之间的关系,并以h_f为自变量与SDS_best建立线性回归模型。研究表明,(1)当0<h_f<0.6 cm时,μ_af和μ_am对SDS_best几乎没有影响,而h_f与SDS_best的建模相关系数R2为0.991 8;(2)任取脂肪层厚度值0.12与0.22 cm作预测,得到预测误差分别为0.030 14和0.020 16,预测误差均能控制在5%以内。该方法能更方便、快速地为测量组织内部信息确定最佳检测位置,并有效削弱浅表组织以及目标层中多次背向散射光的干扰。     

知识面再宽些,语言再通俗些——在《现代物理知识》编委扩大会上的讲话

 《现代物理知识》杂志,我每期都看。这本杂志,虽然涉及不少物理学科的知识,但在我看来,其知识面还应该拓宽。例如,生物物理就是一个重要的方面。有人说,21世纪是生物科学的世纪。如果没有专门介绍生物物理知识的杂志,我们就要约写这方面的稿子,可以与生物物理所的人谈谈,慢慢来,行不行?在现代物理学中,高能物理无疑是重要的,但它花钱多,生物物理则不然,所以我建议,题材要广泛些,要增加一些生物物理方面的内容,而适当减少一些高能物理方面的,高能物理要有,但不要太多,杂志是让大家看的,看的人越多越好。美国的《今日物理》和《科学美国人》的发行量都很大。希望《现代物理知识》在现行的基础上,办得更兴旺一些,怎样才能更兴旺?就是要通俗化,要群众化。 要想科学兴国,就要加强科学普及工作,科学包括的内容很多,不要人为地给以过多的限制。我不大赞成把一份杂志局限在一两个领域。     

探析习题教学中学生优良思维品质的培养

习题训练不仅可以加深学生对知识的理解,还可以加强学生的综合运用能力和信息获取能力．实践研究表明,思维能力是各种能力的基础,而只有具备了优良的思维品质,才可以具备较高程度的思维能力．本文将浅谈如何通过习题教学培养学生的思维品质．