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基于深度学习的新一代智能隐身器件
光学领域顶尖期刊《自然·光子学》报道了浙江大学信息与电子工程学院陈红胜教授课题组的一项最新研究:在国际上率先实现基于深度学习的新一代智能隐身器件。在不依赖任何人为操控的情况下,快速地动态适应变化的背景环境,从而与背景电磁环境特征融为一体,实现自适应隐身。论文审稿专家认为:“这是一项激动人心的、及时而杰出的工作,它连接了变换光学、电磁超材料和人工智能等领域,为智能光子材料和器件这个新兴领域树立了很好的标杆,也将大大促进其他智能电磁器件的发展。”自然界存在两种“隐身”策略。一种是在变色龙和章鱼生物中常见的拟态隐身,使自己融于周边环境;另一种是透明隐身,即光透过物体时不产生任何散射,例如海樽和水母。科学家近年来提出的变换光学隐身方法则区别于上述两种策略,它利用坐标变换的方法来控制电磁波,使其绕过被隐身的区域,按照原来的方向传播,从而使物体完全隐形。与自然界的“隐身衣”相比,人类的“隐身衣”多数只能工作在单一的环境背景和既定的入射波条件。如果稍加改变外界环境或者入射波,隐身效果便会大幅度降低。“理想的隐身衣应该和章鱼和变色龙一样,能够快速自动地适应于变化的外界刺激和背景环境。”陈红胜说。如何才能实现这一点?“章鱼有色素细胞,我们有可重构的新型人工电磁材料单元;章鱼有中枢神经,我们有深度学习方法;章鱼有光敏细胞,我们可以搭建电磁波和环境探测器。”论文第一作者、课题组成员钱超说。当前,深度学习已经开始渗入电磁材料领域,但是主要偏重于理论上设计优化人工电磁材料。如何在实验上实现新型的智能电磁材料、构建新一代智能隐身系统并实现快速有效的自适应隐身,是一个极具挑战的课题,在此之前还未见成功实验的报道。经过三年多的不懈努力,陈红胜研究团队组在充分研究隐身领域关键技术瓶颈的基础上,在微波段成功实现了智能自适应隐身器件。研究团队设计了一项小车智能隐身实验——小车身披一层超薄的可重构的超表面隐身材料,这件“隐身衣”由智能芯片控制,集成了训练好的深度学习模型,能够根据输入的电磁信息快速做出决策,改变“隐身衣”的电磁响应。探测雷达随机改变着入射波的频率、极化和入射角,而小车的任务就是动态适应变化的探测信号,对雷达“隐身”。当环境发生变化,变色龙大约需要6秒时间过度到环境色;而当电磁环境发生变化时,披着智能隐身衣的小车只需要15毫秒就能自动地实时“换装”。陈红胜教授表示,智能隐身成功地融合了新型电磁材料和人工智能等领域,其采用硬件手段实现用于隐身调控的深度学习模型,在应用中只需单次前向计算即可做出合理的决策,大大地缩短了响应时间,这一方法对于实时性要求很高的其他应用也有很好的借鉴意义
浙江大学 2021-04-10
多阵列忆阻器存算一体系统
随着人工智能、大数据、物联网、区块链等新一代信息技术兴起,数据量呈现爆炸式增长,传统计算系统的算力难以满足海量数据的计算需求。与此同时,摩尔定律逐渐放缓,单纯依靠提高集成度、缩小晶体管尺寸来提升芯片及系统性能的路径正面临技术极限,通过引入忆阻器新器件、模拟计算新范式、存算一体新架构,将拓展出全新的高性能人工智能芯片与系统,实现计算能力的飞跃。 目前被广泛使用的经典冯·诺依曼计算架构下数据存储与处理是分离的,存储器与处理器之间通过数据总线进行数据传输,在面向大数据分析等应用场景中,这种计算架构已成为高性能低功耗计算系统的主要瓶颈之一:数据总线的有限带宽严重制约了处理器的性能与效率,且存储器与处理器之间存在严重性能不匹配问题。忆阻器存算一体系统把传统以计算为中心的架构转变为以数据为中心的架构,其直接利用阻变器件进行数据存储与处理,通过将器件组织成为交叉阵列形式,实现存算一体的矩阵向量乘计算。忆阻器存算一体系统可以避免数据在存储和计算中反复搬移带来的时间和能量开销,消除了传统计算系统中的“存储墙”与“功耗墙”问题,可以高效、并行的完成基础的矩阵向量乘计算,未来极有潜力成为支撑人工智能等新兴应用的核心技术。 清华大学吴华强教授团队实现了材料与器件、电路设计、架构和算法的软硬件协同等多方面原始创新,解决了系统精度损失等被广泛关注的难题: 材料与器件创新。科研团队选择了电学特性稳定的二氧化铪作为忆阻层核心材料,提出了通过插入少量氧化铝层来固定离子分布、抑制晶粒间界形成的新理论,提出了引入热增强层的新原理器件结构,成功抑制了忆阻器非理想特性的产生。 电路设计创新。开发了一套忆阻器与晶体管的混合电路设计方法,提出“差分电阻”设计思想,采取源线电流镜限流设计,抑制了忆阻器电路中可能产生的各种计算误差。 算法创新。提出了混合训练算法,仅用小数据量训练神经网络并只更新最后一层网络的权重,即可将存算一体硬件系统的计算精度达到与软件理论值相同的水平。 “技术链”创新。从“单点技术突破”拓展到“技术链突破”,开发了针对忆阻器存算一体芯片的电子设计自动化(EDA)工具,打通了从电路模块设计到系统综合再到芯片验证的设计全流程。 上述理论和方法发表于《自然》《自然·纳米技术》《自然·通讯》等国际顶级期刊,以及被誉为“集成电路奥林匹克”的“国际固态电路大会”等顶级学术会议。研究成果被“国际半导体技术路线图”和30多部综述文章长篇幅引用。团队已在该研究方向申请国内外专利72项,其中30项已获得授权,知识产权完全自主可控。 团队已研制出全球首款忆阻器存算一体芯片和系统,集成了8个忆阻器阵列和完整的外围控制电路,以更小的功耗和更低的硬件成本大幅提升了计算设备的算力。全系统的计算能效比当前主流的人工智能计算平台——图形处理器(GPU)高两个数量级。团队还设计了一款基于130nm工艺研制的完整忆阻器存算一体芯片,在MNIST数据集上计算速度已超过市面上28nm工艺的四核CPU产品近20倍,能效有近千倍的优势。
清华大学 2021-02-01
钢铁企业物流一体化管理系统
物流是指从生产企业内部的原材料、协作件的采购开始,经过生产制造过程中的半成品的装卸搬运、保管和成品包装,到流通部门的运输、保管、配送,最后到达用户的全过程,以及与之相应的信息与管理活动。国外先进的生产企业高度重视物流技术,物流被称为企业的第三利润源泉,是企业竞争的重要领域。 对于钢铁企业而言,其生产过程最为复杂,生产管理模式也由传统的大批量、少品种生产,转变为按用户合同组织生产。因此生产管理方法和手段必须上一个台阶,走向现代化的管理阶段。生产物流一体化管理技术正是其核心技术,该系统主要包括下列功能: 订单管理:用户合同管理,包括输入、修改、冻结、交货期评估等; 质量设计:根据企业内控标准、行业标准等,对合同进行各生产工序的质量目标设计; 合同计划管理:根据各生产单元情况、设备检修等,进行整体生产物流平衡,确定合同生产时间; 合同跟踪:实时对生产实绩进行跟踪,确保合同的生产日期和生产数量; 计划管理:根据生产设备情况、合同跟踪情况,编制各个生产单元的生产计划; 中间库管理:对入库、出库、倒垛进行管理,保证生产计划和生产调整指令的顺利实施; 合同匹配:根据生产库存情况、对未生产的合同进行匹配,确保最低库存水平。 应用范围:试用于冶金企业及其他生产性企业信息化改造。类似系统已经应用成功的企业有宝钢集团、武钢集团、珠江钢铁公司等
北京科技大学 2021-04-13
一株产胞外多糖的植物乳杆菌
本发明公开了一株产胞外多糖的植物乳杆菌,其分类命名为Lactobacillus plantarum,菌株号为LCC?605,已保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏编号为CCTCC M 2016491,保藏日期为2016年9月18号。与现有菌株相比,本发明的植物乳杆菌LCC?605所产胞外多糖首次发现能自组装形成纳米颗粒,且吸附重金属与亚甲基蓝能力最强,对亚甲基蓝、Pb2+、Cd2+和Cu2+的吸附量分别为3029mg/g、1513mg/g、2097mg/g和2987mg/g,可用于生物修复以治理环境中
东南大学 2021-01-12
马铃薯漏播检测-补种一体化系统
本实用新型提出一种马铃薯漏播检测‑补种一体化系统,脱离原有的底轮驱动播种器运动结构设计形式,而是由单独的排种直流电机驱动勺链运转,所述排种直流电机与智能控制器相连;并通过编码速度传感器实时检测底轮速度,智能控制器通过接收安装在取种勺侧面的光电、压电和霍尔传感器信号,对漏播位置精准检测,并采用计数方式对补种时刻进行精准判断;补种时,控制勺链加速转动以越过缺种勺而由其下一有种勺进行补种的方式进行补种,漏播检测及补种精度高;而且,通过排种直流电机单独控制勺链运转,可实现对马铃薯播种独立约束控制的变速可调式排种与补种控制,实现了漏播检测与补种一体化设计。
青岛农业大学 2021-04-13
多阵列忆阻器存算一体系统
项目成果/简介:随着人工智能、大数据、物联网、区块链等新一代信息技术兴起,数据量呈现爆炸式增长,传统计算系统的算力难以满足海量数据的计算需求。与此同时,摩尔定律逐渐放缓,单纯依靠提高集成度、缩小晶体管尺寸来提升芯片及系统性能的路径正面临技术极限,通过引入忆阻器新器件、模拟计算新范式、存算一体新架构,将拓展出全新的高性能人工智能芯片与系统,实现计算能力的飞跃。
清华大学 2021-01-12
磨辊间智能管控一体化
项目背景:在智能制造新形势下,钢厂逐渐将注意力转向智能工厂的建立,而磨辊间作为一个集物流、设备、数据于一体的车间,为智能工厂的建立提供了良好的现实基础。应各大钢厂的应用需求,磨辊间智能管控一体化系统应运而生。关键工艺技术:运用格雷母线编码技术以及激光定位技术,实时跟踪行车和轧辊装载机的位置,从而可以自动定位轧辊位置。运用 RFID 射频卡以及无线网络技术,通过手持终端,可以实时实地读取轧辊和轴承座、轴承等设备的完整信息,方便操作人员维护轧辊信息。为方便操作人员对磨床进行统一管理,并改善操作人员工作环境,通过运用设备通讯技术,将磨床操作面板和按钮引入集中控制室,可以实现本地和远程的切换。磨床轧辊数据与产品质量息息相关,因此轧辊数据的采集显得至关重要,通过共享文件技术和采集软件,实时采集磨床数据,提高了轧辊数据的准确度,并可以辅助轧线生产,提高产品质量,节省轧辊辊耗。
北京科技大学 2021-04-13
智能一次性心电电极检测装置
本项目是用于一次性心电检测认证及出厂检测的智能检测装置。目前一次性心电电极检测完全是手动操作,检测项目涉及设备多,包括高压发生器,高精度电流源等,测试耗时长(其中“偏置电路耐受度需8小时”),本项目研发的装置可以一次完成《YY_T 0196-2005 一次性使用心电电极》所规定的电气检测标准。被测电极一次安装,自动测试完成,自动打印保存测试结果,测试精度高,安全可靠,便携,可应用于检测所,生产厂家,认证咨询机构等。
上海理工大学 2023-05-15
建模与仿真一体化支撑平台(产品)
成果简介:本平台基于高层分布式仿真体系结构 HLA 和网格技术构建,在系 统建模、仿真、数据分析和可视化等方面提供平台级支持。目的是为了解决 现有的仿真软件通用性差、不能灵活应用的问题,为实现系统级的仿真,提 出一种基于HLA 的仿真软件交互方法。本技术通过将具有不同仿真功能的专 业仿真软件进行整合配置,对各个专业软件输入输出接口进行分析和调用, 并对仿真流程进行设计与控制,最终实现一个具有一体化仿真功能的、可供&nbs
北京理工大学 2021-04-14
面向老人的床椅一体化系统
面向卧床残障人(如卧床的老年人和腿部行动不便的残疾人)的自理生活需求,攻克了模块化机构构型设计、床椅的分离与自动对接技术、语音等多模式人机交互技术,开发研制了模块化可变形的多功能床椅一体化系统,该系统即可自动从护理床变形为轮椅,又可从轮椅反向变换回护理床。在护理床状态时,通过语音控制可以实现翻身、抬背与曲腿等功能,此外还配备了血压、脉搏、体温等生理参数监测及报警系统、网络视频娱乐与吃药提醒系统等,可以与远方的子女进行视频情感交流;在轮椅状态时,通过
北京航空航天大学 2021-04-14
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