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耦合分子振子同步化的能量代价及其最优设计原理的研究
北京大学物理学院/定量生物学中心欧阳颀课题组在Nature Physics发表题为“The energy cost and optimal design for synchronization of coupled molecular oscillators”（文章网址：https://www.nature.com/articles/s41567-019-0701-7）文章，揭示了互相耦合的分子振子达到同步化所需的热力学代价，表明分子振子的同步化需要额外能量耗散，并揭示了能量耗散与所能达到的最优同步化效果及耦合的最佳设计之间的关系。 振子之间的同步化现象在自然界是非常普遍的现象，许多非线性理论与实验很好地回答了很大一部分非线性振子中的同步化问题。然而，对于分子振子而言，他们的振荡节律由随机的、大噪声的生化反应所决定，与之前相对成熟的非线性理论所涉及的情况有所不同。这类分子振子的同步化规律，尤其是同步化所需的热力学代价尚不明确。 欧阳颀课题组与美国IBM T. J. Waston 研究中心/北京大学定量生物学中心杰出访问教授的涂豫海教授展开合作研究，首次在理论上阐明了实现分子振子同步化所需的热力学代价。该研究提出一个简单而普适的随机理论模型，假设不同的分子振子之间被一些额外的分子间化学反应耦合起来从而使彼此的相位相互靠近，用以描述一般的可产生同步化振荡的分子振子。在这个理论模型中，研究者们找到了单分子稳定振荡状态的概率密度的解析解，由此计算了不同条件下的能量耗散，并通过平均场近似得到了该振荡出现同步化现象的条件。通过比较不同条件下的能量耗散，研究者发现，若要实现分子振荡的同步化，除去驱动单个分子振荡的能量以外，还必须要有一部分不为零的额外的能量耗散。除此以外，当外界条件给定能量耗散的大小时，虽然可以通过调整模型中的参数达到各种不同的同步化效果，但是可以达到的最优的同步化效果由给定的能量耗散所限制。当能量耗散小于一个临界值时（这个临界值大于驱动单个分子振荡的能量）同步化是不可能的，给定的能量耗散越大，所能达到的最优同步化效果越好。该结论具有一定的普适性。随后研究者在蓝藻的生物钟系统中检验了该理论，验证了生物体内的分子振荡体系确实需要额外的能量来实现同步化。 北京大学物理学院博士生，欧阳颀课题组的张东良为该文章的第一作者，涂豫海教授为通讯作者，合作者包括欧阳颀教授和美国加州圣地亚哥分校的博士后曹远胜博士。
北京大学
2021-04-11
石河子大学参加第61届高博会 代斌作论坛主旨演讲
4月15日-17日，第61届中国高等教育博览会在福州举行。我校党委副书记、校长代斌，党委常委、副校长李剑带领党办校办、研究生院（学科建设办公室）相关负责人等参会。
石河子大学
2024-04-19
多模态皮肤三维CT系统
项目简介 皮肤组织是人体最大的器官。它主要负责人体内部与外部的隔离与沟通，起到保护体内环境、排汗和感受外部刺激的功能。由于直接接触紫外光、化学物质等，皮肤的病变机率非常大。皮肤病能给患者带来瘙痒、疼痛、及各种美容问题，严重影响患者的身心健康，甚至影响患者的生命。因此，皮肤病的早期、准确的诊断和治疗至关重要。应用范围北京大学工学院成功研发“共焦反射/ 荧光实时成像系统”，即用两路激光同时激发反射和荧光信号，可同时、同焦点得到对生物体形态学和生物化学的信息，实现皮肤影像学分析，结合光机电一体化系统，实现对皮肤组织的三维共焦功能成像。三维CT 系统样机项目阶段将两类信息同时得到的共焦成像系统设计方案为世界首创，将大大加强对皮肤黑色素瘤、白癜风、黄褐斑等皮肤疾病的早期诊断准确率。由于本检测在活体上无创进行，因此具有取样检测无可比拟的实时性、多次观察性，且可大大降低检测成本。目前，课题组已经完成产品样机研发。知识产权 已申请相关专利。合作方式 合作开发、技术转让、技术许可。
北京大学
2021-04-11
全视差三维显示装置
本发明公开了一种全视差三维显示装置。它包括投影机阵列、正交柱面光栅屏，正交柱面光栅屏包括第一柱面光栅、第二柱面光栅，依次放置的投影机阵列、正交柱面光栅屏，投影机阵列向正交柱面光栅屏投影图像，正交柱面光栅屏中的第一柱面光栅和第二柱面光栅的光栅方向分别平行于x轴和y轴。本发明的优点是可产生高图像分辨率、高视角分辨率的三维图像。极细腻的视角间隔，会给观察者带来完全连续无跳变的三维感知，减轻常规三维显示中视角不连续带来的疲惫感，并且能够实现包括横向视差、纵向视差在内的全视差三维显示。
浙江大学
2021-04-11
多模态皮肤三维CT 系统
皮肤组织是人体最大的器官。它主要负责人体内部与外部的隔离与沟通，起到保护体内环境、排汗和感受外部刺激的功能。由于直接接触紫外光、化学物质等，皮肤的病变机率非常大。皮肤病能给患者带来瘙痒、疼痛、及各种美容问题，严重影响患者的身心健康，甚至影响患者的生命。因此，皮肤病的早期、准确的诊断和治疗至关重要。
北京大学
2021-02-01
智慧工厂三维可视化
（1）本系统采用三维扫描技术，重建厂区及厂房内所有建筑及设施，并采用分布式实时系统、传感器融合技术和 SLAM 技术；（2）系统具备开发的接口及丰富的底层应用，如：ERP 数据对接，项目管理，Audit，工厂流水线规划，可追溯记录等；（3）定制化的上层应用，如：可视化智能轧钢控制系统，智能工厂可视化系统，设备诊断等；（4）三维重建精度可达 2-5mm。
北京科技大学
2021-04-13
三维成像与内雕系统
三维成像与内雕系统是由三维数据采集器,计算机数据处理器和水晶激光内雕机组成。此系统的特点能实现个性化水晶立体内雕，如：各种人体艺术摄影，婚纱摄影，毕业摄影（学士、硕士、博士照）,生日纪念照，宠物照，多人合影，特定的物件（纪念品，喜爱的物品）等。给人以永存的三维记忆和美好的岁月留念。三维数据采集器俗称三维立体相机，它由调制光和数码照相机组成，把特制光栅编码投影到物体表面，并且由数码相机摄取此编码图像。经计算机数据处理系统，处理出物体的三维信息，计算机将此三维信息输入水晶内雕机进行雕刻。
南京航空航天大学
2021-04-14
三维音频精简方法及系统
一种三维音频精简方法及系统，包括采集原始三维多声道音频系统中 L 个扬声器的空间位置信息和 人头特征的空间位置信息，将 L 个扬声器的输入时域信号变换得到对应的频域信号；计算 L 个扬声器所 播放的声音信号在左耳、右耳、人头中心处的声压和；从当前的待精简扬声器集合中，寻找一个使原始 声场失真最小的扬声器将其精简剔除；对新的当前待精简扬声器集合继续进行精简，直到得到 M 通道 系统的扬声器最优空间位置排布；将 M 通道系统的对应扬声器上的频域信号
武汉大学
2021-04-14
超高速三维成像技术
1.痛点问题
三维成像技术作为成像领域的新星，被广泛用于工业检测、科学研究、生命医学、消费电子等领域。在高精度的三维成像技术中，主动照明三维成像成为主流。然而，目前大部分主动三维成像在速度上有很大的限制，主要瓶颈在于主动投射的光学编码速度和图像传感器的成像速度限制，对于超高速的三维目标场景成像能力较弱。
2.解决方案
本成果在高速结构光产生和高速图像探测两个方面都突破了现有器件的速度限制。首先，利用全新的时域编码技术，将结构光产生的频率提升至一千万Hz以上，比目前使用的微机械或液晶的方法快三个数量级以上。另外，在图像探测端，采用四个单像素探测器进行多视角压缩采样成像，获得纳秒级的图像响应时间。结合这两个技术改进，实现了每秒50万帧的超高速三维成像。
超高速三维成像原理示意图
3.合作需求
需要工程技术团队、生产场地和应用场景等合作。
清华大学
2022-09-29
二维半导体材料与器件
提出了层数调制、栅极电压调制和自组装单分子层调制等物理、化学改性策略，显著调控了MoS2载流子浓度和功函数，为开发低接触电阻的高性能纳电子器件提供了手段，研究成果发表于ACS Nano、APL等知名期刊，应邀为Adv. Mater.撰写综述一篇。
哈尔滨工业大学
2021-04-14