我国科研团队首次利用机器学习反求设计（machine-learning inverse design）实现三维矢量全息(Three-dimensional vectorial holography)新技术的相关研究成果发表在国际顶级学术刊物《科学进展》上。该杂志为《科学》(Science)刊物旗下子刊，是一个涵盖所有学术领域的开放性、综合性科学刊物。这项光学全息技术领域的突破性研究，由上海理工大学庄松林院士和顾敏院士领衔的未来光学国际实验室完成。研究中基于机器学习的反求设计，可精准且迅速地产生一个或多个任意三维矢量光场，有望应用在超宽带全息显示、超安全信息加密以及超容量光存储、超精确粒子操控等各个领域。光是一种电磁波，其在介质中传播的同时伴随着电磁和磁场的振荡，被称为光的矢量特性。研究人员介绍，基于光波的横波特性，光的振荡通常被限制在与其传播方向垂直的二维平面上。近些年，科学家研究发现光的振荡可打破传统二维平面的束缚，通过干涉产生纵向光振荡，即形成第三维光矢量。但精确产生任意三维矢量光场仍是一个世界性难题。在物理学上，通过求解三维麦克斯韦方程可以正向得到一个三维矢量光场分布，但其不可控。顾敏科研团队利用人工智能的机器学习反求设计，解决了这一难题，率先实现了三维矢量全息，并可精确地控制三维全息图像中每个像素点的任意三维矢量状态。顾敏介绍，这样的操控是全方位的，包括对每个三维矢量光携带的信息进行编码、传输和解码，因而消除了传统二维偏振光的束缚。“通过人工智能机器学习的新技术，我们首次实现了三维矢量光的操控，并将机器学习的算法延伸到光学全息中去。”机器学习在光学设计中扮演着越来越重要的作用。文章第一作者任浩然博士说：“我们研究证明训练后的人工神经网络可有效、快速地产生任意三维矢量光场，达到接近百分之百的准确性，极大地提高了光场调控的效率。”此外，这项发明为光学全息开辟了一条新道路，首次在全息中证明光的三维矢量状态可以作为独立的信息载体，实现信息的编码和复用。顾敏表示，“这项发明不仅为下一代超宽带、超大容量、超快速并行处理的光学全息系统奠定了基础，同时也为人们加深理解光与物质的相互作用（例如粒子操控）提供了一个崭新的平台。”

本测量仪是利用三角测量法中的光刀测量法原理，对传统的接触式三坐标测量机进行改造。通过对物体进行激光线扫描测量，由CCD摄取物体三维轮廓信息，再对测量数据进行处理、加工，形成标准的CAD/CAM文件，为数控加工及快速成型系统提供可靠的数据模型。本项目得到了国家重点实验室改造基金的资助。

卢海舟和谢心澄课题组在拓扑半金属中利用费米弧和“虫洞隧穿”构成的Weyl轨道，提出了一种新的三维量子霍尔效应机制。拓扑半金属是拓扑物相的新成员，具有拓扑保护的表面态，被称作费米弧 (如图4所示)。费米弧是拓扑半金属拓扑保护的表面态的费米面。在拓扑Weyl半金属中，有4个面可以有拓扑保护的表面态。由于拓扑约束的原因，每个面的表面态只是半个二维电子气。相对的上下表面的费米弧电子气可以通过Weyl点连接起来，组成一个完整的二维电子气，这是非常奇异的物相。 既然费米弧也是一种二维电子气，它们是否可以有量子霍尔效应？要研究这个问题，首先要明白什么是形成量子霍尔效应的关键，那就是电子的回旋运动 (如图3左图所示)。电子回旋运动的量子力学描述等价于谐振子，因此会形成等间距的朗道能级。朗道能级在边界发生能量畸变，才会有边界态提供无耗散的电子输运和量子霍尔化电导，即量子霍尔效应。 目前，已经有多个拓扑半金属实验观察到霍尔电阻的量子化平台。这种新奇的三维量子霍尔效应的研究才刚刚开始。直接观测到如图8所示的奇异边界态分布将是未来的一个挑战方向。  

一种机械三维密码门锁，其方舌(11)后部两侧向下伸出的卡条与密码舌(20)后部的圆盘槽(21)配合，密码舌(20)的形状与锁盒(10)前侧板的密码舌孔(26)的形状适配；密码舌(20)及圆盘槽(21)后部的轴贯穿水平的中块(22)的水平轴孔；中块(22)四角的竖孔中穿有竖杆(23)，竖杆(23)的两端分别与固定在锁盒(10)上的上块(24)、下块(25)相连构成密码舌架；密码舌架分别与竖向拨动机构、纵向拨动机构、旋转拨动机构相连。该密码门锁的制备工艺要求低，制造成本低，且使用方便，安全性好，可靠性强。

成果简介：研究基于二维电子地图的大规模三维场景自动生成方法。基于用 户输入的二维目标标定和素材库，实现三维场景快速生成、编辑和简化。主 要研究虚拟环境仿真中的关键技术及应用，针对大规模虚拟环境的特殊问题，研究了大规模仿真实体的实时绘制、内外存实时调度、模型简化算法、 硬件自适应算法等，实现了大规模虚拟战场的实时漫游。 项目来源：合作开发 应用范围：从事与虚拟现实仿真及其应用系统开发与生产的企业、研究所 等。 现状特

围绕无人驾驶、智能制造领域，本项目针对传统机器视觉难以同时兼顾大视场、高分辨、实时性的技术瓶颈，从源头打破常规成像规则，鉴于昆虫复眼具有大视场高灵敏的优势，以及人眼视觉具有变分辨率和冗余数据压缩的优势，将两者相结合，提出一种复合仿生三维成像感知方法，通过突破变分辨扫描发射、多通道并行接收、图像重构与成像感知算法等关键技术，形成了具有体系化的前沿技术成果，研发出了诸如收发探测模块，多通道仿生曲面相机系统、在线光电检测系统等实物成果。核心技术受到国家、省部级项目资助5项。

人体中的绝大多数细胞生活在三维的环境中，细胞必须通过细胞-细胞以及细胞-细胞外基质之间的相互作用，获得各种生化和机械信号，才能维持其正常的生理活动。 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、成果简介 体外细胞模型是生物医学研究领域必不可少的工具。众所周知，人体中的绝大多数细胞生活在三维的环境中，细胞必须通过细胞-细胞以及细胞-细胞外基质之间的相互作用，获得各种生化和机械信号，才能维持其正常的生理活动。大量研究表明，细胞与细胞外基质以及细胞与细胞之间的相互作用对于调控细胞的迁移、增殖和分化有重要的作用。一般使用的二维单层培养的细胞缺乏这样的信号传递，不能很好地模拟体内细胞的微环境。相反，在三维细胞培养体系中细胞与外部环境之间的相互作用大部分得到重建。因此，三维细胞体系可更好地模拟真实组织中细胞的行为。课题组多年致力于三维细胞培养的研究，开发了多种三维细胞培养技术，可为从事生物医学研究的单位和课题组提供用于三维细胞培养材料和工具，或进行相关的技术服务。

Ø 计算机图形学、虚拟现实和电子游戏等领域的快速发展，导致对具有高度真实感的三维模型的需求与日俱增。本项目充分利用镜面对称约束，同时利用特征点作为位置约束以及添加透视投影等约束，通过最小化线性约束下的曲面二次目标函数实现曲面重建，最后进行纹理提取，从而获得逼真的三维模型。该技术具有输入信息简单，建模速度快，真实感强等优点，目前已经获得“基于单幅图像的光滑对称曲面重建方法”国家发明专利授权。 

本发明涉及基于三维头像的聋儿语言康复方法及系统,属于医疗仪器类,其主要技术是将三维建模与可视语音技术相结合,建立基于参数驱动的三维唇动模型及适合聋儿康复的三维汉语辅助发音可视语音库,并在三维会话头像建立的基础上,结合语音识别和图像识别技术对聋儿发音进行校正,以达到帮助聋儿恢复汉语发音功能.

面结构光三维测量技术是近几年飞速发展的光学三维测量技术，是基于条纹投影的物体三维面形重建技术。它利用物体面形对标准正弦条纹图的相位调制并对图像进行相位解调实现物体三维检测。该系统包括高质量面结构光投影模块、低失真图像采集模块及快速的数据处理算法。该测量系统中，标定准确的相位与空间三维坐标的关系是该三维测量技术至关重要的步骤。由于面结构光三维测量技术具有速度快、非接触、精度高等优点逐步受到人们的重视，它被认为是目前最有前途、最有发展潜力的三维测量技术。 一、主要功能和应用领域 该面结构光三维测量系统结合特定的标定技术，确定各个系统参数，建立相位与空间三维坐标的数学关系，改善系统的精确度及灵和性。该测量系统适用于工业制造、产品检测、模具设计、逆向工程、生物医学、文物保护、机器视觉等领域，具有广阔的应用前景。 二、特色及先进性 1、系统结构任意摆放 该任意摆放面结构光三维测量系统的组成部件在空间位置相对任意，易于在实地测量中使用。它在几何结构、光路等方面没有严格的平行性、垂直性要求，仅需要图像采集系统的视场被投影系统的视场所覆盖。 2、标定技术经济实惠且使用灵活 系统标定的过程中，仅需一种打印的棋盘格作为标定板，相比于制作困难且成本高昂3D标准件，该技术成本低，具有极高的实用性。同时，标定板的位置可以随机、任意放于测量视场中的任何一个空间位置，相比于现行的标定技术，具有极大的灵活性。 3、高分辨率 基于任意摆放面结构光三维测量系统，避免现行测量方法中因系统设置不准而造成的测量误差；考虑镜头引起的畸变现象，对每个像素点标定，降低畸变对测量结果的不良影响；采用最小二乘拟合算法，对多组数据拟合，保证相位与空间三维坐标关系的准确性。 4、测量系统技术指标 物体面形三维测量对测量仪器的分辨率、稳定性有较高要求，且部分算法复杂，所设计的系统采用联机方式。系统主要技术指标：测量范围：200mm×300mm×200mm，且连续可调；横向分辨率：可达0.06mm(主要受相机分辨率的限制，本系统采用AVT-GT1660C相机)；纵向分辨率：可达0.02mm 四、能为产业解决的关键问题和实施后可取得的效果 1、基于任意摆放面结构光三维测量系统，解决传统系统设置难度大、对测量环境稳定要求高的困难。 2、标定技术可适用于任何面结构光三维测量系统，解决了现行标定技术使用范围较窄的问题。 3、该测量系统和标定技术具有高分辨率且经济实用，极大提高面结构光三维测量技术测量精度，拓展了面结构光三维测量技术的应用领域。