上海理工大学庄松林院士和顾敏院士领导下的未来光学国际实验室宣布，首次利用机器学习反求设计（machine-learninginversedesign）实现了三维矢量全息（Three-dimensionalvectorialholography）的新概念。 据介绍，这项发明是光学全息技术领域的一次重大突破，其提供的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。 相关研究成果于4月18日凌晨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。 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。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，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。 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。一直以来，精确产生任意三维矢量光场是一个世界性难题，因其需要十分复杂的反求设计，超出了人类知识和经验的边界。 顾敏院士指导的科研人员利用机器学习反求设计率先实现了三维矢量全息，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。 “通过机器学习的人工智能新科技，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，”顾敏院士说，“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。” 文章第一作者任浩然博士（目前在德国慕尼黑大学从事洪堡博士后研究）说：“机器学习在光学设计中扮演着越来越重要的作用。我们研究证明训练后的人工神经网络可有效地、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。” 这项发明还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。顾敏院士说：“这项发明作为光学全息技术领域的一项重大突破，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。” 该项工作得到了墨尔本皇家理工大学（RMIT）人工智能纳米光子学实验室以及计算机科学系的大力支持。

本发明属于材料力学技术领域，并公开了一种获取材料宏观三维等效属性的方法，包括如下步骤：(1)建立用于描述材料与微观结构的双尺度坐标系，基于渐进性扩展理论，构建材料宏观等效属性模型；(2)构建三维微观结构的周期性边界模型；(3)通过有限元分析来建立三维微观结构的周期性约束关系；(4)基于周期性约束关系建立三维微观结构内线弹性平衡方程，并根据线弹性平衡方程获得微观结构的位移场；(5)基于有限单元分析与微观结构的位移场，求解单元应变能，获得材料宏观三维等效属性；本发明提供的方法在进行有限单元分析中引入单元交互性能量，建立微观结构在单元测试应变下的总应变能与材料属性建立等价关系，高效获取材料属性。

产品详细介绍

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该系统采用虚拟现实技术，设计一种仿真的三维互动式的机车车辆制造、检修及装配工艺，并且针对机车或车辆段检修特点，创造出专为检修和检修人员培训服务的专用系统，并在该系统中整合具有国内领先水平的机车车辆部件检修质量管理系统。在数字三维仿真工艺子系统中，实现车辆设备结构的模拟仿真。采用系统仿真和计算机可视化编程技术在计算机里建造所有相关机车车辆型号的整车及部件数字模型，对整车车体结构、转向架、牵引传动系统、制动系统、列车运行控制系统等车载设备组成、主要功能进行仿真。利用鼠标（或触摸屏）与每个可操作零件进行交互，实现人机互动，电脑按检修工艺流程，全真展现检修的每一过程，检修人员可以通过三维实物过程的演示及各种参数提示，决定每一步该做什么，做到什么程度。使学员在学习整车及各部件构造、原理的同时，掌握机车车辆相关知识，同时对车辆进行各部件检修和故障处理。 项目主要应用范围： 该系统主要应用于铁路各路局的机务部门、机车车辆制造厂商以及机务段车辆段等相关部门检修人员的培训和检修。该系统可以提高检修工艺流程的直观性、易掌握性，能帮助机务部门的技术人员避免检修过程中漏修、漏检情况的发生，有利于检修人员的培训工作，降低检修工作对人员素质的要求，全面提高检修质量，及时发现安全隐患，避免造成由于各部位、各环节、材料、配件消耗情况以及卡死等人为因素，提高成本渠道，节约检修成本，降低劳动强度，增加各种统计数据的准确性。为管理者提供准确的决策依据。     部分系统产品展示： 双层集装箱制动装置及车体总成三维实体设计 120型空气制动机原理模拟系统 K6转向架动态拆装系统（可进行360度旋转、缩放以及手动人机交互拆装）   柴油机三维模拟仿真及工作原理模拟系统        SK-160转向架三维动态拆装及检修模拟系统

本发明提供了用于提高三维音频空间感距离感的参数编解码方法及系统，编码时输入三维音频的音 频信号和三维音频的空间边信息，将有向性音频信号下混并提取相应的下混边信息，对无向性散射音频 信号、下混后的有向性音频信号、提取的下混边信息、及输入的空间边信息分别进行编码;解码时提取 空间边信息的码流等分别进行相应解码并还原。本发明采用音频信号的强度参数和距离参数来共同表达 声像距离，提高三维音频的空间感和距离感，可以得到更好的三维音频重放效果。

伴随着5G、大数据、人工智能、物联网、工业4.0、国家重大战略需求等领域的技术发展，电子器件正朝着高功率、高集成化和便携式的方向发展，这亟需高效、轻质和高稳定性的热管理材料和方案来保证电子产品的效率、可靠性、安全性、耐用性和持续稳定性。如何大幅提高导热材料的热导率一直是热管理材料行业的技术痛点，也是促进消费电子、5G设备、高功率芯片、集成电路、电池等突破功率限制的关键。由于传统导热材料如金属、无机导热材料存在质量大、柔性差等缺点，导热聚合物的应用正在不断向高导热材料领域渗透。聚合物导热材料在成本、可加工性、柔韧性及稳定性等方面更有优势。但绝大多数的聚合物自身的导热性很差（一般导热系数为0.2 ~ 0.5 W/mK），无法满足高导热的需求，开发高导热的聚合物复合材料已经成为该领域的一个研究热点。采用复合高导热填料（如石墨烯、碳纳米管、氮化硼、金属氧化物等）是一种简单而高效的方式来提高聚合物基体的热导率，目前在工业生产已经有了广泛的应用。现有的大量研究表明，在聚合物材料内部构建导热网络可以在低添加量的条件下实现热导率的大幅度提高，这种三维渗流网络（如图1所示）可以为声子的快速传递提供通道，从而加速热量沿着三维网络进行传递。 封伟团队在综述中重点介绍了不同三维导热网络的构建及在制备聚合物导热复合材料方面的最新进展，如石墨烯三维网络、碳纳米管网络、氮化硼网络、金属三维导热网络等。讨论了不同导热材料三维网络的构建方法、结构取向调控方法及影响导热性能的关键因素（取向性、界面连接性、网络密度等）。同时，比较了不同的填料形式（分散颗粒填料与三维连续填料网络）对复合材料热导率的影响。相比于共混法制备的导热复合材料，基于三维填料网络的复合材料在填充比、分散性、取向控制及热导率提升率上都具有明显的优势。毫无疑问，三维连续导热网络的形成对于提升聚合物热导率至关重要。可以预见，三维导热填料网络的设计将作为一种实现聚合物高导热率的重要手段，成为新一代热管理系统的研究热点。 极端环境热管理系统在能源化工、通讯卫星、高速飞行器及人工智能等领域都发挥重要作用。导热复合材料作为热管理系统的关键材料，直接影响着其在不同环境内的热传导方向和效率。近年来，天津大学封伟教授团队以高导热碳复合材料为研究基础，针对其存在的导热各向异性、易损伤、压缩回弹性差以及与高弹性难以兼顾的问题，提出了通过微观结构设计、界面优化、分子级相互作用优化，分别实现复合材料的定向高导热、弹性高导热及自修复高导热，探索其在复杂界面和极端环境热传导领域的应用。

成果介绍本发明涉及一种基于纸质平面数据的城市三维空间矢量建模方法，针对现有普通二三线和中西部城镇、乡村的大量测绘资料仍旧依托纸质图纸，存在难以管理、难以使用、难以分享的困难，该方法以扫描设备为平台，以OCR、ArcGIS软件为基础，首先通过将纸质图纸矢量化识别，其次对整个矢量图纸进行分层处理，最后将矢量图纸输入空间数据库进行空间建模，形成具有三维形态的可视化模型，成为城乡规划管理者可管控，城乡规划师可利用，以及普通市民可认知的城市空间形态数据。本发明采用简便可行、自动化的步骤，具有快捷、准确的优点，将纸质图纸转化为数字化形态模型，促进了新型城镇化背景下城乡规划成果的利用及技术手段的提升。技术创新点及参数提出一种简便可行、快捷准确地 将纸质图纸转化为三维空间矢量的建模方法，该方法可以形成具有三维形态的可视化模 型，成为城乡管理者可管控、城乡规划师可利用、普通市民可认知的城市空间形态数据。

本发明提供一种基于超精密球头铣刀加工的工件三维表面形貌建模及仿真方法，首先提取影响仿真三维表面形貌生成的刀位点，根据提取刀位点并结合刀具在加工过程中的运动学模型建立刀刃扫掠点云模型，然后设定仿真区域范围内三维表面形貌采样点，最终形成仿真区域内工件三维表面形貌。本发明建立了刀具参数、加工策略、加工参数与工件三维表面形貌的关系，能够清晰地表征超精密加工条件下的三维表面形貌，进而可实现基于工件三维表面形貌的工艺参数优化。