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。

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。

 本项目针对光伏发电分散式接入电网的模式，设计了对电网友好可控的带储能装置的多端口变换器光储一体能源系统。应用环境有公共建筑、工业厂房和居民家庭等有公共电网的地方，或者无公共电网但有电力需求的地方如偏远山区、海岛等，该光储能源系统能够经过自我调节和控制与大电网互为支撑，向重要负载不间断供电等功能。 本项目成功开发50Kw光储一体能源系统，系统含有光伏端口、电池端口和交流端口，光伏组件通过Boost变换器接入直流母线；蓄电池通过双向DC/DC变换器也接在直流母线上；变换器的交流端口可以接电网，也能为三相负载供电，逆变器采用三相四线制结构，直流母线分裂电容的电压均衡由均压桥臂（S11，S12）平衡。本系统有三大特征：采用双路光伏MPPT输入，使安装在不同方向的光伏阵列最大限度获取太阳能；能量采用直流母线汇聚形式，降低了系统损耗和效率；负载接口分为重要负载和可控负载接口，确保系统维持对重要负载的供电，实现能量的平衡自治。 项目具有重大的科研价值，项目成功实现产品转化，将应用于海南某小区几个单元的供电系统，实现能量自给自足、余电上网模式，开启绿色环保、低碳节能的新用电方式。

中国烧结钕铁硼磁体生产厂家大部分仍采用传统工艺(普通铸锭、中粗细破碎、气流磨制粉、垂直磁场成型、冷等静压、烧结)生产，烧结钕铁硼用合金大部分是采用模铸(Mold Casting)工艺，严重影响磁体的档次。 日本烧结钕铁硼的生产工艺是合金铸片、氢破碎技术、气流磨、一次磁场成型和烧结。钕铁硼合金铸片生产企业主要有日本三德金属、昭和电工和住金钼，合金品质高，为高档烧结钕铁硼磁体提供优质合金。 鉴于日本生产技术和分工的优越性，中国钕铁硼行业正在逐步采用日本模式。为此，本项目在国家科技攻关重大项目支持下，开发出具有自主知识产权的烧结钕铁硼用合金铸片产业化技术。该技术的优点有：（1）“快冷片”凝固速率比铸锭快，阻止了a-Fe枝晶生成。实验表明：传统工艺稀土总量低于33wt%时铸锭中开始出现枝状a-Fe相，稀土总量越低，铸锭中的a-Fe相越多；快冷厚带工艺只要稀土总量不低于28.5wt%，“快冷片”中就没有a-Fe出现；（2）Nd2Fe14B主相晶粒中有许多富Nd相小片，在氢破碎后形成很多微裂纹，又无大的a-Fe枝晶，因此铸片的粉碎性能很好，确保了在氢破碎和气流磨后可以形成单晶粉末，使粉末定向排列最佳，从而提高磁体的剩磁；（3）“快冷片”中富Nd相分散得很好，使烧结时液相分布最佳，有利于在较低的烧结温度下得到高密度、高矫顽力的磁体；（4）稀土总量可以大大降低，又不会形成缺稀土区域(它会使退磁曲线方形度下降)，这对生产高矫顽力、高磁能积至关重要，同时可以降低Dy、Tb的用量；（5）磁体的氧含量低。

东南大学开发的泡沫铝材料已用于载人航天、卫星平台等高技术项目，研究成果获国家技术发明二等奖。现有技术可制备泡沫铝锭再切割成板，也可利用二次泡沫化技术直接制备获得泡沫铝板，省略切割过程，提供材料出品率，较现有方法的成本更低。

研发阶段/n青砖茶清洁化快速渥堆发酵技术。　　成果简介：传统青砖茶发酵生产周期特别长。原料渥堆时间在夏季要20-30天，在冬季一般为2个月以上；渥堆发酵好的原料进行大堆陈化时，至少需3个月以上的时间。前后算起来，传统青砖茶从原料到可以压制前，至少需耗时4-5个月以上。传统青砖茶整个发酵生产过程，清洁化程度低，占用生产空间严重，人工成本高，且发酵品质难以控制。通过应用本成果技术，青砖茶可以实现从原料到压制成砖，前后仅需20-30天。而且生产的青砖茶香气甜陈，汤色橙红明亮，滋味醇厚，品质优异。全程可以实

城市交通、公共安全领域的数字监控系统已经得到了广泛的应用，成为公共场所必不可少的安 全保障。但是，雾霾天和夜间等天气和气候的变化使得数字监控系统获取的视频图像出现画质暗、对  比度低等问题，从而增加了后续的目标识别与跟踪等工作的难度。本项目以雾霾等恶劣天气和夜间等  低能见度图像为研究对象，通过分析上述低能见度图像的形成原因及特点，提出了一种可同时适用于  雾霾图像、夜晚图像以及夜晚雾霾图像的清晰化处理方法，同时增加自动判别不同低能见度图像类型  的功能，避免人工调整参数的成本损耗，实现对图像整体画质改进与增强。已获国家发明专利（授权ZL201410448950.0）1 项。

项目来源及背景 工业的高速发展带来了物质上的富足、人们生活水平的提高，但同时也对自然环境产生了强烈的扰动，生态指标恶化，对人类生存与健康构成威胁。其中水资源短缺形势更加严峻，世界上已有43个国家和地区缺水(占总面积的60％)，约20亿人用水紧张，10亿人饮用超标水。水体污染明显加重，水资源短缺形势严峻，生态指标逐渐恶化。在20世纪世界人口增加了近3倍，淡水消耗量增加了6倍，其中工业用水增加了26倍，而水资源总量基本保持不变，结果使得人均占有水量急剧下降， 20世纪末人均占有水量减至20世纪初的1/18。正如联合国环境规划署前署长穆斯塔法·拉尔巴所说的那样，水资源短缺将成为21世纪最关键的问题。 钢铁工业属高耗水，高污染的行业，据统计，2004年取水量约为34亿m3，2006年外排废水占全国工业废水的10%。如不采用更加有效的措施，将制约钢产量的进一步扩大（而2006年钢产量突破4亿吨），制约钢铁工业的发展。钢铁工业要实现可持续发展，必须从战略高度出发，节约用水，提高水资源利用效率。 以往，我国工业发展沿袭了发达国家的工业发展模式，尽管经济取得了很大的进步，但是“高投入、高消耗、高污染”的经济发展模式却导致了环境质量的恶化，其中水环境的恶化尤为明显。我国的水环境当前存在的主要问题有三个：一是水资源短缺；二是水污染；三是用水的极大浪费。 多年来，钢铁工业都是从末端治理的角度来处理废水，即污水处理达标后排放，甚至到目前仍有很多企业只看经济效益，未达标即排放，对生态环境造成了不可挽回的影响。随着经济的飞速发展，钢铁企业的大干快上，钢铁工业的废水排放量还要增加，水资源短缺和水质恶化已成为制约钢铁工业发展、破坏生态环境、影响人们生活和身体健康的突出问题。在现有水资源严重短缺的形势下，如果我们既想保持钢铁工业的高速发展，又想节约水资源，把生产对环境的影响降低到最低限度，那我们只有在同样多的，甚至更少的水资源的基础上获得更多的产品和服务。因此，钢铁工业必须从战略高度出发，开发潜力，节约用水。 我国本属资源性缺水国家，长期的重效益、轻环保使得随经济的高速发展带来的后患越来越凸现出来，为此，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》提出了“十一五”期间：单位国内生产总值能耗降低20%左右；主要污染物排放总量减少10%的约束性指标。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》（2006-2020年）：第二重点领域“水和矿产资源”中的第七优先主题综合节水提出了“重点研究开发工业用水循环利用技术和节水型生产工艺”；第五重点领域“制造业”提出的发展思路是积极发展绿色制造，形成高效、节能、环保和可循环的新型制造工艺。 本项目以工业生态学理论为依据，提出“钢铁工业用水生态化治理”这一概念，指出钢铁工业用水生态化治理就是遵从循环经济的3R原则，在企业（分厂）内部、企业（分厂）之间及社会三个层面进行研究，将源头减量化、过程再循环及末端治理再利用结合起来，以整体性原理为指导，在生态系统水平上进行污水的治理与回用，实现钢铁工业水资源利用的“最大化”、污染物排放的“最小化”。这是实现钢铁工业生态化转向的必然选择，也是建设资源节约型、环境友好型社会的必经之路。 项目基本工艺、技术特点及技术指标 （1）项目基本工艺及关键技术 在现有条件下，根据可靠性原则，开发使用绿色环保型水处理药剂。 高效、绿色的阻垢、缓蚀剂 低毒、高效复合絮凝剂 采用絮凝——生物滤料吸附技术，以废治废，高效除油，回收油品。 应用水夹点技术，辅以高效、绿色水处理技术，合理串接，最大限度地利用二次水资源，实现钢铁工业用水的“生态化”治理。 （2）技术特点 引入生态化治理新思路，对钢铁工业用水实行从摇篮到坟墓整个生命周期的控制； 高效、绿色阻垢缓蚀技术处理循环冷却水，在提高浓缩倍数，降低新水消耗的同时，最大限度地避免传统技术所带来的二次污染问题； 高效絮凝配合高效阻垢缓蚀技术处理钢铁工业浊环水，实现100%回用； 应用高效絮凝——生物吸附过滤技术处理并回用钢铁行业中的含油废水，改善处理效果实现无废水排放，同时回收油品，一举多得； 将水夹点技术应用于钢铁工业水处理与回用过程中，采用循环链接技术，逐级合理串接回用二次水源以达到钢铁工业用水的“生态化”治理。 （3）技术指标 确定合理浓缩倍数值为3.0～4.0，对于易实现废水合理串接与回用系统按下限控制； 工业水重复利用率≥98%； 吨钢新水耗量减少10%～30%； 废水外派量减少10%～30%； 废水处理率100%； 废水处理废水达标率100%； 废水外排废水达标率100%。