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基于相变材料的片上光电存算一体化器件的研发
现阶段所设计的存算一体器件单元结构如图 1 所示: 器件的基本结构由波导和功能层(由下到上分为加热层、电极层、保护层、相变材料(硫系化合物)层)所构成。拟通过在当前流行的绝缘层上硅(SOI)光子平台上集成四氮化三硅光波导的方式实现器件的光学读取功能,即在非常厚的硅衬底层上生长一层绝缘层二氧化硅和波导层,然后在基片上通过光刻、显影、刻蚀等工艺制备四氮化三硅波导。功能层主要用于实现器件的电学写入功能。加热器层的主要用途是与相变材料层形成电接触,通过较小的接触面积使接触处的热量集中,从而可以在较小的电压或电流下使相变材料发生相变。因此需要加热器层具备较好的导热和导电性能,同时在近 C 波段具有较低的光损耗,可采用石墨烯。电极层可用于提供相变材料器件单元所需要的编程电脉冲。当前拟采用硒掺杂的相变材料合金(如 GSST)作为器件的核心功能层的相变材料。该材料在通信/非通信波段显示了极低的光损耗和更高的品质因数,且相变前后在通信 C 波段具有足够大的光学常数反差,可在更恶劣的高温环境下进行操作,适用于硅基光子器件应用。 采用的主要技术手段包括: ① 依托于相变材料的电致和光致相变特性,通过电学编程、光学读取的方法实现器件的存储、算术运算和逻辑运算功能:  存储功能的实现:拟利用相变材料晶态低透过率和非晶态高透过率分别代表二进制中的‘1’和‘0’,实现数据存储(编程)功能。例如在电极两端施加合适的电脉冲,所产生电流流经加热层时,生成的热量主要集中在加热层和相变材料层接触处,使得接触处的相变材料发生相变,实现存储功能。在完成上述编程操作后,从器件波导输入端输入读取连续光。由于相变材料功能层对光强的吸收能力在编程和非编程区域间存在着显著的差异,因此当输入光经过波导后,其能量会因为相变材料编程区域的吸收而发生改变,进而显著改变输出光强能量。所以通过测量输入输出光强的能量之比(即透过率),可实现对先前编程区域的读取。  算术和逻辑功能的实现:通过调整编程电脉冲的幅度和宽度可以动态调控相变材料的相变程度,使得器件的中间透过率值可用于代表不同的数值,实现多级存储功能。所以拟采用输入脉冲数量对应加数的方法实现标量加法计算。同时由于所设计器件的读取连续光输出功率可视为读取连续光输入功率和器件透过率的乘积,因此可采用将输入功率和透过率作为被乘数和乘数的方法实现基本乘法运算。除此之外还可以将器件功能层的初始状态设置为非晶相,把晶化脉冲幅值和不足以产生晶化的脉冲幅值分别作为输入逻辑‘1’和‘0’;同时设定一个判定阈值并与编程后器件透过率的变化率进行对比,把高于和低于阈值的透过率变化率分别作为输出逻辑 ‘1’和‘0’;通过合理选择编程脉冲有望实现各种逻辑功能输出。 ② 基于器件透射率可调特性验证其实现神经突触的可行性。并依托所设计人工突触构建人工神经网络芯片,实现图像、语音和文本识别功能:  突触可塑性是大脑记忆和学习的神经生物学基础,也是人工类脑器件需要实现的首要功能。为实现突触可塑性,拟把相变材料和波导之间的耦合区域视为仿生神经突触,左右两端电极分别代表突触前和突触后,分别施加在两端电极上的电脉冲则作为突触前和突触后刺激。通过调节从左右两端电极输入耦合区域的电脉冲时间差对耦合区域的光透过率进行连续调控,进而依托于上述存算理论模型和实物器件仿真和实验实现仿生神经突触的脉冲时序依赖可塑性(Spike-Timing-Dependent-Plasticity, STDP)。  将不同波长的光脉冲序列输入所设计的突触单元, 经过相变材料的作用,脉冲强度发生变化,对应于乘法器。进而借助于微环结构,将不同波长的脉冲导入进同一波导中,该功能类似加法器。相加后的脉冲光强较小时,读取光与微环发生共振,在输出端口没有光强输出。当光强达到一定的阈值后,读取信号不再和微环发生共振,而是传播到输出端口。这一过程类似神经元脉冲信号的激发,实现了非线性激活函数的功能。利用上述的单个神经元结构,验证其监督式机器学习和非监督式机器学习。对于监督式机器学习,权重的数值通过外部管理器设置;对于非监督式机器学习,不再需要外部管理器来设置权重值,而是通过输出光脉冲进行反馈控制,调整权重值。在单个神经元结构的基础上,更复杂的光学脉冲神经网络结构,证明该结构的可扩展性。拟设计的神经网络中的每一层结构包括三个功能单元,即收集器、分发器和神经突触结构。收集器将上一层不同波长的光脉冲信号收集到同一根波导中,分发器将光脉冲分发给多个神经元,神经突触结构则产生光脉冲信号,输入给下一层结构。基于上述结构实现图片、语音和文本的识别。 创新性分析:①首次研究了一款基于“电学编程、光学读取”模式的光电混合存算一体化器件。与传统电学存算一体化器件相比,拟研发的器件可以进行长距离的信息传输,具有传输带宽高、信号间延迟低、损耗低、抗干扰、集成密度高等优点。②采用硒(Se)掺杂的相变材料作为存算一体化器件的核心功能材料。与采用其他相变材料的存算一体器件相比,以硒参杂的相变材料作为功能材料的存算一体器件有望展现出极低的光损耗。③提出了一种基于“电学脉冲刺激、光学权重调节”的人工神经突触。该突触器件有望成为未来通用型人工神经突触,填补了光电混合型人工突触的技术空白。 先进性分析:①所提出的光电混合工作模式使得该存算一体化器件不但具有传统集成电路的高密度特性,且兼具光通信技术的宽频带、低延迟、抗干扰的优越性能。②所采用硒参杂的相变材料不但继承了传统材料具有的快速相变转化速度、低功耗和稳定性强等特性,且本身在通信波段非晶态透明的同时还保持了相变前后足够大的光学性能差异的特点。③所设计的突触继承了人工电子突触和全光突触的优点,具有高集成度、低功耗、超快响应时间、稳定性强等优点。 独占性分析:根据已取得成果正在撰写专利,以获得该关键技术的独有权。 
南京邮电大学 2021-05-11
一种基于片上系统的无线温湿度监控节点及其监控方法
本发明公开了一种基于片上系统的无线温湿度监控节点及其监控方法,所述无线温湿度监控节点包括均单片机CC430、数字温湿度传感器SHT11、聚合物锂电池、天线、32.768kHz的低频晶振、26MHz的高频晶振和JTAG调试口。本发明利用无线温湿度监控节以及其监控方法,不仅在环境的安装部署上极为简便,在维护或者改装变迁上也非常方便;另外本发明是休眠和工作之间来回切换,极大程度的降低了功耗,而且也有效的避开了多个节点之间的相互干扰。
四川大学 2016-10-27
一种用于制造片材与柔性薄膜复合叠层的系统及方法
本发明公开了一种用于制造片材与柔性薄膜复合叠层的系统及其方法,所述系统沿着薄膜输送方向依次包括开卷装置、第一检测装置、上料装置、压合装置、第二检测装置、裁切装置、第三检测装置、下料装置以及收卷装置。其中开卷和收卷装置分别用于将薄膜展开和缠绕收卷,上料和压合装置分别用于真空吸附片材和将片材在薄膜上叠合,裁切装置用于对复合叠层执行断点切断,第一、第二和第三检测装置用于检测柔性薄膜的输送、叠合对位和裁切效果予以检测和反馈,下料装置用于对复合叠层执行下料及分类处理。通过本发明,能够保证薄膜的稳定输送及其与片材之间的精确定位,防止片材出现弯曲和脆裂现象,而且便于对复合叠层进行裁切和分类处理。
华中科技大学 2021-04-11
汽车自适应底盘控制系统研究与开发
目前,乘用车的运动性和舒适性存在一定的相互冲突,若将汽车的悬架系统调教的路感比较清晰,也就是能够感觉到明显的运动性,这必然会使舒适性大打折扣;反之,要获得良好的舒适性,路感(运动性)就会变得模糊,悬挂系统的调校原则就是在运动感和舒适感之间平衡。自适应底盘控制系统,亦称动态底盘控制系统(Dynamic Chassis Control,DCC),能够针对路面条件、驾驶工况及驾驶员要求实现四个悬架阻尼的自适应可变调整,将汽车底盘调节成“正常型”(Normal)、“运动型”(Sport)和“舒适型”(Comfort)三种模式,同时还配备有可自动调节电动助力转向系统(EPS)。装备了DCC动态底盘控制系统的汽车能够在保持了路感清晰的基础上,也可以感受到前所未有的驾乘舒适性,根据不同的驾驶环境相应的选择运动性底盘还是舒适性底盘,使底盘能始终将行驶条件实时地与驾驶者的意愿完美地配合并维持其平衡。DCC通过可调节减振器和电动助力转向解决运动性底盘和舒适性底盘的设计冲突,同时兼顾了乘坐舒适性和操纵稳定性,能够有效解决汽车操作稳定性与乘坐舒适性技术难题。
同济大学 2021-02-01
一种混合动力汽车的仪器仪表系统
本发明提供了一种混合动力汽车的仪器仪表系统,其包括控制器和检测单元和显示单元,检测单元实时地检测车辆的车速,输出功率和蓄电池电量水平.控制器对检测单元传送来的距离信息和车速信息进行计算,判定车辆是否处于安全的再生制动距离中.本发明的仪器仪表系统可帮助驾驶员判定是否可以采用再生制动的方式制动,提高再生制动的安全性.另外,显示单元还包括制动模式提示功能;控制器还基于检测单元检测到的车速,输出功率和蓄电池电量水平估算在纯电动模式下车辆能够行驶的里程数.本发明的仪器仪表系统其可以直观地反映出仅采用纯电动模式工作时,以当前的车速行驶,蓄电池可以续航的里程数.
东北石油大学 2021-04-30
汽车自适应底盘控制系统研究与开发
项目成果/简介:目前,乘用车的运动性和舒适性存在一定的相互冲突,若将汽车的悬架系统调教的路感比较清晰,也就是能够感觉到明显的运动性,这必然会使舒适性大打折扣;反之,要获得良好的舒适性,路感(运动性)就会变得模糊,悬挂系统的调校原则就是在运动感和舒适感之间平衡。自适应底盘控制系统,亦称动态底盘控制系统(Dynamic Chassis Control,DCC),能够针对路面条件、驾驶工况及驾驶员要求实现四个悬架阻尼的自适应可变调整,将汽车底盘调节成“正常型”(Normal)、“运动型”(Sport)和“舒适型”(Comfort)三种模式,同时还配备有可自动调节电动助力转向系统(EPS)。装备了DCC动态底盘控制系统的汽车能够在保持了路感清晰的基础上,也可以感受到前所未有的驾乘舒适性,根据不同的驾驶环境相应的选择运动性底盘还是舒适性底盘,使底盘能始终将行驶条件实时地与驾驶者的意愿完美地配合并维持其平衡。DCC通过可调节减振器和电动助力转向解决运动性底盘和舒适性底盘的设计冲突,同时兼顾了乘坐舒适性和操纵稳定性,能够有效解决汽车操作稳定性与乘坐舒适性技术难题。应用范围:自适应底盘控制技术能够应用于所有乘用车的底盘控制,只要装备阻尼可调减振器和动态底盘控制器,就可以有效解决汽车操作稳定性与乘坐舒适性技术难题,应用前景广阔。项目阶段:批量生产效益分析:(1)提高车辆驾乘舒适性,缓解驾驶疲劳 DCC系统的开发应用可以提高车辆的乘坐舒适性,缓解长时间驾驶、路面不平和特殊工况导致的驾驶疲劳,增加人们的驾车愉悦感。 (2)有效避免交通事故发生,保护人民生命财产安全 汽车DCC系统的推广使用可以有效地改善行车安全性,避免因驾驶员主观因素(疲劳、疏忽、驾驶经验不足等)或复杂行车环境(前方车辆突然刹车、变道等)引起的交通事故,减少人员伤亡和财产损失,保护人民的生命财产安全。 (3)极大促进我国汽车产业发展 本项目开发的DCC系统具有成本低、集成度高、易推广特点。项目的成功实施,将推动DCC产品的批量生产及装车,促进我国汽车产业的发展。 (4)培养高水平人才,增加就业 本项目开展过程中将培养高水平技术开发与应用人才,在以后的推广应用中将创造大量的工作岗位,缓解就业压力。
同济大学 2021-04-10
一种多功能汽车发动机翻转装置
成果描述:本实用新型公开了一种多功能汽车发动机翻转装置,包括翻转机构和控制架,翻转机构包括翻转架、左支撑架、右支撑架、下支撑架和蜗轮蜗杆机体;翻转架左右两端通过轴承分别与左支撑架和右支撑架相连,翻转架由左框架和右框架构成,翻转架开设有压轨滑槽,压轨滑槽通过螺栓安装有翻转架压轨,翻转架压轨连接左框架和右框架;下支撑架由左支撑件和右支撑件构成;控制架上设有水平面板、翻转面板和导轨槽,翻转面板背面连接有支撑架,支撑架下端连接导轨槽;所述控制架通过螺栓连接槽和连接螺栓与左支撑架固定连接。本实用新型与现有技术相比的优点是:本实用新型结构简单,功能多样,工作可靠,既保证了发动机拆装的应用,也满足了发动机运行的需要。市场前景分析:本实用新型与现有技术相比的优点是:本实用新型结构简单,功能多样,工作可靠,既保证了发动机拆装的应用,也满足了发动机运行的需要。与同类成果相比的优势分析:国内领先
成都大学 2021-04-10
分布式驱动电动汽车动力学控制
在国内率先开展基于轮毂电机的分布式驱动电动汽车相关研究工作,首次实现分布式驱动电动汽车的规模示范和应用测试(2010年世博会),与国内主要的乘用车、大客车和特种车企业均有深入合作,相继研发十余款分布式驱动高性能轿车、低地板大客车和差动转向全地形特种车
同济大学 2021-04-10
一种智能汽车倒车辅助系统及辅助方法
本发明公开了一种智能汽车倒车辅助系统及辅助方法,其功能为显示汽车后方障碍物并测量其到车身的距离,直观的标示汽车倒车所需宽度。系统包括结构光投射器、两个摄像头、倾角传感器、中央视频处理模块以及液晶显示屏。结构光投射器用于投射结构光到汽车后方区域;两个摄像头用于采集汽车后方的两幅图像;倾角传感器用于获取汽车实时的姿态信息;嵌入式中央视频处理模块用于对两个摄像头采集的图像处理,并结合倾角传感器获取的汽车姿态信息计算出汽车后方物体的距离。液晶显示屏用于显示倒车视频和倒车路径。本发明很大程度上提高了倒车的便捷性,利于避免不必要的相撞,具有使用灵活、反应迅速、测量精确、适用面广、功能易扩充的优点。
浙江大学 2021-04-11
汽车音响及多媒体信息面板视觉检测系统
综合运用数字图像处理、精密测量以及模式识别等技术,构造柔性计算机视觉检测系统,实现不同类型的汽车音响及多媒体信息面板各的高分辨率、高精度、实时的在线质量检测。 系统的主要功能包括: (1)亮度检测,系统能够检测面板或按键的背光状态及其亮度参数。 (2)检测面板或按键字符的有无、完整性及正确与否;检测字符表面污渍、印刷偏移;键盘按键位置;对检测的缺陷进行统计,可以保存和显示统计数据。 (3)显示字符的缺陷及完整性检测,显示器件的表面缺陷检测。 (4)系统具备电流测试功能(多种状态下的电流:暗电流、LED电流、VFD+LED电流等)。 (5)通信功能测试,系统兼备LIN总线、CAN总线(包括SINGLE_WIRE CAN)、I2C总线、K_LINE总线、SPI总线、RS232总线等可以对不同通信方式的产品进行控制与测试。
上海理工大学 2021-04-11
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