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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
一种可视化研究微波等离子体辅助点火的实验装置
本发明公开了一种可视化研究微波等离子体辅助点火的实验装 置，该装置包括：火花塞系统、微波系统、定容燃烧弹系统、光学摄 影系统及控制系统；所述控制系统发出三路存在特定相差的同步脉冲 信号，第一路脉冲信号触发所述火花塞系统产生脉冲高电压用于放电 击穿稀薄混合燃气形成初始等离子体团；第二路脉冲信号触发所述微 波系统产生特定频率及特定功率的微波脉冲向所述等离子体团中耦合 能量以扩大等离子体团实现点火；第三路脉冲信号触发所述光学系统 透过所述定容燃烧弹系统的石英窗聚焦于微波天线与高压电极中心开 始拍摄，记录所述实验的全过程。本发明的装置，保留了微波集成火 花塞的点火方式，能够真实的反映微波等离子体辅助点火的作用过程。
华中科技大学
2021-04-13
冷轧连续退火/热镀锌中试机组过程机数模研究替代与优 化
成果简介宝钢五冷轧连续退火/热镀锌中试机组（以下简称中试机组） 是可进行连续退火、 热镀锌两种工艺于一体的特殊生产线， 该机组的工艺集成是由宝钢自主完成， 没有可以借鉴的成熟工艺控制技术。 带钢在加热炉和均热炉的温度控制的准确性是整个热处理过程至关重要的环节。宝钢中试机组具备了两条生产线的产品生产能力， 它的产品范围广、 工艺要求复杂、 控制难度大。 根据工艺设计和产品的定位， 中试机组的炉子温度采用数学模型控制。 由于中试机组的炉子温度控制模型是使用日本合作方提供的控制
安徽工业大学
2021-04-14
茶叶生产加工一体化信息管理与智能化装备研究
一、项目分类
显著效益成果转化
二、成果简介
在茶园管控方面，取得以下成果：
（1）探明了太阳天顶角、高度角以及太阳光谱中夫琅和费线对于田间光谱采集的影响规律，提出了融合高光谱和深度图像技术的茶树生理信息定量检测方法。其中，茶树氮肥吸收利用检测方法处于国际领先水平；
（2）将共聚焦显微拉曼光谱技术应用于茶炭疽病早期诊断中，可在显症前24h诊断出病害；
（3）研制出茶叶信息的快速高通量远程测量系统及装备，开发了茶园实时监测与精细化管理物联网云服务平台，实现了茶园水肥精准管理和病害防控。
在茶叶加工方面，取得以下成果：
（1）探明了流水线上堆积状茶叶几何形态差异、紧实度对于光谱测量的影响机制，提出了融合图像灰度共生矩阵和指纹光谱特征的品质在线检测新方法；
（2）研制了鲜叶含水率、色素、老嫩度等品质指标的无损快速检测装备，实现了堆积状茶叶品质指标的动态检测；
（3）发明了基于生产线上茶叶原料实时品质信息的加工工艺自适应系统，为茶叶加工智能化奠定了技术基础。
在茶叶生产加工信息管理方法，取得以下成果：
（1）提炼设计出名优绿茶机械炒制的核心作业机构，把扁形名优绿茶加工过程拆分成数道机械炒制流水工序；
（2）探明了扁形名优绿茶机械炒制的关键工艺参数，建立了扁形名优绿茶机械制茶工艺指标数据库和标准；
（3）发明了融合传统工艺与现代化信息集成控制的绿茶数字化连续加工智能控制系统，实现从“凭经验做茶”到“看数字制茶”。
浙江大学
2022-08-15
高速智能堤坝抢险打桩平台关键技术的研究
针对抗洪抢险环境的特殊性和打桩的要求，本项目“高速智能堤坝抢险打桩平台关键技术的研究”在水利部水利部公益性行业科研专项项目经费的资助下，河海大学课题组成员将机械、自动化、液压控制等多学科的先进技术和水利事业的发展需要相结合，开展了对智能堤坝抢险打桩平台一系列关键技术的研究。 课题组将机械、自动化、液压控制等多学科的关键技术和堤坝抢险的特殊要求相结合，提出一种能适应堤坝抢险现场复杂环境、具有陆地和浅水爬行能力的高效率智能化堤坝抢险打桩平台的总体设计方案，并对对液压振动打桩的实验平台，振
河海大学
2021-04-14
大跨度建筑结构温度效应研究及其在全运会场馆中的应用
近年来大跨度建筑结构不断涌现，结构温度效应导致的结构工程问题日益突出，尤其是室外结构或玻璃、膜屋面下建筑结构的太阳辐射非均匀温度效应更为复杂。由于对太阳辐射非均匀温度效应机理缺乏深入研究，导致质量问题甚至工程坍塌等安全事故，造成了严重的经济损失和社会不良影响。因此，项目组在国家和省部级项目的支持下，对太阳辐射作用下大跨度建筑结构非均匀温度效应机理与分析方法开展研究。
天津大学
2021-04-10
地下工程混凝土结构早期性能演化机理及其工程应用研究
近十年来，大型地下工程尺度达数百米、体量增至上万平方米；建设条件和使用环 境的特殊性给这类地下工程的施做带来极大的挑战。针对地下工程结构现浇混凝土施工 的特征，项目研究从混凝土材料与构件早期性能测试、地下工程混凝土结构早期性能设 计方法、以及施工控制技术等方面展开。 项目研究内容涵括混凝土材料科学与技术、结构设计方法、施工技术与组织等方面 的技术难题。理论方面研究了混凝土材料微观结构形成的物理化学变化与内部温度场、 湿度场的复杂作用过程，并考虑结构宏观层次荷载产生的应力场，建立了多场耦合作用 下复杂结构早期物理力学性能演化机理模型；在早期性能试验测试技术研究中，首次建 立了混凝土主动约束早期变形性能试验方法和操作程序，自行研发了试验装置与自动测 试仪器；融合地下工程混凝土结构早期变形、抗裂能力等提出了地下结构早期性能设计 方法，突破了承载能力极限状态设计的思想；通过仿真分析指导工程实践，结合现场远 程监控技术，实施混凝土改性、构件抗裂设计、养护技术等控制早期性能演化的技术措 施。 研究成果已成功应用于超高层建筑、地下综合体、隧道工程等数十项重大工程，并 为日本地铁 13 号线混凝土早期变形性能分析和香港金门公司地下工程早期变形控制所 采纳，取得了良好的效果。 研究成果的应用不仅可提高地下工程质量，保障其预期服役性能；还可促进信息技 术在传统土木行业的应用；同时，混凝土结构早期性能设计方法的思想可应用于其他结 构工程，对于保障基础设施可持续发展有重要意义。
同济大学
2021-04-13
面向大科学工程的系统可靠性理论及应用研究
项目着眼于质量管理学与运筹学等理论和应用发展的新角度，从任务阶段、阵列式结构、数据不确定性、综合保障和全寿命周期成本等视角，综合研究大科学装置可靠性设计和工程管理的优化策略与方法，获得软件著作权“科学装置建设项目可靠性知识管理系统V1.0”，形成了规范的项目质量与可靠性数据管理体系和有效的分析方法及工具，建立了切实有效的神光激光装置急用的可靠性分析知识库系统，填补了国内空白。本项目总体研究水平达到国内先进水平，省内领先水平，研究成果是一项科学工程与软科学研究相结合的优秀成果，具有重要的理论和应用价值
电子科技大学
2021-04-14
长安大学李宇亮教授在《德国应用化学》发表最新研究成果
李宇亮教授研究认为，近年来，配位聚合物（CPPs）因其灵活的性质可调性，成为设计和制备无机锌基材料的优质来源。
长安大学
2022-06-08
一种应用于固体燃料燃烧机理研究的可视装置
（专利号：ZL 201410326059.X） 简介：本发明公开了一种应用于固体燃料燃烧机理研究的可视装置，属于燃烧实验加热设备领域。本发明中内管与外管之间形成的环形空腔为加热腔，在外管的外周设置有耐火隔热层，耐火隔热层上设置有窥视窗；样品推送装置安装于炉体的第一密封法兰，该样品推送装置用于将固体燃料送入炉体的内部；进排气系统安装于炉体的第一密封法兰和第二密封法兰上，该进排气系统用于调整炉体内部的燃烧气氛及压力；数据采集系统分别与进排气系
安徽工业大学
2021-01-12