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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
一种高压输电线路绝缘子清扫与检测机器人
本发明公开了一种高压输电线路绝缘子清扫与检测机器人，包括可以绕旋转轴向两边打开的环形框 架和控制箱，环形框架包括通过多个辅助支架固定相连的上层支架和下层支架、以及通过清扫层升降机 构可上下移动的中层支架，上层支架上设有用于夹住绝缘子的上夹爪，上夹爪上设有检测装置，中层支 架上设有清扫装置和夹持绝缘子裙部的辅助夹爪，上层支架和下层支架之间还设有通过夹爪层升降机构 上下移动的下夹爪，与转轴相对的环形框
武汉大学
2021-04-14
Nature子刊！国防科技大学在石墨烯领域取得重要突破
近日，国防科技大学前沿交叉学科学院朱梦剑-秦石乔课题组与北京大学化学与分子工程学院彭海琳课题组合作，设计了一种梯度表面能调控的复合型转移媒介，实现了晶圆级超平整石墨烯向半导体衬底的干法贴合与无损释放。
国防科技大学
2022-10-10
石河子大学参加第61届高博会 代斌作论坛主旨演讲
4月15日-17日，第61届中国高等教育博览会在福州举行。我校党委副书记、校长代斌，党委常委、副校长李剑带领党办校办、研究生院（学科建设办公室）相关负责人等参会。
石河子大学
2024-04-19
电子模拟功率负载
电子模拟功率负载是一种利用电力电子技术、计算机控制技术及电力系统技术设计实现的。用于对各种直流电源进行考核实验的实验装置，主要作用是替代传统的实际耗电方式运行的电阻型功率负载进行相关的功率实验，与电阻型负载相比它有以下的优点：在完成测试功率实验的前提下，将待试设备的输出能量反馈到电网，节约了能源，不产生大量的热能，避免了试验场所温度升高。并且具有如下几项特点： 1.不需体积庞大的电阻箱及冷却设备，节约了安装空间。体积小，重量轻。 2.模拟的功率连续可调，使用范围增加。 3.采用能量回馈方式，试验场所不必配备大容量的电源，降低了供电容量的开支。 4.反馈的电能可设为超前无功的形式，对电力系统进行功率因数补偿。 应用范围与市场前景： 该电子模拟功率负载可普遍应用于通讯电源出厂试验、各种整流柜出厂试验、牵引动力试验、大功率充电电源试验、蓄电池放电试验、电机出厂试验、柴油机汽油机出厂试验、汽车动力性能试验、电解电镀电源出厂试验等场合。 随着国民经济的发展，人们对能源的要求及试验自动化的要求越来越高，工业、交通等场合越来越需要大功率试验手段，能源的紧缺使得能耗的费用也越来越高，基于节约能源减少开支和试验自动化的要求，该装置将有广泛的应用前景。 经济效益分析： 设备投资用所节约的电费在一至两年内收回；若考虑使用该设备后节省了供电容量、减少了安装空间的费用，设备的投资将在一年内收回。 以50kVA的试验设备为例，通讯电源的出厂试验要求有72小时的连续运行，若该设备在全年内用足80%的时间，该机效率为90%，可节电50（kW）×360（天）×24（小时）×80%×90%=311040度，以每度0.5元计，一年节约电费15.5520万元，若以每台设备25万元计，大约一年半的时间可收回设备投资，若再综合考虑到电网容量的节约及安装场地的减少，则可在一年内收回设备投资。
北京交通大学
2021-04-13
电子式互感器
1 成果简介新型的数字式互感器（光电互感器、智能互感器、电子互感器）与传统的电磁互感器有着本质的区别：数字互感器输出的是数字信号，而传统的电磁互感器输出的是模拟信号。电子式电流互感器是传统电磁式互感器的换代产品，是数字化、智能电网所必须的基础设备。 图 1 10/35KV ECT/EVT 图 2 悬挂式 220KV EVT 图 3 柱式 110KV ECT 产品特点：绝缘结构简单，体积小，重量轻；不存在磁饱和与铁磁谐振问题，以高速、准确、抗干扰的宽频带性能来测量电流、电压；采用光纤或其它加强绝缘方式实现高电压回路与二次低压回路在电气上的完全隔离，保护二次设备和工作人员的安全；频率响应范围宽，可进行高压电力线上的谐波、暂态电流、高频大电流与直流电流的测量；无充油而产生的易燃、易爆等危险；电子式互感器低压侧的输出为弱电信号，不存在传统互感器在低压侧会产生的危险；既输出模拟量，也能实现输出数字化。有利于实现变电站数字化和智能化。技术特点：不存在二次短路；简化二次回路，消除二次接地故障；计量更为精确；保护更加可靠。主要技术参数：电压： 10 - 750kV电流： 10 - 10000A准确度： 0.2S（ ECT） 0.2S（ EVT）项目特点：传统式互感器的替代产品、智能电网发展之必要条件；自主创新、技术先进且成熟和系列化；除电子式互感器外，还可研制其他各种电量、非电量传感器。2 应用说明电子式互感器可应用于变电站、高压线路开闭所、开关柜、 环网柜等。3 效益分析初步投资规划见下表： 4 合作方式商谈。5 所属行业领域先进制造。
清华大学
2021-04-13
电子式互感器
1 成果简介新型的数字式互感器（光电互感器、智能互感器、电子互感器）与传统的电磁互感器有着本质的区别：数字互感器输出的是数字信号，而传统的电磁互感器输出的是模拟信号。电子式电流互感器是传统电磁式互感器的换代产品，是数字化、智能电网所必须的基础设备。 图 1 10/35KV ECT/EVT 图 2 悬挂式 220KV EVT 图 3 柱式 110KV ECT 产品特点：绝缘结构简单，体积小，重量轻；不存在磁饱和与铁磁谐振问题，以高速、准确、抗干扰的宽频带性能来测量电流、电压；采用光纤或其它加强绝缘方式实现高电压回路与二次低压回路在电气上的完全隔离，保护二次设备和工作人员的安全；频率响应范围宽，可进行高压电力线上的谐波、暂态电流、高频大电流与直流电流的测量；无充油而产生的易燃、易爆等危险；电子式互感器低压侧的输出为弱电信号，不存在传统互感器在低压侧会产生的危险；既输出模拟量，也能实现输出数字化。有利于实现变电站数字化和智能化。技术特点：不存在二次短路；简化二次回路，消除二次接地故障；计量更为精确；保护更加可靠。主要技术参数：电压： 10 - 750kV电流： 10 - 10000A准确度： 0.2S（ ECT） 0.2S（ EVT）项目特点：传统式互感器的替代产品、智能电网发展之必要条件；自主创新、技术先进且成熟和系列化；除电子式互感器外，还可研制其他各种电量、非电量传感器。2 应用说明电子式互感器可应用于变电站、高压线路开闭所、开关柜、 环网柜等。3 效益分析初步投资规划见下表： 4 合作方式商谈。5 所属行业领域先进制造。
清华大学
2021-04-13
智能电子膝关节
本成果是一种自动适应步速控制的智能膝上假肢，包括：假肢体，可弯曲和伸展双向阻尼调节的电控液压膝关节；步态数据传送系统；控制假肢进行步行速度自动跟随和模式（路况）适应的计算机控制系统。可选配健康腿步态在线检测机构，将健康腿的步态数据作为假肢的跟随目标值通过步态数据传送系统送至假肢中的微处理器中，微处理器通过信号分析，计算出健康腿的瞬时角度和角速度，用于假肢跟随的目标量。
上海理工大学
2021-04-13
电子制作实验室
控制器开发：控制系统平台底层软件开发、硬件电路设计、电路板制作焊接、后期的调试与维护工作；产品验证：可完成控制器的温度、振动、盐雾等可靠性验证；物料保管：为公共实验平台的小型设备及电子元器件提供便捷的保管场地及环境
扬州大学
2021-04-14
柔性电子传感器
柔性可拉伸电路可以实现可穿戴的压力和脉搏信号测试。
哈尔滨工业大学
2021-04-14