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。 

非霍奇金淋巴瘤（NHL）是目前发病率增长速度最快的恶性肿瘤之一，高发于青壮年，社会危害大。 “NHL个体化诊疗策略的创新与应用”项目历经16年，依托华南肿瘤学国家重点实验室和国家抗肿瘤新药 临床试验中心，立足于针对中国NHL特点进行创新。在B细胞淋巴瘤方面，建立中国B细胞淋巴瘤新诊疗标 准，提高15-20%的治疗效果；同时发现伴乙肝者在靶向化疗中，易发生治疗相关性肝炎（中国是乙肝大 国，此问题尤为重要）；创建了预防B细胞淋巴瘤靶向化疗相关性肝炎发生的新方法，使治疗相关性肝炎 发生率下降80%，显著提高了治疗的安全性。NK/T细胞淋巴瘤在中国等亚洲国家相对常见，而在欧美国家 罕见。该项目通过构建危险分级和临床分期，制定了NK/T细胞淋巴瘤个体化分层治疗策略，使低危者不用 接受过度治疗，高危者通过提高治疗强度改善生存期；通过研发新的治疗方案和综合治疗模式，建立NK/ T细胞淋巴瘤新的治疗标准，使5年生存率提高约20%。

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。

 传统的植物组织培养的方法是以琼脂为支持物的半固体或固体培养。固体、半固体培养是一个劳动密集型技术，需要大量的手工劳动，导致生产成本居高不下。液体培养易于操控，适合大规模的组培生产，但是由于组培苗长期的浸泡在液体中，无法进行有效的气体交换，组培苗玻璃化情况严重、抗逆性较差，栽培死亡率高，也增加了生产成本。随着植物组织培养产业日益兴盛，传统的固体、半固体培养及液体培养模式已经满足不了产业的需求。新型生物反应器采用间歇浸没培养模式和自动化控制技术，并以半夏等药用植物为材料进行试验，优化该装置的浸没频率等参数，实现了高通量植物种苗的工厂化扩繁。与传统的培养模式作比较，无论在培养周期、种苗质量上均较优。由于通量大，在育种上的应用节省了时间和人力、物力，效率大大提高，达到产业化应用水平。项目技术优势间歇浸没培养系统结合了固体培养（最大化气体交换）和液体培养（营养充分的吸收）的优点，在很多种植物幼苗和体细胞胚体的培养中占有一定的优势，植物的长势情况和增殖率比传统的固体培养、半固体培养和液体培养都要好，所获得的幼苗和体细胞胚体质量高，更能很好的适应环境，移栽成活率较高。间歇浸没培养模式采用程序控制，自动化程度高，大大的减少了劳动力的消耗，生产成本和传统的模式相比大幅度的降低，在商业化生产上占有很大的优势。①.减少甚至避免玻璃化 实验证明，增加通风和植物材料间歇的接触液体培养基是降低玻璃化的有效方法，而间歇浸没培养系统正好具备这两个特征。②.组培苗环境适应性强 利用传统的培养方式获得的组培苗，对环境适应能力较弱，在炼苗阶段由于环境变化较大，一般成活率较低。但间歇浸没系统获得的植物由于在培养时就进行了外界空气的锻炼，因此，绝大多数能够成功的适应环境，炼苗成活率较高。

本项目旨在替代具有污染的电镀技术，开发了新型纳米环保型涂层及涂覆工艺，实现废水、废气零排放，并研发了五轴联动自动喷涂设备。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 本项目旨在替代具有污染的电镀技术，开发了新型纳米环保型涂层及涂覆工艺，实现废水、废气零排放，并研发了五轴联动自动喷涂设备。目前本项目开发的轴瓦涂料已在汽车行业得到认可，性能超过国外产品，取得较好效益，而针对高盐高湿蚀环境开发的船舶涂层材料也已经通过全套测试，项目已具备量产能力。 产品目前已得到安徽美达机电实业实业有限公司、中国万宏集团、宁波连通设备制造有限公司、上海祥生贝克轴瓦有限公司推广使用。其中安徽美达机电已实现销售利润600万，上海祥生贝克轴瓦有限公司采用新技术产品实现利润1000万，中国万宏集团采用本机本项目技术实现销售利润400万。

1.电子、电器线路的图纸设计、技术指导 2.操作程序自动化的设计 研究

传统的植物组织培养的方法是以琼脂为支持物的半固体或固体培养。固体、半固体培养是一个劳动密集型技术，需要大量的手工劳动，导致生产成本居高不下。液体培养易于操控，适合大规模的组培生产，但是由于组培苗长期的浸泡在液体中，无法进行有效的气体交换，组培苗玻璃化情况严重、抗逆性较差，栽培死亡率高，也增加了生产成本。随着植物组织培养产业日益兴盛，传统的固体、半固体培养及液体培养模式已经满足不了产业的需求。 新型生物反应器采用间歇浸没培养模式和自动化控制技术，并以半夏等药用植物为材料进行试验，优化该装置的浸没频率等参数，实现了高通量植物种苗的工厂化扩繁。与传统的培养模式作比较，无论在培养周期、种苗质量上均较优。由于通量大，在育种上的应用节省了时间和人力、物力，效率大大提高，达到产业化应用水平。 项目技术优势 间歇浸没培养系统结合了固体培养（最大化气体交换）和液体培养（营养充分的吸收）的优点，在很多种植物幼苗和体细胞胚体的培养中占有一定的优势，植物的长势情况和增殖率比传统的固体培养、半固体培养和液体培养都要好，所获得的幼苗和体细胞胚体质量高，更能很好的适应环境，移栽成活率较高。间歇浸没培养模式采用程序控制，自动化程度高，大大的减少了劳动力的消耗，生产成本和传统的模式相比大幅度的降低，在商业化生产上占有很大的优势。 ①.减少甚至避免玻璃化实验证明，增加通风和植物材料间歇的接触液体培养基是降低玻璃化的有效方法，而间歇浸没培养系统正好具备这两个特征。 ②.组培苗环境适应性强利用传统的培养方式获得的组培苗，对环境适应能力较弱，在炼苗阶段由于环境变化较大，一般成活率较低。但间歇浸没系统获得的植物由于在培养时就进行了外界空气的锻炼，因此，绝大多数能够成功的适应环境，炼苗成活率较高。 技术成果 本项目已利用新型生物反应器进行了半夏、铁皮石斛、大蒜、百合等经济植物的扩繁。 目前本项目已申请发明专利1项，实用新型专利2项：

壳聚糖作为一种带有正电荷的，可生物降解的天然高分子材料，在食品及医 药领域都得到了广泛的应用。壳聚糖与聚阴离子之间可通过分子间及分子内相互 交联自发形成纳米粒，这种温和纳米粒的形成特性也促进了其在包埋活性物质领 域的应用。 制备了壳聚糖空白纳米粒及包封有活性物质的纳米粒，并将制备的纳米粒添 加到天然高分子材料中制备得到活性纳米复合膜。一方面，纳米粒小尺寸的特殊 性不会对膜的外观（如透明度、色泽等）产生较大的影响，纳米粒的加入能够增 强膜的机械性能，改善膜的透湿、透氧性。另一方面，可以将一些活性物质（如 维生素，多酚类，黄铜类及精油类等）包埋入纳米粒中，制备具有抗菌、抗氧化 等特性的活性膜。 创新要点 （1）加入壳聚糖纳米粒的可食用膜，其抗拉强度等机械性能得到显著提高； 同时，基于壳聚糖本身的抗菌能力，含有空白壳聚糖纳米粒的膜本身具有一定的 抗菌能力； （2）与壳聚糖能够形成纳米粒的聚阴离子可选范围广泛，制备的纳米粒之 间存在的差异性也带来了最终形成膜的性质的可调性； （3）在膜中添加活性物质，可以避免了活性物质与食品体系自身物质之间的不良反应。

该系统是国内首台集机器人技术、自动立体仓储技术、计算机、自动控制等高新技术为一体的用于医院药房的自动化设备。该系统主要由医院药品管理系统、自动上药系统、上药机械手、自动出药系统和自动分拣系统组成。医院HIS系统将取药处方通过以太网发送至本系统，本系统可实现自动配药、自动分拣、自动将药品输送至指定发药窗口的操作。该系统具有药品自动管理和盘点功能，可随时发出缺药和上药信息，上药操作可与发药和分拣操作并行。该系统还具有与其他发药设备通讯的功能，实现医院药房的整体自动化操作和管理。目前该系统的药品储藏量可达800个品种、30000盒以上，处方处理平均周期为20s，完全满足三级甲医院的最大发药量要求。 药品存储量达30000盒；药品品种数900种；单日处理最大处方量1600张；平均单张处方处理速度18秒/张。