科大奥锐在《大学物理实验选课系统》的基础上，结合200多所高校实验中心的实际需要，采用最新技术进一步完善了各种功能而推出的《教学管理与选排课系统》，包含实验教学排课、学生自主选课、成绩管理、智能统计等。丰富了教学辅助手段，细化了各项管理，进一步体现以学生为主体、教师为主导的实验教学模式。是目前国内适用于包括实验教学、开放式教学的选排课较为成熟的一款软件。目前已在国内南方科技大学、中国地质大学、大连工业大学、石河子大学、解放军信息工程大学等100多所高校得到实际应用。 利用本系统，可以在现有师资力量的前提下，通过允许学生自主选择实验课程、自主选择实验内容、自主选择上课时间，提高实验教学的开放性。同时，又通过人性化的统计分析功能，实验课程管理员能够容易掌握学生上课的动态信息，防止教学过程中学生乱选课、少选课等情况发生，保证教学秩序的正常进行。 系统既可作为独立的产品为实验中心选排课服务，也可作为实验教学信息化建设整体方案的基础平台与科大奥锐《开放式实验室管理系统》 、《物理实验预习与自动评判系统》等系统数据共享、协同工作，为实验中心信息化建设提供有力的工具。 教学应用模式： 1.  开展开放性教学，实现学生为主体、教师为主导的实验教学模式： 利用系统的排课功能，设置好教师教学安排，学生选课规则（必修实验项目数，选修实验项目数等）；学生根据个人兴趣，自主选择实验项目和实验时间，满足学生个性化实验教学。 系统根据实际教学安排，可统计出真实的教学工作量。 2.  开展传统的教师主体的实验教学： 利用系统的排课功能和协助学生选课功能，指定实验教学安排，教师、据教学安排打印课表，完成实验。系统根据实际教学安排，可统计出真实的教学工作量。 3.  结合《网上教学环境》，师生多层次的交互： 系统教学安排和选课情况，动态生成实际教学关系，自动在《网上教学环境》形成课程-实验-教师-学生的交互论坛，实现师生深层次交互。 4.  结合《开放式实验室系统》系统，实际实现实验室全天候的开放： 系统教学安排和选课情况，动态生成实际教学关系，自动在《开放式实验室系统》生成实验室派位关系，自主进入实验室完成实验。 结合《物理实验预习与自动评判系统》完善实验预习环节，提交实验教学质量和水平。 系统教学安排和选课情况，自动在《物理实验预习与自动评判系统》自动生成实验预习安排，学生预习成绩实验前自动返回系统，真实反映了学生预习情况。 功能模块： 1.  工作流程 2.  系统用户角色描述 系统教学管理分为五种角色：学生，教师，课程负责人，教务管理员和系统管理员。每类角色的用户登录分别进入不同的窗口，实现各自的操作。 学生：选修实验课程，选修课程实验，课表查看，成绩查询。 教师：课表查看，课表打印，成绩录入及查询 ，个人工作量查看。 课程负责人：初始化课程属性设置，实验项目设置管理，实验开课时间设置，实验课表设置，学生选课设置，课表查看，实验成绩管理，实验教学查询，教学通知公告管理等。 教务负责人：课程信息查看，查看学生成绩，查看教师工作量统计，教学通知公告管理。 系统管理员：教学基本信息管理，包含学期、院系班级、实验室、课程信息、节假日等；师生人员管理；数据库备份、还原的数据维护工作。

城市三维空间管理是城市特色与形象塑造的重要手段，是城市建设管理的重要任务，依托数字化管理平台，提升管理的科学理性、效率、效果以及智能化水平。以威海三维空间智能管理数字化平台实践项目为依托，融合团队目前所拥有的近50项相关专利技术，展开了基于多源大数据的万维沙盘建构、三维空间管控要素的谱系化建构、三维空间管控引导的智能规则、人机交互机制下的智能管理应用场景等相关研究，完成智能管理数字化平台的建设，并投入到日常的城市建设管理之中，大幅度提升了管理工作的科学性与工作效率，取得了良好的实践效果。

成果介绍城市三维空间管理是城市特色与形象塑造的重要手段，是城市建设管理的重要任务，依托数字化管理平台，提升管理的科学理性、效率、效果以及智能化水平。以威海三维空间智能管理数字化平台实践项目为依托，融合团队目前所拥有的近50项相关专利技术，展开了基于多源大数据的万维沙盘建构、三维空间管控要素的谱系化建构、三维空间管控引导的智能规则、人机交互机制下的智能管理应用场景等相关研究，完成智能管理数字化平台的建设，并投入到日常的城市建设管理之中，大幅度提升了管理工作的科学性与工作效率，取得了良好的实践效果。技术创新点及参数1、平台在集成了城市设计二三维成果、城市基础地理数据、包括多规合一与控规等其他规划编制成果等三大类、50+层数据的基础上，有能力进行相对复杂的城市空间指标测度，如错落度计算、天际线分析等。2、平台中录入并集成了中心城区城市建设用地所有地块约35000条管控规则，初步实现了管控规则的智能化应用，平台中开发出以下六大场景应用：相关规划的要求核提、方案报批的智能审查、多方案的智能比选、规划要点的智能生成、建筑方案的精细审查、规划实施的智能监测。3、据规划分局的管理人员透露，之前需要15-20个工作日，甚至更长时间处理的工作量，在借助于数字化平台辅助的基础上，1-2个工作日即能完成，大幅提升了规划管理部门的工作效率，同时审查结果更加准确、全面。市场前景本智能管理数字化平台成果能逐步推广至全国各大中小城市，能有效提升规划管理工作的效果与效率，同时为规划管理理性决策提供技术支撑，具有较好的发展前景。同时，平台可逐步扩展多源大数据，为未来的数字城市、智慧城市建设提供一定的方法与保障。

因为“熊猫血”的人群数量很少，在临床输血中常常供不应求，在紧急状况下能否及时得到“救命血”成为关系到“熊猫血”受血者生命存亡的关键因素。 为解决这一难题，浙江大学化学系唐睿康教授和浙江大学医学院附属第二医院/转化医学研究院王本副教授联合研究团队成功研制出“通用熊猫血”，通过细胞膜锚定分子在红细胞表面构建聚唾液酸-盐酸酪胺的凝胶网络，实现了“通用熊猫血”的人工构建和安全输血。 北京时间2020年3月21日，这项研究发表在国际知名期刊《科学进展》（Science Advances）上，论文的共同第一作者为浙江大学化学系博士生赵玥绮和医学院博士生范明杰，共同通讯作者是浙江大学化学系唐睿康教授和医学院王本副教授。 唐睿康、王本团队用将RhD阳性的红细胞改造成RhD阴性的。 从结构上看红细胞，它的膜表面结构是双层柱状的磷脂分子，嵌在“柱子”上的是球状的膜蛋白，整个结构就好像是滴在水面上的油膜，这样的结构具有较强的形变能力。D抗原就是嵌在这样的结构上，浙大科研团队通过再造一层细胞膜表面结构，把D抗原的触角掩藏起来。 科学家们是怎么做到的呢？ 他们通过在细胞膜上引入特殊设计的锚定分子，用类磷脂分子复制出一根根“柱子”锚定在红细胞膜表面，然后再通过复制细胞膜最外层唾液酸分子的材料，将聚唾液酸-盐酸酪胺的凝胶网络均匀地构建在细胞表面。当然，“柱子”和新的膜不会自主交联，科学家通过引入固定酶分子并借助酶催化反应将两者“粘住”形成稳定的结构 。 由此，原来红细胞膜上探出头来的触角，也就被掩蔽在了“防护网”中。 有了这样一层“伪装”，抗体就识别不出抗原了，不会引起免疫反应，也就不会发生排异了。“我们这项研究把RhD阳性的红细胞变成了好像是没有RhD抗原的红细胞，这样在临床上，病人有望不需要RhD血型匹配就可以应急输血。 ”王本说。 RhD阴性血即“通用熊猫血”的制备过程示意图这个实验设计中最大的难度，就在于保持红细胞原有的物理性能及生理功能。 他们所设计的三维凝胶网络对红细胞表面的修饰是一种全新的策略，由于其优越的生物亲和性和对细胞膜表面抗原的掩蔽作用，可将RhD阳性的红细胞转换为可供RhD阴性受血者输血的“通用熊猫血”， 针对RhD阴性稀有血型的临床输血问题给出了新的化学生物学解决方案，体现了化学和医学的交叉融合。 目前，“通用熊猫血”已经在小鼠体内实现了安全的单次及多次输血，具有正常的体内循环时间；同时也在兔子体内验证了RhD抗原的完全掩蔽，且不具备免疫原性。 总体来说，这项研究展示了良好的临床转化前景。 王本透露，下一步除了继续推进“通用红细胞”的研究工作之外，临床上血小板的输注也要考虑配型，面临的问题比红细胞配型更麻烦，目前相关的延伸研究正在筹划。“在不久的将来，或许能够有更多通过化学生物学方法改造细胞的手段，赋予细胞更多新的功能，并在医学中探索其应用的可能。” 该研究受到国家自然科学基金（81570168，21625105，31822019）及浙江省杰出青年基金（LR16H180001）的支持。

间隙搅拌反应器 Batch stirred tank reactor(BSTR)是广泛地应用于化工、生物发酵、结晶、混凝、萃取、悬浮等工业作业，因此是一种应用面极广的非标通用设备，其容积可以从升级至几千立方。其中生产规模最大的是应用于生物发酵用的发酵罐。 在我国生物发酵工业基本上均采用 BSTR 进行生产，国内发酵罐容积居世界第一。单位容积发酵罐耗电为 2～4kW/m3。发酵用空气需经过空气过滤除菌，空气耗量以罐体积计:体积流量(m3/分)与罐容积比为 0.3～2

间隙搅拌反应器Batch stirred tank reactor(BSTR)是广泛地应用于化工、生物发酵、结晶、混凝、萃取、悬浮等工业作业，因此是一种应用面极广的非标通用设备，其容积可以从升级至几千立方。其中生产规模最大的是应用于生物发酵用的发酵罐。 在我国生物发酵工业基本上均采用BSTR进行生产，国内发酵罐容积居世界第一。单位容积发酵罐耗电为2～4kW/m3 发酵用空气需经过空气过滤除菌，空气耗量以罐体积计:体积流量(m3/分)与罐容积比为0.3～2。因此以单位立方米计的空气能耗在0.72～4.8kW/m3以上。因此发酵工业是国内的一个耗能大户。降低发酵用BSTR的能耗具有重大的节能意义。 本项目通过利用气流能量在罐内构造离心力场中的泰勒涡柱流，利用泰勒旋涡流来改善气液比表面积，降低搅拌功耗，减少空气用量和减少混合时间，达到大幅度降低BSTR能耗的目标。降低搅拌功率30%。节省空气用量5%～10%。 由于泰勒涡柱流动具有的无返混流特征，可以提高发酵对数期的反应进程，将产生热冲击效应，可以充分利用来缩短发酵对数生长期，以及提高产量。 本项目主要研究内容是，通过开发极限发热量的控制技术和散热技术，从而充分利用热冲击效应，以达到增产目的，增产目标为2%。通过热控制技术保证，用泰勒涡柱流降低搅拌功率30%。节省空气用量5%～10%。

一种支持对地观测数据元数据注册的映射方法及系统，首先构建存储观测数据元数据信息的注册信 息模型，包括构建观测数据元数据注册信息模型的注册包;依据观测数据元数据注册对象，构建注册信 息模型的外部对象类;依据观测数据元数据对象之间的相互关系，构建注册信息模型的关系类;依据观 测数据元数据的分类信息，构建注册信息模型的分类架构;依据观测数据元数据的相关属性，构建注册 信息模型的扩展属性类。然后构建观测数据元数据信息模型到注册信息模型的映射关系，包括构建观测 数据元数据信息模型到注册信息模型的映射流程;构建观测数据元数据类型和注册对象的类型映射;构 建观测数据元数据属性到注册对象的属性映射。

一、项目简介 当前虚实融合技术面临的重大挑战可以归结为以下两个关键科学问题：（1）非配合虚实环境的无缝融合与交互自然呈现。（2）云环境下虚实融合环境的语义理解、统一表达与应用软件快速定制。为解决上述两个关键科学问题和技术瓶颈，本项目重点研究了自然虚实融合呈现的硬软件技术和装置，构建虚实融合应用流程框架和规范，创新云软件定制和服务模式，实现应用示范。充分利用移动、穿戴式设备的多传感器优势以及云端结合方式进行三维结构的重建、语义标注、识别理解与信息关联。 二、前期研究基础 目前已发表论文10篇，包括4篇期刊论文等（包括TIP、TMM等权威期刊论文）。申请专利3 项。 三、应用技术成果 1）基于搜索的图像深度估计，相对误差低于传统方法，对训练集的需求小于基于深度学习的方法。 Make3D数据集的深度估计结果2）基于双模深度玻尔兹曼机（DBM）的三维场景物体检测框架，给出了RGBD训练数据不足的难题，流程如下 3）基于序列约束的哈希算法在不同比特率情况下均取得了很好的效果。 在LabelMe和Tiny100K上使用不同哈希比特率的效果

大数据应用的多样化 需要的计算模型、数据模型多样化； 目前每类模型需要单独的开源系统来支持（如HDFS、HBase、Neo4j、MongoDB，Flink，Spark，Tensorflow等）。 多系统导致大数据分析平台非常复杂、效率低下。研究目标：研究和开发面向新型多计算模型融合架构的、高时效、可扩展的新 一代大数据分析支撑系统与工具平台FAST（Fusion-Architecture, Scalable, Time-efficient big data analysis platform）。针对目前大数据分析平台复杂、效率低下的痛点，该系统具有三个 方面的优势：首先，这套系统采用融合架构，一方面实现关系、图、键 值、文档等多种数据模型的高效融合，另一方面实现批处理计算、流计 算的深度融合，并可以通过SQL扩展语言来进行多模型的统一查询，实现高效的跨模型查询。其次，对于复杂系统来说，时效性非常重要，这 套系统采用融合架构提高效率是实现高时效的基础，更重要的是，我们 对大数据分析从数据到用户进行了端到端的全栈时效优化。最后，对于 大数据应用来说，系统扩展性非常重要，本系统在资源层、存储层和计 算层进行了全面的扩展性优化。下面在融合架构、高时效和可扩展这三 个方面，分别详细介绍FAST系统的三个主要亮点。融合架构FAST系统的第一个亮点是融合架构，我们在技术方面的创新主要包 括多数据模型融合和多计算模型融合两方面。多数据模型融合：设计和研发了多模型数据管理与查询引擎，支持关系、图、键值、 文档等多种数据模型，实现了查询解析、查询优化、元数据管理、数据 分布等功能，将多种数据模型进行统一管理和深度融合。同时扩展了SQL语言，通过统一的查询接口支持对关系、键值、图、文档等数据进行独立访问或者跨模型查询。经过试验，多模型数据融合查询，比Spark 2.3.4的查询时间能平均减少70.7%。目前spark等现有系统还需要手工编程方式来实现跨模型查 询，所以FAST系统在易用性上也表现良好，降低使用门槛，提高开发效率。多计算模型融合：在计算层实现了最常见的批处理计算和流计算深度融合，批流融合的核心方法是在系统内部实现批和流的统一表达，批是对有限数据集 的运算，流是对无限数据流的计算，我们设计了UCollection结构对批和 流数据进行统一表达，通过识别的bounded标志，来确定是批、流、或批流融合。有了统一表达，可以开展一系列融合优化来提升系统性能。 并且对上通过Unified API统一用户的批、流接口，实现二者在编程范式上的统一表达。对于批流混合的计算，融合架构系统的查询延迟比Flink 1.4.2能减少57%，吞吐量平均可以提升到6.72倍。高时效FAST系统的第二个亮点是高时效，即缩短大数据分析的时间消耗， 提高效率。由于大数据分析平台是一个非常复杂的系统，为了做到高时效，系统不能存在性能短板，因此需要对大数据分析的整个过程进行端到端的全栈时效优化。如图中所示，自下而上，需要在多模态存储、批流融合、机器学习、人工操作各层都进行优化。对于多模态存储，面向应用负载和异构硬件特征进行自适应优化；对于批流融合计算，在统一表达基础上，进行系列融合优化技术， 包括DAG优化、迭代优化、部署优化、操作符优化等；在机器学习层面，进行模型优化、消息优化、梯度优化、概率优化 等来提高时效；而且我们也考虑到大数据分析过程中用户人工操作的时效性问题， 通过智能地进行大数据分析方法和模型的推荐，来缩减人工操作的 时间。可扩展FAST系统的第三个亮点是可扩展，由于大数据应用规模很大，数据增速快，对系统可扩展性的要求非常高，为此我们在系统的资源层、 存储层和计算层进行了全面的扩展性优化。在资源层，系统都部署在云计算的虚拟化资源之上，利用了云计算资源的弹性机制进行系统扩展。并在系统中实现了可伸缩调整模块， 能实时监控软硬件系统的状态，按照应用需求来自适应地进行弹性伸缩。在存储层，分布式存储系统扩展性的关键在于分布式共识和一致性 协议（Raft），因此提出了KV-Raft、vRaft等进行Raft的扩展优化。在计算层，我们扩展了机器学习模型的参数规模，使系统可以支持 到百亿级别的超大规模机器学习模型训练，并且性能方面有明显提 升。亮点成果：融合架构大数据分析平台目前已经在阿里巴巴双十一进行示范应用。 从2020年11月10日至11月16日一周的时间，在阿里的生产环境中，研发 的系统一直连续稳定运行，基于淘宝和天猫的实际用户信息进行大数据 分析，综合运用了本系统的存储、计算、机器学习等多个模块的能力， 累计进行了184亿件商品推荐。同时在双十一期间，基于智能交互向导技术，也面向电子商务应用 的卖家提供了“生意参谋”应用，基于大数据分析，帮助卖家分析产品 销量变化的原因，以及促销的有效手段等。

作为全球导航卫星系统(GNSS)的后起之秀，我国自主北斗导航卫星系统(BDS)近年来迅猛发展。“十二五”及未来“十三五”期间，已有和正在发展大规模的各类地基北斗 /GPS 站网(CORS 网、GNSS/MET 网等)，同时，空基(无人机、有人机)和天基观测载荷 研制已提上日程。所有这些观测数据将形成天空地一体化网络的北斗大数据资源。随着导航、 定位、授时等北斗传统应用的日趋成熟(图 1)，北斗大数据附加值发掘及新型应用领域产 业链的拓展将前景广阔。本项目为导航卫星创新增值应用及北斗大数据信息的深度挖掘，将干扰导航定位精度的大气折射、地表反射等误差源，“变废为宝”为遥感探测的信号源，在突破我国自主导航卫 星遥感探测关键技术的基础上，从地基探测和空基(无人机、有人机)探测两个层面，实现 软硬件一体化的北斗/GPS 双模气象水文生态多要素综合监测系统。方案及成果将面向行业 应用需求，引进吸收国际前端技术，紧密结合当地资源优势，打造内蒙古自治区成为国内率 先开展北斗气象水文生态增值创新应用的省份，拓展北斗大数据在气象预报、智慧农业、智 慧水利、生态环境等领域的应用(图 1)。图 2 为北斗/GPS 环境多要素智能监测与大数据服务平台总体方案。围绕“数据获取——数据存储——分析挖掘——应用服务”这一主线进行。其中: 数据获取分为地空天三类:(1)自主研发的低成本北斗/GPS 环境多要素智能监测设备;(2)无人机搭载北斗/GPS 智能监测传感器;(3)GNSS 遥感卫星。 环境监测要素包括:农业环境生态(土壤湿度、植被水分等)、气象水文(大气水汽、积雪深度、水位等)、海洋(潮位、风场、盐度、海冰等)。 该方案将充分发挥导航卫星无源探测、高时空分辨率、低成本高产出、实时性强的优势。同时，方案涉及的监测要素及方法可实现同卫星遥感(高分卫星、降水卫星、重力卫星等) 监测的有效结合和优势互补，作为国土资源实时监测系统的有机组成部分，共同实现国家级、 区域级空天地一体化物联网遥感大数据智能监测服务。清华大学在利用地基、空基北斗/GPS 观测数据进行气象水文生态要素监测技术开发、 产品研发、软硬件研发集成等方面具备丰富的研究积累，尤其针对我国自主北斗导航系统的 创新应用，团队成果国内领先且得到国际同行的高度认可，开发并集成了一套完备的“北斗 /GPS 双模多要素智能监测”整体解决方案。除发表高水平学术论文外，已申请多项发明专 利和软件著作权(表 1)，2016 年技术成果已通过软硬件服务在青海(气象/水利/环境)、四 川(农业/气象)、山东(农业)、北京(科研单位)等地取得了初期经济效益。中心已具备 的技术基础与部分成果展示如图 3-图 6 所示，包括全国范围地基综合观测站网建设(图 3)、 空基试验与技术攻关(图 4)、监测产品研发(图 5)、软硬件设备自主研发(图 6)。所有这 些技术积累将为本方案的顺利实施提供有力保障。目前市场上尚无相关产品，并且本项目的成果产出可从如下几个方向进行多层次、全方 位的市场化对接:(1)软件模块:研制内容一产出的气象水文生态监测要素估算软件模块，可同以北斗 导航定位为主打方向的企业对接，通过嵌入本软件模块，拓宽其业务范围，在为农业、气象、 水利等部门提供导航定位服务的同时，融入气象水文生态要素同步监测的功能。不同需求定 制的软件模块按 1-10 万元每套计算，初期市场年需求量预计 50 套，预计每年产生收益 50-500 万元，市场成熟后可面向全国推广，年收益可达 1000-5000 万元。(2)监测产品:研制内容一产出的气象水文生态监测要素产品，如通过 SDCORS 监测 网络附加得到的多要素监测产品，可实现政府买单为行业公众提供服务。可与高校、科研院 所等联合申报国家级、省部级科研项目，预计单个项目经费 500-1000 万元。(3)新型监测设备:研究内容二所产出的面向气象农业水文应用的北斗/GPS 双模气象 水文生态多要素综合监测设备，具有低成本、小型化、多功能等优势，可独立进行市场推广。 按单套收益 5 万元计算，初期市场年需求量 50 套，预计年收益 250 万元，市场成熟后可面 向全国推广，年收益可达 500-3000 万元，并可与目前市场上通用的 GNSS 定位型接收机竞 争，实现行业接收机的更新换代及初期市场垄断。(4)演示系统:研究内容三所产出的北斗/GPS 双模气象水文生态多要素综合监测演示 系统，可率先在山东省(青岛市)开展示范应用，且该创新应用模式在全国具有推广价值。 可联合申报科研项目，预计单个项目经费 500-1000 万元，同时可实现业务化推广应用，名 利双收。