本项目从全寿命周期角度出发，建立了具有鲜明特色和创新性的复杂系统全寿命周期的可靠性新理论和新方法。主要发现点有：(1) 揭示了可靠性、维修和保修决策在复杂系统全寿命周期可靠性优化中的关联机制，在国际上首次提出了集可靠性、维修和保修决策于一体的复杂系统可靠性优化和决策新方法。(2) 率先建立了单调关联系统的Posbist 故障树模型，创新性地提出了基于模糊贝叶斯的复杂系统可靠性评估新方法。(3) 阐明了复杂系统在全寿命周期内性能退化、损伤累积等复杂规律，提出了

该成果于 2012 年获江苏省科技进步一等奖。本研究成果已在国家南水北调东线工程 48座大型泵站得到应用，经第三方机构检测，南水北调东线一期工程 15 座新建泵站设计扬程工况泵装置效率的平均值达到 77.4％，较采用传统设计理论设计的泵装置效率的整体水平提高了 7 个百分点，彻底改变了 21 世纪初我国大型泵站的泵装置效率在 70％上下徘徊不前的局面。南水北调宝应站现场运行测试表明，泵机组运行稳定，泵装置效率达到 82.8％，创我国泵站建设史上的最高记录。

土木建筑科学技术领域,提出了张弦（弦支）结构体系；建立了弦支穹顶结构成套分析设计理论；研发出滚动式和插板式拉索节点专利构造技术；形成了张弦结构体系智能化和可视化施工分析软件、健康监测系统、整体提升等成套施工技术。为张弦结构的推广应用和健康发展提供了重要的科学依据和关键的技术支撑，在国内外81项重大工程中得到应用，经济和社会效益显著。

本项目在国家973、863和自然科学基金的资助下，围绕电磁波与物质相互作用这一基础科学问题，提出电和磁性能可控的新型电磁复合材料,发展了基于超颖材料和复合双性材料实现电磁波吸收、汇聚、调制、弯曲、放大等功能的新理论和新方法，发现微波和太赫兹波段传输与控制的诸多新现象和新效应。在Phys. Rev.系列, Appl. Phys. Lett., Opt. Express等国际主流期刊上发表的20篇主要论著，被Nature Materials, Nature Photonics, Nano Lett.等国

液体磁性磨具是由我在国际上首先提出并研制成功的一种新型精密光整加工技术，具有良好的材料适应性，可以实现对各种金属材料零件、陶瓷材料零件等的光整加工，可以获得较低的表面粗糙度 值，具有良好的可控性，可方便的通过调节磁场强度来控制整个加 工表面或局部表面研磨压力的大小，且光整加工所需要的设备简单，对设备的精度要求不高，可以方便地应用于生产实践，在复杂 型面、孔等表面精密加工方面具有具有明显的优势，居国内领先水平。

并网逆变器作为太阳能光伏并网发电系统的核心组成部分，对提高太阳能转换效率、输出高品质电能起着关键作用。光伏并网逆变器核心技术主要包括最大功率跟踪、直流变换电路、逆变控制技术和孤岛检测等。光伏组件将太阳能转化为直流电，经直流变换电路提升并稳定直流电压输出，再通过并网逆变电路将直流电转化为交流电，利用数字锁相技术和逆变控制技术，将与电网同频同相的高品质电能馈入电网，为保证并网发电系统不危及电网输电线路安全，孤岛检测技术能实时检测系统是否处于孤岛状态并能停止并网运行。本项目主要利用先进数字控制技术实现最大功率跟踪、逆变闭环控制、孤岛检测及系统保护等，特别在大功率三相并网发电逆变系统高品质输出的控制技术及太阳能直流电到输出电能的高转换率技术方面有技术积累。采用自主研发的控制技术，使得并网输出电流总畸变率低，输出功率因素高且可调，系统发电效率高。光伏并网发电监控软件可实时远程监控多台并网逆变器工作状态，具有记录、存储、图形化显示系统各项输出如电压、电流、馈入电网电能数量等功能。

并网逆变器作为太阳能光伏并网发电系统的核心组成部分，对提高太阳能转换效率、输出 高品质电能起着关键作用。光伏并网逆变器核心技术主要包括最大功率跟踪、直流变换电路、 逆变控制技术和孤岛检测等。光伏组件将太阳能转化为直流电，经直流变换电路提升并稳定直 流电压输出，再通过并网逆变电路将直流电转化为交流电，利用数字锁相技术和逆变控制技 术，将与电网同频同相的高品质电能馈入电网，保证并网发电系统不危及电网输电线路安全， 孤岛检测技术能实时检测系统是否处于孤岛状态并能停止并网运行。 本项目主要利用先进数字控制技术实现最大功率跟踪、逆变闭环控制、孤岛检测及系统保 护等，特别在大功率三相并网发电逆变系统高品质输出的控制技术及太阳能直流电到输出电能 的高转换率技术方面有技术积累。采用自主研发的控制技术，使得并网输出电流总畸变率低， 输出功率因素高且可调，系统发电效率高。光伏并网发电监控软件可实时远程监控多台并网逆 变器工作状态，具有记录、存储、图形化显示系统各项输出如电压、电流、馈入电网电能数量 等功能。

北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室徐海潭研究员和耶鲁大学Jack Harris教授研究组、芝加哥大学Aashish Clerk教授合作，在光力学研究中取得重要进展。成果以“Nonreciprocal control and cooling of phonon modes in an optomechanical system”为题发表在《自然》（Nature）上（https://www.nature.com/articles/s41586-019-1061-2）。该工作提出了基于光力相互作用的非互易声子耦合新原理，实现了非互易的声子传递和新型光力制冷方法。 学谐振子在现代科技和生活中具有广泛的应用，大到引力波探测装置，小到我们身边的手机，涉及传感、变频、滤波等重要器件。一般的谐振子器件是互易的，即器件内部或者两个器件之间的声子传递和方向无关。而非互易的谐振子器件对于全双工声子信号收发、声子隔离等有着非常关键的作用，甚至还可以用来对热能进行单向传递，使冷的物体更冷，热的物体更热。图a，基于光力相互作用的非互易声子耦合机制。b，通过控制激光相位，声子隔离度±30分贝连续可调。 光力学是光学和力学相结合的新兴科研领域。光力相互作用可以用于光学和力学模式的精密调控和测量，有着重要的物理意义和实际应用。这个工作中的光力学系统由超高品质因子的氮化硅纳米薄膜和高精细度光学腔构成。激光将声子从纳米薄膜的一个谐振模式转化为光子，再变回另一个谐振模式中的声子。多束激光的物理效应互相干涉，使声子传递增强或者减弱。通过控制激光相位，实现了声子隔离度在±30分贝范围内连续可调（如图所示）。在徐海潭等人之前的工作（Nature 537，80 （2016））中，他们通过拓扑操作实现了瞬态的非互易声子传递，而在最新的工作中，他们通过光力相互作用产生了声子模式间静态的非互易耦合，从而实现了稳定的非互易声子传递。 进一步地，徐海潭等人实现了用非互易相互作用来调控并观测谐振子的热力学涨落。当声子传递是双向的时候，两个谐振模式通过交换热声子，对应的温度会互相接近。而当声子传递是单向的时候，被隔离的谐振模式把热声子传递给另一个谐振模式，这使得被隔离模式的热声子数减少，因此降低温度，而另一个模式则升高温度。从而通过非互易声子传递实现了一种新型的光力制冷技术。该研究中所包含的创新方法也可以推广应用于其他电子、力学和光学等系统。 研究工作得到北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室、教育部纳光电子前沿科学中心和量子材料协同中心的支持。

磷化铟基集成高速光开关芯片