近年来,研发以直接调控量子系统波函数本身为主要标志的第二代量子技术,如原子钟和量子信息技术(主要包括量子通信、量子计算机和量子传感)等受到了国际学术界和产业界的极大关注。其中,实现微弱电磁信号物理极限检测的单光子探测器是实现光量子信息处理必不可少的关键器件。面向量子信息处理的应用,本文介绍单光子探测的基本原理及单光子探测器主要的性能指标,系统总结在光量子信息处理研究中发挥重要作用的超导单光子探测器近20年来的研究进展,并对推动未来微波量子信息处理研究的微波单光子态探测器的发展前景进行展望。

逐次逼近型模数转换器(successive approximation register analog-to-digital converter,SAR ADC)已占据中等速度和精度ADC的主要市场,其采样频率可达5 MHz,分辨率通常为8~16位。在保持其低功耗的固有优势下,SAR ADC设计面临更高速和更高精度的挑战。本文概述近年来逐次逼近型模数转换器的研究现状和先进技术,对电容阵列开关切换技术、比较器和校准方法进行归纳与讨论;对比了结合不同开关策略的电容阵列DAC性能;提出了适用于不同场景的比较器结构;对高速度、高精度、低功耗的SAR ADC研究进行了展望。

知识表示是一切人工智能算法得以运行的基础,它能够把人类知识表示成机器可以处理的数据结构。本文介绍知识矩阵表示,它可以从知识表示的根本上简化算法的运行过程并提高算法的运行效率。具体地,本文首先将时态推理中的13种区间关系表示转化成5×5矩阵,在此基础上,时态关系演算与传播可以通过矩阵计算获得。然后,将产生式规则的相互关系转化成矩阵,并编码成一个计算公式,它是一个不确定性推理的数学模型。最后,将样本关系表示成矩阵,一次计算就可以获得K值和K个最近邻点,它可以将KNN分类的懒惰学习部分模型化,即转化成数学模型。除此之外,本文展望知识矩阵表示未来的工作,提出知识矩阵表示需要针对不同的应用定义不同的演算方法。

数字图像是当前网络环境下重要的信息载体,包含机密信息的图像一旦遭受恶意攻击和窃取,则极有可能出现信息安全问题。因此,对图像信息采取有效的加密保护迫在眉睫。基于压缩感知的混沌图像加密算法同时兼顾了图像数据安全和传输效率,具有很高的研究和应用价值。本综述首先介绍混沌理论、图像加密和压缩感知的基本原理;其次,分析基于压缩感知混沌图像加密中几种主要方法的特征及优势,总结当前的研究现状;最后讨论尚存的问题并展望未来的发展趋势。

基于深度神经网络的大型预训练语言模型在众多自然语言处理任务上都取得了巨大的成功,如文本分类、阅读理解、机器翻译等,目前已经广泛应用于工业界。然而,这些模型的可解释性普遍较差,即难以理解为何特定的模型结构和预训练方式如此有效,亦无法解释模型做出决策的内在机制,这给人工智能模型的通用化带来不确定性和不可控性。因此,设计合理的方法来解释模型至关重要,它不仅有助于分析模型的行为,也可以指导研究者更好地改进模型。本文介绍近年来有关大型预训练语言模型可解释性的研究现状,对相关文献进行综述,并分析现有方法的不足和未来可能的发展方向。

视频哈希是从视频中提取到的基于视觉内容的短小数字序列,在实际应用中,用视频哈希来表示视频,能降低视频的存储代价和视频相似计算的复杂度。目前,视频哈希已被广泛应用于拷贝检测、篡改取证、视频索引、视频检索等方面。近年,视频哈希研究取得许多重要进展,研究人员设计和开发出多种手工特征提取技术,并建立一系列视频哈希算法。本文将基于手工特征的视频哈希算法分为空域计算和时空域计算2个大类,其中基于空域计算的哈希算法又分为逐帧计算和关键帧计算2类,而基于时空域计算的哈希算法则分为正交变换、统计特征、视觉特征点、数据降维和其他技术5类。根据这些分类,本文先分析每类算法的代表性研究成果并总结其性能;然后介绍常用的哈希度量方法、性能评价指标和视频数据集;最后列出未来研究工作可重点关注的内容,包括面向篡改取证的视频哈希、基于深度学习的高效视频哈希和面向移动应用的轻量级视频哈希等。

目标跟踪是计算机视觉领域中最为核心的基础研究问题之一,其能够协同高层视频应用分析和研究,具有重要的理论价值、广泛的实用价值和多学科交叉性,成为学术界、工业界以及国家战略的关注焦点。由于跟踪场景复杂度高、干扰强,目标表观变化多样性以及多模态信息融合等因素,使得跟踪器需要均衡鲁棒性、准确性以及实时性等性能衡量指标。目前,已有很多工作从不同视角解决目标跟踪领域中的挑战,但是在多维度性能指标的衡量下,仍然不能很好地克服复杂场景下的跟踪问题。本文通过基于孪生网络的目标跟踪算法,回顾领域发展现状,探讨存在的挑战,展望未来值得关注的研究方向,为该领域未来的研究工作提供借鉴和参考。

微分动力系统的极限环与等时中心是微分方程定性理论中2个经典问题,也是微分方程定性理论领域的研究热点,其研究有重要理论意义和应用价值。相较于平面系统,三维微分系统的极限环与等时中心研究也是一项有挑战性的工作,系统复杂度与定性分析难度都有很大提升。本文主要介绍近几十年来三维微分系统的极限环与等时中心的研究进展,并给出该领域一些待解决的问题。

可压缩非守恒两相流模型广泛应用于电力、核能、化学工艺、油气、低温空间、生物医学、微技术等。本文主要介绍流体压强相等且有毛细管效应、压强不相等且无毛细管效应、压强相等且无毛细管效应这3类可压缩非守恒两相流模型及其相关研究成果。特别地, 2种流体压强相等且无毛细管效应的高维可压缩非守恒两相流模型的线性系统含零特征根,使得该问题的数学分析变得十分复杂和困难, 至今, 该模型无任何数学成果, 这将是今后工作的重点。

空间数据几乎在社会各个领域出现,有广泛的应用前景,研究其统计推断(含模型参数的估计和检验)有重要的理论意义和实用价值。本文简要介绍一些常见的空间计量经济模型以及除经验似然方法外的空间计量经济模型研究进展,详细介绍经验似然的背景及空间计量经济模型的经验似然研究进展。

非参数似然方法是在参数似然方法基础上发展的一种非参数方法,具有与传统似然方法类似的许多优良性质,特别是其中的经验似然方法,得到许多学者的重视和研究,是目前统计学的一个重要研究方向。本文在介绍非参数似然方法相关思想基础上,结合团队研究工作,主要从估计、检验和复杂数据应用等方面分别对其研究进展进行较系统地综述,分析相关研究思路和研究内容,给出一些主要结论和研究的侧重点。

设G是有限群,χ∈Irr(G),称cod(χ)=|G∶ker χ|χ(1)为不可约特征标χ的余次数。该算术量最近10多年被越来越多的学者关注,从多方面开展研究,取得不少成果。本文从余次数的算术条件对有限群结构的影响、余次数与其他算术量之间的联系等方面综述该领域的相关研究成果,同时,列举一些尚未解决的问题,供读者参考。

自由基稀土配合物因其独特的化学反应活性和磁学性质,近30余年来一直受到许多课题组的重视。科学家们一直在尝试自由基配体、闭壳层配体和稀土金属间的不同组合,以调控自由基稀土配合物的不同性质。本文按照该领域历史的发展脉络,分中性自由基配体和自由基阴离子配体两部分综述现有自由基稀土配合物的常见结构、配体类型、配位模式,以及不同类型自由基稀土配合物的化学反应性和磁学性质,并对该领域的发展前景做出展望。

面对日益严重的环境污染和能源危机,开发高效清洁的能源转换技术受到人们广泛的关注。以电催化为代表的电化学能源转换技术由于高效且无污染,近些年获得快速发展。然而,固/液界面电催化反应涉及多种反应物种,使得其机理解释非常困难,限制了高效电催化剂的理性设计和开发。电化学原位增强拉曼光谱技术具有灵敏度高、选择性好、指纹识别的优点,可以从分子原子水平揭示电催化反应过程。本文综述电化学原位增强拉曼光谱在一些重要电催化反应研究中的应用,包括氧还原反应、氢氧化反应、氧析出反应、氢析出反应、二氧化碳还原反应过程等。最后,总结原位增强拉曼光谱技术在电催化反应研究中面临的一些问题,并对其发展进行简要展望。

表面增强拉曼散射(SERS)技术是近年来快速发展的一种分析手段,具有简便、快速、灵敏度高、识别能力强和选择性好等优点。SERS技术的灵敏度和重现性高度依赖于其基底的性质,是目前SERS定量研究的热点。结合本课题组的工作,本文综述了纳米金、纳米银、复合纳米材料等SERS分析测定中常用纳米溶胶基底的特性及其制备方法,重点介绍SERS技术结合适配体反应、免疫反应以及包括分子印迹、微流控、薄层扫描等多种技术在内的其他反应作为提高选择性和灵敏度的手段用于环境污染物分析的研究现状,概括了金属(氧化物)纳米颗粒、碳量子点、共价有机框架(COF)、金属有机框架(MOF)等纳米尺寸物质的催化性能和制备方法,结合纳米酶的催化作用和分子反应放大SERS信号,构建的纳米溶胶SERS定量分析方法具有高灵敏度和高选择性的优点。本文主要针对基底制备、纳米催化等SERS定量研究的热点及其在环境污染物分析中的应用进行综述,希望对SERS定量分析理论研究、SERS技术的应用拓展提供积极参考。

荧光偏振技术是根据体系中荧光基团与检测分子结合前后的偏振信号变化,对分子间相互作用进行研究或定量检测目标分子的一种分析方法,具有灵敏度高、分析快速、操作简便和易实现高通量测定等多种优势,同时可与其他分析检测技术联用,在生化分析和疾病诊断等领域得到广泛应用。近年来,随着现代分析技术的发展,核酸和材料科学等领域的技术进步,许多具有更高分析检测性能的荧光偏振技术相继被报道。深入探究稳定性强、成本低廉以及功能多样的荧光偏振检测技术是未来研究的发展趋势。本文主要介绍近年来荧光偏振技术检测生物小分子、核酸、蛋白质、生物酶、金属离子、农药以及生化相关物质等方面的应用,并对荧光偏振技术的前景进行展望。

青钱柳Cyclocarya paliurus (Batal) Iljinskaja为胡桃科Juglandaceae青钱柳属Cyclocarya植物,该植物属于自然界较为少见的单种属植物。青钱柳为我国特有的药食两用植物,广泛分布于我国南方多个省份,不仅含有人体所必须的常量矿物质,而且还含有对人体有重要保健功能的微量矿物质;主要有机成分为三萜类、黄酮类、多糖类、苯丙酸类等化合物。研究表明,青钱柳具有降血糖、降血脂、抗炎、减肥、抗肿瘤、提高免疫力等多种药理作用。本文对近年来有关青钱柳的化学成分和药理活性研究进行综述,以期为后续研究、开发和利用该植物提供参考。

松香烷型二萜是具有三环二萜结构的一类化合物,广泛存在于植物、微生物体内,具有广泛的用途,显示出较好的生物利用度。本文从农药科学、药学、药剂学、手性药物检测、活性化合物结构与性质关系5个方面综述松香烷型二萜在农药及药学研究中的应用。

如何实现药物靶向高效递送是目前的研究热点。超声具有无创、无辐射、操作简单、价格低廉等优点,临床诊断利用了超声波的反射、折射和衍射原理。由于具有机械效应和热效应,超声也是一种高效的药物控释外源性刺激方法,可以提高病变组织和细胞膜的通透性,促进细胞对药物的摄取,在此基础上发展的超声介导药物递送系统,已经成为一种高效、无创的递送技术。通过超声辐照肿瘤区域,实现药物的定点定量释放,提高局部药物浓度,改善疗效。超声联合各类载体,诸如超声微泡、脂质体等在药物靶向递送方面具有极大的临床转化价值。本文从超声增强药物递送机制、超声响应载体、超声增强药物递送效果及其临床应用前景等方面进行综述。

肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages, TAMs)是肿瘤微环境(tumor microenvironment, TME)中浸润最丰富的免疫细胞群。临床上,TAMs的数量与多种癌症患者的不良预后密切相关。在肿瘤进展的各个阶段,TAMs发挥着重要作用。多项研究表明,降低TAMs的密度或作用可抑制肿瘤生长。随着TAMs与恶性肿瘤关系逐渐明晰,TAMs已被视为癌症治疗的潜在靶点。本文就TAMs的来源、分类、在人类恶性肿瘤中的作用、靶向TAMs的治疗方法等进行综述。

纳米酶是一种具有类酶催化活性的纳米材料。本文综述刺激响应型纳米酶及其在肿瘤微环境中通过调节肿瘤微环境的酸度、升高过氧化氢的浓度、消除抗氧化分子等策略,促进纳米酶在肿瘤细胞内催化产生活性氧物种,提高化学动力学治疗肿瘤效果,并综述纳米酶在内源性刺激化学动力学治疗的基础上,协同外源性刺激的光动力治疗、光热治疗、声动力治疗、放射治疗以及联合免疫治疗,实现肿瘤高效精准治疗的研究进展。

生物神经元是神经系统处理信号的基本单元,其复杂的解剖结构和突触可塑性使得神经元对外界刺激具有很强的自适应性,其放电模态也具有多样性。在脑皮层内存在不同的功能区,功能区内的神经元聚集成不同拓扑结构的网络,相互协作对单一外部刺激进行编码。不同功能区的神经元相互通信,以多层网络同步方式传递信号,驱动肌体和器官协作来完成应激反应。神经元网络群体电活动主要取决于网络局域动力学、连接链路和耦合通道的物理属性,网络拓扑结构及物理效应。构建可靠的生物物理神经元模型,强化耦合通道的可控性,分析神经元网络同步和斑图演化过程中能量输运的特征,噪声驱动的物理机理,神经系统选频和滤波响应的物理机制等对于认知神经系统模态响应和预防神经性疾病具有重要意义。本文从单个神经元电路的功能强化,如在非线性电路嵌入不同的物理器件来设计感知温度、光照、声波、外磁场和电磁辐射的功能神经元电路,到神经元电路内部能量存储和交换,听觉和视觉神经元滤波选频,耦合通道耗能和储能,场能量无量纲化到哈密顿能量,场耦合同步到共振同步,神经元网络斑图及同步稳定性,系统地介绍和评论神经元功能性增强及网络动力学相关问题,为进一步设计智能化的功能神经元阵列和装置提供理论参考。

“苦”是一种常见的味觉感受,也是中药药性的主要特征;“苦味”作为中药药性“五味”之一,是对中药药物功效和作用规律的高度概括;苦药“能泻、能燥、能坚”,具有“泄火、降气、燥湿和坚阴”等作用;苦味中药占比较高,传统中药理论认为苦味成分就是苦味中药的活性成分,这些成分主要包括生物碱、苷类和苦味质等;感受苦味的受体分子分布在味蕾、肠道和呼吸道等组织器官中。本文综述苦味中药的活性物质成分、苦味分级、苦味产生的机制、苦味与疾病之间的关系和苦味的生物学意义等,期望它能对中药药性的研究和苦味中药的临床应用提供参考。

以Web of Science为数据源,应用文献统计分析软件CiteSpace绘制蜥蜴与气候变化研究领域的知识图谱,对该领域的年度发文统计、主要研究力量、合作关系、学科、期刊、研究前沿与知识基础、研究热点与发展趋势进行系统分析。结果表明:1)蜥蜴与气候变化研究领域的发文量不断增加,发展速度迅猛。2)发达国家是蜥蜴与气候变化领域的主要研究力量,美国与澳大利亚发文量最高,占据主要地位;澳大利亚詹姆斯库克大学是主要研究机构;同时,各个国家、机构间的合作不断增强。3)蜥蜴与气候变化研究领域文献涉及多个学科,已有的学科主要涉及生命科学领域。4)当前该领域的7个研究热点分别为体温调节、系统发育与物种进化、生物多样性、脆弱性、评估与模型、保护管理以及气候变化;其中体温调节、系统发育、物种进化与脆弱性方面依旧是国际上该领域的研究热点。

形态测量学是生物形态定量研究的重要部分,广泛应用于分类鉴定、系统发育、形态变异研究。本文阐述几何形态测量学的分析方法与流程,即标点法与轮廓线法、薄板样条分析与傅里叶分析、主成分分析和系统发育主成分分析、聚类分析、判别分析及模块集成分析,并总结几何形态测量学常用分析软件及其主要用途,同时介绍几何形态测量学在直翅目中的应用,以期为直翅目昆虫研究提供新思路。

肠道寄生虫是宿主体内的重要组成部分,对宿主的生长发育和免疫疾病产生重要影响。随着非人灵长类动物与人类接触日益增多,非人灵长类动物感染肠道寄生虫的风险增加,由肠道寄生虫引发的新发疾病对非人灵长类动物的生存造成严重威胁,已成为非人灵长类动物保护的重要挑战。本文对非人灵长类动物肠道寄生虫的种类和特征进行总结,并对肠道寄生虫与非人灵长类动物的社会行为、生长发育、免疫作用、防御以及人类活动对非人灵长类动物肠道寄生虫的影响等方面进行综述,以期为研究非人灵长类动物肠道寄生虫的作用和公共健康卫生提供理论基础和新的思路。

林-药种植是指以现有林地资源和林下生态环境为依托,在林下种植株高较低、喜荫环境的中草药,以充分利用森林空间的种植模式。林-药种植模式在保护森林资源和生态环境方面发挥积极作用,因此林下套种中草药种植模式成为发展林农业的热门之选。本文主要阐明和总结不同林-药种植的模式、林-药种植的影响因素等,以及利用代谢组学和转录组学的数据分析,揭示基因与代谢物和代谢途径之间关系的相关研究进展,以期为林下套种中草药的可持续发展和增加经营林木业农民的经济收益提供参考意见。

土壤微生物碳利用效率(CUE)用以评估生态系统中微生物将有机碳转化为自身生物量的效率,其大小反映生态系统碳同化和固持的能力。本文以土壤养分及其化学计量比对微生物CUE的影响为主线, 详细综述土壤有机质质量、养分可利用性、碳氮磷和胞外酶化学计量比以及由养分限制所引发的微生物群落结构改变和有机质激发效应等对CUE影响的机理,并讨论气候、生态系统类型和土地利用方式、土壤深度和理化性质等通过影响土壤养分状况而对微生物CUE产生的间接作用机制,在此基础上分析微生物CUE研究中研究方法和研究尺度上所面临的挑战,并展望未来关注的重点科学问题。

柑橘溃疡病是柑橘生产中重要的病害之一,对全球柑橘产业发展具有巨大破坏作用。微生物防治在柑橘溃疡病害防治中具有独特的优势,不仅可以减轻病害发生,且对环境安全、无污染。本文通过对近20年来有关微生物防治柑橘溃疡病的研究报道进行分析,发现柑橘溃疡病的微生物防治目前仍主要集中在生防菌的室内筛选与鉴定,其中以细菌中芽孢杆菌类单菌防效研究较多,施用方式主要以活菌株或菌剂为主,具体机制的研究还比较缺乏,抑菌活性物质分离鉴定也鲜有报道。生防真菌和噬菌体的开发具有较大潜力。柑橘溃疡病生防菌的资源开发、作用机制以及田间应用均有待深入研究。

酱香型白酒是中国传统白酒的口味之一,以著名的贵州茅台酒为代表,属于大曲酒类。随着科技的不断进步,酱香型白酒酿造过程中微生物的种类以及产生独特风味的物质正在被逐渐揭晓。大曲微生物中细菌是产生蛋白酶和香味物质的重要种类,在大曲酒的品质、风味呈现方面起着极为重要的作用。本文系统地综述酱香型白酒大曲中细菌的多样性及蛋白酶的最新研究进展,对酱香型白酒微生物未来的研究提出展望。

随着我国城市化进程的加快,餐厨垃圾的量不断增加,污水处理厂的新扩建及升级改造在提高污水处理量的同时也增大了剩余污泥的产量,如何有效处理餐厨垃圾与剩余污泥引起了人们的广泛关注。本文阐述餐厨垃圾与剩余污泥厌氧共消化过程中,脂质、氨氮、盐分、辣椒素、微塑料和抗生素等抑制性物质对厌氧共消化过程稳定性的影响及其机制;总结了通过物理、化学、生物等预处理方法去除抑制性物质,添加生物炭、零价铁等强化性物质,以提高厌氧共消化的效能与稳定性;归纳了在餐厨垃圾与剩余污泥处理中将微生物燃料电池、微生物电解碳捕获、热解、微藻等技术与厌氧共消化技术相结合的耦合技术,从而减少餐厨垃圾与剩余污泥处理过程的碳排放,旨在为未来餐厨垃圾与剩余污泥厌氧共消化处理研究提供技术支撑,实现绿色低碳处理,助力我国早日实现碳达峰、碳中和。

为给定图像自动生成符合人类感知的描述语句是人工智能的重要任务之一。大多数现有的基于注意力的方法均探究语句中单词和图像中区域的映射关系,而这种难以预测的匹配方式有时会造成2种模态间不协调的对应,从而降低描述语句的生成质量。针对此问题,本文提出一种文本相关的单词注意力来提高视觉注意力的正确性。这种特殊的单词注意力在模型序列地生成描述语句过程中强调不同单词的重要性,并充分利用训练数据中的内部标注知识来帮助计算视觉注意力。此外,为了揭示图像中不能被机器直接表达出来的隐含信息,将从外部知识图谱中抽取出来的知识注入到编码器—解码器架构中,以生成更新颖自然的图像描述。在MSCOCO和Flickr30k图像描述基准数据集上的实验表明,本方法能够获得良好的性能,并优于许多现有的先进方法。

基于Lorenz系统, 运用耦合技术和线性反馈控制, 本文在仅有一个双曲平衡点的情况下发现一类新的具有4个正Lyapunov指数的超混沌吸引子的六维系统,且此系统在无穷多平衡点直线情形下具有3个正Lyapunov指数的超混沌吸引子。利用Routh-Hurwitz准则分析该系统双曲平衡点的稳定性, 并证明该系统Hopf分岔的存在性。进一步运用相图、Lyapunov指数谱、Poincaré映射图及分岔图等计算机仿真技术, 数值分析六维系统从周期、拟周期、混沌到超混沌等复杂动力学的演化过程。

光催化分解水产氢是一种利用太阳能的理想形式。为了大规模推广光催化分解水产氢,当前急需解决的问题是制备一种低成本、不含有贵金属的光催化剂。本文通过结合P元素掺杂与MoS₂助催化剂的原位光沉积,制备出基于CdS纳米棒的高效且稳定的光催化体系,并用于光催化分解纯水产氢。所制得的CdS/P/MoS₂体系展现出比未改性的CdS更强的光催化活性和稳定性,其在蒸馏水中的光催化产氢速率达到692.9 μmol/(g·h),且在波长420 nm处的表观量子效率(AQE)为0.31%。