通过触觉编码和声音为视力障碍者提供远程虚拟陪伴

目的现有的人工视觉装置分为植入式装置和体外辅助装置两种,但它们都有一些不足之处。植入式装置需要手术植入、会造成不可恢复创伤;体外辅助装置指令相对简单、应用场景较为单一、过于依赖人工智能(AI)的判断不能提供足够的安全性。本文提出了一种将周边环境信息转化成头颈部触觉指令、并辅助以语音交互的系统,其有效性、安全性、信息量等均优于现有体外辅助技术,同时也具有低成本、低风险、适合多种生活和工作场景等优势。方法该系统借助最新的远程无线网络通讯技术、芯片技术,利用前方人员随身佩戴的微小型电子设备、摄像头和感应器,以及云端庞大的数据库和计算能力,后台人员可以实时、充分地远程(比如跨越城市)了解前方的现场景象、环境参数和人员状态等信息,通过对比云端数据库和内存数据库、AI辅助识别和人工综合分析,快速获得最合理的行动方案,并将行动指令及时传给前方人员,实现盲人导航功能。同时,也用语音互动对话提供人文关怀、情感寄托。结果本文首次提出了“远程虚拟陪伴概念”,并演示了相应的硬件和软件以及多种生活场景下的测试效果。除了可以实现基础的导航功能,比如帮助视觉障碍人群完成在超市购物、咖啡厅寻座、街道行走,以及完成更加复杂的拼图、日常娱乐打牌功能,还可以满足骑行等速度相对快的移动指令要求。结论实验结果表明,这种“远程虚拟陪伴”装置适用大量场景和需求,不仅可以用于视觉障碍人群出行、购物、娱乐,也可用于陪伴老人出行、辅助野外探险或旅行等,具有广泛的发展和应用前景。

智慧动物与电子科技交互:现状与展望

人类与动物的交互合作自古以来就有着悠久的历史,伴随着智能芯片、可穿戴设备和机器算法的快速发展,智慧动物与电子科技的交互成为了现实。如今,人类可以借助电子系统与动物进行沟通、感知和控制。这类电子设备的目标在于实现以动物为中心的工作模式,从而提升人类对动物的理解,最终促进动物智能和创造力的发展。本文将中型、大型动物作为研究对象,以发展其能力增强为目标,提出了“智慧动物增强系统”的构想。该构想用以描述这类装置的特性,并对现有的动物与计算机接口解决方案进行了全面综述。总的来说,智慧动物增强系统主要分为植入式和非植入式两类,均由接口平台、感知与解读、控制与指示三部分构成,并通过不同层次的增强系统和架构模式,从而实现人与动物的智慧交互。尽管已有的智慧动物增强系统仍然缺乏完整独立的交互系统架构,但在未来的发展中,智慧动物增强系统具备良好的前景和发展空间,不仅可以用于替代尖端设备和运输设备,还有望通过智慧共联实现跨物种的信息交互。同时,智慧动物增强系统可以促进人与动物的双向交互,对动物伦理和生态保护的发展也将产生重要的推动作用。更为重要的是,基于动物主体的交互模型开发能够为设计人机交互系统提供可借鉴的研究经验,从而有助于更高效地推进人机结合宏伟目标的早日实现。

小功率霍尔推力器研究现状及展望

为了有效应对深空探测任务的复杂要求,尤其是在引力波检测等具有挑战性的任务中,迫切需要对现有的霍尔推力器技术进行小型化和小功率化(功率范围25~500W)改进。目前,国内外关于小功率霍尔推力器的研究已取得一定进展,但仍面临许多技术难题和挑战。通过对现有文献和研究成果的综合调研,深入分析了环形霍尔推力器、会切场霍尔推力器、圆柱形霍尔推力器、永磁体霍尔推力器和无通道霍尔推力器等五种主要类型的小功率霍尔推力器。这些推力器在小功率化过程中,均面临着效率不够高、寿命不够长和可靠性不够强等技术难点。鉴于此,文章分析了这些技术挑战,并基于当前的技术瓶颈,提出了几种可行的研究方向和优化策略,旨在推动小功率霍尔推力器技术的进一步发展,以更好地服务于未来的深空探测任务,期望通过这些研究,为霍尔推力器技术的未来发展提供参考和发展建议。

负压力窗口控压下套管井筒压力控制技术

负压力窗口油气井下套管时井筒内压力难以控制,容易引发溢流或漏失等复杂事故的问题。为此,以井筒内多密度梯度钻井液为基础,基于瞬态波动压力理论,建立了控压下套管过程中井筒内液柱结构及井筒压力计算模型;以中国石油重点探井乐探1井为例,模拟计算了下套管及钻井液循环过程中液柱结构的变化情况,给出了下套管过程中的钻井液循环方案,推荐了不同阶段的套管下入速度及井口控压值。结果表明:1)优化后的多密度梯度钻井液可实现负压力窗口地层起钻后的防漏压稳;2)套管下入不同深度时,通过循环不同密度的钻井液,可以实现钻井液循环过程中的防漏压稳;3)通过分段控制套管下入速度及环空回压,可以实现下套管过程中的防漏压稳。研究结果为负压力窗口地层控压下套管提供了理论依据。

中国特色政府信息公开与数据开放关联性分析

政府信息公开与数据开放是数字政府建设的重要内容,厘清两者之间的关系,有助于两者相互促进、推进国家治理体系和治理能力现代化。政府信息公开与数据开放在发展过程中具有一致性和差异性,两者存在有益共生关系。基于此,未来应优化数据要素,推进政府信息公开和数据开放协同发展。同时,将开放推进到数据层面,实现数据的深度开放和共享。

低温低矿化度环境可溶桥塞开发与性能评价

在低温、低矿化度条件下的地层环境中,可溶桥塞的整体性能无法满足国内部分油田项目的实际施工需求。鉴于此,从可溶桥塞的材料选型、结构设计及计算、施工工艺研究等方面入手,成功研发出一款适用于低温、低矿化度条件下的可溶桥塞,并开展了现场试验。研究结果表明:研发的可溶桥塞能够适用于低温、低矿化度条件下的地层环境,最高耐温150℃,承压70 MPa,在20~70℃、Cl-质量浓度1000~3000 mg/L条件下,能够实现整体溶解;在油田现场压裂中,能够节省后期钻塞过程,明显提升了现场生产效率;该可溶桥塞工具实现了全可溶,明显减少了现场施工作业成本,故选择适合的可溶桥塞工具,可达到施工效果最大化。研究结论可为实现油田高效、低成本压裂施工提供技术指导。

基于RIS多径随机叠加的物理层密钥生成方案

在静态场景下,多径相位和幅度变化缓慢,基于无线信道特征的物理层密钥速率低,难以满足高速数据业务下的通信安全需求。为此,提出了一种基于RIS多径随机叠加的物理层密钥生成方案。首先,收发双方利用RIS天线的实时可控和方向图的捷变特性,通过空间多径的功率谱特性分离多径;然后,在信道相干时间内多次改变空间多径的功率分配,构造等效快变信道,提高密钥源的随机性;最后,通过量化、协商、隐私放大等操作生成一致的安全密钥。仿真结果表明,与现有基于RIS天线的物理层密钥生成方案相比,所提方案一方面通过发掘信道的多径特征提高了信源熵;另一方面通过多径上的功率分配提高了信源的随机性,为密钥速率带来了一定的增益。

国产自动垂直钻井系统技术突破与现场应用

自动垂直钻井系统是集机、电、液一体的智能闭环钻井工具,具有主动防斜、解放钻压、提高井筒质量的技术优势,已成为高陡构造等易斜井段钻井防斜打快的核心装备之一。西部钻探公司自2010年研发成功三翼推靠式自动垂直钻井系统以来,通过试验应用逐步完善,在控制理论、系统结构设计上已经有所突破,但没有实现规模产业化应用,主要问题在于工具系统工作寿命低、近钻头井斜测不准、质量不稳定等。近两年,针对这些问题,西部钻探公司通过系统分析与现场试验,进行机械零部件结构改进、控制程序优化等,使得工具工作寿命、质量稳定性等大幅提升。在塔里木油田、新疆油田、青海油田等现场应用验证,工具寿命稳定突破至150 h以上,为国产自动垂直钻井系统的成熟应用与推广提供技术价值。

智能制造背景下高职“机器视觉检测技术”教学改革实践

课题组针对高职“机器视觉检测技术”课程教学缺乏适合高职学生的教学资源、传统的课程教学模式与创新创业教育融合度不够高、考核评价方法存在弊端的问题,进行“机器视觉检测技术”教学改革实践研究。以佛山职业技术学院为例,基于竞赛和考证平台开发机器视觉检测技术相关的联调实践项目,校企合作开发企业案例教学资源,组建师生科研团队,鼓励学生参与到开发专利、撰写论文、课题研究等科研活动中,并将创新实践能力考核纳入考核评价方法中。教学实践表明,应用改革后的“机器视觉检测技术”课程教学方法,提高了学生参加课外相关科研活动的主动性,激发了学生的创新思维,培养了学生的创新创业能力,教学效果显著。

基于磁特性参数的细观尺度下物理短裂纹扩展表征

细观尺度下,物理短裂纹扩展阶段占整个疲劳寿命的比例通常很高,扩展速率相对于长裂纹更快,对材料已经构成潜在危险。传统的无损检测技术不能有效地检测物理短裂纹等早期隐性损伤,因此,引入能够检测早期隐性损伤和应力异常集中的金属磁记忆技术对物理短裂纹扩展进行表征探索。针对细观尺度下物理短裂纹扩展特异性带来的参数表征难题,在细观实验基础上研究基于磁特性参数的物理短裂纹扩展表征规律与表征模型。以Q235钢三点弯曲试件为试验材料,采用TSC–5M–32金属磁记忆检测仪并配合LWD–1000长距离显微镜,原位观测并记录裂纹扩展演化过程及磁特性参数,获得在细观尺度下磁特性参数对物理短裂纹扩展的表征规律。结果表明:当长度为0~100μm时,短裂纹相互竞争,其扩展速率不断增加并出现峰值,磁场强度法向分量Hp(y)由–26.875 A/m变成7.250 A/m,出现极性跳变;切向分量Hp(x)由–17.24 A/m变成–68.78 A/m,绝对值大幅增加。当长度为100μm时,短裂纹汇聚形成主裂纹,裂纹扩展速率放缓,Hp(x)和Hp(y)剧烈跳变,合成ΔHp出现峰值。当长度为100~1 000μm时,主裂纹扩展速率再次变大且不断增加,Hp(y)与Hp(x)再次出现极性跳变与绝对值大幅增加,合成ΔHp呈上升趋势。进一步地,在实验数据基础上,基于磁特性参数分别建立细观尺度下短裂纹扩展速率、剩余寿命的表征模型,验证结果表明,模型中短裂纹扩展速率、剩余寿命的最大相对误差分别为6%、4%,为工程实际中早期隐性损伤的表征与评价提供了思路。

基于改进梯度下降算法优化的磁梯度张量组合不变量算法的管道缺陷边缘识别模型

针对油气管道磁记忆检测受方向影响较大且缺陷边缘精确识别困难的问题,提出了一种基于改进梯度下降算法(MGD)优化的磁梯度张量组合不变量算法模型,用于管道缺陷边缘的精确识别。以L245N管线钢为试验材料,预制不同深度、不同直径的圆孔状缺陷,设计磁梯度张量测量系统,结合TSC-5M-32型磁记忆仪进行检测实验,获得管道的磁梯度张量矩阵。为克服检测方向对磁记忆信号的影响,分别提取磁梯度张量第二、第三不变量I_(1)、I_(2),进一步考虑这两种不变量在缺陷边缘处易出现模糊,根据Cardano公式对两种不变量进行改进,并分别设置权值a、b进行叠加获得组合不变量I,利用分数阶求导改进梯度下降算法确定最优权值,建立管道缺陷边缘磁记忆识别模型。研究结果表明:该模型对缺陷边缘识别平均相对误差为3.59%,最大相对误差为6%,为实际工程中管道缺陷边缘精准识别提供了可行办法。

智能立体车库控制系统的研究

介绍了智能立体车库的结构及工作原理,在基于PLC的控制方式中研究了泊车位的算法,制定了相应的控制方案与存取汽车控制流程,经试验运行表明,这种控制系统有效可行。

基于纤维束示踪的空间统计分析对脑小血管病合并阻塞性睡眠呼吸暂停患者脑微结构改变的研究

目的采用弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)基于纤维束示踪的空间统计分析(tract-based spatial statistics,TBSS)方法探讨脑小血管病(cerebral small vessel disease,CSVD)合并阻塞性睡眠呼吸暂停(obstructive sleep apnea,OSA)患者的大脑微结构变化特点。方法纳入于2018年9月—2020年6月在中山大学附属第一医院神经内科病房住院的CSVD患者,收集人口学信息、临床资料、认知功能评估量表评分、睡眠质量量表评分、CSVD常规影像学资料以及DTI、多导睡眠监测(polysomnography,PSG)参数等。以呼吸暂停低通气指数(apnea hypopnea index,AHI)5次/小时为界,分为OSA组(AHI≥5次/小时)与不伴OSA组(AHI<5次/小时),通过TBSS方法计算大脑白质存在差异的区域及其各向异性分数(fractional anisotropy,FA)和平均扩散系数(mean diffusivity,MD),并对MD与睡眠监测参数、认知功能评分、CSVD影像标志物和CSVD负荷进行相关性分析。结果本研究共纳入CSVD患者39例,其中7例因缺乏MRI数据/参数不一致/图像质量差而被排除,最终纳入32例患者。OSA组21例,平均年龄为(64.14±11.57)岁,男性18例(85.7%);不伴OSA组11例,平均年龄为(67.64±8.95)岁,男性6例(54.5%)。TBSS分析显示,与不伴OSA组相比,OSA组在双侧丘脑前放射、双侧皮质脊髓束、双侧扣带回、双侧海马、大钳、小钳、双侧额枕下束、双侧上/下纵束、双侧钩束等部位的MD增加(P<0.001)。双变量相关性分析发现,OSA组MD增加与脑白质高信号相对体积(r=0.646,P<0.05)和Fazekas 2~3级(r=0.458,P<0.05)呈正相关,与MoCA评分呈负相关(r=-0.374,P<0.05),与MMSE评分、阿尔茨海默病评估量表-认知亚量表评分、睡眠质量评估量表、AHI、PSG参数、其他CSVD影像标志物及CSVD负荷之间无相关性(P>0.05)。结论CSVD合并OSA患者存在更为广泛的脑白质纤维损害,且大脑微结构广泛损害和脑白质高信号及认知功能障碍密切相关。

直井随钻测斜磁流变液式负脉冲发生器研究

随钻测量是掌握井下实时钻进信息并在此基础上进行优化控制的最佳手段,目前在油气钻井中已大量应用。钻井液压力脉冲传输是随钻测量信号传输的主要方式,虽然应用广泛,但在传输速率、功耗和精度等方面仍存在较大提升空间。为此,研发了一种用于随钻测斜的磁流变液式负脉冲发生器。阐述了磁流变液式负脉冲发生器的结构与工作原理,设计了磁流变液式负脉冲发生器的结构模型;基于麦克斯韦方程组、安培环路定理和高斯磁通定理,确定了影响脉冲发生器制动性能的参数,主要有电流、磁流变液材料参数和磁导绕管壁厚等;在选定类型磁流变液材料的基础上,基于ANSYS Electronics软件研究了电流、磁导绕管壁厚等参数对感应电磁场强度及其分布特性的影响。研究所得的结构模型、理论分析方法、仿真分析结果等可为磁流变液式负脉冲发生器的开发提供支撑,促进随钻测量技术的发展。

高效液相色谱-串联质谱法同时测定水产品中10种硝基咪唑类药物残留量

建立了水产品中10种硝基咪唑类药物残留量高效液相色谱法-串联质谱检测方法。样品经乙酸乙酯提取,减压蒸馏后,正己烷净化,再用10%甲醇溶解残渣,再通过C18色谱柱(150 mm×2 mm,5μm)进行分离,0.20%甲酸水溶液-乙腈为流动相,梯度洗脱,采用高效液相色谱法-串联质谱法对目标化合物进行分析。方法检出限为0.04~0.30μg/kg,定量限为0.50~1.00μg/kg,在1~150μg/L范围内线性关系良好,相关系数(R2)>0.99800。在5.0、7.5、10.0、15.0、20.0μg/kg的加标水平下,回收率为73.0%~116.2%,相对标准偏差(RSD)为0.43%~9.53%。该方法操作简便、灵敏度高、重现性好,适用于大批量样品的检测。

新时代区域协调发展与共同富裕——2022年中国区域经济学会年会综述

为进一步深入探讨走向共同富裕的区域协调发展战略,2022年10月30日,由中国区域经济学会、中国地质大学(武汉)主办的“2022年中国区域经济学会年会暨新时代区域协调发展与共同富裕学术研讨会”在湖北省武汉市举行,与会专家学者围绕“新时代区域协调发展与共同富裕”进行了深入探讨和交流,从内涵剖析、理论探索、实践检验等方面为实现新时代区域协调发展与共同富裕提供了重要思路。

基于60°坐标系的改进三电平逆变器中点电压调制策略

中点电压不平衡直接影响逆变器输出电压波形的质量以及器件的寿命。针对NPC型三电平逆变器中点电压不平衡问题,对传统的虚拟空间矢量调制方法进行改进,设计了一种改进的虚拟空间矢量脉冲宽度调制(improved virtual space vector pulse width modulation,IVSVPWM)方法。首先,定义了新的虚拟矢量,目的是降低共模电压幅值;然后,对扇区小三角形区域进行划分,计算了虚拟矢量的作用时间,设计了空间矢量的作用顺序;最后,在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型,对传统的虚拟空间矢量脉冲宽度调制(virtual space vector pulse width modulation,VSVPWM)方法和本文设计的IVSVPWM方法进行比较。结果表明本文设计的方法具有更好的中点电压平衡效果。

生石灰对冷拌沥青混合料性能的影响研究

冷拌沥青混合料初期强度低导致开放交通时间推后,空隙率大导致水稳定性差等问题,严重阻碍了冷拌环保型施工方式的发展。该文基于生石灰遇水发热促进冷拌料内部水分快速散失的原理,首先对加生石灰的MS-3型稀浆冷拌沥青混合料进行拌和试验和黏聚力试验,探究生石灰对破乳时间和黏聚力的影响,然后通过测试AC-13型冷拌沥青混合料的空隙率和单轴贯入强度验证生石灰对冷拌料初期强度和水稳定性的改善效果。试验结果表明:在冷拌料中加入生石灰后,与水反应放热且生成碱性氢氧化钙使混合料破乳进程加快,早期强度的形成可大大缩短开放交通的时间,同时形成的复合胶凝结构对提升路面的整体强度和水稳定性效果显著。

低功率射频推力器启动特性研究及优化设计

针对微型射频离子推力器研制过程中击穿困难的问题,开展了低气压细管感应耦合等离子源(ICPs)的击穿特性实验研究.通过对放电腔室内等离子体击穿区域的研究,发现低气压细管ICPs击穿位置不在电场最强的天线区域,即天线的击穿区域与射频离子推力器稳定工作的等离子体维持区域不在同一区域,这造成了传统射频离子推力器结构下击穿点火的困难.通过改变放电腔室结构与天线位置研究击穿工况变化规律,发现延长放电腔室长度,适当增加天线匝数,调整天线与放电腔室相对位置都可以改善上述现象.

疾病早期诊断的新技术和新标志物

目前,恶性肿瘤和感染性疾病的发病率和死亡率逐年上升,已成为全球重要的公共卫生问题。在疾病的早期进行有效筛查和早期干预能够显著提高患者的治愈率和生存率。然而,传统的组织活检存在创伤大和依从性差等局限性。因此,研究并发现灵敏度高、特异性强的生物标志物具有重要的意义。近年来,随着分子诊断技术的迅猛发展,无创筛查技术,如液体活检在临床应用中日渐成熟。人体血液和粪便等样本中的多种生物标志物用于疾病早期诊断或伴随诊断成为目前研究的热点。本期专题就新的生物标志物和检测技术的研究进展进行了讨论。