平行机器人与平行无人系统:框架、结构、过程、平台及其应用

本文将基于ACP(Artificial societies,computational experiments,parallel execution)的平行系统思想与机器人领域相结合,形成一种软硬件相结合的框架,为无人机、无人车、无人船在复杂环境中实验、学习与实际工作提供便捷、安全的平台,即平行无人系统.本文从平行机器人的基本概念出发,提出平行无人系统的基本框架,并介绍了各模块的基本功能与实现方法,探讨了其中的关键技术.然后本文围绕无人机、无人车、无人船三个方面展望了无人平行系统在实际中的应用和所面临的挑战,提出了平行无人系统的未来发展方向.

平行学习—机器学习的一个新型理论框架

本文提出了一种新的机器学习理论框架.该框架结合了现有多种机器学习理论框架的优点,并针对如何使用软件定义的人工系统从大数据提取有效数据,如何结合预测学习和集成学习,以及如何利用默顿定律进行指示学习等目前机器学习领域面临的重要问题进行了特别设计.

耕作措施对土壤特性及作物产量的影响

通过夏玉米田间试验研究了不同耕作措施及秸秆覆盖对土壤特性、水分状况、作物产量及水分利用效率的影响。试验处理包括常规耕作、深松、秸秆覆盖、垄作、浅坑及免耕。结果表明 ,秸秆覆盖可显著提高土壤蓄水量、作物产量及水分利用效率。其保水增产效果在干旱年份更加明显。深松可有效打破犁底层降低其密度 ,可增加作物根深、根长及根重 ,提高作物产量和水分利用效率。免耕可提高夏玉米早期田间土壤含水率 ,保持相同产量。

细长旋成体大迎角非定常运动数值研究

利用DES方法对处于非对称流态下的细长旋成体进行了俯仰和偏航振荡的数值模拟,观察细长体气动特性尤其是背风面非对称分离涡的变化。计算结果表明在大迎角非对称多涡系情况下,固定频率和振幅的非定常运动可以改变流场结构和气动力,对细长体背风面流态有巨大的影响。俯仰振荡对非对称分离涡有明显的控制作用,抑制流场的非对称性,使分离涡趋于对称;而固定频率的偏航振荡则破坏背风面分离涡的稳定性,激励非对称背涡产生随时间变化的周期性脱落。所进行的非定常运动与细长体流场耦合作用研究在国内外研究尚少。

利用DES方法进行细长旋成体纵向俯仰大迎角气动特性的计算研究

在亚临界流动范围内,利用DES方法对俯仰细长旋成体的流动特性进行数值模拟,给出了细长旋成体在大攻角纵向俯仰中的截面流态特点。研究发现,迎角变化跨越对称至不对称流态的上仰运动会产生明显的气动力迟滞现象,推迟了非对称的产生迎角,并延缓了细长体背风面流态之间的过渡。对细长体大攻角运动气动分析在国内外研究尚少,研究成果对充分利用非定常气动力有指导意义。

V2G辅助服务调节潜力与经济性分析:以上海地区为例

电动汽车(EV)在我国的快速发展和规模化应用,为开展利用车入网(V2G)技术调控集群EV参与电力辅助服务提供了基础。在建立计及V2G技术参与辅助服务的EV充放电经济调控模型的基础上,采用上海地区相关统计数据,分析集群EV参与电力辅助服务的调节能力与潜在经济价值以及EV规模化发展带来的环境效益。仿真结果表明:集群EV参与辅助服务能够在降低用户成本的同时,为当地电网提供削峰填谷服务,且EV规模化发展可有效减少当地的CO2排放量;进一步分析发现EV充放电功率、峰谷电价比例的增大以及电池成本的下降将增加V2G应用的经济效益。

一种基于ESO算法的结构拓扑优化方法

ESO和SIMP是两种主流的结构拓扑优化方法,其中后者被广泛地应用在商用有限元软件(例如MSC.Nastran)的拓扑优化模块中。比较了两种算法的基本原理,并且基于ESO算法,选择Matlab和MSC.Nastran作为计算平台,开发了二者的数据接口,从而实践了一种方便易行的拓扑优化方法。通过一个典型薄壁件的算例,将该优化方法和MSC.Nastran得到的结果进行比较,证明该方法优化的结构在等强度条件下比后者轻5.1%,在等质量条件下单元最大应力比后者小13.8%,验证了该方法的可靠性和有效性。

发展中国家的私有化：对实证和政策教训的评论

私有化作为发展中国家提高经济效益的一个手段得到普遍推广。但是,私有化政策仍存在争议,所有权的作用以及其他诸如竞争和规制等结构性改革应该怎样进行仍然还不确定。本文回顾了近几年发展中国家私有化进程对经济效益影响的实证性经验。这些证据表明,如果私有化的目的是为了长期的绩效提高,那么,它需要以促进竞争和有效规制为宗旨的政策保证和支持。发展中国家只有将私有化与更广泛的结构改革相结合,才能取得最佳成果。

基于ACP方法的平行手机信令数据分析系统

随着交通拥堵和公共安全问题的日趋严重,传统方案在道路监测和区域监测方面不仅成本高,准确性和可靠性也无法保证,因此无法给用户提供一整套综合全面的出行路线规划及旅游目的地选择等方面的相关指导.本文提出基于ACP方法的平行手机信令数据分析系统,将解决上述问题.本文主要基于ACP方法,包括人工社会、计算实验和平行执行,构建基于手机信令的人工监控场景和实际监控场景.实际监控场景和人工监控场景平行执行,人工监控场景用来模拟和实验复杂的实际监控场景,通过大量计算实验,进行各种模型的训练与评估,通过平行执行不断地更新和优化,实时指导实际监控场景;同时实际监控场景将结果反馈给人工监控场景,对人工监控场景模型进行修正.通过实际监控场景和人工监控场景之间的不断优化,可有效提高手机信令系统的实时性、准确性和可靠性,并最终满足不断增长的实时用户需求,保证用户出行的舒适性及安全性.

制氢技术发展现状及新技术的应用进展

介绍了当前制氢工业中各项技术的发展现状,包括以甲烷蒸汽重整为主的化石燃料制氢以及各种电解水制氢方法;简述了过程强化技术,展示了超重力技术与超声波技术在制氢工业中的应用;最后指出了低碳制氢技术发展的新方向。

应用不同机器学习算法预测化学链中氧载体性能

低成本和高性能的氧载体材料筛选是化学链技术未来商业应用的关键。超过1000种材料被作为氧载体在化学链条件下进行测试。其中,矿石和工业副产品作为氧载体最近引起关注,其成本低、供应方便,特别是与固体燃料具有充分的反应性。然而,这些材料具有高度可变的成分,影响其在化学链中的性能,采用试验方法逐个测试成本巨大。运用新兴的机器学习算法,以天然锰矿为对象,将已有的试验数据作为训练集,预测含锰矿物在化学链反应中的性能,并对比支持向量机和人工神经网络2种算法在预测过程中的表现。结果显示,这2种算法对训练集内的数据均有较好准确性,但对新输入值预测的准确性、鲁棒性方面存在差异。支持向量机可以避免神经网络在小样本训练集下存在的过度拟合现象。灵敏度分析表明氧载体锰含量变化对反应特性的影响较大,而比表面积的影响较小。

乳房链球菌多位点序列分型和遗传进化特征分析

为探究中国不同地区来源的乳房链球菌(Streptococcus uberis,S.uberis)之间的多样性和遗传进化关系,本研究以部分地区分离到的38株乳房链球菌为研究对象,通过对其最小抑菌浓度(minimun inhibitory concentration,MIC)测定和全基因组框架测序,获取38株菌耐药性、耐药基因及毒力基因等相关信息;通过多位点序列分型技术(multilocus sequence typing,MLST)分析了7个管家基因的等位基因谱、序列型(sequence type,ST)和克隆复合体(clonal complexes,CCs),并构建系统进化树。MIC试验共采用15种抗生素,除头孢噻呋和氟苯尼考外,38株乳房链球菌对其中13种抗生素具有不同程度耐药,且江苏地区的耐药性明显强于新疆地区;耐药和毒力基因比对后发现,仅24株菌携带耐药基因,剩余14株则不携带耐药基因且属新疆地区分离株,与MIC试验结果相符;15种毒力基因中,除cfu、hasA/B和lbp外,余下12种毒力基因的携带率均高达100%。MLST结果表明,38株乳房链球菌共属于17个ST型,其中有15个ST型从未报道,仅supan011株菌属于ST-5 CCs。进化树结果揭示,38株分离株之间的亲缘性较远,分布呈地区依赖性,且中国部分地区当前流行的乳房链球菌与西方国家流行的菌株差异较大。本研究丰富了乳房链球菌的MLST分型数据库,为了解中国乳房链球菌遗传特性和分布特点提供了参考依据。

航空发动机氨燃料分析及流量需求计算

为了减少航空发动机由于燃烧含碳燃料产生的碳排放,针对含氨燃料作为航空发动机替代燃料的可行性问题,基于CFM Leap 1-A发动机的性能参数,运用能量守恒转换关系及氨的化学催化分解反应,对含氨航空燃料的成分配比及航空发动机氨燃料供应系统和流量需求进行计算。结果表明:氨氢混合物比纯氨具有更好的燃烧性能,可使燃料层流火焰速度达到一些传统碳氢燃料的水平;氨气可以被分解出氢气并完成氨氢混合,成为一种航空发动机新型替代燃料;确定了新燃料中最优的氨氢比为3∶2;提出了此种新燃料在航空发动机中的应用方式,并依照航空发动机的性能需求确定了使用新燃料情况下的燃料流量;氨分解所需热量可由少部分氢气的燃烧来提供。在正确配比燃料中氨氢组分、正确分配燃料流量、并设计氨催化分解系统的前提下,能使得发动机保持与使用传统碳氢燃料类似的燃烧性能和功率水平,并减少碳排放。

使用气态臭氧体外处理控制储存埃及带壳花生中黄曲霉和黄曲霉毒素B_(1)的潜力

研究考察在不同水分活度(aw,0.89~0.97=13.1%~24%水分含量)和体外25℃条件下,气态臭氧(O_(3))对黄曲霉菌株(a)孢子萌发,(b)菌丝生长,(c)产黄曲霉毒素B_(1)(AFB_(1))的影响。此外,以埃及花生为研究对象,在0.93 aw下,带壳花生接种两种浓度的黄曲霉分生孢子(103、105分生孢子/g)置于气态O_(3)中然后储存。在所有情况下,臭氧处理设置为30 min,流速为6 L/min。通常,大于100 ppm浓度的O_(3)48 h内,可显著抑制黄曲霉菌株(EGP-B07;SRRC-G 1907)在特定酵母蔗糖培养基上的分生孢子萌发。然而,浓度高达300 ppm的O_(3),对黄曲霉的生长和菌落的扩展没有影响。相同浓度在0.89 aw时能显著影响AFB_(1)的产生。0.93 aw条件下,储存带壳花生中的两种黄曲霉菌株在100~400 ppm O_(3)的数量显著减少。然而,两接种量水平下,AFB_(1)产量仅在400 ppm O_(3)处理中显著降低。对使用O_(3)气体控制采后带壳花生中的黄曲霉种群和AFB_(1)的结果进行了讨论。

农作物和食品生产对水环境的影响——利用糖作为模型

淡水的可利用性和水生生态系统的质量是重要的全球性问题,在农业中有着重要作用。消费者和制造商对食品和饮料加工的可持续性问题越来越敏感。本文从甘蔗和甜菜生长周期到工厂加工,检查糖的生产,确定其在缺水和水质方面的潜在影响,以及在水资源利用方式的影响最小化。本文回顾了生产阶段和处理步骤,虽然计算水的用量很复杂,但在某些情况下,如何评估则相对简单。最后,本文总结了几种种植者及加工者可提高水的利用效率和减少对环境影响的方式,并在不久的将来可以实现。这为其他作物评估提供了样板。

航空制造系统的设计、评价及其仿真

主要论述了系统仿真技术在航空制造领域中的应用。通过利用系统仿真软件模拟飞机引擎涡轮叶片制造工厂的现有及未来的生产过程,并比较两个系统的生产绩效,如年产量及生产过程库存水平、机器使用率、劳动力利用率,来评价这一未来的生产系统。

DIDID 2021第三届分布式创新设计国际学术会议实录(中)

2021年12月25日至26日,由科技部高端外国专家引进计划项目支持,武汉理工大学艺术与设计学院举办了2021第三届分布式创新设计国际学术会议。会议旨在探索分布式共创的创新协同与知识管理机制,通过分享全球范围内可持续设计专家的专业知识和实践技术,为可持续设计领域的管理决策和知识发展提供科学支持。本刊精选了意大利米兰理工大学Carlo Vezzoli教授、韩国弘益大学Ken Nah教授、巴西巴拉那联邦大学Aguinaldo Dos Santos教授、英国克兰菲尔德大学Miying YANG教授、肯尼亚内罗毕大学Lilac Osanjo教授和印度理工学院Shiva Ji教授6位演讲嘉宾的报告,分为上、中、下三期发布,旨在从多角度深入探讨“教育创新、未来生态”的会议主题。

非生物储存因素互作对储藏土耳其带壳榛子呼吸、干物质损失和黄曲霉毒素B_(1)污染的影响

榛子是一种具重要经济意义、世界各地广泛食用的坚果,易受黄曲霉感染和黄曲霉毒素的污染。以土耳其榛子为研究对象,旨在了解不同的温度和可利用水分下,自然存储的带壳榛子的量化呼吸速率、干物质损失(DML)和黄曲霉毒素B_(1)(AFB_(1))的污染等情况,以及榛子储存前附加接种黄曲霉对干物质损失和AFB_(1)污染的影响。榛子和相关菌群的最大呼吸作用发生在0.90~0.95水分活度(aw=12.5%~18%水分含量)的潮湿条件下。这导致25和30℃下储存5 d后,榛子损失约10%的DML。储存的带壳榛子+接种黄曲霉在25~30℃和小于0.90 aw下产生类似的最佳呼吸模式。事实上,在测试的最大水分水平0.90 aw的AFB_(1)污染是最高的;这样的污染水平超过了欧盟对这些坚果污染AFB_(1)的法定限制。两组研究中,DML与所有AFB_(1)数据之间的相关性表明,由于干燥或≥0.6%不良储存引起非常小的DML变化,可导致AFB_(1)污染超过欧盟法定限制。因此,有效干燥和安全监控储存对于最大限度地降低这种重要经济商品中AFB_(1)污染风险并避免消费者暴露于此类毒素是十分必要的。

3D打印技术 英国法庭陪审员理解证据的好帮手

3D打印技术是采用数字技术材料打印机来实现的。该技术利用数码照片和测量数据获取的信息,可以创建非常精确的三维比例模型。任何数字图像,从整体的景观,到人体的各部分,再到最微小的机械部件,都可以上传到3D打印机。3D打印机会拍摄数字化图像,并使用塑料、金属或陶瓷等多种材料中的一种,通过堆叠薄薄的材料层,将整个物体组合在一起,使真实物体得以极其精准地再现。

多远程塔台运行技术的研发与验证

远程塔台是未来空中交通管制的发展趋势。英国克兰菲尔德大学与爱尔兰民航局联合开展了多远程塔台的运行、系统测试与认证程序研究，并验证了单个管制员在技术辅助下可以执行原本需要四位管制员的任务，该成果荣获“欧洲单一天空最优效能奖”。