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期刊信息/Journal information
中国科学（技术科学）
中国科学（技术科学）

严陆光

月刊

1674-7259

technology@scichina.org

010-64016732

100717

北京东黄城根北街16号

中国科学（技术科学）/Journal SCIENTIA SINICA TechnologicaCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《中国科学》是中国科学院主办、中国科学杂志社出版的自然科学专业性学术刊物。《中国科学》任务是反映中国自然科学各学科中的最新科研成果，以促进国内外的学术交流。《中国科学》以论文形式报道中国基础研究和应用研究方面具有创造性的、高水平的和有重要意义的科研成果。在国际学术界，《中国科学》作为代表中国最高水平的学术刊物也受到高度重视。国际上最具有权威的检索刊物SCI，多年来一直收录《中国科学》的论文。1999年《中国科学》夺得国家期刊奖的第一名。本刊从2009年1月期变更为主要报道技术科学方面的优秀成果，主要学科为材料、机械工程、工程热物理、水利、空间科学、航空、土木工程、核科学与技术、电工、电机、建筑、工程力学等，而不再刊登有关信息科学方面的内容。
正式出版
收录年代

    土的统一硬化本构理论及其工程应用

    姚仰平
    179-195页
    查看更多>>摘要：塑性力学奠基人Drucker首次构建了可统一考虑土的变形和强度的塑性本构理论框架,在此基础上,Roscoe结合土的基本力学特性,建立了剑桥模型,实现了对正常固结黏土的变形和强度特性的统一定量描述.针对剑桥模型无法合理描述超固结黏土和砂土的应力应变特性的缺陷,主要做出以下贡献:(1)构建统一硬化(unified hard-ening,UH)方程,建立了UH模型,该模型能够合理描述正常固结黏土、超固结黏土和砂土的应力应变特性,回答了剑桥学者Wroth-Houlsby之问(一),并进一步扩展为能够考虑各种复杂因素影响的特色鲜明的UH本构体系;(2)提出了广义非线性强度准则及变换应力的三维化方法,实现了本构模型和三维强度准则的合理结合,回答了剑桥学者Wroth-Houlsby之问(二);(3)UH本构体系、广义非线性强度准则和三维变换应力方法共同形成了UH本构理论,由于UH本构理论概念清晰、参数较少、实用性强,已服务于多个重大工程,并分别结合机场"锅盖效应""智能预警"和"智能压实"等三类特殊问题开展应用.

    本构模型强度准则统一硬化方程三维化方法机场工程锅盖效应智能压实

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    脑源成像技术及其应用研究进展

    魏玉烜王旭江海腾孟建军...
    196-224页
    查看更多>>摘要：脑电图(EEG)和脑磁图(MEG)为观察和分析人脑活动提供了重要的无创测量工具.EEG/MEG可采集大规模神经集群放电活动引起的体表电势/磁场,采集的信号具备高时间分辨率,因而在神经科学、临床医学与神经工程等领域得到广泛的应用.然而,EEG/MEG测得的是颅内神经集群活动经过脑组织、脑脊液、颅骨和头皮等人体容积导体组织弥散传播后引起的颅外电势/磁场,其空间分辨率低,无法反映神经活动的真实空间分布.源成像是一种结合人体头部组织的数学模型,用EEG/MEG来推导颅内神经活动源的成像技术,是目前公认的提高无创测量空间分辨率的有效技术.典型的源成像问题包括正问题建模和逆问题求解两个方面,其中逆问题求解是源成像的核心,而正问题建模是逆问题求解的基础,两者相辅相成.本文通过文献检索梳理和归纳目前存在的正问题建模和逆问题求解的典型方法和常用软件,介绍影响源成像精度的因素和评价源成像性能的指标和方法.另外,本文还着重介绍了源成像技术在神经科学、临床医学以及神经工程-脑机接口方面的应用和研究进展.最后,讨论了当前源成像技术面临的挑战,以及针对这些挑战该领域内的研究前沿和趋势,展望了源成像在推动神经科学、临床医学等科学研究和技术进步方面的潜力.

    源成像源定位源重建脑电图脑磁图逆问题

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    冷却器热量回收在S-CO2燃煤发电系统中的优化方案研究

    郭源东孙恩慧徐进良王兆福...
    225-235页
    查看更多>>摘要：S-CO2循环的冷却过程为变温放热,因此,通过空气回热实现冷却器的热量回收(CHR)是提高S-CO2燃煤发电系统效率的有效方法.炉膛尾部烟道烟气余热吸收是冷却器热量回收应用于S-CO2燃煤发电面临的关键难题.针对这一问题,本文首先围绕具备再热与间冷的再压缩循环(RC+RH+IC)应用了双烟道冷却器热回收方案,使空气预热器内的空气能在更宽的温区吸收烟气热量,显著提高炉膛烟气余热吸收能力,解决了进行冷却器热回收时排烟温度升高的问题.当循环主汽参数为620℃/30 MPa时,相比单烟道冷却器热量回收方案,循环效率由51.95％(RC+RH+IC+CHR)提升至52.36％(RC+RH+IC+DCHR).为进一步优化冷却器热回收与烟气余热吸收的耦合关系,本文提出冷却器减流方案(CFR),并应用循环拆分法对新系统进行分析.结果表明,该方案提高了系统的回热程度,增加了循环中效率等效为1的子循环工质质量流量份额,最终使循环效率由51.95％(RC+RH+IC+CHR)提升至52.50％(RC+RH+IC+DCHR+CFR).

    S-CO2燃煤发电系统冷却器热量回收冷却器减流循环拆分法双烟气通道

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    超临界回热燃煤发电系统热力循环的构建及分析

    孙恩慧李汇锋钱启琛纪洪福...
    236-246页
    查看更多>>摘要：回热过程对朗肯循环热效率的提升起重要作用,但当前有关回热的研究仅局限在亚临界区域,并未对超临界区域进行深入的探索.本文提出超临界回热方式,构建了超临界回热循环,从效率角度探明了该回热过程的优势.以某二次再热燃煤发电系统为例,基于热力学第一、第二定律对其与BEST小机回热进行热力学理论计算与对比分析.结果表明,超临界回热可有效提高发电效率,在本文案例中,当主汽参数为32 MPa和610/625/622℃时,所提出的两种超临界回热过程可在发电效率47.57％基础上,分别提升0.96％与1.02％,BEST小机回热可使发电效率提升0.1％.同时发现BEST小机回热可有效降低循环回热过程的㶲损,超临界回热则可大幅降低锅炉㶲损,当两者耦合时,可以实现效率的进一步提升(48.7％和48.76％).本文提出的超临界回热过程是在亚临界区域回热的基础上突破瓶颈,进一步实现了在超临界区域的回热,是循环回热优化的进一步发展.

    朗肯循环超临界回热BEST小机发电效率㶲分析

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    基于机器学习的立方钙钛矿形成能和磁性的预测

    陈杰宋一言李树宗阙志雄...
    247-256页
    查看更多>>摘要：钙钛矿材料因其具有优异的性能而受到了广泛关注,快速预测其物理性质具有重要意义.本文发展了一种新的描述符,大大提高了立方钙钛矿形成能和磁性的预测效率.我们通过元素属性相加或相除发展了一种元素属性矩阵描述符,并基于18928个立方钙钛矿数据,训练了极限树、梯度提升和多层感知机三种机器学习模型,同时评估了形成能、体积归一化磁矩和磁性分类的预测效率.结果发现,其效率远超元素属性统计和基于力场启发的描述符,形成能和磁化强度预测R2分数分别为97％和80％,磁/非磁分类的AUC达到了93％,正确率均在90％以上.本文通过构建一种简单有效的材料描述符,为未来基于机器学习的钙钛矿材料的预测提供了重要参考.

    立方钙钛矿形成能磁化强度磁分类机器学习材料描述符

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    基于协同梯度下降的可信学习方法

    张宝昌鲍宇翔王润琪吕金虎...
    257-264页
    查看更多>>摘要：人工智能使人类改造自然、适应自然的各类技术发展到更高阶段,是人类社会发展过程中的一次重要革命.深度学习不可解释性难题是当前人工智能领域的瓶颈问题.基于深度模型的推理过程是一个黑箱,现有的理论还不能完全解释模型输出结果的原因,对它的研究还处于比较初级的阶段.针对双线性模型的不可解释问题,我们提出了基于协同梯度下降算法的可信学习方法,在模型优化过程中引入反馈机制实现模型解耦,构建了可信的因果模型,提升了模型的性能和可解释性.在卷积神经网络训练以及模型压缩的任务中,实验结果表明该方法的有效性和适用性.

    可信学习双线性优化因果关系协同梯度下降解耦

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    具有稳定性保证的基于模型与条件神经过程的强化学习算法

    杨嘉楠丁一航朱益民蔡博...
    265-274页
    查看更多>>摘要：安全性是强化学习智能控制与决策方法大规模推广应用的必需能力.本文旨在实现智能体只通过安全策略(即将智能体动作限制在安全区域内的策略)收集数据进行训练,并使得最终训练的策略具有安全性保证.针对上述需求,研究拟采用控制理论中稳定性分析的方法,在一致最终有界性约束下优化强化学习训练的策略.具体而言,本方法提出了一类学习系统动态模型和李雅普诺夫函数的有效方法,在不将智能体驱动到安全区域之外的前提下,利用其实现闭环系统的稳定性分析.此外,本文给出了如何在提高策略性能的同时逐步扩大安全区域的方法,并在此基础上,给出了 一种实用有效的算法来保证闭环系统在训练中及训练后的策略稳定性.最终,本文通过倒立摆对理论结果进行了仿真验证,即验证如何在倒立摆不倒下的情况下优化强化学习策略.

    强化学习安全性稳定性分析条件神经过程

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    基于气动导数的高压捕获翼飞行器纵向稳定性数值研究

    常思源田中伟李广利肖尧...
    275-288页
    查看更多>>摘要：纵向稳定性是关乎临近空间高超声速飞行器操稳特性、飞行安全和飞行品质的关键因素之一.目前纵向稳定性的研究主要围绕常规单升力面气动布局,而对具备双升力面结构的高压捕获翼新型气动布局,相关研究还有待加强.本文面向一种高压捕获翼飞行器,结合小振幅强迫振荡法、非定常数值模拟方法和最小二乘方法辨识纵向气动导数,详细研究了飞行姿态、振荡参数、来流条件和质心位置等因素的不确定性对飞行器纵向静、动稳定特性的影响规律.研究发现,当平衡攻角从-10°逐渐增大到14°时,纵向静稳定性整体呈现出波动减弱的趋势,而动稳定性却先小幅波动后迅速增强.振荡频率越大时,纵向稳定性越强,但总体影响不太明显;当振荡幅值低于2°时,气动导数的辨识结果相近,而在较大的振荡幅值下,最大攻角附近非定常气动力的迟滞效应显著增强.飞行马赫数增大时,静、动稳定性均显著减弱,且对较小的飞行马赫数比较敏感.飞行高度增大时,静稳定性逐渐减弱但动稳定性却逐渐增强,且均对较大的飞行高度更加敏感.飞行器纵向质心位置的改变主要对静稳定性影响较大,而对动稳定性的影响却相当有限.

    高压捕获翼数值模拟纵向稳定性动稳定导数不确定性

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    空间作业智能操控技术研究与展望

    张哲刘传凯王明明罗建军...
    289-303页
    查看更多>>摘要：空间环境错综复杂,由航天员出舱完成各类空间任务难度较大.利用空间机器人操控技术,能够扩展航天员的操作能力,有效提高空间作业的自主化和智能化水平.本文介绍了空间作业操控的概念与内涵、国内外空间机器人操控技术应用与发展现状,分析了在轨服务、星表巡视和星表采样等三类场景下空间机器人操控技术的特点.在此基础上,对其中涉及的智能感知与信息融合、任务规划、预测仿真等前沿关键技术进行了总结,并结合未来空间探索的需求,研究提出了空间作业操控技术的智能化发展趋势.

    空间操控在轨服务星表探测人工智能机器人

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    三元Fe73B22Nb5合金的快速凝固组织控制与物理性能研究

    糜晓磊胡亮魏炳波
    304-314页
    查看更多>>摘要：本文研究了三元Fe73B22Nb5合金快速凝固过程中的组织演变规律,系统分析了凝固组织与合金微观力学性能以及室温磁学性能的关联机制.实验测定出合金固相线温度为1410 K,液相线温度为1525 K.在近平衡凝固条件下,初生Fe2B相率先析出,剩余液相形成(FeNbB+aFe+Fe2B)三元共晶.自由落体过程中合金液滴的过冷度随其直径的减小呈指数关系单调递增,最大过冷度可达352 K(0.23TL).实验表明,基于过冷度对相组成的强烈影响,可以实现对合金微观力学性能和磁学性能的调控.随着过冷度的增大,初生Fe2B相的生长被抑制,共晶组织体积分数逐渐增加.三元共晶中的FeNbB相对合金的微观力学性能有着显著的强化作用,其硬度为15.1 GPa,杨氏模量为170.7 GPa.深过冷条件下,液态合金快速凝固全部形成非规则三元共晶组织.溶质截留效应使得Nb元素分布更为均匀,FeNbB相体积分数明显增大,合金硬度最高可达1197 HV,矫顽力则由79 Oe锐减至54 Oe.

    Fe-B-Nb合金快速凝固组织控制力学性能磁学性能

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