学科前沿作业
《学科前沿知识专题讲座》
课程论文
论文题目量子通信与量子因特网技术
摘要
量子通信（Quantum Teleportation）是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。量子通讯是近二十年发展起来的新型交叉学科，是量子论和信息论相结合的新的研究领域。量子通信主要涉及：量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等，近来这门学科已逐步从理论走向实验，并向实用化发展。高效安全的信息传输日益受到人们的关注。基于量子力学的基本原理，量子通信具有高效率和绝对安全等特点，并因此成为国际上量子物理和信息科学的研究热点。
关键词：量子通信，量子密码通信，量子远程传态
目录
第一章引言 (1)
1.1 国内外研究现状 (1)
1.2 研究意义 (2)
1.3 有关概念 (2)
第二章量子隐形传态 (3)
2.1 研究背景 (3)
2.2 研究特点 (3)
第三章保密通信 (4)
3.1 保密通信历史回顾 (4)
3.2 保密通信原理 (5)
3.2 量子密码术 (5)
3.3 量子码的产生 (6)
第四章量子密钥分发技术 (7)
4.1 研究背景 (7)
4.2 研究现状 (7)
4.3量子通信的BB84协议 (7)
4.4 量子通信的B92协议 (8)
4.5 实现量子密钥分发的基础技术 (9)
第五章单光子源 (9)
5.1 单光子源研究 (9)
5.2 单光子流的获得 (9)
5.3 单光子探测器 (9)
总结 (10)
参考文献 (10)
第一章引言
1.1 国内外研究现状
量子通信技术正在成为现实。新华网华盛顿2004年6月4日电世界上第一个量子密码通信网络3日在美国马萨诸塞州剑桥城正式投入运行。该网络的开发得到了美国五角大楼下属国防高级研究计划局的资助。主持这套网络建设的美国BBN技术公司发布的新闻公报说，新的量子密码通信网络目前已成功地实现了该公司与哈佛大学之间的连接，不久将延伸至波士顿大学。这套网络目前拥有6个节点，主要通过普通光纤来传输采用量子密码术加密的数据，与现有因特网技术完全兼容，网络传输距离约为10公里。
大洋网2003年11月24日讯日本总务省量子信息通信研究推进会日前举行会议，提出了以新一代量子信息通信技术为对象的长期研究战略，计划在2020年至2030年间，建成绝对安全保密的高速量子信息通信网，以实现通信技术质的飞跃。日本专家认为，今后信息技术的研究课题是利用量子技术进行加密，来建成能高速通信的通信网。欧美国家利用量子加密进行通信的技术已进入实际运用阶段，但通信距离一般只有几十公里。日本计划在5年内实现在100公里左右的中距离通信中，使用量子加密技术，到2007年将构筑起量子信息技术高速通信实验系统，在2020年至2030年间建成利用量子加密技术的安全高速的量子信息通信网。
我国实现国际最长距离实用光纤量子密码系统日前，一种让保密通信“万无一失”的系统正走出实验室。中国科技大学郭光灿院士的课题组，在国际上首次解决了量子密钥分配过程的稳定性问题，经由实际通信光路实现了125公里单向量子密钥分配。这是迄今为止国际公开报道的最长距离的实用光纤量子密码系统。11月9日，郭光灿向记者披露，国际光学权威杂志《光学通讯》已刊登了这一成果。
由郭光灿领导的中科院量子信息重点实验室成功地设计了一种具有很高的单向传输稳定性的量子密钥分配方案。利用该方案，实现了150公里的室内量子密钥分配；利用中国网通公司的实际通信光缆，实现了从北京（望京）经河北香河到天津（宝坻）的量子密钥分配，实际光缆长度125公里，系统的长期误码率低于6%。在该系统的量子密钥分配基础上，实现了动态图像的加密传输，图像刷新率可达20帧/秒，基本满足网上保密视频会议的要求。该保密通信系统解决
了国际上一直未解决的长期稳定性和安全性的统一问题，使我国量子保密通信向国家信息安全应用迈出了关键一步。
1.2 研究意义
量子力学的诞生深刻地改变了人类社会：在20世纪推动了社会发展的核能、激光、半导体等高科技，都是源于量子力学。
量子特性在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量和提高检测精度等方面可能突破现有经典信息系统的极限。
一个250量子比特（由250个原子构成）的存储器，可能存储的数达2250，比现有已知的宇宙中全部原子数目还要多。
用量子搜寻算法攻击现有密码体系，对于经典计算需要1000年的运算量，量子计算机只需小于4分钟的时间。
量子密钥体系采用量子态作为信息载体，其安全性由量子力学原理所保证。
基于量子隐形传态过程，可以实现多端分布运算，构成量子因特网。
1.3 有关概念
爱因斯坦的光子说。光的波粒二相性。实验证明：光既是一种波，又同时是一种粒子。
哥本哈根学派的物理学家提出了一种“几率波”的解释：在衍射图像上光子（或者电子、原子等等）出现的几率：在衍射明条纹上发现粒子的几率大，在衍射暗条纹上发现粒子的几率小。
爱因斯坦对这一解释很是不满，并且说了一句很有名的话：“我不相信上帝会玩掷骰子。
事实上，量子世界的许多奇异特性正是起源于这个量子态，而关于量子理论的长期激烈争论的焦点也在这个量子态。在近百年的学术争论中，影响最大的就是薛定谔（1935年）提出的所谓“薛定谔猫”佯谬和爱因斯坦等人（1935年）提出的EPR佯谬。
量子纠缠态：按照量子力学理论，N（大于1）个量子比特可以处于量子纠缠态，子系统的局域状态不是相互独立的，对于一个子系统的测量会获取另外子系统的状态。这个量子态有着奇特的性质：我们无法单独地确定某个粒子处在什么量子态上，这个态给出的唯一信息是两个粒子之间的关联这类整体的特性，现在实验上已成功地制备这类纠缠态。自发参量下转换的非线性光学过程所产生的孪生光子对就是在频域、方向、偏振上形成纠缠的EPR对，采用腔量子电动力学方法也已制备出原子纠缠态。
量子比特：经典信息是用比特作为信息单元的，一个二态系统：0或1。数字计算机中，信息比特用电平表示，如：加电代表1，反之为0。量子通信中，信息比特的载体是一个二态量子系统，称作“量子比特”，例如双自旋态的原子核或电子、光子的正交偏振态、二能级系统等等。
量子纠缠交换：所谓量子交换是指如何使得远距离、没有直接相互作用的两个粒子纠缠起来。在量子纠缠的方案中要求两个远距离的粒子分别与某处（控制中心）两个粒子处于EPR纠缠。其基本原理就是当对控制中心的两个粒子进行Bell基联合测量，使他们塌缩至EPR纠缠态，这样在远处的两个粒子也相应的被纠缠起来。
第二章量子隐形传态
2.1 研究背景
1993年Bennet等在PRL上发表一篇开创性的论文，提出量子隐形传态的方案：将某个粒子的未知量子态（即未知量子比特）传送到另一个地方，把另一个粒子制备到这个量子态上，而原来的粒子仍留在原处。其基本思想是：将原物的信息分成经典信息和量子信息两部分，它们分别经由经典通道和量子通道传送给接收者。经典信息是发送者对原物进行某种测量而获得的，量子信息是发送者在测量中未提取的其余信息。接收者在获得这两种信息之后，就可制造出原物量子态的完全复制品。这个过程中传送的仅仅是原物的量子态，而不是原物本身。发送者甚至可以对这个量子态一无所知，而接收者是将别的粒子（甚至可以是与原物不相同的粒子）处于原物的量子态上。原物的量子态在此过程中已遭破坏。
2.2 研究特点
量子隐形传态的特点是，仅仅是量子态被传送，但粒子3本身不被传送。而在Alice测量之后，初态已经被破坏，因此这个过程不是量子克隆。由于经典信息对量子态的隐形传送是必不可少的（否则违背量子不可克隆定理），而经典信息的传递速度不可能快于光速，因此，量子隐形传态也不会违背相对论的光速最大原理。
1997年年底一个奥地利研究组首先在实验上演示成功这种量子隐形传态，论文发表在《自然》上，引起国际学术界的极大兴趣。在这之后，有若干研究组相继在实验上实现了这种量子隐形传态。
量子隐形传态所传送的是量子信息，它是量子通信最基本的过程。人们基于这个过程提出实现量子因特网的构想。量子因特网是用量子通道来联络许多量子处理器，它可以同时实现量子信息的传输和处理。相比于现在经典因特网，量子因特网具有安全保密特性，可实现多端的分布计算，有效地降低通信复杂度等一系列优点。
图2-1 量子隐形传态原理图
如图1所示，假设发送者Alice要把粒子1所处的未知量子态传送给接受者Bob，在此之前，两者之间共享EPR对，Alice对粒子1和她所拥有的EPR粒子2实施Bell基联合测量，测量结果将出现在四种可能的量子态当中的任意一个，其几率为1/4，对应于Alice不同的测量结果，Bob的粒子3坍缩到相应的量子态上，因此，当Alice经由经典信道将她的测量结果告诉Bob之后，Bob就做相应的操作，便可以使粒子3处在与粒子1原先未知量子态完全相同的量子态上，这就完成了粒子1的未知量子态的量子隐形传送。
量子保密通信技术：量子密钥分发系统已经进入实际应用试验阶段。单光子的产生与探测技术的发展，支持着量子信息科学的迅速发展。量子保密通信技术使信息光电子技术更上一个新水平。
第三章保密通信
3.1 保密通信历史回顾
自古以来保密通信都是关系国家安全的大事：
1917年美国破译Zimmerman记录稿后下决心介入第一次世界大战。
第二次世界大战英国研制的colossus用于破译德国密码取得成功。
网络时代信息安全至关重要。
政治军事上的保密通信是国家考虑的一个首要问题。
据统计商业信息被窃取的事件以每月260%的速度在增加，比计算机计算速度的提高还要快。
我国通信系统很多设备和技术来自国外，且资本主义国家有比我们先进的计算机和技术，我国网络安全形势更严峻。
3.2 保密通信原理
图3-2 保密通信原理
安全性主要依赖加密、身份鉴别和存取控制。加密和解密都是靠密钥来完成的。加密明文与密钥运算生成密文称为加密算法，属密码编码学。解密密文与密钥运算得明文。
经典保密方法不安全体现在：在经典物理中，测量不改变被测对象的状态。例如被人偷拍照片或窃听电话，当事人会一点也不知觉。密文被窃可以破译出密码，密码被窃就更危险，所以密码都有时效性。
有人证明一次一密密码是安全的，即使用与信息一样长的随机序列作为密码本，而且只使用一次，但是密码传输过程中的泄密仍是一个问题。
经典密钥的传输和使用是不安全的。
3.2 量子密码术
量子保密通信的两个主要途径：
BB84协议和B92协议：
基于单光子非正交量子态不可克隆特性
利用单光子光源
单光子光源的必要性
基于EPR的协议：
主要基于量子纠缠态
3态协议：
利用非线性光学晶体参量下转换过程中产生的光子对
系统复杂，可见性和稳定性较差
3.3 量子码的产生
对量子码的任何窃听都会产生大量误码，在产生密钥的过程中就被发现了。量子信道本身是绝对安全的。
量子密钥是单光子经由相位调制或偏振调制形成的不同量子态来表达“0”或“1”的随机序列，称为QB (QuantumBit)。
光量子的偏振态，在二维希尔伯特空间，可用下面三套互为共轭的基矢中任何一套来表示：
1. 正向正交线偏振：(0，1) 和(1，0)
2. 45度斜向正交线偏振：(1/√2)(1，1) 和(1/√2)(l，-1)
3. 左右旋偏振(1/√2)(1，i)和(1/√2)(i，1)
图3-2 光子的偏振态
量子的产生：上面三套矢量基互为共轭，即任一基矢在其共轭的矢量基中测量会得到完全随机的结果。我们用偏振器和相位调制器对单光子进行调制就可以发射量子比特，通信双方随机地选定自己的测量基，根据协议建立自己的量子保密信道产生绝对安全的密码本。
第四章量子密钥分发技术
4.1 研究背景
最早报道的量子通信是1989年的BB84协议，量子QB通过30cm 自由空间传输的实验(IBM)。
目前报道获得最好结果的有：
（1）1995年英国BT实验室1.3μm单光子在1.55μm的实际使用的通信线路上传输55公里即有背景信号。
（2）1999年美国Los Alamos1.3μm B92协议通过48公里光纤传输并持续运行两年产生量子密钥。
（3）瑞士University of Geneva 通过日内瓦湖底光缆建立的22.8公里的量子密钥分发系统，2002年达到67公里。
（4）日本三菱电机2002年11月14日宣布用防盗量子密码技术传送信息获得成功，其传递距离长度达87公里，公布了单光子探测器专利。
（5）德国慕尼黑大学和英国军方下属的研究机构合作，在量子密码技术研究中也取得了重要进展。通信距离为23.4公里。
4.2 研究现状
国内研究的进展：
(1) 1995年中科院物理研究所在国内首次用BB84协议做了演示实验，华东师范大学用B92方案作了实验。
(2) 2000年中科院物理研究所和中科院研究生院合作，完成了国内第一个850 nm波长全光纤量子密码通信实验，通信距离达1.1 km。
(3) 2002年，山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室在国内外第一次用明亮的EPR关联光束完成了以电磁场为信息载体的连续变量量子密集编码和量子保密通信的实验研究。
(4) 2005年，中国科技大学郭光灿院士的课题组，实现了从北京天津的量子密钥分配，实际光缆长度125公里，系统的长期误码率低于6%。在该系统的量子密钥分配基础上，实现了动态图像的加密传输，图像刷新率可达20帧/秒，基本满足网上保密视频会议的要求。
4.3量子通信的BB84协议
1984年Bennett和Brassard提出使用4种状态的光子进行信息传递。两种编码方式：偏振编码和相位编码。
图4-1量子通信的BB84协议示意图
(1) A 向B发送一串偏振方向随机选择的单光子。
(2) B随机地选择正向或斜向的检偏基测量光子的偏振方向。
(3) B测量到的偏振方向。
(4) B向A公布测量基后由A确认的检偏基。
(5) B向A公布部分码的测量概率，如果偏差太大，表示有窃听，不可靠而作废
(6) A确认可靠后余下未公布的QB可用作密钥。
4.4 量子通信的B92协议
1992年Bennett提出可以看作BB84协议的简化版本基于2个非正交的量子态较BB84简单但是效率低安全性不能令人信服。
图4-2 量子通信的B92协议
B92协议采用了双Mach-Zehnder干涉仪的方式，用相位调制改变两路光之间的光程差，实现量子编码和解码。为了得到有效的干涉，要消除双折射造成的不良影响。
4.5 实现量子密钥分发的基础技术
实现量子密钥分发的基础技术包括：
单光子源QB产生与传输技术单光子探测技术单光子源应是定时发射的单光子组成的随机序列。
单光子探测器应能测量到仅包含有一个光子的脉冲，其能量大约为负19次方焦耳。QB产生与传输需要精密的偏振与相位控制技术。
图4-3 量子密钥分发
第五章单光子源
5.1 单光子源研究
理想的单光子是由单原子发射的。最早的研究H.J. Kimble et. al.对共振荧光的研究。对Kimble实验的改进：F. Diedrich et. al.采用激光冷却以及射频磁阱俘获Mg离子。
后续实验主要有三个方向：
嵌于溶液或者固体中的有机分子
金刚石中的氮空位(Nitrogen Vacancy)
半导体材料
5.2 单光子流的获得
目前在通信波段可靠地得到单光子流的方法是：锁模半导体激光器的输出经过精密控制的强衰减得到的。对得到单光子要进行鉴别。测量到的光子应是预计的光子。还要扣除可能的双光子。清除可能的噪声或误码。
5.3 单光子探测器
要研制更高灵敏度的雪崩光电二极管探测器。探测器的灵敏度要提高一个数量级，暗电流要减少一个数量级。单光子能量在亚aJ数量级(aJ=10-18J)。对于目前通信波段选InGaAs/InP雪崩光电二极管，红外响应度高，暗电流小。
雪崩光电二极管使PIN光电管响应度提高了M 倍：R=MR○
M 代表了光电子在半导体内部产生二次电子的倍增能力, R○是PIN光电二极管的响应度：R○=ηq/hυ量子效率η=1239.5 R○/λ
目前InGaAs/InP APD的典型值是：R○= 0.79 η=0.74 M=10暗记数大于10000/s。
提高APD探测器响应度途经有：
改进APD器件结构提高雪崩电压增大M因子。
采用制冷技术降低暗记数并增大M 因子。
采用脉冲工作状态提高M 因子同时减少由于暗电流造成的雪崩。
采用信号甑别技术识别误码提取信号。
总结
量子密钥分发已经进入实际应用实验阶段这是量子理论的一次具有深远意义的实际应用，它真正解决了密钥传输的安全问题而且量子码的产生和探测技术不但为量子信息科学与技术发展创造了条件而且也使激光测量与控制技术达到一个更高的水平是更高更紧密技术发展的新起点。
目前的量子器件最多只做到5个量子位，实用量子计算机至少需要一万位。目前没有一种技术具有可扩展性，即没有找到制作大位数量子芯片的办法。实现量子计算原理上已无障碍，但尚未掌握制备与操纵量子态的技术
参考文献
[1]Y. Shih，“Entangled photons”，IEEE J. Selected Topics in Quantum Electronics，Vol.9，
No.6，pp.1455- 1467，Nov./Dec.2003 Special Issue on Quantum Internet Technology of JSTQE
[2]R.J. Hughes，“QUANTUM KEY DISTRIBUTION：THE SCIENCE OF SECRET
OMMUNICATIONS”，OFC’2005，paper OWI1，March 2005，Anaheim，CA，USA
学科前沿讲座课程报告撰写要求
中国矿业大学建筑工程学院土木工程专业学科前沿讲座课程报告 第 1 页 05-1班 姓 摘 要：☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆☆（内容小四号宋体，西文Times New Roman 字体，行距最小值18磅）☆☆☆ ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆。 关键词：☆☆☆☆；☆☆☆；☆☆；☆☆☆ ☆☆☆☆☆（内容小四号宋体，西文Times New Roman 字体，行距最小值18磅）。 1 ☆☆☆☆（内容小四号宋体，西文Times New Roman 字体，行距最小值18磅）。☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ 2 2.1 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆（内容小四号宋体，西文Times New Roman 字体，行距最小值18磅）☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆。 f f f C ?στtan ?+= （1） 式中 τf ——冻土的剪切强度，MPa ； C f ——冻土的粘聚力，MPa ； φf ——冻土的内摩擦角，°。 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆（内容小四号宋体，西文Times New Roman 字体，行距最小值18磅）☆☆☆☆页眉和页码，五号宋体。
自动化前沿讲座论文
TREC 2005增加了企业检索任务（Enterprise Track）并设立了专家检索子任务，为专家检索方法和技术的经验性评价提供了平台，并着重从专家检索算法、模型和评价方法等几方面进行了探讨，极大地促进了专家检索研究的发展。本文即是在此背景下，对近年来专家检索研究的进展和现状进行的系统总结。本文分别从专家检索的数据集来源、专家检索方法、专家检索的排序方法、专家检索的效果评价这四个方面对专家检索的相关研究进行了介绍和评述。 进入21世纪，人类社会正在由信息社会迈向知识社会，掌握一定知识、经验和技能的人才将会成为企业和组织最宝贵的资源。各领域的专家是该领域知识的代表，所拥有的丰富且最新的该领域的专业知识、技能和经验是企业生存和发展的最关键因素。目前，一些企业和组织，为了提高自身的竞争优势，已经或者正在建立专家检索系统，利于有效地管理专家资源。 专家检索（亦称之为专家查询，专家推荐，专长定位，专长识别）作为实体检索的一个特例，它要求返回的实体类型是具有特定专长（与查询主题相关的）的专家。由于专家检索在促进知识共享和交流，构建学术界和产业界的桥梁，知识管理等方面有重要的应用价值，近年来专家检索引起了学术界广泛兴趣。 作为web track的后继项目，TREC（Text REtrieval Conferences）于2005年增加了企业检索任务（Enterprise Track）,并设立了专家检索子任务。该子任务可以描述为：给定文档集，查询主题集和专家列表，并从这些专家列表中为每个查询主题查找相关专家。自设立专家检索子任务后，TREC为专家检索的方法和技术进行经验性评价提供了一个公共平台，近几年来，分别对专家检索算法、模型和评价进行了探讨，促进了专家检索领域的发展。 关于专家检索的任务，Yimam-Seid等界定为以下两个方面：查找具有某专长的专家和查找专家所具有的专长。目前，检索界所探讨的专家检索一般是指前一个方面。本文所探讨的专家检索也是指查找具有某专长的专家,故本文中的专家检索主要任务可以描述为：利用企业或者组织内外能够表征专家专长的各种文档和资源,如电子邮件、报告、数据库文件和网页等,识别专家在某给定查询主题(领域)的专长(相关性)程度,并按程度高低排序显示专家结果列表的过程。
学科前沿讲座报告格式
学科前沿讲座报告正文字数不少于2000字，应有明确的主题。主题应围绕本学期几位老师的讲座内容展开。 学科前沿讲座报告模板 ×××××××××××××× ×××（学生姓名）××× （空一行） 摘要××××××××××（小4号宋体， 1.5倍行距）×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××（150—200字） 关键词×××××××××（一般3—5个） （空一行） ×××××××（作为正文第1章标题，用小3号黑体，加粗，并留出上下间距为：段前0.5行，段后0.5行） ××××××（小4号宋体，1.5倍行距，首行缩进两字符）××××××××××××××××……… 1 ××××××（作为正文2级标题，用4号黑体，加粗） ×××××××××（小4号宋体，1.5倍行距，首行缩进两字符）××××××………… （1）××××××××× （2）××××××××× （3）××××××××× 2 ×××××××（作为正文第2章标题，用小3号黑体，加粗，并 留出上下间距为：段前0.5行，段后0.5行）
××××××××（小4号宋体，1.5倍行距，首行缩进两字符）×××××××××××××……… 注：1．正文中表格与插图的字体一律用5号宋体； 2．为保证打印效果，学生在打印前，请将全文字体的颜色统一设置成黑色； 3．学科前沿讲座报告一般只需要2级标题。 参考文献（小3号黑体，居中） [1] ×××××××（小4号宋体，行距18磅）××××× [2] ××××××××××××××××××××××××××××××××× ××××××××× [3] ×××××××××××××××××××××× ………… 例如： [1] 徐秀丽. 混凝土框架结构设计[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2008, 46～ 66. [2] 孙素英, 张震. 概念设计在建筑结构设计中重要性探讨[J]. 建筑结构, 2008(4): 34～35. [3] GB50352-2005. 民用建筑设计通则[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2004. [4] 朱刚. 新型流体有限元法及叶轮机械正反混合问题[D]. 北京：清华大学， 1996.
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人工智能（Artificial Intelligence），英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能亦称智械、机器智能，指由人制造出来的机器所表现出来的智能。通常人工智能是指通过普通计算机程序来呈现人类智能的技术。通过医学、神经科学、机器人学及统计学等的进步，有些预测则认为人类的无数职业也逐渐被人工智能取代。 人工智能在计算机领域内，得到了愈加广泛的重视。并在机器人，经济政治决策，控制系统，仿真系统中得到应用。人工智能是计算机学科的一个分支，二十世纪七十年代以来被称为世界三大尖端技术之一（空间技术、能源技术、人工智能）。也被认为是二十一世纪三大尖端技术（基因工程、纳米科学、人工智能）之一。这是因为近三十年来它获得了迅速的发展，在很多学科领域都获得了广泛应用，并取得了丰硕的成果，人工智能已逐步成为一个独立的分支，无论在理论和实践上都已自成一个系统。 人工智能是研究使计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为（如学习、推理、思考、规划等）的学科，主要包括计算机实现智能的原理、制造类似于人脑智能的计算机，使计算机能实现更高层次的应用。人工智能将涉及到计算机科学、心理学、哲学和语言学等学科。可以说几乎是自然科学和社会科学的所有学科，其范围已远远超出了计算机科学的范畴，人工智能与思维科学的关系是实践和理论的关系，人工智能是处于思维科学的技术应用层次，是它的一个应用分支。从思维观点看，人工智能不仅限于逻辑思维，要考虑形象思维、灵感思维才能促进人工智能的突破性的发展，数学常被认为是多种学科的基础科学，数学也进入语言、思维领域，人工智能学科也必须借用数学工具，数学不仅在标准逻辑、模糊数学等范围发挥作用，数学进入人工智能学科，它们将互相促进而更快地发展。通常，“机器学习”的数学基础是“统计学”、“信息论”和“控制论”。还包括其他非数学学科。这类“机器学习”对“经验”的依赖性很强。计算机需要不断从解决一类问题的经验中获取知识，学习策略，在遇到类似的问题时，运用经验知识解决问题并积累新的经验，就像普通人一样。我们可以将这样的学习方式称之为“连续型学习”。但人类除了会从经验中学习之外，还会创造，即“跳跃型学习”。这在某些情形下被称为“灵感”或“顿悟”。一直以来，计算机最难学会的就是“顿悟”。或者再严格一些来说，计算机在学习和“实践”方面难以学会“不依赖于量变的质变”，很难从一种“质”直接到另一种“质”，或者从一个“概念”直接到另一个“概念”。正因为如此，这里的“实践”并非同人类一样的实践。人类的实践过程同时包括经验和创造。这是智能化研究者梦寐以求的东西。 前景:目前随着人工智能AI的迅猛发展，今后几年触摸一体机一定会和人工智能
学科前沿动态作业
工业4.0与中国制造2025 摘要：本文简述了工业4.0与中国制造2025，其均是以信息系统和物理系统的深度融合为基础，在世界工业化发展的大浪潮下，中国也应该紧跟时代步伐，结合中国国情，加强基础设施建设，依托信息技术的发展，形成中国特色工业化道路。 关键字：工业4.0，中国制造2025，CPS 0前言 2013年4月，全球国际工业博览会在德国汽车、机械、电子制造业中心汉诺威召开。会上，德国“工业4.0工作组”公布了研究成果报告《保障德国制造业的未来:关于实施“工业4.0”战略的建议》(简称德国“工业4.0”，后文简称“工业4. 0”)。工业4.0是德国政府提出的一个高科技战略计划。该项目由德国联邦教育局及研究部和联邦经济技术部联合资助，投资预计达2亿欧元。旨在提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率及人因工程学的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。其技术基础是网络实体系统及物联网。两年后，即2015年5月，中国政府发布了《中国制造2025》，《中国制造2025》提出，坚持“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针，坚持“市场主导、政府引导，立足当前、着眼长远，整体推进、重点突破，自主发展、开放合作”的基本原则，通过“三步走”实现制造强国的战略目标：第一步，到2025年迈入制造强国行列；第二步，到2035年中国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平；第三步，到新中国成立一百年时，综合实力进入世界制造强国前列。 1工业4.0与智能制造概述 18 世纪末的第一次工业革命创造了机器工厂的“蒸汽时代”，20 世纪初的第二次工业革命将人类带入大量生产的“电气时代”。20世纪中期计算机的发明、可编程控制器的应用使机器不仅延伸了人的体力，而且延伸了人的脑力，开创了数字控制机器的新时代，使人机在空间和时间上可以分离，这是凭借电子和信息技术实现自动化的第三次工业革命。 进入21世纪，互联网、新能源、新材料和生物技术正在以极快的速度形成巨大产业能力和市场，将使整个工业生产体系提升到一个新的水平，推动一场新的工业革命，德国技术科学院等机构联合提出“第四代工业－Industry4.0”战略规划，旨在确保德国制造业的未来竞争力和引领世界工业发展潮流。工业4.0与前三次工业革命有本质区别，其核心是信息物理系统的深度融合。工业4.0第一个内涵就是智能化、绿色化和人性化，每个人或每个客户的需求是不一样的，个性化或定制化的产品不可能大批量产。工业4.0的第二个内涵是分散网络化和信息物理的深度融合。 工业4.0可以分为两大主题，一个是以智能化生产系统和网络化分布式生产设施为主题的智慧工厂，一个是智能制造。 智能制造(Intelligent Manufacturing，IM)是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智研讨会研讨会能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。是从嵌入式系统向信息物理融合系统（CPS）发展的技术进化。作为未来第四次工业革命的代表，工业4.0不断向实现物体、数据以及服务等无缝连接的互联网（物联网、数据网和服务互联网）的方向发展。 2信息物理融合系统 信息物理融合系统(Cyber Physics System，CPS)作为计算进程和物理进程的统一体，是集成计算、通信与控制于一体的下一代智能系统。信息物理系统通过人机交互接口实现和物理
数学学科前沿讲座报告
数学学科前沿讲座 通过一个学期的学习和学校数位专家教授的耐心讲解，产生了一些自己对数学学科的体会。下面就简要谈谈，通过听取前沿讲座我对数学学科的理解与变化。近半个多世纪以来，随着计算机技术的迅速发展，数学的应用不仅在工程技术、自然科学等领域发挥着越来越重要的作用，而且以空前的广度和深度向经济、金融、生物、医学、环境、地质、人口、交通等新的领域渗透，所谓数学技术已经成为当代高新技术的重要组成部分。因有数学,才有今天科技的繁荣，在我们身边到处都有数学问题。今天科技领域也以数学为基础。如计算机的发展，一切理论都是数学家提出的，某个物理学家要研究某个项目，都要以丰厚 的数学功底为前提。在人们的生活中，时刻与数学打交道，可谓世界因数学而精彩。既然数学有如此大的魅力，下面将粗略的介绍一下。数学曾出现三次危机：无理数的发现——第一次数学危机；无穷小是零吗——第二次数学危机；悖论的产生---第三次数学危机。数学历来被视为严格、和谐、精确的学科，纵观数学发展史，数学发展从来不是完全直线式的，他的体系不是永远和谐的，而常常出现悖论。在悖论中逐渐成熟，进而到现在出现多个分支，分为：基础数学、数论、代数学、几何学、拓扑学、函数论、常微分方程、偏微分方程、概率论、应用数学、运筹学。 一、应用数学应用数学属于数学一级学科下的二级学科。应用数学是应用目的明确的数学理论和方法的总称，它是数学理论知识与应用科学、工程技术等领域联系的重要纽带。应用数学主要研究具有实际背景或应用前景的数学理论或方法，以数学各个分支的应用基础理论为研究主体，同时也研究自然科学、工程技术、信息、经济、管理等科学中的数学问题，包括建立相应的数学模型、利用数学方法解决实际问题等。主要研究方向： (1) 非线性偏微分方程非线性偏微分方程是现代数学的一个重要分支，无论在理论中 还是在实际应用中，非线性偏微分方程均被用来描述力学、控制过程、生态与经济系统、化工循环系统及流行病学等领域的问题。利用非线性偏微分方程描述上述问题充分考虑到空间、时间、时滞的影响，因而更能准确的反映实际。本方向主要研究非线性偏微分方程、H-半变分不等式、最优控制系统的微分方程理论及其在电力系统的应用。 (2)拓扑学拓扑学，是近代发展起来的一个研究连续性现象的数学分支。中文名称起 源于希腊语Τοπολογ的音译。Topology 原意为地貌，于 19 世纪中期由科学家引入，当时主要研究的是出于数学分析的需要而产生的一些几何问题。发展至今，拓扑学主要研究拓扑空间在拓扑变换下的不变性质和不变量。拓扑学是数学中一个重要的、基础的分支。起初它是几何学的一支，研究几何图形在连续变形下保持不变的性质(所谓
学科前沿报告
学 科 前 沿 报 告 学院：天津大学工程硕士学院专业：软件工程 姓名：欧阳伟光 学号：
金融学前沿课题报告 摘要：在诸多金融前沿理论的研究成果中，行为金融学的影响最大。它不仅试图通过否定现代金融学的基石颠覆现代金融学，而且借此构建了一个并不完善但相对完整的理论分析框架。 【关键词】：有效市场行为金融犹太集团、 经典金融学是在理性人假设和有效市场假说的基础上发展起来的有效市场理论主要研究的问题集中在价格对于影响价格的各种信息的反应能力、程度以及速度的解释，也就是市场的效率问题。产生在20世纪中叶的经典金融学逐渐的成为了现代金融学的基础，而其良好的解释力和大量的非常卓有成果的研究文献确立了金融投资领域的主导地位。 一、有效市场假说 20世纪60年代，美国芝加哥大学金融学家尤金?法玛（Engene Fama）提出了著名的有效市场假说（efficient market hypothesis，EMH），对经典金融投资学进行了基于一般均衡分析框架的总结。该假说认为，在一个充满信息交流和信息竞争的社会里，一个特定的信息将能够在证券市场上立即被投资者知晓，而证券市场的竞争将会驱使证券价格充分且及时地反映该信息，从而使得投资者根据该信息所进行的交易不存在任何超额收益，只能赚取风险调整的平均市场收益率。而当证券市场的价格总是能够“充分反映”所有可以得到的信息时，证券的市场价格就代表着证券的真实价值，而这样的市场就被称为有效市场。 二、随机漫步与有效市场假说 股票价格变化所表现的“随机漫步（random walking）”特性，恰恰反映了股票市场的效率。事实上，如果股价变动是可预测的，那将会成为股市无效性的毁灭性证据，因为预测股价的能力将表明所有已知信息并非已经完全在股价中反映出来。因此，从这个角度讲，有效市场假说的实质就是证券的价格已经完全反映了所有的可得信息，市场价格代表着证券的真实价值，人们无法通过某种既定的分析模式或操作来始终如一（consistency）地获取超额收益。 肯德尔的结论一直困惑着金融经济学家们，并使他们陷入了窘境。因为，这一结论似乎暗示着股票市场是由不确定的市场心理学主宰的，没有任何地逻辑规律可寻。简而言之，市场的运行毫无理性。但这个问题不久得到了解决，人们发现股价的随机变化正好表明了市场是正常运作或者说是有效的，而非无理性的。 股票价格变化所表现的“随机漫步（random walking）”特性，恰恰反映了股票市场的效率。事实上，如果股价变动是可预测的，那将会成为股市无效性的毁灭性证据，因为预测股价的能力将表明所有已知信息并非已经完全在股价中反映出来。因此，从这个角度讲，有效市场假说的实质就是证券的价格已经完全反映了所有的可得信息，市场价格代表着证券的真实价值，人们无法通过某种既定的分析模式或操作来始终如一（consistency）地获取超额收益。 三、国际犹太人金融集团 国际犹太人金融集团是随着西方基督教势力的扩张而兴起的隐性统治集团，或者可以确切的说，他们是寄生式的存在的。他们统治的出现是以民主、平等、
控制学科前沿讲座学习小结
控制学科前沿讲座学习小结 学院：物联网工程学院 专业班级：自动化0901班 姓名：田望同 学号：0704090112 日期：2012年4月2日
本学期，学院开设控制学科前沿讲座，其目的在于让我对自动化这个专业的一些问题有了更深的认识，让我对专业的学习有了明确的方向和目标。以下本人选取两个方面进行学习小结。其中第一个题目是老师给定的题目之一，第二个题目是本人自选。本人选取以下两个题目是从自身出发的，首先本人的专业是自动化，所以选取了老师所给出的第二个题目：自动化和信息化的关系及其对推动工业化的作用；其次本人隶属于物联网工程学院，而本人自身也对物联网很感兴趣，所以本人又自拟一个题目：物联网技术以及物联网的发展现状和趋势。 选题： 1、自动化和信息化的关系及其对推动工业化的作用 自动化的英文定义如下： Automation(ancient Greek: = self dictated) or industrial automation is the use of computers to control industrial machinery and processes, replacing human operators. It is a step beyond mechanization, where human operators are provided with machinery to help them with manual work. The most visible part of automation can be said to be industrial robotics. Some advantages are repeatability, tighter quality control, waste reduction, integration with business systems, increased productivity and reduction of labour. Some disadvantages are high initial costs and increased dependence on maintenance. 自动化的概念是一个动态发展过程。过去，人们对自动化的理解或者说自动化的功能目标是以机械的动作代替人力操作，自动地完成特定的作业。这实质上是自动化代替人的体力劳动的观点。后来随着电子和信息技术的发展，特别是随着计算机的出现和广泛应用，自动化的概念已扩展为用机器(包括计算机)不仅代替人的体力劳动而且还代替或辅助脑力劳动，以自动地完成特定的作业。
交通前沿讲座心得体会 专业前沿讲座心得体会 精品
交通前沿讲座心得体会专业前沿讲座心得体会由于时间限制和我们有限的知识水平,老师们都从大处着眼,为我们大概介绍了他们的研究方向和内容,同时还简单向我们介绍这些研究将来的实际意义,以及和我们模具锻压专业的联系.总体来说,也许理论上逻辑上的很专业的知识,我们没有学到多少,但老师们利用不到两个小时的时间,就基本上将一个新的领域在我们的脑海中勾勒了出来,使我们这些只知在学校死啃书本的同学也有机会现实了一回,真正了解到与百姓的生活有直接联系的科学研究. 各位老师不仅在学术领域给我们打开了新的窗户,使我们眼前一亮,也为我们介绍他们在工作学习中切身的体会及经验,提前向我们预警就业道路及工作生涯可能遇到的问题.还记得当时有个老师在讲课前放了一段用纯英文介绍的视频,我记得当时老师说那个视频是他在欧美开一个会议时的开场视频,我很有感触,不仅是对专业上的,还有对英语上的,那个视频里的英语我大部分听不懂,原来自己的英语水平这么的有限,中国在走向世界,专业上已有相当的技术,语言上岂能落下？赵长财老师,系燕山大学机械工程学院教授、博士生导师,现任燕山大学产业集团副董事长、中国机械工程学会高级会员...职务. 同时兼任沈阳重型机器集团公司、天津天锻压力机有限公司...多家企业特聘技术顾问.曾获得了秦皇岛市三育人先进个人、秦皇岛市人民满意公仆...荣誉称号. 拥有这么多成就的他给我们讲授课程,坐在下面听课的我感到很自豪,很自豪.在这次课上他简单介绍了金属管材成形新工艺及理论,管、板类零件内高压成形新工艺及其理论研究,液压机现代设计理论研究中一些前沿上的东西,由于世界能源的紧张和环保问题的日趋严重,汽车工业面临着严峻的挑战:一方面是提高燃气的热效率,减少废气排放;另一方面是减轻汽车自身重量,提高行驶速度,降低能耗. 这两方面要求促使人们不得不改进传统工艺,创造出适应新经济时代要求的新工艺.在汽车工业中管材液压成形作为一个非常重要的成形技术已得到了广泛应用,主要用于生产汽车动力系统、排气系统、汽车底盘以及一些结构件. 汽车用排气管件大多为形状比较复杂、轴线有很大变化的零件.传统成形工艺除铸造成形外,主要采用冲压两个半壳而后组焊成形,或采用管坯进行数控弯
学科前沿知识讲座作业模板+详细要求
学科前沿知识讲座要求： （1）就目前国内外安全科学与技术前沿问题进行文献综述和总结讨论，字数不少于2000字（文字按模板要 求4页以上）； （2）阅读至少中英文文献10篇，其中外文文献2篇以上，引用严格标注； （3）格式按附件模板的要求，作业格式排版质量等作为成绩考核的重要依据。 （4）最后提交方式：打印稿，最晚于2013年1月5日，由各班级统一将作业按学号排好顺序后提交，给付 建民老师。
题 学生姓名：张 静 学 号：0901XX 专业班级：安全工程09-1 2012年 11月 30 日
第1章 制造容易、可靠性高、工作持久、适应工况条件好等优点，在采油工业发展的初期被大量的应用;但游梁式抽油机也存在不足之处，如效率低下、用电成本高等缺点。无游梁式抽油机有长冲程无游梁抽油机等，它具有功率因数高、效率高等优点，所以抽油机的发展方向是无游梁式抽油机1.2 引起游梁式抽油机电机负载效率低的原因主要有以下几个方面: （1）游梁式抽油机的电机是带负载起动，因此起动时所需的起动电流很大，功率因数很低，对电动机的功率要求比较大。 （2（3）要准确地选取一台抽油机的驱动电动机容量，需要测量大量数据，往往很难做到，而且如何对抽油机电机容量的选择计算还没有一个统一、准确的计算公式，因此大多数情况下都采用估算的方法来选择配套电机的功率，一般留有较大余量。
2.1 游梁式抽油机 抽油机是有杆深井泵采油的主要设备。游梁式抽油机主要由游梁－连杆－曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助装置等四大部分组成。工作时，动力机将高速旋转运动通过皮带和减速箱传给曲柄轴，带动曲柄作低速旋转。曲柄通过连杆经横梁带动游梁作上下摆动。挂在驴头上的悬绳器便带动抽油杆柱作往复运动（见图2-1）。 图2-1 抽油机结构简图 1—刹车装置 2 3—减速箱皮带轮 4—减速箱 5—输入轴 6—中间轴 7 8—曲柄 9—连杆轴 10—支架 11—曲柄平衡块 12—连杆 13—横梁轴 14—横梁 15—游梁平衡块 16—游梁 17—支架 18—驴头 19—悬绳器 20—底座 2.2 抽油机悬点运动规律 臂为三个活动杆所构成的四连杆机构（见图2-2）。 图2-2 游梁式抽油机示意图 图名称位于图下方，按 章节编号，宋体+Times New Roman 如有图说明宋体为小五+Times New Roman ， 图中文字应规范，原则上图中字号不能大于正文字号，图片尽量绘制，少用不清晰的扫描图片。
学科前沿讲座学习心得
学科前沿讲座学习心得 在开头必须注明：班级、学号、专业等个人信息。 总结开头需对照凭证自查写明参加各类前沿讲座的次数，如：参加学术讲座8次，包括：名师讲坛2 次，学术沙龙2次；学期教育讲座8 次，包括院士校园行1 次、安全教育 1 次，心理教育 1 次，职业生涯规划沙龙 1 次。 大学里开设的课程总是异彩纷呈，可以无限地满足我们学生求知欲和好奇心，似乎无论我们对哪一方面感兴趣，总可以在琳琅满目的课程条目中找到自己的归宿。然而，本学期我院开设的学科前沿讲座，却在众多的课程中独领风骚，展现出了其独特的魅力，其专业性、尖端性，在学术领域给我们打开了新的窗户，使我们眼前一亮。 学科前沿是指某一学科中最能代表该学科发展趋势制约该学科当前发展的关键性科学问题、难题及相应的学说。在短短一年的时间里，我们有幸参加学习了各种学术讲座和教育讲座。这无疑全是精华中的萃取，而对于我们学生而言，则更是一场知识盛宴，带给我们完全优于课本，来自时代尖端的知识风暴。下面我将就自己这一学年的所学，谈谈自己我简单的想法。 在这十六次精彩纷呈的讲座中，给我留下最深刻的印象就是校医院开设的急救知识安全培训讲座。 主讲老师理论联系实践，深入浅出地向同学们讲解了灾难的分类、急救的基本程序、创伤救护的基本技术以及心肺复苏的实施方法。讲座现场，老师与学生们形成良好互动，由学生扮演受伤者，现场演示了不同伤情下创伤救护的止血包扎方式，并利用模拟人手把手地教同学们如何进行心肺复苏操作 , 对胸外按压的部位、频率、深度和气道开放消除异物的方法以及人工呼吸的要点进行了详细讲解。同学们听得非常投入，反响热烈并积极参与，几名同学代表在老师的指导下先后进行了现场练习。 此次讲座内容丰富精彩，达到了预期效果。通过学习和演练，同学们对急救知识有了更加全面的了解，同时也掌握了一些基本急救技能，增强了同学们的自我保护意识。极大的提升了自己的急救能力。 既然上学了，免不了面对就业问题，在 3月 27号，潘显钟老师给我们带来了一场就业指导讲座。潘显钟老师主要从学校理念的各项数据入手，包括研究生毕业初期的待遇情况，近几年毕业生的留京比例，以及继续深造与直接就业的差异等等，深入浅出的为我们剖析当前的就业形势。 一个人如果想实现他的目标，需要付出很多的努力，他在开始之前需要有很多的
地理学科发展前沿专题作业
地理学科发展前沿专题作业 Part1地理学的核心概念 地理学是研究人类活动与地理环境之间关系的一门学科。有的观点表述为地理学是研究地球表层各圈层相互作用关系，及其空间差异与变化过程的一门学科。地理学具有以下的一些核心概念： 1、空间。地球上的一切地理事物都存在于一定的地理空间，有人说“如果搬走了地理学的空间就等于搬走了地理学大厦的基石”，由此可以看出，空间概念在地理学中的意义。 2、人地关系。地理学注重资源、环境及其变化对于社会、经济发展的基础作用。研究土地利用、城市化、人口增长、经济增长、产业结构等人类活动与资源、环境之间的相互影响。并重视生态系统服务功能与人类福祉的关系。 3、环境变化。地理学关注全球环境变化，聚焦全球变化的区域响应。研究人类活动在全球环境变化中的作用及人类对环境变化的适应。 4、时间。时间即地理事物随时间而发生的变化过程。时间变化的研究涉及变化的状态、变化的驱动力、变化的机制、变化的后果等。特别关注与此有关的“周期”、“发育”、“演化”、“演替”、“平衡”等概念。 5、区域和地方。注重区域和地方特性、地方差异和地方联系，具有实在的认识意义和实践价值。地方是资源、环境、经济、社会、文化可持续发展的具体载体，地方之间有共性亦有差异，地方差异既是空间联系的原因也是空间联系的结果。
6、尺度。不管是空间还是时间，都具有尺度属性，尺度是事物存在的一种形式，也是我们认识、分析地理事物的一种思维方式。地理学研究需要清楚地界定所关心问题的尺度，也一直在探索如何将不同尺度上的研究结果关联起来，以利于既全面又深入地认识世界和把握世界。 6、系统。地理学本身就隐含系统概念的一些观点，如整体性、相互作用、空间等级，借鉴系统论思想和方法，可以发展出一套地理系统的概念和研究方法。 7、景观。景观是我们看到的地球表层或其某部分的形态，是漫长时空过程中各种因素的复杂产物。要了解景观，需要重新塑造景观形态、影响其发展的各种事件。景观多样性构成地理环境的多样性，地理环境的多样性是全球可持续发展的基础。 8、全球化。世界不同国家、区域和地方的关联日益紧密，各地的环境变化已累计到使全球环境发生显著变化，全球环境变化又反过来冲击所有国家和不同地方。全球化的过程和空间是不均衡的，对全球环境变化的责任是由区别的，全球化世界仍然是差异性和多样化的。当代地理学特别关注全球化背景下的不同地方。
学科前沿讲座感想
软件学院学科前沿知识讲座感想 听了几位老师所讲的学科先沿讲座，我的感想颇多. 尤其是对林林老师的《智慧时代中的挑战与机遇》颇有感触。下面我谈谈自己通过听讲,查资料,经过思考后对这一问题的理解. 当今的信息新技术主要包括这么几类，即新息安全新技术：主要包括密码技术、入侵检测系统、信息隐藏技术、身份认证技术、数据库安全技术、网络容灾和灾难恢复、网络安全设计等。信息化新技术：信息化新技术主要涉及电子政务、电子商务、城市信息化、企业信息化、农业信息化、服务业信息化等。软件新技术：软件新技术主要关注嵌入式计算与嵌入式软件、基于构件的软件开发方法、中间件技术、数据中心的建设、可信网络计算平台、软件架构设计、SOA与RIA技术、软件产品线技术等。网络新技术：网络新技术包括宽带无线与移动通信、光通信与智能光网络、家庭网络与智能终端、宽带多媒体网络、IPv6与下一代网络、分布式系统等。计算机新技术：计算机新技术主要关注网格计算、人机接口、高性能计算和高性能服务器、智能计算、磁存储技术、光存储技术、中文信息处理与智能人机交互、数字媒体与内容管理、音视频编/解码技术等。 大胆的预测一下计算机技术往下怎么发展，因为形势明白了，历史规律搞清楚了，需求也明白了，该怎么做呢？我大胆做这么一个发言，中国计算机界必须把握机遇迎接挑战。看一下处理器方面该怎么做，上个世纪我们关心的是每秒种可以完成多少指令，处理的速度。后来发现不对，应该做高性能的处理器，每花掉一块钱可以处理多少能力，重要的是功耗要低，然后是无线，是互联，我们更关心消耗每瓦功率处理能力是多少，大家关心的点开始转移，从每秒处理能力，关心到每块买到多少处理能力，到最后消耗每瓦功耗有多少能力。在处理结构上面有什么变化，从上世纪70年代左右，人围着计算机转，每个单位只要很好就有一个漂亮的机房，大家围着机房转，算题是通过一个小窗口把题递进去，过一段时间里面算好，把题递出来。那时候一切围绕CPU转，所以那时候CPU当之无愧，我的处理器是中心所以叫CPU。再往下可以看到计算机围着人转，我们口袋里的手表等一切一切，人走到哪里，计算装备围着我来转，在机器内部不是围着CPU转，而是围着存储期，I/O，通道转，因此不能光搞CPU，比如出现PIM等新的名称，所以我们应该与时俱进。从CPU，C要改成无处不在的处理单元。 网络将怎么发展，我们在上个世纪70年代所关心的就是互联互通互操作，在这儿不是讲互联互通互操作不重要，它是一个基础绝对重要，关心这个是数据和控制信号的传递，数据和控制信号可以传过去。做了一些日子以后发现，需求不仅仅是这个，我们要提高网络的带宽，我们关心是信息沟通和处理能力的增强，光把信号传过去是不是可以处理好呢？再往下又是怎样的？我们应该关心网上有这些信息，有这么多人用，是动态的变化，所以我们要关心信息融合、信息确认等。要把消息传给该给的人，该给的时间，该给的地方，该给的人，传正确的东西，这个变化不承认不行的，以往包括我个人在内，我和我同事们宣扬，看我家里环境，办公室环境，我计算机有多少能力联网，这已经过去了。下面关心的是这个网络具有多少计算个算计的能力，算计要做推理更难，再往下要面对什么问题？我的网络环境怎么样有非常强的资源按需聚合，人机协同工作的协调能力，体系结构将怎么发展，70年代的时候，大家做体系结构设计，费劲脑筋是在计算机内挖掘可能的潜力，处理可能的矛盾，搞体系结构的人，什么是好的所长，厂长，它的学问是处理轻重缓急，这件事应该放得下，哪件事应该要处理，所以好的应该处理删、增、减、抑、扬，在这种情况下发现，我们设计在机群中挖掘和平衡，我们要在网络环境下怎么做挖掘和平衡，因为系统给人用的，机器的环境，是给销售人员，管理者用的，所以把协同工作做好，就要验证，所以从HPCS变成HPCE，我们需要的不是高性能，需要的是生产力可用性，中国科学家预感比较早，因此1997年再一次会上，就决定当前做ClieitServer，之后做Cluster，之后做Networking，之后是VSE，
机械工程前沿讲座
机械工程前沿 近年来，机械工程学科在各大领域内取得了一系列突破性进展和原创性成果，为繁荣的经济建设提供了大量的理论方法和实践经验，对世界产生了重要的影响。 ， 对 ?前机械工程前沿技术以及机械工程领域的发展现状，综述了其重要进展和成果，并对 国机械工程的发展趋势进行了展望。 机械工程是一门与机械和动力生产有关的工程学科，它以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中的技术经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题。 机械工程学科包含以下几个方面：机械制造及其自动化机械电子工程、机械设计及理论、车辆工程和仿生技术。机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工具，以至能源和材料生产的部门，无不需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大服务领域：研制和提供能量转换机械；研制和提供用以生产各种产品的机械；研制和提供从事各种服务的机械；研制和提供家庭和个人生活中应用的机械；研制和提供各种机械武器。 机械的发展经历了从制造简单工具到制造由多个零件、部件组成的现代机械的漫长过程。机械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。随着世界的进步、国家的需求和学科的发展，机械工程科学的发展出现了以下显著特点和趋势：一方面，高技术领域如光电子、微纳系统、航空航 、生物医学、重大工程等的发展，要求机械与制造科学向这些领域提供更多更好的新理论、新方法和新技术，因而出现和发展着微纳制造、仿生及生物制造、微电子制造等制造科学新领域；另一方面，随着机械与制造科学与信息科学、生命科学、材料科学、管理科学、纳米科学技术的交叉，除了推动着机构学、摩擦学、动力学、结构强度学、传动学和设计学的发展外，还产生和发展着仿生机械学、纳米摩擦学、制造信息学、制造管理学等新的交叉科学。在未来的时代，新产品的研制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务。
前沿讲座作业
关于对波色-爱因斯坦凝聚态（BEC）的几点认识 固液气再加上等离子态，构成了我们熟知的物质四态。我们平常所见的物质世界，以固液气三态为多，而整个宇宙中存在的物质，等离子态又占据了绝大一部分（约占整个宇宙的90%以上）。那么宇宙中的物质就只有这四态吗？答案显然是否定的，凝聚态-------这一全新的物质形态的问世，又极大地丰富了我们的物质观。当然，凝聚态的种类之多，也让人为之震惊，波色-爱因斯坦凝聚态就是其中的一种。下面，就让学生来谈谈对它的认识，由于学识有限，其中不免会有诸多漏洞，因此不妥之处还望老师给予批评指正，学生不胜感激！ 凝聚态是微观粒子的一种集体行为。即“它是量子力学的规律支配着一个宏 观的集体行为”。为了说明这一点，我就先从其发展历史具体了解之。 一.发展历史： 20世纪头20年，物理学界正在萌发量子力学的新兴学科。在黑体辐射和光电 效应的研究中诞生了量子的概念，光的量子被称为光子。德国物理学家普朗克找到 了一个经验公式，很好地符合了黑体辐射观测得到的曲线，但是他当时不能解释这 一经验公式的物理含义。时光推到1924年，当时年仅30岁的玻色，接受了黑体辐 射是光子理想气体的观点，他研究了“光子在各能级上的分布”问题，采用计数光 子系统所有可能的各种微观状态统计方法，以不同于普朗克的方式推导出普朗克黑 体辐射公式，证明了普朗克公式可以从爱因斯坦气体模型导出。兴奋之余，他写了 一篇题为《普朗克准则和光量子假设》的文章投到英国的《哲学杂志》，但被拒绝了。不得已，他把那篇只有六页的论文寄给了爱因斯坦，期望爱因斯坦能理解他的 发现。爱因斯坦立即意识到玻色工作的重要性，他亲自将文章翻译成了德文，帮助 在《德国物理学报》发表了。之后，爱因斯坦把波色统计方法推广到静止质量不为零、粒子数不变的系统上，建立了量子统计学中波色—爱因斯坦统计。爱因斯坦将 玻色的理论用于原子气体中，于1924和1925年发表了两篇文章，他推测到，在正 常温度下，原子可以处于任何一个能级，但在非常低的温度下，大部分原子会突然 跌落到最低的能级上，原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一状态。后来物理界 将这种现象称为玻色－爱因斯坦凝聚。 在波色之前，传统理论认为一个体系中所有的原子（或分子）都是可以辨别的， 例如我们可以分辨氧原子、氢原子、碳原子。然而，玻色却挑战了上面的假定，认 为在接近绝对零度的条件下，原子尺度上我们根本不可能区分不同的原子——所有 的原子似乎都变成了同一个原子。原子会跌落到最低的能级上，就好像一座突然坍 塌的大楼一样。处于这种状态的大量原子的行为像一个大超级原子，再也分不出你 我他了！这就是物质第五态——玻色-爱因斯坦凝聚态。 然而，实现玻-爱凝聚态的条件极为苛刻和矛盾：一方面需要达到极低的温度， 另一方面还需要原子体系处于气体状态。后来物理学家创造出了稀薄的金属原子气体，这种金属原子气体有一个很好的特性：不会因制冷出现液态，更不会高度聚集 形成常规的固体。后来，又由于激光冷却技术的发展，人们可以制造出与绝对零度 仅仅相差十亿分之一度的低温，并且利用电磁操纵的磁阱技术可以对任意金属物体
学科前沿
学科前沿专题 专业：机械电子工程姓名：刘洪民 学号：22
一、阐述机械制造业的变革及挑战。 机械制造业作为一个传统的领域已经发展了很多年，积累了不少理论和实践经验，但随着社会的发展，人们的生活水平日益提高，各个方面的个性化需求越加强烈。作为已经深入到各行各业并已成为基础工业的机械制造业面临着严峻的挑战。机械制造技术的发展趋势可以概括为：（1）机械制造自动化。（2）精密工程。（3）传统加工方法的改进与非传统加工方法的发展。 下面对自动化技术给予论述和展望。 机械制造自动化技术始终是机械制造中最活跃的一个研究领域。也是制造企业提高生产率和赢得市场竞争的主要手段。机械制造自动化技术自本世纪20年代出现以来，经历了三个阶段，即刚性自动化、柔性自动化和综合自动化。综合自动化常常与计算机辅助制造、计算集成制造等概念相联系，它是制造技术、控制技术、现代管理技术和信息技术的综合，旨在全面提高制造企业的劳动生产率和对市场的响应速度。 一、集成化 计算机集成制造（CIMS）被认为是21世纪制造企业的主要生产方式。CIMS 作为一个由若干个相互联系的部分（分系统）组成，通常可划分为5部分：1．工程技术信息分系统 包括计算机辅助设计（CAD），计算机辅助工程分析（CAE），计算机辅助工艺过程设计（CAPP），计算机辅助工装设计（CATD）数控程序编制（NCP）等。 2．管理信息分系统（MIS） 包括经营管理（BM），生产管理（PM），物料管理（MM），人事管理（LM），财务管理（FM）等。 3．制造自动化分系统（MAS） 包括各种自动化设备和系统，如计算机数控（CNC），加工中心（MC），柔性制造单元（FMS），工业机器人（Robot），自动装配（AA）等。 4．质量信息分系统 包括计算机辅助检测（CAI），计算机辅助测试（CAT），计算机辅助质量控制（CAQC），三坐标测量机（CMM）等。 5．计算机网络和数据库分系统（Network & DB） 它是一个支持系统，用于将上述几个分系统联系起来，以实现各分系统的集成。 二、智能化 智能制造系统可被理解为由智能机械和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，该系统在制造过程中能进行智能活动，如分析、推理、判断、构思、决策等。 在智能系统中，“智能”主要体现在系统具有极好的“软”特性（适应性和友好性）。在设计和制造过程中，采用模块化方法，使之具有较大的柔性；对于人，智能制造强调安全性和友好性；对于环境，要求作到无污染，省能源和资源充分回收；对于社会，提倡合理协作与竞争。 三、敏捷化 敏捷制造是以竞争力和信誉度为基础，选择合作者组成虚拟公司，分工合作，为同一目标共同努力来增强整体竞争能力，对用户需求作出快速反应，以满足用户的需要。为了达到快速应变能力，虚拟企业的建立是关键技术，其核心是虚拟制造技术，即敏捷制造是以虚拟制造技术为基础的。敏捷制造是现代集成制造系
数学学科前沿讲座
数学学科前沿讲座 通过16个学时的学习，我对数学有大概的了解，也有一些自己的体会。下面就简要谈谈。 近半个多世纪以来，随着计算机技术的迅速发展，数学的应用不仅在工程技术、自然科学等领域发挥着越来越重要的作用，而且以空前的广度和深度向经济、金融、生物、医学、环境、地质、人口、交通等新的领域渗透，所谓数学技术已经成为当代高新技术的重要组成部分。因有数学，才有今天科技的繁荣，在我们身边到处都有数学问题。今天科技领域也以数学为基础。如计算机的发展，一切理论都是数学家提出的，某个物理学家要研究某个项目，都要以丰厚的数学功底为前提。在人们的生活中，时刻与数学打交道，可谓世界因数学而精彩。既然数学有如此大的魅力，下面将粗略的介绍一下。 数学曾出现三次危机：无理数的发现——第一次数学危机；无穷小是零吗——第二次数学危机；悖论的产生---第三次数学危机。数学历来被视为严格、和谐、精确的学科，纵观数学发展史，数学发展从来不是完全直线式的，他的体系不是永远和谐的，而常常出现悖论。在悖论中逐渐成熟，进而到现在出现多个分支，分为：基础数学、数论、代数学、几何学、拓扑学、函数论、常微分方程、偏微分方程、概率论、应用数学、运筹学…… 一、应用数学 应用数学属于数学一级学科下的二级学科。应用数学是应用目的明确的数学理论和方法的总称，它是数学理论知识与应用科学、工程技术等领域联系的重要纽带。应用数学主要研究具有实际背景或应用前景的数学理论或方法，以数学各个分支的应用基础理论为研究主体，同时也研究自然科学、工程技术、信息、经济、管理等科学中的数学问题，包括建立相应的数学模型、利用数学方法解决实际问题等。 主要研究方向：(1) 非线性偏微分方程 非线性偏微分方程是现代数学的一个重要分支，无论在理论中还是在实际应用中，非线性偏微分方程均被用来描述力学、控制过程、生态与经济系统、化工循环系统及流行病学等领域的问题。利用非线性偏微分方程描述上述问题充分考虑到空间、时间、时滞的影响，因而更能准确的反映实际。本方向主要研究非线性偏微分方程、H-半变分不等式、最优控制系统的微分方程理论及其在电力系统的应用。 (2)拓扑学 拓扑学，是近代发展起来的一个研究连续性现象的数学分支。中文名称起源于希腊语Τοπολογ的音译。Topology原意为地貌，于19世纪中期由科学家引入，当时主要研究的是出于数学分析的需要而产生的一些几何问题。发展至今，拓扑学主要研究拓扑空间在拓扑变换下的不变性质和不变量。拓扑学是数学中一个重要的、基础的分支。起初它是几何学的一支，研究几何图形在连续变形下保持不变的性质(所谓连续变形，形象地说就是允许伸缩和扭曲等变形，但不许割断和粘合)；现在已发展成为研究连续性现象的数学分支。 由于连续性在数学中的表现方式与研究方法的多样性，拓扑学又分成研究对象与方法各异的若干分支。19世纪末，在拓扑学的孕育阶段，就已出现点集拓扑学与组合拓扑学两个方向。现在，前者演化为一般拓扑学，后者则成为代数拓扑学。后来，又相继出现了微分拓朴学、几何拓扑学等分支。拓扑学也是数学的一个分支，研究几何图形在连续改变形状时还能保持不变的一些特性，它只考虑物体间的位置关系而不考虑它们的距离和大小。举例来说，在通常的平面几何里，把平面上的一个图形搬到另一个图形上，如果完全重合，那么这两个图形叫做全等形。但是，在拓扑学里所研究的图形，在运动中无论它的大小或者形状都发生变化。在拓扑学里没有不能弯曲的元素，每一个图形的大小、形状都可以改变。例如，下面将要讲的欧拉在解决哥尼斯堡七桥问题的时候，他画的图形就不考虑它的大小、形状，仅考虑点和线的个数。这些就是拓扑学思考问题的出发点。简单地说，拓扑就是研究有形的物体在连续变换下，怎