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01-05 00:00
针对复杂系统中“涌现”现象（即系统表现出无法追溯到个体组件的集体行为）的量化难题，本研究提出了一系列改进的信息论度量方法。传统方法在分析大型系统时，会因重复计算共享组件的贡献而导致估计偏差。新方法通过迭代校正这些重复计算项，实现了计算效率与检测灵敏度之间的可控权衡，从而获得更准确、通用的涌现估计。该方法在模拟及真实的鸟群行为数据中均成功检测到了涌现现象。
因果涌现复杂系统信息论集体行为计算效率系统分析
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01-05 00:00
本研究提出利用超绝缘的间苯二酚-甲醛（RF）碳气凝胶，通过热解过程和碳纤维插入进行电功能化，实现了电导率提升12个数量级，同时保持其固有的超低热导率（<50 mW/mK）。团队制造了一种热电真空隔热板（TVIP）模块，并演示了在汽车或航空密闭空间内基于WiFi的自供电真空失效检测概念验证。通过外推优化输出功率和CAD辅助组装大型热电模块（1000 cm²），探讨了规模化低品位废热回收的潜力。
热电材料碳气凝胶废热回收可持续能源功能化真空隔热
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01-05 00:00
本文提出了一种用于周期性微结构线性热弹性复合材料的高级计算分析微观力学框架。其核心是基于一种新的精确加性广义积分方程，该方程针对紧凑支撑载荷条件（如体力和局部热效应）而建立。方法引入了一个广义代表体积元概念，它并非几何固定，而是由局部载荷的特征尺度自然产生，从而将无限周期介质的分析简化为有限的数据驱动域。该框架能自动过滤非代表性的有效参数子集，并消除边界效应和有限尺寸依赖性。此外，它可与机器学习和神经网络架构无缝集成，支持开发精确的、基于物理信息的非局部代理算子。
计算微观力学代表体积元热弹性复合材料广义积分方程数据驱动分析物理信息机器学习
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01-05 00:00
本研究提出了一种增强的计算分析微力学框架，用于分析具有随机微观结构的线性热弹性复合材料。该方法的基石是一个精确的加性广义积分方程，专门针对紧支撑载荷（包括体力和局部热变化）而构建。核心创新在于引入了一个广义的代表性体积单元概念，该RVE并非预先几何定义，而是由局部载荷的特征尺度自然生成，从而将无限随机非均匀介质的分析简化为有限的数据驱动域。此框架能自动排除非代表性的有效参数子集，并天然消除边界效应和有限尺寸限制。此外，该方法与机器学习和神经网络架构天然兼容，便于构建精确且具有物理信息的代理非局部算子。
计算微力学热弹性复合材料广义积分方程代表性体积单元机器学习非局部算子
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01-05 00:00
本研究对Geant4工具包中用于模拟快核子诱发核反应的多种强子模型进行了基准测试。结果表明，不同模型在次级粒子多重数和电荷分布、以及核碎片产生方面存在显著差异。研究进一步评估了这些差异对NICA实验BM@N项目中高粒度中子探测器（HGND）原型机性能模拟（包括几何接受度和探测效率）的具体影响，为高能物理实验的精确探测器设计与性能预测提供了关键参考。
geant4模拟强子模型探测器性能高能物理核反应模拟基准测试
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01-05 00:00
本研究深入探讨了受运动学约束的非完整力学系统的动力学，重点分析了基本变分假设与换位规则的作用。通过研究切塔耶夫条件与约束函数一阶变分如何定义相容的虚位移，阐明了广义速度非线性约束下换位关系成立的必要条件。研究详细揭示了这些变分恒等式与约束函数拉格朗日导数之间的相互作用，从而厘清了由达朗贝尔-拉格朗日原理导出的运动方程与由扩展的时间积分变分原理所得方程之间的差异，为非完整动力学应用这些核心原理提供了更清晰的理论框架。
非完整系统变分原理换位规则运动学约束拉格朗日力学
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01-05 00:00
本研究开发了一种结合实时生物电阻抗（BioZ）传感的智能手表，用于无袖带血流动力学监测。通过多尺度分析和计算建模框架，阐明了BioZ与血压之间的生物物理关系，并识别了影响手腕处搏动性BioZ信号的关键参数。研究采用融合流体动力学原理的信号标记物理信息神经网络，实现了无需校准的血压、径向及轴向血流速度估计。该方法在健康个体（静息及运动后）以及门诊和重症监护环境下的高血压与心血管疾病患者中均成功通过测试，为解决现有无袖带技术的核心局限性提供了可行方案。
生物电阻抗无袖带血压监测物理信息机器学习血流动力学可穿戴设备心血管健康
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01-05 00:00
本研究为实现实用化大规模光子AI系统提出了三个关键考量：支持现代模型（如Transformer）的动态张量运算；系统化管理转换、控制和数据移动开销，避免ADC/DAC和I/O成为瓶颈；以及应对随集成密度增加而加剧的硬件非理想性影响。为量化研究这些耦合权衡，团队构建了一个跨层工具链SimPhony，提供实现感知的建模与快速跨层评估，将物理成本转化为系统级指标。ADEPT/ADEPT-Z支持端到端电路与拓扑探索，而Apollo和LiDAR则提供可扩展的光子物理设计自动化，将候选电路转化为可制造的布局。
光子计算人工智能硬件跨层设计设计自动化系统协同优化transformer加速
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01-05 00:00
光子技术凭借其高速、并行和能效优势，正成为高性能AI系统的关键技术。然而，其设计涉及从器件物理到AI算法的多层知识，缺乏成熟的自动化设计工具链。本研究提出了一个跨层协同设计与自动化框架，旨在降低光子AI系统的开发门槛。核心贡献包括：可扩展的光子边缘AI与Transformer推理架构设计；开源建模工具SimPhony，用于快速系统评估与设计空间探索；以及AI赋能的自动化设计方法，如基于物理AI的麦克斯韦求解器、制造感知逆向设计框架和用于元光学神经网络的可扩展逆向训练算法，共同构建了面向下一代电子-光子AI系统的可扩展设计自动化堆栈。
光子计算ai系统设计协同设计自动化开源工具链逆向设计元光学神经网络
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01-05 00:00
本研究提出了一种新的局域相关方法，用随机相位近似（RPA）替代传统的二阶Møller-Plesset微扰理论（MP2），作为定义局域嵌入子空间和捕获长程效应的低阶理论。在基于局域自然轨道的耦合簇（LNO-CC）框架中，RPA-LNO-CC在能隙较大的体系中表现与MP2版本相当，而在金属体系中，它能显著加快收敛到标准耦合簇极限的速度，尤其是在接近热力学极限时。这凸显了低阶理论在片段嵌入和局域相关方法中的关键作用，并确立了RPA作为MP2的有力替代方案。
量子化学局域相关方法耦合簇理论随机相位近似电子结构材料模拟
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01-05 00:00
本研究实验表征了由100太瓦激光驱动的激光尾波场加速过程中产生的太赫兹辐射。通过同时测量激光能量、电子束团电荷和太赫兹能量，发现太赫兹能量与电荷及激光能量均呈二次方依赖关系，这揭示了产生过程中的相干集体发射机制，并提供了一个有用的太赫兹输出标度律。基于微测辐射热计的束斑轮廓测量显示太赫兹光束具有较大的发散角（约0.2弧度）。单发太赫兹干涉测量进一步表明，发射的太赫兹脉冲为亚皮秒级持续时间的宽带脉冲。结合束斑轮廓和干涉测量结果，预计太赫兹光谱范围约为1-20太赫兹。这些结果共同支持相干加速辐射是100太瓦激光尾波场加速中太赫兹产生的主要机制。
太赫兹辐射激光尾波场加速相干发射等离子体物理高功率激光光谱表征
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01-05 00:00
本研究利用二次谐波产生（SHG）偏振测量与显微成像技术，揭示了极性范德华半导体BiTeBr和BiTeI中由永久偶极矩驱动的巨大各向异性光学非线性。研究发现，BiTeI晶体中存在独特的线状二次谐波强度减弱区域，这些区域被证实为极性相反畴的边界。该现象源于无序驱动的反演对称性恢复及伴随的光学干涉效应。研究展示了偏振分辨SHG显微技术在阐明极性范德华材料中结构、对称性与非线性光学响应之间复杂关系方面的强大能力。
非线性光学范德华材料二次谐波极性畴光学显微材料物理
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01-05 00:00
本研究提出了一种结合本征正交分解与深度算子网络的降阶算子学习框架，用于二维光子晶体的正向能带结构预测与逆向设计。该框架构建了一个紧凑且可微分的正向代理模型，并严格分析了其逼近误差。基于此，研究者设计了两种端到端的逆向设计流程，通过结合数据拟合、二值化促进与监督正则化的训练目标，有效解决了逆向映射的非唯一性问题，并在高对比度像素化布局上实现了稳定、高效的梯度优化。
光子晶体逆向设计算子学习降阶模型能带结构深度学习
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01-05 00:00
本文探讨了物理学在橄榄油生产中的核心作用，揭示了从橄榄采摘到榨油的每个环节都受到基本物理定律的支配。文章结合地中海地区三千年的生产传统与现代技术，分析了流体力学、热力学等原理如何影响油品质量与生产效率，为传统工艺的优化提供了科学视角。
应用物理食品物理传统工艺流体力学橄榄油
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01-05 00:00
本研究通过对比简化单心室与详细四腔室两种集总参数心血管模型，探讨了模型复杂度对生理参数敏感性的影响。研究使用时变弹性函数模拟心脏动力学，并采用Sobol和Morris方法进行全局敏感性分析，量化了静脉回流、心肌收缩力、总外周阻力和动脉顺应性等关键参数的作用。结果表明，两种模型的参数敏感性排序存在显著差异，凸显了模型粒度与参数交互作用在塑造心血管响应中的关键角色。这些发现为敏感性驱动的模型简化以及可扩展的非侵入性心血管模拟框架奠定了基础。
心血管建模敏感性分析集总参数模型血流动力学非侵入性测量模型简化
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01-05 00:00
本文针对已使用近一个世纪的NACA五位数反弯度翼型族，首次推导出其所有升力和零力矩设计积分的闭式解析表达式。通过引入三角代换消除了Glauert变换引入的端点奇异性，将积分表示为反三角函数与显式多项式的组合。该方法仅需求解单个超越方程确定转折点参数，其余弯度线常数可直接计算获得，无需数值积分。与历史数据表的对比验证表明，闭式解满足零力矩设计条件的精度达到机器精度，而原始表格数据因计算精度限制存在9-13个数量级的残差。
空气动力学翼型设计闭式解naca翼型反弯度翼型解析方法
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01-05 00:00
本研究针对恒定电势下的薄壁有限长导体圆柱壳，建立了其静电学模型。通过利用轴对称性，将问题转化为关于轴向表面电荷密度的一维奇异积分方程，其核函数由完全椭圆积分表示。采用结合平方根边缘奇点的切比雪夫加权配置法，可快速收敛地计算出任意长径比（L/a）下的电荷分布和无量纲电容，重现了已知的长、短圆柱极限，并为中间区域提供了精确的基准值。该方法为有限圆柱导体的静电分析提供了一个紧凑且数值稳健的参考公式。
静电学有限圆柱导体奇异积分方程椭圆积分电容计算数值方法
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01-05 00:00
本文探讨了因果性这一物理学中最基本却又难以捉摸的概念。通过回顾从伽利略力学、牛顿动力学、拉格朗日与哈密顿表述，到狭义与广义相对论，再到量子力学与统计物理的历史脉络，文章揭示了因果性如何在最成功的物理理论中反复退居幕后，尽管它在我们的日常理解中看似核心。
因果性物理学史相对论量子力学基础概念
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01-05 00:00
本研究通过推导瞬时辐射力的慢时间极限，首次计算了声悬浮中Gor'kov理论的一阶有限惯性修正项，并提出了一个简单的失效判据参数。修正项会降低有效捕获漂移，并预测振幅为$x_1^{\mathrm{max}}\sim\lambda/8$的快速时间振荡（典型超声实验中可达数百微米）。这为使用相控换能器阵列的实验提供了可测量的判据，为声学陷阱设计提供了通用准则，并明确了时间平均辐射力模型的失效范围。
声悬浮gor'kov理论有限惯性修正辐射力液滴操控超声操控
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01-05 00:00
本研究通过融合Maxar WorldView影像、ICESat-2测高与Sentinel-1 SAR数据，系统监测了斯瓦尔巴群岛Negribreen冰川系统跃动期间表面水体（冰上湖、裂隙水）的时空演化。研究发现，跃动过程可分为初始加速、成熟和恢复平静三个阶段。初始加速阶段，冰面与冰下水系连通性突然增强；成熟阶段，充满水的张性裂隙出现在压缩变形区，并常伴随局部二次加速；同时观测到冰面湖的快速排水。这些定性与定量观测表明，冰面水体不仅是冰川动力过程的关键指示器，更是驱动北极冰川跃动演化的重要因子。
冰川跃动冰面水文遥感数据融合北极冰川动力耦合
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01-05 00:00
本文提出了一种基于过程的科学解释理论，用“稳定化”概念重构了“基础性”。传统的基础理论能捕捉层级依赖关系，但缺乏判断解释在模型更新、扰动和理论变革下是否依然有效的标准。稳定化被形式化定义为模式 \(C \to P(I)\)，当解释关系在允许的变换下能保持特定的关系不变量时，即被视为充分。这用可操作、基于可测量不变性的充分性检验，取代了对终极基础的追寻，既解决了无限倒退的担忧，又保留了温和的科学实在论。该框架在理论变革、量子测量、数学有效性及涌现与还原等议题上展现出统一解释力。
科学解释稳定化基础性不变性理论变革过程哲学
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01-05 00:00
本研究将一维散射中的首次返回概率（由卡特兰数和莫茨金数描述）扩展到三维各向异性散射。通过将三维随机行走投影到深度-光程平面并应用中心极限定理，研究发现边界截断因子呈现柯西核形式，其宽度参数为 $m^{*}(g) = 4g/(1-g)$，振幅为 $A(g) = 1 - g(1+g)/2$。蒙特卡洛模拟证实该模型在 $g < 2/3$ 时精度达1-2%。研究揭示了指数路径长度统计与首次通过几何的结合（因子4），并建立了泊松过程与柯西重尾统计之间的对应关系。
散射理论随机行走柯西分布光学统计首次返回概率
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01-05 00:00
本研究首次提出了一个广义解析模型，用于描述铌酸锂薄膜（TFLN）平台上的各向异性热光（TO）响应。该模型将TO响应量化为波导传播角度和偏振的函数，揭示了其内在的各向异性特性，并经过了数值模拟和实验的严格验证。这项工作为理解各向异性热调谐提供了基础性见解，并为设计下一代高效、可扩展的TFLN光子集成电路（PICs）开辟了新途径。
光子集成铌酸锂薄膜热光效应各向异性波导设计光学调制
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01-05 00:00
本研究构建了一个2.45 GHz近场微波功率传输系统，核心包括多磁控管微波源、超材料发射天线和大功率整流天线阵列。系统采用包含2048个肖特基二极管的1平方米整流阵列，在距发射天线5.5米处，于1.2欧姆直流负载上实现了67.3 W的直流输出功率。实验表明，利用常规低功率肖特基二极管与简易磁控管，可实现大功率微波整流，输出功率受距离、负载及微波源工作模式影响。
微波功率传输磁控管整流天线近场传输能量收集实验研究