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01-08 00:00
本研究针对增强型地热系统（EGS）中可靠温度预测的难题，提出了一个物理一致的预测框架。该框架将经典的Arps产量递减曲线通过引入受牛顿冷却启发的平衡温度项进行地热学推广，确保温度在后期存在有限极限。基于犹他州FORGE的井下温度数据验证后，该模型被用于构建学习代理模型。研究开发了三种预测方法：将修正递减方程作为可微分计算层嵌入的方程感知神经网络、用于多时间跨度概率预测的高斯过程回归代理模型，以及作为纯数据驱动基准的XGBoost回归。在模拟数据集上，扩展递减模型能近乎完美地复现温度轨迹（中位数RMSE = 0.071 °C），而高斯过程代理模型在3-60个月跨度上表现出最强的预测精度（RMSE = 3.39 °C；MAE = 2.34 °C）且具有良好校准的不确定性。
增强型地热系统温度预测物理约束机器学习产量递减曲线高斯过程回归
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01-08 00:00
本研究提出了一种AI驱动的五阶段流程，用于发现用于捕获工业烟气中二氧化碳的新型离子液体溶剂。该方法通过图神经网络模型预测候选离子液体的CO₂溶解度和粘度，结合范特霍夫模型计算工作容量和再生能耗，并通过帕累托优化筛选出综合性能最优的候选物。最终识别出36种可行的离子液体，其较低的再生能耗和腐蚀性有望为炼油厂节省5-10%的运营成本和高达10%的资本支出，为碳捕获提供了创新策略。
人工智能离子液体二氧化碳捕获材料发现工业减排图神经网络
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01-08 00:00
本研究提出了一套系统性指标框架，用于量化评估大语言模型在对话中面对用户反驳时的行为模式。核心方法是“虚构回应反驳法”：先让模型回答一个选择题，随后用户对其一个虚构的先前回答提出挑战。通过设计的指标，可以检测并测量模型的“谄媚行为”（过度同意用户挑战）或“固执行为”（顽固坚持聊天历史中的虚构回答）。研究以两个物理问题为测试场景，在多个OpenAI模型上验证了该框架的实用性。结果表明，较新的模型和使用更高“推理努力”的模型表现出更少的谄媚行为。该框架通用性强，适用于任何选择题格式，为系统比较不同模型和情境下的对话行为提供了实用工具包。
大语言模型评估人机对话行为反驳响应分析模型可靠性量化指标
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01-08 00:00
本研究通过广义主方程，定量分析了紫色细菌光合单元中主要光捕获复合物LH2的B850单元间的激子传递动力学。研究发现，激子的量子离域特性显著增强了传递速率对距离的依赖性，这一定性特征对无序扰动具有稳健性。传递过程表现出各向同性，且对LH2间相对旋转角度的依赖性与无序系综下的结果相似。然而，传递速率对LH2相对激发能的共振峰依赖则对显著的无序扰动表现出脆弱性。总体而言，在物理上合理的LH2间距下，平均传递时间估计在4-25皮秒范围内。
量子生物学光合作用激子传递广义主方程能量转移lh2复合物
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01-08 00:00
本研究开发了一个结合孔隙网络模型与有限元反应传输模拟的多尺度计算框架，用于精确解析质子交换膜水电解槽中多孔传输层的结构-性能权衡。实验验证了模型对商用单层及含微孔层结构预测的准确性。研究发现，单层结构虽利于传质，但催化剂层接触电阻大；含致密微孔层的双层结构能同时改善传输、接触与稳定性；而在多层堆叠结构中，靠近催化剂层的细孔与高孔隙率背层结合，可在高电流密度下实现更优性能。该研究为最小化界面电阻、实现高效电解的孔隙结构设计提供了机理指导。
质子交换膜电解多孔传输层多尺度模拟结构-性能关系界面电阻水电解制氢
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01-08 00:00
本研究通过一对正弦驱动的反亥姆霍兹线圈和悬浮永磁体，在桌面尺度上演示了动态稳定和类有质动力俘获现象。振荡磁场产生叠加在较慢久期振荡上的快速微运动，其振幅随位移增大并在转折点附近达到峰值，揭示了类有质动力机制：微运动振幅的空间梯度驱动慢速久期运动。时间平均效应提供谐波恢复力，将磁体约束在线圈之间。在12-18 Hz驱动频率下，系统处于小q参数区（测得q≈0.16），两个时间尺度清晰分离且肉眼可见。视频追踪量化了运动并揭示了稳定性边界（装置中约6-7 Hz）。
磁阱动力学参数振荡有质动力马蒂厄方程桌面实验动态稳定
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01-08 00:00
本研究提出了一种名为μT2-NMR的时域弛豫测量框架，专门用于金刚石压砧（DAC）内的高压核磁共振（NMR）实验。该方法解决了高压下因自旋相互作用和样品不均匀性导致的谱线重叠问题，使得在弛豫空间中独立分辨化学性质相似的自旋亚种成为可能。研究在高达72 GPa的压力下对三种富氢分子固体进行了基准测试，证明了该方法的实验灵活性和操作稳健性，为分子固体中实现高压、高分辨率NMR应用开辟了新途径。
高压核磁共振弛豫测量金刚石压砧分子固体谱分辨
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01-08 00:00
本研究构建了一个基于超图的SIS传染病模型，同时考虑了飞沫传播（通过二元接触）和气溶胶传播（通过三元及以上群体接触）两种模式。通过推导平均场近似，获得了疾病消亡或流行的阈值条件，并数值模拟了超边大小、分布及恢复率等因素对传播动力学的影响。该模型为理解呼吸道病毒在复杂社交网络中的传播机制提供了新框架。
传染病模型超图网络传播动力学平均场近似气溶胶传播
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01-08 00:00
本研究提出并验证了一种通过精确控制紫外光电阴极激光的时空分布，在源头上直接优化高亮度相对论电子束纵向相空间的新方法。通过在LCLS-II超导注入器中实施皮秒级非对称激光整形，该方法能够有效抵消加速器引入的畸变，在低电荷（40 pC）和高电荷（80 pC）状态下均诱导出自线性化效应，从而抑制非线性压缩和能量啁啾。该技术无需下游校正即可实现确定性控制，有望在保持与理想平顶或高斯分布相当的发射度的同时，提供更优的电流均匀性和逐发稳定性。
激光整形电子束控制纵向相空间光电阴极束流亮度自线性化
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01-08 00:00
帕克太阳探测器在第24次轨道近日点（约10个太阳半径处）首次穿越了一个伪冕流的底部结构。该区域等离子体密度高达25000 cm⁻³，但太阳风速仅200 km/s，离子温度25 eV，显著低于周围太阳风。观测表明该结构延伸至10个太阳半径，内部存在高达400 mV/m的电场和湍流密度涨落（δn/n≈0.3）。广义欧姆定律中的电阻项和压力梯度项在此起重要作用，挑战了此前对伪冕流高速流动特性的认知。
太阳风伪冕流帕克探测器等离子体物理空间天气
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01-08 00:00
本研究提出了一个描述摩卡壶冲泡过程中温度、压力和萃取体积演化的最小化无量纲动力学模型。模型由一组耦合常微分方程构成，整合了恒定加热、热损失、蒸汽压累积以及通过咖啡粉床的压力驱动流动。模型将加热阶段与已发表的实验温度时间数据进行了定量比较，从而独立确定了特征热时间尺度。使用实验约束的温度演化作为输入，模型无需额外拟合参数即可预测压力上升并识别萃取开始。尽管模型简单，但它展现了多种性质不同的萃取状态，包括流动延迟开始、平稳萃取以及由温度与压力之间非线性反馈驱动的快速萃取。这些状态由少数几个具有明确物理意义的无量纲参数控制。
热流体模型摩卡壶萃取压力驱动流无量纲分析耦合动力学
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01-08 00:00
生物分子凝聚体是调控细胞过程的关键非平衡结构，但传统平衡模型难以描述。本路线图统一了跨学科术语，阐明了凝聚体形成的核心物理机制，综述了其生物学功能，并指出了非平衡理论、多尺度模拟和细胞内定量测量等关键挑战。旨在为研究人员、资助机构和期刊提供共识性指导，推动建立基于实验的预测性理解和调控方法。
生物物理非平衡态相分离细胞生物学多尺度模拟
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01-08 00:00
本研究通过慢速Ar^{q+}（4≤q≤16）离子与CO₂的碰撞，探究了CO₂³⁺生成O⁺:C⁺:O⁺碎片通道的动力学过程。利用原生坐标系方法，成功区分了顺序解离与协同解离过程及其对应的动能释放（KER）分布。结合从头算势能曲线分析，发现协同解离的KER分布随入射离子电荷q呈现显著但非系统性的变化，而顺序解离的KER分布则基本保持不变。研究还识别出一个约15.5 eV的低KER特征峰，其源于低激发态（²Π_g, ²⁴Π_u）的协同解离。总体而言，协同解离比例随q增加而减少，顺序解离比例增加，但存在例外。结果表明，要全面理解慢速高电荷离子碰撞动力学，必须考虑入射离子的具体电子结构，而不仅仅是其电荷态。
离子碰撞分子碎裂动力学释放协同解离电子俘获势能曲线
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01-08 00:00
本研究采用离散二项式随机游走模型，量化了仅由分子碰撞引起的动量交换所产生的粗粒度速度场的方差。研究推导了速度方差随粗粒度尺度和时间增长的封闭表达式，结果表明方差随平均尺度呈幂律衰减。基于粒子的系综模拟验证了预测的标度行为和时变特性。分析有意局限于静止流体中碰撞产生的涨落，未模拟级联动力学，并谨慎讨论了其在惯性动力学下可能被放大的影响。
分子碰撞速度涨落粗粒度随机游走流体动力学
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01-08 00:00
本研究提出X-CAL分析框架，结合$\beta$-变分自编码器（$\beta$-VAE）压缩与协同-独特-冗余分解（SURD）因果分析方法，用于解释湍流流动的低维潜在表示。该方法通过SHAP（沙普利加性解释）将潜在空间中的因果性映射回物理空间的梯度场，并利用渗流分析提取影响每个潜在变量的相干结构。以$Re_h=2000$的壁面方柱绕流直接数值模拟（DNS）数据为例，成功将尾迹-边界层相互作用等物理现象与可解释的潜在变量关联起来。
流体力学因果分析潜在表示可解释ai湍流模拟shap
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01-08 00:00
本研究将湍流中的间歇性（或随机扩散率）提升为动力学场 $s(\bm{x},t)$，与速度场 $\ve$ 耦合演化，构建了一个双场框架。有效粘度 $\nu_{\mathrm{eff}}=\nu_0+s$，应力张量则通过应变与旋转张量的对易子 $[\bm{S}, \bm{\Omega}]$ 引入非线性闭合，捕捉了涌现的各向异性。$s$ 的演化被定义为混合度量梯度流：形态上的 Wasserstein-2 梯度流 $\Div(s\grad s)$ 与由客观耦合项 $q$ 驱动的局部 $L^2$ 梯度流相结合。在恒定应力、高雷诺数和重叠层尺度不变性假设下，混合度量方程的唯一尺度不变解 $s(y)\propto y$ 自然地恢复了壁面对数速度剖面。
湍流建模混合度量梯度流应力各向异性壁面律间歇性场双场框架
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01-08 00:00
本研究通过固定大尺度动力场，比较了四种不同物理参数化方案在22公里网格上的表现。分析发现，尽管这些方案产生的总降水量高度相似（相关系数>0.95），但它们与一个高分辨率（2.5公里）对流解析基准模拟的差异更大（相关系数≈0.80）。结果表明，粗网格模型可能过于“自信”，未能充分捕捉未解析对流结构变化对动力场的反馈影响，这为理解模型不确定性来源提供了新视角。
大气物理参数化方案模型不确定性降水模拟动力耦合
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01-08 00:00
本研究通过向有机染料中策略性地引入杂原子（N、O、B），并利用含时密度泛函理论（TDDFT）结合Tamm-Dancoff近似（TDA）探索新型电荷转移材料。研究评估了两种调控范围分离杂化（RSH）泛函的策略：简化的 $\omega_{eff}$ 方案与更复杂的、旨在精确重现电离势的 $\omega_{IP}$ 方案。对比分析表明，针对BN掺杂有机分子，$\omega_{eff}$ 方法在预测电离势方面不仅优于复杂的 $\omega_{IP}$ 方法，其精度甚至可与波函数理论（WFT）相媲美，为高效定制有机太阳能电池材料提供了一种更简便可靠的计算工具。
有机太阳能电池密度泛函理论前沿轨道调控杂原子掺杂计算化学
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01-08 00:00
本研究探讨了毛细波与三维弯月面相互作用时的传播特性。研究发现，当毛细波从被弯月面包围的物体上散射时，其波场会发生显著改变，并观察到类似透镜的聚焦现象。该成果不仅是表面张力主导的波相互作用研究的重要进展，也可能对栖息于水面的生物（如水黾）的通讯方式具有启示意义。
毛细波弯月面波散射透镜效应表面张力流体动力学
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01-08 00:00
本研究提出PhysicsFormer，一种基于Transformer架构的高效物理信息神经网络框架，用于求解不可压缩纳维-斯托克斯方程等流体动力学问题。该模型采用多头编码器-解码器交叉注意力机制，将时空数据转换为伪序列进行学习，有效捕捉长期时间依赖关系并改善初始条件信息传播。通过引入动态加权损失函数和并行学习结构，相比传统PINNs和现有Transformer方法，在计算效率和精度上均有显著提升。在伯格斯方程和纳维-斯托克斯方程流场重构验证中，均方误差达到$10^{-6}$量级；在参数反演问题中，对干净数据可实现零识别误差，在1%高斯噪声下误差低于0.07%。
物理信息神经网络transformer流体力学纳维-斯托克斯方程深度学习计算流体动力学
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01-08 00:00
为应对AI算力激增对数据中心互连带宽与能效的挑战，研究团队首次在薄膜钽酸锂平台上实现了集成化偏振控制器。该器件结合创新的有限边界梯度下降控制算法，解决了自零差相干传输中因超快偏振态波动导致的载波衰落问题，实现了高达2 Mrad/s的瞬态跟踪速度与1 Mrad/s的连续无复位稳定运行，性能超越现有技术两倍以上。在400Gbps双偏振16-QAM传输实验中，系统在闪电级偏振扰动下仍保持低于前向纠错阈值的误码率。
集成光子学偏振控制薄膜钽酸锂光互连相干通信自适应算法
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01-08 00:00
本研究对比了三种机器学习原子电荷的方法：独立学习静态电荷（用于库仑相互作用）与动态电荷（如玻恩有效电荷，描述电场响应）；基于单一全局耦合常数进行物理关联建模；以及引入局域环境依赖的屏蔽因子进行耦合建模。在水团簇和体相水体系中，尽管耦合模型通过环境依赖的屏蔽因子能准确描述动态电荷，但其计算成本增加，且精度提升有限。结果表明，对这两种电荷进行独立建模是兼顾精度与效率的更实用选择。
机器学习势原子电荷长程相互作用介电屏蔽水体系
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01-08 00:00
本文综述并发展了一种递推方法，用于计算任意多层均匀圆柱介质结构中的电磁场格林函数。研究将通用结果具体应用于浸没于均匀介质中的圆柱波导，给出了波导内外所有格林张量分量的表达式。作为应用，论文分析了带电粒子绕介质圆柱旋转时的辐射过程，包括远距离的同步辐射-切伦科夫辐射，以及被束缚在波导内部或表面附近的导波模与表面极化激元模辐射。研究提供了相关电磁场及辐射谱角密度的显式公式，并进行了数值与比较分析。
介质波导格林函数电磁辐射圆柱结构数值分析光学
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01-08 00:00
本研究采用Onsager-Machlup理论框架，通过引入依赖于噪声强度的有效势函数（OM势），分析了确定性动力系统不变集之间由系统噪声触发的亚临界转变。以Dauchot-Manneville模型为研究对象，系统计算了层流与湍流态之间不同转变时间下的最可能转变路径。研究发现，无论转变时间如何，最可能路径均在几乎相同的位置穿越分界面，且OM作用量值表明向湍流的转变比向层流的转变更频繁。数值模拟进一步证实，噪声诱导的转变路径遵循OM势能景观及其分岔图，表明最可能路径的定性行为由OM势决定。该研究为预测动力学不变集之间的噪声诱导转变提供了理论基础。
湍流转变噪声诱导最可能路径onsager-machlup理论亚临界分岔动力系统