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02-24 00:00
本研究提出了一种轻量级方法，用于在储层渗透率或井位等参数发生变化时，快速更新动态模式分解（DMD）或带控制的DMD（DMDc）降阶模型，而无需重新生成模拟数据或进行完整的模型再训练。该方法包含两种互补策略：对于全域均匀的渗透率变化，调整模型内部动力学和控制响应以匹配新的流动时间尺度；对于空间变化的渗透率，则修改空间表示，使高渗透率区域对降阶基的影响更大。数值实验表明，更新后的模型预测精度与全新训练的模型误差在3%以内，但计算速度比完全再训练快数百倍，为地质碳封存项目中的实时优化和快速情景分析提供了可能。
动态模式分解降阶模型地质碳封存参数更新数据驱动建模计算物理
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02-24 00:00
本文通过对弗里茨·茨维基1933年关于后发座星系团速度弥散维里分析论文的语境化重读，挑战了暗物质发现源于“天真”天体物理观测的传统叙事。研究认为，暗物质概念在当时科学辩论中已具雏形，且茨维基的宇宙学动机促使他预见性地寻找它。其通过维里定理估算的后发座星系团质量与发光物质观测值的差异，并非令人震惊的“意外”，而恰恰是他预期寻找的数量级。这表明暗物质可能并非拯救牛顿理论的临时假设，而是支持新兴引力理论——广义相对论的最早宇宙学迹象之一。
暗物质科学史宇宙学弗里茨·茨维基维里定理科学哲学
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02-24 00:00
本研究提出了一种结合迭代时间反转（iTR）与遗传算法时域干涉（TI）优化的非侵入式微波聚焦方法，用于深部脑刺激。该方法通过外部天线阵列，在考虑真实头部组织介电特性的三维模型中，优化天线参数，实现了对特定脑区振幅调制电磁场的精确、选择性聚焦。这为规避传统深部脑刺激手术风险提供了新的原理验证。
非侵入式脑刺激微波聚焦时域干涉迭代时间反转遗传算法生物电磁学
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02-24 00:00
本文提出了一个名为AgentCAT的大语言模型智能体，旨在从化学工程文献中自动提取和分析催化反应数据，以克服该领域长期存在的数据瓶颈。其技术贡献包括：1）采用渐进式模式演化的模式驱动提取流程，实现鲁棒的数据提取；2）构建依赖感知的反应网络知识图谱，关联催化剂/活性位点、合成衍生描述符、机理主张与证据以及宏观结果；3）提供支持自然语言查询和可视化的通用查询模块，便于跨文献分析。在约800篇同行评审的化学工程出版物上的评估证明了AgentCAT的有效性。
大语言模型数据提取知识图谱催化反应化学工程自然语言处理
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02-24 00:00
研究通过理论模拟发现，隐花色素蛋白中自由基对的特定自旋耦合排列能有效提升其对地磁场方向的探测精度。传统观点认为，自由基间的电子自旋耦合会抑制方向探测的锐度。然而，当自由基的超精细轴与自由基间耦合的对称轴正交时，系统对磁场方向的敏感性甚至能超越仅由超精细耦合各向异性带来的贡献。这一发现为理解生物磁感应的微观机制提供了新见解。
生物磁感应自由基对隐花色素自旋耦合量子生物学地磁场
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02-24 00:00
本研究将流匹配生成模型应用于凝聚态系统的平衡分布采样。针对周期性边界条件，作者提出了黎曼流匹配方法，并将其与连续归一化流结合。为克服精确密度估计的高计算成本，研究采用Hutchinson迹估计器，并引入基于累积量展开的关键偏差校正步骤，使随机估计适用于严格的热力学重加权。该方法在单原子冰模型上得到验证，展示了在空前规模系统上进行训练并获取高精度自由能估计的能力，无需依赖传统的多阶段估计器。
生成模型平衡采样流匹配自由能计算凝聚态系统机器学习
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02-24 00:00
本研究提出了一种利用被动地震传感和机器学习监测偏远森林的创新方法。通过分析阿拉斯加的地震数据，研究发现台站间的互相关函数能够近似介质的经验格林函数，从而捕捉到森林与地震波相互作用的特征信号。监督机器学习模型对森林的识别准确率达到86%，并确定了35至60 Hz的关键判别频率。拓扑声学分析进一步从几何相位变化的角度独立验证了这些数据驱动分类的物理起源。该方法为全天候、持续的植被监测提供了可扩展的解决方案。
地震噪声监测机器学习拓扑声学森林遥感环境监测被动传感
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02-24 00:00
本研究在扩展相空间框架下，探讨了被弦云包围的Mod(A)Max电动力学AdS黑洞的热力学行为。通过将宇宙学常数视为压强、黑洞质量视为焓，统一分析了局部稳定性、全局相结构及焦耳-汤姆逊膨胀。研究发现，弦云参数、Mod(A)Max形变和电荷共同决定了物理区域、稳定性窗口及大小黑洞相变模式，并揭示了仅物理分支存在类范德瓦尔斯相结构。焦耳-汤姆逊过程的反转曲线和等焓轨迹表明，模型参数控制着冷却/加热区域，并在大电荷下可导致等焓行为终止。此外，研究还分析了霍金辐射的稀疏性，讨论了参数对辐射通量时间离散性的影响。
黑洞热力学弦云背景焦耳-汤姆逊膨胀霍金辐射相变ads时空
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02-24 00:00
本研究提出了一种基于自由电子激光原理的磁层合声波非线性模型。合声波是地球磁层中类似鸟鸣的电磁波，能与辐射带电子发生共振，导致波幅在毫秒内指数增长50倍，从而快速加速电子并威胁航天器。论文通过推导2N+2方程描述波与N个电子的相互作用，并利用集体变量法将其简化为三个非线性方程。进一步推导出描述波包行为的金兹堡-朗道方程，预测了孤立合声波的存在，并分析了单模解的线性稳定性及模式凝聚现象。
磁层物理合声波自由电子激光模型非线性方程辐射带等离子体波
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02-24 00:00
本研究针对锂离子电池关键组件——固体电解质界面相（SEI）的动态分析难题，提出了“Operando红外预测”新任务：仅凭一张静态光谱图，即可预测其随时间演化的完整光谱“指纹”。为此，团队构建了首个大规模Operando数据集OpIRSpec-7K（含7,118个样本），并提出了物理信息驱动的端到端框架ABCC。该框架通过引入MeanFlow和新型Chemical Flow显式建模反应轨迹，利用双流解耦机制分离溶剂与SEI信号，并强制执行质量守恒、峰位移等物理约束。ABCC在预测精度、泛化至未知体系及可解释性方面均显著优于现有方法。
电池界面光谱预测物理信息ai电化学动力学operando表征
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02-24 00:00
本研究提出了一种用于模拟偏振光在任意颗粒散射体组成的无序介质中传输的随机矩阵模拟框架。该框架通过将扩展散射通道应用于基础场的角谱分解，能够灵活表示任意照明和检测轮廓。与先前工作相比，该框架提供了对散射矩阵相关性的严格处理，并为光学记忆效应提供了新的几何见解。研究详细阐述了基础理论，并通过数值模拟展示了几个关键特性，同时提供了配套的开源代码库。
偏振光传输随机矩阵模拟无序介质散射通道光学记忆效应
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02-24 00:00
本研究在具有方位角调制贝塞尔势的Kerr非线性介质中，探索了单环及多环涡旋项链孤子的存在性、稳定性及动力学行为。该模型可在空间域（体光波导）、时空域（光学腔）及准二维玻色-爱因斯坦凝聚中实现。研究发现，系统支持从单极子到十二极子等多种涡旋项链图案。与高拓扑荷（绕数）的传统涡旋光束固有的不稳定性不同，具有大绕数的涡旋项链孤子在本系统中可保持稳定。特别是，八极子表现出稳定的呼吸动力学，而高绕数的十二极子项链也可能稳定。这些发现为生成稳定的涡旋项链提供了一种新途径，为操控复杂的时空光场提供了广阔潜力。
非线性光学涡旋孤子贝塞尔势拓扑荷时空光场稳定性
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02-24 00:00
本研究提出了一种液体光子分子（LPM）微激光器设计，通过调控尺寸失配液滴间的光谱游标重叠，实现了低阈值（~610 nJ mm⁻²）的单模激光发射。利用分子异构化策略，该器件展现出动态可调谐性，其光谱灵敏度比单液滴提升了近十倍。更重要的是，通过利用LPM激光模式的自参考强度响应，在生物分子传感中实现了三个数量级的增强，检测限低至30 aM，动态范围跨越九个数量级。该工作为生物集成液体传感器在多种应用场景中提供了新前景。
微激光器生物传感光子分子液滴激光超灵敏检测光学生物技术
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02-24 00:00
本研究提出了一种名为PolygonWave的固-流体声学界面，通过将空气声波与液体介质支撑耦合，实现了对厘米级物体的非接触式操控与交互。系统采用具有不对称润湿性的轻质Janus图标，其上表面超疏水便于触摸，下表面亲水则与超疏水网格上的水滴耦合。由256单元相控阵产生的聚焦声场可施加横向力，实现无机械接触的可编程运动。实验表明，该系统可运输高达525 mg的有效载荷。此外，液层还可作为可重构的机械元件，实现按钮式输入、自恢复以及共振驱动的振动视觉反馈（200 μL水滴在约22 Hz处响应峰值）。该技术为连接声学、软物质物理和物理人机交互提供了统一的机制。
声学操控人机交互软物质物理janus材料非接触式相控阵
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02-24 00:00
本研究开发并评估了自旋轨道准简并二阶N电子价微扰理论（SO-QDNEVPT2），用于精确计算开壳层分子的g张量。该方法在多态有效哈密顿量框架内一致处理了动态关联和自旋轨道耦合效应。通过对23个涵盖不同自旋态和耦合强度的分子进行基准测试，SO-QDNEVPT2显著提升了与实验数据的一致性。研究还分析了关键计算参数（如活性空间、态平均权重和基组）的影响，并提供了缓解入侵态不稳定性的有效技术，为相关相对论性开壳层分子的g张量计算建立了稳健框架。
g张量计算自旋轨道耦合多参考微扰理论开壳层分子基准测试计算化学
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02-24 00:00
研究表明，在纳秒激光脉冲与靶材相互作用时施加强磁场，可有效抑制产生的电磁脉冲（EMP）幅度。在两种不同几何构型（球形与平面）和激光强度（${\sim}10^{13}$ 与 ${\sim}10^{15}$ W/cm$^2$）的实验中，施加12 T和0.1 T磁场分别使约1 GHz频段的EMP幅度降低了0.65倍和0.32倍。然而，在皮秒脉冲、更高激光强度（${\sim}10^{19}$ W/cm$^2$）和6-10 T磁场的平面实验中，EMP幅度反而增加了1.75倍。这表明磁场并非在所有高能激光装置上缓解EMP的通用方案。
电磁脉冲抑制强磁场激光等离子体高功率激光emp缓解
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02-24 00:00
本研究针对燃料与冷却剂合一的熔盐快堆（MSFR），开发了一种新型中子学-热工水力学耦合计算模型。该模型采用降阶模型求解中子学方程，核心工具为高保真代码Cardinal，它集成了计算流体动力学软件NekRS与蒙特卡洛粒子输运程序OpenMC。研究创新性地使用裂变矩阵（FM）方法替代OpenMC进行中子学模拟，该方法基于预计算的蒙特卡洛数据库，能在保证精度的前提下显著提升计算速度，为MSFR的强耦合多物理场分析提供了高效工具。
熔盐快堆多物理场耦合裂变矩阵法计算流体动力学中子输运降阶模型
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02-24 00:00
本研究开发了一种基于人工智能的有限区域模型，用于对美国南部大平原和东南部地区进行动力降尺度。该模型使用ERA5再分析数据作为强迫场，以4公里、每小时的分辨率生成降尺度输出，并连接后处理模型推导诊断变量。评估表明，模型在多种强迫数据集、时间周期和气候状态下均表现稳定，其确定性验证分数与面向天气预报的AI模型相当。模型还能稳健地推广至非ERA5的粗分辨率强迫数据集，并在30年全球气候模型降尺度应用中有效捕捉未来气候变化信号，为区域气候应用提供了实用范例。
人工智能动力降尺度区域气候模型高分辨率模拟气候预测
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02-24 00:00
本文综述了过去5-10年光子逆向设计领域从实验室概念验证向规模化系统实现的关键转变。重点探讨了大规模三维光子逆向设计、向商用代工厂及实用硅光子技术的转化、在不同材料体系与波长下的应用，以及量子系统逆向设计等新兴方向，为这一快速发展领域提供了最新的进展梳理与挑战分析。
光子逆向设计规模化系统硅光子技术三维设计量子系统商用转化
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02-24 00:00
本文系统阐述了托卡马克中广泛应用的基于反演的磁面形状控制框架，将线性化平衡、获取灵敏度映射并反演以确定反馈控制电流或电压的方法统一归类。研究不仅概述了该框架，还展示了如何将动态电压映射和二次规划约束控制等变体自然地融入其中。特别关注了解决形状控制与垂直控制相互耦合的挑战，该问题曾导致NSTX-U装置垂直控制性能下降。通过将系统化设计流程应用于NSTX-U，研究发现通过解耦可以消除垂直控制的“抖动”，并且仅通过将PF1A和PF2线圈纳入垂直控制执行器，即可将垂直控制的相位裕度提升6度。
托卡马克磁面控制反演控制垂直稳定性nstx-u等离子体控制
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02-24 00:00
本研究针对高铝含量超宽带隙AlGaN合金在高频射频应用中面临的热管理挑战，系统探究了通过器件级工程降低热阻的关键途径。研究发现，采用AlN衬底并将AlGaN沟道厚度减薄至5纳米，可显著降低热阻，实验测得创纪录的低热阻值仅为3.96 mm·K/W。该工作为通过优化沟道厚度、衬底技术及集成高k材料来缓解器件自热效应、实现高功率运行提供了重要见解。
超宽带隙半导体热管理射频器件algan热阻高k材料
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02-24 00:00
本研究提出了一种基于“傅里叶表面”波状衍射特征的紧凑型、无训练光学处理器，用于并行图像分类。该器件在40×40 μm²的微小面积内，对数字和时尚图像数据集的分类准确率分别达到84%和66%。其衍射层能将入射波长分离至不同输出方向，从而实现宽带操作，并允许多个颜色通道作为独立计算通道。这一被动系统在单次光学过程中可支持多达20个并行计算，展示了纳米级衍射系统实现高计算密度的潜力，为可扩展、低功耗的机器学习与图像识别光学处理器开辟了新途径。
光学计算图像分类衍射光学并行处理无训练模型傅里叶表面
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02-24 00:00
本研究将特征增强神经网络（FENN）扩展应用于求解可压缩Navier-Stokes方程，成功解决了包括连续性方程、动量方程和能量方程在内的可压缩粘性流动问题。通过求解四种不同流动条件和几何形状的正问题，以及一个涉及攻角的参数化问题，验证了该方法的有效性。这是首次有类物理信息神经网络（PINN）方法成功求解可压缩粘性流动的正问题和参数化问题，突破了此前方法仅适用于无粘流和不可压缩粘性流的局限。
计算流体力学神经网络可压缩流动navier-stokes方程物理信息神经网络
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02-24 00:00
本研究将机器学习势函数中的路径积分粗粒化方法扩展为严格的量子热力学框架。该扩展框架通过基于瞬子的自由能微扰方案，构建了温度可迁移的有效势，从而以接近经典分子动力学的计算成本，将核量子效应严格纳入模拟。在液态水等代表性氢键体系上的测试表明，该方法能以0.2 meV/原子的精度复现自由能和焓值，为复杂体系的量子热力学模拟提供了准确且可扩展的途径。
量子热力学路径积分核量子效应分子动力学机器学习势自由能计算