混沌及其应用
柏发欣
（青岛科技大学 过控113柏发欣）
摘 要 ⑴ 揭示搅拌诱发混沌混合的机理
⑵ 得到速度场和浓度场所引起的变化规律研究，为工业应用提供指导。
⑶ 确定层流状态下搅拌槽的放大基准，为结构相似性的改进优化提供理论依据。 ⑷ 建立起适合于非牛顿流体固液悬浮的搅拌桨组合形式，提高搅拌效率，使流场分布均匀一致，并解决工程实际问题。
关键词：混沌混合；变速搅拌；偏心搅拌；往复搅拌；石油化工；
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1．背景及意义
搅拌槽在化学工业、石油化工行业、生物工程、制药工程及食品加工等工业生产过程中的应用非常广泛。从宏观上看，流体混合是由于某一流场的对流作用而形成的不同流体之间相对位置的重新分布，从而导致各种流体相互混杂的过
程，即机械搅拌混合过程。
在现有的搅拌槽内，混合隔离区普遍存在且难以消除，成为提高混合效率的主要障碍，当雷诺数较低时，情况更是如此。
在许多工业生产的搅拌过程中，搅拌介质为高粘性流体及聚合物等物料，当前的搅拌技术只能进行层流操作，采用较小的搅拌速度。 为了改善层流状态下的混合效果，提高混合效率，单纯靠增加搅拌速度并不可行，必须从搅拌槽的结构、叶轮叶片的形式、搅动方式等方面来着手，改善搅拌槽内的流场，提高混合效率。
随着非线性理论与混沌理论的发展，人们开始利用混沌现象来加强层流状态下流体的混合操作，混沌现象就是把表现的无序性与内在的规律性巧妙地融合为一体。
两种流动状态 运动对初始条件的敏感依赖性 运动的无序性与内在的规律性 湍流状态：流体颗粒的运动复杂且无序。 层流状态：混沌混合区和混合隔离区。
混沌具有两个显著特征
混沌混合就是基于这种反复的拉伸与折叠，使流体运动的流线呈现一种特殊形貌。自从提出混沌对流以后，人们就通过理论分析、数值计算与实验等方法对层流混沌混合进行了深入广泛的研究，一致认为混沌是层流条件下提高混合效率的主要方式，混沌混合被看作是提高低雷诺数下流动与混合效率的唯一途径，为流体混合研究开辟了新的思路。
混沌混合的三大要素：对流、拉伸和折叠。
对流：能使流体单元从一个位置转移到另一位置，引起流体颗粒在空间分布的不均匀性；
拉伸：能拉长流体单元的材料线，增加材料的表面，从而减少隔离区域，增加传输表面积；
折叠：能使流体单元的方向重新布置，这对于按指数规律拉伸的混沌混合来讲是至关重要的。
增强层流混沌混合效率的基本方法是增大流动中的混沌区，然而在通常的对称流动中，混沌区和隔离区是共存的。隔离区是由于运动的周期对称性产生的，所以一种有效提高混合效率的方法是破坏系统的周期性和对称性，以此消除隔离区的存在。截至到目前，关于搅拌槽内混沌混合的研究主要有：变速搅拌、偏心搅拌、往复搅拌等方法，变速搅拌和往复搅拌属于时间混沌混合范畴，偏心搅拌属于空间混沌混合范畴，所有这些方法的原理都是通过对流体的动力学扰动在流体内部引发混沌，以破坏流体颗粒运动轨迹的周期性。
变速搅拌：一是改变桨叶的转动方向，二是改变桨叶转速的大小。但它对驱动装置----电动机、减速器等的要求较高，提高了成本；另外，变速或往返的过程中会产生冲击载荷，降低搅拌设备的使用寿命，而且某些搅拌桨不能反向旋转的，如三叶后掠桨。
往复搅拌：能够增强轴向循环流动的能力，混合隔离区就易于被破坏，但其运动机构比较复杂
偏心搅拌：运用桨叶在搅拌槽中非对称布置，能破坏流场结构的对称性，轴向和径向速度都能得到增强，从而消除了常规搅拌时存在的隔离区结构。所涉及的物料既有牛顿流体，也有非牛顿流体，流体的流动状态既有层流，也有湍流，范围比较广泛，也易于实现。而已有的关于偏心搅拌的研究都集中于牛顿流体混合方面。
对于非牛顿流体，大多数情况下只能在层流状态下进行，为此采用偏心搅拌来消除层流状态下的混合隔离区，诱发三维混沌混合，提高混合效率。基于混沌理论分析并通过数值模拟和实验研究来验证所选用的搅拌方式是能够达到预期的搅拌效果，以改变目前搅拌效率低、搅拌流场分布不均匀的现状，期待求用最小的能耗，最高的生产效率来达到最优的混合效果。因此，本课题的研究具有理论意义及工程应用价值。
2．国内外研究现状
2.1 对混沌混合的研究
首先是美国学者Aref. H，他利用一定形式的简单流场(一对闪烁涡)，在层流状态下就能诱发混沌现象，无需借助任何外加的机械作用就能实现对流体的高效搅拌，从而显著地提高混合效率。这一研究结果吸引人们开始研究利用混沌现象实现流体混合操作可行性和实现的方法，混沌混合也被一致认为是低雷诺数下提高高粘度流体层流流动与混合效率的唯一途径，并在短短的不到二十年的时间内取得了一系列的成果。
美国的Ottino认为，在由运动周期性产生的规则区域内，流体的拉伸率是随时间线性变化的，流体只能通过扩散达到均匀，效率非常低。他从动力学的角度指出，要想得到好的流体混合，关键是要在流体内部引起对流，使流线（或流面）得到有效的拉伸和折叠。
在流体的混沌混合中，随着拉伸与折叠反复进行，流体质点布满整个混合区域，从而提高了混合效率。所以，要想在层流状态下的高粘度流体中通过产生类似于湍流的随机状态的手段来提高混合效率的唯一方法就是通过破坏系统的周期性，在流体内部引发混沌以实现混沌混合。
通过国内外文献得知，现有的研究主要集中于非可积的二维以及一些简单的三维流动情况，因为只有非可积系统才可能存在混沌解。典型的有二维的经向轴承流、矩形方腔流、偏心圆环流，三维的分区管混合器、偏心螺旋环混合器、单螺杆挤出机、扭转弯管以及聚合物混合等等，这些研究的结果都证明，混沌混合是提高混合效率的有效方法。
2.2 搅拌过程混沌混合的研究
在搅拌槽内发生的搅拌过程，其搅拌桨大多采用中心安装方式，并始终沿着单一方向匀速旋转，层流状态下，流体颗粒运动轨迹的差异性很大，造成流场宏观分布很不均匀，从而导致搅拌槽内普遍存在着两种不同类型的混合区域：混沌混合区（Active Mixing Region, AMR）和隔离混合区(Isolated Mixing Region, IMR)。
孤岛
中心圆环
根据相关文献的研究结果，无论径向流还是轴向流桨叶，也不管搅拌槽内是否装有挡板，当雷诺数Re＜500时，在搅拌桨叶的上下方都普遍存在隔离混合区IMR，它是由KAM环面组成的具有复杂内部形态的环形涡，外环面上有数量不等的孤岛包围着，它在沿着桨叶运转方向作主流旋转的同时，还沿图中横截面上箭头所指的方向进行二次循环流动。IMR主要是由轴向和径向速度都为零的流体颗粒所组成，内部流体的运动轨迹很规则，只能以线性规律被拉伸，相互之间耦合的程度非常低，虽也存在着混合现象，但混合程度不高，仅靠分子扩散来完成，而AMR内的流体粒子能以李雅普诺夫指数被拉伸，混合程度很高。另外，IMR内外的流体之间也只能靠分子扩散来完成，成为提高混合效率的主要障碍，当雷诺数较低时，情况更是如此。
增强层流混沌混合效率的基本方法是增大流动中的混沌区，减小甚至消除层流状态下搅拌槽内普遍存在的IMR。然而在通常的中心对称周期性流动中，混沌区和隔离区是共存的。Liu等从理论上证明，非周期性流动可以生成混沌，消除隔离区，增强混合效果。Lamberto等通过对三维流动研究发现，混合隔离区在较大扰动的作用下，IMR还是很快就能被破坏。因此，混沌混合的关键就在于通过对流体的动力学扰动来破坏流体颗粒运动轨迹的周期性，进而在流体内部引发混沌。
到目前为止，为了消除层流搅拌时搅拌槽内的IMR，改善混合效果，在搅拌槽内诱发混沌混合的研究主要有变速搅拌、偏心搅拌、往复搅拌等方法，以及对新型叶轮的研发，搅拌槽结构配置的改进等方面也有相应研究，其中以变速搅拌和偏心搅拌研究的最多，这两种搅拌方式均不需要在搅拌槽内安装挡板。
2.2.1 变速搅拌
要包括两个方面：一是改变桨叶的转动方向(Co-Reverse Rotation, CRR)，二是改变桨叶转速的大小(Time-Dependant Rotation, TDR)，速度的大小和方向可以周期性地变化，也可以随机地变化，不过以前者居多。
(1) 液相单相层流状态
Lamberto等通过酸碱中和反应法对搅拌槽内的混合情况进行研究时发现，稳速搅拌时，IMR的大小与雷诺数有关，雷诺数较小时，IMR离桨叶较近，内部环形涡的横截面积大；随着雷诺数增加，IMR沿远离桨叶的方向移动，与此同时在搅拌槽的轴线方向上，IMR与桨叶的距离缩短.
根据这一发现，他们认为速度的波动对IMR会有影响，于是提出了变速搅拌方案，使搅拌速度在两个固定值之间周期性地波动。实验发现，随着速度的波动，搅拌槽内IMR的大小及位置不断调整，从而使整个槽内的流体都有混沌混合的机会，缩短了混合时间。
他们指出，变速搅拌的优越性具有普遍意义，无论轴流桨还是径流桨，也不管搅拌槽内是否有挡板，变速搅拌都能缩短混合时间。
Yao等对Rushton桨在CRR和TDR两种变速搅拌方案下的混合情况都进行了研究，结果发现，与传统的稳态搅拌方式相比，变速搅拌具有很明显的优越性。对于周期性正反转的搅拌方式而言，只有当雷诺数超过某一临界值时，混合效果才会得到改善;Yoshihito等后来的研究发现，该临界雷诺数约为400。
Nomura等通过周期性地改变桨叶的转动方向，对搅拌槽内高粘度液体的混合情况进行了研究，该搅拌槽配有由4个倾斜叶片所组成的搅拌桨，桨叶方向变化的周期为5s。研究发现，这种变速搅拌能够很好地破坏搅拌槽内的IMR，尤其当Re＜200时，更能又快又好地完成混合操作。
国内关于搅拌槽变速搅拌的研究所做的工作很少，只有高殿荣等对Rushton 桨变速混沌混合的流场进行了PIV试验研究，结果表明叶轮的变速转动会增强搅拌槽内液体的扰动程度，提高混合强度。
层流状态下变速搅拌的目的主要是通过变速对流体带来的扰动来减小甚至消除IMR，上述研究的结果也证明了这一点。尽管一定范围内雷诺数的增加能缩短混合时间，但并不意味着混合效率就一定随之而提高，两者之间不是线性关系，因为混合效率还与功率消耗有关，它是混合时间和功率消耗的乘积函数。
(2) 固液两相的变速搅拌
Yoshida 和Tezura等对上述正反转搅拌在固液悬浮方面的应用进行了研究。增强了槽内流体的轴向速度，提高了悬浮性能。他们还对苯甲酸在水中的溶解过程进行了实验研究，发现正反转搅拌时苯甲酸的溶解速度明显地得到了提高，造成这一现象的原因在于，正反转搅拌时固相与液相间的相对速度比单向搅拌时要大，而且不同区域内的速度分布比较均匀，从而有利于固液间的传质。
总之，变速搅拌能增强流动与混合效果，CRR搅拌时的换向频率越高，TDR 搅拌时的速度波动差越大，效果就越明显。另外，CRR搅拌在固液悬浮、悬浮聚合及气液混合方面的应用也是非常有利的，而TDR搅拌的优越性还需证明。
2.2.2 往复搅拌
混合隔离区的主流方向与桨叶旋转方向是相同的，如果搅拌槽轴线方向上的
流动得到增强的话，混合隔离区可能就易于被破坏，而往复搅拌能增强轴向循环流动能力，因此它具有潜在的提高混合效率的优势。
最早从事往复搅拌研究的是Nomura等，当时他们考察的是往复加旋转的搅拌方式，发现这种搅拌方式能有效地阻止混合隔离区的形成。
Masiuk等设计了一种适用于高粘度流体混合的左右往复式搅拌槽，并系统地研究了桨叶结构参数、被搅拌液体的物理性质、操作条件等因素对功率消耗、混合时间、质量传递系数及传热系数的影响，发现随着雷诺数的增大，功率消耗会增多，混合时间会缩短，质量传递系数及传热系数随叶片数的增多而增大，并给出了数学表达式。
Hirata和Komoda等研究了上下往复式搅拌时的混合效果，定义了一种专用于往复搅拌的雷诺数和无量纲的混合时间数（混合时间与往复频率的乘积），分析了搅拌槽在功率消耗和混合时间两个方面的性能。结果发现，往复搅拌在Re=200时就能实现由层流到湍流的转变，层流状态下也能引发混沌，使流体界面以指数规律被拉伸，尤其是湍流状态下，流体经过几次往复运动就能完成混合；随着雷诺数的增加，混合时间数会降低至某一常数值；在消耗相同单位体积功时，往复搅拌的效率比常规搅拌要高的多，最后通过分析流体界面的受力情况指出，这种优越性是由桨叶的往复运动带来的湍流和混沌混合效果所造成的。
2.2.3 偏心搅拌
变速搅拌和往复搅拌属于时间混沌混合范畴，偏心搅拌属于空间混沌混合范畴，通过桨叶在搅拌槽中布置的非对称性，来增加对搅拌槽中流体的搅动。偏心搅拌能破坏流场结构的对称性，轴向和径向速度都能得到增强，从而消除了中心搅拌时存在的隔离区。它所涉及的物料既有牛顿流体，也有非牛顿流体，流体的流动状态既有层流，也有湍流，范围比较广泛，也易于实现，但偏心搅拌在实际工作过程中容易引起设备的振动，一般只用于低转速的中小型设备上。
(1) 液相单相层流状态
最早从事层流状态下偏心搅拌性能研究的是Alvarez等学者，他们通过实验的手段，对偏心搅拌槽内层流流动和混合类型进行了分析，实验中使用了3种不同的桨叶——径流式Rushton涡轮桨、45°倾角四叶片轴向流桨和无桨叶的圆盘，偏心率取了0.0、0.21、0.42、0.63四个不同的数值。结果发现：偏心率的大小对层流混合流场的结构有很大的影响，对某些偏心率来讲，即使在Re＜50时，也能在搅拌槽内引发混沌，并很好地破坏混合隔离区，消除常规搅拌时的分区现象，缩短混合时间；而且还发现，即便是径向流桨叶在偏心布置时也能极大地增强轴向循环流动能力，改善混合效果
最后他们指出，偏心搅拌的优越性与桨叶的几何结构无关，即使一个无叶片的圆盘在偏心搅拌时的效果也比它在常规搅拌时要好。后来他们又用偏心布置的Rushton涡轮桨来搅拌槽内的非牛顿流体，并进行了数值模拟，得到流场结构随时间的变化情况，证明偏心搅拌确实能增大轴向速度，提高混合效果。
Cabaret等将单偏心轴双层Rushton桨搅拌槽与双偏心轴单层Rushton桨搅拌槽的混合效果进行了研究，将偏心搅拌与中心搅拌时的情况进行了对比，并给出了混合时间与桨叶转速之间的定量关系。
单轴双桨双轴单桨
数值模拟和实验研究的结果都证明，偏心搅拌的效果明显好于中心搅拌。就单轴双桨而言，偏心搅拌时能消除混合隔离区，达到完全混合状态，不过仍存在流动分区现象，而中心搅拌有隔离区存在；相比之下，双轴单桨偏心搅拌能很好地消除混合分区现象，破坏混合隔离区，比单轴双桨偏心搅拌时的混合时间短，消耗的能量也低；另外，双轴单桨偏心搅拌的情况下，两个搅拌桨反向转动时的混合时间及能量消耗都比共向转动时少，这是因为反向转动时两个搅拌桨之间的压力差小，更有利于液体的混合双轴单桨偏心搅拌能很好地消除混合分区现象，破坏混合隔离区，缩短混合时间，而且比单轴双桨偏心搅拌时消耗能量低。
国内对偏心搅拌的研究比较少，通过流场的CFD模拟发现，非对称性可以诱发三维混沌混合，流体的搅动效果要强于几何结构和分布对称的情况，混合效果更好。
2.3 非牛顿流体及固液悬浮混合的研究
对许多工业过程而言，固液悬浮效果直接决定了产品的最终质量。长期以来人们对固液悬浮进行了大量研究，大都集中在颗粒浓度分布和悬浮特性、临界悬浮转速、流体流动特性等方面，其中有：Altway等研究了固体颗粒的尺寸对其在搅拌槽内浓度分布的影响；Prakash等对颗粒沉降速度与桨叶转速之间的关系进行了研究；Gersler等研究了颗粒浓度分布与搅拌功率消耗间的关系，G.Micale 等对单层桨和多层桨的搅拌槽内中低浓度固体颗粒的分散进行了研究。Chudacek 以完全离底作判据对比了径向流搅拌桨和轴向流搅拌桨的悬浮效果，研究表明轴向流搅拌桨的悬浮效果明显优于径向流搅拌桨，顾坚等采用取样法测定了气液固三相搅拌体系中的粒子浓度分布，并用沉降扩散模型对槽内浓度分布状况进行描述,拟合结果与实验数据吻合良好。
在颗粒的悬浮高度、悬浮特性、临界悬浮转速和悬浮机理，以及颗粒停留时间、单层和多层桨搅拌槽内流体流型、传质特性、速度分布等方面也有许多研究工作。
周国忠等对搅拌槽内非牛顿流体湍流流动进行了研究，计算了假塑性流体羧甲基纤维素钠(CMC)水溶液在搅拌槽内的三维流动场,并与粒子成像测速(PIV)法测得的实验结果进行了比较。计算结果表明,非牛顿流体CMC水溶液的宏观流动场与牛顿流体(水)的流动场有较大差异,主要是主体流动减弱,并在叶端附近形成涡旋流动。主体流动区内的速度分布与PIV测量结果吻合较好，剪切速率在槽内的分布相差较大,桨叶附近与槽壁处的剪切速率较大,在主体流动区域较小。
层流状态下偏心搅拌能消除混合隔离区和流动分区现象，增强轴向循环流动能力，湍流时能破坏流场结构的对称性，提高液体的轴向和径向速度，降低切向速度分量，使得槽内流体的速度分布比较均匀，增强混合程度，缩短混合时间，对设备要求低，易于实现在工业中的应用。
已有的偏心搅拌都用于流体混合方面，对固液悬浮方面未有报道。由于偏心搅拌能破坏流场结构的对称性，改变流体的流型，增强轴向循环流动能力，这无疑会提高固液悬浮的性能。
3．研究的主要内容及要解决的主要问题
主要内容：
⑴偏心搅拌混沌特性研究;
①偏心搅拌下对消除流场隔离区的影响以及对搅拌功率大小的影响，进而研究对混合均匀性的影响。
②不同偏心率下混合时间的变化的影响，确定合适的偏心率。
③层流状态时不同Re（即转速改变）下的混合时间变化及对速度场分布的影响。
⑵多层搅拌器偏心搅拌混合特性及固液悬浮特性的研究
研究搅拌桨之间的间距改变给流场带来的变化，重点是桨叶间的流场干涉随间距的变化情况，以及对浓度场所带来的影响，确定合适的桨叶间距，使得混合效率最高。
⑶偏心搅拌混合实验研究
通过可视化的实验，实现上述单层及多层搅拌器偏心搅拌的流场混合特征研究，根据PIV实验数据分析偏心搅拌增强混合的机理，研究非牛顿流体层流搅拌的固液悬浮特性。
⑷偏心搅拌放大准则研究
在几何相似条件下，确定各搅拌参数间的变化关系，然后，根据具体搅拌过程的特性，确定放大因子。
参考文献
[1]《混沌：开创新科学》
[2]《走出混沌》-方兆本著
[3]《混沌分行及其应用》-中国科学技术大学出版社王东生曹磊著
[4]《量子混沌》上海新闻出版局顾雁著
[5]《混沌：开创新科学》上海译文出版社【美】詹姆斯.格莱克著张淑誉译
最新科技前沿——新颖材料 摘要： 随着科学技术的进步，开拓了新材料的范围，推动了新材料向更高、更新方向发展。本文首先对新材料的定义及发展前景进行分析，引出了超导体材料、高性能材料、高分子材料、复合型材料及金属材料的发展前景，最后对新颖材料在工业等领域发展进行展望。 关键词： 新材料，高性能材料，超导体材料，高分子材料，复合型材料
正文： 1最新材料技术 新材料技术的发展不仅促进了信息技术和生物技术的革命，而且对制造业、物资供应以及个人生活方式产生重大的影响。材料技术的进步使得“芯片上的实验室”成为可能，大大促进了现代生物技术的发展。新材料技术的发展赋予材料科学新的内涵和广阔的发展空间。 1.1新材料的定义 新材料是指那些新近发展或正在发展之中的具有比传统材料的性能更为优异的一类材料。新材料技术是按照人的意志，通过物理研究、材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程，创造出能满足各种需要的新型材料的技术。新材料按材料的属性划分，有金属材料、无机非多属材料（如陶瓷、砷化镓半导体等）、有机高分子材料、先进复合材料四大类。按材料的使用性能性能分，有结构材料和功能材料。结构材料主要是利用材料的力学和理化性能，以满足高强度、高刚度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等性能要求；功能材料主要是利用材料具有的电、磁、声、光热等效应，以实现某种功能，如半导体材料、磁性材料、光敏材料、热敏材料、隐身材料和制造原子弹、氢弹的核材料等。新材料在国防建设上作用重大，例如，超纯硅、砷化镓研制成功，导致大规模和超大规模集成电路的诞生。隐身材料能吸收电磁波或降低武器装备的红外辐射，使敌方探测系统难以发现等等。 1.2最新材料的发展方向 目前，新材料技术正朝着研制生产更小、更智能、多功能、环保型以及可定制的产品、元件等方向发展纳米材料20世纪90年代，全球逐步掀起了纳米材料研究热潮。由于纳米技术从根本上改变了材料和器件的制造方法，使得纳米材料在磁、光、电敏感性方面呈现出常规材料不具备的许多特性，在许多领域有着广阔的应用前景。 专家预测，纳米材料的研究开发将是一次技术革命，进而将引起21世纪又一次产业革命。日本三井物产公司曾在去年末宣布该公司将批量生产碳纳米管，从2002年4月
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2020公需科目当代科学技术前沿知识考试(共50题，共100分) 一.单项选择题(共20题 ,共40分) (D) 是国际上首个独立掌握火星着陆巡视探测技术的国家。[2分] A前苏联 B美国 C日本 D中国 2.无人遥控潜水器最早出现在(A)，主要用于考古方面的研究。[2分]。 A 1953年 B 1973年 C 1993年 D 2003年 3在生命起源的理论中， (B)主张从物质的运动变化规律来研究生命的起源,认为在原始地球的条件下,无机物可以转变为有机物，有机物可以发展为生物大分子和多分子体系，直到最后出现原始的生命体。[2分 A特创论 B生源论 C泛胚种论 D化学进化论 4.海洋立体观测监视系统是利用多种技术手段，进行海洋综台、立体观测监视的组合系统，下列不属于海洋立体观测监视系统的技术手段的是(B)。[2分] A调查船观测 B深海生物资源 C浮标监测 D卫星遥感 5.载人潜水器, 特别是载人深潜器是当代海洋科技的制高点之一。下列属于我国载人深潜器的是(D)。[2分] A“双鱼座”4号 B“深海6500"号 C”和平I”号 D“蛟龙”号 6.(B)年，前苏联成功发射人类第一颗人造地球卫星，开创了空间科技的新纪元，人类从此进入空间时代。 [2分] A 1947 B 1957
C 1967 D 1977 7.(A)由一层石墨层片卷曲而成，是结构最简单的碳纳米管。 [2分] A单壁碳纳米管 B多壁碳纳米管 C石墨烯 D富勒烯 8.海岸带生境具有独特的生物群落和极高的生态价值，下列不属于海岸带生境的是 (A )。[2分] A热液口 B珊瑚礁 C湿地 D三角洲 9.相比传统燃油车，以下哪点不属于纯电动汽车的缺点: (C)。[2分] A续航里程短 B充电时间长 C车辆能耗高 D仅适用于市区内通勤 10.1948年，(B) 物理学家伽莫夫等提出了大爆炸宇宙模型，该模型取得巨大的成功。[2分] A前苏联 B美国 C德国 D英国 11.近年来， -系列信息技术的发展及其在设施农业中的结合应用,颠覆了传统农业生产方式,发展出了智能高效的设施农业。以下哪项信息技术与设施农业的智能化发展无关: (D)。(2分] A物联网 B云计算 C人工智能 D集成电路 12.载人潜水器，特别是载人深潜器是当代海洋科技的制高点之一。下列不属于载人深潜器的是(A)。[2分] A“海翼”号 B“蛟龙”号 C“深海勇士”号 D“鹦鹉螺”号
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。
2020年上半年世界前沿科技发展态势：信息篇 全球网络安全形势恶化，信息技术设备漏洞接连暴露，疫情带来的网络攻击活动频发。 一、全球人工智能（AI）领域竞争更加激烈 各国继续从资金支持和政策倾斜等多方面采取行动，而伴随AI应用大范围展开，伦理准则监管和个人数据保护等问题愈加引发关注。美国发布2021财年预算请求，大幅增加AI研发预算，尤其是非国防AI研发，并希望在2022年将AI研发支出提升至20亿美元；加入G7“人工智能全球合作伙伴组织”，将中国云从科技、达闼科技等AI公司列入实体清单，意图打压中国AI 发展。欧盟拟出台新数据和人工智能战略，帮助欧洲公司与美国科技巨头竞争。韩国拟投资9.1亿美元用于类脑芯片开发，推动AI深度学习。AI技术应用层出不穷，美国国防部高级研究计划局（DARPA）测试AI辅助决策工具；罗格斯大学开发出新型AI模型，可通过图像估算物体表面触觉特性。俄罗斯利用机器学习算法帮助物理学家进行质子碎片筛选，以发现新型基本粒子。在AI 技术持续稳定发展的同时，各国提升对伦理准则与数据安全的关注。美国国防部正式采用人工智能伦理准则，指导军方合法使用AI系统；参议院推出《人工智能道德化使用法案》，限制联邦机构使用面部识别技术；IBM、微软和亚马逊公司先后停止向警方提供面部识别技术，防止该技术滥用，保护公民隐私数据。欧盟鼓励成员国在评估面部识别技术的影响后，再将其推广到公共场所。
二、全球网络安全形势恶化 信息技术设备漏洞接连暴露，疫情带来的网络攻击活动频发。美国博通公司Wi-Fi芯片被曝存在漏洞，影响手机、电脑、路由器等全球10亿台设备；英特尔处理器芯片存在无法修改的安全漏洞，允许黑客绕过安全密码实施入侵。美国德州仪器和欧洲意法半导体等公司生产的蓝牙组件存在漏洞，影响几乎所有蓝牙设备。疫情期间，政府、企业和研究机构成为黑客重点攻击目标。美国、捷克等国公共卫生管理和医疗机构遭受严重网络攻击；谷歌公司日均检测出1800万份与冠状病毒有关的恶意钓鱼邮件。世界卫生组织、美国国立卫生研究院、盖茨基金会、武汉病毒研究所等机构账号及密码被泄露。越南、印度等国黑客组织对中国医疗和政府组织发动钓鱼网络攻击。各国采取立法、专项行动等措施应对网络安全问题，美国参议院委员会发布《2021财年国防政策法案》摘要，指导网络空间安全建设；参议院提出《经济连续性法案》和《国民警卫队网络互操作性法案》，加强网络防御。英国国家网络安全中心启动新冠病毒网络安全行动，并提供欺诈报告服务。 三、全球5G商用规模持续扩大 美国进一步强化对5G安全的关注度，谋求打压中国5G技术。美国运营商T-Mobile计划在6年内为美国99%的人口提供5G网络，并为90%的美国人口提供平均速率超过100Mbps的5G服务。日本软银公司推出日本首个商用5G服务。南非电信巨头沃达康推出5G商用服务，使南非成为非洲首个5G 网络商用的国家。美国认为5G技术进一步发展可能引发的安全问题影响深远，白宫发布《国家5G安全战略》，制定保障5G基础设施安全的框架，并
前沿讲座总结 时光荏苒，不知不觉，我的研究生的生涯已经度过了一半的时间。虽然仅仅是一年的时间，但已经足以使我对其有一个整体的把握，并使自己逐渐融入其中，享受其中。同时，时间的流逝，更让我对接下来的日子感到珍惜。以下就结合研一这段时间曾参加的前沿讲座和学术沙龙活动，并谈谈自己的些许感悟以及总结。 前沿讲座作为了解学科的学术研究领域、方法和方向的一种重要形式，在学习中起着极为重要的作用。因此，我积极参加了学院和学校组织的前沿讲座。研一期间，我参加了心理健康、原是校园行、数据库培训、名师讲坛以及学术沙龙等诸多讲座。这些由诸多国内外学科最前沿的学者专家所做的精彩的讲座，为我们提供了了解国内外最新、最先进学术知识和科研进展以及学科研究方向的机会。同时，这些讲座使我的专业素养和个人心理素质都得到了很大提升，并对我的学术认识、观点以及今后的研究生学习提供了巨大的帮助。 2015年11月9日，是我第一次参加院士校园行系列的讲座。由David院士不远万里，从大洋对岸来到我们交大，给我们带来一场精彩的讲座。 2011年全国博士生学术论坛由北京交通大学承办，其中我参加了由机电学院承办的载运工具运用工程分论坛，听取了李强教授、任尊松教授做的专家点评。通过此次高水平的论坛学习了在载运工具结构设计与动力学分析、结构疲劳及可靠性、故障诊断技术及试验技术、安全与检测控制技术、先进动力技术、节能技术及环境保护等多方面知识。 还参加了几期学术沙龙，几位本学院的博士深入浅出的讲解让我收获很大，他们结合自己的课题，讲的生动详细。主要参加了这些方面的讲座，听取了丁万和聂蒙博士分别就机器人的创新和钢轨打磨的研究做的报告，对并联机器人的基本概念，研究现状以及国际研究前沿有了大概的了解，并第一次接触了钢轨打磨的知识，深刻体会到当前我国钢轨打磨方面研究的落后，拓宽了我们的视野。听取了金涛涛博士关于混合动力传动系统国内外研究现状及研究方向，着重学习了一种双模式混合动力传动系统，同时了解了美国的学习、科研生活，开阔了我们的视野。听取了姚燕安老师关于机构与机器人学方面的研究，在并联机器人的滚动步态设计、可变形车轮缩放比计算、两足步行机构设计及魔方内部结构设计等方面的内容。在上述讲座中，都与主讲博士进行了较好的互动，及时把自己的疑惑与博士进行了交流。 在论文写作方面听取了曹文平博士就“如何在一流IEEE杂志上发表高质量学术论文”的报告。曹博士结合自己多年来在电工机械、电力传动领域的研究成果和在一流IEEE杂志上发表高质量论文的经历，以自己发表的一篇研究论文为例，从论文的整体结构、标题引文、正文写作、结果分析、标点符号等方面，深刻剖析了每个环节的写作要点和注意事项。通过这个讲座我对英语科技论文写作的语言使用以及投稿过程中遇到的一些问题都有了了解。Vittal Prabhu博士介绍了制造业中的分布式控制应用现状，对分布式在企业中的应用有了很好的了解。 此外机电学院研究生辅导员潘显钟与我们分享近年来机电学院研究生就业去向，帮助我
当代科技前沿 论文 姓名： 学院：电信学院专业：计算机093学号：
当今世界，科学技术日新月异、迅猛发展。以信息技术、生物技术为代表的高新技术及其产业的崛起与壮大,对各国的政治、经济、军事、文化等方面产生了深刻的影响。在以经济实力、国防实力和民族凝聚力为主要内容的综合国力的激烈竞争中，能否在高新技术及其产业领域占据一席之地已经成为竞争的焦点，成为维护国家主权和经济安全的命脉所在。在21世纪，我们既面临着许多严峻的挑战，又拥有难得的机遇。在挑战和机遇面前，我们各级领导干部必须重视学习，不仅要学习马列主义、毛泽东思想、邓小平理论，还要学习现代科技知识。江泽民总书记在为中央党校出版社出版的《现代科学技术基础知识》一书作的序中指出：“抓紧学习和掌握现代科技知识，是摆在我们面前的一项重要任务，各级干部要从国家富强、民族振兴的高度来认识学习的重要性，增强学习的自觉性。”认真学习和领会江泽民总书记的重要指示，对于我们牢固树立“科学技术是第一生产力”的观点，深刻理解“三个代表”的重要思想，从世界眼光和战略思维的高度认清学习现代科技知识的重要性、必要性和紧迫性，进一步增强科技意识，从思想到行动真正转移到依靠科技进步和提高劳动者素质的轨道上来，推动国民经济持续、快速、健康地发展，具有十分重要的现实意义。 当代科技发展的主要特点： （一）科学技术加速化发展。当代科技以指数规律增长。科学知识更新快；科学成果迅速增长；从科学发现——技术实现——生产应用时间缩短；新技术新产品更新换代快。 （二）科学技术整体化趋势日益显著。科技进一步分化和综合。各门学科相互交叉渗透，越来越成为一个整体，表现在边缘学科、综合学科、横断学科的出现；科技的数学化、数字化，是整体化的又一体现。自然科学和社会科学的整体化。 （三）科技全球化趋势加快发展。当代许多科技研究开发活动规模大、复杂性增加，非一国之力所能承担；某些科技研究开发活动具有国际性、全球性。经济全球化、信息网络化和跨国公司的活动，促进了全球科技资源的流动和科技信息的共享。对于发展中国家来说，既是机遇又是挑战。 （四）创新成为科技发展的源动力。科技的生命在于创新。创新包括原始性创
【前沿科技】改变未来的十大前沿科技！！ 大家都在说在科技日新月异的今天，任何我们觉得不可能的事物，都有可能变成现实。但如何使思想落地呢？落地的感觉是简单、轻松的，最好的状态。大家也都在说就像一百年前，当时的人们无法想象到如今繁荣的互联网一样。但怎样才能很落地地想到20年、30年、50年乃至100年后呢？如此，当属就幸福了，从容了，有信心了。 目前可粗粗看到的，在智能制造的大趋势下，新的科技会让人们的生活方式彻底改头换面，大踏步迈向另一个新纪元。但现在，仍不断地涌现出新的令人兴奋的新科技层出不穷，它们似乎也正在改变着我们的世界，改善着我们的生活。但如何认识其总规律呢？ 1.人工智能，人制造的机器可能比人本身先开悟为什么人工智能是目前科技界的努力方向？事实之一，在这个正常社交越来越被忽略的年代，能够与人类互动，能解读人类情感的社交机器人变得受欢迎。据悉，今年6月软银公司开发的Pepper社交机器人上市时，1000台Pepper 在一分钟内就被抢购一空。事实之二，据国际专家小组报道，到2030年，专业化的人工智能应用将日益普遍和更加实用，有利于经济发展和生活质量提升。这是一个为期100年的人工智能影响研究项目产生的第一项研究成果。
现在也有人工智能被应用到我们生活的成功案例，例如最近谷歌的AlphaGo刷遍了社交网络，风头一时无两，也将大家对人工智能（Artificial Intelligence，缩写AI) 的讨论推上了风口浪尖。趋势是，自然语言处理和社会认知算法的共同提升，再加上前所未有的丰富数据，很快就会让智能数字助理服务一个人生活的方方面面，例如管理财务和健康状况，甚至帮他挑选要穿的衣服。这些都是在十年前不存在甚至很难想象到的职业。智能是人类的智能，它需要延伸，无限延伸，没有解决不了的问题，只有暂时提高不到一定程度的智能。机器可能会比人先开悟，也就是说人靠工具开悟也不算丢人类的脸。智能首先是哲学问题。 2.无人机和飞行汽车，物质延伸也是非常令人神往的 插上翅膀从来就是人的梦想。无人机最初的出现是为了运用于军事技术，现如今却也广泛运用于消费和商业的各个领域。例如，无人机如今被应用于电力巡检、新闻报道、桥梁、自然灾害后的地形勘察，以及其他一些令人眼前一亮的应用，比如打击非法狩猎等。目前，Amazon 和谷歌正在研发可以用于日常家居的无人机。初创公司Zioline 的无人机可以运送医疗供给到陆运很难抵达的偏远乡村。此外，新的一轮初创公司正致力于研究出出会飞的汽车。The Terrafugia这部能飞的汽车日前进行了首次公开试飞，并在空中翱翔了20分钟后顺利着陆。虽然无人驾驶车目
《信息科技发展前沿讲座》 心得体会 在学校教授、辅导员和老师的辛苦指导下，《信息技术发展前沿讲座》课程完满拉下了帷幕。是他们引导我们走向专业课程的第一步，在这里对他们努力付出表示衷心的感谢！刚刚步入大学校园那一会儿，我都不知道接下来的大学专业学习将要学习什么课程，至于为什么会选择这个学校这个学院，大抵是我过于看重所谓的热门专业吧！填报志愿的时候毅然选择了桂林电子科技大学电子信息类专业作为我的第一志愿第一专业，因此也很辛运考上了该校的二院。在志愿填报之前我从没认真了解过电子信息类专业学的到底是什么课程，只知道电子信息技术在现代社会应用非常广泛，其他的知之甚少。那我又是如何从一个懵懵懂懂的高中生到现在对电子信息领域有所了解的呢？那就是学校开设的《信息技术发展前沿讲座》课程，这个课程可以说是我接触专业知识的第一课。在这里就分享一下听完该课程的一些心得体会吧！ 首先我知道，老师说：“以前这个课程是在大二上的，但现在在大一就开始上了，跟你们说这些专业知识无异于跟高中生讲专业知识”。但我们可以看到老师还是很有耐心地跟我们上完他们精心准备的课件，这个我很感动！ 电子信息类专业共分为五个专业，分别为通信工程、电子信息工程、电子科学与技术、微电子科学与技术和导航工程这五个专业。这几个专业既然能够放到一起作为大类招生，就说明它们之间有必然的联系，电子信息在现代化社会建设起着非常重要的作用，倘若没有电子科学技术就无从谈起信息化、大数据时代。其在国防、科研、教育、卫生等领域应用极其广泛，渗透到社会的每个角落。正是因其应用如此广泛才体现了它的重要性和发展的重要意义！ 热门归热门，其学起来的难度也是可想而知，可能是热门跟难度的关系是正比的吧！根
科技前沿心得体会 篇一：科技技术前沿讲座心得体会 浅谈车联网行业的发展 我从事于上海博泰悦臻电子设备有限公司，工作任务是车载娱乐终端的软件功能评测。在XX年我公司为上汽集团推出全时在线inkanet系统，除了传统车机的导航、娱乐功能，还增加了实时路况、一键通导航，并能通过语音指令来拨打电话、查股票、收短信、在线聊天。真正实现了互联网与汽车相结合。 车联网给所有人带来无限的想像空间，车联网技术是指利用先进的传感技术、网络技术、计算技术及控制等技术，对道路和交通进行全面感知，实现多个系统间大范围、大容量数据的交互，对每一辆汽车进行交通全程控制，对每一条道路进行交通全时空控制，以提供交通效率和交通安全为主的网络与应用。 在XX年的上海车展博览会上，上汽集团推出了inkanet 第三代系统，奔驰、宝马、沃尔沃、日产、福特、丰田等也已全面进入智能行车系统，吉利的G-Netlink、比亚迪（BYD）的“i”系统、华晨的E-drive也纷纷加入这一波的车联网大潮。 车联网的热度一直在增加，不但被汽车业界看好，甚至吸引其他行业逐步渗透到车联网行业来。车联网正在颠覆
传统的汽车工业。Google在XX年宣布制造无人驾驶汽车，规模化生产已指日可待；苹果在今年宣布了iOS in the car 计划，本田、现代起亚、宝马等汽车公司已与其合作。 车联网产品的形态随着技术的发展也呈多样化。车机自带通讯模块会增加硬件成本及通讯成本，通过MirrorLink 技术使车主在车上时可以用手机实现联网，既可以降低车机本身的成本和服务成本，又可以实现车联网的一些功能，并能将车主不在线的时间吸引到互联网上来，通过互联网开发出不同的增值服务。另外OBD加手机APP的产品形态也已非常流行，此类产品的价格便宜、免安装，只需手机下载一款手机软件，通过蓝牙或者其他连接技术将车辆信息发送到手机端，实现远程诊断。 车联网技术虽然发展迅猛，但是也存在一定的问题，目前车联网产品还没有行业或国家标准，每家车载系统的“接口”还不尽相同，就更谈不上车联网的商业模式了，目前我们公司正致力于车联网行业标准的推动，相信随着时间的推移车联网产业一定会蓬勃的发展。作为一名车载行业的工作人员，我只有不断的学习，不断的探索新科技知识，不断的增加自己的工作阅历，才能紧跟车联网技术发展的脚步，为车联网行业贡献自己的一份力量。 篇二：前沿讲座心得体会 北京邮电大学软件学院
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。
精品文档 精品文档《信息科技发展前沿讲座》 心得体会 在学校教授、辅导员和老师的辛苦指导下，《信息技术发展前沿讲座》课程完满拉下了帷幕。是他们引导我们走向专业课程的第一步，在这里对他们努力付出表示衷心的感谢！ 刚刚步入大学校园那一会儿，我都不知道接下来的大学专业学习将要学习什么课程，至于为什么会选择这个学校这个学院，大抵是我过于看重所谓的热门专业吧！填报志愿的时候毅然选择了桂林电子科技大学电子信息类专业作为我的第一志愿第一专业，因此也很辛运考上了该校的二院。在志愿填报之前我从没认真了解过电子信息类专业学的到底是什么课程，只知道电子信息技术在现代社会应用非常广泛，其他的知之甚少。那我又是如何从一个懵懵懂懂的高中生到现在对电子信息领域有所了解的呢？那就是学校开设的《信息技术发展前沿讲座》课程，这个课程可以说是我接触专业知识的第一课。在这里就分享一下听完该课程的一些心得体会吧！ 首先我知道，老师说：“以前这个课程是在大二上的，但现在在大一就开始上了，跟你们说这些专业知识无异于跟高中生讲专业知识”。但我们可以看到老师还是很有耐心地跟我们上完他们精心准备的课件，这个我很感动！ 电子信息类专业共分为五个专业，分别为通信工程、电子信息工程、电子科学与技术、微电子科学与技术和导航工程这五个专业。这几个专业既然能够放到一起作为大类招生，就说明它们之间有必然的联系，电子信息在现代化社会建设起着非常重要的作用，倘若没有电子科学技术就无从谈起信息化、大数据时代。其在国防、科研、教育、卫生等领域应用极其广泛，渗透到社会的每个角落。正是因其应用如此广泛才体现了它的重要性和发展的重要意义！ 热门归热门，其学起来的难度也是可想而知，可能是热门跟难度的关系是正比的吧！根据最近调查数据显示，电子信息类专业课程难度仅排在医学、理学、法学之后。老师都说难就难在要掌握的理论知识很多，特别是数学和C语言要过关，如果数学和C语言不过关的话就无从谈起学电子信息类专业！因此在以后的学习过程中要注重理论知识的培养，因为只有理论知识才能支撑起你走进科学天堂的野心！ 实践一直以来都是创新发明发现的核心灵魂。创新发明发现也并不是一味地凭空想象，而是有规律可寻的，这个规律就需要作大量的实验去证明其可行性。例如人们发现原子的时候就猜测还有其他的粒子存在，于是相继发现了电子、质子……。也正是电子的定向移动，才有电流的形成，有了电流人们就想到了利用电流的方向时刻改变特性，发明了计算机使用的二进制代码，才有了现在形形色色、多姿多彩的电器世界；才实现了“能上九天揽月，能下五洋捉鳖”的传奇佳话。 同样，电子信息类专业属于工科专业。因此，勤于动手实践这个环节是必不可少的，作为一名现代大学生，如果只有理论知识没有实践能力，那这个大学生是不符合现代大学生的
中国矿业大学 材料学科前沿讲座论文 班级：材料10-7 姓名：XXX 学号：XXX
学科前沿讲座——纳米材料在来矿大之前对材料没有多少认识，只知道他与物理化学联系较为紧密，是新世纪的主导学科！所以就选择了材料！在听教授们上完那个学科前沿讲座之后，我对自己的专业才有了一个初步的了解，尤其对纳米材料感触极深！ 21世纪是高新技术的世纪，信息、生物和新材料代表了高新技术发展的方向。在信息产业如火如荼的今天，新材料领域有一项技术引起了世界各国政府和科技界的高度关注，这就是纳米科技。 处于新材料科技前沿的纳米科技，它的应用领域非常广泛。应用于制造业，现在已经造出只有米粒大小且能开动的汽车、只有蜜蜂大小的直升机。应用于生物医学，可以制出只有几毫米的人造手，帮助医生实施虚拟的现实手术。 有人预言，处于2l世纪高新技术前沿和核心地位的纳米科技所引起的世界性技术革命和产业革命对社会经济、政治、国防等所产生的冲击，将比以往的技术革命时代带来的影响更为巨大。纳米科技将会掀起新一轮的技术浪潮，领导下一场工业革命。人类将进入一个新的时代-----纳米科技时代。 1.纳米科技的基本概念和内涵 1959年，著名的理论物理学家、诺贝尔奖金获得者费曼曾预言：“毫无疑问，当我们得以对细微尺度的事物加以操纵的话。将大大扩充我们可能获得物性的范围。”在这里，通常界定为1—100nm的范围内纳米体系是细微尺度的事物的主角。 纳米科学技术是20世纪80年代末期刚刚诞生并正在崛起的新科技，他的基本涵义是在纳米尺寸(10-9—10-7m)范围内认识和改造自然，通过直接操作和安排原子、分子创制新的物质。 早在1959年，美国著名的物理学家，诺贝尔奖获得者费曼就设想：“如果有朝一日人们能把百科全书存储在一个针尖大小的空间内并能移动原子，那么这将给科学带来什么!”这正是对纳米科技的预言，也就是人们常说的小尺寸大世界.纳米科技是研究由尺寸在1—100nm之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术．纳米科技主要包括： (1)纳米体系物理学；(2)纳米化学； (3)纳米材料学；(4)纳米生物学； (5)纳米电子学；(6)纳米加工学； (7)纳米力学。 这7个部分是相对独立的。隧道显微镜在纳米科技中占有重要的地位，它贯穿到7个分支领域中，以扫描隧道显微镜为分析和加工手段所做工作占有一半以上。 纳米科学所研究的领域是人类过去从未涉及的非宏观、非微观的中间领域，从而开辟人类认识世界的新层次，也使人们改造自然的能力直接延伸到分子、原子水平，这标志着人类的科学技术进入了一个新时代，即纳米科技时代。以纳米新科技为中心的新科技革命必待成为21世纪的主导。 纳米新科技诞生才几十年，就在几个重要的方面有了如下的重要进展： (1)美国商用机器公司两名科学家利用扫描隧道电子显微镜直接操作原子，成功地在Ni(镍)基板上，按自己的意志安排原子组合成“IBM”字样，日本科学家已成功地将硅原子堆成一个“金字塔”，首次实现了原子三维空间立体搬迁．1991年IBM的科学家还制造了超快的氙原子开关．专家们预计，这一突破性的纳米新科技研究工作将可能使美国国会图书馆的全部藏书存储在一个直径仅为0.3cm的硅片上．据英国《科学与共同政策》杂志报道，科学家们最近制造出一种尺寸只有4nm的复杂分子，具有“开”和“关”的特性，可由激
当代科学技术前沿知识 一. 单项选择题(共20题，共40分) 1.目前高产的稻麦品种的光能利用效率仅为（）左右，远远没有达到理论值，挖掘和提高光能利用效率具有巨大的潜力。[2分] A0.1% B0.5% C1% D1.5% 2.下列不是中微子天文学重要进展的是（）。[2分] A首次捕捉到源自太阳系外的高能中微子 B首次探测到来自银河系以外的高能中微子信号 C将捕捉到的高能中微子溯源到距地球约37.8亿光年的耀变体 D发现希格斯玻色子 3.目前，全球固体废物领域技术创新最为活跃的国家是以下哪个国家：（）。[2分] A美国 B德国 C日本 D中国 4.“十三五”期间，我国把控制能源消费总量作为重要任务，其中煤炭作为控制总
量的重点，煤炭的消费比重将降到（）以下，并将加快研究制定商品煤系列标准和煤炭清洁利用标准。[2分] A20% B40% C60% D80% 5.第一代基因编辑技术指的是（）。[2分] A巨型核酸酶 B锌指核酸酶 C转录激活因子样效应物核酸酶 DCRISPR/Cas 6.以下哪种非常规能源的生产技术尚处于研发阶段：（）。[2分] A油页岩 B煤层气 C页岩气 D天然气水合物 7.近十几年来，我国煤炭消费量呈逐年增长态势，但未来我国煤炭消费量上升的可能性比较小，预计到（）年消费量达到峰值。[2分] A2020
B2025 C2030 D2035 8.目前，以疫苗为主的生物治疗目前在全球迅速发展，下列不属于以疫苗为主的生物治疗的是（）。[2分] AT细胞激活与调节 B树突状细胞疫苗 C手术治疗 DT细胞过继转移 9.以（）为代表的物联网智能信息技术将在制造业智能化、网络化、服务化等转型升级方面发挥重要作用。[2分] A自动驾驶 B增强现实 C量子计算 D信息物理系统 10.近年来，一系列信息技术的发展及其在设施农业中的结合应用，颠覆了传统农业生产方式，发展出了智能高效的设施农业。以下哪项信息技术与设施农业的智能化发展无关：（）。[2分] A物联网
深圳大学考试答题纸 (以论文、报告等形式考核专用) 二○13 ～二○14 学年度第 2 学期课程编号 01 课程名称 生物医学工程前沿讲座 主讲教师 刘维湘等 评分 学号 07 姓名 李瑜 专业年级 生物医学工程10级 教师评语： 题目： 人工心脏瓣膜的研究及发展前景
摘要：心脏瓣膜疾病是一类危及人类健康和生命的疾病，严重影响患者的工作和生活质量。外科手术予瓣膜置换是治疗心脏瓣膜疾病的有效方法。目前应用于临床的主要有生物瓣膜和机械瓣膜，各有优缺点。随着组织工程技术的发展，运用组织工程学原理构建的组织工程心脏瓣膜(tissue—en西neered heart valve，1'EHv)的研究便应运而生。 关键字：人工心脏瓣膜组织工程PPM Abstract: Valvular heart disease is a kind of disease threatening human health andlife, seriously affect the patient's work and life quality. Surgical operation tovalve replacement is an effective method for the treatment of heart valve disease. At present the main clinical application of biological valves andmechanical valves, each have advantages and disadvantages. With the development of tissue engineering, the use of tissue engineering heart valvetissue engineering construction (tissue - en West neered heart valve, 1'EHv)research will emerge as the times require. Keywords:Artificial heart valve ；Tissue engineering ；PPM 引言：随着科技的发展，人类的疾病越来越多的得到了有效的治疗，而现代医学的发展为人类提供了更长的寿命。人工心脏瓣膜的出现，是人类心脏治疗的一个历史性的进程。现在越来越多的研究人员都在着重于组织工程在人工心脏瓣膜上的应用。 心脏瓣膜疾病是一类危及人类健康和生命的疾病，严重影响患者的工作和生活质量。外科手术予瓣膜置换是治疗心脏瓣膜疾病的有效方法。目前应用于临床的主要有生物瓣膜和机械瓣膜，各有优缺点：生物瓣膜容易钙化、衰败及破损撕裂．严萤影响实际使用寿命；机械瓣膜需终生抗凝以防血栓形成，因而两种人工心脏瓣膜在实际临床应用中均受到了一定的限制。理想的人工心脏瓣膜应该是既有良好的使用寿命，又有很好的组织相容性，不会或者极少产生血栓。随着组织工程技术的发展，运用组织工程学原理构建的组织工程心脏瓣膜(tissue—en西neered heart valve，1'EHv)的研究便应运而生，理论上能克服生物瓣膜与机械瓣膜的不足之处，而且有良好的自我修复、重建能力等优点，可成为理想的瓣膜，所以具有广阔的临床应用前景，也是目前组织工程化人工心脏瓣膜的研究热点。所谓组织工程化心脏瓣膜(rI'EHv)．就是利用生命科学和组织T程学的原理与技术。将受体种子细胞种植于可降解吸收的瓣膜支架上，制造无免疫原性、无需抗凝和耐久性强的人工心脏瓣膜。 人工心脏瓣膜（Heart Valve Prosthesis）是可植入心脏内代替心脏瓣膜（主动脉瓣、肺动脉瓣、三尖瓣、二尖瓣），能使血液单向流动，具有天然心脏瓣膜功能的人工器官。当心脏瓣膜病变严重而不能用瓣膜分离手术或修补手术恢复或改善瓣膜功能时，则须采用人工心脏瓣膜置换术。换瓣病例主要有风湿性心脏病、先天性心脏病、马凡氏综合征等。 人工瓣膜的类型只要包括机械瓣Mechanical Prosthesis 或Mechanical Heart Valve ，球笼型瓣Caged Ball Valve ，碟型瓣Disk Valve，单叶倾碟瓣Tilting Disk Valve，双叶瓣Bileaflet Valve，组织瓣（生物瓣）Tissue Valve 或Bioprosthetic Valve，支架生物瓣Stent Tissue Valve，无支架生物瓣Stentless Tissue Valve，人体组织瓣Human Tissue Valve (Homograft,Autograft,Ross Procedure)，动物组织膜Animal Tissue Valve (Xenograft,Heterograft)以上几种。 而PPM则是指植入的人工瓣膜有效开口面积(effective orifice area，EOA)相对于患者体表面积过小，术后仍有明显的残余跨瓣压差（transvalvular pressure gradients，TPG）从而可能对手术预后产生不良影响。PPM的危害主要在于术后残留TPG而术后超声实测人工瓣膜有效开口面积指数（indexed effective orifice area，EOAi）是唯一与TPG相关性良好的参数，目前认为它是唯一可准确描述PPM的合适指标，但仅有少数研究采用。更多的研究使用了基于文献报道的EOAi体内参考值（projected indexed EOA），其优越性在于术前即可获得术
三、科技前沿 (七)太阳能飞机(2015遵义中考) ①近日，一架来自瑞士的奇怪飞机引起了国人的持续关注。这架名为“阳光动力”2号的飞机，其翼展达72米，但重量仅有2.3吨，狭小的机舱只能容纳一名飞行员。单看这些数据指标，“阳光动力”2号简直不值一提，但这架飞机却有个绝活——不需要传统燃料，因为它是一架太阳能飞机。 ②太阳能飞机是以太阳辐射的光能为动力的飞机。与常规飞行器相比，太阳能飞机由于不需传统的石化燃料，因此具有自己独特的优势。它通常在白天爬升至平流层20千米至30千米的高度，将太阳能最大限度地转存到储能电池中，夜晚则逐渐降至15千米至18千米的高度，低速、半滑翔飞行。太阳能飞机源源不断的动力，使它一次飞行可长达数月乃至数年。同时，由于太阳能飞机以太阳能为动力，故其燃油、维护和维修费用基本为零。 ③为获得较高升力，以便在高空持续飞行，太阳能飞机在设计上通常采用大展弦比机翼，因此我们看到的太阳能飞机都会有一个巨大的机翼。这样设计，使太阳能飞机具备了很高的升阻比。目前，各国研制的太阳能飞机的升阻比普遍达到30至40左右，而常规飞机中升阻比最高的美国“全球鹰”无人机，升阻比也仅达到30左右。 ④与常规飞机使用的航空燃油相比，太阳能提供的能量却十分有限。以“阳光动力”2号飞机为例，其机身太阳能电池面积达270平方米，但全部功率只有50千瓦左右，仅相当于一辆排气量为1.0升的小汽车。同时，在现有技术条件下，太阳能电池的能量转化率还比较低。“阳光动力”2号飞机上使用的单晶硅太阳能电池，在国际上属于领先产品，厚度只有 ．．135微米，相当于人类的一根头发，其能量转化率仅有23%。在经过太阳能电池、储能电池、电机等能量传递环节的消耗后，实际传递给螺旋桨的能量达到20%就不错了。由于这些限制，太阳能飞机的巡航速度普遍较慢，一般只能达到每小时几十公里。 ⑤任何新技术的实用化都充满了无穷潜力，太阳能飞机也是如此。我们相信，只要在未来突破制约其发展的一些技术障碍，这种新能源飞行器必然会在应用中大放异彩。 (摘自《世界军事》，有改动) 1．请简要概括太阳能飞机的主要特点。 __①翼展大、重量轻、空间小；②持续飞行时间长；③燃油、维护和维修成本低；④巡航速度普遍较慢。__ 2．导致太阳能飞机巡航速度普遍较慢的原因主要有哪些？ __①太阳能提供的能量十分有限；②太阳能电池的能量转化率还比较低。__ 3．第③段主要运用了什么说明方法？有何作用？ __作比较。用常规飞机中升阻比最高的美国“全球鹰”无人机与太阳能飞机比较，突出强调了太阳能飞机大展弦比机翼的作用。__ 4．请分析第④段加点词“只有”的表达效果。 __“只有”一词说明了单晶硅太阳能电池是非常的薄，更能体现它在国际上的领先地位，也体现了说明文语言的准确性和严密性。(意近即可)__ (八)让塑料成为环境之友(2016雅安中考) ①现代生活离不开塑料，它体轻、防水、价廉，是包装的首选材料。但众所周知，生产普通塑料制品的主要成分是聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等稳定物质及少量添加剂，而以这些原料生产的塑料制品不易分解，给周围环境带来极大的污染。 ②据法国蒙彼利埃农业与环境工程小组的专家介绍，为解决塑料制品给环境造成的严重污染问题，近年来，法国科学家和国际同行合作，一直试图研制和完善各种可生物降解塑料。但就目前而言，世界各国生产的