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雪亮工程

公共安全連著千家萬(wàn)戶，確保公共安全事關(guān)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，事關(guān)改革發(fā)展穩(wěn)定大局。十八大報(bào)告強(qiáng)調(diào)“要深化平安建設(shè)，完善立體化社會(huì)治安防控體系”，中央已將公共安全視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)納入“十三五”規(guī)劃和國(guó)家安全保障能力建設(shè)規(guī)劃，部署開(kāi)展“雪亮工程”建設(shè)。近年來(lái)國(guó)家安防事業(yè)不斷向鄉(xiāng)村推進(jìn)，“雪亮工程”不僅是視頻監(jiān)控全覆蓋工程的鞏固和延伸也是“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下加強(qiáng)和創(chuàng)新社會(huì)治安防控體系建設(shè)的重要途徑。因?yàn)椤叭罕姷难劬κ茄┝恋摹保虼私醒┝凉こ蹋且豁?xiàng)群眾性的民安工程、民心工程。一、介紹雪亮工程是以縣，鄉(xiāng)，鎮(zhèn)為基礎(chǔ)的三級(jí)綜治中心為指揮平臺(tái)、以綜治信息化為支撐、以網(wǎng)格化管理為基礎(chǔ)、以公共安全視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用為重點(diǎn)的“群眾性治安防控工程”。它通過(guò)三級(jí)綜治中心建設(shè)把治安防范措施延伸到群眾身邊，發(fā)動(dòng)社會(huì)力量和廣大群眾共同監(jiān)看視頻監(jiān)控，共同參與治安防范，從而真正實(shí)現(xiàn)治安防控“全覆蓋、無(wú)死角”。二、解決方案 1.雪亮工程系統(tǒng)前端解決方案（1）道路（車道行人支路口）監(jiān)控子系統(tǒng) 加強(qiáng)對(duì)干線道路過(guò)往車輛的監(jiān)控，可以為及時(shí)快速偵破以交通工具為線索的案件提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐手段；加強(qiáng)對(duì)人行道上過(guò)往行人的監(jiān)控，可以為詐騙、搶劫，盜竊等案件的偵破提供有力的線索。（2）復(fù)雜場(chǎng)所監(jiān)控系統(tǒng) 一是公共復(fù)雜場(chǎng)所，包括體育場(chǎng)館、火車站、碼頭等等；二是各類專業(yè)市場(chǎng)，包括花鳥市場(chǎng)，農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)，證券交易市場(chǎng)；三是治安復(fù)雜區(qū)域，包括特色商品街、城市步行街等；四是人口集中區(qū)域，包括城中村，居民小區(qū)、大型企業(yè)宿舍區(qū)等。（3）高空巡檢系統(tǒng) 高空監(jiān)控系統(tǒng)最主要的作用就是對(duì)城市空間領(lǐng)域進(jìn)行全方位立體化綜合視頻監(jiān)控，通過(guò)高空瞭望系統(tǒng)的巡檢功能，電視不間斷地對(duì)城市進(jìn)行全方位的立體式監(jiān)控掃描，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可以點(diǎn)。第一時(shí)間進(jìn)行力量調(diào)度，并對(duì)時(shí)間的發(fā)展情況和事態(tài)的全程變化狀況全程跟蹤、實(shí)時(shí)錄像、調(diào)查取證。（4）前端智能感知系統(tǒng) 槍機(jī)、球機(jī)以及智能跟蹤系統(tǒng)均擁有對(duì)于監(jiān)控場(chǎng)景中所有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)物的提取及特征分析工程，不僅可以對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)物進(jìn)行人、車類型分類，同事可對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的顏色、尺寸。方向、速度等特征進(jìn)行分析提取，以快照和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的方式在系統(tǒng)呈現(xiàn)。 2.雪亮工程后臺(tái)系統(tǒng)解決方案為配合前端設(shè)備的正常工作以及數(shù)據(jù)收集后的處理，雪亮工程系統(tǒng)解決方案至關(guān)重要。其中包括了，數(shù)據(jù)的傳輸，儲(chǔ)存，分類，對(duì)比，分析等解決手段，極大的支撐了雪亮工程的進(jìn)行。（1）監(jiān)控系統(tǒng)定標(biāo)設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)定標(biāo)設(shè)置是指調(diào)校槍機(jī)和球機(jī)的圖像位置，使圖像和實(shí)際位置產(chǎn)生聯(lián)系，將槍，球視頻畫面的對(duì)應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行精確匹配的過(guò)程。（2）多級(jí)警戒區(qū)域高清智能跟蹤系統(tǒng)可便捷設(shè)置三級(jí)警戒區(qū)域。用戶可根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景和監(jiān)控區(qū)域的重要性劃分各級(jí)警戒區(qū)域，同時(shí)也可以設(shè)置對(duì)某些特定區(qū)域的屏蔽，來(lái)保障跟蹤效果和提高跟蹤效率。（3）多種跟蹤模式高清智能跟蹤系統(tǒng)有自動(dòng)跟蹤、半自動(dòng)兩種跟蹤模式，同時(shí)也支持手動(dòng)控制，在自動(dòng)模式，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)移動(dòng)目標(biāo)定位跟蹤，并在多個(gè)目標(biāo)間切換，切換時(shí)間可設(shè)置。半自動(dòng)下，單點(diǎn)某一目標(biāo)，則系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)某一目標(biāo)持續(xù)跟蹤。在手動(dòng)控制模式下，可手動(dòng)控制球機(jī)，秋季不再自動(dòng)跟蹤。（4）特征識(shí)別算法系統(tǒng) 通過(guò)目標(biāo)特征進(jìn)行建模，與照片任務(wù)特征進(jìn)行對(duì)比，自動(dòng)分類，對(duì)特征物體數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過(guò)與公安系統(tǒng)的對(duì)接，判斷目標(biāo)人或車是否有違法行為，精確尋找犯罪分子。 ? 3.雪亮工程實(shí)施解決方案（1）以縣，鎮(zhèn)，鄉(xiāng)全面的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，建立健全基層工作人員、網(wǎng)格員每日巡檢，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)公司定期的維護(hù)保養(yǎng)常態(tài)機(jī)制，并在先期建設(shè)中，組織基層工作人員、網(wǎng)格員了解該地區(qū)雪亮工程線路、點(diǎn)位，學(xué)習(xí)設(shè)備運(yùn)行及日常維護(hù)知識(shí)，以便于后期的日常巡線檢查工作，隨時(shí)的解疑工作，及時(shí)的維修調(diào)度工作及時(shí)的運(yùn)行故障報(bào)告工作等。（2）鄉(xiāng)鎮(zhèn)全面監(jiān)控布點(diǎn)，按照“圈、塊、格、線、點(diǎn)”的布局要求。在區(qū)域內(nèi)主要走道、公共區(qū)域安裝高清網(wǎng)絡(luò)槍機(jī)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)人員流動(dòng)走向有效監(jiān)控；在廣場(chǎng)、密集樓宇拐角處安裝高清網(wǎng)絡(luò)球機(jī)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)人員密集區(qū)靈活有效監(jiān)控防范，進(jìn)一步清除了監(jiān)控盲區(qū)、縮小點(diǎn)位間距，視頻監(jiān)控全覆蓋、無(wú)縫隙，確保人過(guò)留像、車過(guò)留牌，以有效提升社會(huì)治安防控體系的整體防控效能。（3）鄉(xiāng)鎮(zhèn)多密集報(bào)警點(diǎn)位布置，一鍵報(bào)警直接傳達(dá)縣，鎮(zhèn)，村三級(jí)報(bào)警，考慮到鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)人員報(bào)警的不及時(shí)性，安裝報(bào)警點(diǎn)位的一件報(bào)警系統(tǒng)，系統(tǒng)有語(yǔ)音對(duì)講、外部喊話功能，中心在發(fā)現(xiàn)可疑情況時(shí)，可通過(guò)喊話裝置，及時(shí)提醒、預(yù)警，中心發(fā)現(xiàn)或者接到報(bào)警時(shí)，管理員通過(guò)對(duì)講機(jī)發(fā)出警報(bào)，確定處理人員及時(shí)處置。（4）連接信息化平臺(tái)到監(jiān)控地的居民視頻終端。“雪亮工程”可以下載安裝到每家每戶的電視和手機(jī)客戶端等終端。通過(guò)終端，農(nóng)戶可以在家或者千里之外，看到實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面，查看相關(guān)信息，同時(shí)利用電視遙控器或手機(jī)進(jìn)行報(bào)警。 ???????????????????? 三、雪亮工程建設(shè)主旨作為天網(wǎng)向農(nóng)村延伸和深化的一項(xiàng)重要工程，“雪亮工程”充分運(yùn)用信息科技手段構(gòu)建起農(nóng)村治安監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，織密鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村治安防控網(wǎng)。以“幸福美麗鄉(xiāng)村”為載體，在每一個(gè)村建設(shè)安裝監(jiān)控平臺(tái)，通過(guò)發(fā)動(dòng)群眾。專群結(jié)合，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村治安防控和群防群治工作無(wú)縫覆蓋，最終推進(jìn)體系融合共享，與天網(wǎng)對(duì)接，與網(wǎng)格化服務(wù)管理融合，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)互通、系統(tǒng)對(duì)接、信息共享、高效聯(lián)動(dòng)。四.定制設(shè)備 ?

新立訊科技股份有限公司 2021-08-23

基于相變材料的片上光電存算一體化器件的研發(fā)

現(xiàn)階段所設(shè)計(jì)的存算一體器件單元結(jié)構(gòu)如圖 1 所示：器件的基本結(jié)構(gòu)由波導(dǎo)和功能層（由下到上分為加熱層、電極層、保護(hù)層、相變材料（硫系化合物）層）所構(gòu)成。擬通過(guò)在當(dāng)前流行的絕緣層上硅(SOI)光子平臺(tái)上集成四氮化三硅光波導(dǎo)的方式實(shí)現(xiàn)器件的光學(xué)讀取功能，即在非常厚的硅襯底層上生長(zhǎng)一層絕緣層二氧化硅和波導(dǎo)層，然后在基片上通過(guò)光刻、顯影、刻蝕等工藝制備四氮化三硅波導(dǎo)。功能層主要用于實(shí)現(xiàn)器件的電學(xué)寫入功能。加熱器層的主要用途是與相變材料層形成電接觸，通過(guò)較小的接觸面積使接觸處的熱量集中，從而可以在較小的電壓或電流下使相變材料發(fā)生相變。因此需要加熱器層具備較好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能，同時(shí)在近 C 波段具有較低的光損耗，可采用石墨烯。電極層可用于提供相變材料器件單元所需要的編程電脈沖。當(dāng)前擬采用硒摻雜的相變材料合金（如 GSST）作為器件的核心功能層的相變材料。該材料在通信/非通信波段顯示了極低的光損耗和更高的品質(zhì)因數(shù)，且相變前后在通信 C 波段具有足夠大的光學(xué)常數(shù)反差，可在更惡劣的高溫環(huán)境下進(jìn)行操作，適用于硅基光子器件應(yīng)用。采用的主要技術(shù)手段包括： ① 依托于相變材料的電致和光致相變特性，通過(guò)電學(xué)編程、光學(xué)讀取的方法實(shí)現(xiàn)器件的存儲(chǔ)、算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能：存儲(chǔ)功能的實(shí)現(xiàn)：擬利用相變材料晶態(tài)低透過(guò)率和非晶態(tài)高透過(guò)率分別代表二進(jìn)制中的‘1’和‘0’，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（編程）功能。例如在電極兩端施加合適的電脈沖，所產(chǎn)生電流流經(jīng)加熱層時(shí)，生成的熱量主要集中在加熱層和相變材料層接觸處，使得接觸處的相變材料發(fā)生相變，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)功能。在完成上述編程操作后，從器件波導(dǎo)輸入端輸入讀取連續(xù)光。由于相變材料功能層對(duì)光強(qiáng)的吸收能力在編程和非編程區(qū)域間存在著顯著的差異，因此當(dāng)輸入光經(jīng)過(guò)波導(dǎo)后，其能量會(huì)因?yàn)橄嘧儾牧暇幊虆^(qū)域的吸收而發(fā)生改變，進(jìn)而顯著改變輸出光強(qiáng)能量。所以通過(guò)測(cè)量輸入輸出光強(qiáng)的能量之比（即透過(guò)率），可實(shí)現(xiàn)對(duì)先前編程區(qū)域的讀取。算術(shù)和邏輯功能的實(shí)現(xiàn)：通過(guò)調(diào)整編程電脈沖的幅度和寬度可以動(dòng)態(tài)調(diào)控相變材料的相變程度，使得器件的中間透過(guò)率值可用于代表不同的數(shù)值，實(shí)現(xiàn)多級(jí)存儲(chǔ)功能。所以擬采用輸入脈沖數(shù)量對(duì)應(yīng)加數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)標(biāo)量加法計(jì)算。同時(shí)由于所設(shè)計(jì)器件的讀取連續(xù)光輸出功率可視為讀取連續(xù)光輸入功率和器件透過(guò)率的乘積，因此可采用將輸入功率和透過(guò)率作為被乘數(shù)和乘數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)基本乘法運(yùn)算。除此之外還可以將器件功能層的初始狀態(tài)設(shè)置為非晶相，把晶化脈沖幅值和不足以產(chǎn)生晶化的脈沖幅值分別作為輸入邏輯‘1’和‘0’；同時(shí)設(shè)定一個(gè)判定閾值并與編程后器件透過(guò)率的變化率進(jìn)行對(duì)比，把高于和低于閾值的透過(guò)率變化率分別作為輸出邏輯 ‘1’和‘0’；通過(guò)合理選擇編程脈沖有望實(shí)現(xiàn)各種邏輯功能輸出。 ② 基于器件透射率可調(diào)特性驗(yàn)證其實(shí)現(xiàn)神經(jīng)突觸的可行性。并依托所設(shè)計(jì)人工突觸構(gòu)建人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片，實(shí)現(xiàn)圖像、語(yǔ)音和文本識(shí)別功能：突觸可塑性是大腦記憶和學(xué)習(xí)的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)，也是人工類腦器件需要實(shí)現(xiàn)的首要功能。為實(shí)現(xiàn)突觸可塑性，擬把相變材料和波導(dǎo)之間的耦合區(qū)域視為仿生神經(jīng)突觸，左右兩端電極分別代表突觸前和突觸后，分別施加在兩端電極上的電脈沖則作為突觸前和突觸后刺激。通過(guò)調(diào)節(jié)從左右兩端電極輸入耦合區(qū)域的電脈沖時(shí)間差對(duì)耦合區(qū)域的光透過(guò)率進(jìn)行連續(xù)調(diào)控，進(jìn)而依托于上述存算理論模型和實(shí)物器件仿真和實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)仿生神經(jīng)突觸的脈沖時(shí)序依賴可塑性（Spike-Timing-Dependent-Plasticity, STDP)。將不同波長(zhǎng)的光脈沖序列輸入所設(shè)計(jì)的突觸單元, 經(jīng)過(guò)相變材料的作用，脈沖強(qiáng)度發(fā)生變化，對(duì)應(yīng)于乘法器。進(jìn)而借助于微環(huán)結(jié)構(gòu)，將不同波長(zhǎng)的脈沖導(dǎo)入進(jìn)同一波導(dǎo)中，該功能類似加法器。相加后的脈沖光強(qiáng)較小時(shí)，讀取光與微環(huán)發(fā)生共振，在輸出端口沒(méi)有光強(qiáng)輸出。當(dāng)光強(qiáng)達(dá)到一定的閾值后，讀取信號(hào)不再和微環(huán)發(fā)生共振，而是傳播到輸出端口。這一過(guò)程類似神經(jīng)元脈沖信號(hào)的激發(fā)，實(shí)現(xiàn)了非線性激活函數(shù)的功能。利用上述的單個(gè)神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，驗(yàn)證其監(jiān)督式機(jī)器學(xué)習(xí)和非監(jiān)督式機(jī)器學(xué)習(xí)。對(duì)于監(jiān)督式機(jī)器學(xué)習(xí)，權(quán)重的數(shù)值通過(guò)外部管理器設(shè)置；對(duì)于非監(jiān)督式機(jī)器學(xué)習(xí)，不再需要外部管理器來(lái)設(shè)置權(quán)重值，而是通過(guò)輸出光脈沖進(jìn)行反饋控制，調(diào)整權(quán)重值。在單個(gè)神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，更復(fù)雜的光學(xué)脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，證明該結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展性。擬設(shè)計(jì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的每一層結(jié)構(gòu)包括三個(gè)功能單元，即收集器、分發(fā)器和神經(jīng)突觸結(jié)構(gòu)。收集器將上一層不同波長(zhǎng)的光脈沖信號(hào)收集到同一根波導(dǎo)中，分發(fā)器將光脈沖分發(fā)給多個(gè)神經(jīng)元，神經(jīng)突觸結(jié)構(gòu)則產(chǎn)生光脈沖信號(hào)，輸入給下一層結(jié)構(gòu)。基于上述結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)圖片、語(yǔ)音和文本的識(shí)別。創(chuàng)新性分析：①首次研究了一款基于“電學(xué)編程、光學(xué)讀取”模式的光電混合存算一體化器件。與傳統(tǒng)電學(xué)存算一體化器件相比,擬研發(fā)的器件可以進(jìn)行長(zhǎng)距離的信息傳輸，具有傳輸帶寬高、信號(hào)間延遲低、損耗低、抗干擾、集成密度高等優(yōu)點(diǎn)。②采用硒(Se)摻雜的相變材料作為存算一體化器件的核心功能材料。與采用其他相變材料的存算一體器件相比，以硒參雜的相變材料作為功能材料的存算一體器件有望展現(xiàn)出極低的光損耗。③提出了一種基于“電學(xué)脈沖刺激、光學(xué)權(quán)重調(diào)節(jié)”的人工神經(jīng)突觸。該突觸器件有望成為未來(lái)通用型人工神經(jīng)突觸，填補(bǔ)了光電混合型人工突觸的技術(shù)空白。先進(jìn)性分析：①所提出的光電混合工作模式使得該存算一體化器件不但具有傳統(tǒng)集成電路的高密度特性，且兼具光通信技術(shù)的寬頻帶、低延遲、抗干擾的優(yōu)越性能。②所采用硒參雜的相變材料不但繼承了傳統(tǒng)材料具有的快速相變轉(zhuǎn)化速度、低功耗和穩(wěn)定性強(qiáng)等特性，且本身在通信波段非晶態(tài)透明的同時(shí)還保持了相變前后足夠大的光學(xué)性能差異的特點(diǎn)。③所設(shè)計(jì)的突觸繼承了人工電子突觸和全光突觸的優(yōu)點(diǎn)，具有高集成度、低功耗、超快響應(yīng)時(shí)間、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。獨(dú)占性分析：根據(jù)已取得成果正在撰寫專利，以獲得該關(guān)鍵技術(shù)的獨(dú)有權(quán)。

南京郵電大學(xué) 2021-05-11

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