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利用人工智能實現了三維矢量全息新技術
上海理工大學莊松林院士和顧敏院士領導下的未來光學國際實驗室宣布，首次利用機器學習反求設計（machine-learninginversedesign）實現了三維矢量全息（Three-dimensionalvectorialholography）的新概念。
據介紹，這項發明是光學全息技術領域的一次重大突破，其提供的基于機器學習的反求設計可精準且迅速地產生一個或多個任意三維矢量光場，有望應用在超寬帶全息顯示、超安全信息加密以及超容量光存儲、超精確粒子操控等各個領域。
相關研究成果于4月18日凌晨發表在國際頂級學術刊物《科學進展》上。該雜志為《科學》（Science）刊物旗下子刊，是一個涵蓋所有學術領域的開放性、綜合性科學刊物。
光是一種電磁波，其在介質中傳播的同時伴隨著電磁和磁場的振蕩，被稱為光的矢量特性。基于光波的橫波特性，光的振蕩通常被限制在與其傳播方向垂直的二維平面上。近些年，研究發現光的振蕩可打破傳統二維平面的束縛，通過干涉產生縱向光振蕩，即形成第三維光矢量。
在物理學上，通過求解三維麥克斯韋方程可以正向得到一個三維矢量光場分布，但其不可控。一直以來，精確產生任意三維矢量光場是一個世界性難題，因其需要十分復雜的反求設計，超出了人類知識和經驗的邊界。
顧敏院士指導的科研人員利用機器學習反求設計率先實現了三維矢量全息，可精確地控制三維全息圖像中每個像素點的任意三維矢量狀態。
“通過機器學習的人工智能新科技，我們首次實現了三維矢量光的操控，并將機器學習的算法延伸到光學全息中去，”顧敏院士說，“這樣的操控是全方位的，包括對每個三維矢量光攜帶的信息進行編碼、傳輸和解碼，因而消除了傳統二維偏振光的束縛。”
文章第一作者任浩然博士（目前在德國慕尼黑大學從事洪堡博士后研究）說：“機器學習在光學設計中扮演著越來越重要的作用。我們研究證明訓練后的人工神經網絡可有效地、快速地產生任意三維矢量光場，達到接近百分之百的準確性，極大地提高了光場調控的效率。”
這項發明還為光學全息開辟了一條新道路，首次在全息中證明光的三維矢量狀態可以作為獨立的信息載體，實現信息的編碼和復用。顧敏院士說：“這項發明作為光學全息技術領域的一項重大突破，不僅為下一代超寬帶、超大容量、超快速并行處理的光學全息系統奠定了基礎，同時也為加深理解光與物質的相互作用（例如粒子操控）提供了一個嶄新的平臺。”
該項工作得到了墨爾本皇家理工大學（RMIT）人工智能納米光子學實驗室以及計算機科學系的大力支持。
上海理工大學
2021-04-11
一種提高食用菌基質利用率的處理方法
本發明涉及食用菌基質領域，具體涉及一種提高食用菌基質利用率的處理方法。本發明通過將化學試劑溶液均勻噴灑在木質纖維素上，經密實化制粒后，進行堆置反應，得到木質纖維素物料；再將木質纖維素物料與其他輔料混合制成食用菌基質，用于食用菌栽培。本發明通過添加化學試劑，再結合密實化制粒處理，通過破壞木質纖維原料內部復雜的木質纖維素結構顯著提高了木質纖維素物料的酶消化率，使得食用菌菌絲更容易侵入木質纖維素。本發明進一步優化了密實化制粒處理的密度和堆置時間之間的協同關系，提高了食用菌基質物理結構的穩定性，進而提高了食用菌基質的利用率，最終顯著提升了食用菌的產量及其生物學效率。
南京工業大學
2021-01-12
一 種利用乙醇還原制備多面體納米鈀材料的方法
本發明涉及一種利用乙醇還原制備多面體納米鈀材料的方法，采用簡易加熱裝置，在常壓環境中以水為主體溶劑，添加少量乙醇作為助溶劑和還原劑，在 65-80℃溫度條件下一步合成多面體納米鈀材料，以表面活性劑-大分子復合體系為軟模板，低溫合成多面體形貌納米鈀材料。本發明是一種方便且比較環保的技術，工藝條件溫和，無需復雜設備，操作簡單，不需要高溫和有毒有機相為溶劑或助劑，制得的多面體納米鈀材料產率高，多面體形貌產率為 83~94%，且顆粒尺寸范圍在 10~35nm 之間，尺寸分布集中，可以進行大量生產，具有較好的應用前景。
安徽理工大學
2021-04-13
稻米糊粉（白糠）高值化利用關鍵技術及裝備集成
稻米糊粉是大米加工過程中的重要副產物，主要包含稻米糊粉層和亞稻米糊粉層，營養價值十分豐富，含有大量的蛋白質、膳食纖維、維生素和礦物質，其營養素含量是精白米的數倍到幾十倍不等，是十分優良的食品原料及配料。穩定化加工后價格 0.6-1 萬元/噸，開發成產品則利潤更高，具有十分可觀的經濟效益。 但稻米糊粉層中的脂肪酶和過氧化物酶在碾米過程中極易激活，產生脂肪酸敗現象，這是限制其商業化應用的主要因素。絕大多數富含糊粉層的米糠未被有效分離，與米糠一起以 0.2 萬元/噸左右的低價出售用作飼料，未充分發揮其附加值，是一種巨大的資源浪費。
本項目針對傳統穩定化方法處理稻米糊粉層得到產品貨架期短、食味品質差、成本高等缺點，通過差異化分級、梯度瞬時滅酶等關鍵技術的研發，成功解決了稻米糊粉的穩定化問題，并成功挖掘其高值化商業賣點，將其作為功能性配料開發了代餐食品、固體飲料、烘焙以及面制品等系列產品。該項目的研究成果對于提高稻米附加值，促進大米加工企業創利增收，延伸稻米產業鏈具有重要意義。
江南大學
2021-04-11
蜆類水產品精深加工綜合利用增效技術
蜆類是一種雙殼類軟體動物，其肉味鮮美，營養價值高。又因其有通乳、明 目、去濕毒等功效，可為中藥藥材。目前，除鮮食外，我國對蜆類產品的開發利用主要以鮮凍產品和干貨產品為主，深加工領域并不很成熟，存在較大發展空間。該技術是以蜆類水產品為資源，開發天然調味核心基料。基于生物酶解與熱反應等系列技術，制備富含風味增強肽的高檔湖鮮調味產品，在去腥的同時保留 鮮味，有效提升食品的湖鮮特征香氣和醇厚感。 該產品具有十分廣闊的應用前景，可應用于方便食品調料包、湯包、火腿腸、 罐頭等多種產品。目前，湖鮮味調味食品主要以魚、蝦、蟹等為原料，蜆類風味較為少見。江蘇戚伍水產發展股份有限公司，建有 10 萬畝高郵湖野生水產品基 地，具有豐富的蜆類資源；擁有功能齊全、配套完善的萬噸級冷鏈物流中心，為 實現天然湖鮮調味食品的產業化提供了有力保障。 本技術項目的實施是提升調味食品安全和品質的重大突破，可提高水產副產 品的附加值，大大縮短我國調味品產業與發達國家的差距，提升我國食品企業的市場競爭力和出口創匯能力。
江南大學
2021-04-11
萜類木本植物資源的篩選、培育與高效值加工利用
針對萜類木本植物資源原料林基地建設和化學利用方面的不足，開展了資源篩選與原料林基地建設研究，建立芳樟原料林基地2.5萬畝、山蒼子優良種質資源圃400畝、示范林基地5000畝，為工業化生產與開發利用奠定了基礎。集成和創新了天然精油提取分離與加工技術，建立了芳樟油、山蒼子油和松脂原料預處理、蒸餾提取工藝，生產芳樟油、山蒼子油、松香和松節油等10000余噸，實現產值30000多萬元，其中芳樟醇和山蒼子油掌握著國際市場定價權。研發了系列萜類香料產品，以芳樟醇和山蒼子油為原料，創新了相關香料的合成方法與工藝，并建立了相應的生產線，實現產值20000多萬元；以松節油為原料，進行了相關產品的合成工藝研究，并建立了年生產400噸的乙酸諾卜酯生產線。研發了系列萜類功能性與高附加值產品，開展了萜類成分的抗菌、驅避和引誘活性以及機理研究，篩選得到高抗菌和高驅避活性化合物；開展了松香樹脂及其改性樹脂、萜烯樹脂及其改性樹脂的制備研究，建立了相應生產工藝線。本項目實現了資源篩選、基地建設、初步加工、新型產品研發與生產線建立及其加工生產的整合，提升了萜類木本植物資源的篩選、培育和加工利用的水平，促進了相關行業和產業的發展，具有顯著的經濟、生態和社會效益。
江西農業大學
2021-05-05
規模化沼氣工程沼液、沼渣減量化及資源化利用
沼氣工程是一種有效處理有機廢棄物的工程技術,尤其是在畜禽糞污處理和高濃度有機污水處理方面效果顯著,在國內外得到了大力推廣應用。近年來,隨著養殖業和農產品加工業向大型化發展以及沼氣作為新能源開發利用,我國沼氣工程正朝著大型化、產業化方向發展。沼氣工程在處理有機廢棄物的同時又能夠產生清潔能源,處理后的沼液沼渣還可能成為有機肥料。但實際工程中這些廢棄物往往不能得到預期的“就地直接利用”,帶來很多負面影響：①沼液中含有大量的N、P、K營養元素、生理活性物質(BAC)、數量龐大的微生物菌群以及其它無機離子和極微量的重金屬成分等。這些物質成份復雜、含量未知,直接用作肥料灌溉,難以發揮最好的效用,弊大于利;②沼液直接農業利用受季節性影響明顯,且由于貯存和運輸等原因,沒有足夠的田地及時消納,只能直接排放造成環境污染；③沼液、沼渣在農田施用時,沒有規范性的技術指導,一旦施用量過大,超過土地承載能力和作物利用能力,便會造成二次污染。因此沼液、沼渣問題已經成為制約規模化沼氣工程產業化推廣的瓶頸。本項目圍繞規模化沼氣工程存在的沼液、沼渣減量及其高附加值利用等問題開展研究,通過系統分析與測定沼液中的主要組分、生理活性物質及其物理化學和生物學特性；結合沼氣工程厭氧發酵液回流工藝和沼液營養物質濃縮與水資源回收技術應用研究,顯著減少沼氣工程沼液沼渣排放量,有效實現發酵液中營養物質與水資源分離回收；系統考察了沼液作為有機營養液、沼渣作為有機肥和人工基質在農業應用的效果,解決沼液、沼渣的消納問題,有效提高沼液、沼渣的附加利用價值,對于促進規模化沼氣工程的可持續發展具有重要意義。
北京化工大學
2021-02-01
利用微波改變煤炭特定理化特性用于改善成漿性能的方法
本發明涉及水煤漿生產方法,旨在提供一種利用微波改變煤炭特定理化特性用于改善成漿性能的方法。該方法是將煤炭破碎至粒度為0.05～5mm后進行微波輻照改性,控制微波輻照量以使得煤炭中:含氧官能團中羥基和羧基的總含量降低至3～6mmol/g,顆粒孔隙比表面積降低至2～7m2/g,自由態堿金屬離子含量增加至0.2～0.4wt.%。微波輻照能夠選擇性改變煤炭中含氧官能團等特定理化特性,從而明顯提高水煤漿濃度和降低表觀粘度,性能優于傳統的電加熱爐或燃燒爐對煤炭由外向內的輻射、對流和傳導加熱。儀器設備簡單易操作,投資和運行成本低,適宜工業自動化生產線。
浙江大學
2021-04-11
高溫高壓工業過程中燃料利用效率及碳排放檢測方法研究
本項目采用近紅外波段的DFB型二極管激光器，結合波長調制吸收光譜技術，通過一對CO2譜線的諧波信號實現對高溫高壓環境中溫度以及CO2濃度的測量，從而實現對燃料利用效率及碳排放檢測。 技術推廣意向：儀器儀表 現狀特點：可調諧二極管激光吸收光譜技術是利用二極管激光器波長調諧特性，獲得被測氣體特征吸收光譜范圍內的吸收光譜，從而對氣體進行定性分析或定量分析的一種新技術。該技術具有高靈敏度、非接觸式、實時、動態、多組分同時測量等優點。由于二極管激光器的高單色性，可以利用待測氣體分子的一條孤立吸收譜線進行測量，避免了其他分子譜線的交叉干擾，從而準確地鑒別出待測氣體。TDLAS 在許多領域有著潛在的重要應用價值，是近年來國際上非常熱門的研究領域之一，其主要的應用領域有：分子光譜研究、機動車尾氣測量、工業過程監測控制、天然氣泄漏及有毒有害氣體監測、大氣痕量氣體檢測、醫療診斷、大氣氣溶膠測量等領域。技術創新：采用價格低廉、堅固耐用的近紅外二極管激光器最為探測光源，對于壓力范圍相對較小以及氣體濃度相對較高的系統較為適用。
江蘇師范大學
2021-04-11
水媒法提取植物油及副產物高效回收與利用
為克服壓榨法提油率低、蛋白質變性嚴重及浸出法毛油精煉繁雜、油品安全質量低的問題，自上世紀50年代出現了以水為媒介提取植物油的研究，并發展出水代法和水酶法，但在大宗油料提油中始終難以工業化應用，其主要問題為水代法提油率低、水酶法用酶量大和缺乏油料亞細胞水平高效粉碎、多相體系大規模連續分離的技術與設備等。項目組自1988年開展以水為媒介的提油技術研究，在國家和省科技計劃支持下，相關技術與裝備研究取得突破，并實現產業化，其中2項鑒定成果達國際領先水平，獲教育部技術發明獎二等獎
創新點：
（1）革新水酶法提油工藝，大幅降低用酶量和生產成本。傳統水酶法工藝會酶解油料中所有影響水酶法提油的組分，新工藝只酶解影響油脂釋放和乳狀液破除的組分。酶用量（對原料）由原來的1-2%降至0.15%，同時保護了花生等油料中大部分蛋白質的結構與功能性質。
（2）創新和拓展以水為媒介提油的研究思路，提出“水媒法提油技術”概念。在提取介質中加入部分食用乙醇，調節提取介質極性，減少乳狀液形成和降低后續破乳與分離的難度，提高清油得率。項目組將此方法定義為乙醇水提法，在油茶籽油（山茶油）提取中實現產業化應用。2015年以來提出并完善水媒法提油技術概念，促進技術應用拓展。
（3）突破水媒法加工關鍵技術與裝備，實現工業化油料高效干法粉碎及多相體系連續分離。研發了油料亞細胞水平高效干法粉碎設備，花生經此設備一次粉碎后，平均粒徑接近亞細胞級（21.82 μm），滿足水媒法加工要求。該設備在茶籽仁和核桃仁粉碎中有同樣效果。提出了“沉降+兩次兩相離心”的組合，研制了高效智能化多相連續沉降分離器，實現產業化生產線上油、乳狀液、水和渣四相連續分離。解決了長期限制水媒法產業化的技術和裝備問題。
（4）集成水媒法技術與裝備，實現水媒法提油及副產物高效回收利用產業化。建立了日處理花生50噸的水酶法提取花生油和蛋白（肽）、年加工2000噸油茶籽的乙醇水提法提取油茶籽油和茶皂素及年加工1800噸核桃水代法提取核桃油和蛋白的生產線。油和蛋白提取率均分別達到92%和85%以上。水媒法花生油和油茶籽油的3-氯丙醇酯、縮水甘油酯和反式脂肪酸含量遠低于市售品牌油脂。
江南大學
2021-05-11