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近幾年，硅基集成電路的速度遭遇瓶頸、停滯不前，解決的辦法之一是引入光子學器件，部分取代電子學集成電路中的信號處理和互聯器件，這就要求光子學器件具有像電子學集成那樣的小尺度和三維集成能力，同時具有和電子學集成兼容的制備工藝。這些要求使得光電混合集成面臨巨大的挑戰，是一個世界性的難題。 光學所張家森教授團隊與信息科學學院彭練矛教授團隊合作，提出了基于表面等離激元和碳納米管的三維光電混合集成系統，該系統與現有的COMS制備工藝兼容，可以實現光子學和電子學的三維集成和互聯，為解決集成電路的速度瓶頸提供了一種方法。他們演示了幾種集成回路，包括在片光操控回路、波長和偏振復用回路和具有COMS信號處理電路的集成模塊。Fig. 1. Integration of plasmonic-enhanced detector with carbon nanotube (CNT) complementary metal oxide semiconductor (CMOS) signal processing circuits. a, Schematic of the 3D integrated circuits, consisting of bottom-layer passive WFSAs and metal connection lines, in-between HfO2 dielectrics and Au cross-layer connection lines, and top-layer plasmonic receiver and CNT CMOS signal processing circuits. b, Output characteristics of the plasmonic-enhanced barrier-free-bipolar diode (BFBD) and the normal BFBD under the illumination at "λ" =1200 nm. c, Electric field pattern of the La=320-nm SA. d-e, Transfer (d) and output (e) characteristics of the CMOS. f, VTC curves of the CMOS (blue line) and the 3D integrated circuits (red line). Inset is the corresponding equivalent circuit diagram of the 3D integrated circuits. g-i, Statistical figures of merit of the deep-subwavelength modules, including photocurrent (g) and photovoltage (h) of the BFBD as well as on-state current of the CMOS (i). 這種三維集成系統的優點包括：1. 使用低溫COMS兼容制備工藝，可以在單片集成回路中集成光子學模塊、電子學信號處理系統和存儲系統；2. 利用具有原子厚度的碳納米管材料以及金屬工藝，使得光子學集成和電子學集成在材料上兼容；3. 基于表面等離激元使得光子學器件尺度可以和電子學器件尺度相近，便于集成；4. 碳納米管的工作波段可以覆蓋整個通訊波段，這是硅材料無法做到的；5. 光電探測器工作于光伏模式，可以減小能耗。該工作是首次利用原子厚度材料實現三維光電混合集成，可以實現更小的尺寸、更快的速度和更多的功能，同時，有可能解決電子學集成回路在速度上的瓶頸。 上述實驗結果近期發表于最新一期《自然 電子學》雜志。 相關文獻：Yang Liu, Jiasen Zhang, and Lian-Mao Peng, Three-dimensional integration of plasmonics and electronics. Nature Electronics 1, 644-651 (2018).Yang Liu, Jiasen Zhang, Huaping Liu, Sheng Wang, and Lian-Mao Peng, Electrically-driven monolithic subwavelength plasmonic interconnect circuits. Science Advances 3, e1701456 (2017).

成果描述：針對微鉆在使用過程中失效的主要形式和原因，納米粉在燒結成微鉆硬質合金的過程中，出現WC晶粒異常長大，帶來性能的明顯降低這個問題，研究了添加特種晶粒長大抑制劑的作用和燒結過程優化研究。現已能批量生產Ф3.75標準微鉆生產用納米晶硬質合金棒材，該棒材強度高、硬度高、壽命長、加工性能好、實物質量水平已達同類產品（三菱、東芝、SANDVICK）的先進水平。市場前景分析：硬質合金生產廠家生產納米硬質合金制品，特別是為國內需求量巨大的高密度印制電路板鉆孔用微鉆的硬質合金棒材的生產。 2005年消耗量超過1000萬只的PCB企業有16家，超過500萬只的企業近40家。國內PCB行業2005年消耗微鉆總量在4億只以上，采購資金超過40億元，微鉆使用壽命短和鉆機換刀頻繁已成為制約整個PCB業提升利潤空間和產出效率的瓶頸。市場迫切需要鉆孔質量好、使用壽命高、價格適中的PCB微鉆產品。目前國內PCB微鉆生產用硬質合金棒材每年需求量約200萬公斤，一半以上需要進口，需求量巨大。與同類成果相比的優勢分析：橫斷面彎曲強度 /MPa≥3500 硬度/HRA≥92.5 WC晶粒度/μｍ﹤400nm 金相組織為A02B00C00 密度 /g/cm3≥14.4 國內領先。

通過對懸浮劑制備、貯存過程中存在質量問題的研究，確定出 優化了的懸浮劑穩定配方，解決了懸浮劑貯存過程中分層、析水率不合格、奧 氏熟化、結塊等問題，并通過系統研究懸浮劑穩定體系構建、探討懸浮劑穩定 機理、加工工藝及影響因素，集成了懸浮劑的研發應用技術，為農藥懸浮劑生 產企業的產品開發和推廣應用提供指導，從而能夠應用于農業的病蟲草害防治 領域。研究成果在配方篩選方法、穩定體系構建、加工工藝以及藥效研究等方 面取得了多項創新，為開發新型環保穩定的懸浮劑產品提供了先進的指導，必青島農業大學科技成果介紹 2017 －58－ 將推動農藥懸浮劑的可持續發展。 本項目經專家鑒定達到國際先進水平。利用農藥懸浮劑穩定體系構建與集 成應用技術開發相應懸浮劑產品，對農藥制劑行業的發展以及綠色農業發展具 有重要指導意義。 

該項目是精神病學與精神衛生學臨床、軟件工程和數據工程交叉方向，探討臨床研究業務過程與數據一體化集成平臺的建設與實施，優化臨床研究數據采集、存儲、交換、可視化和分析決策，為臨床研究提供更科學更高效的支撐方法與手段。

利用大規模集成硅基納米光量子芯片技術，實現對高維度光量子糾纏體系的高精度和普適化量子調控和量子測量。 （圖一）基于硅納米光波導的大規模集成光量子芯片(可實現對高維量子糾纏體系的高精度、可編程、且任意通用量子操控和量子測量)       集成光學量子芯片技術，基于量子力學基本物理原理，使用半導體微納加工工藝實現單片集成光波導量子器件（包括單光子源、量子操控和測量光路，以及單光子探測器等），可以實現對量子信息的載體單光子進行處理、計算、傳輸和存儲等。集成光學量子芯片具有集成度高、穩定性高、性能好、體積小、制造成本低等諸多優點。因此，該技術被普遍認為是一種實現光量子信息應用的有效技術手段。      利用硅基納米光波導技術實現的光量子芯片具有諸多獨特優點，例如與傳統微電子加工工藝兼容、可集成度高、非線性效用強、以及工作波長與光纖量子通信兼容等。然而，迄今為止光量子芯片的復雜度僅限于小規模的演示，如集成少數馬赫-曾德干涉儀對光子態進行簡單操控。因此，我們迫切需要擴大集成量子光路的復雜性和功能性，增強其量子信息處理技術的能力，從而推進量子信息技術的應用。       相干且精確地控制復雜量子器件和多維糾纏系統是量子信息科學和技術領域的一項難點。相對于目前普遍采用的二維體系量子技術，高維體系量子技術具有信息容量大、計算效率高、以及抗噪聲性強等諸多優點。最近，多維度量子糾纏系統已分別在光子、超導、離子和量子點等物理體系中實現。利用光子的不同自由度，如軌道角動量模式、時域和頻域模式等，可以有效編碼和處理多維光量子態。然而，實現高保真度、可編程、及任意通用的高維度量子態操控和量子測量，依然面臨很多困難和挑戰。       針對上述問題，英國布里斯托爾大學、北京大學、丹麥技術大學、德國馬普研究所、西班牙光學研究所和波蘭科學院的科研人員密切合作，并取得了突破性進展。研究團隊提出并實現了一種新型的多路徑加載高維量子態方式，即每個光子以量子疊加態的形式同時存在于多條光波導路徑，從而實現了一個高達15×15的高維量子糾纏系統。通過可控地激發16個參量四波混頻單光子源陣列，可以制備具有任意復系數的高維度量子糾纏態。通過單片集成通用型線性光路，可對高維量子糾纏態進行任意操控和任意測量。因此，該多路徑高維量子方案具有任意通用性。與此同時，團隊充分利用集成光路的高穩定性和高可控性，實現了高保真度的高維量子糾纏態，如4、8和12維度糾纏態的量子態層析結果分別為96、87% 和 81%保真度，遠超其他方式制備的高維量子糾纏態性能。       更重要的是，團隊通過硅基納米光子集成技術，實現了目前集成度最復雜的光量子芯片（圖一所示），單片集成550多個光量子元器件，包括16個全同的參量四波混頻單光子源陣列、93個光學移相器、122個光束分束器、256個波導交叉結構以及64個光柵耦合器，從而達到對高維量子糾纏體系的高精度、可編程、且任意通用量子操控和量子測量。       研究進一步利用該高維光量子芯片技術，驗證高維度量子糾纏系統的強量子糾纏關聯特性，包括普適化貝爾不等式和EPR導引不等式等，證明量子物理和經典物理定律的重要區別。例如，對4維度量子糾纏態，實驗觀察得到了2.867±0.014的貝爾參數，不僅成功違背經典物理定律61.9個標準差，而且超過普通二維糾纏體系的最大可到達值的2.8個標準差。研究還首次實現高維量子系統的貝爾自檢測和量子隨機放大等新功能，例如，對3維度最大糾纏態和部分糾纏態的自檢測保真度約為76%，對14維以下糾纏態均實現了量子隨機放大功能。

北京大學“極端光學創新研究團隊”發展了一種高精度的暗場光學成像定位技術(位置不確定度僅21 nm)，并結合電子束套刻工藝，實現了片上量子點微盤激光器與銀納米線表面等離激元波導的精確、并行、無損集成。這種微盤-銀納米線復合結構同時具有介質激光器與表面等離激元波導的優勢，因此不僅具有介質激光器的低閾值與窄線寬特性，而且具有表面等離激元波導的深亞波長場束縛特性。基于這種靈活、可控的制備方法，他們實現了片上微盤激光器與表面等離激元波導間多種形式的精確可控集成，包括切向集成、徑向集成以及復雜集成，并且對量子點無任何加工損傷；進一步，通過同時集成多個片上微盤激光器與多個銀納米線表面等離激元波導，他們獲得了多模、單色單模以及雙色單模的深亞波長(0.008λ2)相干輸出光源。這些高性能的深亞波長相干輸出光源可以容易地耦合并分配至其它深亞波長表面等離激元光子器件和回路中。因此，這種靈活、可控的精確集成方法在高集成密度的光子-表面等離激元復合光子回路中具有重要應用，并且這種方法可以拓展到其它材料和其它功能的微納光子器件集成中，為未來光子芯片的實現提供了一種可行的解決方案。  該工作于2018年5月發表在Advanced Materials上(Advanced Materials 2018, 30, 1706546)，并以卷首插畫(Frontispiece)的形式予以重點報道。文章的第一作者為北京大學物理學院博士研究生容科秀，陳建軍研究員為通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學基金委、科技部、人工微結構和介觀物理國家重點實驗室、量子物質科學協同創新中心和極端光學協同創新中心等的支持。 圖1. 片上膠體量子點微盤激光器與銀納米線表面等離激元波導的精確、并行、無損集成。

過程工業工藝過程是能源利用高度密集和CO2排放的系統。由于工藝系統能源消費的密集性和復雜性，系統中工藝過程、換熱網絡和蒸汽動力系統的節能一直備受重視。隨著人們對CO2減排問題認識的逐漸深入，針對過程工藝系統能量利用中CO2減排與控制的問題也日益顯現。如何在提高能源利用效率的同時減少CO2的排放以及如何在提高能源利用效率的節能技術方案中進一步選優成為亟待解決的關鍵問題。 本項目將采用夾點技術和數學規劃技術相結合的方法。夾點技術已成功地在世界范圍內取得了顯著的節能效果。采用這種技術對新設計而言，比傳統方法可節能30-50%，節省投資10%左右；對舊系統改造而言,通常可節能20-35%，改造投資的回收年限一般只有0.5-3年。由于夾點技術能取得明顯的節能和降低成本的效果。 本項目的目的在于為過程工業系統提供系統分析和優化集成的方案。對過程工藝系統的能量利用進行夾點分析，找出能量利用不合理的環節和原因；對各裝置提出節能改造的初步方案；對公用工程系統進行分析，找出能量利用不合理的環節和原因；提出解決方案并進行調優；從而提出全能量系統優化和CO2排放最小的改造方案。

在各種類型的自動化生產線上，以工業機器人為核心集成適合于不同生產作業的機器人工作站或生產線是目前工業生產自動化的熱門發展方向。北京科技大學已經在焊接、涂敷、搬運、裝配及特殊作業等方面成功開發出多套工業機器人工作站。用于國內外多家企業，產生了良好的經濟和社會效益。下面介紹幾種典型的工作站： 用于汽車裝配生產線的玻璃涂膠機器人工作站。其組成有機器人及其控制系統、單軸回轉變位機、翻轉機械手、膠液供給系統、保溫室等。這種工作站保證了涂膠的均勻性、一致性、準確的涂敷位置以及優良的生產質量。機器人選用六自由度垂直關節機器人，最大動作半徑約R1550mm，重復定位精度±0.08mm。通過在線示教，編制適合不同類型、不同尺寸的工件作業程序，由傳感器判別工件型號，調用相應的作業程序，特別適用于多品種工件的混流生產。膠液采用性能優良的單組分濕氣固化聚氨脂膠。供給系統由壓膠泵、定量泵、膠槍、清槍器、保溫室以及控制系統等構成。已在國內若干家汽車生產企業投入5套。 精密鈑金焊接機器人工作站：開發出的焊接機器人工作站適用于碳鋼、不銹鋼和鋁材的焊接。工作站由工業機器人、機器人移動滑臺、工件位置變換機、夾具體、高品質電焊機、氣動系統、電控系統及輔助裝置等組成。機器人采用OTC公司的AX–V6L型六自由度垂直關節機器人。焊接電源采用OTC公司DP400型全數字控制脈沖MIG焊機。現已投入生產，提高了工廠的自動化生產水平和產品在國際市場的競爭力，改善了工人的勞動條件，使生產節拍更加穩定、迅速，焊接質量更加可靠，很值得在焊接加工業大力推廣。 彩管搬運機器人工作站：大型彩管的特點是體積笨、重量大、溫度高。在生產線上的搬運作業必須采用機器人工作站或專用的移載機。機器人工作站主要由機器人、末端執行器、同步裝置、氣動系統和電控系統等部分組成。開發出的適用于不同作業區的7個機器人搬運工作站投入使用后，運行穩定、可靠，取得了顯著的經濟和社會效益。這種技術同樣適用于其它物品的搬運作業。 轎車擋風玻璃密封膠壩條粘貼機器人工作站：在轎車裝配生產線上，使用機器人進行轎車前后擋風玻璃密封膠壩條的粘貼作業，是一項技術難度很大的工作。經過在試驗機上的反復試驗，現已經成功開發出密封膠壩粘貼末端執行器并用于實際生產。密封膠壩粘貼末端執行器機構簡單、可靠，無需獨立的驅動裝置，適用于粘貼的特殊作業。經過輕量化設計，總重僅有5.8kg,實際生產中選用6自由度,可搬重量為6kg的工業機器人就可滿足不同規格的轎車前后擋風玻璃密封膠壩的粘貼。 應用于各種產品的規模化生產，大幅度提高產品的質量和產量。

已有樣品/n針對各種生物醫用儀器對心電、腦電、肌電、神經電等電生理信號采集與分析的需求，研制出了一系列專用集成電路芯片。其中包括：1、一款適合大多數生理信號的通用前端集成電路，完成從電生理傳感器輸出市場預期：市場需求量：芯片300萬顆/年，傳感器3000萬-5000萬顆/年；可應用系統：小型化便攜式電生理檢測設備、移動健康產品、穿戴式健康產品。的原始信號到CMOS或TTL等標準數字電平信號之間的轉換，這款前端電路的功能包括跟隨、前放、A/D、濾波等基本功能。2、多款專用的信號處理后端集

本發明公開了一種設備預防性維護和柔性作業車間控制集成的多目標優化方法，其特征在于，該方法具體包括：首先，根據柔性作業車間控制問題的工序先后順序、設備維護時段、每個工序的生產過程不可中斷、生產過程和設備維護過程之間不可沖突的約束條件，建立考慮成本和效率的柔性作業車間控制和設備維護計劃的集成優化模型；其次，采用混合多目標化學反應方法對所述多目標進行優化，其中，所述多目標包括最大完工時間、總生產費用以及總的設備預防性維護的費用；最后，獲得優化求解結果，即可得到柔性作業車間控制計劃。本發明可以降低最大完工時