近日，上海交通大学电子系义理林教授课题组基于智能锁模算法、时间拉伸技术和实时高速电路建立的实时光谱分析控制平台，实现了锁模激光器输出飞秒脉冲的实时光谱调控，对飞秒激光器的设计具有重要的应用价值。相关成果以“Intelligent control of mode-locked femtosecond pulses by time-stretch-assisted real-time spectral analysis”为题目于2020年1月发表于国际光学顶尖期刊《Light: Science & Applications》（中科院长春光机所与Nature出版集团合办期刊），并入选为封面文章，在“News & Views”栏目被专门评述。博士生蒲国庆为第一作者，义理林教授为通信作者。 图说：期刊封面文章 飞秒尺度（1E-15秒）脉冲对应着原子分子、材料、生物蛋白、化学反应等丰富物质体系的众多超快过程，有着广泛而重要的应用。锁模激光器作为产生飞秒脉冲的重要基础研究工具，在物理、化学、生物、材料、信息科学等领域都有广泛的应用。飞秒锁模激光器自上世纪六十年代发明以来，与其相关的研究分别于1999，2005，2018年获得过诺贝尔奖。 随着超快光学的快速发展，越来越多的前沿应用需要对飞秒脉冲的时域和光谱进行精细控制。由于飞秒脉冲的产生涉及非常复杂的非线性和色散传输效应，达到特定脉冲状态的稳态输出需要对激光器多个参数在高维空间进行优化，传统基于激光器光学设计和优化的方法已被证明难以精确实现。 通过对飞秒脉冲状态进行智能识别，结合智能算法对激光器多参数进行全局优化，有望获得理想的飞秒脉冲输出，但其主要挑战在于飞秒脉冲难以实时精确识别。低速时域采样无法识别飞秒脉冲宽度和形状，光谱仪虽可识别飞秒脉冲积分光谱但无法识别其瞬时光谱，因此传统方法都无法做到实时控制飞秒脉冲精确锁模状态。为了解决这一难题，义理林教授课题组提出在锁模控制环内引入时间拉伸-色散傅里叶变换（TS-DFT）技术，通过时域到光谱的转换，采用低速时域采样即可识别飞秒脉冲对应的瞬时光谱宽度和形状。结合智能控制算法，实现了以1.4nm为精度对飞秒脉冲光谱宽带从10nm到40nm进行可编程控制，光谱形状可编程为高斯型或三角形等。这是本领域首次实现飞秒锁模脉冲光谱宽度和形状高精度实时编程控制，解决了飞秒锁模脉冲锁模状态无法精确调控的难题。 基于实时的光谱控制，该研究还展示了从窄谱锁模态至宽谱锁模态以及从三角形光谱脉冲态至宽谱锁模态的演变过程，发现两者动力学过程具有相似性，提出了目标锁模状态可能决定中间动力学过程的猜想，为人们进一步探索锁模激光器内部机理提供新视角。 图说：基于快速光谱分析的飞秒锁模脉冲智能控制 非线性光学著名专家John Dudley教授（欧洲物理学会主席，IEEE/OSA Fellow）在《Light: Science & Applications》的“News & Views”栏目撰文介绍此项工作，认为本工作极具创新性，开拓了研究锁模动力学新的可能性，很可能应用于多种锁模光纤激光器中。 义理林教授课题组过去六年来一直致力于解决飞秒锁模激光器的智能控制问题，2019年发表在光学领域顶级期刊《Optica》的“智能锁模激光器”成果入选美国光学学会旗下新闻杂志《Optics & Photonics News》2019年光学年度进展“Optics in 2019”。该方向工作部分得到国家自然科学基金（61575122）的支持。《Light: Science & Applications》论文全文https://www.nature.com/articles/s41377-020-0251-x《Light: Science & Applications》“New & Views”评述论文https://www.nature.com/articles/s41377-020-0270-7

本发明公开了一种数控成品电路板在环境综合作用下的可靠性 快速测评方法，包括：（i）选择温度和直流偏压做为加速应力，为待 执 行 测 评 的 电 路 板 构 建 加 速 模 型 （ⅱ）确定加速应 力水平和应力组合数，分组进行加速寿命试验同时纪录试验数据； （iii） 选取寿命分布模型并根据试验数据进行参数求解，计算出不同加速应 力组合下的特征寿命值；（iv）根据特征寿命值对电路板加速模型进 行拟合和模型系数确立，然后执行可靠性测评，从而获得数控成品电 路板在环境综合作用下的可靠性指标。通过本发明，能够快速、定量 地确定数控成品板在环境综合作用下的可靠性指标，满足系统可靠性 快速评估的要求，并且整体流程便于操作，效率高，满足数控系统高 可靠性的要求。 

成果描述：紫薯(Solanum tuberdsm)又叫黑薯，紫甘薯是根、茎和心叶都是紫色的一类甘薯品种的总称，因为含有丰富的花青素而呈现紫色。甘薯已被世界公认为抗癌保健食品之首位，并且紫薯的营养成分含量高于普通的红薯，其铜、赖氨酸、钾、锰、锌的含量高于一般红薯的3~8倍，长期食用具有降压、益气、补血、养颜、润肺之功效，在日本被誉为“太空保健食品”。紫薯具有抗氧化作用及清除自由基作用、抗肿瘤和抗突变、改善肝功能、抗高血糖作用、减肥等保健功能。由于紫薯约含65%的水分，不易保藏，紫薯采挖后进行加工利用，对提高其保藏性能具有重要意义。目前市场上有天然紫色甘薯枣、紫甘薯浆、子甘薯全粉、甘薯脯等产品的研制和产业化已受到极大地重视。本研究考虑产品使用的方便性和广泛性，基于紫薯营养成分与大米营养成分的互补性，我们设计并开发一种速煮紫薯丁，不但能提高紫薯的保藏性能，还可以增加紫薯的商品附加值。以该工艺进行加工，得到水分含量较低 、复水前具有较好的色泽、外型、花青素保留率和复水后具有较好的色泽、外型、咀嚼性的速煮紫薯丁。该速煮紫薯丁食用方便，可用于煮汤，也可与大米混配做紫薯饭。粗粮与精粮搭配，有利于饮食营养结构的完善。市场前景分析：食品市场。与同类成果相比的优势分析：该速煮紫薯丁食用方便，可用于煮汤，也可与大米混配做紫薯饭。粗粮与精粮搭配，有利于饮食营养结构产品质量：符合国家相关标准和卫生标准；的完善。

成果与项目的背景及主要用途： 双氧水是重要的无机化工产品，广泛应用于国民经济各个领域。目前国内双 氧水生产主要采用蒽醌法，蒽醌法生产双氧水较电解法具有能耗少、成本低和易 于实现大规模生产等优点。蒽醌法双氧水生产工艺一般包括氢化工序、氧化工序、 萃取净化工序和后处理工序及其他辅助工序，由于蒽醌法生产工作液系统循环工 作的特殊性，对后处理工序的要求很高。它除脱除工作液的水分、调节 pH 值、 分解萃余双氧水外,更有对工作液进行洗涤、清除其中杂质、再生降解物的作用， 是双氧水生产中的一个关键工序。 技术原理与工艺流程简介： 9天津大学科技成果选编 10 在双氧水生产过程中分离操作是非常重要的过程，主要设备有萃取分离塔、 干燥器和碱分离器。若萃取塔的萃余液中双氧水分离不好，将增加干燥塔中碱的 消耗，若碱沉降器分离不好，将使白土床氧化铝失效快，增加氧化铝消耗和影响 蒽醌降解物再生效果，并且易使整个工作液系统呈现恶性循环，给安全生产带来 隐患。 针对上述情况，天津大学对双氧水后处理系统采用先进的塑料聚集板技术， 这样大大提高分离效率，且可以减小分离器容积。这种结构油水分离器的优点是： 1、塑料波纹板是正反交错叠置放入分离器内，作为一个多层板油水分离器， 不需内部固定支撑部件的条件下，尽可能缩小板距，提高脱油效率，且安装、检 修方便。 2、液流在波纹板组通道内的流动路程呈“之”字形，流动方向和流动截面均 在不断变化，这就为油滴在波纹板表面的粘附聚结和油滴之间的碰撞聚结，提供 了更多的机会，油滴在浮升过程中聚结，在聚结过程中浮升，从而有效地提高了 脱油效率。 3、可以采用波峰高度较低的波纹板，板组的当量直径小，能在较大处理量、 较短停留时间下，保持层流状态；且板组内液流分布比较均匀，避免了由于短路 和死角等造成的不良影响。 4、对于卧式分离器，在原料进入端加装一段垂直放置的波纹板，既有利于 液流分布均匀，又对固体悬浮物也有一定脱除作用。 技术水平及专利与获奖情况： 国际先进水平；获国家发明专利一项；获天津市科技奖。 本成果采用先进的分离技术和装置对双氧水后处理系统进行设计和改造，可 以使原装置扩产 40%～120%的条件下，干燥塔出口处碱含量低于 8 毫克/升，沉 降器出口处碱含量低于 4 毫克/升，萃取塔的萃余液中双氧水的含量低于 0.15 克/ 升。 应用前景分析及效益预测： 国内已有数十家企业采用蒽醌法生产双氧水，普遍存在后处理系统落后的缺 点。因此，采用先进的分离技术和装置对双氧水企业进行改造将具有广阔的应用天津大学科技成果选编 前景。如：某双氧水厂原来从碱沉降器排出的碳酸钾溶液量为 0.5m3 /h，有时萃 余液含双氧水高时，排出的碳酸钾溶液每小时高达几个立方米，碳酸钾消耗量为 3.0 公斤/吨双氧水，后续处理过程活性氧化铝消耗量为 11.5 公斤/吨双氧水。对 干燥塔和碱沉降器进行改造后，经过安装试运行，六个月来生产稳定，物料夹带 碳酸钾溶液量极少，每日从碱沉降器排出的碳酸钾溶液量为 0.08 立方米。碳酸 钾消耗量为 0.6 公斤/吨双氧水，活性氧化铝消耗量为 5.2 公斤/吨双氧水；全年节 省各项消耗达 132 万元。 应用领域： 现有双氧水生产企业和新建双氧水企业。 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）： 现有双氧水生产装置或新建双氧水装置设计及提供设备。 合作方式及条件： 技术服务和装置内件供货。

南昌大学汤渊源教授在熊仁根教授提出的“托氟效应”理论的指导下，与江苏科技大学陈立庄教授合作，在有机-无机杂化型铁电体领域取得重要进展。通过精准修饰有机阳离子，成功地合成了新型非钙钛矿结构ABX3（A、B为阳离子，X为阴离子）铁电体[(CH3)3NCH2F]ZnCl3，这是首例ABX3锌卤盐铁电体。 钙钛矿型ABX3有机-无机杂化材料拥有丰富的性能，比如铁电性、压电性、光致发光、铁磁性等。其中，铁电性作为一种重要的物理性质，在非挥发性存储器、电容器、传感器等领域具有广泛的应用。除了钙钛矿结构，ABX3型化合物也可以结晶在其他结构里。比如无机的ABX3化合物可以结晶成辉矿石结构、刚玉结构、六方锰矿结构等。相应地，有小部分有机-无机杂化ABX3型化合物可以结晶成由BX3五面体或四面体构成的非钙钛矿结构。但是，在这些非钙钛矿型的ABX3化合物中却很少有铁电性的报道。这主要是由于对铁电体结构与性能的关系认识不够所导致的。因此，深入探究铁电体的构效关系，对于精准设计有机-无机杂化型铁电体具有重要意义。 根据诺埃曼原则，铁电体必定属于10个极性点群。因此，在晶体中引入极性分子或是极性无机骨架将会是设计铁电体一个非常有效的策略。团队基于前期工作的系统筛选，锁定了拥有极性结构的[(CH3)4N]ZnCl3。它的晶体结构中，所有ZnCl4四面体沿着同一个方向以共角的方式排列，形成极性的[ZnCl3]-n链。这与一维钙钛矿结构和硅酸盐结构不同，在这两种结构中偶极子被相互抵消。然而进一步的表征表明，[(CH3)4N]ZnCl3没有相变，且不具铁电性。另一个精准设计有机-无机杂化铁电体的策略是“托氟效应”理论，用电负性最强的F原子取代分子中的H原子，可以改变分子中原子间的相互作用，进而引入铁电性。受该理论的启发，研究者对[(CH3)4N]ZnCl3进一步修饰，用电负性较强的卤素原子F、Cl、Br、I来取代准球形有机阳离子[(CH3)4N]+上的H原子，获得了4例非钙钛矿结构的ABX3型化合物。其中，[(CH3)3NCH2F]ZnCl3被证明具有铁电性。对于[(CH3)3NCH2X]ZnCl3 (X = Cl, Br, I)，没有可靠的证据显示他们具有铁电性。[(CH3)3NCH2F]+阳离子中电负性更强的F原子影响了[ZnCl3]n-链中的Cl原子，形成相对较强的F…Cl作用，这种卤-卤键连接了阳离子和无机链。这样，阳离子的翻转将会带动极性阴离子链的翻转，使得体系在两种极化状态之间转换的能量降低，所以[(CH3)3NCH2F]ZnCl3具有在外电场作用下可翻转的自发极化，即铁电性。相比于F原子，Cl、Br、I原子的电负性较弱，这种卤-卤作用在[(CH3)3NCH2X]ZnCl3 (X = Cl, Br, I)中不足以诱导出铁电性。这项研究为精准设计新型有机-无机杂化铁电体提出了新的思路。

基因治疗现已成为攻克肿瘤最具希望，也是研究最为活跃的领域。基因导入系统是基因治疗的核心技术。现阶段面临的最大难题在于尚未找到理想的基因载体，治疗基因的导入仍然是肿瘤基因治疗的瓶颈。非病毒载体近年来发展迅速，其中聚乙烯亚胺(polyethylenimine PEI)是近年来研究最为广泛的阳离子多聚物非病毒基因载体。 本项目针对聚乙烯亚胺（PEI）转基因载体使用中存在的转染效率与细胞毒性相矛盾及靶向性差等问题，采用生物可降解技术、金属离子配位技术等连接低分子量聚乙烯亚胺(LMW PEI)，得到多分枝状或网状结构的高分子量PEI衍生物，进而选择肿瘤主动靶向多肽RGD、tLype-1等，与细胞穿膜肽TAT(49-57)、核定位信号肽NLS连接，合成具有多功能的数种功能肽RGDC-TAT、RGDC-TAT-NLS、tLype-1-NLS等，利用交联技术将多功能与PEI衍生物偶联，从而构建新型非病毒基因载体系统，旨在保证较高转染效率情况下，降低PEI细胞毒性，增加其对肿瘤的靶向性，克服当前非病毒基因载体的瓶颈问题，为基因治疗探索一条有效途径。 本项目受国家自然科学基金、上海市科委国际学术合作项目及上海市教委科研创新项目资助，发表学术论文数十篇，申请发明专利10项，其中授权7项。

碳化硅微粉的提纯工艺要求实时在线监测提纯罐中微粉溶液的温度、液位、搅拌机时间等参量；如果分别选购市场上已有的数字化测温仪、液位计和搅拌机运动监测（如转速）仪表分别监测相关参量，还需另外选购工业控制计算机（车间环境温度夏季高达50℃以上，普通PC机无法胜任），以便把测温仪、液位计和（搅拌机）运动监测的信号实时采集和存储。此方案不仅成本高，而且占用车间生产、物流空间较多，将对车间正常生产带来严重影响；为此（受连云港乐园磨料磨具有限公司委托）我们以增强型嵌入式微控制器AT89S52为核心，自行设计研制了集提纯罐溶液温度、液位、搅拌机监测与提纯工艺管理于一体的智能化多参量监测仪。该仪器支持时下流行的在系统编程（In-SystemProgramming）下载技术，便于今后的程序升级；采用液晶显示器和键盘作为人机接口；采用Flash存储器AT29C010A作数据备份之用；采用一主多从的方式通过RS-485总线协议实现分布式结点与上位机的通信，具有良好的抗干扰能力。

随着纳米光子学的发展，具有超颖性质的人工微结构吸引了众多研究。针对日益增长的研究和设计需求，北京大学物理学院方哲宇及其研究团队实现了一种自洽的框架——BoNet，其结合了贝叶斯优化（Bayesian optimization）和卷积神经网络（convolutional neural network），实现了纳米结构对于超强光学手性的自学习。基于此框架，他们将纳米结构设计表示为图形，并输入卷积神经网络进行电场分布和反射光谱的学习，此过程不需要将纳米结构参数化为向量，因此最大化的保留了其几何信息和边界条件。同时，利用贝叶斯优化以实现对纳米结构远场光学手性的优化，并运用其采样样本反复训练神经网络实现自学习。利用BoNet，他们针对远场反射光谱的圆二色性进行优化并逼近了其理论极限(CD = 1)，同时利用神经网络匹配预测的近场电场分布，对获得的强光学手性进行分析解释。 此框架能够被直接推广用于其他光学性质的自学习优化，例如实现反常透射，偏振态调制和相位调制。更进一步的，此方法论能够帮助设计更多的，具有良好光学性质和运用价值的纳米光子学器件，比如消色差超透镜，超灵敏的微传感器以及智能超表面等。此研究同时能够启发更多数据驱动的研究，通过利用人工神经网络和其他机器学习的方法，实现对传统科学研究的新探索，在制药，引物设计，固体结构分析上启发新突破。 该工作于2019年11月19日在线发表于学术期刊《PHYSICAL REVIEW LETTERS》上，题为“Self-Learning Perfect Optical Chirality via a Deep Neural Network”(DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.213902)。北京大学物理学院方哲宇研究员是本文的通讯作者，李瑜，徐优俊，姜美玲为该文的共同第一作者，北京大学定量生物学中心来鲁华教授为合作者，北京大学为唯一通讯作者单位。该工作得到得到了科技部、教育部、国家自然科学基金委、北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室、北京大学纳光电子前沿科学中心、量子物质科学协同创新中心、北京大学高性能校级计算平台、北京大学生命科学中心高性能计算平台等单位的支持。用于近远场计算的神经网络结构表征实现了逼近理论极限的高手性，并利用神经网络对近场分布进行分析