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03-02 00:00
本研究从光声波动方程出发，系统推导了任意球对称初始压力分布下时空声压的通用解析表达式。研究提供了均匀球源、高斯分布、指数分布及幂律分布等常见情形的具体解，并讨论了远场近似。该统一解析解为光声成像系统的设计与信号分析提供了关键理论工具，相关代码已在GitHub开源。
光声成像解析解球对称源波动方程信号分析
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03-02 00:00
研究通过构建一个包含联邦政府、地方政府和异质性房主的三层Stackelberg博弈模型，分析了联邦-地方成本分摊安排如何通过战略互动导致洪水搬迁计划中的不公平结果。模型揭示了三个驱动不公的主要机制：不同收入群体的贴现率差异、地方政府维护税收基础的动机，以及将财政紧张社区排除在外的参与门槛。对美国9个洪水易发区34,493户家庭的数值分析表明，现行联邦应急管理局75/25成本分摊方案导致低收入家庭搬迁率仅为高收入家庭的约四分之一（搬迁率差距达0.26）。研究发现，实现接近公平需要联邦承担至少85%的成本，但通过公平加权机制可在降低25%成本下达到类似效果。
洪水搬迁成本分摊博弈论环境公平气候适应政策分析
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03-02 00:00
本研究首次报道了一种水热法合成、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）稳定的1T相二硫化钨/还原氧化石墨烯（1T-WS₂/PVP/rGO）杂化纳米复合材料。该材料展现出本征的液晶行为，可形成高度均匀的薄膜，用于高效的湿度传感。该传感平台结合了1T-WS₂的金属性优势、PVP的稳定作用以及rGO的导电框架，形成有序的液晶结构，从而实现了增强的灵敏度、快速响应和环境稳定性。研究全面分析了其光结构表征及响应/恢复时间等关键性能参数。
湿度传感二维材料液晶复合材料1t-ws₂石墨烯纳米技术
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03-02 00:00
本研究使用载有双氯芬酸的聚氨酯薄膜，在静态与动态条件下分析药物释放动力学与机制。动态条件模拟生物血流（流速7.5与23.5 ml/s），初始载药量为10%、20%、30%。通过Higuchi、Korsmeyer-Peppas、一级、零级及Peppas-Sahlin模型拟合数据发现：提高流速与初始载药量均促进药物释放，且静态下释放速率更受载药量影响。主要释放机制包括扩散、突释与渗透压，其中Fickian扩散主导全过程，但其贡献随流速与载药量增加而降低。
药物释放聚氨酯薄膜释放动力学扩散机制生物流体模拟
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03-02 00:00
针对含激波可压缩流数据同化中经典集合卡尔曼滤波（EnKF）因预测分布双峰化而产生虚假振荡和非物理特征的问题，本文提出神经集合卡尔曼滤波。该方法将含激波流场的预测集合映射至深度神经网络的参数空间（权重与偏置），并在该空间执行数据同化。通过物理信息迁移学习确保网络参数平滑变化，从而避免标准EnKF的缺陷。数值实验在无粘Burgers方程、Sod激波管和二维爆炸波问题上验证了其有效性。
数据同化集合卡尔曼滤波激波捕捉神经网络可压缩流物理信息学习
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03-02 00:00
本研究在高数值孔径（NA）光学腔中实现了超过500 GW/cm²的超高强度连续波，突破了参量振荡不稳定性（PI）对强度的限制。PI是镜面振动将光从一个腔模散射到另一个腔模的过程。研究团队在桌面法布里-珀罗腔中观测到PI，确定其源于镜片内部的MHz体声学模式，并测量了其Q因子。通过采用低Q值镜片，成功在开放式自由空间腔中实现了创纪录的强度。
光学腔参量振荡不稳定性高强度激光法布里-珀罗腔体声学模式
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03-02 00:00
本研究开发了一种自动化软件，用于解决大规模放疗计划数据库（超过10万患者）的标注难题。该方法通过深度学习分割118个解剖结构（器官、腺体、骨骼），将其归类为颅脑、头颈、盆腔、腹部、胸部、四肢六个区域，并利用85%和50%等剂量线与这些结构的重叠度来计算剂量重叠指标，从而自动推断放疗计划的解剖区域标签。算法在100个临床计划验证集上取得了95%的Top-1准确率（匹配主要治疗部位），为多机构大数据分析提供了可扩展的标准化解决方案。
放疗大数据解剖区域分类深度学习分割剂量重叠分析医学影像处理dicom自动化
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03-02 00:00
本研究利用粒子与重离子输运系统（PHITS）进行蒙特卡洛模拟，探究了次级宇宙射线在雷暴云产生长时标辐射暴中的作用。模拟结果表明，无论电场区域的几何形状或强度如何，伽马射线都是长时标辐射暴中种子电子的主要来源。研究还揭示了产生能量超过数十MeV伽马射线所需的电场区域结构与强度，这类伽马射线目前仅在高海拔观测中被探测到。通过将模拟估算的辐射暴通量与羊八井（海拔4.3 km）等地的观测数据对比，研究进一步约束了雷暴云中电场区域的强度与构型范围。
宇宙射线雷暴云物理蒙特卡洛模拟伽马射线大气电场粒子加速
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03-02 00:00
本研究针对大型液氩时间投影室（LArTPC）中光子探测器原位校准的需求，系统表征了紫外光校准系统中关键光学组件在低温下的性能。研究测量了多种多模熔融石英光纤、SMA连接器、光纤馈通和光扩散组件在275-970 nm波长范围内的光损耗。结果表明，经过多次液氮热循环和高强度脉冲（来自275 nm LED的3000-9000万次脉冲）照射后，光纤性能未出现统计学意义上的显著退化。此外，研究开发了一种紧凑的3D打印PEEK扩散器外壳，配合堆叠的紫外级熔融石英扩散片，实现了朗伯发射和最均匀的角分布。这些经过优化的组件已在多个DUNE原型中成功部署，为大型低温探测器实现可靠、均匀的紫外光传输提供了关键的组件选择和校准依据。
液氩探测器紫外校准光学组件低温性能dune实验光子探测
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03-02 00:00
本文针对稀有液体时间投影室（TPC）在加速器中微子物理、暗物质探测及无中微子双贝塔衰变等前沿探测应用中的高压稳定性需求，以nEXO实验为具体案例，系统阐述了大型稀有液体TPC内实现稳定高压系统的设计考量。研究综合了前期高压研究成果与实验调查，分析了影响高压稳定性的关键因素，并提出了旨在提升稳定性、防止放电的设计方案。文中特别介绍了一种为nEXO TPC量身定制的新型高压输送系统概念，该设计在满足nEXO无中微子双贝塔衰变搜索对放射纯度严苛要求的同时，整合了上述稳定性优化策略，为未来在稀有液体环境中应用高压的实验提供了重要指导。
时间投影室高压系统nexo实验稀有液体探测器无中微子双贝塔衰变稳定性设计
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03-02 00:00
本研究提出一种利用机器学习校正张量超压缩（THC）近似误差的新方法。作者将THC应用于三阶Møller-Plesset理论（MP3），作为耦合簇单双激发（CCSD）的简化模型，并在主族化学数据库（MGCDB84）上训练了多种回归模型。结果表明，非线性核岭回归模型能显著降低THC-MP3与标准MP3之间的误差：分子总能量的均方根误差降低6-9倍，反应能量的误差降低2-3倍。该方法为在保持计算效率的同时提高大分子电子结构计算的精度提供了新途径。
量子化学机器学习张量超压缩电子结构回归校正计算化学
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03-02 00:00
本研究提出了一种用于等温等压（NPT）系综下带电粒子系统分子动力学模拟的随机批量高斯和（RBSOG）方法。该方法通过对压力相关的 $1/r^3$ 核进行高斯和分解，实现了平滑的短/长程分解，以瞬时评估压力。长程部分在傅里叶空间中通过随机批量重要性采样处理。针对径向与非径向压力分量采样效率的权衡，研究引入了一种测度重校准策略，复用径向提议的傅里叶模式并针对非径向目标进行校正，从而以可忽略的额外成本，生成了方差显著降低的无偏压力估计器。该方法在保持近最优 $O(N)$ 复杂度的同时，缓解了传统基于Ewald求和方法因截断不连续性导致的压力伪影。数值实验表明，RBSOG能以小批量大小（$P\sim 100$）准确复现体相水、LiTFSI离子液体和DPPC膜的关键结构与动力学可观测量。在高达 $10^7$ 个原子和 $2048$ 个CPU核心的大规模基准测试中，RBSOG在NPT模拟的静电计算上比粒子-粒子粒子-网格方法提速约一个数量级，同时相对于随机批量Ewald方法实现了 $4\times$ 的方差降低，并展现出优异的弱/强可扩展性。
分子动力学npt系综随机算法压力计算高性能计算静电相互作用
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03-02 00:00
本研究提出了一种微观、无参数的从头计算方法，用于计算单个半导体纳米晶体的光致发光光谱。该方法直接从半经验赝势框架推导出激子-声子耦合，并系统地纳入了扩展至声子模式二阶的对角和非对角相互作用。在久保-丰泽形式中，利用戴森展开计算了偶极-偶极关联函数，从而一致地描述了纯退相和粒子数转移对光谱特征的作用。应用于CdSe/CdS核壳纳米晶体时，该方法在宽温度范围内定量再现了实验光谱，揭示出在100-150 K以上，二阶声子耦合贡献了近一半的均匀线宽，而非对角耦合导致的激子热化作用仅在温度接近300 K时起次要作用。
纳米晶体光致发光激子-声子耦合光谱计算半导体物理核壳结构
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03-02 00:00
本研究提出了一种新型循环衍射光学神经处理器（ReDON），旨在解决传统衍射光学神经网络（DONNs）因静态相位掩模而存在的非线性响应不足和可重编程性差的问题。ReDON通过原位电光自调制机制，实现了动态、输入依赖的光学传输，从而提供了一种高效且可重编程的光学计算方法。该架构受大语言模型中门控线性单元（GLU）的启发，通过轻量级参数函数调制部分传播光场的相位或强度，以极低的推理开销实现有效非线性。在图像识别和分割基准测试中，ReDON在模型复杂度相当且额外功耗可忽略的情况下，相比采用光学或数字非线性的先前DONNs，将测试准确率和平均交并比（mIoU）提升了高达20%。
光学神经网络衍射光学可重构计算非线性光学非冯·诺依曼架构自调制
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03-02 00:00
本研究提出了一种基于单个谐振隧穿二极管（RTD）的280 GHz雷达传感概念。该器件在室温下即可产生太赫兹振荡并具有强非线性混频特性，使其能同时作为偏压可调振荡器和自振荡混频器。通过扫频并利用自混频产生低频雷达干涉信号，研究人员从雷达角度解读和处理该信号，成功从重复扫描中提取出微米级的位移变化（最小可测位移约5微米）并定量分辨了12.5、25和50微米厚的聚合物薄膜。
太赫兹传感谐振隧穿二极管微米级测量自混频雷达薄膜厚度检测
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03-02 00:00
本研究理论分析了携带轨道角动量的螺旋X射线与手性分子的非共振衍射。研究发现，对于随机取向的分子，无论光束空间分布如何，都不会产生二色性信号。然而，当分子被定向时，可以观测到明显的二色性响应。该结果明确了光束和样品条件，为在轴向和焦点平均后仍能获得可测量的二色性散射信号提供了理论依据。
螺旋x射线手性探测x射线衍射轨道角动量分子取向
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03-02 00:00
本文综述了合成数据在磁共振波谱学（MRS）研究中的关键作用。合成数据通过模拟真实信号，有效解决了临床数据稀缺、模型训练不足的问题，并在优化采集方案、验证软件算法、支持深度学习应用及提升研究可重复性方面展现出显著优势。文章由国际医学磁共振学会MRS研究组的代码与数据共享委员会下属工作组撰写，系统评估了当前合成数据的生成方法与应用实践，为未来MRS技术发展提供了重要参考。
磁共振波谱合成数据深度学习医学影像数据增强可重复性
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03-02 00:00
本研究通过物理建模与信息论分析，评估了鸟类（如鸽子）利用内耳半规管中电磁感应实现磁感应的新假说。分析表明，在理想化假设下，地磁场运动产生的法拉第感应信号所携带的信息量，不足以支持鸟类提取方向性磁场信息以用于导航。然而，该模型揭示了微弱的射频电磁波可能通过此感应途径产生可探测信号，这为射频干扰鸟类导航的现象提供了一种可能的物理解释。研究并未否定前庭系统存在磁响应通路的实验证据，但指出功能性磁感应系统可能依赖其他传感原理或不同的感应架构。
生物物理学磁感应信息论法拉第感应鸟类导航射频干扰
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03-02 00:00
本研究评估了使用大语言模型（Llama 3.3-70B-Instruct）从非结构化的放射学报告中自动提取患者特异性毒性和进展结果的可行性。研究回顾性分析了160份接受肺部立体定向放射治疗（SBRT）患者的随访CT和PET/CT报告，通过提示工程提取了局部进展、远处进展、放射性纤维化和放射性肋骨骨折四个临床终点。模型在测试集上表现出较高的敏感性、特异性和准确性，证明了该方法在自动化提取放疗相关毒性及进展分类方面的潜力。
大语言模型放射治疗毒性提取医学影像自然语言处理自动化
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03-02 00:00
传统流体力学认为，低雷诺数下粘性力主导，流动趋于平稳。然而，在聚合物熔体、涂料和生物流体等复杂流体中，弹性力可在极低甚至零惯性条件下驱动湍流。本研究通过分析弯曲管道中的粘弹性流动，揭示了这一现象源于两种流体动力学不稳定性之间的竞争，并导致两种截然不同但又相互依存的湍流状态共存。研究发现，传统的弹性湍流（ET）和弹性-惯性湍流（EIT）分类并不能准确界定实际的湍流状态，这从根本上改变了对这一百年现象的理解。
湍流物理粘弹性流体流体不稳定性低雷诺数湍流弹性湍流
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03-02 00:00
本研究首次将向量量化主成分分析（VQPCA）应用于流体动力学，提出了一种完全数据驱动的聚类框架，用于识别流动中的结构敏感区域和主导模式。该方法不依赖伴随方法，仅需直接问题的数据，计算成本低。通过在圆柱绕流尾迹中的应用，验证了其识别出的敏感区域与经典方法结果相似。研究进一步将该方法拓展至双平面合成射流的复杂动力学分析，展示了其在流动分析与控制策略开发方面的潜力。
流体动力学数据驱动模式识别聚类分析流动控制vqpca
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03-02 00:00
本文提出了一种名为“相位方差”的新地震属性，用于量化地震数据中局部、频率相关的相位扰动。该方法将地震相位视为循环随机变量，并利用循环统计学分析局部道集，无需相位解缠或全局假设。合成测试证实其能可靠捕获相位扰动及其频率依赖性。在野外叠前陆地数据中的应用表明，常规处理主要降低了中低频段的相位变异性，而在噪声锥内和高低频段改善有限。相位方差可在整个叠前数据体上自动逐频计算，为定义有效带宽和支持AVO、偏移及全波形反演等相位敏感工作流程提供了一致、客观的度量标准。
地震处理质量控制相位分析循环统计叠前数据频率分析
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03-02 00:00
本研究通过线性和非线性回旋动理学模拟，探究了磁场几何结构对离子温度梯度驱动湍流中带状流生成的影响。研究发现，在相对较小的测地曲率配置下，带状流强度会显著放大。基于这些发现，研究提出了一种非线性代理模型，用于探索能够激活带状流动力学的新型磁场几何结构，为优化磁约束聚变装置性能提供了新思路。
等离子体物理磁约束聚变带状流回旋动理学湍流输运磁场几何
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03-02 00:00
本文介绍了一种便携式宇宙μ子探测器的开发，该探测器专为现场测量宇宙μ子通量及科学普及活动设计。探测器包含两个70 mm × 70 mm的塑料闪烁体、波长位移光纤和硅光电倍增管。闪烁光通过光纤传输至SiPM，产生的信号经放大和峰值保持电路处理后，由ESP32微控制器模数转换。探测器集成了GPS模块用于实时事件标记，以及温度压力传感器，并由5V USB电源供电。其紧凑设计（100 mm立方体）和低成本特性，使其适用于隧道、洞穴及高海拔等多种环境的现场研究。
宇宙线探测μ子探测器便携设备科学普及现场测量闪烁体