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03-23 00:00
本研究提出一个完全开源的框架，用于低场（LF）磁共振成像（MRI）数据的准实时流式传输和云端处理。该框架将开源扫描仪控制软件与支持网络的流式架构集成，允许原始数据直接从MRI控制台传输到远程计算资源。云端处理模块支持图像重建和高级后处理，包括计算密集的基于物理和深度学习的方法，同时保持与低成本设备控制硬件的兼容性。该系统无需专用高性能控制台架构，即可在LF-MRI中实现从采集到重建的连续工作流，为克服嵌入式LF-MRI控制台的计算限制提供了有效途径。
低场磁共振开源框架云端处理流式传输图像重建深度学习
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03-23 00:00
基于朱诺号飞船的Waves仪器观测数据，结合JADE电子密度与FGM磁场测量，研究团队对木星Io等离子体环附近的窄带千米波辐射（nKOM）与窄带低频辐射（nLF）进行了系统分析。通过应用三维数值模拟方法，研究确定了这些辐射的可传播模式（陷获的Z模/哨声模，逃逸的X模/O模），并推导了其生成机制的宏观约束。结果表明，高纬度nKOM与O模式一致，而低纬度nKOM更符合X模式；两者均可能在等离子体频率基频附近产生，且nLF还可能涉及一次谐波发射，暗示线性和非线性生成机制可能共存。
木星射电等离子体辐射朱诺号探测波模分析三维模拟
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03-23 00:00
本研究提出了一种结合贝叶斯机器学习与约束随机游走程序的原位脉冲序列设计方法，用于优化脉冲动态核极化（DNP）实验。该方法直接针对自旋系统对谱仪指令的响应进行实验设计，克服了传统核磁共振（NMR）理论及数值脉冲序列工程在处理大电子-核自旋系统、强电子自旋相互作用及仪器非理想性时的挑战。实验证明，该方法能为三苯甲基和氮氧自由基样品设计出高效的宽带DNP脉冲序列，其性能可通过与计算机模拟（in silico）方案进行基准测试来验证。该技术有望大幅提升核磁共振（NMR）与磁共振成像（MRI）的灵敏度，并在电子自旋参与的量子传感领域发挥关键作用。
动态核极化机器学习脉冲序列设计磁共振量子传感原位优化
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03-23 00:00
本文探讨了物理学家处理规范玻色子的方式与著名的“吴-杨字典”（将粒子物理术语与主丛、主联络理论对应）之间的张力。研究揭示了这种张力导致了一个在物理学文献中未被广泛讨论的解释性选择。进一步分析表明，同样的考量对Henrique Gomes提出的“粒子优先”杨-米尔斯理论方法构成了一个两难困境：要么粒子优先方法相比基于主丛的方法具有多余结构，要么规范玻色子并非向量丛的截面。
规范理论主丛理论规范玻色子杨-米尔斯理论数学物理基础
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03-23 00:00
研究团队开发了首个基于机器学习的全球海洋集合预报系统FuXi-ONS。该系统在1°全球网格上提供长达365天的5日预报，覆盖海表温度、海表高度、次表层温盐及海流。FuXi-ONS通过学习物理结构化的扰动并引入大气编码模块来稳定长期预报，避免了传统数值模型重复积分的高计算成本。评估显示，其集合平均技巧和概率预报质量均优于确定性及噪声扰动基线，在海表温度和Niño3.4变率预测上与成熟的季节预报参考系统表现相当，且运行速度比传统集合系统快数个数量级。
海洋预报机器学习集合预报概率预测气候风险
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03-23 00:00
本研究开发了一种基于光片显微镜（LSM）的宽场量子传感方法，用于含氮-空位（NV）中心的纳米金刚石。该系统通过垂直移动的激光片照射样品，并沿与光片正交的垂直轴收集荧光，实现了光探测磁共振（ODMR）测量。该方法结合了宽场配置的高通量、光片垂直移动的快速三维成像与传感、抑制离焦背景荧光带来的高灵敏度，以及消除离焦照明对生物样本的低光毒性优势，为生物研究提供了三维、多模态的低光毒性传感新途径。
量子传感光片显微镜纳米金刚石生物成像低光毒性三维成像
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03-23 00:00
本研究探讨了周期囚徒困境博弈中公平零行列式（ZD）策略的存在条件。与标准重复囚徒困境不同，周期囚徒困境作为最简单的随机博弈，其环境状态会随玩家行动而转移。研究发现，公平ZD策略在周期囚徒困境中不一定存在，且以牙还牙（Tit-for-Tat）策略也不一定是公平ZD策略，这揭示了随机博弈与重复博弈中ZD策略的本质差异。
博弈论零行列式策略囚徒困境随机博弈演化博弈
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03-23 00:00
本研究通过中红外辐射调控稀土纳米晶的耗散弛豫路径，使其进入非玻尔兹曼稳态，从而实现对粒子数分布的非热控制。该机制打破了传统玻尔兹曼统计对信号对比度的限制，在6.8至8.6微米波段实现了对中红外功率的线性探测。其比率响应与泵浦功率无关，可在10微瓦的超低激发功率下工作，比常规方法低数个数量级。结合标准硅光电探测器，团队展示了室温中红外成像能力，探测极限接近4纳瓦/微米²，为纳米光子系统中的高效中红外转换与传感提供了新平台。
稀土纳米晶中红外探测非玻尔兹曼稳态纳米光子学比率发光低功耗传感
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03-23 00:00
本文提出了一种量子引力研究的扩展相空间方法，作为惠勒-德威特方程等现有方法的替代方案。该方法通过重新构建相空间结构，为引力场的量子化提供了新的数学框架。研究讨论了该方法的理论基础、独特特征以及从核心思想中得出的结论，为理解量子引力理论开辟了潜在的新视角。
量子引力扩展相空间惠勒-德威特方程量子化方法理论物理
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03-23 00:00
本研究提出了一种结合时间数字转换器（TDC）与多时间门控成像的单光子雪崩二极管（SPAD）激光雷达传感器。该传感器采用110nm CMOS工艺制造，像素规模为320x240，像素间距23μm，最大填充因子10%。在3.125MHz重复频率、11.3mW激光功率（波长780nm）条件下，实现了108米的最大探测范围，最小深度分辨率（LSB）达2.93mm，并在高达100klx的背景光下保持厘米级深度精度。通过将空闲TSPC重构为直方图计数器，有效缩减了数据处理模块的尺寸。
激光雷达spad传感器飞行时间cmos工艺深度成像ar/vr
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03-23 00:00
本文提出“科学投影”框架，解释为何被取代的理论依然有效、不兼容的框架能稳定共存、以及同一领域存在多种有效描述。投影是从底层复杂性到结构化描述空间的映射，通过划分兼容类来揭示不变性。理论框架包含可分离的“表征结构”与“基底解释”两部分。投影的合法性取决于经验充分性与本体论一致性。当投影所抑制的变异与理论试图捕捉的不变性无关时，解释即成功。该框架区分了纵向（如牛顿到爱因斯坦的渐进精炼）与横向（如格雷欣法则、统计力学普适类）两类解释案例，调和了科学实在论与解释多元主义，并为区分真正的理论进步与单纯的理论更替提供了规范标准。
科学哲学理论结构解释多元主义不变性科学投影理论进步
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03-23 00:00
针对前列腺癌生化复发但PSMA PET/CT扫描呈阴性的患者，本研究提出从复发倾向器官（如前列腺床、淋巴结区域）提取影像组学特征，以预测临床进展和无进展生存期。在132名患者的队列中，将PET/CT影像组学特征与临床变量结合，显著提升了预后模型的性能（C-index从0.65提升至0.74）。模型性能受诊断确定性影响，并在外部验证中保持稳健。结果表明，从视觉阴性的扫描中提取的影像组学特征能够捕捉亚临床疾病，为风险分层提供了额外价值。
影像组学前列腺癌psma pet/ct预后预测生化复发风险分层
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03-23 00:00
本研究首次展示了基于单晶氮化铝（AlN）晶圆的厚度伸缩模式体声波谐振器，用于压电功率转换。器件表现出高达1677的串联谐振3-dB品质因数（$Q$）和6.1%的机电耦合系数（$k^2$）。通过引入接地环结构，有效抑制了带内杂散模式。与传统的PZT、LN和LT基谐振器相比，AlN在保持竞争力的优值因子和$f \cdot Q$乘积的同时，其材料热导率高出数个数量级，预示着其在紧凑、鲁棒的压电功率转换器和下一代电力电子系统中具有巨大潜力。
压电功率转换体声波谐振器单晶氮化铝热管理电力电子射频器件
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03-23 00:00
本研究通过操控金刚石光力腔的非线性动力学，克服了传统自激振荡的振幅限制。团队利用系统的双稳态相空间，将振荡振幅提升了近一个数量级。这一增强源于对系统非线性吸引子中高能态的确定性访问，并伴随着由级联声子散射产生的光学频率梳，该过程是系统非线性动力学的基础。研究结果为室温下实现大振幅相干声子生成、光力频率梳及金刚石自旋-机械接口提供了新平台。
光力学非线性动力学金刚石腔相干声子频率梳室温传感
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03-23 00:00
本研究通过立体PIV和时间分辨平面PIV技术，对比了90°阶梯式和45°楔形式轴对称扩张管道在湍流分离流动中的输运特性。研究发现，尽管两种几何结构的平均流场拓扑相似且再附着长度相近，但近分离区的湍流结构存在显著差异：楔形扩张在更宽的剪切层中表现出更高的湍流动能，而阶梯式扩张则将能量产生限制在拐角附近的较薄区域，且存在削弱动量和脉动的二次涡。空间谱分析揭示了分离区附近面外速度脉动存在明显的谱峰，反映了扩张效应对分离剪切层与回流相互作用下脉动能量重分布的影响。时间谱未显示几何相关的优势频率，时空相关性表明所有工况的归一化对流速度相似。几何形状的主要影响不在于特征尺度或输运速度，而在于相干结构的空间组织与持续性：阶梯式工况表现出更强的谱集中性、更长的局部积分时间尺度，以及与动量亏损回流相关的更宽的对流速度时空相关性分布。有限时间李雅普诺夫指数（FTLE）场证实这些差异延伸至物质输运，楔形扩张产生更大、更少碎片化的变形区域，而阶梯式扩张则在下游再附着后仍保持更分割的输运模式。
湍流分离流轴对称扩张粒子图像测速相干结构流动输运流场诊断
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03-23 00:00
本研究利用随机森林和门控循环单元（GRU）两种机器学习模型，对美国四个城市（明尼阿波利斯、波特兰、达拉斯等）的次日热指数进行预测。模型平均绝对误差在4.5至6.6华氏度之间，在预测午后极端高温日方面，三个地点的准确率超过80%，其中GRU模型在部分地点准确率超过95%。研究发现，模型性能因地区气候和高温成因不同而异，例如达拉斯因高温日多，模型召回率和精确度极高。这些模型能以极低的计算成本辅助本地热指数预报和高温预警发布。
机器学习热指数预测极端高温预警随机森林gru模型气象预报
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03-23 00:00
本研究提出了一种基于Lanczos算法的创新方法，用于计算核磁共振（NMR）中间接核自旋-自旋耦合常数中的费米接触项。该方法在随机相位近似（RPA）理论框架下，通过扩展Dalton程序中的Lanczos算法实现，显著减少了计算所需激发态的数量。测试表明，对于大多数分子，仅需不到50%的激发态即可将费米接触项的误差收敛至0.5 Hz以内，相比传统的Davidson算法效率大幅提升。
核磁共振自旋耦合lanczos算法计算化学费米接触项激发态
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03-23 00:00
为确保长基线中微子设施和深地下中微子实验的成功，费米实验室加速器综合体需要可靠的高强度运行。本文提出了支持在加速器控制系统中常规使用人工智能和机器学习的必要基础设施，包括：一个标准化AI/ML自动化生命周期的机器学习运维框架；一个定义并强制执行构建可信AI/ML应用所需标准的数据质量框架；以及集成大型语言模型的工作流，以协助物理学家、工程师和操作员进行信息检索、代码开发和常规分析。用例涵盖束流诊断、束流控制和辅助系统自动化。
加速器物理人工智能控制系统机器学习运维数据质量中微子实验
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03-23 00:00
本研究通过光谱分析和小信号电致发光（SSEL）技术，深入探究了c面双色InGaN/GaN LED中的载流子输运、分布与复合过程。实验成功分离并分析了绿光和蓝光量子阱（QW）的发射。分析表明，在低电流密度下，绿光QW因其较窄的带隙而主导发光；而在高电流密度下，蓝光QW因其减弱的量子限制斯塔克效应（QCSE）和更大的波函数重叠而贡献更显著。研究还揭示了QW中载流子复合的非均匀性，以及载流子输运对QW间载流子分布和特定QW内复合的显著影响。此外，研究发现，在这种V坑工程LED中，有效的有源区仅限于p-GaN侧的大约2到3个QW，阱间的载流子输运和额外QW中的复合非常有限。
氮化镓led载流子动力学量子阱电致发光光谱分析
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03-23 00:00
本研究提出了一种统一微分方程形式，将城市时空动态分解为时不变的空间交互过程和自动态成分。基于此，研究者开发了城市发现框架（U-Discovery），该框架集成了假设生成、神经拟合和支配方程识别，旨在从观测数据中发现支配空间交互的规律。U-Discovery 利用大语言模型和基于文献的推理来提出微分方程候选，并通过神经拟合方法从观测动态中校准参数，最后根据拟合误差和数学复杂度进行评估排序。合成实验证明其能准确找到模拟动态中的唯一支配方程，在明尼苏达州亨内平县的真实人类活动动态实证中也展示了识别最优支配规律的潜力。
城市动力学空间交互微分方程发现神经拟合大语言模型地理系统
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03-23 00:00
本研究通过直接数值模拟（DNS）结合真实盐度扩散率，首次系统研究了冰-海界面湍流中热量和淡水输运的物理机制。研究发现，在无外部流动时，融化过程始终由浮力驱动的对流主导，而非传统假设的剪切边界层尺度；外部剪切流仅在流速超过5 cm/s时才开始显著影响热溶质边界层并改变融化速率。该工作为准确预测冰架和海洋终止冰川的融化速率提供了关键物理约束。
直接数值模拟冰海界面湍流输运浮力对流冰川融化边界层物理
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03-23 00:00
本研究通过模拟和真实数据评估了低剂量胸部CT在不同临床任务中的性能。研究发现，在相当于胸部X线（CXR）的极低剂量（3%全剂量）下，平均HU值指标（如肝脂肪变性和肌肉减少症）仍能保持较高分类准确率（88%-96%），且偏差校正可进一步提升性能。然而，基于阈值的指标（如冠状动脉钙化评分）需要肺癌筛查（LCS）剂量水平才能达到可靠分类（96%准确率）。研究揭示了性能下降的两种主要机制：HU值偏差和分割失败，并指出其与具体临床任务密切相关。
低剂量ct医学影像剂量优化图像质量评估深度学习分割定量指标
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03-23 00:00
本研究提出了一种利用气体填充空心毛细管光纤中的色散四波混频技术，将可编程光谱相位从近红外波段（1032 nm）高效转移至紫外波段（344 nm）的新方法。该方法无需窄带泵浦，通过一个整形近红外信号和一个啁啾516 nm泵浦产生紫外闲频光，并使用瞬态光栅频率分辨光学开关进行表征。实验成功定量转移了二阶色散，并演示了非平凡相位模式（如π相位阶跃和正弦调制）的精确转移，揭示了转换效率与相位转移保真度之间的权衡关系。
四波混频紫外脉冲整形光谱相位转移空心光纤非线性光学飞秒脉冲
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03-23 00:00
本文提出了一种用于数学流行病学中隔室反应扩散系统的无分布格子玻尔兹曼方法（SSLBM）。该方法直接演化宏观隔室密度，无需粒子分布函数和显式流操作，在保持动力学一致性的同时实现了计算效率的提升。以SEIRD模型为例，推导了离散演化方程并验证了其能准确恢复目标宏观动力学。与四阶有限差分法和标准BGK格式相比，SSLBM在所有隔室和范数下均表现出更高的精度，误差降低约2至5倍，尤其在强非线性耦合和陡峭空间梯度区域展现出优异的局部误差控制能力。
格子玻尔兹曼方法反应扩散系统流行病建模计算物理数值模拟seird模型