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03-30 00:00
本研究提出KANEL集成学习工作流，将可解释的Kolmogorov-Arnold网络（KAN）与XGBoost、随机森林和多层感知机模型相结合，利用互补的分子表征（LillyMol描述符、RDKit描述符和Morgan指纹）进行训练。该方法在虚拟筛选中采用早期命中富集度（如PPV@N）作为评估指标，相比传统AUC指标更适用于优先选择少量化合物进行实验验证，能有效提升高通量虚拟筛选的效率和准确性。
虚拟筛选集成学习kan网络分子表征早期命中药物发现
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03-30 00:00
法国天文学与天体物理学会（SF2A）环境转型委员会在2025年年会上，公布了针对法国天文学与天体物理研究活动在环境危机面前表现的调查报告（2019-2024年）。该调查由IRAP的“环境-转型”小组于2019年发起，并于2024年由CNRS INSU-AA的“气候与生态挑战”前瞻工作组更新。报告初步揭示了该领域研究活动对环境的影响、面临的挑战以及潜在的转型方向，旨在引发学界对可持续科研实践的讨论。完整报告将于2025年底在CNRS INSU-AA前瞻文件中发布。
天文学环境危机可持续科研法国调查报告学术转型
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03-30 00:00
本文总结了专家圆桌讨论的观点，探讨了人工智能在核聚变能源研发中的巨大潜力与关键挑战。AI工具在等离子体控制、材料设计、模拟优化等方面具有应用前景，但成功应用依赖于聚变领域专家与AI开发者之间长期紧密的合作。报告强调，并非所有聚变研究问题都适合用AI解决，必须将负责任、稳健的方法论融入现有研究体系，以规避风险，最大化AI的效益。
人工智能核聚变等离子体物理能源技术跨学科合作
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03-30 00:00
本研究提出了一种基于结构光的磁光旋转检测新方法，将偏振旋转映射到可直接观测的空间自由度上。径向偏振的拉盖尔-高斯光束与冷铷-87原子在纵向磁场中相互作用，磁致圆双折射在σ⁺和σ⁻场分量间引入相对相移，表现为花瓣状干涉图案的旋转。磁光旋转角可直接从强度分布的角位移中提取，无需偏振器或斯托克斯参数分析。该方法将传统基于偏振的磁力测量转化为基于拓扑的空间读出，为光学磁力测量和量子传感提供了空间分辨的磁场探测潜力。
结构光磁力计冷原子介质磁光旋转空间拓扑读出量子传感光学测量
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03-30 00:00
为应对高亮度大型强子对撞机时代（2030年后）探测器数据量剧增的挑战，ATLAS实验团队提出两种机器学习方案优化μ子谱仪中的带电粒子追踪。其一，将图神经网络集成至基线重建流程，用于背景噪声点抑制，使重建速度提升15%（从255毫秒降至217毫秒）。其二，采用先进的视觉Transformer架构进行端到端μ子追踪，在消费级GPU上仅需2.3毫秒即可完成近似重建，追踪效率达98%。
粒子物理机器学习图神经网络transformer实时处理atlas实验
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03-30 00:00
本研究提出并演示了一种全光学“噪声吞噬器”，利用纳米光子铌酸锂波导中的高效二次谐波生成，在泵浦耗尽稳态点工作，将输入激光的强度噪声与输出解耦。该被动、非共振的纳米光子器件能在直流至超过10 GHz的带宽内，将相对强度噪声抑制25至60 dB，并将有噪声的光纤放大器输出稳定至散粒噪声极限。这项工作为量子传感、计量和计算等需要高稳定光源的应用，提供了一种可扩展、超宽带的激光稳定新范式。
激光噪声抑制二次谐波生成纳米光子学量子技术铌酸锂波导被动稳定
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03-30 00:00
本研究通过实验与多尺度电磁模拟，系统探究了五氧化二钽（Ta$_2$O$_5$）包覆聚苯乙烯微球晶格形成的介电超表面。研究发现，10-70 nm的Ta$_2$O$_5$壳层厚度可调控远场光学共振，使其红移，并显著增强罗丹明6G（Rh6G）的荧光发射，最大增强出现在30-50 nm壳层厚度，此时晶格共振与Rh6G的激发和发射波段重叠。模拟计算了波长依赖的珀塞尔因子$F_p(\lambda)$和定向$\beta$因子$\beta_{top}(\lambda)$，构建了将局域态密度调制与实验可测荧光增强相关联的品质因数。研究结果确立了Ta$_2$O$_5$包覆微球晶格作为表面增强荧光的稳健介电基底，阐明了壳层厚度与发射体位置共同调控光子共振、局域态密度与荧光响应的机制。
介电超表面局域态密度荧光增强五氧化二钽微球晶格光子共振
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03-30 00:00
本研究通过FDTD模拟，探究了二维硅光子晶体波导中通过选择性流体渗透实现光路重构的机制。利用MPB本征模分析，解耦了带隙变窄与缺陷模减弱效应，发现缺陷模减弱主导了传输衰减（在CS₂折射率下，其衰减速度是带隙变窄的2.4倍）。渗透拓扑结构能有效控制信号路由（L型弯曲选择性S=0.98）。一个唯象光热反馈模型成功生成了自组织光路，其带隙传输效率达到人工设计波导的63%（是空晶体基线的7.6倍）。研究结果为仿生可重构光流控光子学提供了性能基准并明确了物理极限。
光流控光子学光子晶体自组织光路fdtd模拟可重构光学
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03-30 00:00
本研究利用THEMIS卫星2016-2019年的观测数据，对地球弓激波处的太阳风离子反射现象进行了统计分析。研究发现，离子反射率随行星际磁场与激波法线夹角增大而减小，随磁场压缩比增大而增大，表明激波几何结构和磁场压缩是调控离子反射的主要因素。反射离子的能量分布介于绝热反射模型和镜面反射模型之间，结合两者的混合模型能更好地描述观测结果，尤其在准垂直激波条件下吻合度更高。此外，反射离子的温度与上游磁场强度、太阳风温度相关，并显著依赖于磁场涨落能量，表明磁场涨落对离子热化过程有重要贡献。
空间物理弓激波离子反射磁场压缩themis卫星等离子体
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03-30 00:00
本研究首次系统探讨了中子星等致密天体磁层中辐射反应冷却的物理机制。通过分析非均匀电磁场几何结构和广义相对论效应对相空间动力学的影响，研究证明漂移速度会促使形成螺旋状动量分布，并仍保持反转的朗道粒子数分布。数值模拟表明，弯曲时空增强了驱动动力学不稳定性的分布函数梯度，并延长了反转动量结构的持续时间，从而证实了现实天体物理条件能够维持并增强相干辐射同步辐射发射所需的条件。
中子星磁层辐射冷却广义相对论等离子体相干辐射动力学不稳定性
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03-30 00:00
本研究提出了一种专为医学成像优化的新型单相液态氙时间投影室（TPC）概念。该探测器结合闪烁与电致发光电离读出技术，实现了低噪声信号放大和本征作用深度测量。通过基于OpenGATE和Geant4的蒙特卡洛模拟，并与传统LYSO晶体PET系统对比，研究发现：尽管LYSO因密度更高而具有更强的绝对阻止能力，但液态氙探测器凭借其优异的本征能量分辨率，展现出更高的光电峰纯度，能更有效地剔除散射事件。点源重建研究表明，液态氙TPC的本征三维位置灵敏度可在系统层面实现约1毫米（半高宽）的重建空间分辨率，显著优于同等条件下LYSO系统约4毫米的分辨率。这表明基于液态氙的PET探测器在需要高空间分辨率、大轴向接收角和可扩展探测器几何结构的应用中，具备竞争乃至更优的成像性能。
医学成像正电子发射断层扫描液态氙探测器时间投影室蒙特卡洛模拟空间分辨率
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03-30 00:00
本研究提出ASTRA方法，将过渡态搜索问题重构为生成模型的推理时间缩放问题。该方法在已知亚稳态构型上训练基于分数的扩散模型，通过条件分数的组合引导推理至亚稳态盆地间的等密度面，再结合物理力驱动收敛至一阶过渡态。在从二维势能到生物分子构象变化和化学反应的基准测试中，ASTRA能以高精度定位过渡态并发现多条反应路径。
过渡态搜索扩散模型反应路径分子动力学生成模型势能面
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03-30 00:00
本研究针对3R-MoS₂等范德华材料天然形成的法布里-珀罗微腔，建立了一个自洽的理论框架，系统解码了其二阶和三阶谐波产生行为。研究发现，非线性发射由材料本征吸收、基频光以及谐波频率处的法布里-珀罗效应三者之间的微妙相互作用共同决定。当谐波光子能量低于带隙时，弱吸收使得非线性光谱呈现复杂的调制；而当谐波光子能量较高时，强烈的本征吸收会抑制谐波场的法布里-珀罗效应，使非线性响应主要受基频光的法布里-珀罗效应调制。该工作为设计下一代范德华光子结构提供了精确的设计范式。
非线性光学范德华材料法布里-珀罗腔谐波产生3r-mos₂光子学
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03-30 00:00
本研究重新审视了镜面反射器的成像问题，推导出在无带宽限制条件下，任意放大倍率下限制像差的孔径形式。研究发现，反射器的相对孔径大小受限于设定的相对像差容差，并与中心掠入射角的正切成比例。在接近背散射时，这些限制性像差变得微不足道。该理论可扩展至采用对称布拉格几何的X射线衍射晶体，其形状为旋转椭球体。这种几何结构允许硬X射线在布拉格角定义的带宽内进行多色成像，从而抑制高阶像差。通过光线追迹模拟评估两种高倍率设计（布拉格角远离和接近背散射）表明，与等效的环形晶体成像器相比，椭球晶体能产生更高质量的图像。
x射线成像晶体反射镜几何像差布拉格衍射光学设计像差抑制
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03-30 00:00
本研究通过理论分析一维耦合激光二聚体链，揭示了同步机制对平带特性的决定性作用。在反相同步（反铁磁）状态下，二聚体解耦，平带成为主导的中性稳定模式，对应无限个Goldstone模，其紧致局域态可直接在噪声响应谱中观测。通过泵浦强度调控可在两种同步态间切换，实现泵浦诱导的相变。该工作为驱动耗散光学系统中平带的选择性激发提供了实用机制。
平带物理同步工程驱动耗散系统激光二聚体goldstone模泵浦相变
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03-30 00:00
本研究提出了一种基于对称性分辨重叠框架的新方法，用于分析和预测谐振结构中的二次谐波生成效率。该方法将谐振场增强与非线性模式投影明确分离。研究证明，即使在基频和倍频都存在光谱亮共振的情况下，当泵浦诱导的非线性极化空间宇称与辐射的倍频驻波模式不兼容时，发射的二次谐波信号仍会被强烈抑制。这一机制产生了非线性选择性的准连续域束缚态。该框架将泵浦增强、谐波增强和对称性控制的模态重叠统一在一个单一的预测指标中，并识别了谐振增强与建设性非线性耦合同时发生的厚度区域。
非线性光学二次谐波生成连续域束缚态对称性保护谐振结构薄膜
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03-30 00:00
本研究提出了一种物理信息神经网络（PINN）框架，用于分析在重力和预应力作用下，由功能梯度磁弹性正交各向异性层覆盖功能梯度正交各向异性半空间组成的复合结构中SH波的频散关系。研究首先推导了频散关系的解析解作为基准，并用于验证PINN模型的准确性。在PINN模型中，将给定波数对应的相速度作为可训练参数，以求解非线性特征值问题。通过Adam优化器最小化损失函数，并系统研究了不同激活函数和网络架构（如隐藏层数和神经元数）对模型性能的影响。使用$L_1$、$L_2$、RMSE、相对绝对误差和$L_\infty$等多种范数进行误差分析。结果表明，PINN预测结果与解析解高度吻合，证明了该深度学习方法在分析复杂层状复合材料频散关系方面的有效性。
物理信息神经网络表面波传播功能梯度材料磁弹性介质频散分析深度学习
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03-30 00:00
本研究提出了一种基于开源平台PathSim/PathView的多保真度、物理信息氚燃料循环建模框架。该框架在统一的动态模拟环境中整合了三种互补的建模方法：用于系统级描述的零维停留时间模型、基于一维常微分方程描述液态金属泡柱反应器中氚传质的组件模型，以及利用有限元代码FESTIM实现的高维多维氚输运模型。该工作展示了如何将不同物理保真度的组件模型在单一开源框架内进行一致耦合，为未来与中子学、流体动力学及代理模型工具的集成奠定了基础。
聚变堆氚燃料循环多保真度建模物理信息模型开源框架动态模拟
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03-30 00:00
这篇综述论文指出，拓扑学为研究复杂系统提供了关键数学语言，能够捕捉传统方法（如成对交互或低阶统计量）无法观测到的、跨尺度的、稳健的涌现组织。文章系统梳理了持久同调、Mapper算法、单纯复形和超图等拓扑工具，阐述了它们如何形式化多尺度稳定性、保留高阶集体相互作用，并作为结构诊断工具，与统计学、图论和几何学形成互补。拓扑方法通过将重组结构转化为可测量信号，在非线性动力学、神经科学、金融、生态学和异常检测等领域，为识别状态转变和早期预警提供了新途径。
拓扑学复杂系统涌现组织多尺度分析高阶相互作用早期预警
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03-30 00:00
本研究在理想化的完全耦合CESM模型中，实施了基于Zanna和Bolton (2020)的数据驱动涡旋参数化方案，并评估了其对平均气候态的影响。该参数化方案在涡旋可分辨的海洋模型中，通过升级梯度（反向散射）动量通量，增强了中尺度涡旋的动能和向极地的海洋热输送。响应在南半球尤为显著，开放的绕极通道维持了强烈的涡旋活动，并导致明显的半球不对称性。海洋经向翻转环流在60°S附近增强。海洋调整产生了一致的偶极子温度模态，中纬度变冷而高纬度变暖，这主要由异常的经向热输送而非局地表层通量驱动。大气则表现出经向热输送的补偿性减少以及中纬度急流向赤道方向的偏移。这些结果凸显了数据驱动的涡旋动量参数化如何影响大尺度环流和平均气候态。
气候模型涡旋参数化数据驱动海洋环流热输送cesm
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03-30 00:00
该研究揭示了极性纳米晶体中声子极化激元的拉曼散射特性，其强度与色散行为高度依赖于纳米结构及其周围环境。这种独特的散射现象仅在声子极化激元被纳米尺度限域时出现，并导致局域声子模式与同一纳米粒子承载的表面声子极化激元发生自杂化。该机制使得通过可见光波段的非弹性光谱（拉曼散射）实现中红外范围的折射率传感成为可能，并与振动强耦合下的分子系统具有相似性。
声子极化激元拉曼散射纳米限域光-物质强耦合中红外传感自杂化
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03-30 00:00
传统全球数值天气预报模型因对未解析的深对流云和云微物理过程的参数化不足，难以准确生成降水场。本研究提出一种机器学习方法，绕过这些复杂的物理参数化方案，仅使用13个易于观测和同化的ERA5再分析场（如温度、湿度、风场）来诊断降水。研究训练了两个模型：ML_ERA5以ERA5降水为目标，ML_IMERG以卫星降水产品为目标。结果表明，ML_ERA5能精确复现ERA5降水，而ML_IMERG在匹配卫星观测、再现日变化周期、捕捉极端降水事件以及减少ERA5对弱降水的过度预报方面表现优异，尤其在夏季优于ERA5。
降水预测机器学习气候模型参数化方案数值天气预报数据同化
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03-30 00:00
本研究通过三维原子力显微镜（3D-AFM）实验和理论建模，揭示了固液界面液体结构遵循一个隐藏的叠加原理。研究者发现，多种有机溶剂、水溶液和电解质在异质固体表面附近，普遍存在液体密度振荡和液体层重构现象。他们提出了“固液叠加”（SLS）分析模型，该模型基于一个关键描述符——液体分子与附近固体原子之间的有效总关联函数（ETCF），能够从埃米到近微米尺度精确求解界面液体密度分布。该理论不仅解释了所有实验观测结果，其预测的原子尺度干涉图案也得到了分子动力学模拟的进一步验证，为快速准确预测任意形态和尺寸固体表面附近的液体结构建立了理论框架。
固液界面叠加原理3d原子力显微镜液体结构分子动力学模拟理论模型
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03-30 00:00
本研究通过在掺铒硅酸钇晶体中引入与超辐射跃迁波长调谐的触发激光，实现了对周期性超辐射现象更精确的控制。实验表明，触发激光能有效缩短超辐射周期并减小其方差，增强了对相干动力学发展的可控性。随着触发激光功率增加，超辐射周期和发射光子数均呈比例下降，这归因于恒定激发率下超辐射阈值的降低。基于麦克斯韦-布洛赫方程的数值模拟成功复现了该现象。此外，研究还发现即使在单独激发激光不足的情况下，短触发脉冲也能成功引发超辐射，为实现按需定时发射超辐射提供了器件基础。
超辐射控制相干动力学触发激光固体量子光学麦克斯韦-布洛赫方程