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研究背景 芯片是人類最偉大的發明之一，也是現代電子信息產業的基礎和核心。小到手機、電腦、數碼相機，大到6G、物聯網、云計算均基于芯片技術的不斷突破。半導體光刻工藝水平的發展是以芯片為核心的電子信息產業的基石，目前半導體光刻的制造工藝幾乎是摩爾定律的物理極限。隨著制造工藝的越來越小，芯片內晶體管單元已經接近分子尺度，半導體制作工藝的“瓶頸效應”越來越明顯。隨著全球化以及科技的高速發展，急劇增長的龐大數據量要求數據處理模型和算法結構不斷優化升級，帶來的結果就是對計算能力和系統功耗的要求不斷提高。而目前智能電子設備大多存在傳輸瓶頸、功耗增加以及計算力瓶頸等現象，已越來越難以滿足大數據時代對計算力與功耗的需求，因此提高運算速度同時降低運算功耗是目前信息工業界面臨的緊要問題。 如當年集成電路開創信息時代一樣，當下已經普及的光通信正在成為新革命力量的開路先鋒。與此同時，光子芯片正在從分立式器件向集成光路演進，光子芯片向小型化、集成化的發展趨勢已是必然。相對于電子驅動的集成電路，光子芯片有超高速率，超低功耗等特點，利用光信號進行數據獲取、傳輸、計算、存儲和顯示的光子芯片，具有非常廣闊的發展空間和巨大的潛能。 項目功能 本項目瞄準光通信關鍵技術及核心芯片，基于量子阱二極管發光探測共存現象，探索關鍵微納制造技術，研制出可以同時實現通信、感知功能的一體化光電子芯片。 技術路線 一、技術原理及可行性 本項目主要負責人王永進教授發現如圖1所示的量子阱二極管發光探測共存現象，首次研制出同質集成發射、傳輸、調制和接收器件的光電子芯片，這些原創工作引起了業界相關科研小組地廣泛關注，化合物半導體同質集成光電子芯片成為研究熱點。香港大學的蔡凱威小組和申請人合作提出濕法刻蝕和激光選擇性剝離技術，在藍寶石氮化物晶圓上實現LED基同質集成光電子芯片(Optica 5, 564-569 (2018))。沙特阿卜杜拉國王科技大學Ooi教授和美國加州大學圣巴巴拉分校Nakamura教授小組在藍寶石氮化物晶圓上，研制出基于氮化物激光器的同質集成光電子芯片(Opt. Express 26, A219(2018))。中科院蘇州納米所孫錢小組在硅襯底氮化物晶圓上，研制出基于氮化物激光器的同質集成光電子芯片(IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 24, 8200305 (2018))。在NRZ-OOK調制方式下，InGaN/GaN量子阱二極管可實現Gbps的光發射、調制和探測速率(Appl. Phys. Express 13, 014001 (2020))。這些工作表明研發基于光子傳輸的化合物半導體同質集成光電子芯片以實現片上光子通信是可行的。   二、總體結構設計及工藝流程 本項目提出的同時通信/感知一體化光電子芯片基于常規的藍寶石襯底氮化鎵基多量子阱LED外延片進行設計，無需特殊定制的外延結構。以典型的2寸氮化鎵基藍光LED外延片為例，其外延片結構如圖2所示，從下至上依次為藍寶石襯底、AlGaN緩沖層、未摻雜GaN層、N型GaN層、InGaN/GaN多量子阱層和P型GaN層，通過調節InGaN/GaN多量子阱層的參數（層厚度與In的比例等等）可制備具有不同中心波長的光源器件。   圖3為本項目所提出的同時通信/感知一體化光電子芯片結構。在藍寶石襯底的氮化物晶圓上通過刻蝕和沉積等一系列晶圓級微納加工技術，制備出單片集成的InGaN/GaN多量子阱LED和PD。光子芯片的P、N電極可以采用倒裝技術直接與基板相連，光線從透明的藍寶石襯底發出，這樣不僅使得器件具有優良的電性能和熱特性而且簡化了其后期的封裝工藝。 三、技術創新優勢 1、同一塊晶圓上集成LED和PD使得兩者間距離大大縮短，不僅有助于增強PD對藍寶石表面反射光線的耦合，提升感知系統性能，而且縮小了器件整體外形，符合集成電子器件小型化、便攜化的發展趨勢； 2、單片集成的LED和PD器件相比于傳統異質的、分立的LED和PD簡化了封裝形式和工藝，不再需要對LED和PD進行單獨的封裝，而且同質集成器件的基板也較異質結構的簡單統一，極大地縮短了集成系統的制作周期； 3、同時通信/感知一體化光電子芯片采用相同的工藝就可以制作出LED和PD，簡化了生長異質材料的復雜性，縮短了器件流片的周期，使用同一工藝就可將LED和PD進行批量生產，有效地降低了生產成本。 四、實驗驗證 本項目團隊所在的Peter Grünberg研究中心擁有完整的LED器件制備、光電性能測試與電學性能測試平臺，并且項目成員積累了豐富的測試技術與經驗，能夠滿足本項目的同時通信/感知一體化光電子芯片測試同時表征光電參數與電學參數的需求。下圖4所示為器件形貌表征圖，從左邊依次是掃描電鏡圖、光鏡圖、原子力顯微鏡圖。   基于通信感知一體化芯片，本項目利用單個多功能集成器件成功實現了對人體脈搏的監測功能，如圖5所示。   另外基于通信感知一體化氮化鎵光電子芯片，我們還實現了照明、成像和探測功能為一體的LED陣列系統，如圖6所示。該系統可以在點亮照明的同時，實現對外界光信號的探測與感知，通過后端系統處理后，再將信息通過陣列顯示出來，實現多種功能的集成。 項目負責人王永進教授是國家自然基金委優秀青年項目、國家973項目獲得者，他以第一或通訊作者身份在Light-Sci Appl.等主流學術期刊發表一系列高質量研究論文，獲授權中國發明專利23項，美國發明專利2項，被National Science Review、Semiconductor Today等做9次專題報道，榮獲2019年中國電子學會科學技術獎（自然科學）、2019年南京市十大重大原創成果獎等。

本發明公開了一種模擬駕駛人主觀感知與反應的交通流微觀仿真方法，該方法包括以下步驟：(1)確定元胞的總數和仿真車輛的個數，初始化仿真系統；(2)仿真系統按照如下步驟進行演化：根據駕駛人的最大期望速度，對車輛進行加速操作；根據交通狀況對車輛進行速度調整操作；根據交通狀況，對車輛進行隨機慢化操作；更新車輛在下一仿真時刻的位置；(3)計算交通流的密度、速度和流量關鍵交通參數。本發明在速度調整操作和隨機慢化操作等關鍵技術環節更加真實地考量了駕駛人的主觀感知與反應特征，使得模型能夠更好地分析駕駛人的主觀因素對交通流運行的影響，為道路交通系統的規劃、設計與管理提供支持。

本發明公開了一種固態盤內部閃存芯片閾值電壓感知優化方法， 主要用于多層單元閃存芯片使用低密度奇偶校驗碼糾錯時的一種優化 方法。該系統結構主要由 LDPC 編碼模塊、閃存芯片存儲模塊、非均 勻閾值電壓感知模塊、對數似然比計算模塊和 LDPC 譯碼模塊組成。 LDPC 編碼模塊主要對原始數據利用 LDPC 生成矩陣編碼生成碼字； 閃存芯片存儲模塊主要存儲數據；非均勻閾值電壓感知模塊主要對閃 存芯片進行非均勻閾值電壓感知；

面向機器人的智能視覺環境感知及三維場景重建? 面向機器人視覺的自然場景理解是近年來的研究熱點和重要挑戰之一，其目標是對自然場景圖像及視頻的內容作出有效分析、認知與表達，目前相關理論和算法正處于初期探索階段。我們的研究成果表明，從場景視覺語義推理、場景目標識別和場景行為模式檢測三個環節展開研究，有助于構建自然場景理解的創新機制，進一步開發機器人

本發明公開了一種基于壓縮感知理論的文本數據流抽樣方法，包括步驟 1）將文本數據流分割成固 定大小的文本片段并通過向量空間模型表示成矩陣；2）使用壓縮感知理論對文本數據流進行空間降維 抽樣；3）計算降維后每個文本的信息熵；4）基于文本的信息熵通過對數傾斜時間（LTT）模型得到抽 樣文本。本發明面向互聯網海量的、不斷增加的文本流，通過更少的存儲消耗來實現更快的文本流抽樣 和存儲，在大大降低抽樣文本流規模的情況下，能夠以全局視角獲得整個文本流中最有價

本發明公開了一種應用于數據去重系統中的碎片消除方法，該 方法利用歷史信息準確地識別碎片，系統內存開銷少且恢復吞吐率高。 該方法首先對數據流中的文件進行分塊、求指紋，查詢索引找到重復 數據塊；然后在上次備份記錄的稀疏容器集合中查找重復數據塊的容 器 ID，判斷哪些重復數據塊屬于稀疏容器。對于屬于稀疏容器的重復 數據塊，將其重寫到新的容器中。該方法在備份過程中，只需記錄下 相關容器的利用率，內存開銷極小。本發明還提供了相

本發明公開了一種取向導電膠原水凝膠、仿生導電神經支架材料及其制備方法，以具有優異生物相容性的天然生物大分子膠原和聚合物納米顆粒的混合液為原料，再利用PEG緩沖液，通過同軸微流體芯片制備得到取向導電膠原水凝膠纖維。在水凝膠制備過程中加入細胞，便得到具有細胞原位裝載的仿生導電神經支架材料。本發明制備得到的水凝膠纖維具有與天然神經組織相匹配的導電性、相近的力學性質、良好的生物相容性，并且能夠在微納米尺度上沿水凝膠纖維方向定向排列，能夠模擬天然神經組織中的定向結構；

無論是發達國家還是發展中國家，心臟疾病依然是目前死亡率最高的疾病之一。由于心肌組織的再生能力有限，所以損傷的心肌組織很難進行自我修復和功能性重建，往往會形成無收縮和電傳導能力的疤痕組織，對心臟造成更大的負擔及進一步的損傷。目前在臨床上治療心臟疾病最有效的方法就是心臟器官移植，但是心臟移植的供體數目十分有限，而且器官排斥的可能性很高，并且受到宗教和倫理的影響，因此心臟移植手術仍然被視為一種高風險非常規的治療手段。近年來，組織工程與再生醫學的發展為心臟疾病的治療提供了一個新的思路和途徑。利用組織工程技術，制備工程化的心臟補片用于心肌損傷修復，或者研發微型心肌組織用來測試心臟疾病藥物的療效，甚至在體外重建一個功能和結構完備的工程化心臟器官來治療心臟疾病，成為心臟組織工程科學研究的重要目標和前沿領域。然而，如何制備出模擬天然心肌組織三維交錯排列及力學各向異性結構的組織工程支架材料仍然是研究的熱點和難點。

“多肽”，這個常出現在藥品或者美妝品上的名詞，即便對于普通人來說也并不陌生。“多肽”是由氨基酸通過肽鍵連接而成的聚合物，是生命體的基本組成部分。仿生礦化，則是模擬自然界中生物的礦化過程，如骨骼、牙齒、貝殼等的形成，利用生物分子在溫和條件下合成無機礦物。

本發明公開了聚乳酸纖維三維仿生多孔有序支架的制備方法，步驟如下：將具有良好生物降解性和生物相容性的聚乳酸（PLA）切片依次經過紡絲和繞紗工藝制成平行排列的纖維集合體；將松散且平行排列的PLA纖維集合體用醫用粘合劑粘合起來形成穩定的結構；再固化，自然冷卻至室溫。本發明方法制備的聚乳酸纖維三維仿生多孔有序支架，具有較小的厚度和重量，較大的孔徑和孔隙率，較好的有序度、孔間連通性、親水性、吸水性、力學性能和對明膠的吸附能力。該有序支架具有較好的應用前景，可以應用在血管工程、神經組織工程的細胞載體、韌帶基材、藥物裝載和釋放、神經組織工程的神經再生、植入式功能性肌肉、修復膝蓋損傷和骨關節炎患者、骨組織工程等方面