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半导体研究前沿论文

发布时间:2024-07-08 10:30:21

半导体研究前沿论文

这个你算问对人了,我是在橡树论文网找到王老师的,他每天都会为我指导。

AAU3D打印很高兴为您解答本科的时候接触过一段时间微生物燃料电池,给一点个人建议,仅供参考,可能很多表述不够专业,请见谅关键词:半导体、微生物、光催化意思大概是微生物燃料电池中,将光催化与微生物催化耦合在一起,促使微生物光电系统产生电子转移并产氢。针对微生物燃料电池处理废水产电的优点,以及光催化技术在制氢过程中效率低和需要添加牺牲剂的缺点,提出一种新的低成本、无污染的微生物光电化学系统产电制氢技术,阴极光生电子与阳极生物氧化产生的电子在还原制氢中的协同作用机制。

半导体研究论文

半导体射线探测器最初约年研究核射线在晶体上作用, 表明射线的存在引起导电现象。但是, 由于测得的幅度小、存在极化现象以及缺乏合适的材料, 很长时间以来阻碍用晶体作为粒子探测器。就在这个时期, 气体探测器象电离室、正比计数器、盖革计数器广泛地发展起来。年, 范· 希尔顿首先较实际地讨论了“ 传导计数器” 。在晶体上沉积两个电极, 构成一种固体电离室。为分离人射粒子产生的载流子, 须外加电压。许多人试验了各种各样的晶体。范· 希尔顿和霍夫施塔特研究了这类探测器的主要性质, 产生一对电子一空穴对需要的平均能量, 对射线作用的响应以及电荷收集时间。并看出这类探测器有一系列优点由于有高的阻止能力, 人射粒子的射程小硅能吸收质子, 而质子在空气中射程为, 产生一对载流子需要的能量比气体小十倍, 在产生载流子的数目上有小的统计涨落, 又比气体计数器响应快。但是, 尽管霍夫施塔特作了许多实验,使用这种探侧器仍受一些限制, 像内极化效应能减小外加电场和捕捉载流子, 造成电荷收集上的偏差。为了避免捕捉载流子, 需外加一个足够强的电场。结果, 在扩散一结, 或金属半导体接触处形成一空间电荷区。该区称为耗尽层。它具有不捕捉载流子的性质。因而, 核射线人射到该区后, 产生电子一空穴载流子对, 能自由地、迅速向电极移动, 最终被收集。测得的脉冲高度正比于射线在耗尽层里的能量损失。要制成具有这种耗尽层器件是在年以后, 这与制成很纯、长寿命的半导体材料有关。麦克· 凯在贝尔电话实验室, 拉克· 霍罗威茨在普杜厄大学首先发展了这类探测器。年, 麦克· 凯用反偏锗二极管探测“ 。的粒子, 并研究所产生的脉冲高度随所加偏压而变。不久以后, 拉克· 霍罗威茨及其同事者测量一尸结二极管对。的粒子, “ , 的刀粒子的反应。麦克· 凯进行了类似的实验, 得到计数率达, 以及产生一对空穴一电子对需要的能量为土。。麦克· 凯还观察到,加于硅、锗一结二极管的偏压接近击穿电压时, 用一粒子轰击, 有载流子倍增现象。在普杜厄大学, 西蒙注意到用粒子轰击金一锗二极管时产生的脉冲。在此基础上, 迈耶证实脉冲幅度正比于人射粒子的能量, 用有效面积为二“ 的探测器, 测。的粒子, 得到的分辨率为。艾拉佩蒂安茨研究了一结二极管的性质, 载维斯首先制备了金一硅面垒型探测器。年以后, 许多人做了大量工作, 发表了广泛的著作。沃尔特等人讨论金一锗面垒型探测器的制备和性质, 制成有效面积为“ 的探测器, 并用探测器, 工作在,测洲的粒子, 分辨率为。迈耶完成一系列锗、硅面垒型探测器的实验用粒子轰击。年, 联合国和欧洲的一些实验室,制备和研究这类探测器。在华盛顿、加丁林堡、阿什维尔会议上发表一些成果。如一结和面垒探测器的电学性质, 表面状态的影响, 减少漏电流, 脉冲上升时间以及核物理应用等等。这种探测器的发展还与相连的电子器件有很大关系。因为, 要避免探测器的输出脉冲高度随所加偏压而变, 需一种带电容反馈的电荷灵敏放大器。加之, 探测器输出信号幅度很小, 必需使用低噪声前置放大器, 以提高信噪比。为一一满足上述两个条件, 一般用电子管或晶体管握尔曼放大器, 线幅贡献为。在使用场效应晶体管后, 进一步改善了分辨率。为了扩大这种探测器的应用, 需增大有效体积如吸收电子需厚硅。采用一般工艺限制有效厚度, 用高阻硅、高反偏压获得有效厚度约, 远远满足不了要求。因此, 年, 佩尔提出一种新方法, 大大推动这种探测器的发展。即在型半导体里用施主杂质补偿受主杂质, 能获得一种电阻率很高的材料虽然不是本征半导体。因为铿容易电离, 铿离子又有高的迁移率, 就选铿作为施主杂质。制备的工艺过程大致如下先把铿扩散到型硅表面, 构成一结构, 加上反向偏压, 并升温, 锉离一子向区漂移, 形成一一结构, 有效厚度可达。这种探测器很适于作转换电子分光器, 和多道幅度分析器组合, 可研究短寿命发射, 但对卜射线的效率低, 因硅的原子序数低。为克服这一点, 采用锉漂移入锗的方法锗的原子序数为。年, 弗莱克首先用型锗口,按照佩尔方法, 制成半导体探测器,铿漂移长度为, 测‘“ 、的的射线, 得到半峰值宽度为直到年以前, 所有的探测器都是平面型, 有效体积受铿通过晶体截面积到“和补偿厚度的限制获得补偿厚度约, 漂移时间要个月, 因此, 有效体积大于到” 是困难的。为克服这种缺点, 进一步发展了同轴型探测器。年, 制成高分辨率大体积同轴探测器。之后, 随着电子工业的发展而迅速发展。有效体积一般可达几十“ , 最大可达一百多“ , 很适于一、一射线的探测。年以后广泛地用于各个部门。最近几年, 半导体探测器在理论研究和实际应用上都有很大发展。

体育研究前沿期刊

《当代体育科技》是由新闻出版总署批准,黑龙江省体育局主管,当代体育杂志社主办的专业类体育学术期刊。本刊已被《中国核心期刊(遴选)数据库》、《中国学术期刊(光盘版)》、《万方数据数字化期刊群》、《中文科技期刊数据库》等网络媒体收录。办刊宗旨:刊登国内外体育科技领域的新技术、新成果,介绍体育运动项目新的训练方法、动态和发展趋势,宣传科学技术在体育行业中的应用,促进我国体育科技事业的发展。栏目设置:学术前沿、体育人文社会学、运动训练学、运动人体科学、学校体育、社会体育、民族传统体育、经济与管理、交流园地、综述、博硕论坛。

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半导体薄膜研究论文

透明导电薄膜。虽然目前电阻率等性能仍较低,但由于材料成本低、制造工艺简单,因此有望替代ITO用作液晶显示器等的透明导电薄膜。 空心阴极法生长半导体薄膜.以非晶态半导体材料为主体制成的固态电子器件。非晶态半导体虽然在整体上分子排列无序,但是仍具有单晶体的微观结构,因此具有许多特殊的性质。1975年,英国.斯皮尔在辉光放电分解硅烷法制备的非晶硅薄膜中掺杂成功,使非晶硅薄膜的电阻率变化10个数量级,促进非晶态半导体器件的开发和应用。同单晶材料相比,非晶态半导体材料制备工艺简单,对衬底结构无特殊要求,易于大面积生长,掺杂后电阻率变化大,可以制成多种器件。非晶硅太阳能电池吸收系数大,转换效率高,面积大,已应用到计算器、电子表等商品中。非晶硅薄膜场效应管阵列可用作大面积液晶平面显示屏的寻址开关。利用某些硫系非晶态半导体材料的结构转变来记录和存储光电信息的器件已应用于计算机或控制系统中。利用非晶态薄膜的电荷存储和光电导特性可制成用于静态图像光电转换的静电复印机感光体和用于动态图像光电转换的电视摄像管的靶面。具有半导体性质的非晶态材料。非晶态半导体是半导体的一个重要部分。50年代.科洛米耶茨等人开始了对硫系玻璃的研究,当时很少有人注意,直到1968年.奥弗申斯基关於用硫系薄膜制作开关器件的专利发表以后,才引起人们对非晶态半导体的兴趣。1975年.斯皮尔等人在硅烷辉光放电分解制备的非晶硅中实现了掺杂效应,使控制电导和制造PN结成为可能,从而为非晶硅材料的应用开辟了广阔的前景。在理论方面,.安德森和莫脱,.建立了非晶态半导体的电子理论,并因而荣获1977年的诺贝尔物理学奖。目前无论在理论方面,还是在应用方面,非晶态半导体的研究正在很快地发展著。 分类 目前主要的非晶态半导体有两大类。 硫系玻璃。含硫族元素的非晶态半导体。例如As-Se、As-S,通常的制备方法是熔体冷却或汽相沉积。 四面体键非晶态半导体。如非晶Si、Ge、GaAs等,此类材料的非晶态不能用熔体冷却的办法来获得,只能用薄膜淀积的办法(如蒸发、溅射、辉光放电或化学汽相淀积等),只要衬底温度足够低,淀积的薄膜就是非晶态结构。四面体键非晶态半导体材料的性质,与制备的工艺方法和工艺条件密切相关。图1 不同方法制备非晶硅的光吸收系数 给出了不同制备工艺的非晶硅光吸收系数谱,其中a、b制备工艺是硅烷辉光放电分解,衬底温度分别为500K和300K,c制备工艺是溅射,d制备工艺为蒸发。非晶硅的导电性质和光电导性质也与制备工艺密切相关。其实,硅烷辉光放电法制备的非晶硅中,含有大量H,有时又称为非晶的硅氢合金;不同工艺条件,氢含量不同,直接影响到材料的性质。与此相反,硫系玻璃的性质与制备方法关系不大。图2 汽相淀积溅射薄膜和熔体急冷成块体AsSeTe的光吸收系数谱 给出了一个典型的实例,用熔体冷却和溅射的办法制备的AsSeTe样品,它们的光吸收系数谱具有相同的曲线。 非晶态半导体的电子结构 非晶态与晶态半导体具有类似的基本能带结构,也有导带、价带和禁带(见固体的能带)。材料的基本能带结构主要取决於原子附近的状况,可以用化学键模型作定性的解释。以四面体键的非晶Ge、Si为例,Ge、Si中四个价电子经sp杂化,近邻原子的价电子之间形成共价键,其成键态对应於价带;反键态对应於导带。无论是Ge、Si的晶态还是非晶态,基本结合方式是相同的,只是在非晶态中键角和键长有一定程度的畸变,因而它们的基本能带结构是相类似的。然而,非晶态半导体中的电子态与晶态比较也有著本质的区别。晶态半导体的结构是周期有序的,或者说具有平移对称性,电子波函数是布洛赫函数,波矢是与平移对称性相联系的量子数,非晶态半导体不存在有周期性, 不再是好的量子数。晶态半导体中电子的运动是比较自由的,电子运动的平均自由程远大於原子间距;非晶态半导体中结构缺陷的畸变使得电子的平均自由程大大减小,当平均自由程接近原子间距的数量级时,在晶态半导体中建立起来的电子漂移运动的概念就变得没有意义了。非晶态半导体能带边态密度的变化不像晶态那样陡,而是拖有不同程度的带尾(如图3 非晶态半导体的态密度与能量的关系 所示)。非晶态半导体能带中的电子态分为两类:一类称为扩展态,另一类为局域态。处在扩展态的每个电子,为整个固体所共有,可以在固体整个尺度内找到;它在外场中运动类似於晶体中

人们对开发环境稳定、通过可见光吸收并具有极性晶体结构的新型太阳能收集器有相当大的兴趣。车轮矿CuPbSbS3是一种自然形成的硫盐矿物,它在非中心对称的Pmn21空间群中结晶,并且 对于单结太阳能电池具有最佳的带隙。 然而,关于这种四元半导体的合成文献很少,它还没有作为薄膜被沉积和研究。

基于此,来自南加州大学洛杉矶分校的一项研究,描述了二元硫醇-胺溶剂混合物在室温和常压下溶解大块布氏体矿物以及廉价的块状CuO、PbO和Sb2S3前驱体以生成墨水的能力。合成的复合墨水是由大量的二元前驱体按正确的化学计量比溶解而得到的,在溶液沉积和退火后,生成CuPbSbS3的纯薄膜。相关论文以题为“Solution Deposition of a Bournonite CuPbSbS3 Semiconductor Thin Film from the Dissolution of Bulk Materials with a Thiol-Amine Solvent Mixture”于3月11日发表在Journal of the American Chemical Society上。

论文链接:

近来,Wallace等人通过对天然矿物的筛选,得到的材料具有热力学稳定性,不具有杂化卤化铅钙钛矿所固有的环境不稳定性问题。极性结构可以降低激子的结合能,减少材料中的复合速率。极性晶体结构可以使直接带隙材料的偶极不允许跃迁的几率和在吸收开始时振子强度的相应降到最低。从筛选到的自然生成的多种矿物中,符合选择标准的结果之一是车轮矿CuPbSbS3。车轮矿CuPbSbS3是一种硫盐矿物,它在正交晶立方Pmn21空间群中结晶,根据实验报道,从 eV到 eV的带隙是单结太阳能电池的最佳选择。有关CuPbSbS3的合成文献很少,目前只有少量的固态合成和一种溶剂热合成。 到目前为止,这种材料还没有以薄膜的形式沉积或研究。

基于以上考虑,研究者开发了一种碱化溶剂系统,它利用短链硫醇和胺的二元混合物,能够溶解100多种散装材料,包括散装金属、金属硫族化合物和金属氧化物。所得到的油墨在溶液沉积和温和退火后通过溶解和恢复的方法返回纯相的硫族化合物薄膜,使其适用于大规模的溶液处理。事实上,硫醇-胺油墨已被有效地用于大面积黄铜矿和酯基太阳能电池的溶液沉积,具有极好的功率转换效率。

研究者首次展示了车轮矿CuPbSbS3薄膜沉积的方法。通过简单地调整大块前驱体的化学计量学,就可以精细地调整复合油墨的组成,从而允许沉积纯相的CuPbSbS3。制备的CuPbSbS3薄膜具有 eV的直接光学带隙,在~105cm-1的可见光范围内具有较高的吸收系数。电学测量证实,固溶处理的CuPbSbS3薄膜具有 cm2(V•s)-1范围内的流动性,载体浓度为1018-1020cm-3。这突出了在薄膜太阳能电池中作为吸收层的潜力,需要进一步的研究。

图1 车轮矿CuPbSbS3的晶体结构图

图2 合成油墨以及相关测试图

图3 将纯相CuPbSbS3从油墨中滴铸并退火到450 ˚C的粉末XRD图谱。

图4 CuPbSbS3薄膜的相关测试表征图

图5 CuPbSbS3薄膜电阻率(ρ)随温度变化的函数。

该方法可推广应用于其它多晶半导体薄膜的溶液沉积,包括与I-IV-V-VII组成相关的半导体,如CuPbBiS3。 结果突出了碱化法在解决硫酸盐吸收层沉积问题上的前景 。(文:水生)

超导物理前沿研究论文下载

品 名:超导陶瓷拼音:chao1dao3tao2ci2英文名称:superconductivity ceramics说明:具有超导性的陶瓷材料。其主要特性是在一定临界温度下电阻为零即所谓零阻现象。在磁场中其磁感应强度为零,即抗磁现象或称迈斯纳效应(Meissner effect)。高临界温度(90开以上)的超导陶瓷材料组成有YBa2Cu3O7-δ,Bi2Sr2Ca2Cu3O10,Tl2Ba2Ca2Cu3O10。超导陶瓷在诸如磁悬浮列车、无电阻损耗的输电线路、超导电机、超导探测器、超导天线、悬浮轴承、超导陀螺以及超导计算机等强电和弱电方面有广泛应用前景。奇异的超导陶瓷1973年,人们发现了超导合金――铌锗合金,其临界超导温度为,该记录保持了13年。1986年,设在瑞士苏黎世的美国IBM公司的研究中心报道了一种氧化物(镧-钡-铜-氧)具有35K的高温超导性,打破了传统“氧化物陶瓷是绝缘体”的观念,引起世界科学界的轰动。此后,科学家们争分夺秒地攻关,几乎每隔几天,就有新的研究成果出现。1986年底,美国贝尔实验室研究的氧化物超导材料,其临界超导温度达到40K,液氢的“温度壁垒”(40K)被跨越。1987年2月,美国华裔科学家朱经武和中国科学家赵忠贤相继在钇-钡-铜-氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上,液氮的禁区(77K)也奇迹般地被突破了。1987年底,铊-钡-钙-铜-氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。从1986-1987年的短短一年多的时间里,临界超导温度竟然提高了100K以上,这在材料发展史,乃至科技发展史上都堪称是一大奇迹!高温超导材料的不断问世,为超导材料从实验室走向应用铺平了道路。

行业主要上市企业:西部超导(688122)、永鼎股份(600105)、汉缆股份(002498)、综艺股份(600700)、中天科技(600522)等。

本文核心观点:超导行业市场规模、超导行业竞争格局、超导行业产业链等

行业概况

1、定义

超导是指在一定温度条件下物质电阻突然消失的现象,超导体是指能够产生超导现象的物质。1911年,荷兰科学家昂尼斯(Onnes)发现,在液氦()低温条件下水银的电阻突降为零。这种在低温条件下物质电阻突然消失的现象被称为超导现象,转变温度称为临界温度(Tc)。

超导材料是指在一定条件下,具有直流电阻为零和完全抗磁性的材料。目前,已发现有46中元素和几千种合金、化合物可以成为超导材料。超导材料按照其化学成分可以划分为元素材料、合金材料、化合物材料和超导陶器。

超导材料根据临界转变温度的不同可以划分为低温超导材料和高温超导体材料。

2、产业链剖析

超导材料产业链上游为矿资源,如钇、钡、铋、锶、硼等金属;中游是超导材料,如YBCO、BSCCO和MgB2等;下游是超导应用产品,如超导电缆、超导限流器、超导滤波、超导储能以及超导发电机等。

超导材料产业链上游为原材料,如铌、钛、钇、钡、铋、锶、硼等金属材料,中游为超导材料相关公司,如江苏中天科技、特变电工、西部超导、青岛汉缆、北京英纳超导等,下游为超导设备应用。

行业发展历程:我国超导行业进展基本与国际同步

根据国家新材料产业发展战略咨询委员会的分析,整体而言,我国在超导材料领域的研究进展基本与国际同步。其中,低温超导材料、超导电子学应用以及超导电工学应用领域的研究已达到或接近国际先进水平。我国NbTi线材性能和性价比已优于发达国家,Nb3Sn线材综合水平与发达国家相当。

行业政策背景:行业更加规范化

近年来,国家制定了一系列“超导”相关规定以及政策,目的在于为了规范行业内生产经营活动,加强监督管理,促进行业进一步发展。行业主要重点政策汇总如下:

行业发展现状

1、供给端:研发机构主要以院校为依托

国内超导技术研究起步较早,清华大学超导实验室从20世纪90年代就开始进行超导技术研究,但是国内的超导行业产业化起步较晚,由于较高的技术壁垒,直到2011年国内才第一次实现超导产品产业化批量生产和销售。

目前,国内涉及超导的研究机构有中国科学院物理研究所、中国科学技术大学、南京大学、中国科学院电工研究所、中国科学院等离子体物理研究所等,超导相关论文篇数均在600篇以上,总的来说,研发机构主要以院校为依托。

研发企业数量方面,根据智慧芽专利网站的统计,截至2022年3月,我国共有29087家公司申请超导相关专利,15700家院校及科研所申请超导技术专利。

2、需求端:超导技术在各行业的发展中有着重要的研究和开发价值

超导材料是一项具有远大战略意义的高新技术,可以广泛用于电子通信、医疗设备、交通运输、电力能源等领域,其中超导技术在MRI、超导限流器、超导电缆等产品开发中均已成功应用。可以看出,超导技术在各行业的发展中有着重要的研究和开发价值。

我国的超导技术在电力及能源的主要应用集中在超导电缆、超导变压器等产的技术研发和应用。超导产业主要应用在医疗设备领域的技术主要是超导磁体技术,主要应用在核磁共振等方面。在通信领域被广泛的应用于无线通信网的建设中,充分发挥其优势。

行业竞争格局

1、区域竞争:超导行业相关企业主要集中于广东省、山东省、江苏省等省份

从区域分布来看,超导行业相关企业集中于广东省、山东省、江苏省以及陕西省等省份。

2、企业竞争:在超导材料领域已拥有一大批代表性企业

我国在超导材料领域已拥有一大批代表性企业,主要包括西部超导、英纳超导、上海超导、上海上创超导、苏州新材料研究所、宝胜科技、海泰超导、综艺超导、百利机械装备以及原力辰超导等。

业务竞争格局方面,各家公司涉足低温超导产业链领域均不相同。与低温超导产业链相关的领域包括NbTi锭棒和线材、Nb3Ti线材、超导磁体和超导设备。全球各家公司所涉足的领域均有不同,仅有少数几家公司掌握低温超导线材的生产技术,分布在英德日中等国家。

在NbTi锭棒领域,国内仅有西部超导掌握相关技术,西部超导NbTi合金铸锭、棒材的工程化制备相关技术获授权专利6项,相关技术成果获国家技术发明二等奖,产品实现了批量化生产且成功应用于ITER项目及MRI超导线材制备任务。

在超导线材领域,西部超导采用“青铜法”和“内锡法”两种方法生产Nb3Sn线材,其他公司目前还未进行布局。

在超导磁体领域,有多家企业拥有制备能力,国内主要有宁波健信、西部超导和潍坊新力,成都奥泰拥有自由的超导磁体工厂,但所生产产品不对外出售。

在超导设备领域,目前高端超导MRI市场被GE、PHILIPS、SIEMENS三家国外公司垄断,主流产品以为主,而SIEMENS已经开始量产7T产品。国内成都奥泰、苏州安科等多家企业目前已实现、3T超导MRI的商业化生产。

行业发展前景及趋势预测

1、未来中国超导市场将保持较快发展的速度发展

随着实用化高温超导材料制备和产业化技术的突破性进展,各国政府和大企业对超导电气技术的应用研究开发给予了大力支持。超导电缆、超导限流器、超导变压器、超导储能系统、超导电机、多功能集成超导电力装置和超导变电站是实现超导电气技术重大革新的基础,是超导应用技术这一战略性新兴产业中最具市场潜力和应用价值的关键技术。

2、超导行业集中度会进一步提升

我国超导行业经历了打破国外垄断、传统产业爆发和新型产业部署三个阶段,随着我国发展云计算、人工智能、大数据的热情越来越高涨,我国超导支出额以及市场规模总额都已增长到较大规模,预计未来随着数字经济、新基建等战略实施,我国超导市场规模将继续增长。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国超导行业发展前景与投资战略规划分析报告》。

超导技术的主体是超导材料,就是没有电阻、或电阻极小的导电材料,电能在流经过程中几乎不会损失。实现超导常须将导体下降至一定温度(起码零下一百多摄氏度),电阻才突然趋近于零。具有这种特性的材料称为超导材料。近年来,随看材料科学的发展,超导材料的性能不断优化,实现超导的临界温度在提高。 目前科学家虽已合成出在室温下具有超导性能的复合材料,但这还仅限于实验室中。至于它的应用前景(作用),具代表性的有以下几方面:(1)超导无电阻无损耗首先被想到用于长途输电线路中,但目前不可能,因为这不是一般的导线且需要降温。(2)接着被想到的是用于大容量的电气设备中,如超导大容量发电机,发电机线圈超导无电阻无损耗,发电效率极高,功率更大。 (3)还有就是应用到需要产生强磁的装置中,如磁力悬浮列车,核磁共振装置等。因为强磁的产生依赖于电磁线圈中的大电流。超导线圈就有超大电流,产生超强磁场。从实际出发,第(2)、(3)点才是今后超导技术应用的突破点。望采纳。

计算智能原理对创新模式的探索摘要:科技创新能力培养是本科生培养的一个重要方面,在国家大力提倡科技创新的背景下,加强大学生科技创新具有重要的意义。培养有创新能力的人才是高等学校建设的中心。本文基于计算智能原理与方法,结合指导的国家大学生创新项目的实践,就建设高效的创新团队的方法进行了初探。关键词:计算智能;科研训练;创新团队0引言目前,我们要提高自主创新能力,建设创新型国家。高等教育担负着培养创新型人才的重要责任。学生科技活动对于提高学生科技创新能力,培养拔尖创新型人才具有重要意义。而构建了一批锐意进取、大胆创新的大学生创新团队,对提高学生的创新能力和团队协作能力就显得特别的重要。目前就团队理论的研究还有待与深入,用计算智能的基本理论原理与方法来指导建设大学生创新项目团队,是一种跨学科研究的新尝试。1计算智能的基本理论与方法简介计算智能由美国学者James 年首次给出其定义,广义的讲就是借鉴仿生学思想,基于生物体系的生物进化、细胞免疫、神经细胞网络等某些机制,用数学语言抽象描述的计算方法。是基于数值计算和结构演化的智能,是智能理论发展的高级阶段。计算智能的主要方法有:人工神经网络、模糊系统、进化计算等。模糊计算模糊系统以模糊集合理论、模糊逻辑推理为基础,它试图从一个较高的层次模拟人脑表示和求解不精确知识的能力。在模糊系统中,知识是以规则的形式存储的,它采用一组模糊IF—THEN规则来描述对象的特性,并通过模糊逻辑推理来完成对不确定性问题的求解。模糊系统善于描述利用学科领域的知识,具有较强的推理能力。人工神经网络人工神经网络系统是由大量简单的处理单元,即神经元广泛地连接而形成的复杂网络系统。在人工神经网络中,计算是通过数据在网络中的流动来完成的。在数据的流动过程中,每个神经元从与其连接的神经元处接收输入数据流,对其进行处理以后,再将结果以输出数据流的形式传送到与其连接的其它神经元中去。网络的拓扑结构和各神经元之间的连接权值(Wi)是由相应的学习算法来确定的。算法不断地调整网络的结构和神经元之间的连接权值,一直到神经网络产生所需要的输出为止。通过这个学习过程,人工神经网络可以不断地从环境中自动地获取知识,并将这些知识以网络结构和连接权值的形式存储于网络之中。人工神经网络具有良好的自学习、自适应和自组织能力,以及人规模并行、分布式信息存储和处理等特点,这使得它非常适合于处理那些需要同时考虑多个因素的、不完整的、不准确的信息处理问题。进化计算自然界在几十亿年的进化过程中,生物体己经形成了一种优化自身结构的内在机制,它们能够不断地从环境中学习,以适应不断变化的环境。对于大多数生物体,这个过程是通过自然选择和有性生殖来完成的。自然选择决定了群体中哪些个体能够存活并繁殖:有性生殖保证了后代基因的混合与重组。进化计算受这种自然界进化过程的启发,它从模拟自然界的生物进化过程入手,从基因的层次探寻人类某些智能行为发展和进化的规律,以解决智能系统如何从环境中进行学习的问题。2计算智能原理在创新团队实践中的启发从系统论的视角看,创新团队的建设问题是一个复杂系统的优化和控制问题。复杂系统具有:1)自适应性/自组织性(self-adaptive/self-organization)。2)不确定性(uncertainty)。3)涌现性(emergence)。4)预决性(Finality)。5)演化(Evolution)。6)开放性(opening)。而计算智能的这些方法具有自学习、自组织、自适应的特征,创新团队的建设是具有一定的研究价值的。在专家指导下的自学习、自组织、自适应计算智能特点提到,模糊系统善于描述和利用经验知识;神经网络善于直接从数据中进行学习,把人工神经网络与专家系统结合起来,建立一个混合的系统,要比各自单一地工作更为有利。创新团队在相关专家的指导下,突出学生自由组建、自主管理、自我服务的特色。在明确团队任务的前提下对团队人数、组成人员条件及内部控制制度做些原则性的规定,赋予团队负责人充分的权力如决定团队成员构成、支配内部经费、对团队成员进行分工和考核等,保证其对团队工作直接有效的管理。合作与竞争意识计算智能特点提到,进化计算善于求解复杂的全局最优问题,具有极强的稳健性和整体优化性。种群的进化过程就是优胜劣汰的自然选择过程。团队建设的基石是合作与竞争理论。Deutsch早就指出,如果人们处于散乱的、互不相干的独立竞争关系,认为双方目标之间没有关系,那么,在资源有限的情况下,人们会表现得更为自私,彼此之间的利益存在冲突,这种关系会引起组织内耗和人际关系紧张,最终导致低生产率和低创造率。Dcutsch认为,应该使人们在组织中具有共同目标,在共同目标下合作共事。具有合作关系的人们会相互尊重、共享信息和资源,他们会将他人的进步看成对自己的促进,并交流意见和取长补短,现代科学的进步表明,今天每一项科技成果的取得,差不多都是多学科协同作战的结果。大学科研团队的建设就是要很好地贯彻这种理念,在适度的竞争与合作之间构建这种理念。融入计算智能思想的协同学习团队人们在研究人类智能行为中发现,大部分人类活动都涉及多个人构成的社会团体,大型复杂问题的求解需要多人或组织协作完成,师生之间的关系也更强调合作和共同发展。随着计算机网络、计算机通信和并发程序设计的发展,分布式人工智能逐渐成为人工智能领域的一个新的研究热点,它是以智能Agent概念为研究核心。虽然每个智能Agent都是主动地、自治地工作,多个智能Agent在同一环境中协同工作,协同的手段是相互通信。计算智能与分布式人工智能结合则是研究在逻辑上或物理上分散的智能动作如何协调它们的知识、技能和规划,求解单目标或多目标问题,因此这也为设计和建立大型复杂的智能系统或计算机支持的协同学习工作提供了有效途径。选好综合能力强的团队带头人计算智能特点提到,对复杂系统的控制,要用处理各种不确定的智能方法,这就要求团队带头人有处理复杂问题的综合能力。科技创新团队应是由不同类型的人为实现特定的目标组成的群体。激励和聚合大家的力量,负责内部的计划、组织、指挥、协调和控制等方面组织工作,必须要有一位核心人物,即学术带头人。优秀的学术带头人是高校科技创新团队必备的要素。团队的带头人处于沟通、协调团队内外的中心位置,是团队其他成员获得工作方向、具体任务、工作目标等信息的主要来源,是团队维持士气、活力、凝聚力的中心环节和纽带,在很大程度上决定了整个团队的学术水平、科研风格和文化氛围。同时对团队整体加强协调与组织,提高团队的内部凝聚力。加强交流,资源公享计算智能特点提到自适应,进化机制,是建立在信息传输基础上的。团队成员之间进而形成了彼此间紧密合作、资源共享的伙伴关系。通过彼此间的紧密合作,使团队成员不再是一个独立的个体,而是共同承担责任、积极面对挑战的一个集体。在这个集体中,团队成员的合力要远远大于每个成员能力简单相加的总和。因此,在科研团队的建设中,良好的沟通渠道能促进成员之间的团结合作,使组织中的每个成员都为组织的发展倾尽所有。团队成员之间进而形成了彼此间紧密合作、资源共享的伙伴关系。通过彼此间的紧密合作,使团队成员不再是一个独立的个体,而是共同承担责任、积极面对挑战的一个集体。在这个集体中,团队成员的合力要远远大于每个成员能力简单相加的总和。因此,在科研团队的建设中,良好的沟通渠道能促进成员之间的团结合作,使组织中的每个成员都为组织的发展倾尽所有。配备优势互补的成员在计算智能机制的调控,非线性复杂系统有涌现性特征。所谓涌现性,就是肩负不同角色的组件间通过多种交互模式、按局部或全局的行为规则进行交互,组件类型与状态、组件之间的交互以及系统行为随时间不断改变,系统中子系统或基本单元之间的局部交互,经过一定的时间之后在整体上演化出一些独特的、新的性质,形成某些模式,这便体现为涌现性。子系统之间的相互作用,可导致产生与单个子系统行为显著不同的宏观整体性质。涌现性也体现为一种质变,主体之间的相互作用开始后,系统能自组织、自协调、自加强,并随之扩大,发展,最后发生质变,即发生了涌现。3结束语计算智能理论对处理复杂系统的优化和控制问题是有效,计算智能原理在创新团队实践中的启发是多方面的。目前就团队理论的研究还有待与深入,利用计算智能原理与方法来指导建设大学生创新项目团队,是一种新的思路。

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