量子通信論文范文
時間：2023-04-01 02:38:35
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篇1
量子信道的建立速率定義為兩個量子通信節點之間建立量子糾纏對的速率.基于糾纏態的量子通信網絡中節點具有以下三個功能:遠程傳態功能、產生并向周圍節點分發糾纏粒子功能和糾纏連接功能.其中糾纏連接功能由糾纏交換功能和糾纏純化功能組成[2324],采用糾纏連接,可以為不存在糾纏粒子對的節點提供糾纏中繼.在該網絡中,距離較近的節點可直接分發糾纏粒子,建立量子信道,而相距較遠的節點不直接分發高保真度糾纏粒子,需要通過中間節點依次中繼,建立兩節點間高保真度的量子信道.量子通信網絡模型如圖1所示.圖1中個節點以單位密度分布在正方形的二維平面中,分布區域的正方形面積。整個分布區域的節點總數為,各節點在空間中隨機分布,假設在不相交區域中節點數目相互獨立,則節點的分布滿足空間泊松過程.該量子通信網絡有以下特點:1)所有的節點功能相同,可與相鄰節點直接通信,也可通過相鄰節點為中繼與遠處節點通信;2)量子信息通過量子糾纏對傳輸,但節點之間不預先存儲量子糾纏對;3)對于相鄰節點,在通信開始階段,節點中進行糾纏粒子生成,生成的糾纏粒子傳輸至相鄰節點,得到高保真度的糾纏對以供量子信息傳輸。4)對于相距較遠的節點,需要先找到一條可以連接待通信兩節點的拓撲通路.通過通路上節點的糾纏連接操作,在遠距離的節點間得到高保真度的糾纏對.本文分別對該模型下任意兩節點間的量子信道建立速率進行分析,包括基礎鏈路、中繼長鏈路以及趨于無窮大時大規模網絡中遠距離兩節點間的量子信道建立速率.
2量子通信網絡基礎鏈路的信道建立速率
在基于糾纏態的量子通信網絡中,將可以直接通過糾纏粒子分發建立量子信道的節點稱為相鄰節點,相鄰兩節點間通過糾纏粒子形成的量子通路稱為基礎鏈路.不存在基礎鏈路的節點之間可以通過中繼節點之間的基礎鏈路建立量子信道.文獻[25]對基礎鏈路上的信道建立速率進行了分析.基礎鏈路上的一個節點由于內部糾纏粒子的存儲空間有限,所以節點產生糾纏粒子對的頻率也受到限制.假設節點光子產生糾纏粒子操作的頻率為,節點按成功概率生一定保真度的糾纏粒子對,為兩節點之間的距離,為光速,則相鄰兩節點之間成功得到一個糾纏光子對的平均時間。
3中繼長鏈路的量子信道建立速率分析
非相鄰兩節點間如果可以通過中繼節點建立量子信道,則兩節點間的量子通路稱為中繼長鏈路.相鄰節點之間可以直接生成量子糾纏對以傳遞量子信息,但中繼長鏈路上需要各中繼節點通過糾纏連接,消耗中繼節點上的量子糾纏對,從而在源節點和目的節點之間得到高保真度的量子糾纏對,建立量子信道.圖2為僅有一個中繼節點的三節點中繼長鏈路,假設節點Alice為源節點,節點Carol為目的節點,節點Bob為中繼節點,節點Bob和相鄰節點Alice,Carol分別共享量子糾纏對A1-B1和B2-C1.該過程中,節點Bob對位于本節點的量子比特B1和B2執行貝爾基測量,即可得知A1,C1的糾纏狀態.在最大糾纏態情形下,糾纏連接即形成.在非最大糾纏態情形下,糾纏連接概率性形成,。由于各基礎鏈路上糾纏粒子生成和糾纏連接操作的順序不同,可以得到不同的量子信道建立方法,不同的量子信道建立方法對應不同的量子信道建立速率.我們對逐點和分段兩種量子信道建立方法所對應的量子信道建立速率進行分析.如圖3所示,假設一條中繼長鏈路由個節點和1條基礎鏈路所構成,設源節點編號為1,目的節點的編號為,鏈路上的節點和基礎鏈路依次編號.假設節點1和之間已建立量子信道,節點和節點之間也已建立量子信道,對某節點進行糾纏連接操作,可得建立該量子信道的速率。如圖4所示,逐點量子信道建立方法中各個中繼節點上的糾纏生成和糾纏連接操作依次進行,其步驟如下:1)生成中繼節點2與源節點1之間的糾纏粒子對;2)生成中繼節點2和下一中繼節點3之間的糾纏粒子對,中繼節點2進行糾纏連接,使得源節點1與中繼節點3建立量子信道;3)生成中繼節點3和中繼節點4之間糾纏粒子對,中繼節點3進行糾纏連接,使得源節點1與中繼節點4建立量子信道;4)逐點進行,最后生成中繼節點(1)和中繼節點間糾纏粒子對,中繼節點(1)進行糾纏連接,建立源節點1和目的節點間建立量子信道.逐點量子信道建立方法需要在2個中繼節點上進行不相互獨立的糾纏連接操作.基礎鏈路的信道建立速率由量子糾纏分發速率決定.糾纏光子經由光纖或自由空間信道傳輸,再經過本地操作實現量子糾纏分發,該過程所需時間設為常數。
4基于逾滲模型的二維量子通信網絡量子信道建立速率
量子通信網絡的模型與傳統通信網絡模型類似,都可建模為個節點利用傳輸信道進行信息傳遞,所不同之處在于傳統無線通信網絡使用的是傳統無線或者有線信道,而基于糾纏態的量子通信網絡使用的是糾纏粒子構成的量子信道.與經典無線通信網絡的網格劃分相似,可采用逾滲模型對整個網絡特性進行分析.逾滲模型證明通過適當的網絡網格劃分可保證整個網絡的連通性,使得網絡中的任意源節點和任意目的節點總可找到一條中繼鏈路相連,整個網絡中將形成高速公路(highway),高速公路可為其他不在高速公路上的節點提供中繼[16].將圖1中節點數目為的量子通信網絡平面劃分為邊長為的正方形網格,若某個網格中至少含有一個節點,該節點可為相鄰網格中的節點提供中繼,則這個網格視為連通的.由單位密度泊松點過程的概率分布規律,網格中至少含有一個節點的概率為(si1)=1e2,其中si代表單個網格中的節點數.網格邊長足夠大時,可保證網格中至少有一個節點的概率足夠大.當網格連通概率大于二維正方形逾滲的逾滲閾值時,將會出現無限大連通集團,整個量子通信網絡必然是連通的,即網絡中任意兩個節點間存在直接量子信道或者由多個中繼節點組成的量子信道.當網格連通概率大于二維正方形逾滲的逾滲閾值時,將在水平方向和垂直方向由連通的網格依次相連形成大規模的連通鏈路,這種連通鏈路的拓撲結構稱為高速公路.高速公路上分布著大量的中繼節點,且這些相鄰中繼節點之間的最遠距離由網格的邊長決定,使得基礎鏈路的長度最長不超過網格對角線長.高速公路存在于網絡水平方向和垂直方向,源節點找到離自己最近的高速公路入口節點,然后在水平方向的高速公路找到與目的節點垂直距離最近的節點,接著通過該節點沿著垂直方向的高速公路找到與目的節點最近的出口節點.由于高速公路的存在,若源節點和目的節點都在高速公路上,則這兩個節點可直接利用高速公路的中繼作用建立量子信道,若源節點和目的節點至少有一個不在高速公路上,則應先找到最近的高速公路入口節點或出口節點,再通過高速公路中繼,從而建立量子信道。由此可知,高速公路上的基礎鏈路的量子信道建立速率僅與節點的量子存儲空間、網格劃分的對角線長度、給定的量子信息保真度有關,與總節點個數無關,故相對于為常數階.不在高速公路上的節點要先找到離它最近的高速公路節點作為入口節點或者出口節點,源節點與入口節點之間以及目的節點與出口節點之間存在基礎鏈路,該基礎鏈路的量子信道建立速率與總節點個數有關,由于不在高速路的點與最近的高速公路節點的距離不大于log+22[21],故該基礎鏈路的速率。因此對中繼長鏈路而言,分段量子信道建立方法的量子信道建立速率更高.因此我們對長鏈路上使用分段量子信道建立方法進行分析.根據源節點和目的節點分布不同,可分為以下兩種場景.場景1:若源節點和目的節點都在高速公路上,則對于有Ω()個節點的這條長中繼鏈路,基礎鏈路的最長距離由網格劃分的邊長決定,此時基礎鏈路上的量子信道建立速率為常數階,源節點和目的節點成功得到量子糾纏對的速率。所以當量子通信網絡的節點都利用逾滲模型所指出的高速公路進行長鏈路的中繼通信,且采用分段量子信道建立方法時,整個量子通信網絡的量子信道建立速率為Ω(1/).由于場景2的量子信道建立速率小于場景1的量子信道建立速率,整個量子信息網絡的量子信道建立速率上限值由兩者的較小值所決定的,故量子通信網絡的量子信道建立速率為Ω(1/).
5結論
篇2
【關鍵詞】無源互調；接觸非線性；材料非線性；抑制措施
一、引言
近年來，隨著通信系統及其用戶數量大幅增加，移動通信系統中的無源互調產物，已成為影響系統通信質量的重要寄生干擾之一。因此科學有效的分析無源互調機理及測量其產物對提高整個通信系統的通信質量將具有重要的意義。為了比較全面地理解無源互調干擾問題，我們有必要首先了解無源互調的產生機理。在大功率衛星通信系統和移動通信系統中，微波器件的PIM干擾主要來自兩種無源非線性：接觸非線性和材料非線性。前者指的是具有非線性電流電壓特性的任何金屬接觸； 后者指的是具有固有非線性導電特性的鐵磁材料、碳纖維和鐵鎳鈷合金。需要特別指出的是，除了上述兩種無源非線性機理外，還可能存在一些其他的非線性效應，這對無源互調的產生也有一定的貢獻。
二、無源互調的幾種重要的機理分析
（一）接觸非線性機理
接觸非線性主要包括由材料結構和時間相關現象引起的非線性效應。由材料結構引起的非線性產生機理主要包括：由接合面上的點接觸引起的機械效應；由點電子接觸引起的電子效應；由點電子接觸和局部大電流引起的熱效應。由時間相關現象引起的非線性主要包括：斑點尺寸隨著電流的通過而增大；由強直流電流引起的金屬導體中離子的電遷移；引起接觸面相對運動的熱循環；引起接觸面相對運動的振動和磨損；不同熱膨脹系數的器件接觸引起的熱循環；金屬接觸的松動和滑動以及氧化層或污染物的增加。
1.量子隧穿與熱電子發射效應
根據經典的理論，“金屬-絕緣體-金屬”（MIM）式的結構是無法實現電流傳導的。但是，量子理論表明，對于表面氧化層很薄的情形，金屬中的電子可以通過隧道效應穿過勢壘，從一個金屬到達另一個金屬。從上個世紀五六十年代以來，人們對于MIM結構的導電機理做了大量的研究，研究結果表明：量子隧穿和熱電子發射效應是金屬-金屬接觸中產生PIM的兩個重要因素。如果金屬中的電子具有足夠的能量越過介質形成的勢壘從而形成金屬之間的電流傳導，則稱這種現象為熱電子發射電流；反之，當金屬中的電子能量不太高且介質形成的勢壘厚度較薄時，電子將通過量子隧穿效應實現電流傳導。圖1顯示了薄勢壘MIM結構的能帶圖及其相應的導電機理。
圖1 薄勢壘MIM結構的能帶圖及其導電機理
量子隧穿電流通常對勢壘高度、外加偏壓和介質層厚度等參數非常敏感，且具有很強的非線性特性。依據Simmons的研究成果，可由下式計算：
（1-1）
式中，
式中為勢壘高度，單位為eV；為介質層厚度，單位為?；為MIM結構的偏壓，單位為V；為電流密度，單位為A/cm2；為介質層的相對介電常數。
而熱電子發射電流計算公式為：
（1-2）
式中T為溫度，單位為K；k為波爾茲曼常數。
利用式（1-1）和式（1-2），在不同的參數條件下，可以對MIM結構的量子隧穿電流和熱電子發射電流進行計算。結果表明：勢壘高度、外加偏壓、介質層厚度及相對介電常數這四個參數對量子隧穿電流和熱電子發射電流的影響趨勢是一致的，而且熱電子發射電流還強烈地依賴于溫度。這樣，當MIM結構本身的參數相同時，可以通過調節溫度的大小來控制MIM結構的主要導電過程。
2.微放電機理
微放電是在真空條件下大功率強微波電場作用下發生的一種射頻擊穿放電現象。為了簡要描述微放電機理，我們以真空中的平行板為例。假設電子數為N的很多電子在時從一個極板（）發射（如圖2），在RF電場驅動下到達另一極板（）。通過撞擊，發射許多電子（數目為），為這次特別撞擊的二次電子倍增系數，它是撞擊能量和表面材料的函數。如果在狹縫中的飛行時間約等于RF周期的，或者等于RF周期的奇數倍，那么新發射的二次電子就可能被加速，直到再次撞擊的極板，引發個二次電子的發射，式中是第二次撞擊的二次電子發射系數。經過n次撞擊后，放電后的電子數為。圖2是時的微放電示意圖。
圖2 微放電示意圖材料非線性機理
（二）材料非線性機理
1. 鐵磁效應
鐵磁材料具有很大的磁導率，在強磁場下會產生飽和，并隨磁場非線性變化，顯示出磁滯特性。鐵、鎳、鈷及其合金、鑭系元素（如稀土）等都是鐵磁材料，它們能引起很強的PIM產物。鐵磁非線性是由含有鐵磁材料的金屬器件在導電時因隨電流流動使導體電路磁導率產生變化引起的，這和一個電路電感的非線性變化非常相似，它導致兩個或兩個以上信號產生非常強的PIM產物。這種非線性是一種磁飽和畸變的形式，且不隨時間而變化，通常情況下比普通的接觸非線性好得多（如圖3所示）。
圖3 鐵磁非線性
2. 電熱效應
近期的一些研究報導了微帶傳輸線上電熱引起的PIM產物。電熱引起電導率的調制是傳輸線上PIM的支配性的物理機理，PIM的產生是由電流相關的非線性引起的。電熱效應的基本過程是：導體中電流產生焦耳熱，產生的熱將跟蹤電信號的包絡，熱的變化引起溫度的變化，進而引起電導率變化，而電導率的變化反過來會影響導體中的電流，電流的變化必然導致焦耳熱的變化，并進一步影響到電導率。這是一個不斷反饋的過程，這種變化會在集總微波終端和衰減器上產生PIM失真。
（三）其他非線性效應
1. 表面效應
金屬表面的磨損或污染可能會引起PIM失真，這種現象叫做表面效應。雖然人們普遍接受銅越粗糙產生的PIM電平越高的觀點，但相關聯的物理機理仍很模糊。表面焊接層對PIM的影響如圖4所示。由圖可知，缺少焊接層會引起更高的PIM產物，這是由于銅輕微地粘在基板上，降低了接口質量。
圖4 三氟甲基焊接對PIM的影響
金屬表面的磨損也會影響PIM的產生。在表面粗糙度的測試中，相對于電流方向做橫向和縱向的擦磨處理。當殘余PIM電平為-144dBm時，橫向擦磨可使PIM電平增加13-22dB，而縱向擦磨使PIM電平增大1-4dB。綜上所述，表面效應對PIM的產生是有貢獻的。
三、無源互調的抑制措施
研究了無源非線性的類型和機理以后，為了盡量避免PIM產物帶來的影響，我們可以采取若干措施使通信系統中的無源互調產物降到最低。其抑制措施主要包括以下幾個方面：
（1）在通信系統中輻射信號能夠到達的地方或者附近，盡量不要使用鐵氧體、鈷、鎳、不銹鋼等鐵磁材料。如果必須使用，那么必須涂上一定厚度的銀板或銅板。
（2）將金屬接觸減至最少，特別是松動接觸和轉動連接。如果確實不可避免，那么在這些接觸或連接上應提供絕緣或可能的替代電流路徑。
（3）在電流路徑中要避免使用調諧螺釘或金屬-金屬接觸的活動器件，如果非用不可，應將它們放在低電流密度區域。
（4）保持熱循環盡可能小，因為材料和金屬結的膨脹和收縮能夠引起較大的PIM干擾。
（5）提高線性材料的連接工藝。若有可能就用捆綁連接，但要確保這些連接是可靠的，無非線性材料、無裂縫、無污染或無腐蝕。
（6）在傳導路徑中應使用較大的導體或金屬之間有更大的接觸面積來保持低的電流密度。盡量減少粗糙表面和尖銳邊緣暴露在輻射信號區域。
（7）使用同軸電纜時，最好選用剛性屏蔽電纜。當使用編織電纜時，應選用最高填充因子的編織物。編織物不能用鐵磁材料制造，銅鍍銀是最好的編織材料。電纜長度應盡量減至最短，特別是使用軟波導或軟電纜時。
（8）非線性元件，如集總虛擬負載、環形器、隔離器和某些半導體器件的使用應減至最少。
（9）高功率發射信號和低電平接收信號之間應由濾波器和物理分離法達到良好的隔離。如果將這兩路信號設計成各自獨立的信道，獨立的發射、接收天線，則PIM產物可以得到很好的控制。
（10）頻率計劃應考慮高階PIM產物，因為它們在某些通信系統中可能是潛在干擾信號。
（11）如果高低功率信號不可避免地要使用一個公共信道，那么降低PIM的出發點是合理地選擇發射頻率和接收頻率。在多通道通信系統中，完全分離收發頻率是不可能的。因此減小PIM干擾的最佳途徑是把收發頻率盡可能離得遠些。
（12）采用合理的焊接，且盡量保證焊接面光滑，如果焊接面不光滑或有毛刺時也會導致PIM的產生。
（13）防止通信系統各種器件的銹蝕，盡量不要用手觸摸元器件。在使用同軸電纜之前應從端器件開始逐一清理干凈，接插件接頭在每次使用后均應清洗。切記不要將接插件浸入液體清洗劑中，因為這樣會使污染物進入其內死角。
除了上述措施外，良好的工藝、仔細的計劃、嚴格的質量控制和高標準的操作維護措施同樣非常重要。應注意的是，雖然在設計和制作階段適當注意細節可以大大降低PIM電平，但是一個完全沒有PIM干擾的通信系統是不可能存在的。
四、結論
通過對無源互調干擾的產生機理及其抑制措施的研究，我們明白了微波器件的PIM干擾主要來自兩種無源非線性：接觸非線性和材料非線性。接觸非線性指的是任何具有非線性電流電壓行為的接觸引起的非線性；材料非線性指的是具有固有非線性導電特性的材料引起的非線性。從接觸非線性機理、材料非線性機理和其他非線性效應三個方面，對無源互調的產生機理進行了分析和討論。最后給出了通信系統中無源互調干擾的主要抑制措施。這將為下一步無源互調的分析與測量研究打下堅實的基礎。
參考文獻：
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篇3
關鍵詞：低壓集抄；檢測裝置
Abstract: in this paper the author introduces the technical scheme of low pressure test device, focuses on the instructions of the principle of two detection methods.
Keywords: low voltage set copy; Detection device
中圖分類號：TU71文獻標識碼：A 文章編號：
0 引 言
由于缺乏相應的軟、硬件測試手段，無法模擬現場的各種工況，難以發現低壓集抄系統的產品質量隱患，亟需研制一種面向低壓集抄系統的檢測裝置，對低壓集抄系統各組件的功能和性能進行一體化測試。
1 技術方案
1．1 檢測裝置的結構
采用一柜一掛表架的分體式結構，數字信號源、功率放大器、標準電能表裝在柜中，其余部分不在掛表架中。掛表架采用兩排結構，上排設置12個單相電能表表位，下排設置2個集中器位、2個采集器位、3個三相電能表表位。電流接線采用壓接式，其余采用插座接線的方式。三相平衡設計。總體框圖如圖l所示。每個電能表位置提供1個電能表校驗脈沖輸入接
圖1檢測裝置總體框圖
口，1個時鐘信號輸入接口，2~RS485通信接口。配置各類專用的虛擬電能表，支持通過RS485和電力線載波接口與集中器和采集器的通訊，并且可根據用戶需要，擴充支持微功耗無線和藍牙方式。配置測試各種集中器所需的以太網、RS232接口、GPRS／CDMA調制解調器、PSTN調制解調器和PSTN換機。
1．2 檢測裝置具備的功能
檢測裝置不僅可按照集中器上行通信規約和電能表通信規約進行系統通信規約的檢測，而且可以對集中器、采集器、用戶電能表等設備實時走字，測試集抄系統運行工況。能對集中器、采集器、用戶電能表進行時鐘準確度測試。能依據GPS時鐘對集中器、采集器、用戶電能表進行授時。
采用數字化程控信號源，模擬出集抄系統運行環境，通過加快時鐘節拍，利用虛擬電能表產生測試所需的電能表數據，配合可設置的測試策略，使得系統歷史數據的測試時間大為縮短，提高測試效率。
2 硬件單元
檢測系統主要由數字信號源、功率放大器、標準電能表、誤差處理系統、虛擬多功能電能表、GPS時鐘頻率源、功耗測試儀、運行環境模擬電路、通信線路、IDE測試環境和PC機等組成。
2．1 分布式MCU控制系統
整個檢測裝置屬于一個分布式控制系統，是多個MCU系統的集成，核心主控CPU由PC機承擔，裝置控制部分MCU的通信關系如圖2所示。
圖2 控制部分CPU通信關系圖
DSP信號源的MCU為TMS320F2407A；控制及通信部分的MCU為P89LV51RB2，通過外擴四路UART接口分別連接輸入脈沖切換電路、表位485接線切換電路、誤差處理電路和標準表。電表485通信板的MCU為AT89S52。
以上各功能模塊之間通過RS232C和CAN總線進行通信。
2．2 高精度數字信號源
采用高速DSP和高速D／A轉換器實現直接波形輸出，波形輸出的工作過程完全由DSP程序和算法控制，當DSP收到需要調節輸出量的指令后，重新計算和刷新該量的輸出量波形表，采用AD587來保證參考電壓的穩定。并根據l6位A／D轉換器的高精度輸入采樣值進行分析調整，以實現閉環控制。利用DSP強大的實時運算能力，實現數字信號源的各種功能，包括諧波、升降控制、相控波形和波群控制、電壓跌落和中斷等功能。
2．3 功率放大器
采用成熟穩定的工頻精密AB類功率放大器，它是專門為放大校驗用電壓、電流信號設計的電路，具有較窄的通頻帶(40Hz-lkHz)，輸大的時間常數和輸深的反饋量，適合放大穩態信號，具有很高的穩定性和準確度。
功放管采用的是10對安森美公司的MJ15024和MJ15025，主要通過精確設計和升流器(升壓器)的匹配、繼電器動作時序、末級輸出管的過流保護、反電勢吸收等來保證可靠性。若發生電壓短路和電流開路，則輸入波形和輸出波形有較大的差值，反映在差值檢測電路上，就能輸出保護信號給CPU，CPU就能進行相應的操作實現保護。
2．4 測試方式切換電路
由于既具有電力線載波集抄測試功能，又具有電能表誤差測試功能。因而檢測裝置須對單相電能表校表狀態、三相電能表校表狀態、集抄系統測試狀態進行切換。同時依照集中器、采集器、電能表之間的接線和從屬關系，也經由切換電路進行設置。運行環境模擬切換電路主要分兩部分，如圖3所示。
圖3 測試方式切換電路框圖
2．4．1 電壓、電流接線方式切換
通過四常開四常閉的220V接觸器切換電路實現：
(1)抄表系統測試時所有電壓接通，使載波通道可以建立物理連接；
(2)校表狀態時，隔離電壓互感器接入，電流回路串聯，實現高精度誤差測試。
2．4．2 小信號切換
通過小信號繼電器切換電路，選擇用戶電能表或虛擬電能表的RS485接口與選定的集中器、采集器相連。
2．5 時鐘頻率源
GPS衛星上都安裝有銫原子鐘，因而具有很高的頻率準確度和時間準確度，本裝置的GPS接收模塊采用RS232與PC機相聯， 通訊協議是標準的NMEA-0183。對GPS接收模塊送出的內容進行解碼，就可以得到所需的時鐘信息，可以用于對外接設備進行授時和比對，授時精度
2．6 通信電路
由兩塊8口的MOXA工業級多串口卡、RS232-RS485轉換電路、PSTN交換機、PSTN調制解調器、GPRS調制解調器、以太網交換機等組成。
3 測試原理
測試方法有實際運行方式與虛擬運行方式兩種。
3．1 實際運行方式
檢測裝置提供了12只單相電能表位置和3只三相電能表位置，并提供2只采集器位置和2只集中器位置，通過不同的連接線配置測試所需的應用環境，通過軟件控制信號源的電壓、電流、相位，測試軟件通過GPRS無線公網對集中器抄讀電能表運行數據，完成集抄系統實際運行方式的測試。
3．2 虛擬運行方式
檢測裝置用軟件模擬現場運行的電能表，通過集中器、采集器與虛擬電能表進行通信，虛擬電能表的數據通信協議遵循DL／T645規約。完成集抄系統虛擬運行方式的測試。
虛擬電能表硬件部分，通過共6個串行口與外部進行數據交換。其中2個串行口轉換成RS485接口用于模擬臺區總表，接人到集中器臺區總表接口；2個串行口轉換成RS485接口用于模擬用戶RS485電能表，接入到采集器的RS485口；另2個串行口分別通過青島東軟的PRO-II型抄控器和北京曉程的DEMO-PL3201調試器轉換成兩種不同的載波接口，用于模擬用戶載波電能表，接入到集中器的電源線。
用虛擬電能表軟件包模擬l至n塊電能表，通過當前調置的電壓電流和相位值，縮放比率，起始時間等參數自動進行走字。
試驗時發送消息，調用計電量子程序，計時終止時，再發送消息，關閉計電量子程序，如果是運行期間跳過某個階段，只需再加送一次結束時間，虛擬電能表會自動計算跳過的某個階段的電量，并實現電量的累加，使得在現場需運行很長時間，在虛擬電能表模塊可以在較短的時間內完成。還可以通過時鐘加速運轉方法進行加速走字，加速的電量自動計算更新。
4 結束語
檢測裝置提供集中器上行通信、集中器下行通信的通信方式。
參考文獻：
1丹梅 ；自動抄表系統幀中繼技術及其實現 [期刊論文] -儀表技術2002(01)
篇4
關鍵詞：非經典計算；算法設計與分析；智能科學與技術
1背景
智能科學與技術是人工智能方向的重點交叉學科，是一個包含了認知科學、腦科學、計算機科學的新興學科。按照教育部學科專業目錄，智能科學與技術是一級學科計算機科學與技術下的二級學科。如何在4年的本科教學過程中，既立足于計算機學科內容，又突出智能專業的特點，體現該專業區別于計算機科學專業的特色，培養一流的智能人才，是眾多智能專業積極探索的問題。
本著幫助學生建立寬廣厚實的知識基礎，使學生將來能向本專業任何一個分支方向發展，并能掌握本學科發展的最新動態和發展趨勢，深刻領會本學科與其他相關學科區別的目標，廈門大學智能科學與技術系于2012年合理調整了專業培養方案，制定了一套突出專業特色和個性的教學大綱，課程體系分為學科通修課程、專業必修課程、專業選修課程。其中，專業必修課程細分為智能基礎類課程、軟件理論類課程及硬件基礎類課程3個不同類別。在智能基礎類課程中，開設非經典計算課程。該課程是廈門大學智能科學與設計系最具特色的課程。
該課程以軟件理論類課程算法設計與分析為先導課程，在本科三年級的第一學期先講授算法知識，在同一學年度第三學期講授非經典計算的內容。教師首先介紹經典算法設計與分析中的各種傳統算法，借由經典算法發展過程中遇到的困境問題引出非經典計算的內容，前后呼應，有助于學生在智能計算上獲得完整的系統學習。
2非經典計算在智能科學與技術專業本科教學算法體系中的地位
算法設計是智能科學與技術專業中的核心內容。本科專業4年的專業教學計劃由4門核心課程構成算法體系的主線，包括高級語言程序設計（本科一年級學科通修課程）、數據結構（本科二年級方向必修課程）、算法設計與分析（本科三年級方向必修課程）、非經典計算（本科三年級方向限選課程）。這4門課程的教學內容和組織結構完整地構成了算法體系結構。以圖靈獎獲得者、pascal之父Niklaus Wirth提出的著名公式為參照，即Algorithm+Data Structures=Programs，算法體系以培訓計算機方向學生掌握編程能力，獨立完成分析問題、設計方案、解決問題的綜合能力為主要目標；在這個體系中，程序語言是基礎，數據結構是內涵，算法是框架。
在算法體系中，這4門課程以循序漸進的方式展開，注重對學生算法思維的培訓。
（1）高級語言程序設計講授的是c語言程序設計，通過對C語言的詳細介紹，讓學生掌握程序設計方法和編程技巧。作為初始啟蒙課程，選擇C語言作為程序教學語言，是因為C語言的使用廣泛，擁有嚴格完整的語法結構，適合教學。
（2）數據結構重點講授各種常用的數據表示邏輯結構、存儲結構及其基本的運算操作，并介紹相關算法及效率分析。教師通過在一年級對包括C語言在內的其他程序設計過程的訓練，加人對數據結構中各種數據的邏輯、存儲結構的表示和運算操作，從數據結構的角度闡述典型算法，并簡單介紹算法的效率分析，這是對程序設計訓練的進階內容。
（3）算法設計和分析主要介紹算法設計與分析的基本方法以及算法復雜性理論基礎。我們在本科三年級引入算法設計與分析課程，從算法的抽象角度總結和歸納各種算法思想，包括遞歸與分治法、貪心法、動態規劃法、回溯法、分支定界法、高級圖論算法、線性規劃算法等，最后闡述算法復雜性的分析方法、NP完全性理論基礎等計算復雜性的基本知識及完備性證明概要，重點闡述算法思想，從復雜性角度比較和分析不同的算法。上述（1）、（2）和（3）的內容構成了計算機學科通用算法體系的教學過程。
（4）非經典計算主要討論何為計算的本質以及經典計算在計算能力上遇到的困境，以此為契機討論自然計算――生物計算、集群計算、量子計算等內容。算法設計和分析的最后一個章節是對算法復雜性的分析方法及NP完全性理論基礎的介紹，不可避免地會討論到現代電子數字計算機體系在計算能力上的瓶頸以及由NP完全問題（Non-deterministic Polynomial），號稱世界七大數學難題之一的經典問題，引出對經典計算機體系的深層思考，進一步引導學生思考如何解決計算能力的瓶頸問題。這是教師設計非經典計算課程的出發點，也是對算法體系更完整的補充和更深層次的探討。
此外，我們還需要對授課學期選擇進行考慮。廈門大學實行三學期制度，在第三學期內開設的課程大多是實踐類課程及前沿技術介紹課程。在本科三年級的小學期階段，學生基本完成了智能專業大部分必修課程的學習，擁有了一定的計算機基礎和學科素養。這時，依賴學生已經具有的數據結構與算法的基本知識，可以將學生的學習引向如何理解計算的本質；再從計算本質出發，由易到難，介紹采用非計算機的不同計算媒介和方法，例如DNA計算、元胞自動機、集群計算等知識，結合計算機模擬程序加深認識。在逐步加深學生對非經典方法計算的理解之后，再引入量子信息與量子計算。至此，智能專業關于算法體系的整體構建已基本完成。
3非經典計算課程內容大綱
非經典計算課程的主體課程內容以專題形式展開，分為5個部分。
第一部分：計算本質。從什么是計算人手，列舉各種計算的形式，由數字的計算到命題的證明，由數值計算到符號推導，引出計算本質的廣義定義，“計算是從一個符號串f變換成另一個符號串g”，即從已知符號（串）開始，一步一步地改變符號（串），經過有限步驟，最后得到一個滿足預先規定的符號（串）的變換過程；進一步展開對什么是計算、什么是可計算性的討論，展開介紹計算理論上4個著名的計算模型――般遞歸函數、λ可計算函數、圖靈機和波斯特系統；最后歸結到丘奇?圖靈論點。以上是第一條主線，第二條主線從計算復雜性角度人手，討論在經典算法中難解決的NP完全問題，提出在經典計算體系中隨著輸入數據規模增大而難以計算的瓶頸，從而引發學生對于經典計算的思考。
第二部分：智能計算機的發展。這個部分主要討論計算機硬件的發展歷史，即從原始時期的計算工具，到現代計算機的4個發展階段：史前期、機械式計算機、機電式計算機、電子計算機。教師從模擬型計算機到數字型計算機，闡述馮?諾依曼關于計算機五大基本組成對現代計算機體系結構的影響及其帶來的限制；從硬件角度提出非經典計算機的討論，鼓勵學生對現代智能計算機硬件進行調查。
第三部分：DNA計算。主要闡述DNA計算的基本原理，并以旅行商問題為引子，展開經典計算難解決問題的討論，重點介紹第一個由DNA計算模型解決的問題――L.Adleman構建的7個節點的DHP，并著重指出DNA計算潛在的巨大并行性和待研究的問題；然后介紹R.Lipton用DNA實驗解決的另一個NP問題――可滿足性問題（SAT）；最后將DNA計算與軟計算結合，闡述粘貼模型以及DNA的軟計算模擬與遺傳算法的對比。對于DNA計算強大的并行性，以具體的算法實例加以詳細闡述和說明，教師應指出分子計算的優缺點以及在計算能力上的巨大潛力。
第四部分：細胞自動機和集群計算。這個部分主要討論群體計算，一方面，從細胞自動機的形式化闡述及其所帶來的哲學意義出發，描述細胞自動機在計算機交叉學科上的運用；另一方面，介紹集群計算，以歐盟“藍腦計劃”為出發點，闡述如何從硬件體系和軟件體系上用計算機架構類神經元的協同合作方式。
第五部分：量子計算。從基本的量子力學知識開始，完整闡述量子計算的基本概念、量子信息、量子計算機和量子通信。量子計算機的構建除了要包含最基本的操作外，還需要介紹基本的量子計算機體系結構、計算載體等知識，加深對量子計算的理解，最后介紹的量子通信。這種已經應用在實際生活中的量子計算，更貼合實際。
以上5個專題，結構清晰，分工明確。第一部分討論經典計算的困境，第二部分討論經典計算機的發展瓶頸，從第三部分開始，引入非經典計算模型，分別從生物學和計算機科學的交叉學科DNA計算、細胞自動機和集群計算、量子計算3個方面進行學習。5個專題，完成了對非經典計算中前沿熱門計算模式的闡述，引導了學生對于前沿學科的認識和思考。
4非經典計算課程授課方式
本課程屬于本科三年級第三學期的課程，授課除了上文提到的內容之外，另一個更重要的方面是引導學生對學科前沿以及熱點內容的跟蹤和思考。因此在教學方式上，我們采取了教師授課及學生調查報告相結合的形式。教師上課對應課程的基本內容，學生調查報告對應學科前沿跟蹤與思考。
5個專題內容的授課經過了如下設計。在每個專題的授課結束后，布置相關專題內的一些熱點、難點問題供學生課后查閱、討論和思考。每個專題由學生自主報名，學生需要對相關內容進行跟蹤，查閱近5年的科技文獻，總結出論文綜述，并準備10分鐘左右的課堂報告，教師針對課堂報告指出相關的問題，由學生課后進行進一步的思考和再次的文獻查閱，形成最終報告后提交課程論文。
這樣的課程設計安排，可以很好地實現教學相長。在學生方面，促使學生除了上課聽課，必須主動參與文獻的查詢過程，主動對授課內容或延展部分的概念進行思考。由于提供給學生選擇專題的自由，所以也可以大大提高學生的積極性，讓學生可以從感興趣的角度對本門課程涵蓋的內容進行調查，從而獲得更加深刻的上課體驗。最后，由于每個學生選擇的題目必須提前匯總，不能與別人重復，所以在其聽取其他學生的報告過程中，學生可以更廣地拓展自己的知識面。對于授課教師而言，能夠保持對該門課程研究現狀的實時性跟蹤，更加全面地更新課程內容，還可以將學生查閱的重要理論和知識補充到課程基本內容中，同時促進教師與學生之間的互動，活躍課堂氣氛，提高教學質量。
5關于非經典計算課程的幾點思考
課程從廈門大學智能科學與技術系建系之初開始構思和授課，在授課過程中不斷調整教學內容和課程設計，緊緊圍繞學生的反饋完善課程建設。關于非經典計算課程的幾點教學經驗可以總結如下。
1）增加課時，優化對課程設計的安排。
2015年開始，由于學科教學計劃的調整，非經典計算課程由最初的20課時拓展為30課時，集中在本科三年級第三學期進行講授，一共5周，每周6課時。課時安排上，除了增加教學內容，更加強了對學生的文獻查閱和報告部分的考查。在論文報告環節，爭取做到有目標、有指導、有結論、有總結。學生所做的報告除了在初始選題階段要有區別之外，還要求有一定的文獻查閱難度。從選題確定，到針對報告指出具體的問題，要求學生根據教師指出的問題進行進一步的思考和資料查閱，最后形成論文。這樣的安排貫穿整個課程的全過程，學生的參與度獲得了極大的提高。對于教師而言，在學期末總結學生所做的報告內容，并增加本門課的知識點覆蓋程度，對教學也有比較大的促進作用。
2）課程考核方式上的設計。
非經典課程屬于必修課程，在考核方式上除了提交論文外，也必須要有必要的考試環節。在考試環節中，主要考查學生對教師上課內容的理解。在具體授課中，教師從經典計算到非經典計算進行講解，也從算法角度給出了非經典計算強大計算力帶來的改變，既延續了經典算法課程中對算法的介紹和討論方式，又對比了典型問題在經典算法和非經典算法中的不同解決方式。這樣的授課內容作為對算法體系基本知識點的考查，以閉卷考試內容來設計，是十分合適的。課程延展部分的開放知識點由學生的論文及報告內容進行評分衡量。最后，我們將兩個部分的成績作為本門課程的最終成績。
3）課程教材的選定。
由于本門課程是廈門大學智能系的特色課程，所以國內并沒有合適的教材作為授課使用。在積累了幾年的教學經驗后，我們準備著手進行教材的編寫。如何選定更加合理的專題、更為廣泛而前沿的知識，這關系到智能專業對這門課和教材的全局考量。
篇5
會議開幕式由學會常務理事、中國科學技術大學韓正甫教授主持，中國科學技術大學副校長朱長飛、安徽省委辦公廳副主任、省密碼管理局局長徐飛、中國科學院院士郭光燦分別致辭，開幕式還安排了學會會士頒證儀式，在歡快的樂曲聲中，蔡吉人、郭光燦院士為中國密碼學會首批7位會士頒發了會士證書。
本次會議就密碼學的理論和應用進行了廣泛的學術交流，重點討論密碼學理論方面的前沿進展，內容涉及密碼學各研究領域，包括：基礎算法和理論、對稱密碼、公鑰密碼、量子密碼、數字簽名、信息隱藏與水印等。這些論文反映了我國當前密碼學的研究動態，也展現了我國密碼學研究與應用的實際水平。
為提升中國密碼學會年會的整體水平，也為了給參加中國密碼學會年會的國內學者提供良好的學習交流機會，大會還特別邀請了6位國內外知名的密碼學家進行演講并回答現場提問。圖靈獎獲得者，以色列魏茨曼科學研究所教授、著名RSA算法創始人之一Adi Shamir，作了題為“Improved Attacks on Multiple Encryption”的報告，該報告介紹了一種新的針對多重加密的攻擊方法；中國科學院軟件所張振峰研究員的報告題目為“Proxy Re—encryption： Strong Security， Efficient Construction and Non—interactive Opening”；中國科學技術大學的李宏偉博士介紹了量子密碼安全性相關研究的思路和最新進展；來自丹麥工業大學的Christian Rechberger教授作了題為“Cryptanalytic ideas applied to AES and SHA”的報告；威斯康星大學（密爾沃基）的許光午教授討論了數論和代數中許多優美的思想和構造在密碼設計、分析和算法中的應用；清華大學白國強教授回顧和總結了利用集成電路技術實現密碼算法的歷史和現狀，介紹了當前利用集成電路技術實現密碼算法時所面臨的挑戰和主要問題，并對新技術突破性的發展將如何影響密碼學發展提出自己的看法。
本次會議首次增設了自由討論環節，讓密碼學界特別是青年學者們有一個自由發表自己觀點和見解的場合，可以說開辟了一個自由學術討論的環境，對學術新人的成長起到了很好的推動作用。
本次大會不僅重視理論的創新，也同樣重視實踐和應用，在中國密碼學會領導的支持下，大會不僅得到了承辦單位中國科技大學的全力配合，更得到了協辦單位國網電力科學研究院通信與用電技術分公司和北京中電華大電子設計有限責任公司的大力支持。兩家企業也在會上展示了密碼學在產業和市場應用方面的經驗、成果，并指出了面臨的難題和密碼學應用研究的新方向。這些創新環節也都得到了參會者的肯定。
會議休息期間，主辦方還組織參會代表參觀了中國科大校史館、少年班以及合肥市內著名景點包公祠、李鴻章故居等，宣傳了中國科大的文化和理念以及合肥的人文歷史，給每一位參會者留下了深刻而美好的印象。閉幕式上，裴定一理事長就中國密碼學會的年會改革方案做了詳細的說明，高
度贊揚承辦單位中國科學技術大學的優質組織和服務，為年會優秀論文頒發了證書，并宣布下一屆年會承辦單位為福州大學。
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關鍵詞：網絡營銷；大數據；應用措施
中圖分類號：F719 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）012-000-01
前言
現代科技技術的發展催生了“大數據”，大數據的產生不僅變革了信息技術，還為人們提供了有效方法，極深遠地影響了社會經濟等各個生活領域，促使各個企業開始實行網絡營銷模式，開展網絡營銷業務，本文就這個方面開始探討網絡營銷中應用大數據的措施。
一、大數據和網絡營銷
大數據的意思簡而言之就是大量的數據，深層含義是使用現代化的先進計算機技術，處理非人力或常規處理技術所能處理的大量數據，傳統處理技術很難處理這些大量的數據資源，因此導致資源利用率低，鑒于現代化進程加快的背景，每天都會產生大量的數據，時間的推移只會讓這些數據以滾雪球的速度增長，資料顯示，互聯網每天產生的數據有40ZB，所以，現代網絡營銷中，依托大數據，很多企業往往擁有大量的數據資源，但數據處理技術卻不成熟，難以處理大量的數據。但企業在進行業務工作時，統計各個環節、統計分析客戶和市場數據都會產生大量的數據， 怎樣有效管理和利用這些大數據，對許多企業而言是一個比較嚴峻的問題。而進行網絡營銷又離不開這些大數據，因此，做好計算機大數據處理技術十分重要。
二、大數據下的網絡營銷模式更新
科技的發展促進了計算機技術的發展更新，網絡營銷中利用計算機技術，可以有效匯總大量的有用信息，創建一個基于大數據的網絡營銷模型。大數據之下，網絡營銷若想長久發展就必須不斷更新，利用新技術不斷摸索新方式。
（一）建立商品關聯挖掘網絡營銷模式
商品關聯挖掘營銷是指在某種特殊聯系的基礎上將兩種商品放在一起，進行營銷推廣，比如，美國的經典案例，啤酒和尿布，銷售商將這兩種商品放在一起銷售，表面看起來這兩種商品似乎并沒有什么聯系，但實際上卻大有門道，許多美國婦女由于做家庭主婦非常忙，沒有時間買尿布，所以往往讓愛人下班時去買，將尿布和啤酒放在一起，人們在購買尿布時就會順手買些啤酒，這就是尿布和啤酒之間的特殊聯系。這種商品關聯挖掘網絡營銷模式需要以大數據為基礎探索商品之間的聯系。
（二）建立基于大數據的社會網絡營銷模式
使用社會數據進行網絡營銷會產生大量的數據，具體案例有利用QQ、微信等社交媒體，在這些社交媒體上廣告，增加產品銷量，比如，紅米手機在QQ空間里廣告，通過大量轉發，達到了很好的宣傳效果，從而大大提高了紅米手機的銷售量，甚至超出了售前預期銷量，這就是利用大數據進行社會網絡營銷模式的優秀案例。
（三）建立基于大數據的用戶行為分析營銷
在大數據背景下建立用戶行為分析營銷模式意指通過記錄和分析用戶的上網數據，總結出用戶的喜好和經濟水平，篩選出有價值的潛在客戶，對其制定一對一的營銷計劃。這種營銷模式具有很強的針對性，目前基于這種營銷模式還開發出了一種新的社交工具――云信，它可以依據消費者發出的產品評價和社交歷史記錄自動分析消費者對產品的喜好程度，建立一個用戶系統，為網絡營銷提供大量的、潛在的、有購買欲望的客戶。
（四）建立基于大數據的個性化推薦營銷
網絡營銷模式中，基于大數據背景下的個性化推薦營銷模式是非常重要的模式，在目前的一些社交網絡平臺中，比如微信、微博、知乎等，用戶可以根據自己的喜好建立屬于自己的社交圈，在自己的社交圈中隨時隨地自己喜歡的信息，利用大數據，銷售者可以收集這些用戶喜歡的信息，分析消費者的心理需求，利用快速的網絡傳播速度和目前龐大的社交群體，進行個性化的商品推薦，這種營銷方式和用戶行為分析營銷方式有很大的相同點，也具有極強的針對性。
（五）建立現代通信的大數據分析營銷模式
現代通信數據分析營銷模式的運用在實際生活中的例子有很多，其中比較有名的有淘寶中量子恒道統計，它主要有兩種功能，一種是量子恒道網站統計，另一種是量子恒道店鋪統計，網站統計主要是統計客戶和第三方的一些數據和內容，比如網站訪問量，全面監控數據變化，同時通過分析收集的互聯網數據，歸納總結客戶的網絡使用規律，根據分析結果制定相關的網絡營銷策略，量子恒道店鋪統計通常是實時統計淘寶店鋪在運營中產生的數據，利用這些數據對店鋪作出相應修改，吸引客戶。
三、網絡營銷中應用大數據應注意的問題
以上是幾種基于大數據基礎的創新網絡營銷模式，利用大數據，網絡營銷可以實現無數種新型模式，但要達到高效利用大數據還需注意幾下幾點：第一，加強網站建設和運營管理，企業要進行網絡營銷首先是要建立一個公共網站平臺，通過網站平臺顧客可以對企業有一個初步的了解，能否給顧客留下好印象，使其對企業產品感興趣就看網站建設如何，所以，加強網站建設非常重要，建立好網站后還要對其進行運營管理，維護好網站，實時更新資訊，吸引受眾；第二，建設一支復合型網絡營銷人才隊伍。成功的網絡營銷離不開好的人才隊伍，人才隊伍是網絡營銷的基礎，企業應重視人才吸收，培訓現有人才，組間一支高素質、高技能的網絡營銷人才隊伍；第三，積極使用網絡營銷新手段。在現代社會，科技技術日新月異，企業要做好網絡營銷必須及時跟上時代潮流靈活使用網絡營銷新手段，比如利用最流行的通信軟件推廣企業品牌。
四、結束語
互聯網信息技術的不斷進步不僅產生、更是加速了網絡營銷的發展，網絡營銷與傳統營銷手段相比，它依托網絡平臺，減少了廣告宣傳費用，不僅可以為企業減少成本投入，更是增加了利益收入。
參考文獻：
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篇7
如果單個光子所能攜帶的信息量大幅度增加，將極大地提高量子通信的效率，同時還可以提高量子密鑰傳輸的安全性，并在量子力學的一些基本問題研究方面有非常重要的應用。（來源：《科技日報》2013年10月12日）
美國發明生化電子人
據美國媒體13日報道，一批美國工程師利用人造器官、肢體和其它身體組織，成功組裝出會呼吸、說話和走路的逼真生化電子人（bionic man），11月11日在紐約國際動漫展公開亮相。
將播出紀錄片《不可思議的生化電子人》（The Incredible Bionic Man），描述這些工程師如何利用人造腎臟、血液循環系統，一直到植入式電子耳和視網膜等組件，組裝能夠實際運作的機器人。
主持這項計劃的影子機器人公司主管沃爾克說，他們利用全球各地17家廠商提供的組件組裝生化電子人，以期顯示醫學已有多大的進展。
他說，這具機器人身高6.5英尺（約1.98米），擁有大約六、七成真人的功能，能在Rex助步機協助下，走動、坐下和站立。它配置的人工心臟，能夠利用電子工具跳動和促成人造血液循環，像人類一樣輸送氧氣。它也用植入式人工腎臟，取代現代洗腎機。（來源：中新網2013年10月14日）
科學家用3D打印機制造終結者機械手臂
據英國新科學家雜志報道，它看上去如同科幻電影道具，事實上是未來新款人體假肢。目前，3D打印機可以制作透明塑料質地的日常生活用品，因此我們能夠十分詳細地掌握其如何運行，這種精致的3D打印假肢就是一個典型的例子，它在倫敦科學博物館3D打印展覽會上展出，是此次展出600多件3D打印物品之一。
這款“終結者手臂”是由英國諾丁漢大學附加制造和3D打印研究學會主管理查德·海格設計的，他和學生們展示了3D打印機如何制造這種結實的假肢，以及可移動關節和微妙傳感器——類似螺旋形狀的金屬觸摸傳感器。（來源：英國《新科學家》2013年10期）
美國可控核聚變實驗取得里程碑意義的突破
美國利弗莫爾國家實驗室的國家點火裝置（National Ignition Facility）利用192束高能激光聚焦到氫燃料球上，創造高溫高壓以點燃核聚變反應。
據報道，在9月末進行的一次聚變實驗中，聚變反應釋放出的能量超過了氫燃料球吸收的能量——在全世界聚變裝置中首次取得了里程碑突破。半個世紀以來，可控核聚變研究經歷了無數次的挫折，最新的突破將能進一步推動聚變能量的研究。（來源：看引擎2013年10月8日）
西伯利亞的神奇蘑菇有望治療艾滋病
據英國每日郵報報道，目前，俄羅斯科學家稱，生長在西伯利亞的一種蘑菇可用于治療艾滋病。
生長在樺樹上的樺褐孔菌蘑菇引起科學家的關注，有望用于進一步科學研究。新西伯利亞市維克多學會科學家指出，三種不同的蘑菇可用于研制抗逆轉錄病毒藥物，然而樺褐孔菌蘑菇更具獨特功效。研究結果顯示這種蘑菇具有低毒性和較強的抗病毒作用，它將有效治療流行性感冒、天花和艾滋病。
科學家認為樺褐孔菌蘑菇含有樺木酸，具有抗逆轉錄病毒和消炎作用。數個世紀以來，西伯利亞當地居民曾用這種蘑菇作為治療藥物，一些人相信這種蘑菇具有抗癌作用。（來源：英國每日郵報2013年9月20日）
生命之熵
當我們看到一個物體時，往往一眼就能直觀地判斷出它是不是生物（生命體）。例如，看到狗或貓時，立刻就知道它是生物，而你正在讀的這本雜志不是生物，做出這樣的判斷對你來說沒什么難度。
那么，必須依賴宿主才能存活和增殖的病毒是不是生物呢？面對智力與動作越來越接近人類的高智能機器人，你是否感覺到它們也擁有鮮活的生命性質呢？如今，科學家已經成功培育出了iPS細胞（誘導性多能干細胞）。在不久的將來，也許利用一個體細胞就能培育出一個嶄新的生命體。（來源：《科學世界》2013年10期）
半浮柵晶體管將引發芯片革命
上海復旦大學微電子學院張衛教授帶領的科研團隊，成功研制出半浮柵晶體管，有望讓電子芯片的性能實現突破性提升。該成果發表在今年8月9日的《科學》雜志上，這也是我國科學家在《科學》上發表的首篇有關微電子器件的研究論文。
張衛帶領的科研團隊嘗試把一個TFET和浮柵器件結合起來，構成了一種全新的“半浮柵”結構的器件，稱為半浮柵晶體管，它在降低功耗和提高性能這兩方面都取得了很大的突破。浮柵晶體管，是將電子隧穿過高勢壘（接近8.9 電子伏特）的二氧化硅絕緣介質，而半浮柵晶體管，則是將電子隧穿過低勢壘（1.1 電子伏特）的硅材料，隧穿勢壘大大降低。（來源：《環球科學》2013年第10期）
勘驗冰川消融
我們知道氣候正在變遷，但若想真正理解這種變化可能比較困難。“極端冰雪調查”計劃將這種變化具象地呈現出來：通過近百萬張用延時攝影技術拍攝的照片，詹姆斯·巴洛格和他的同事現在獲得了無可爭議、令人扼腕的證據，證明古老的冰川確實正在消失。詹姆斯·巴洛格于2007年開始這項計劃，當時設想其過程可能會持續兩年。他們在格陵蘭島、冰島、美國阿拉斯加州、阿爾卑斯山和落基山的冰川旁布下25臺太陽能相機。詹姆斯·巴洛格從未料到能夠在這么短的時間里看到這樣巨大的變遷。拍下的照片中顯示冰川正在以超出我們想象的速度斷裂和融化。人們需要認識到，氣候變化確實正在發生。（來源：《華夏地理》2013年第10期）
新型熱敏涂料可伴隨溫度變化改變汽車顏色
篇8
［摘要］隨著計算機技術的迅猛發展，計算機成為我們未來工作和生活的控制中心是必然的事情。文章討論的就是未來幾年里計算機技術的發展趨勢，以及由此帶來的互聯網的升級蔓延和移動技術的發展。
［關鍵詞］計算機技術發展趨勢移動計算
隨著信息時代的到來，人們對計算機性能要求的日漸提高。尤其是網絡技術的迅猛發展的今天，一些在傳統上由PC機處理的任務將轉移到網絡上處理，從而也對計算機技術提出了更高的要求。然而“技術瓶頸”成為目前擺在PC制造商面前的主要困難，比如一種新型的個人計算方法等。因而從某種意義上說，如果要打破這些技術壁壘，就要求這些制造商們必須開發出更為高級的微處理技術和更先進的計算機存儲技術。為此，目前各國的計算機研究開發人員正在加緊研制新型的計算機，計算機無論從體系結構的變革還是到器件與技術革命都要產生一次量的乃至質的飛躍。在不久的將來，新型的量子計算機、光子計算機、生物計算機、納米計算機等將會在21世紀悄悄走進我們的生活，乃至遍布于社會各個領域。
一、計算機技術的發展
自從1946年世界上第一臺電子計算機誕生以來，電子計算機技術的發展已經走過了半個多世紀的歷程。從第一代電子管計算機到現在正在開發的第六代神經網絡計算機，計算機的體積不斷變小，但性能、運行速度和存儲功能卻在不斷提高。然而，人類的追求是無止境的，科學家們一刻也沒有停止研究更好、更快、功能更強的計算機。從目前的研究方向看，未來電腦將向著以下幾個方面發展。
(一)工作專業化。其實用過計算機的人都知道，并不是我們的每一件工作都需要一部高性能的PC才能完成，甚至有的時候，你采用高性能的計算機來辦一個簡單的事情還可能帶來麻煩，因為高性能會帶來高能耗、高發熱量等不良的負面效應。因而可以預測，未來的計算機會根據大家從事的工作不同，在其性能上和外觀上也會有很大的不同。專項工作的PC將會有專用設備，從而提高我們的工作效率。其實現在您如果仔細留意的話，目前在我們的身邊就正在發生這樣的變化。比如大型超市里的收銀機、售賣彩票的PC機和銀行的運行終端等等，這些都是為了提高某一項工作的效率和減少成本，逐漸由通用PC慢慢演變而來的。也許在不久的將來這樣的趨勢就會出現在我們的家庭生活中，比如用“家庭智控計算機”作為家用電器控制中心，為我們控制家中的電燈、電視、冰箱、空調、洗衣機等等，把我們的家變成一個智能的家。
(二)系統智能化。伴隨著計算機的綜合能力的日益強大，可以預見，未來民用化的計算機也可能會開始具備某種程度的智能化，以幫助我們來處理日常生活中的瑣事，甚至出現以前我們所想的專門做家務活的機器人，這樣可以讓人們可以騰出更多的時間用于工作、學習、交際和娛樂等。大家知道當今社會，電子寵物已經越來越受到青少年一代的喜愛。這不僅因為電子化的寵物比真實的小貓小狗飼養更加方便，而且它還可以不斷進行更新換代，另外它更容易與主人進行交流，甚至可以模擬多種寵物，可以與計算機之間進行通信等等。這些優勢將讓電子寵物取代一部分真正的寵物，成為未來人類的新伙伴。
(三)設計環保化。環境保護和節約能源是當今時代的主題。社會的發展也應當以保護環境、節約能源為前提，計算機行業也不能例外。我們知道隨著計算機綜合性能的提高，其能耗也將隨之越來越大；而且現在計算機在人們的家庭生活中的扮演著越來越重要的角色，它運行的時間也將隨之變得更長。因而為了不讓計算機成為家中用電量最大的電器，技術人員也想盡各種方法讓計算機的能耗降低，在這種情況下，就出現了像我們上面提到的那些專門化的計算機，它不僅讓計算機的效率大幅提高，而且可以讓低性能的硬件系統具備專業的功能，從而達到減少能耗的目的。另外還可以通過采用新的架構，比如采用“量子”“光子”“納米”方式代替現有的硅架構的計算機，大幅降低計算機的能耗。而耗電的第二大戶——顯示系統，也將因為LCD、OLED等顯示器的普及，不再成為用電大戶。
(四)交流人性化。作為未來人類的工作和生活的工具以及家庭的智能控制中心，計算機需要和使用人之間進行不斷地交流，才能更好為使用人服務。這就要求計算機和人之間的交流要人性化，才能讓使用人真正樂意使用計算機。我們用美國微軟古川副總裁所說“計算機將會變成一種能夠與用戶交流冷暖和喜怒哀樂等情感的產品”這句話來闡述未來計算機的發展思路，我想再貼切不過了。
為了實現這個目標，可以想象，未來的計算機的與使用人的交互方式將會實現多樣化.而且隨著計算機智能化的提高，多數工作它們可以自動選擇操作的流程，其中的過程無需人們參與，所以軟件的界面也越來越簡單，使用起來就像現在操作家用電器或者手機一樣簡單，使用人無需再進行專門的學習或培訓，就連老人小孩都能運用自如。信息技術的發展會使人們與計算機交流就像與人交流一樣。人們使用計算機將變得更自然。其結果是：計算機的用戶界面將變得更像人，雖然其應用程序并非“人工智能”程序。
二、移動技術的發展
隨著因特網的迅猛發展和廣泛應用、無線移動通信技術的成熟以及計算機處理能力的不斷提高，未來社會各個行業新的業務和應用將隨之不斷涌現。移動計算正是為提高工作效率和隨時能夠交換和處理信息所提出，業已成為行業發展的重要方向。引入了移動計算的信息化平臺有三個方面的內涵：第一，加上綜合信息化平臺不但要達成業務網絡和傳遞網絡的互聯互通，還要具備移動或無線的運作能力。第二，可移動性將會帶來自由性和自如性，這是豐富商務操作的充分條件，為其帶來了更大的便利。第三，讓更為靈活的信息和越加務實的要約真正具有時空價值和可轉讓性，進而有機地在行業內化競爭為合作，化封閉為共贏，激活固化的產品和服務，使企業和行業更加輕松面對機遇與挑戰，使運營者富于想象力。這些都是構筑一個行業信息平臺的必要條件。
移動計算主要包括三個要素：通信、計算和移動。這三個方面既相互獨立又相互聯系。其實在移動計算這個概念提出之前，人們對它的三個要素的研究已經有很長時間了，而移動計算是第一次把它們綜合起來進行研究。它們三者之間可以相互轉化，例如，通信系統的容量可以通過計算處理而得到提高。移動計算，由于它是一個大融合的綜合工具，所以它至少可以在三個層面上為信息化“錦上添花”。首先，它可根據應用者不同的需要融合各種通信網絡和技術，以達到效用的完全性；其次，它是計算機技術和通信技術的完美融合，能夠使兩者在行業體系中發揮更大的作用；第三，它可以將企業管理工具和業務工具融入信息化的大體系之中，使企業的管理、經營決策的做出是建立在完善的信息平臺之上，因而大大增加了它的及時性和有效性。
雖然移動性可以給計算和通信在行業內帶來新的應用，但同時不可避免的也會帶來許多問題。其中存在的最大問題就是如何面對無線移動環境帶來的挑戰。在無線移動環境中，信號要受到各種各樣因素的干擾和影響，因為會有多徑和移動，給信號帶來時間地域和頻率地域彌散、頻帶資源受限、較大的傳輸時間延緩等等問題。這樣一個環境下，引出了很多在移動通信網絡和計算機網絡中未遇到的問題。第一，信號通道可靠性問題和系統配置問題。有限的無線帶寬、惡劣的通信環境使各種應用必須建立在一個不可靠的、可能斷開的物理連接上。在移動計算網絡環境下，移動終端位置的移動要求系統能夠實時進行配置和更新。第二，為了真正實現在移動中進行各種計算，必須要對寬帶數據業務進行支持。第三，如何將現有的主要針對話音業務的移動管理技術拓展到寬帶數據業務。第四，如何把一些在固定計算網絡中的成熟技術移植到移動計算網絡中。當然，隨著網絡技術和移動計算技術的逐漸成熟和完善，這些問題都將會得到有效的解決，相信在不久的將來人類將邁入一個全新網絡世界。那時候的工作、學習、生活方式將會如何，我想非常值得我們期待。
三、結束語
篇9
一些弦理論家是“優美已足夠”的大力倡導者。由于弦理論據稱是“唯一”能夠統一四種基本力的理論，因此他們認為它必定是真理，即便它依賴于我們無法觀測到的額外維度。一些宇宙學家也開始放棄對用實驗驗證基本假設的堅持，這些研究領域包括多重宇宙（包含無數的宇宙）、量子現實的多重世界解釋（觀測行為會使得現實出現平行的分支）和宇宙大爆炸之前。
這些無法證實的假說和那些直接與現實世界相連且可以通過觀測檢驗的――例如，粒子物理學的標準模型以及暗物質和暗能量的存在――截然不同。如我們所見，理論物理學正在冒險進入數學、物理和哲學之間的真空地帶，無法真正滿足任何要求。
可檢驗性的問題已經潛伏了十多年。在科普書籍和科學論文中，已經有批評弦理論和多重宇宙的聲音。 2014年3月，理論物理學家保羅?斯坦哈特（Paul Steinhardt）在《自然》 雜志中寫道：“暴脹宇宙學理論已不再是科學，因為它是如此靈活，可以與任何觀測結果相調和。”理論家和哲學家理查德?戴維（RichardDawid）和宇宙學家肖恩?卡羅爾（Sean Carroll）對這些批評進行了反駁。
我們很贊同戴維、卡羅爾和其他物理學家將這個問題拿出公開討論。但是，他們崇尚的激進步伐還需要仔細地推敲。這場關于物理學靈魂的論戰爆發于科學結果――從氣候變化到進化論――遭到一些政客和宗教原教旨主義者質疑之時。科學家和哲學家之間更深層次的對話必然要包含公眾對科學的信心，以及對基本物理學的本質受到的潛在傷害的關注。
弦理論
弦理論是一個精心設計的理論，通過在更高維空間中微小的（一維）弦和（高維）膜來統一現有的物理學。較高的維度都緊緊地卷曲了起來，尺度都太小，即便是未來的粒子對撞機也達不到探測它的能標。
弦理論的某些方面原則上是可以通過實驗來檢驗的。例如，在弦理論中引入了費米子和玻色子間的對稱性――超對稱性――之后，它預言每種粒子都存在一個尚未被發現的伙伴粒子。歐洲核子研究中心的大型強子對撞機到目前為止還沒有發現任何伙伴粒子，對在超對稱性可能存在的能量范圍進行了限定。如果這些伙伴粒子繼續不見蹤影的話，我們可能永遠也無法知道它們是否存在。當然，支持者總是可以聲稱，這些粒子的質能比我們所能探測的質能更高。
戴維認為，弦理論的真實性可以通過對研究過程的哲學和概率論證來確立。他援引貝葉斯的理論，認為如果一個理論“正確”或“可行”的概率在不斷提升，它就可以被認為得到了確認。這一概率的增加可以是純理論性的，因為“沒人能找到一個更好的方案”和“該理論沒有其他可行的替代方案 ”，于是他認為弦理論應該被視為是正確的。
在我們看來，這是“射門不成，移動門柱”的做法。和通過觀測證據來佐證科學理論的信念相反，他認為理論發現可以鞏固這一信念。然而，從數學邏輯得出的結論未必適用于現實世界。從宇宙的穩恒態理論到粒子物理學中意圖統一弱電力和強力的SU（ 5 ）大統一理論，實驗已經證明許多優美而簡單的理論是錯誤的。波普爾和其他 20 世紀的哲學家已經否定了不以事實為根據就推斷出真理的做法（歸納法優越論）。
我們不知道是否有其他的理論。我們可能只是還沒有找到它們。或者，這一提法可能就是錯誤的。如果由時空曲率來描述的引力確實有別于統治粒子的強力、弱力和電磁力，那也許就沒有必要建立一個有關四種基本作用力和粒子的統一理論。有著眾多變體的弦理論本身甚至都沒有明確的定義：在我們看來，這是一張期票，也許會存在這樣一個統一理論。
許多的多重宇宙理論
驅動多重宇宙理論發展的是一個謎題：為什么自然界基本常數――例如，描述粒子間電磁相互作用強度的精細結構常數和與宇宙加速膨脹有關的宇宙學常數――的數值恰好位于能使生命得以存在的小范圍之內。多重宇宙理論認為，還存在數十億個不可觀測的宇宙，在它們中，這些常數可以取一切可能的數值。其中一些會和我們的宇宙一樣適宜生命生存，另一些則不會。
一些物理學家認為，多重宇宙是許多離奇巧合的最佳解釋。例如，宇宙學常數難以解釋的微小數值，它比量子場論的預言小了120個數量級。 多重宇宙的概念圖
2014 年年初，作為多重宇宙和多重世界假說的倡導者，卡羅爾反駁了波普爾的證偽標準，將其稱為“鈍刀”。他提出兩個其他的要求：一個科學理論應該是“確定性”的和“實證性”的。卡羅爾說，“確定性”指的是這個理論“就現實如何運轉有清晰和明確的表述”。對于“實證性”，他同意傳統的定義，即應該通過解釋測量數據的能力來判斷一個理論是成功還是失敗。
他認為，不可及的宇宙會對我們的宇宙產生“戲劇性的效果”，由此可以解釋為什么我們觀測到的宇宙學常數是如此之小。但在多重宇宙理論中，這一解釋可以不顧天文學家的觀測結果。宇宙學參數所有可能的組合會存在于某個地方，而這個理論本身也有許多可調的參數。其他理論，例如單模引力和修正了的愛因斯坦廣義相對論，也可以解釋為什么宇宙學常數很小。
有些人已經提出了更易于檢驗的多重宇宙理論。如果測量發現宇宙具有負的空間曲率，那就可以否定物理學家倫納德? 薩斯坎德（Leonard Susskind）提出的版本。不過，這一發現對其他眾多的多重宇宙理論來說并不能說明什么。從根本上說，多重宇宙的解釋依賴于弦理論，而弦理論本身還未經證實，它還依賴于某種機制，能在不同的宇宙中實現不同的物理學。在我們看來，這絕不堅實，更遑論可以檢驗。
物理學家休?埃弗雷特（Hugh Everett）提出的對量子現實的多重世界解釋是最終的量子多重宇宙，在其中，量子概率會影響到宏觀世界。根據埃弗雷特的觀點，在密閉的箱子里通過隨機放射性衰變放毒，每一只薛定諤的貓，其是生是死在自己的宇宙中是真實發生的。每當你做出選擇，即使是再平常不過的選擇，比如說向左走還是向右走，都會在量子真空中誕生出新的宇宙，以適應其他的行為。
數十億個宇宙、星系和我們每個人的“副本”，無法相互建立通信，我們也無法對其進行檢驗。但是，如果在每一個多重宇宙中都有一個我的“副本”， 并且可能有無窮多個，那么哪一個才是我現在正在經歷的真正的“我”？是否存在一個優先于其他的“自我副本”？如果有一個我的“副本”青睞多重宇宙理論而其他的“副本”則反之，那么“我”又該如何知曉現實的真正本質呢？
我們認為，宇宙學家應該注意數學家希爾伯特的警告：雖然數學上確實需要無窮維度的向量來實現完備的函數系，它并不存在于物理宇宙中。
通過檢驗
我們同意理論物理學家薩賓?霍森費爾德的觀點：后實證科學就是一個矛盾。量子力學和相對論之所以是正確的理論，是因為它們做出了預言并在實驗檢驗中存活了下來。然而，從托勒密的地心說到開爾文的原子“旋渦論”，再到弗雷德?霍伊爾（Fred Hoyle）的宇宙穩恒態理論，大量的歷史教訓提醒我們，在沒有充足數據的情況下，即便是優美且令人信服的想法也會把科學家引入錯誤的方向。
過分宣揚某些理論意義的后果是沉重的――科學方法會變得岌岌可危。我們認為，宣稱一個理論是如此之好，它的存在便取代了對數據和檢驗的需要，這一做法有誤導學生和公眾的風險，比如該如何做科學研究？同時還有可能為偽科學家大開便利之門。
怎么辦？物理學家、哲學家和其他科學家應該在當今物理學的框架下制定一個與其相適應的對科學方法的釋義。在我們看來，這個議題可以歸結為澄清一個問題：什么樣的潛在觀測或實驗證據能夠令你相信某個理論是錯誤的并使得你放棄它？如果沒有，那它就不是一個科學理論。
這必須在正式的哲學術語下來描述。作為最初的步驟，未來應該召開一個會議，有關可檢驗性辯論的雙方都必須參加。
篇10
關鍵詞：大學物理；教學改革；素質教育
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）31-0166-02
物理學是一切自然科學和工程技術的基礎，是研究物體運動的基本規律、能量及其相互作用的基礎學科。其研究成果與人類的生產、生活息息相關，此外，作為科學發展觀的基礎，物理學也與社會科學及哲學領域有著緊密的關聯。然而，隨著科技的進步，我國現行的傳統物理教學方法已無法適應社會發展。因此，物理教學改革勢在必行。如何讓學生意識到物理科學在各種應用學科中的基石作用，如何讓老師正確地傳播物理科學在自然科學研究中的不可替代性，充分發揮物理學科在現實生活及科技發展中的作用，需要師生雙方的共同努力。
一、物理教學的現狀
大學物理是理工科高等院校非物理學科專業學生必修的一門課程，它有利于系統地培養學生科學的思維方法、提高學生的科研素質。雖然這門學科在國內高校中開設已久，但其依然存在著一些不容忽視的問題。通過物理教學改革解決此類問題以此提高大學物理的教學質量勢在必行。
（一）教學內容更新不及時
大學物理教材雖然各有不同，但是整體仍然以經典力學為主，包括了力學、熱力學、光學以及近代物理。在傳統教育體系中，經典力學從初中一直到大學都是教學重點，但是近代物理在現今社會有了突飛猛進的發展，對科技的發展有著重要影響，而其在教學中的比重則嚴重不足，由此造成了物理教學在教學內容上的重復、新知識補充不足。
（二）物理課時縮減
大學物理在眾多理工科院校中均是作為必修課存在的，它是研究自然科學的基礎，能夠起到鍛煉學生嚴謹思維的作用。然而，隨著近年來高校擴招及教學改革的大力提倡，在總學時有限的情況下，專業課和公共基礎課課時出現沖突時，往往很多院系選擇壓縮必修課的課時以便為學生所學專業服務。隨著物理課時的不斷減少，物理知識體系的完整性、嚴謹性遭到破壞，老師無法系統、詳細地講解，學生無法熟練掌握經典的物理原理規律，教學質量嚴重下降。
（三）教師教學不認真，教學方法單一
中國絕大部分高校在教師考評機制中均以科研成果為側重點。評職稱、晉升等均由論文質量、數量來決定，這種體制直接導致很多教師將日常工作重心放在科研上，不重視教學，只求不出教學事故即算完成任務。課堂教學僅僅是“填鴨式”地灌輸知識，課件幾年未有更新，缺乏互動討論，更不關心學生是否掌握所教知識，是否達到了開設該門物理學科鍛煉學生基本科研素質的基本要求。這樣的政策導向及教師教學就形成了一種怪相――課堂上老師為考核照本宣科讀課件，課下學生為應付考試只看重點，突擊復習。最后的結果是考試結束學生完全不知道所學知識有什么用，可以用來做什么，基本知識體系掌握不了，科研素質得不到培養，缺乏實踐能力。
（四）學生缺乏學習熱情
受到社會大環境的影響，許多學生的學習動機不純粹、不端正。面對日漸增大的就業壓力，部分學生只看重所學專業的實用性及所學課程能否為其就業增加砝碼，沒有正視物理學對于其邏輯思維能力、嚴謹科研素質培養的重要性。很多學生進入大學后放松課業，缺課逃課現象常見，對于大量的理論知識接受度低。此外，物理學相對于其他學科更為抽象，無法直觀地認知感受，也讓很多學生對物理產生了畏懼心理。開設大學物理的目的已無法實現。
這些物理教學中發現的問題需要及時有效地解決，否則后果將越發嚴重。所以結合以上問題及本人的教學經驗，提出了一些教學改革的意見。
二、對大學物理教學新模式的探索
隨著我國對于高校的教學質量的重視日漸加深，教學改革勢在必行。針對上述物理教學中存在的問題，我們從教學內容、方法、形式、考評機制和師資隊伍建設等方面提出了一些建議。
（一）優化教學內容，深化教學改革
教學內容是提高教學質量的關鍵。教學內容是否合理、是否新穎直接關系著能否吸引學生的注意力，因此采納一些與時俱進的、與現代科技相關聯的物理教學內容是十分必要的。作為公共基礎課的大學物理，除了需包含傳統的力、光、熱、電等系統知識點外，可以增設一些學生較為感興趣的最新科技的教學，如紅外遙感、光纖通信等。對不同專業的學生采取針對性教學以解決課時壓縮、授課時間不足等方面的矛盾。例如，對于通信工程專業學生可以將重點放在固體物理、量子統計方面，而熱學等方面可以以科普為主；對于土木工程專業的學生，量子物理等方面可以簡單介紹常識性內容，而力學部分則需著重講解，可以結合土木工程專業的實際問題解釋力學原理；對于機械方向的學生，講解重點則可放在力學、電磁學等內容上，講授時可結合實際案例加深學生對知識的理解。通過一個個案例分析將理論知識與生活實踐有機結合。例如，講授波疊加的時候可以聯系機動車的管道消聲器的設計特點，在講解重力、慣性時，可以帶入神州飛船的太空工作畫面。將枯燥的知識化身為學生可以接觸到的一個個生活實例，將看似與生活毫無關聯的物理課程化為與專業特點相關的教學點，既達到了夯實學生自然科學基本素養的目的，又使得學生正視了物理的重要性，主動自覺地學習物理知識為自己未來的專業課程及工作打下堅實基礎。
（二）優化教學方法，提高教學效果
教學方法對學生的學習熱情有著至關重要的作用。傳統教學方法枯燥、乏味，教學僅僅是公式、定理、定律的羅列，忽略了對學生的引導，缺乏師生互動。因此，為了讓學生更好地融入課堂，發現物理之美，老師可以充當一個引導者的角色，以學生為主體，鼓勵學生親自動手操作實驗儀器，演示定理。此外，我們還可以借助各種現代化的教學手段，聽、看、做相結合，加深學生對問題的理解，激發學生好奇心，使之發揮主觀能動性，自愿學習物理。老師還要重視中學物理知識和大學物理知識的區別，在教授新的知識點時和中學知識相區分。中學物理知識很多是常識性要點，缺乏特定情境，而大學知識則更加嚴謹、完善，因此在對某些例題的講解要避免重復和誤導。在涉及到科學發展最前沿的新知識點時，老師應適當解放思想，通過最基本的物理原理引申至最前沿的科學發現。通過學生感興趣的課題激發學生的學習興趣，培養其思考、解決問題的能力，讓學生可以自己獨立思考，能夠主動地通過查閱資料解決問題。為解決課時不足的問題，老師還可以通過網絡課程增加學生的學習時間。在教研組中開展精品課程錄制活動，將優秀的課程視頻資源放在網絡上，使學生可以不受時間、地點的限制進行學習。我們都知道，在物理教學中，實驗和教學兩者缺一不可。物理思想是以實驗為基礎的，一個物理思想的提出需通過實驗加以驗證。實驗課也是需要充分關注的模塊。在實驗課上要避免“填鴨式”教學，背誦試操作。老師提供課題，不要限制設計思路，讓學生充分利用所掌握知識設計實驗，在此過程中發現問題、解決問題。這種方式可以提高學生動手能力，培養學生基本科學素養，提高創新意識。
（三）改革考評機制，提高教學熱情
對于高校教師而言，科研和教學是其工作的兩個重要方面。但是近年來，重科研、輕教學的不良風氣在很多高校盛行。究其原因是高校僅僅追求科研成果、以論文數量評職稱的政策導致的。高校將教師的工資和職稱評定資格與每年發表的論文影響力、數量直接掛鉤，進行量化考評，而教學方面被嚴重忽視。在科研壓力下，很多教授漸漸忽視了教學上的責任義務，只搞學術研究，最終導致教師教學熱情下降，學生學習熱情低迷。為解決此問題，高校管理層和教師要首先明確教學和科研的地位，確定兩者均是高校教育工作重點這一共識。教學應該是一個教師之所以成為教師的職責所在，是一種光榮的使命。一個合格的大學教師應該做好科研和教學的平衡。對于每一位老師而言，將有限的時間和精力合理地分配給教學和科研是一個值得思考和探討的問題。首先，我們應該認識到教學科研是可以相輔相成的，不是對立的存在。教學是傳道授業解惑，將知識、技能傳授給學生；科研是利用知識、技能發現驗證客觀規律。教學是科研的基礎，科研是教學的延伸。只有當教學積累到一定程度之后才有可能突破知識的疆界，提出、發現新問題，這是科研進步的起點；優秀的科研成果可以充實教學內容，汲取前沿的、優秀的科研成果更有利于培養學生的科學素養。因此，高校教師應該做到科研、教學兩手抓兩手都要硬。
三、結束語
物理學作為一切自然科學的基礎學科，其重要性不言而喻。本文分析了現階段教學內容上、方法上以及制度上的一些問題，提出了一些意見和建議，如何在現今的社會大環境下既要培養學生純粹的科研素養又要能適應社會培養創新型人才的要求。我們要不斷發現問題、解決問題，提高教師隊伍素質，培養學生實踐創新能力。通過教學改革，提高整體教學質量，培養國家棟梁。
參考文獻：
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