可编程拓扑光子芯片的研究进展 研究背景 近年来，拓扑绝缘体（Topological Insulators, TI）在物理学界引起了极大的关注，其丰富的物理机制和拓扑边界模式的潜在应用使得这一领域迅速发展。自量子霍尔效应（Quantum Hall Effect）的发现以来，拓扑相（Topological Phase）的研究经历了巨大的进步，涉及到维度性、对称性、非厄米性以及缺陷等多方面的内容。当拓扑学与光子学相遇时，拓扑光子学领域迅速崛起，成为一个独立的研究方向，革命性地推动了光学科学和技术的发展。拓扑光子学系统提供了噪声小、晶格几何约束少、光学材料多样性大、光学设备可控性高以及广泛适用的非线性光学效应等诸多优势。 研究问题 尽管拓扑光子设备展现了大量的拓扑现象及其实用性的潜在应用，例如拓扑光...

学术报告 背景介绍 知识图谱(knowledge graph，KG)是记录实体和关系信息的结构化数据，广泛应用于问答系统、信息检索、机器阅读等领域。知识图谱嵌入(Knowledge Graph Embedding, KGE)技术通过将图谱中的实体和关系映射到低维稠密向量空间，大大提升了相关应用的性能。然而，在KGE模型的训练过程中，如何生成高质量的负样本(negative samples)至关重要。 目前主流的KGE模型在生成负样本时面临诸多挑战。一些模型使用简单的静态分布，如均匀分布或伯努利分布(Sampling from Uniform or Bernoulli distribution)，这些方法生成的负样本通常缺乏区分度。而且，现有方法在生成负样本时，通常只是从知识图谱中已经存在的实...

在数据获取技术的不断发展下，获取大量包含多种特征的高维数据已经变得十分容易，比如图像、视觉等。然而，传统的机器学习方法尤其是基于向量和矩阵的方法，面临着维度灾难、计算复杂度增加以及模型过拟合等挑战。为了解决这些问题，张量作为一种多维数组表示方式，比向量和矩阵更具灵活性，能够更好地处理高维数据。因此，基于张量的机器学习方法逐渐成为学术研究的焦点。 支持张量机 (Support Tensor Machine, STM) 是一种有效的张量分类策略，受到支持向量机 (Support Vector Machine, SVM) 和交替投影技术以及多线性代数操作的启发。STM 旨在处理复杂的张量数据，通过寻找具有最大间隔的两类分类超平面，在分类任务中表现出优异的性能。尽管最近基于不同张量分解方法的一系列改...

基于自适应集成分解与跨模态注意力融合的电网故障诊断框架 研究背景 随着现代电力系统规模的不断扩大和复杂化，电网的稳定运行面临着越来越严峻的挑战。电网故障的发生可能由自然灾害、设备故障以及局部电网结构薄弱等多个因素导致。这些故障不仅会影响电力用户的正常工作，还可能导致大面积停电，进而引发重大损失。美国能源信息管理局的数据显示，美国每年平均发生超过500起电网故障事件，影响数百万用户的电力供应。在中国，因电网故障造成的年均电力损失超过百亿人民币。由此可见，快速准确地检测和诊断电网故障类型已成为电力系统研究中的关键课题之一。 研究来源 本文题为“a grid fault diagnosis framework based on adaptive integrated decomposition a...

耦合神经网络间歇性随机扰动下的快速同步控制及加密解密应用 一、背景及研究动机 近年来，神经网络被广泛应用于各种领域，包括数据分类、图像识别及组合优化问题等。在神经网络结构和性能方面，可以将其分为确定性神经网络和随机性神经网络。许多研究表明，加入噪声扰动的随机神经网络展示出比确定性神经网络更好的动态特性，即通过构建具有随机扰动的网络，可以更真实地模拟实际神经网络的模型。然而，当前大多数神经网络的研究主要集中在全时扰动模型上，尽管实际生活中更多的是间歇性随机扰动现象。 二、论文来源 这篇名为《Fast synchronization control and application for encryption-decryption of coupled neural networks with ...

自适应采样人工实际控制在约束系统非零和博弈中的应用 背景 在现代工业和科研领域中，智能技术和控制系统的迅速发展，使得传统的控制方法难以满足保证系统稳定性和最小化能耗的严格要求。实际系统通常非常复杂，至少包含两个控制单元，并存在组件之间错综复杂的竞争与合作关系。这种情况下，设计的控制方案不仅要考虑单个控制器的效益最大化，还要实现全局优化。这类问题通常被视为非零和博弈（Non-Zero-Sum Games，NZSG），在多物理输入约束条件下，处理系统耦合动态是一个重要的研究难题。 论文来源 本文题为《Adaptive Sampling Artificial-Actual Control for Non-Zero-Sum Games of Constrained Systems》由Lu Liu和R...

DeepDTI：使用深度学习实现高保真六方向扩散张量成像 研究背景及研究动机 扩散张量磁共振成像（Diffusion Tensor Imaging, DTI）在活体人脑组织微结构和结构连接性映射方面具有无可比拟的优势。然而，传统的DTI技术因为角度采样的要求导致扫描时间过长，制约了其在常规临床实践和大规模研究中的应用。为了克服这一瓶颈，研究者们开发了一种新的DTI处理框架，称为DeepDTI，通过数据驱动的监督深度学习最小化DTI的数据需求。本文的目的在于展示如何使用DeepDTI显著减少DTI的采样数据量，从而实现更快的扫描速度，同时保持高质量的成像结果。 论文来源 这篇论文的主要作者包括Qiyuan Tian, Berkin Bilgic, Qiuyun Fan, Congyu Liao...

针对原子间作用力的几何增强预训练 引言 分子动力学(MD)模拟在物理、化学、生物和材料科学等领域扮演着重要角色,为原子水平的过程提供了洞见。MD模拟的精确度和效率取决于所选择描述分子体系中原子相互作用的相互原子作用力(interatomic potentials)函数。经典MD使用经验公式,参数需要拟合,计算代价低但精度不够。而第一性原理MD则通过求解薛定谔方程获得精确的相互作用力,但计算量极大。因此,机器学习相互原子作用力(MLIPs)通过使用机器学习模型拟合第一性原理计算的能量和力而达到接近ab initio的精度以及较高效率,成为一种有前景的替代方案。 MLIPs的性能和通用性受限于标记数据的稀缺性,因为获取标记数据需要耗费巨大的第一性原理计算代价。各种自监督学习方法已被探索过,以从大...

神经科学研究获重大突破:深度学习技术实现从脑电信号解码出自然语音 纽约大学一个跨学科研究团队最近在神经科学和人工智能界取得重大突破。他们开发出一种基于深度学习的新框架,能够直接从人脑的神经信号中解码并合成出自然的人声。这项创新性成果有望为失语和失音症患者研发出新一代语音类脑机接口。 研究动机 语音障碍严重影响患者的社交和生活质量。过去几十年,研究人员一直致力于开发能从大脑解码并合成语音的神经假体,以帮助这些患者重建交流能力。然而,由于训练所需的大脑和语音数据的稀缺性、语音生成过程的复杂性和高维度性,构建高性能语音解码系统一直是个巨大的挑战。 研究成果精髓 该团队提出了一种创新的基于深度学习的语音解码框架,核心包括两个模块:(1)一个”脑电解码器”,将植入大脑皮层的电极阵列(ECoG)采集的脑...

该研究提出了一种在线学习方法,用于高效构建能够准确模拟复杂系统的代理模型。该方法主要包括三个关键组成部分: 采样策略,用于生成新的训练和测试数据; 学习策略,用于根据训练数据生成候选代理模型; 验证指标,用于评估候选代理模型在测试数据上的有效性。 文中作者使用径向基函数(RBF)插值作为代理模型的响应面。该在线方法旨在确保代理模型包含响应面的所有局部极值点(包括端点),并采用连续验证和更新机制,当代理模型的性能低于有效性阈值时会重新训练。 作者的主要创新点是: 提出了一种优化器驱动的采样策略,可以确保训练数据包含响应面的所有局部极值点,从而保证了长期代理模型的有效性。 设计了一种自动化的在线学习工作流程,包括显式的验证和更新机制,以生成对未来所有数据都有效的代理模型。 研究过程: a) 验证...