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   科技导报
2017年 35卷 7期
刊出日期:2017-04-13

卷首语
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封面图片说明:无人机集群控制 Hot!

科技导报. 2017, 35 (7): 0-0.
全文: HTML (245 KB)  PDF  (2442 KB)  ( 163 )
摘要 ( 209 )
“集群控制”作为一种颠覆性技术,一直被军事强国视作军用人工智能的核心,是未来无人化作战的突破口。2016年11月,在珠海举办的第十一届中国国际航空航天博览会上,中国电子科技集团公司披露了中国第一个固定翼无人机集群试验原型系统,实现了67架规模的集群原理验证,打破之前由美国海军保持的50架固定翼无人机集群的世界纪录。
卷首语

走向智能自主的无人机控制技术

赵煦
科技导报. 2017, 35 (7): 1-1.
全文: HTML (31 KB)  PDF  (301 KB)  ( 487 )
摘要 ( 312 )
干细胞具有再生各种生物组织器官的潜能,在医学界被称为“万用细胞”。近几年来,干细胞领域重要的进展是培养人体的类器官,目前已经培养出人类大脑、心脏等多种器官。胚胎干细胞由于能被诱导分化为机体几乎所有的细胞类型而在治疗疾病方面有着极其诱人的前景。但是,之前科学家却一直未能在实验室中使胚胎干细胞独自发育成具有复杂的三维结构的组织。近期,这一领域取得了突破——英国剑桥大学的研究人员采用两种干细胞成功培育出与正常胚胎非常相似的小鼠胚胎。
科技风云

干细胞的魔力:再造生物组织

王丽娜
科技导报. 2017, 35 (7): 7-7.
全文: HTML (35 KB)  PDF  (340 KB)  ( 163 )
摘要 ( 185 )
干细胞具有再生各种生物组织器官的潜能,在医学界被称为“万用细胞”。近几年来,干细胞领域重要的进展是培养人体的类器官,目前已经培养出人类大脑、心脏等多种器官。胚胎干细胞由于能被诱导分化为机体几乎所有的细胞类型而在治疗疾病方面有着极其诱人的前景。但是,之前科学家却一直未能在实验室中使胚胎干细胞独自发育成具有复杂的三维结构的组织。近期,这一领域取得了突破——英国剑桥大学的研究人员采用两种干细胞成功培育出与正常胚胎非常相似的小鼠胚胎。
科技事件

癌症诱因争论不休科学家寄望早期发现

王微
科技导报. 2017, 35 (7): 9-9.
全文: HTML (37 KB)  PDF  (363 KB)  ( 111 )
摘要 ( 186 )
2017年3月24日,一项发表在《Science》上的研究称,近2/3的癌症基因突变是由于健康细胞在分裂过程中发生的DNA复制随机错误,相对来说,环境和遗传因素对患癌风险影响较小。
科技建议

对安全学科中“事故”定义的探讨

付汇琪, 陈萍, 傅贵
科技导报. 2017, 35 (7): 11-11.
全文: HTML (42 KB)  PDF  (411 KB)  ( 105 )
摘要 ( 252 )
在学术领域,事故是安全学科的研究对象,其含义的明确意味着安全学科研究对象的明确,明确的研究对象是一门科学的存在基础。在实践上,事故是安全工作(事故预防)的目标,定义明确,工作的目标才能明确;而且要预防事故,必须要分析事故原因,其过程要求事故(即分析对象)的定义必须明确。因此,明确的“事故”定义十分必要。
科技评论

MIT榜单发布,“爆料”新兴科技趋势——《麻省理工科技评论》2017年全球十大突破性技术解读(I)

祝叶华
科技导报. 2017, 35 (7): 12-16.
全文: HTML (234 KB)  PDF  (2328 KB)  ( 297 )
摘要 ( 285 )
创刊于1899 年的《MIT Technology Review》历经100 多年的发展,见证了技术如何改变世界。作为全球最著名的技术榜单之一,《MIT Technology Review》每年评选出的“全球十大突破性技术”代表了全球科技发展趋势,这10 条技术不仅仅是过去一年内的科技进步,更将影响未来5~10 年某一科技领域的发展趋势。
专题论文

基于生物群集行为的无人机集群控制

段海滨, 李沛
科技导报. 2017, 35 (7): 17-25. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2017.07.001
全文: HTML (1 KB)  PDF  (2673 KB)  ( 1770 )
摘要 ( 601 )
生物群集行为是一种普遍存在的自然现象,群体中的个体利用简单的规则、局部的交互,形成了鲁棒性强、自适应度高、可扩展性好的自组织行为,在系统层面体现为智能的涌现。本文首先简要叙述了蚁群、蜂群、鸽群、鱼群等典型的生物群集,并从组织结构的分布式、行为主体的简单性、作用模式的灵活性、系统整体的智能性等方面分析了生物群体智能的特点。然后,介绍了部分具有代表性的无人机集群项目,总结了无人机集群的关键技术,包括集群态势感知、自主编队控制、智能协同决策。最后,从生物群集和无人机集群在直观上的相似性出发,分析了生物群体和无人机集群自主控制的映射关系,并探讨了仿生物群集的无人机集群自主控制中的核心问题。

无人机集群对抗技术新进展

罗德林, 徐扬, 张金鹏
科技导报. 2017, 35 (7): 26-31. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2017.07.002
全文: HTML (1 KB)  PDF  (1522 KB)  ( 2125 )
摘要 ( 540 )
无人机集群对抗是未来无人机作战的重要模式,它是一群无人机对另一群无人机进行拦截而形成的空中协作式的缠斗,对抗中无人机具有自组织、自适应特点和拟人思维属性,通过感知环境,对周围态势进行判断,依据一定的行为规则,采取攻击、避让、分散、集中、协作、援助等有利策略,使得在整体上涌现出集群对抗系统的动态特性。本文对近年来无人机集群对抗的研究进展进行综述,分析总结相关的关键技术,对研究思路和方法进行深入探讨,以期为从事无人机集群对抗建模研究提供参考。

无人机自主控制技术发展与挑战

石鹏飞
科技导报. 2017, 35 (7): 32-38. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2017.07.003
全文: HTML (1 KB)  PDF  (2658 KB)  ( 885 )
摘要 ( 483 )
无人机飞行环境的高度动态性、不确定性和复杂性是无人机自主控制技术发展面临的主要问题。人工智能和高性能计算技术的进步为创造拥有高度自主能力的无人机提供了有利条件。本文介绍了无人机自主控制的定义和内涵,对无人机自主控制关键技术的发展现状进行了总结,并从“智商”、“情商”和“逆商”的角度提出了无人机自主控制研究的主要挑战和解决途径。

无人机自主控制关键技术新进展

张友民, 余翔, 屈耀红, 刘丁
科技导报. 2017, 35 (7): 39-48. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2017.07.004
全文: HTML (1 KB)  PDF  (5226 KB)  ( 524 )
摘要 ( 347 )
无人机在军用、民用领域具备巨大的应用潜力,当前世界各国正在大力推进无人机的研发工作,而无人机自主控制是无人机研发中极富挑战性的关键问题。本文介绍了无人机的分类和系统框架;根据无人机实际应用的要求,提炼出无人机自主控制进程中的几个关键性技术问题,包括感知与规避、故障诊断与容错控制、协同控制及这3 项关键技术有机综合的新问题与新方法——容错协同控制等,并重点阐述了这些关键技术的机理和较有代表性的成果及新进展;以目前无人机重要应用领域——空中加油过程及森林资源与火情监测为例,简述了以上技术在实际应用中的具体体现及其新进展;最后对无人机自主控制技术进行了展望,并给出各项关键技术存在的挑战及可能的解决思路。

无人靶机及其自主控制技术发展

王道波, 任景光, 蒋婉玥, 王寅
科技导报. 2017, 35 (7): 49-57. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2017.07.005
全文: HTML (1 KB)  PDF  (2170 KB)  ( 332 )
摘要 ( 188 )
靶机是一种用于模拟空中机动目标的军用飞行器,在对空武器的研制、检验及部队的战训等方面具有非常重要的作用。经过近半个世纪的发展,中国已研制开发了覆盖低空、低速到高空、高速的各型靶机,在靶机总体及其飞行控制技术等领域取得了显著的进步。本文系统回顾了无人靶机及其控制技术的发展历程,深入分析了靶机的类型、自主控制的主要内容,并对新一代靶机总体及飞行控制的发展趋势进行展望。

无人战机自主空中受油能力的作战运用需求及影响

程龙, 唐斐, 王同旭
科技导报. 2017, 35 (7): 58-63. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2017.07.006
全文: HTML (1 KB)  PDF  (3388 KB)  ( 173 )
摘要 ( 228 )
回顾了美国海军舰载X-47B 无人机实现自主空中受油试验的情况,从军用飞机基本能力要求、空海一体战运用、弱化航母平台制约等角度分析了无人机自主空中受油能力的基本运用模式,探讨了该技术向有人机移植后在机群编队飞行、空中受油能力生成方式变革方面的潜在运用,研究了无人机实现自主空中受油对突破现役防空体系、提高有人机作战效能、拉大与对手技术差距、在“反介入/区域拒止”环境中自由使用等影响,总结了关于外军在空中加油/受油能力建设方面的几点认识。

无人机自主防碰撞控制技术新进展

魏瑞轩, 许卓凡, 张启瑞, 何仁柯
科技导报. 2017, 35 (7): 64-68. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2017.07.007
全文: HTML (1 KB)  PDF  (960 KB)  ( 319 )
摘要 ( 410 )
随着低空飞行无人机的日益增多,低空环境的飞行安全问题正变得越来越严峻。在阐述无人机自主防碰撞控制基本原理的基础上,分析了无人机自主防碰撞控制技术研究的4 类主要方法,进而阐述了低空飞行对无人机防碰撞控制技术提出的挑战。最后提出了可借鉴人类认知发育机理的无人机认知防碰撞控制方法,讨论了认知防碰撞控制技术的新进展。

基于hp自适应伪谱法的四旋翼无人机编队轨迹优化

张博渊, 宗群, 鲁瀚辰, 邵士凯
科技导报. 2017, 35 (7): 69-76. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2017.07.008
全文: HTML (1 KB)  PDF  (5552 KB)  ( 220 )
摘要 ( 239 )
四旋翼无人机编队轨迹优化是实现高精度跟踪控制的基础。本文研究四旋翼无人机编队轨迹优化问题,首先建立非线性四旋翼无人机模型,并对模型进行简化与参数获取;再考虑四旋翼无人机编队之间的避撞约束、状态量约束及控制输入量约束;最后采用可自适应选点的hp 自适应伪谱法将最优控制问题转化为非线性规划问题进行求解。仿真结果表明,hp 自适应伪谱法可以对于求解6 架四旋翼无人机编队的轨迹优化问题具有良好的效果,能够满足工程实际的约束要求。

具有通信时延下多无人机编队控制

周绍磊, 康宇航, 郭志强, 李松林, 祁亚辉
科技导报. 2017, 35 (7): 77-82. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2017.07.009
全文: HTML (1 KB)  PDF  (1882 KB)  ( 317 )
摘要 ( 227 )
针对具有二阶动力学特性多无人机系统模型,在具有通信时延及编队构型时变的情况下,本文提出了一种基于一致性理论的编队控制算法。首先将多个无人机的时变编队控制问题转换成闭环系统的渐近稳定问题;然后通过构造Lyapunov-Krasovskii 函数,并以线性矩阵不等式(linear matrix inequality)的形式给出多无人机编队系统时变编队稳定的充分条件;最后以被视为质点的多无人机系统为例进行了仿真验证。结果表明:当通信时延、控制协议参数等满足稳定条件时,文中提出的编队控制算法能使多无人机编队系统形成期望的时变编队队形。

基于视觉的多旋翼无人机定位与地图构建

郭峰, 王国胜, 吕强, 张洋
科技导报. 2017, 35 (7): 83-87. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2017.07.010
全文: HTML (1 KB)  PDF  (2240 KB)  ( 395 )
摘要 ( 292 )
在缺乏GPS 等定位方式的未知环境中,采用视觉的方法对多旋翼无人机定位导航与地图构建逐渐成为该领域研究的热点,本文针对无人机的视觉定位与地图构建技术方法进行综述。首先,分析了两种自主飞行控制方式的优缺点,指出设计的要求和难点;其次,研究无人机定位与地图构建的不同视觉方法,对几种方法特点进行分析并总结研究现状;最后,讨论多旋翼无人机视觉控制的发展趋势。
研究论文

SeisComP3地震监测软件系统及其在海啸预警系统建设中的应用

徐志国, 梁姗姗, 邹立晔, 李宏伟, 王宗辰
科技导报. 2017, 35 (7): 88-92. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2017.07.011
全文: HTML (1 KB)  PDF  (2716 KB)  ( 215 )
摘要 ( 402 )
SeisComP3 软件系统是近些年发展起来的一款免费的、部分开源的地震实时监测与自动处理系统。根据地震监测、大地震海啸预警等工作需求,本研究组应用SeisComP3 系统提供的实用工具进行辅助功能开发,实现地震数据的实时汇集、共享与自动处理,为大地震海啸预警提供及时、可靠的地震基本参数。同时,基于SeisComP3 系统地震自动定位结果和实时波形数据,应用W 震相方法快速反演海啸强震震源机制解,为海啸数据模拟程序提供实际发震断层面参数解,提高后续海啸数值预报的准确性。实际应用表明:SeisComP3 软件系统为海啸业务提供了重要的数据保障和科技支撑,促进了海啸预警预报工作的发展。

四乙烯五胺型螯合纤维的制备与性能研究

孙耀冉, 张学红, 曾庆轩, 高岩磊, 于宏伟
科技导报. 2017, 35 (7): 93-99. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2017.07.012
全文: HTML (1 KB)  PDF  (1450 KB)  ( 100 )
摘要 ( 249 )
以聚丙烯接枝苯乙烯纤维(PP-g-ST)为原料,经过酰基化和胺基化反应制备了四乙烯五胺型螯合纤维(TEPACF),并对酰基化和胺基化反应的条件进行了优化,确定了TEPACF 适合工业化生产的合成工艺。通过扫描电子显微镜、光电子能谱、红外光谱、热重分析、X 射线衍射和机械强度测试进行了表征和性能测试。吸附性能测试结果显示,TEPACF 对In(Ⅲ)的吸附容量达到0.53 mmol·g-1,一定pH 值条件下,TEPACF 对In(Ⅲ)具有很好的吸附选择性。
科学共同体推介

基于基因技术的生物学新时代——近期生物技术发展的潜力与风险(1)

田恬
科技导报. 2017, 35 (7): 100-100.
全文: HTML (45 KB)  PDF  (437 KB)  ( 172 )
摘要 ( 191 )
2017 年2 月17 日,在美国科学促进会(AAAS)2017 年会上,英国皇家学会会长文卡·拉马里希南发表了题为“近期生物技术发展的潜力与风险”(Potentialand risks of recent developmentsinbiotechnology)的演讲,演讲中他强调了基因技术在人类、动植物中的应用潜力,“我们正面临着全球性的问题,例如饥饿、疾病和环境威胁,这些无关国界,因此,我们应该寻求在全球舞台上解决这些全球性问题。这意味着我们应共同努力,以确保新技术的效益尽可能广泛的传播”。演讲从动物和植物杂交开始,讲述了生物学、遗传学的发展历程,目前所应用的多种新技术潜在的风险与挑战,以及人们如何应对。人们通过基因修饰改造生物的能力增强,可能说明人类正处于一个历史的转折点,基于基因技术的生物学新时代可能即将到来。
科技纵横

古细菌:生命世界里的独行者

王从彦
科技导报. 2017, 35 (7): 101-101.
全文: HTML (63 KB)  PDF  (624 KB)  ( 127 )
摘要 ( 165 )
大自然在亿万年的漫长演变历程中,逐渐形成了五彩缤纷、大小各异的生命,它们各自占据着属于自己的领域,并在激烈的生存斗争中完成自己的生活史,代代相传延续着本家族的“香火”。遗憾的是,在大浪淘沙的生命演变进程中,很多物种退出了历史的舞台。很幸运的是,也有很多物种在经历亿万年的风雨洗礼之后,依然坚强的在大自然的舞台上演绎着生命的赞歌。更为奇特的是,生命世界里还有一群独行者,它们亿万年来依然栖息在极端恶劣的生境下,默默无闻,而这种环境又极似地球形成早期的恶劣条件。他们就是生命世界里最古老的生命体之一——古细菌。
科学人物

范金燕,为复杂世界求得“最优解”

中国科协组织人事部
科技导报. 2017, 35 (7): 102-102.
全文: HTML (48 KB)  PDF  (468 KB)  ( 92 )
摘要 ( 165 )
通信基站的位置选择、蛋白质大分子的折叠方式、压缩感知之间有什么共同点?它们都是“最优化”问题,是现代“运筹学”要解决的问题。运筹学是一门年轻的学科,但它运用数学的方法来刻画、分析或求解现实问题的做法自古就有。汉高祖刘邦曾用“运筹帷幄之中,决胜千里之外”称赞麾下的智囊张良。
职场

谈谈人才计划答辩和应聘教职面试

刘庆生
科技导报. 2017, 35 (7): 103-103.
全文: HTML (53 KB)  PDF  (523 KB)  ( 207 )
摘要 ( 379 )
最近有几位年轻人向我咨询如何准备人才计划答辩和申请教职面试报告。我曾参加过不少口头答辩,也听过不少类似的汇报与答辩。这些年轻人的咨询,使我想起一个话题:我们在口头答辩汇报中究竟该如何恰当地宣传、表述自己的成果及应对评委提问?
书评

追述中欧科技交流史上的先驱——评《紫禁城里的洋天文学家刘松龄》

任增强
科技导报. 2017, 35 (7): 104-104.
全文: HTML (57 KB)  PDF  (562 KB)  ( 73 )
摘要 ( 198 )
“中国与欧洲,分处亚欧大陆的两端。在舟楫不便的古代,双方之间的交往困难重重。但即便在那个时代,仍总有心怀梦想的人们,不畏艰险、披荆斩棘,跨越重洋,搭建起中欧交往的最初桥梁,斯洛文尼亚人刘松龄就是其中之一。”有学者曾如是言道。
热点排行

新闻时段2017-03-16至2017-03-31

祝叶华
科技导报. 2017, 35 (7): 5-6.
全文: HTML (141 KB)  PDF  (1400 KB)  ( 59 )
摘要 ( 145 )
科技界声音

2017-07科技界声音

祝叶华
科技导报. 2017, 35 (7): 8-8.
全文: HTML (53 KB)  PDF  (517 KB)  ( 57 )
摘要 ( 135 )
科学共同体要闻

2017-07科学共同体要闻

王丽娜
科技导报. 2017, 35 (7): 10-10.
全文: HTML (59 KB)  PDF  (578 KB)  ( 67 )
摘要 ( 140 )
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