第一篇：通信學科前沿講座

《通信學科前沿講座》之心得

摘要：簡要回顧各位老師的講座內(nèi)容，做出自己的心得體會，并論述雷達信號處理。

關鍵詞： 心得體會，雷達信號處理

1.引言

通過這七周的通信學科前沿講座的學習，我對通信這個學科有了一個新的認識，逐漸形成了自己新的看法與見解，特別是對雷達信號處理有了更加深刻的了解。也明白了作為通信專業(yè)研究生應該掌握的知識和技能。

2.心得與體會

以前去上課總是后多或少的帶著應付與應試的態(tài)度，然而畢竟自己對通信有著發(fā)自內(nèi)心的熱愛與非常濃厚的興趣，去上這門課的時候，心中特別的期待，對老師即將講到的學科前沿技術非常的好奇。老師對專業(yè)前沿和核心技術的講授也果真沒有讓我失望，唯一的遺憾是這門課的周期太短，有種意猶未盡的感覺，這些優(yōu)秀的老師的一言一行已深深印入我的腦海。他們，邵老師,劉老師，黃老師，陳老師，全老師，謝老師，趙老師......在每次短短的兩小節(jié)課中，我都被他們研究的那些專業(yè)技術深深的吸引著。雖然以我現(xiàn)在的水平還不能弄懂，但我卻看到了我們專業(yè)的一片大好的未來。這對我來說是一個非常強大的動力，同時這些不易弄懂的技術也給了我不小的壓力，但我毫不畏懼，我會在老師正確的引導下努力的探索與學習。

由于時間限制和我們有限的知識水平，老師都只能為我們勾勒出通信專業(yè)的輪廓，他們耐心地為我們介紹了他們的研究方向和研究內(nèi)容，簡單地向我們描述了這些研究將來的發(fā)展前景與實際意義。總的來說，也許理論邏輯上的很專業(yè)的知識我們沒有學到多少，但老師們利用這不到兩個小時的時間，就基本上將一個新的技術潮流在我們腦中呈現(xiàn)出來，使我們這些只能在學校死啃書本的學生有機會了解與現(xiàn)實生活有直接聯(lián)系的科學研究，使我們對一些現(xiàn)實生活中普通人難以琢磨的高科技有了初步的了解，心中也有了一點點譜，同時也增加了一點自信，感覺這些高科技也沒有那么神秘，自己通過努力的學習也能實現(xiàn)這些。

各位老師不僅在學術領域給我們打開了新的窗戶，使我們豁然開朗，令我最有感觸的是他們?yōu)槲覀冞@幫還未進入社會的書生介紹了他們在工作科研中切身的經(jīng)驗與心得。例如說邵玉斌老師，他不僅為我們介紹了一些專業(yè)上的技術，同時，為我們這些剛?cè)雽W的研究生講述了一些畢業(yè)研究生需要具備的專業(yè)技能與專業(yè)知識，他苦口婆心煩人教導我們該努力的方向，甚至對一些還是不太明白的學生介紹了一些該閱讀的書籍。針對大家制訂了一個籠統(tǒng)的學習計劃，細致到一天學習幾個小時的專業(yè)課，記多少單詞，學多長時間英語等等。邵老師的這份細致與對學生的關懷深深的打動了我，我想其他學生也深受教導，因為我看見不止一個同學在這之后拿了一本邵老師推薦的《傲慢與偏見》在細細品讀。還有劉云老師他讓咱們真實的見證了知識的力量，他把他從大學到現(xiàn)在的經(jīng)歷一一展現(xiàn)給大家，介紹他的奮斗史，讓大家直呼精彩。他在現(xiàn)實的角度給我們介紹了馬云的斂財之道，作出了很精辟的點評。最后，他說了一句讓大家感受深刻的話：如果你很聰明那你應該去尋找一切省錢的方法，如果你聰明絕頂你應該把這門課和社會聯(lián)系起來。

最令我感興趣的學科前沿技術是劉老師和謝老師給咱們介紹的雷達信號方面的知識，下面，我陳述一下聽完講座和查閱相關資料后，自己對這方面的一些了解。

3.雷達信號處理

雷達信號處理是為完成雷達數(shù)字信號檢測和信息提取功能所采取的實施手段。物體的反射回波是微弱的高頻信號,經(jīng)過變頻、放大和濾波等處理變成具有一定強度的模擬信號（時間上連續(xù)，幅度上可為任意實數(shù)值）。數(shù)字處理須采用模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器,把模擬信號轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號（時間上離散，幅度上分層），然后進行各種運算和處理

【1】

。早期的雷達信號處理，幾乎全部是模擬的。50年代出現(xiàn)利用計算機進行信號處理的雷達系統(tǒng)。這是雷達數(shù)字信號處理的開端，功能還僅限于自動檢測。

同雷達的模擬信號處理相比，采用數(shù)字信號處理的優(yōu)點是：①把許多功能綜合設計在一部處理機中，可以根據(jù)外來指令或預先編好的程序靈活地選擇和組合使用。②精度僅與字長有關，不像模擬處理那樣，性能與使用人員的調(diào)整有關，因此性能穩(wěn)定可靠。③有利于高速大規(guī)模集成電路的應用，從而可使信號處理機的重量減輕和體積縮小。同其他領域的數(shù)字信號處理相比，雷達數(shù)字信

【2】號處理的特點是信號帶寬大,因而采樣率高,并且實時輸出。因此，單位時間內(nèi)的處理量（或稱吞吐率、解題率）極大。數(shù)字轉(zhuǎn)換器把模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,從原理上可分為三個步驟，即采樣、保持和分層。

在脈沖雷達中，數(shù)字信號處理可劃分為周期內(nèi)處理和隔周期處理兩大部分。周期內(nèi)處理是指對一個周期之內(nèi)的回波脈沖進行匹配或最佳濾波處理，使單個脈沖的信-噪比達到最大;隔周期處理是指對多個周期中回波脈沖串的復包絡進行匹配或最佳濾波處理，使整個脈沖串中某時刻的信－噪比達到最大。對于周期內(nèi)處理，采樣周期應小于或等于測時延（距離）的分辨單元。對于隔周期處理，采樣周期可以長達一個重復周期。

數(shù)字信號處理可分為四類，即線性非時變、線性時變、非線性非時變和非線性時變。在理論上最容易解決的是線性非時變型的處理。這一類型的模擬處理用線性常系數(shù)微分方程描述，從而可以用傅里葉級數(shù)或傅里葉變換求解。同樣，這一類型的數(shù)字處理可以采用線性常系數(shù)差分方程描述,從

【3】而可以用Z變換或離散傅里葉變換求解。

采用狀態(tài)變量法解決線性時變型數(shù)字處理的分析問題效果較好。這種方法尤其適用于利用電子計算機進行仿真分析。關于含有非線性性質(zhì)的數(shù)字處理，只能對特定問題進行計算機仿真計算，而不能應用疊加原理。

雷達信號處理方法有兩種，一種是信號依次進入而形成信號流，另一種是執(zhí)行完一條指令再執(zhí)行下一條指令，形成指令流。雷達中的數(shù)字信號處理機可采用這兩種方法中的任一種，也可以兼用兩種方法。一般來說，采樣速度高而功能較簡單者宜用前者；采樣速度較低而功能復雜者則宜采用后者。

在處理中對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有一定要求，位數(shù)會影響全機精度。為保持很高精度勢必增加字長。為了不使字長過分增加，則須采取截尾或舍入的措施。這些措施等效于在系統(tǒng)中加入噪聲。因此，為確保一定精度，系統(tǒng)運算字長應適當?shù)卮笥谳斎霐?shù)據(jù)的字長。過長的運算字長會導致機器結(jié)構(gòu)龐大。

對處理機的硬件結(jié)構(gòu)有一定要求特別重要的是數(shù)據(jù)和指令的存儲方式。早期多采用移位寄存器控制方式，后來隨機存取存儲器方式得到更多的應用，現(xiàn)代雷達信號處理更多采用只讀存儲器程序固化的方式。

對指令語言也有一定要求。使用語言的級別越高(即面向任務),操作時越方便，即只需一個動作就可適應事先規(guī)定的一種場合；語言級別越低（即面向機器），操作時越靈活，即可臨時編制程序執(zhí)行多種不同的任務。

誠然，在雷達成像的研究中還有數(shù)不清的難題需要攻克，雷達成像這一研究領域也面臨著許多的問題需要解決。在學習圖像處理時我們不僅要掌握一維信號處理的基本知識，也要掌握二維或者高維信號處理的知識。其次，圖像處理是計算機視覺和視頻處理的基礎，所以必須掌握圖像處理的基本知識。4.結(jié)語

聽完講座，我感到壓力重大，即使是雷達信號處理一個方面的技術，也還有很多方面值得拓展和探索。同時，這也給了我很大的動力，作為研究生，研究是我們主要的工作，想要取得滿意的結(jié)果和優(yōu)異的成績，我們所要做的就是倍加努力，汲取現(xiàn)有的知識，在新的領域開拓新的研究道路，積極探索，永不止步。

參考文獻

【1】（美）理查茲（Ricnards,M.A.）邢孟道 《雷達信號處理基礎》 電子工業(yè)出版社 2008-6-1

【2】丁鷺飛，耿富錄，陳建春 雷達原理 電子工業(yè)出版社 2009-3-1 【3】樊昌信，曹麗娜 通信原理 國防工業(yè)出版社 2006-9-1

第二篇：學科前沿講座

學科前沿講座

專業(yè)班級： 光信13-3_

姓 名： 朱家興_

學 號： _10134425__

任課教師： 張國營

2016年 11月 11 日

量子計算與量子計算機

【摘要】量子計算的強大運算能力使得量子計算機具有廣闊的應用前景。該文簡要介紹了量子計算的發(fā)展現(xiàn)狀和基本原理，列舉了典型的量子算法，闡明了量子計算機的優(yōu)越性，最后預測了量子計算及量子計算機的應用方向。

【關鍵詞】量子計算；量子計算機；量子算法；量子信息處理 1.引言

在人類剛剛跨入21世紀的時刻！科技的重大突破之一就是量子計算機的誕生。德國科學家已在實驗室研制成功5個量子位的量子計算機，而美國LosAlamos國家實驗室正在進行7個量子位的量子計算機的試驗【1】。它預示著人類的信息處理技術將會再一次發(fā)生巨大的飛躍，而研究面向量子計算機以量子計算為基礎的量子信息處理技術已成為一項十分緊迫的任務。2.子計算的物理背景

任何計算裝置都是一個物理系統(tǒng)。量子計算機足根據(jù)物理系統(tǒng)的量子力學性質(zhì)和規(guī)律執(zhí)行計算任務的裝置【2】。量子計算足以量子計算目L為背景的計算。是在量了力。4個公設（postulate）下做出的代數(shù)抽象。Feylllilitn認為，量子足一種既不具有經(jīng)典耗子性，亦不具有經(jīng)典渡動性的物理客體（例如光子）。亦有人將量子解釋為一種量，它反映了一些物理量（如軌道能級）的取值的離散性。其離散值之問的差值（未必為定值）定義為量子。按照量子力學原理，某些粒子存在若干離散的能量分布。稱為能級。而某個物理客體（如電子）在另一個客體（姻原子棱）的離散能級之間躍遷（transition。粒子在不同能量級分布中的能級轉(zhuǎn)移過程）時將會吸收或發(fā)出另一種物理客體（如光子），該物理客體所攜帶的能量的值恰好是發(fā)生躍遷的兩個能級的差值。這使得物理“客體”和物理“量”之問產(chǎn)生了一個相互溝通和轉(zhuǎn)化的橋梁；愛因斯坦的質(zhì)能轉(zhuǎn)換關系也提示了物質(zhì)和能量在一定條件下是可以相互轉(zhuǎn)化的因此。量子的這兩種定義方式是對市統(tǒng)并可以相互轉(zhuǎn)化的。量子的某些獨特的性質(zhì)為量了計算的優(yōu)越性提供了基礎。3.量子計算機的特征

量子計算機，首先是能實現(xiàn)量子計算的機器，是以原子量子態(tài)為記憶單元、開關電路和信息儲存形式，以量子動力學演化為信息傳遞與加工基礎的量子通訊與量子計算，是指組成計算機硬件的各種元件達到原子級尺寸，其體積不到現(xiàn)在同類元件的1%。量子計算機是一物理系統(tǒng)，它能存儲和處理關于量子力學變量的信息【3】。量子計算機遵從的基本原理是量子力學原理：量子力學變量的分立特性、態(tài)迭加原理和量子相干性。信息的量子就是量子位，一位信息不是0就是1，量子力學變量的分立特性使它們可以記錄信息：即能存儲、寫入、讀出信息，信息的一個量子位是一個二能級（或二態(tài)）系統(tǒng)，所以一個量子位可用一自旋為1/2的粒子來表示，即粒子的自旋向上表示1，自旋向下表示0；或者用一光子的兩個極化方向來表示0和1；或用一原子的基態(tài)代表0第一激發(fā)態(tài)代表1。就是說在量子計算機中，量子信息是存儲在單個的自旋’、光子或原子上的。對光子來說，可以利用Kerr非線性作用來轉(zhuǎn)動一光束使之線性極化，以獲取寫入、讀出；對自旋來說，則是把電子（或核）置于磁場中，通過磁共振技術來獲取量子信息的讀出、寫入；而寫入和讀出一個原子存儲的信息位則是用一激光脈沖照射此原子來完成的。量子計算機使用兩個量子寄存器，第一個為輸入寄存器，第二個為輸出寄存器。函數(shù)的演化由幺正演化算符通過量子邏輯門的操作來實現(xiàn)。單量子位算符實現(xiàn)一個量子位的翻轉(zhuǎn)。兩量子位算符，其中一個是控制位，它確定在什么情況下目標位才發(fā)生改變；另一個是目標位，它確定目標位如何改變；翻轉(zhuǎn)或相位移動。還有多位量子邏輯門，種類很多。要說清楚量子計算，首先看經(jīng)典計算。經(jīng)典計算機從物理上可以被描述為對輸入信號序列按一定算法進行交換的機器，其算法由計算機的內(nèi)部邏輯電路來實現(xiàn)【4】。經(jīng)典計算機具有如下特點：

a其輸入態(tài)和輸出態(tài)都是經(jīng)典信號，用量子力學的語言來描述，也即是：其輸入態(tài)和輸出態(tài)都是某一力學量的本征態(tài)。如輸入二進制序列0110110，用量子記號，即10110110>。所有的輸入態(tài)均相互正交。對經(jīng)典計算機不可能輸入如下疊加Cl10110110>+C2I1001001>。

b經(jīng)典計算機內(nèi)部的每一步變換都將正交態(tài)演化為正交態(tài)，而一般的量子變換沒有這個性質(zhì)，因此，經(jīng)典計算機中的變換（或計算）只對應一類特殊集。

相應于經(jīng)典計算機的以上兩個限制，量子計算機分別作了推廣。量子計算機的輸入用一個具有有限能級的量子系統(tǒng)來描述，如二能級系統(tǒng)（稱為量子比特），量子計算機的變換（即量子計算）包括所有可能的幺正變換。因此量子計算機的特點為：

c量子計算機的輸入態(tài)和輸出態(tài)為一般的疊加態(tài)，其相互之間通常不正交；

d量子計算機中的變換為所有可能的幺正變換。得出輸出態(tài)之后，量子計算機對輸出態(tài)進行一定的測量，給出計算結(jié)果。由此可見，量子計算對經(jīng)典計算作了極大的擴充，經(jīng)典計算是一類特殊的量子計算。量子計算最本質(zhì)的特征為量子疊加性和相干性。量子計算機對每一個疊加分量實現(xiàn)的變換相當于一種經(jīng)典計算，所有這些經(jīng)典計算同時完成，并按一定的概率振幅疊加起來，給出量子計算的輸出結(jié)果。這種計算稱為量子并行計算，量子并行處理大大提高了量子計算機的效率，使得其可以完成經(jīng)典計算機無法完成的工作，這是量子計算機的優(yōu)越性之一。

4.量子智能計算

自Shor算法和Grover算法提出后，越來越多的研究員投身于量子計算方法的計算處理方面，同時智能計算向來是算法研究的熱門領域，研究表明，二者的結(jié)合可以取得很大的突破，即利用量子并行計算可以很好的彌補智能算法中的某些不足【5】。

目前已有的量子智能計算研究主要包括：量子人工神經(jīng)網(wǎng)絡，量子進化算法，量子退火算法和量子免疫算法等。其中，量子神經(jīng)網(wǎng)絡算法和量子進化算法已經(jīng)成為目前學術研究領域的熱點，并且取得了相當不錯的成績，下面將以量子進化算法為例。

量子進化算法是進化算法與量子計算的理論結(jié)合的產(chǎn)物，該算法利用量子比特的疊加性和相干性，用量子比特標記染色體，使得一個染色體可以攜帶大數(shù)量的信息。同時通過量子門的旋轉(zhuǎn)角度表示染色體的更新操作，提高計算的全局搜索能力。

目前量子進化算法已經(jīng)應用于許多領域，例如：工程問題、信息系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化等。同時，伴隨著量子算法的理論和應用的進一步發(fā)展，量子進化算法等量子智能算法有著更大的發(fā)展前景和空間。

5.量子計算的應用

1.量子疊加態(tài)的計算魅力。在經(jīng)典物理學中，物質(zhì)在確定的時刻僅有確定的一個狀態(tài)。量子力學則不同，物質(zhì)會同時處于不同的量子態(tài)上。因為處于疊加態(tài)，這就意味著，量子計算一次運算就可以處理210=1024個數(shù)（從0到1023被同時處理一遍）【6】。以此類推，量子計算的速度與量子比特數(shù)是2的指數(shù)增長關系。一個64位的量子計算機一次運算就可以同時處理264=***709551616個數(shù)。如果單次運算速度達到目前民用電腦CPU的級別（1GHz），那么這個64位量子計算機的數(shù)據(jù)處理速度將是世界上最快的“天河二號”超級計算機（每秒33.86千萬億次）的545萬億倍。

量子力學疊加態(tài)賦予了量子計算機真正意義上的“并行計算”，而不像經(jīng)典計算機一樣只能并列更多的CPU來并行。因此在大數(shù)據(jù)處理技術需求強烈的今天，量子計算機越來越獲得互聯(lián)網(wǎng)巨頭們的重視。

2.肖爾算法――RSA加密技術的終結(jié)者。1985年，牛津大學的物理學家戴維?德意志提出了量子圖靈機模型的概念。隨后貝爾實驗室的彼得?肖爾于1995年提出了量子計算的第一個解決具體問題的思路，即肖爾因子分解算法。

我們今天在互聯(lián)網(wǎng)上輸入的各種密碼，都會用到RSA算法加密。這種技術用一個很大的數(shù)的兩個質(zhì)數(shù)因子生成密鑰，給密碼加密，從而安全地傳輸密碼。由于這個數(shù)很大，用目前經(jīng)典計算機的速度算出它的質(zhì)數(shù)因子幾乎是不可能的任務。但利用量子計算的并行性，肖爾算法可以在很短的時間內(nèi)通過遍歷算法來獲得質(zhì)數(shù)因子，從而破解掉密鑰，使RSA加密技術不堪一擊。

量子計算機會終結(jié)任何依靠計算復雜度的加密技術，但這不意味著從此我們會失去信息安全的保護。量子計算的孿生兄弟――量子通信，會從根本上解決信息傳輸?shù)陌踩[患。

6.量子計算機的應用前景

目前經(jīng)典的計算機可以進行復雜計算，解決很多難題。但依然存在一些難解問題，它們的計算需要耗費大量的時間和資源，以致在宇宙時間內(nèi)無法完成【7】。量子計算研究的一個重要方向就是致力于這類問題的量子算法研究。量子計算機首先可用于因子分解。因子分解對于經(jīng)典計算機而言是難解問題，以至于它成為共鑰加密算法的理論基礎。按照Shor的量子算法，量子計算機能夠以多項式時間完成大數(shù)質(zhì)因子的分解。量子計算機還可用于數(shù)據(jù)庫的搜索。1996年，Grover發(fā)現(xiàn)了未加整理數(shù)據(jù)庫搜索的Grover迭代量子算法。使用這種算法，在量子計算機上可以實現(xiàn)對未加整理數(shù)據(jù)庫Ⅳ的平方根量級加速搜索，而且用這種加速搜索有可能解決經(jīng)典上所謂的NP問題。量子計算機另一個重要的應用是計算機視覺，計算機視覺是一種通過二維圖像理解三維世界的結(jié)構(gòu)和特性的人工智能。計算機視覺的一個重要領域是圖像處理和模式識別。由于圖像包含的數(shù)據(jù)量很大，以致不得不對圖像數(shù)據(jù)進行壓縮。這種壓縮必然會損失一部分原始信息 參考文獻

1.王書浩，龍桂魯.大數(shù)據(jù)與量子計算

2.張毅，盧凱，高穎慧.量子算法與量子衍生算法 3.Deutsch D，Jozsa R.Rapid solution of problems by quanturm computation[C]//Proc Roy Soc London A，1992，439：553-558

4.吳楠，宋方敏。量子計算與量子計算機

5.蘇曉琴，郭光燦。量子通信與量子計算。量子電子學報，2004，21（6）：706-718

6.White T.Hadoop： The Defintive Guide，California：O’Reilly Media，Inc.2009：12-14

7.王蘊，黃德才，俞攸紅.量子計算及量子算法研究進展.

第三篇：學科前沿講座

聽學科前沿講座有感

學科前沿是指整個科技體系或?qū)W科群中居于主導地位具有帶動其它科學發(fā)展并影響人們科學觀念轉(zhuǎn)變的學科。學科前沿是指某一學科中最能代表該學科發(fā)展趨勢制約該學科當前發(fā)展的關鍵性科學問題、難題及相應的學說。

在即將畢業(yè)之際，即將踏入工作生涯，了解學科前沿是至關重要的。學院在這個時候給我們安排學科前沿講座，意義是非凡的，我們也應該抓住這次機會認真學習學科前沿知識，為以后的工作生涯和人生打下結(jié)實的基礎。

因此在聽完三位老師的講座，不禁有感而發(fā)，對機械學科的前沿有了更深入的了解。

一、對我國汽車前沿的感悟

中國汽車發(fā)展歷程

新中國剛一成立就決定發(fā)展自己的汽車工業(yè)，1953年第一汽車制造廠破土動工，毛澤東主席為奠基儀式親自題寫了“第一汽車制造廠奠基紀念”。1956年我國生產(chǎn)的第一輛汽車下線，毛主席又親自為其命名———解放，對于當時工業(yè)整體水平非常落后的中國人來說，這確實是一次經(jīng)濟上的解放。1956年是中國汽車史上令人難忘的一年。5月，第一汽車制造廠試制成功東風牌轎車，送往北京向黨的八大”獻禮，這是中國自制的第一部轎車，6月，北京第一汽車廠附件廠試制成功井岡山牌轎車，同時工廠更名為北京汽車制造廠。8月一汽又設計試制成功第一輛紅旗牌高級轎車，9月上海汽車配件廠試制成功第一輛鳳凰牌轎車。在大躍進的年代，這幾輛稚嫩的國產(chǎn)轎車確實讓全國人民歡欣鼓舞了一陣子。

六七十年代，除了紅旗外，中國惟一大批量生產(chǎn)的轎車就是上海牌轎車。1964年，鳳凰牌轎車改名為上海牌，并對制造設備做了一系列改進。首先制成了車身外板成套沖模，結(jié)束了車身制造靠手工敲打的落后生產(chǎn)方式，又以此為基礎制成各種拼裝臺，添置點焊機，實現(xiàn)拼裝流水線生產(chǎn)，轎車質(zhì)量得到穩(wěn)定和提高。1965年上海轎車通過一機部技術鑒定，批準定型。到1979年，上海牌轎車共生產(chǎn)了一萬七千多輛，成為我國公務用車和出租車的主要車型。1972年起還對車身進行了改型，并減輕了自重。1980年，該車年產(chǎn)量突破5000輛。1985年，已經(jīng)開始與德國大眾公司合資的上海轎車廠和嘉定縣聯(lián)營另行建廠繼續(xù)生產(chǎn)上海轎車，并繼續(xù)做了一些技術改進，一直生產(chǎn)到90年代。在相當長的時間里，上海轎車支撐著國內(nèi)對轎車的需求，為社會發(fā)展做出了貢獻。但當時我國的汽車工業(yè)是以載貨車為主導的，對轎車缺乏應用的重視，這使得我國的轎車工業(yè)技術水平長期處于極為幼稚的狀態(tài)。

改革開放后，我國經(jīng)濟迅速發(fā)展，對轎車的需求越來越強，我國落后的轎車工業(yè)根本無法滿足這種需求。一時間，外國轎車洪水般涌入我國。1984年至1987年，我國進口轎車64萬輛，耗資266億元。為了迅速提高中國轎車生產(chǎn)能力和技術水平，我國汽車工業(yè)開始走上與國外汽車企業(yè)合作、引進消化外國先進技術的發(fā)展道路。具體方式基本都是從進口全部散件組裝開始，逐漸提高國產(chǎn)化率。純種的中國汽車也在不斷發(fā)展，長城、吉利、奇瑞等車廠已經(jīng)發(fā)展壯大起來，技術也越來越好，反正自己孩子自己養(yǎng)，國人支持，他們肯定能做好。

中國汽車的發(fā)展方向

中國車企目前還處于開闊市場階段，但從長遠方向看，提高自身產(chǎn)品才是第一要旨。所以中國汽車業(yè)將在逐步占領世界市場的同時，加強品牌建設，提高汽車質(zhì)量和性能，將中國從一個汽車生產(chǎn)大國向汽車研發(fā)大國轉(zhuǎn)變。現(xiàn)代汽車電子化、智能化、多媒體化和網(wǎng)絡化的應用，不僅提高了汽車的動力性、經(jīng)濟性、安全和環(huán)保性，改善了行駛的穩(wěn)定性和舒適性，推動了汽車工業(yè)的發(fā)展，還為電子產(chǎn)品開拓了廣闊的市場，從而推動了電子工業(yè)的發(fā)展。因此，大力發(fā)展汽車電子化、智能化、多媒體化和網(wǎng)絡化，加快汽車電子化速度，是啟動和振興汽車工業(yè)的重要手段。也是中國汽車零部件企業(yè)的新的經(jīng)濟增長點。

二、礦用絞車前沿感悟

聽完李老師的講座，我深感到礦山機械設備的落后，據(jù)李老師所說，礦山設備要落后一般機械二十年。在那里生產(chǎn)的資源推動著中國的發(fā)展，然而卻沒有人去推動他們的發(fā)展。

在這里也深刻體會到我校老師獨自走入深山的寂寞，也希望國家和社會給予更多的關注，來回饋礦山，感知礦山。解救那些用生命換來工業(yè)糧食的礦山工人們，那些對礦上不離不棄的礦大人

三、中國礦業(yè)大學的機械電子的感悟

機電是中國礦業(yè)大學起步較早的一門學科，也是社會發(fā)展的一門前沿學科，機電控制、機電一體化和機電自動化都是現(xiàn)代制造技術所必須的學科。在之前發(fā)展也是我校的強勢學科，但由于學校領導的不只是，導至學科人才流失，技術失傳，相對其他學校機械電子的大發(fā)展，而我校的機電學科有逆水行舟不進則退之勢。加上學校對機電學科教學的忽視，導至學生對機電的不了解，在以后工作當中對出現(xiàn)問題不知道如何去解決！在這里我也希望學校和學院領導關注一下機電學科的發(fā)展，提高學生的綜合素質(zhì)，拓寬學生的知識面。

小結(jié)

中國礦業(yè)大學有很大一批老師機械學科前沿，為礦業(yè)大學機械學科發(fā)展付出了不懈的努力。希望學校領導給予大力支持，支持機電學院的老師，支持礦大的機械學科的發(fā)展，支持機械學科的教育工作。讓我們更有能力去回饋礦山、感知礦山、去為那些為中國發(fā)展提供資源和生命的礦山人，為礦山安全、高效開采奉獻知識和生命

第四篇：學科前沿講座論文

研究生課程論文

課程名稱：學科前沿講座

姓名：臧寧寧 學號：1049731602549 學院：汽車工程學院

專業(yè)：車輛工程專碩

班級：163班

2016年 12 月 28 日

車網(wǎng)互聯(lián)（V2G）技術淺析

臧寧寧

（武漢理工大學汽車工程學院；車輛工程163班；1049731602549）

摘要：針對城市高峰電力負荷大、持續(xù)時間短的特點，采用車網(wǎng)互聯(lián)（V2G）模式，通過電動汽車集群晚間低谷充電，白天停駛時反饋給電網(wǎng)以支持高峰電力負荷，有利于城市電網(wǎng)削峰填谷，并提高能源利用效率。文章首先介紹了V2G研究的意義及其經(jīng)濟性，而后介紹了V2G的試現(xiàn)方法，V2G研究的關鍵問題：智能管理策略、雙向充電器，最后對我國V2G技術的進一步發(fā)展提出了相關建議。

關鍵詞：V2G：實現(xiàn)方法；智能管理策略；雙向充電器

Abstract：For the city peak power load, short duration characteristics, the use of car network interconnection(V2G)model, through the electric car cluster evening trough charging during the day and suspended feedback to the grid to support the peak load, is conducive to urban power grid Valley, and improve energy efficiency.In this paper, the significance of V2G research and its economy are introduced.Secondly, the key techniques of V2G are introduced, such as intelligent management strategy, bi-directional charger, and some suggestions for further development of V2G technology in China.Keywords：V2G;implementation method;intelligent management strategy;bi-directional charger

引言

電動汽車以電為動力，作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，其動力電池可以理解為電網(wǎng)中一個移動的分布式儲能單元，具有清潔、高效、環(huán)保等特點。由此形成了“車—電”互聯(lián)(Vehicle to Grid，簡稱V2G)的概念，即車輛與電網(wǎng)在受控狀態(tài)下，實現(xiàn)能量、信息雙向互動，將動力電池看成不僅是車輛的動力源，也是重要的移動儲能介質(zhì)。當車載動力電池需要充電，則電能從電網(wǎng)流向汽車。當汽車暫停使用時，也可以把車載電池中的電能反送給電網(wǎng)系統(tǒng)。電動汽車V2G充放電模式的應用，是電動汽車能源供給體系中的重要形式之一，也是智能電網(wǎng)建設的重要內(nèi)容。采用 V2G 模式可對電網(wǎng)起到削峰填谷的作用，從而減少電力建設投資，提高能源利用效率。

圖1.1 電網(wǎng)供應圖

1.V2G研究的意義

現(xiàn)在的電網(wǎng)實際上效率并不是非常高，因為一是成本較高，再就是容易造成浪費。圖1.1和1.2是電網(wǎng)的供應和需求圖，將兩圖進行對比，可以看出：在用電高峰期，電網(wǎng)的供應難以滿足需求，一般采用增建調(diào)峰電廠或調(diào)峰機組解決；而在用電低谷時，大量的電力被浪費。

圖1.2電網(wǎng)需求圖

V2G的核心思想就是利用大量電動汽車的儲能源作為電網(wǎng)和可再生能源的緩沖，如圖2所示。當電網(wǎng)負荷過高時，由電動汽車儲能源向電網(wǎng)饋電；而當電網(wǎng)負荷低時，用來存儲電網(wǎng)過剩的發(fā)電量，避免造成浪費。通過這種方式，電動汽車用戶可以在電價低時，從電網(wǎng)買電，電網(wǎng)電價高時向電網(wǎng)售電，從而獲得一定的收益。

圖2 V2G示意圖

現(xiàn)在，插電式混合動力汽車（PHEV）和純電動汽車（EV）正慢慢進入市場。當這些汽車的數(shù)量足夠大時，其電池的總?cè)萘渴窍喈斁薮蟮模蚨梢詫⑵渥鳛殡娋W(wǎng)以及可再生能源系統(tǒng)的緩沖。但是，電動汽車并不能隨意地、毫無管理地接入到電網(wǎng)中，這是因為如果電網(wǎng)正處于峰值負荷需求，大量汽車的充電要求必然會對電網(wǎng)產(chǎn)生極其嚴重的影響；對于汽車而言，除了為電網(wǎng)提供輔助服務外，還必須能夠滿足日常的行駛需求。因此在向電網(wǎng)饋電的過程中，還必須兼顧汽車自身的能量存儲狀態(tài)，以避免影響汽車的正常使用。綜合上述兩個方面，非常有必要對電動汽車 V2G 進行研究，協(xié)調(diào)汽車與電網(wǎng)間的充電和放電，使得既不會影響電網(wǎng)的運行，也不會限制汽車的正常使用。

2.V2G的經(jīng)濟性

《車網(wǎng)互聯(lián)（V2G）支持高峰電力的技術經(jīng)濟分析》一文中，以帶有 30 k W·h 動力電池的電動車集群集中放電來支持上海地區(qū) 12 h 的800 MW 高峰電力為例，通過V2G 模式中成本和收益的經(jīng)濟核算，發(fā)現(xiàn)電動車主和電網(wǎng)企業(yè)都能從 V2G 模式中受益。

文章還對V2G技術的環(huán)保價值進行了評估。通過 V2G 模式，一方面可以提高火電機組的發(fā)電效率和輸配電設備的利用效率，減少發(fā)電和輸電設備的投資；另一方面還可以提高可再生能源的使用比例。就純電動車使用而言，其過程是零排放，既無 CO2排放，也無污染物排放。目前我國 70%-80%的電力來自煤電，電動車使用電力驅(qū)動間接上還是產(chǎn)生 CO2和污染物排放，如果把煤電的生產(chǎn)環(huán)節(jié)考慮在內(nèi)，其 CO2排放量仍然保持在 120 g/km 左右。通過 V2G 模式可以提高能源利用效率，增加可再生能源電力的比例，從而減少二氧化碳和污染物的排放。因此與風能、太陽能一樣，V2G 模式是一種節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的模式。

3.V2G的實現(xiàn)方法

根據(jù)應用對象的不同，可以將 V2G實現(xiàn)方法分成四類。

3.1集中式的 V2G 實現(xiàn)方法

所謂集中式的V2G是指將某一區(qū)域內(nèi)的電動汽車聚集在一起，按照電網(wǎng)的需求對此區(qū)域內(nèi)電動汽車的能量進行統(tǒng)一的調(diào)度，并由特定的管理策略來控制每臺汽車的充放電過程。由于此種方式采用統(tǒng)一的調(diào)度和集中的管理，可以實現(xiàn)整體上的最優(yōu)，例如通過先進的算法可以計算每臺汽車的最優(yōu)充電策略，保證成本最低及電力最優(yōu)利用。3.2自治式的 V2G 實現(xiàn)方法

自治式 V2G 的電動車經(jīng)常散落在各處，無法進行集中的管理，因而一般采用車載式的智能充電器，它們可以根據(jù)電網(wǎng)發(fā)布的有、無功需求和價格信息，或者根據(jù)電網(wǎng)輸出接口的電氣特征（如電壓波動等），結(jié)合汽車自身的狀態(tài)（如電池 SOC）自動地實現(xiàn) V2G 運行。由于不受統(tǒng)一的管理，每臺電動車的充放電具有很大的隨機性，是否能保證整體上的最優(yōu)還需進一步研究，此外，車載充電器還會增加電動汽車的成本。3.3基于微網(wǎng)的 V2G 實現(xiàn)方法

基于微網(wǎng)的 V2G 實現(xiàn)方法，實際上是將電動汽車的儲能設備集成到微網(wǎng)中，它與前邊兩種實現(xiàn)方法的區(qū)別在于，這種 V2G 方法作用的直接對象不是大電網(wǎng)，而是微網(wǎng)。微網(wǎng)是一種由負荷和微型電源共同組成的系統(tǒng)，它可同時提供電能和熱量；微網(wǎng)內(nèi)部電源主要由電力電子器件負責能量的轉(zhuǎn)換，并提供必需的控制；微網(wǎng)相對于外部大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的受控單元，并可同時滿足用戶對電能質(zhì)量和供電安全等的要求。

3.4基于更換電池組的 V2G 實現(xiàn)方法

基于更換電池組的 V2G 實現(xiàn)方法，其源于更換電池組的電動汽車供電模式。它需要建立專門的電池更換站，在更換站中存有大量的儲能電池，因而也可以考慮將這些電池連到電網(wǎng)上，利用電池組實現(xiàn) V2G。這種方法的原理類似于集中式 V2G，但是管理策略上會有所不同，因為電池最終是要用來更換的，所以必須確保一定比例的電池電量是滿的。它的實現(xiàn)迫切需要統(tǒng)一電池及充電接口等部件的標準。

4.V2G研究的關鍵問題

4.1智能管理策略

4.1.1 從電網(wǎng)角度分析

電網(wǎng)各個發(fā)電單元的作用不相同：容量較大的發(fā)電單元價格便宜，但是響應速度慢，適用于提供基本負荷；容量較小的單元價格昂貴，但響應速度快，一般用于峰值負荷。管理策略的制定就是利用 V2G 盡可能減少電網(wǎng)對昂貴發(fā)電單元的依賴，并減少無功補償裝置的使用。這就需要電網(wǎng)根據(jù)自身的負荷狀況、可再生能源的發(fā)電狀況以及 V2G 單元可用容量等信息，事先計算出對各 V2G 單元的有功和無功需求，并給出合理的電價。

對此問題的處理可以分為兩種方式，第一種是由電網(wǎng)直接對接入的每臺電動車連同其他發(fā)電單元進行統(tǒng)一調(diào)度，采用智能的算法來控制每臺汽車的V2G 運行。第二種方式是在電網(wǎng)與電動汽車群之間建立一個中間系統(tǒng)。該中間系統(tǒng)將一定區(qū)域內(nèi)接入電網(wǎng)的電動汽車組織起來，成為一個整體，服從電網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)度。這樣電網(wǎng)可以不必深究每臺電動車的狀態(tài)，只需根據(jù)自己的算法向各個中間系統(tǒng)發(fā)出調(diào)度信號（包括功率的大小、有功還是無功以及充電還是放電等），而對電動汽車群的直接管理，則由中間系統(tǒng)來完成。4.1.2 從用戶角度分析

電動汽車 V2G 的智能充放電管理策略描述的是這樣一個過程：中間系統(tǒng)根據(jù)電動汽車的充電需求對能量進行合理的供應，同時根據(jù)電網(wǎng)需求將電動汽車能量反饋給電網(wǎng)。對于每一臺與電網(wǎng)相連的電動汽車而言，一方面要通過 V2G 來提供輔助服務，另一方面還要從電網(wǎng)獲取能量為電池充電。但是，不論是提供輔助服務（放電）還是從電網(wǎng)獲取能量（充電），其過程并不是隨意地，毫無限度的，它需要實時考慮電動汽車當前及未來的狀況，如電池 SOC、未來行駛計劃、當前的位置、當前電力價格以及連網(wǎng)時間等信息。這樣做是為了在保證正常行駛的前提下使用戶獲得最優(yōu)。

對于電動汽車智能充放電管理策略的研究，主要涉及如何對各電動車進行協(xié)調(diào)充電；制定管理策略尋找最大化車主利益的最優(yōu)方案，例如在電價便宜時為電動車充電，電價昂貴時向電網(wǎng)提供服務。大多數(shù)管理策略只適用于 V2G 運行的某一方面，有的適用于頻率調(diào)節(jié)，有的適用于調(diào)峰，并沒有提出一個統(tǒng)一的策略。4.2 V2G 雙向充電器

要使電動汽車實現(xiàn) V2G，需要在電網(wǎng)和汽車

間配備雙向的智能充電器。此雙向充電器必須具有為電動汽車電池充電的功能，同時產(chǎn)生最小的電流諧波，也應具有根據(jù)調(diào)節(jié)向電網(wǎng)回饋能量的能力。

一般來講，雙向充電器由濾波器、雙向 DC-DC變換器以及雙向 AC-DC 變換器組成。當充電器工作于電池充電模式時，交流電首先通過濾波器濾除不期望的頻率分量，然后通過雙向 C-DC 變換器將交流整流成直流。由于雙向 AC-DC 變換器的輸出電壓可能與直流儲能單元的電壓不匹配，還需要一個雙向 DC-DC 變換器來保證合適的充電電壓。當變換器工作于電池放電模式時，其過程則恰好相反。

5.結(jié)論

隨著電網(wǎng)負荷的快速發(fā)展,電網(wǎng)峰谷差逐年增大,電網(wǎng)調(diào)峰壓力越來越大。如今大力開發(fā)和利用新能源的發(fā)展戰(zhàn)略進一步加大了各電網(wǎng)的調(diào)峰和調(diào)頻的難度。V2G技術給未來電網(wǎng)的調(diào)峰和調(diào)頻問題開辟了新思路。

目前，我國正大力發(fā)展電動汽車產(chǎn)業(yè)，考慮到 現(xiàn)階段我國智能電網(wǎng)的發(fā)展水平，V2G 的發(fā)展可適當參考以下兩條建議：

（1）在建設電動汽車基礎設施過程時，盡量考慮V2G因素，建設方便于V2G技術的設施。

（2）建立 V2G 試點工程，進行適當宣傳，使廣大電動汽車用戶了解V2G技術的益處。參考文獻

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第五篇：學科前沿講座心得

桂林電子科技大學 學科前沿技術講座

心得體會

學號：10203110

5姓名：劉瑞

指導教師：王沖

專業(yè)名稱：計算機應用技術

所屬學院：計算機科學與工程學院

成績：

近年來，數(shù)據(jù)挖掘引起了信息產(chǎn)業(yè)界的極大關注，其主要原因是存在大量數(shù)據(jù)，可以廣泛使用，并且迫切需要將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有用的信息和知識。獲取的信息和知識可以廣泛用于各種應用，包括商務管理，生產(chǎn)控制，市場分析，工程設計和科學探索等。

機器學習和數(shù)據(jù)挖掘這些年一直是計算機應用方面研究的重點和熱點，首先要了解什么是數(shù)據(jù)挖掘，簡單地說，數(shù)據(jù)挖掘是從大量數(shù)據(jù)中提取或“挖掘”知識。我一直對這方面的知識頗感興趣，這學期學院開設的學術前沿講座的課程，很有幸聽到了文益民教授對于自己在機器學習和數(shù)據(jù)挖掘方面研究的講座，讓我對這些知識有了深入淺出的理解，受益匪淺。

12月5號，文益民教授做了題為“大規(guī)模數(shù)據(jù)的分類”的講座，在講座的最開始，文教授提到了戈登·德萊頓《學習的革命》一書，皆在指導我們?nèi)绾畏e累知識如何思考如何學習如何去做研究，具有拋磚引玉的指導意義。在這之后，又對了解機器學習和數(shù)據(jù)挖掘首先要了解的知識做了簡要的說明，比如對于問題的分類是分為線性問題和非線性問題；比如聚類的含義是將物理或抽象對象的集合分成由類似的對象組成的多個類的過程；比如對于這個世界上計算機的分類可以只分成工人（maker）和思考者（thinker）兩類。至此正式進入問題的討論。

對于這次講座，文教授從四個方面進行了講授。第一，實際應用中的大規(guī)模數(shù)據(jù)分類問題。第二，大規(guī)模數(shù)據(jù)給機器學習帶來的挑戰(zhàn)。第三，大規(guī)模數(shù)據(jù)分類算法的研究。第四，展望發(fā)展前景。文教授主要是在第三點中做了很多工作也取得了可喜的成績。

在機器學習的實際應用中，大規(guī)模數(shù)據(jù)分類問題一般會應用在以下幾個方面，在高速高精度的工業(yè)圖像檢測方面，在專利分類方面，在生物信息數(shù)據(jù)快速增長方面，在支持向量機參數(shù)選擇方面。

大規(guī)模數(shù)據(jù)給機器學習帶來的問題有：

1、算法一般不是收斂太慢就是難以收斂，訓練時間過長。

2、海量數(shù)據(jù)無法一次裝入內(nèi)存。

3、算法可靠性得不到保證。

4、已經(jīng)訓練好的學習器遇到心得訓練樣本時需要重新訓練。

在最重要的部分，文教授提到了幾個重要的研究方法，包括算法，這里面包含有：

1、基于并行計算的算法，2、以并行計算方法求解工作集方法中每個迭代步中二次規(guī)劃的子問題，3、Meta-learning，最小最大模塊化支持向量機以及快

速模塊化支持向量機，4、Cluster-SVM，Cluster-based-SVM，Cascade-SVM。文教授在第三和第四點中都有自己的工作和貢獻，在第三點中，他提出了分類面拼接算法，在第四點中，提出了分層并行支持向量機訓練算法。對于分類面拼接算法我進行了比較仔細的了解，并下載閱讀了文教授于2009年3月份在湖南大學學報上發(fā)表的論文“基于分類面的快速模塊化支持向量機研究”，對于分類面拼接算法有了初步的研究，下面說說我對這個算法的理解。

信息采集和信息處理技術的快速發(fā)展導致了諸如公共健康數(shù)據(jù)、信用交易數(shù)據(jù)、國家經(jīng)濟普查數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡文本數(shù)據(jù)和地理信息數(shù)據(jù)等大規(guī)模數(shù)據(jù)集的產(chǎn)生。由于訓練時間很長和空間需求很大，現(xiàn)有的大多數(shù)機器學習算法很難被直接用于大規(guī)模數(shù)據(jù)的機器學習。

這個算法是針對大多數(shù)現(xiàn)有的機器學習算法處理大規(guī)模問題時需要的訓練時間很長和存儲空間很大的難點而提出的，英文名是psfnr SVMs，在訓練階段，psfm2SVMs采用一簇平行超平面對大規(guī)模問題實施軟劃分，然后針對每個子問題并行訓練支持向量機。在測試階段，測試樣本坐落于哪個子問題所在空間中，就由該子問題訓練的支持向量機給出判別結(jié)果。在4個大規(guī)模問題上的實驗表明:與采取硬劃分的快速模塊化支持向量機(fm2SVMs)相比，軟劃分能夠使psfm2SVMs得到更加光滑的分類面，因而ps2fm2SVMs的泛化能力較高。在不增加訓練時間的條件下，psfm2SVMs減少了由于訓練集分割導致的分類器泛化能力下降。

支持向量機方法的本質(zhì)是在訓練集的一個高維像空間中尋找最大間隔分類超平面，這個分類超平面對應于訓練集所在空間的一個光滑曲面。如果采用訓練集分割的方法，將這個光滑曲面分段求出，然后進行連接，就可以得到這個光滑曲面的近似曲面。

該算法使用平行超平面簇對訓練集實施軟劃分，使得拼接后的分類面相比fm2SVMs得到的分類面更光滑，更接近最優(yōu)分類曲面。因而，psfm2SVMs 的泛化能力比fm2SVMs的泛化能力要高。在并行條件下，兩者的訓練時間和測試時間相同。在多核計算技術快速發(fā)展的今天，本文提出的算法，提供了一種可行的并行機器學習框架，對于研制高速高精度的機器學習算法具有一定的借鑒意義。未來計劃研究隨機向量w的方向?qū)sfm2SVMs泛化能力的影響，并將

該算法用于高速高精度工業(yè)圖像檢測。

這就是我的心得體會，在講座的最后，文教授還對機器學習和數(shù)據(jù)挖掘的未來進行了展望，諸如現(xiàn)在流行的云計算，還有動態(tài)數(shù)據(jù)流學習，例外的發(fā)現(xiàn)，學習更復雜的函數(shù)，粒計算等等，都是今后發(fā)展的的熱點。聽完這個講座，我感到責任重大，即使是一個點，也還有很多方面值得拓展和探索，作為研究生，研究是我們主要的工作，想要取得滿意的結(jié)果和優(yōu)異的成績，我們所要做的就是倍加努力，汲取現(xiàn)有的知識，在新的領域開拓新的研究道路，積極探索，永不止步。