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Current Issues: <JZUS-A> <JZUS-B> <FITEE>
Journal of Zhejiang University SCIENCE A
ISSN 1673-565X(Print), 1862-1775(Online), Monthly
2025 Vol.26 No.9 P.811-894
CONTENTS
Special Column on the "Top 10 Academic Advances of Young Scholars at Zhejiang University"
Guest Editor-in-Chief: Yunmin CHEN
Review
Review: Key factors influencing perovskite film crystallization in blade-coating processes
Jingyi SUN, Borui LEI, Jingjing XUE
DOI: 10.1631/jzus.A2500054 Downloaded: 727 Clicked: 945 Cited: 0 Commented: 0(p.811-831) <Full Text><PPT> 86
机构：浙江大学，材料科学与工程学院，硅及先进半导体全国重点实验室，中国杭州，310027
概要：钙钛矿薄膜由于其优异的光电性能和低成本的制造工艺，在光电器件领域，特别是太阳能电池领域取得了重大进展。作为一种很有前景的钙钛矿薄膜大规模工业生产技术，刮涂法因其成本低、大面积涂布能力强、操作简单等优点而受到广泛关注。然而，在涂布过程中，钙钛矿薄膜往往存在薄膜均匀性差、缺陷密度高、结晶不均匀等问题，极大地影响了器件的效率和稳定性。本文综述了刮涂法在钙钛矿薄膜制备中的应用，重点分析了影响薄膜质量的主要因素，包括前驱体溶液配方、溶剂特性、蒸发速率、结晶动力学和薄膜厚度等。特别地，本文讨论了环境因素对刮涂过程中钙钛矿结晶的影响，并探讨了如何优化刮涂工艺和前驱体溶液组成来提高薄膜均匀性和器件性能。此外，本文还讨论了刮涂法制备钙钛矿薄膜面临的主要挑战和缺点，包括大面积制备过程中的缺陷，溶剂蒸发速率的差异以及它们对结晶质量的影响，并提出了解决这些问题的方法。最后，本文展望了刮涂法在钙钛矿薄膜大规模生产中的应用前景，强调了深入了解钙钛矿薄膜结晶机理和开发新型添加剂对提高钙钛矿光电器件性能和推动其产业化的重要性。
关键词组：钙钛矿薄膜；刮涂法；晶体生长
Review: Efficient and stable perovskite light-emitting diodes
Zhuoyue GU, Suhui ZHANG, Wentao XIONG, Baodan ZHAO, Dawei DI
DOI: 10.1631/jzus.A2500056 Downloaded: 767 Clicked: 806 Cited: 0 Commented: 0(p.832-852) <Full Text><PPT> 94
机构：1浙江大学，光电科学与工程学院，极端光学技术与仪器全国重点实验室，中国杭州，310027；2浙江大学，先进光子学国际研究中心，中国杭州，310027；3浙江大学，浙江大学-伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院，中国嘉兴，314400
概要：钙钛矿发光二极管（PeLED）凭借其光谱可调范围广、色纯度优异、效率高以及制备成本低等优势，在下一代照明和显示领域展现出巨大潜力。器件效率和稳定性是评估钙钛矿发光二极管能否满足商业应用需求的关键指标。本综述首先探讨了实现高外量子效率（EQE）的策略，包括控制载流子注入与平衡、增强辐射复合以及提高光提取效率。然后，概述了钙钛矿发光二极管工作稳定性的最新研究进展，并重点阐述了其降解机制，包括离子迁移、结构转变、化学相互作用和热降解。通过详细的分析与讨论，本综述旨在推动高效且稳定的钙钛矿发光二极管的发展与创新，展现其在显示技术、固态照明以及其他新兴应用领域的重要的应用前景。
关键词组：钙钛矿；发光二极管；外量子效率；稳定性
Shiquan LIU, Yuqi DING, Kaiyang XIA, Hui LI, Liang AN, Zhongwei LI, Yuan-Liu CHEN
DOI: 10.1631/jzus.A2500067 Downloaded: 760 Clicked: 1028 Cited: 0 Commented: 0(p.853-875) <Full Text><PPT> 95
机构：浙江大学，流体动力基础件与机电系统全国重点实验室，中国杭州，310058
概要：随着超精密加工技术在高精度制造领域广泛应用，准确监测切削微区温度对保障加工表面质量与刀具寿命至关重要。本文总结了超精密切削过程中切削温度在线测量领域的最新进展，深入分析各种方法的优势、局限性和应用场景，并展望人工智能、物联网等新兴技术在微纳米尺度与原子尺度切削温度监测领域的应用潜力。传统切削测温方法虽然在部分宏观切削尺度中成效显著，但在微纳米尺度的超精密切削加工中应用仍面临空间分辨率、响应速度及动态性能等瓶颈，难以满足微纳米尺度切削区域的测温需求。随着微型传感器与自感温切削刀具技术的持续发展，新型切削测温方法在高空间分辨温度监测、实时反馈及自适应控制等方面展现出显著优势。智能传感器与物联网的发展实现了实时数据采集与远程监控，显著推进超精密切削加工微区温度的控制进程。通过整合多传感器数据并利用人工智能进行数据分析，可实现更精准智能的温度控制，最终提升刀具寿命、减少加工缺陷并优化生产效率。
关键词组：切削温度测量；超精密加工；切削状态在线监测；智能传感器
Review: Many-body scars in quantum Heisenberg XY models and analog simulations on superconducting circuits
Zexian GUO, Jinlou MA, Yu GAO, Lei YING
DOI: 10.1631/jzus.A2500059 Downloaded: 826 Clicked: 786 Cited: 0 Commented: 0(p.876-894) <Full Text><PPT> 83
机构：浙江大学，物理学院，浙江省微纳量子芯片与量子控制重点实验室，中国杭州，310027
概要：量子多体系统是现代基础物理学的核心。对这些系统的研究揭示了许多有趣的现象，如量子热化、多体局域和量子多体疤痕。本综述聚焦于超导电路平台，系统地回顾了该平台上量子多体疤痕和非遍历动力学的前沿进展，并深入探讨了其理论基础、有效模型和关键的实验观测。
关键词组：量子多体疤痕；量子混沌；量子模拟；超导电路
Journal of Zhejiang University SCIENCE B
ISSN 1673-1581(Print), 1862-1783(Online), Monthly
2025 Vol.26 No.9 P.813-922
CONTENTS
Reviews
Xiaodan HUANG, Yue FANG, Jie SONG, Yuanjing HAO, Yuanyuan CAI, Pengfei WEI, Na ZHANG
DOI: 10.1631/jzus.B2400186 Downloaded: 2404 Clicked: 1948 Cited: 0 Commented: 0(p.813-842) <Full Text><PPT> 72
1滨州医学院药学院， 山东省分子靶向智能诊疗技术创新中心， 中国烟台市， 264003
2浙江省中西医结合医院， 杭州市红十字会医院， 中国杭州市， 310003
摘要：溶酶体和自噬-溶酶体系统的功能障碍是神经退行性、代谢紊乱性、炎症性疾病和其他相关疾病的驱动力，影响疾病的发生和发展。因此，恢复溶酶体或自噬-溶酶体系统功能在上述疾病治疗中已成为日益重要的策略。本文对溶酶体的生物发生、结构和功能，以及自噬-溶酶体系统的生物学过程展开介绍；综述了与溶酶体/自噬功能障碍密切相关的各种疾病，揭示调节溶酶体或自噬-溶酶体系统功能在疾病治疗中的重要性；重点探讨了能够恢复溶酶体或自噬-溶酶体系统功能的工程化纳米材料，并对实现这一目标的不同策略和方法进行总结。本文旨在阐明纳米医学领域治疗溶酶体/自噬缺陷相关疾病的最新进展，并推动具有临床价值的创新纳米药物的开发。
关键词组：溶酶体；自噬；溶酶体/自噬功能障碍；酸性纳米颗粒；转录因子EB（TFEB）；痴呆；阿尔兹海默症
Qi-Hua HUA, Xuechun ZHANG, Ruifeng TIAN, Zhigang SHE, Zan HUANG
DOI: 10.1631/jzus.B2400127 Downloaded: 2089 Clicked: 1363 Cited: 0 Commented: 0(p.843-862) <Full Text><PPT> 74
1武汉大学生命科学学院，湖北省细胞稳态重点实验室，中国武汉市，430060
2武汉大学人民医院心内科，中国武汉市，430060
3赣南医学院心脑血管疾病预防与治疗教育部重点实验室，赣南创新与转化医学研究所，中国赣州市，341000
摘要：巨核细胞和肝细胞在哺乳动物中具有独特性，它们在终末分化过程中通过核内有丝分裂实现多倍体化。许多多倍体化的调控因子和潜在机制已被报道，其中大多数与发育、器官发生和细胞分化紧密相关。然而，核内有丝分裂的本质尚未完全阐明，该过程包括成功进入和退出有丝分裂而不发生完全的胞质分裂。本文强调，核内有丝分裂是细胞周期中一种新的细胞命运，而四倍体阶段则是细胞命运决定的关键时期。本文综述了该领域的最新研究进展，并为细胞如何操控有丝分裂以实现核内有丝分裂提供了新见解，即核内有丝分裂细胞能够规避四倍体检查点的限制，继续进行多次全基因组加倍。这些发现不仅加深了我们对核内有丝分裂作为一种基本生物学过程的理解，还为多倍体化的生理和病理学意义提供了新的视角。
关键词组：多倍体；核内有丝分裂；巨核细胞；肝细胞；细胞周期；四倍体检查点；全基因组加倍
Research Articles
Chenxu WEI, Zongan LI, Xiaoyun LIANG, Yuwei ZHAO, Xingyu ZHU, Haibing HUA, Guobao CHEN, Kunming QIN, Zhipeng CHEN, Changcan SHI, Feng ZHANG, Weidong LI
DOI: 10.1631/jzus.B2400340 Downloaded: 1994 Clicked: 2155 Cited: 0 Commented: 0(p.863-880) <Full Text><PPT> 82
1南京中医药大学药学院，中国南京市，210023
2南京中医药大学，江苏省中药炮制重点实验室/国家教育部中药炮制规范化及标准化工程研究中心，中国南京市，210023
3南京师范大学，电气与自动化工程学院，江苏省三维打印装备与制造重点实验室，中国南京市，210023
4南京中医药大学江阴附属医院，中国江阴市，214400
5长春中医药大学药学院，中国长春市，130117
6江苏海洋大学药学院，中国连云港市，222005
摘要：骨缺损修复作为组织工程学中一个重要的研究方向，开发可有效修复骨缺损的生物活性支架是其关键性目标。本研究采用冷冻铸造3D打印技术制备了负载煅自然铜水煎液（PPD）的β-磷酸三钙（β-TCP）复合支架，并对复合支架的机械强度、理化性质、生物相容性、体外促血管生成活性以及体内修复兔股骨缺损药效机制进行了研究。体外实验结果显示：复合支架不仅表现出优异的理化特性、更强的机械强度和良好的生物安全性，还能显著促进促血管生成细胞人脐静脉内皮细胞的增殖、迁移和聚集。体内实验结果表明：所有支架组均能促进骨缺损部位的成骨再生；其中，负载PPD的β-TCP支架可显著提高神经源性基因座Notch1蛋白（Notch1）、血管内皮生长因子（VEGF）、骨形态发生蛋白-2（BMP-2）和骨桥蛋白（OPN）的表达。综上，本研究开发制备的支架在体外和体内均表现出显著的血管再生和成骨能力。PPD的加入显著促进了血管生成-成骨耦合，并加速了骨修复。这表明PPD是一种具有广阔应用前景的骨修复材料，且PPD/β-TCP支架拥有作为骨移植替代材料的巨大潜力。
关键词组：骨缺损；煅自然铜；冷冻铸造3D打印；血管生成；骨再生；VEGF-Notch1-BMP-2-OPN耦联
Xufei YU, Jiaqi BAO, Yingming WEI, Yuting YANG, Wenlin YUAN, Lili CHEN, Zhongxiu WANG
DOI: 10.1631/jzus.B2400203 Downloaded: 2745 Clicked: 1873 Cited: 0 Commented: 0(p.881-896) <Full Text><PPT> 76
1浙江大学医学院附属第二医院牙周病专科，中国杭州市，310009
2浙江大学医学院附属第二医院肿瘤研究所，中国杭州市，310009
摘要：本研究旨在探讨在牙龈卟啉单胞菌脂多糖（Pg-LPS）作用下，核因子E2相关因子2（NRF2）与双特异性磷酸酶1（DUSP1）的互作对成骨细胞分化的影响及其潜在分子机制。我们通过构建小鼠实验性牙周炎模型，采用显微计算机断层扫描和免疫组化染色观察小鼠牙槽骨吸收及牙周组织区域内NRF2表达情况，同时采用免疫组化染色法检测牙周健康者和牙周炎患者牙龈及牙槽骨组织中NRF2含量变化。本研究通过Pg-LPS刺激小鼠来源的下颌骨成骨细胞，采用活性氧（ROS）染色和线粒体膜电位检测试剂盒检测细胞氧化应激水平；通过碱性磷酸酶（ALP）染色和茜素红S染色等评估细胞成骨分化能力；采用免疫荧光和蛋白质免疫印迹测定NRF2、DUSP1、成骨分化和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路相关基因和蛋白变化；利用免疫荧光染色和免疫共沉淀法检测成骨细胞中NRF2核转位功能及其与DUSP1的相互作用。研究结果发现，与健康组相比，牙周炎组小鼠发生严重的牙槽骨吸收，并在牙周炎小鼠局部牙周组织区域内观察到NRF2低表达。同时，在牙周炎患者牙龈组织与牙槽骨组织中也同样检测到NRF2表达水平的降低。体外实验发现，Pg-LPS呈浓度依赖性增加细胞内ROS含量，并降低细胞线粒体膜电位。Pg-LPS也可抑制成骨分化相关基因蛋白Runt相关转录因子2（RUNX2）、ALP和骨钙素（OCN）的表达，并减少ALP阳性细胞数及矿化结节数量。同时本研究发现，Pg-LPS刺激可显著降低NRF2表达与核转位水平。当加入NRF2抑制剂时，细胞氧化应激活动增强，成骨分化受到抑制；而NRF2激活剂可减弱细胞氧化应激活动，并促进细胞成骨分化。在NRF2抑制剂或小干扰核糖核酸（siRNA）的作用下，DUSP1表达量降低，MAPK通路磷酸化水平上升；加入NRF2激活剂或过表达NRF2基因时，则结果相反。此外，NRF2与DUSP1间可能存在蛋白互作。综上，NRF2通过核转位功能与DUSP1互作，并经MAPK通路调控Pg-LPS条件下小鼠下颌骨成骨细胞的成骨分化，这为牙周炎治疗提供了新思路。
关键词组：牙周炎；核因子E2相关因子2（NRF2）；双特异性磷酸酶1（DUSP1）；丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）；氧化应激；成骨分化
Shuang LIU, Hongsheng CHEN, Zaiwei SONG, Qi GUO, Xianglin ZHANG, Bingyi SHI, Suodi ZHAI, Lingli ZHANG, Liyan MIAO, Liyan CUI, Xiao CHEN, Yalin DONG, Weihong GE, Xiaofei HOU, Ling JIANG, Long LIU, Lihong LIU, Maobai LIU, Tao LIN, Xiaoyang LU, Lulin MA, Changxi WANG, Jianyong WU, Wei WANG, Zhuo WANG, Ting XU, Wujun XUE, Bikui ZHANG, Guanren ZHAO, Jun ZHANG, Limei ZHAO, Qingchun ZHAO, Xiaojian ZHANG, Yi ZHANG, Yu ZHANG, Rongsheng ZHAO
DOI: 10.1631/jzus.B2400069 Downloaded: 1854 Clicked: 1598 Cited: 0 Commented: 0(p.897-914) <Full Text><PPT> 81
1北京大学第三医院药学部， 中国北京市， 100191
2中日友好医院药学部， 中国北京市， 100029
3国家卫生健康委员会肾脏移植质量控制中心， 中国人民解放军总医院第八医学中心， 中国北京市， 100000
4四川大学华西第二医院药学部， 中国成都市， 610041
5苏州大学第一附属医院药学部， 中国苏州市， 215006
6北京大学第三医院检验科， 中国北京市， 100191
7中山大学第一附属医院药学部， 中国广州市， 510080
8西安交通大学第一附属医院药学部， 中国西安市， 710061
9南京鼓楼医院药学部， 中国南京市， 210008
10北京大学第三医院泌尿外科， 中国北京市， 100191
11安徽省立医院药学部， 中国合肥市， 230001
12中国人民解放军北部战区总医院泌尿外科， 中国沈阳市， 110003
13福建医科大学附属协和医院药学部， 中国福州市， 350001
14四川大学华西医院泌尿外科， 中国成都市， 610041
15浙江大学医学院第一附属医院药学部， 中国杭州市， 310003
16中山大学第一附属医院器官移植中心， 中国广州市， 510080
17浙江大学医学院第一附属医院肾脏病中心， 中国杭州市， 310003
18首都医科大学附属北京朝阳医院泌尿外科， 中国北京市， 100020
19海军军医大学第一附属医院药学部， 中国上海市， 200433
20四川大学华西医院药剂科， 中国成都市， 610041
21西安交通大学第一附属医院肾脏移植科， 中国西安市， 710061
22中南大学湘雅二医院药剂科， 中国长沙市， 410011
23中国人民解放军总医院第八医学中心药剂科， 中国北京市， 100000
24昆明医科大学第一附属医院临床药学科， 中国昆明市， 650032
25中国医科大学附属盛京医院药学部 ，中国沈阳市， 110004
26中国人民解放军北部战区总医院药学部， 中国沈阳市， 110003
27郑州大学第一附属医院药学部， 中国郑州市， 450052
28天津市第一中心医院药学部， 中国天津市， 300192
29华中科技大学同济医学院附属协和医院药学部， 中国武汉市， 430022
摘要：霉酚酸（mycophenolic acid，MPA）类药物是实体器官移植维持期治疗中常用的免疫抑制剂，具有重要的临床意义。由于在体内代谢存在显著的个体间及个体内差异，开展治疗药物监测（therapeutic drug monitoring，TDM）有助于MPA的个体化合理应用，充分发挥其免疫抑制效应。然而，目前国内外实体器官移植的权威指南尚未提供MPA TDM的相关循证建议。本研究旨在基于循证方法制定MPA TDM指南，为临床合理应用MPA类药物提供指导。通过采用美国国家医学院（IOM）最新指南定义，并基于世界卫生组织（WHO）指南制定基本原则和方法，本研究制定指南计划书并在国际实践指南注册平台进行注册（注册号为IPGRP-2020CN099）。经德尔菲法确定指南纳入的临床问题及结局指标，开展系统评价制定指南临床问题的循证证据，结合GRADE证据质量评价、专家意见及患者意愿与价值观，由外审专家评审后，最终形成指南推荐意见。MPA TDM循证指南共形成4个部分16条推荐意见，涉及目标人群、监测指标、检测方法、剂量方案及浓度影响因素。指南进一步明确了MPA TDM高危人群定义、MPA采样时间、监测指标曲线下面积（AUC）与谷浓度（C0）比较、目标浓度范围、监测频率及检测方法比较。此外，指南还基于不同制剂比较、初始剂量方案确定、特殊人群个体化方案调整、体重因素、基因多态性及药物相互作用等方面，对MPA类药物的合理应用提供了循证建议。开展MPA TDM时，建议结合患者个体化特征进行综合评估，并根据患者的药物暴露和临床反应进行剂量调整。基于最新循证证据、专家经验及患者意愿制定的MPA TDM指南，为实体器官移植受者接受MPA类药物治疗提供了更为全面和详细的指导，有助于推动MPA TDM在临床实践中的规范化和标准化，从而提高移植受者的治疗效果和安全性。
关键词组：循证指南；霉酚酸（MPA）类药物；治疗药物监测（TDM）；GRADE；实体器官移植
Correspondence
Correspondence: Successful in situ 5-aminolevulinic acid photodynamic therapy in a 53-year-old female with cutaneous squamous cell carcinoma
Limin LUO, Xiaoling JIANG, Jianjun QIAO, Hong FANG, Jun LI
DOI: 10.1631/jzus.B2400164 Downloaded: 1328 Clicked: 1129 Cited: 0 Commented: 0(p.915-922) <Full Text><PPT> 80
1浙江大学医学院附属第一医院皮肤科，中国杭州市，310003
2浙江大学医学院附属第一医院心内科，中国杭州市，310003
摘要：皮肤鳞状细胞癌（cSCC）是非黑色素瘤皮肤癌中最常见的肿瘤之一，根据其临床表现可分为原位、侵袭性和特殊亚型（如角化棘皮瘤、疣状癌等）。原位cSCC好发于中老年人群，常见于头面部和四肢等暴露部位，典型皮损表现为单一的、边界清晰的红色斑块。由于皮肤鳞状细胞癌的发病率和死亡率呈不断升高的趋势，亟需采取新的防治措施。5-氨基酮戊酸光动力疗法（5-ALA PDT）在临床上广泛应用于尖锐湿疣、痤疮、光线性角化病和某些皮肤恶性肿瘤（如浅表型基底细胞癌和原位cSCC等）。然而，5-ALA PDT在原位cSCC治疗中的安全性仍有待阐明。本文报道了1例53岁的原位cSCC女性患者。患者主诉"左侧鼻根皮疹一年余"，皮疹局部伴有轻度疼痛，且逐渐增大。出于美容考虑，患者拒绝行扩大手术切除根治术，并要求保守治疗。因此，作为手术的替代治疗，患者每周接受1次5-ALA PDT，共治疗4周。4次治疗结束后患者皮损消退，疗效显著，未遗留明显瘢痕形成，随访2年未见肿瘤复发。
关键词组：非黑色素瘤皮肤癌；皮肤鳞状细胞癌（cSCC）；5-氨基酮戊酸光动力疗法（5-ALA PDT）
Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering
ISSN 2095-9184 (print), ISSN 2095-9230 (online)
2025 Vol.26 No.8 P.1243-1508
CONTENTS
Position Paper
Position Paper: Active cybersecurity: vision, model, and key technologies
Xiaosong ZHANG, Yukun ZHU, Xiong LI, Yongzhao ZHANG, Weina NIU, Fenghua XU, Junpeng HE, Ran YAN, Shiping HUANG
DOI: 10.1631/FITEE.2500053 Downloaded: 1107 Clicked: 540 Cited: 0 Commented: 0(p.1243-1278) <Full Text><PPT> 224
电子科技大学计算机科学与工程学院，中国成都市，611731
摘要：非合作性计算机系统与网络对抗构成了网络空间安全的核心挑战。传统网络安全技术主要依赖被动响应机制，在应对现实世界复杂多变的未知威胁时展现出显著局限性。本文提出"主动网络安全"理念，旨在通过融合技术手段与战略级防御体系，全面提升网络安全水平。该理念的核心假设是：网络对抗环境中的攻击者与防御者均为追求各自目标最大化的理性决策主体。本文引入博弈论分析攻防双方的复杂依存关系并优化其策略选择。基于该理念，构建了主动网络安全模型SAPC，旨在构建一种集威胁感知、分析、追踪和响应于一体的综合防御能力。该模型由4大核心组件构成：智感、透析、活现和反制。SAPC通过基于博弈论的对抗行为理论分析与策略优化方法，将对抗过程建模为博弈过程，建立兼具理论深度与实践指导价值的网络安全框架。SAPC标志着网络防御理念从被动防御到主动感知对抗的范式转变，有力推动网络安全技术向具有前瞻预测、预防控制和战略引导特征的新模式演进。
关键词组：主动网络安全；智感；透析；活现；反制
Research Articles
Sisi SHAO, Zhibo HE, Shangdong LIU, Weili ZHANG, Fei WU, Fukang ZENG, Jun ZUO, Longfei ZHOU, Yukun NIU, Yimu JI
DOI: 10.1631/FITEE.2400251 Downloaded: 263 Clicked: 400 Cited: 0 Commented: 0(p.1279-1292) <Full Text><PPT> 216
左军3,7，周龙飞3,7，牛玉坤5，季一木3,5,7,8
1南京邮电大学物联网学院，中国南京市，210023
2西交利物浦大学国际商学院，中国苏州市，215123
3南京邮电大学计算机学院，中国南京市，210023
4信息工程大学外国语学院，中国郑州市，450006
5紫金山实验室，中国南京市，211111
6南京邮电大学自动化学院，中国南京市，210023
7南京邮电大学高性能计算与大数据研究所，中国南京市，210003
8中国高性能计算南京分中心，中国南京市，210003
摘要：拟态主动防御技术通过引入动态异构冗余架构来有效扰乱攻击路线，降低攻击成功率。然而，现有方法忽略裁决机制在复杂可变网络环境中的适应性，往往聚焦系统安全性而忽视系统性能。为解决前述局限，本文提出一种基于输出差异反馈和系统效益控制的动态异构冗余架构。该架构引入一种基于输出差异反馈的裁决机制，通过量化各执行体输出偏差对全局裁决结果的影响来增强适应性。此外，该架构结合一种基于系统效益的调度策略，将服务质量和切换开销建模为双目标优化问题，在降低计算成本和系统开销的同时平衡系统安全。仿真结果表明，该架构增强了对不同网络环境的适应能力，有效降低了攻击成功率和平均裁决失败率。
关键词组：拟态防御；裁决机制；调度策略；执行体输出差异；系统效益
Temporal fidelity enhancement for video action recognition
Shaowu XU, Xibin JIA, Qianmei SUN, Jing CHANG
DOI: 10.1631/FITEE.2500164 Downloaded: 312 Clicked: 425 Cited: 0 Commented: 0(p.1293-1304) <Full Text><PPT> 190
1北京工业大学信息学部，中国北京市，100124
2首都医科大学附属北京朝阳医院，中国北京市，100020
摘要：时序注意力机制对于视频行为识别至关重要，它使模型能够聚焦于具有丰富语义信息的关键片段。然而，这些模型常因训练多样性有限和缺乏细粒度时序监督而出现时序失真现象--即注意力权重与语义内容错位。尽管视频级标签提供了粗粒度的行为指引，但细节约束的缺失导致注意力噪声持续存在，尤其在包含干扰性空间元素的复杂场景中。针对这一问题，本文提出时序保真度增强（TFE）——一种基于解耦信息瓶颈（DisenIB）理论的对抗性学习范式。TFE通过对抗性特征解耦将行为相关语义与虚假相关性分离，从而缓解时序失真问题。该方法利用预训练表征进行初始化，建立对抗学习流程，即高时序注意力片段与行为相关性弱化的上下文相互竞争。该方法无需细粒度监督标签即可确保时序一致性，并提升注意力权重的保真度。在UCF101、HMDB-51和Charades基准数据集上的大量实验验证了该方法的有效性，结果表明TFE可令行为识别准确率显著提升。
关键词组：行为识别；解耦信息瓶颈；时序建模；时序保真度
Maokun ZHENG, Zhi LI, Long ZHENG, Weidong WANG, Dandan LI, Guomei WANG
DOI: 10.1631/FITEE.2400766 Downloaded: 861 Clicked: 899 Cited: 0 Commented: 0(p.1305-1323) <Full Text><PPT> 214
贵州大学计算机科学与技术学院公共大数据国家重点实验室，中国贵阳市，550025
摘要：扩散张量成像（DTI）是一种广泛应用于绘制活体人脑组织微观结构和结构连接的成像方法。最近，学者提出多种仅用少量扩散加权（DW）图像快速估计扩散张量的深度学习方法。然而，这些方法通常使用固定q空间采样方案获取的DW图像作为训练数据，从而限制了其应用场景。为解决这一问题，我们开发了一种新的深度神经网络，称作QCG-DTI，能够在灵活的q空间采样方案条件下，实现高效、准确的扩散张量估计。首先，提出一个q空间坐标嵌入特征一致性策略，保证q空间坐标与其相应的DW图像之间的对应关系。在此基础上，提出一个q空间坐标融合（QCF）模块，该模块通过线性调节特征图的方式，将q空间坐标高效嵌入到相应DW图像的多尺度特征中，从而消除对固定扩散采样方案的依赖。最后，提出一个多尺度特征残差密集（MRD）模块，通过使用不同核大小的双分支卷积提取不同尺度的特征，以此提升特征提取和图像重建能力。与依赖于固定采样方案的最先进方法相比，所提网络即使在使用灵活q空间采样方案获取的DW图像情况下，也能获得高质量扩散张量及其衍生参数。与最先进的使用深度学习方法相比，QCG-DTI在分数各向异性指标上将平均绝对误差降低约15%，在平均扩散率指标上降低约25%。
关键词组：扩散张量成像；扩散纤维束成像；深度学习；快速扩散张量估计；空间坐标信息
Zuyi WANG, Zhimeng ZHENG, Jun MENG, Li XU
DOI: 10.1631/FITEE.2400960 Downloaded: 905 Clicked: 724 Cited: 0 Commented: 0(p.1324-1340) <Full Text>
1浙江大学电气工程学院，中国杭州市，310027
2浙江大学机器人研究院，中国余姚市，315400
摘要：由于无需设计复杂人工组件且简化了检测流程，端到端目标检测方法近年来受到广泛关注。然而，与传统检测器相比，这类方法存在训练收敛速度较慢、检测性能不足的问题，究其原因是在特征融合与选择过程中算法受限于正样本监督信号不足。针对此问题，本文提出一种用于端到端目标检测器的查询选择编码器（QSE），可以提升训练收敛速度与检测精度。QSE由多个编码器层组成，且在每个编码器层后添加了轻量级网络，以级联方式持续优化特征，为高效训练提供更充分的正样本监督。此外，每个编码器层引入分层特征感知注意力（HFA）机制，包括层内以及跨层特征注意力，以增强不同层级特征间的交互融合。HFA能有效抑制相似特征表征并强化判别性特征，从而加速特征选择过程。该方法可灵活应用于基于卷积神经网络和基于Transformer的检测器；在目标检测主流基准数据集MSCOCO、CrowdHuman以及PASCALVOC上的大量实验表明，使用QSE的基于卷积神经网络或基于Transformer的检测器均能在更少训练周期内获得更优的端到端检测性能。
关键词组：端到端目标检测；查询选择编码器；分层特征感知注意力
Building accurate translation-tailored large language models with language-aware instruction tuning
Changtong ZAN, Liang DING, Li SHEN, Yibing ZHAN, Xinghao YANG, Weifeng LIU
DOI: 10.1631/FITEE.2400458 Downloaded: 1516 Clicked: 1058 Cited: 0 Commented: 0(p.1341-1355) <Full Text><PPT> 209
1中国石油大学（华东）控制科学与工程学院，中国青岛市，266580
2悉尼大学计算机科学学院，澳大利亚新南威尔士州，2006
3京东集团京东探索研究院，中国北京市，100101
4中山大学深圳校区网络空间安全学院，中国深圳市，518107
摘要：大语言模型（LLM）在诸如机器翻译等自然语言处理任务中展现出了卓越的能力。然而，大语言模型庞大的参数规模在推理过程中会带来显著的计算成本。先前研究尝试通过在翻译数据上对中等规模的模型进行微调，来训练翻译定制的大语言模型。然而，在处理未包含在微调数据集内的零样本翻译方向时，模型往往会忽视指令要求，从而将内容翻译成错误的目标语言，即出现翻译脱靶问题。为此，本文提出一种两阶段的微调算法，以提高翻译定制大语言模型的指令遵循能力，尤其是保持翻译方向的准确性。首先在翻译数据集上对模型进行微调，以激发其基本的翻译能力。在第二阶段，通过将指令随机替换为错误的指令，构建指令冲突样本。随后，引入额外的非似然损失，以降低模型对这些样本的分配概率。针对16个零样本翻译方向，使用LLaMA 2和LLaMA 3模型在两个基线数据集上进行的实验结果表明，与强基线（翻译数据微调的大模型LLaMA）相比，本文的方法能显著降低翻译偏离目标语种的比例（最高可降低62.4个百分点），从而提升翻译质量（双语评估替补指标最高可提高9.7）。分析表明，本文的方法能在其他任务（如监督翻译和通用任务）中保持优异性能。代码可在以下网址获取：https://github.com/alphadl/LanguageAware_Tuning。
关键词组：零样本机器翻译；脱靶问题；大语言模型；语言感知指令微调；指令冲突样本
Enhanced hippopotamus optimization algorithm for tuning proportional–integral–derivative controllers
Kailong MOU, Mengjian ZHANG, Deguang WANG, Ming YANG, Chengbin LIANG
DOI: 10.1631/FITEE.2400492 Downloaded: 1499 Clicked: 1138 Cited: 0 Commented: 0(p.1356-1377) <Full Text><PPT> 220
1贵州大学电气工程学院，中国贵阳市，550025
2华南理工大学计算机科学与工程学院，中国广州市，510006
摘要：有效调节比例——积分——微分（PID）控制器参数一直是控制工程领域中的挑战性难题。本文提出一种增强型河马优化算法（EHO）以应对这一挑战。采用拉丁超立方体抽样和自适应透镜反向学习初始化种群，以提高种群多样性，并增强全局搜索能力。此外，在探索阶段引入自适应扰动机制以优化位置更新。为验证EHO性能，使用CEC2022测试函数对其与原始河马优化算法及4种经典或先进的智能算法进行基准测试。通过在不同类型的系统中应用EHO调节PID控制器，进一步评估其有效性。将EHO与其他5种算法及经典的齐格勒-尼科尔斯方法进行比较。对收敛曲线、阶跃响应、箱形图和雷达图的分析表明，EHO在精度、收敛速度和稳定性方面均优于对比方法。最后，采用EHO对四旋翼无人机轨迹跟踪的级联PID控制器进行参数调整，以评估其适用性。仿真结果表明，使用EHO优化的系统在80秒内的位置通道(x,y,z)的时间绝对误差积分分别为59.979、22.162和0.017。这些数值明显低于原始河马优化算法和手动参数调整方法的结果。
关键词组：PID控制器；参数调节；河马优化；拉丁超立方体抽样；自适应透镜反向学习；自适应扰动机制
FedMcon: an adaptive aggregation method for federated learning via meta controller
Tao SHEN, Zexi LI, Ziyu ZHAO, Didi ZHU, Zheqi LV, Kun KUANG, Shengyu ZHANG, Chao WU, Fei WU
DOI: 10.1631/FITEE.2400530 Downloaded: 1314 Clicked: 1040 Cited: 0 Commented: 0(p.1378-1393) <Full Text>
1浙江大学计算机科学与技术学院，中国杭州市，310027
2浙江大学软件学院，中国杭州市，310027
3浙江大学公共管理学院，中国杭州市，310027
4浙江大学社会治理研究院，中国杭州市，310027
摘要：联邦学习作为一种新型机器学习框架，能在满足隐私约束的前提下，通过去中心化的客户端协作训练深度模型。在经典的联邦学习算法（FedAvg）中，全局模型是通过本地模型的加权线性组合生成的，其权重与客户端本地的数据量成正比。然而，这种方法在面对异构且未知的客户端数据分布时会遭遇挑战，往往导致偏离预期的全局优化目标。基于线性组合的聚合方法难以有效应对联邦学习场景内在的多样化设置、数据分布以及动态变化，从而出现收敛困难和泛化能力下降。本文提出一种基于元学习框架的全新聚合方法FedMcon。引入一个可学习的聚合器，在小规模代理数据集上训练，并用于自适应地将异构的本地模型聚合为一个更符合目标的全局模型。实验结果表明，本文方法能够处理极端非独立同分布数据，在单个联邦学习设置中实现19倍的通信效率提升。
关键词组：联邦学习；元学习；自适应聚合
Fanghao HUANG, Xiao YANG, Xuanlin CHEN, Deqing MEI, Zheng CHEN
DOI: 10.1631/FITEE.2400486 Downloaded: 1447 Clicked: 1111 Cited: 0 Commented: 0(p.1394-1410) <Full Text><PPT> 212
1浙江大学海洋精准感知技术全国重点实验室，中国杭州市，310058
2浙江省智能运维机器人重点实验室，中国杭州市，311121
3浙江大学海洋学院，中国舟山市，316021
摘要：由于水下测试具有高难度、高成本和长时耗等特点，针对水下遥控潜水器（ROV）的全流程模拟仿真成为一种经济可行的方案，能够用于实际水下任务前的算法预测试和操作者培训。本文针对作业级ROV的导航、运动与遥操作，开发了一种人机交互数字仿真平台，为操作者提供可视化的全流程操作体验。该平台设计了两种机制：一是为操作者培训提供虚拟仿真环境，二是在执行实际任务时提供实时的视觉与力觉反馈。此外，该平台为研究人员设计了开放的数据接口，便于在实际水下任务前对相关算法进行验证和预测试。本文选取了两种典型的水下作业场景进行基于流体动力学的仿真测试，具体包括水下沉积物采样和管道对接任务。在ROV导航至预定位置后，操作者能够获得视觉与力觉反馈，并通过主端机械臂操控ROV上的从端机械臂。在整个运行过程中，利用基于动态窗口法的局部导航算法、滑模运动控制器和遥操作控制框架，以展示所设计平台的有效性。最后，对ROV操作模式进行了具有量化指标的用户调研，以评估数字仿真平台在沉浸式水下遥操作中的优越性和准确性。
关键词组：水下遥操作；遥操作；导航和运动控制；虚拟现实；视觉与力觉辅助
A unified shared control architecture for underwater vehicle–manipulator systems using task priority
Zhangpeng TU, Yuanchao ZHU, Xin WU, Canjun YANG
DOI: 10.1631/FITEE.2400471 Downloaded: 821 Clicked: 671 Cited: 0 Commented: 0(p.1411-1427) <Full Text><PPT> 233
1浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室，中国杭州市，310027
2浙江大学宁波研究院，中国宁波市，315100
3南京电子技术研究所，中国南京市，210007
摘要：在非结构化的水下环境中，实现水下机器人—机械手系统（UVMS）的自主操作具有挑战性。仅依靠遥操作同时控制水下航行器与水下机械手会给操作者带来巨大的认知与体力负担。本文提出一种统一共享控制（USC）架构，该架构融合了分离式共享控制（DSC）与交互式共享控制（ISC），以减轻操作者的负担。通过基于DSC的任务优先级划分，将整机任务分解为约束、操作与姿态优化子任务。机器人系统自主地避免自身碰撞，并根据用户的视觉偏好调整姿态。将触觉反馈融入操作任务的交互式共享控制以增强人机协作，并通过整机控制将其无缝集成于UVMS的操作任务中。通过仿真与水池实验来验证该方法的可行性。相比手动控制，本方法在仿真中的任务完成时间减少17.50%，操作输入长度降低25.00%，认知负荷下降35.53%；水池实验中对应指标分别降低22.73%、40.00%与29.91%。主观测量结果表明该方法能有效降低操作者工作负荷。
关键词组：统一共享控制；水下机器人—机械手系统；人机交互；任务优先级
Few-shot exemplar-driven inpainting with parameter-efficient diffusion fine-tuning
Shiyuan YANG, Zheng GU, Wenyue HAO, Yi WANG, Huaiyu CAI, Xiaodong CHEN
DOI: 10.1631/FITEE.2400395 Downloaded: 1682 Clicked: 998 Cited: 0 Commented: 0(p.1428-1440) <Full Text><PPT> 222
1天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室，中国天津市，300072
2南京大学计算机软件新技术国家重点实验室，中国南京市，210008
摘要：文本到图像的扩散模型在图像生成方面展现了卓越的能力，并已广泛应用于图像补全任务。尽管文本提示能够为有条件的图像补全提供直观指导，但用户往往希望通过提供参考图像为特定对象补全个性化外观。然而，现有的参考图驱动图像补全方法难以实现高保真度的补全效果。为解决这一问题，我们基于预训练的文本驱动图像补全模型提出一种即插即用的低秩适配（LoRA）模块。该模块通过少样本微调学习参考图像的特定特征，显著提升了对自定义参考图像的拟合能力，并且无需在大规模数据集上进行大量训练。此外，引入GPT-4V提示词和先验噪声初始化技术，进一步提升补全结果的保真度。简而言之，去噪扩散过程首先从由复合参考-背景图像派生的初始噪声开始，进而由GPT-4V从参考图中生成的丰富提示词引导后续生成过程。大量实验表明，我们的方法在定性和定量指标上都达到目前最高水平，为用户提供了一个具有更强定制化能力的参考图驱动图像补全工具。
关键词组：扩散模型；图像补全；参考图驱动；少样本微调
E-CGL: an efficient continual graph learner
Jianhao GUO, Zixuan NI, Yun ZHU, Siliang TANG
DOI: 10.1631/FITEE.2500162 Downloaded: 391 Clicked: 415 Cited: 0 Commented: 0(p.1441-1453) <Full Text><PPT> 204
浙江大学计算机科学与技术学院数字媒体计算与设计实验室，中国杭州市，310027
摘要：连续学习已成为从序列数据中学习新知识并保留先前知识的关键范式。图连续学习（CGL）具有流式数据带来的动态演化图特征，其独特挑战要求高效算法以防止灾难性遗忘。首要挑战源于不同图数据间的相互依赖性--历史图数据会影响新数据的特征分布。第二个挑战在于如何高效地处理大规模图数据。为应对这些挑战，本文提出一种高效的图连续学习器（E-CGL）。通过验证回放策略的有效性，提出兼顾节点重要性与多样性的组合采样方法，成功解决图数据相互依赖问题。在效率提升方面，E-CGL采用一种简单而有效的多层感知机模型，该模型与图神经网络共享权重，在训练过程中解耦耗时的消息传递机制实现计算加速。本方法在两种实验设置下的4个数据集上取得先进的成果，同时将灾难性遗忘率显著降低至−1.1%的平均水平。此外，在4个数据集上，E-CGL的训练与推理速度分别提升了15.83倍和4.89倍。这些结果表明，E-CGL不仅在模型更新过程中有效保留图数据间的关联性，更在大规模图连续学习场景中显著提升效率。
关键词组：图神经网络；连续学习；动态图；图连续学习；图学习加速
Single-layer chiral metasurface for circularly polarized light detection
Xinjie SUN, Xin HE, Zixin CAI, Xiang HAO
DOI: 10.1631/FITEE.2400081 Downloaded: 2000 Clicked: 1973 Cited: 0 Commented: 0(p.1454-1460) <Full Text>
浙江大学光电科学与工程学院，中国杭州市，310027
摘要：基于超表面的圆偏振器件往往面临着结构复杂度和偏振消光比之间的权衡。提出一种具有强圆二色性的单层手性超表面。该结构能够将圆偏振入射光转化为线偏振光，并且能够实现高的圆偏振消光比。所设计的超表面可以通过改变几何参数的方式改变工作波长。该超表面结构之间的局域表面等离子体共振产生了强手性光学效应。此外，通过实验表征了该超表面的圆二色性。
关键词组：光学超表面；偏振探测；平面光学元件；手性超表面
Zhenke DING, Yi LIU, Bo WU, Kai YANG, Ruibing RAN, Yi LIN, Yunqi FU
DOI: 10.1631/FITEE.2400700 Downloaded: 868 Clicked: 735 Cited: 0 Commented: 0(p.1461-1472) <Full Text><PPT> 204
国防科技大学电子科学学院，中国长沙市，410073
摘要：电场增强结构（EFES）与里德堡原子传感器（RAS）的集成技术因其在量子测量系统中增强检测灵敏度的潜力而受到广泛关注。然而，目前关于EFES方向响应的研究仍然较稀缺，RAS的三维方向图分析依然是一个严峻的挑战。RAS主要作为接收设备，可被用于无损测量技术，对电场产生响应。然而，分析其接收方向图是一项复杂的任务，需要运用复杂的方法。为此，我们采用特征模式（CM）分析来说明RAS的全向性能。根据CM理论，接收方向图可以通过一系列模式电流及其相应的系数来计算。这些系数的解析表示消除了耗时的全波（FW）数值模拟的需求，而后者通常需要扫描大量角度参数才能生成EFES方向图。这一方法显著降低了解决EFES方向图的复杂性，并为设计过程提供了有意义的指导。为验证所提方法的有效性，构建了3个原型。结果表明，最终模型在1.96 GHz时共振，达到25 dB的电场增益和2.4 dB的不圆度。这些发现突显了我们的方法在EFES方向图分析中的有效性，展示了其在该领域的应用潜力。
关键词组：里德伯原子传感器；特征模式；电场增强结构
Zhaohong LV, Zhenkai ZHANG, Boon-Chong SEET, Yi YANG
DOI: 10.1631/FITEE.2400869 Downloaded: 1620 Clicked: 1018 Cited: 0 Commented: 0(p.1473-1485) <Full Text>
1江苏科技大学海洋学院，中国镇江市，212003
2奥克兰理工大学电气与电子工程系，新西兰奥克兰，1010
3武汉船舶通信研究所，中国武汉市，430223
摘要：由于受到环境限制，水下传感器网络（USNs）能源资源有限，因此提高其能源利用效率至关重要。为此，本文采用搭载较强计算能力的自主水下航行器（AUV）来处理测量数据，并利用AUV的机动性优化USN拓扑，从而提高跟踪精度。首先，针对水声信号传输时延，提出一种结合时间延迟估计的集中式扩展卡尔曼滤波器（TD-CEKF）算法。其次，建立AUV位置与USN拓扑结构之间的数学关系，并基于此构建优化目标。最后，引入罚函数对目标函数进行无约束化处理，并通过梯度下降法搜索最佳AUV位置以优化USN拓扑结构。仿真结果表明，所提算法能有效克服传输延迟对目标跟踪的影响，提高跟踪性能。
关键词组：水下传感网络；目标跟踪；时延估计；自主水下航行器
Zhenling LI, Panpan XU, Qiangqiang GAO, Chunguo LI, Weijie TAN
DOI: 10.1631/FITEE.2400799 Downloaded: 1210 Clicked: 1054 Cited: 0 Commented: 0(p.1486-1500) <Full Text><PPT> 203
1贵州大学数学与统计学院，中国贵阳市，550025
2贵州大学公共大数据国家重点实验室，中国贵阳市，550025
3贵州大学计算机科学与技术学院，中国贵阳市，550025
4东南大学信息科学与工程学院，中国南京市，212013
摘要：在准静态无线信道场景下，物理层密钥的生成面临着信道特性不变带来的挑战，导致高密钥不一致率（KDR）和低密钥生成率（KGR）。为解决这些问题，提出一种新颖的可重构智能表面（RIS）辅助密钥生成方法，该方法结合了自编码器和K均值量化算法。本文提出的方法利用信道状态信息进行信道估计，动态调整RIS的反射系数，以创建快速波动的信道。该策略从动态信道参数中提取信息，从而增强信道随机性。通过集成自编码器与K均值聚类量化算法，该方法高效地从复杂、模糊且高维的信道参数中提取随机比特，显著降低了KDR。仿真实验表明，在不同信噪比条件下，该方法在KDR和KGR方面均表现出色。此外，用美国国家标准与技术研究院测试套件验证了该方法所生成密钥的随机性。
关键词组：可重构智能表面；物理层密钥生成；量化；自编码器
Yuqi XIA, Xiuping LI, Genqiang KOU, Wenyu ZHAO, Jie ZHANG, Muhammad ISHFAQ, Zihang QI
DOI: 10.1631/FITEE.2400709 Downloaded: 1181 Clicked: 897 Cited: 0 Commented: 0(p.1501-1508) <Full Text><PPT> 230
1信息光子学与光通信全国重点实验室，中国北京市，100876
2泛网无线通信教育部重点实验室，中国北京市，100876
3安全生产智能监控北京市重点实验室，中国北京市，100876
4北京邮电大学电子工程学院，中国北京市，100876
摘要：介绍了一种用于Ku波段卫星通信（SATCOM）的3D打印双频双极化间隙波导（GWG）缝隙阵列天线。两个堆叠的GWG通过正交槽分别激发腔内的准TE420和准TE240模式。基于脊间隙波导（RGW），提出一种具有大功率分配比的不等分功率分配器。实现了双极化功率锥形分布馈电网络，抑制了旁瓣电平（SLL）。天线通过直接金属激光烧结（DMLS）分层打印，整个天线通过螺钉组装在一起。测量的阻抗带宽覆盖了Ku波段SATCOM所需的发射频段（Tx，从14.0到14.5 GHz）和接收频段（Rx，从12.25到12.75 GHz）。测量结果显示，最大增益达到25.6 dBi，双频段的辐射效率超过72%。
关键词组：低旁瓣；缝隙天线阵列；锥形分布馈网；卫星通信；间隙波段天线