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Journal of Zhejiang University SCIENCE A
ISSN 1673-565X(Print), 1862-1775(Online), Monthly
2023 Vol.24 No.2 P.91-172
Reviews
Review: Advanced ocean wave energy harvesting: current progress and future trends
Fang HE, Yibei LIU, Jiapeng PAN, Xinghong YE, Pengcheng JIAO
DOI: 10.1631/jzus.A2200598 Downloaded: 4209 Clicked: 1056 Cited: 0 Commented: 0(p.91-108) <Full Text><PPT> 259
机构：浙江大学，海洋学院，中国舟山，316021
概要：在化石能源危机和环境污染加剧的背景下，能源产业正在向着清洁低碳方向转变。海洋能有望成为缓解气候变化和能源短缺的重要能量来源。波浪能是海洋能的重要组成部分。然而由于波浪的低频和不稳定性，其采集存在一定技术挑战。本文通过梳理波浪能转换装置的基本机理与主要应用，讨论现有波浪能采集技术的瓶颈与挑战；通过引入近年来出现的数据驱动结构优化等先进设计技术和摩擦电超材料等新型电学功能材料，提出波浪能采集技术的可能解决方案和未来发展方向，并讨论和展望能量采集在"智慧海洋"中的应用潜力和应用范式。
关键词组：波浪能；采集；结构优化；摩擦电超材料
Review: Biophysical neurons, energy, and synapse controllability: a review
Jun MA
DOI: 10.1631/jzus.A2200469 Downloaded: 1319 Clicked: 1450 Cited: 0 Commented: 0(p.109-129) <Full Text><PPT> 251
清华大学计算机科学与技术系，中国北京市，100084
摘要：持久化内存和智能网卡等新型硬件的涌现，为文件系统架构设计带来新机遇。本文设计并实现一个基于持久化内存和智能网卡的新型文件系统NICFS。我们将NICFS分为前端与后端。在前端，数据的写入以日志结构的方式追加写到持久化内存上，从而发挥持久化内存的快速持久化优势；在后端，日志中的数据在后台被获取、处理并写入到文件中，从而充分利用智能网卡的处理能力。实验结果显示，NICFS在大粒度和小粒度的读/写性能上分别比Ext4高出约21%/10%和19%/50%。
关键词组：非易失内存；持久化内存；数据处理器；智能网卡；文件系统
Research Articles
Deformation pre-compensated optimization design of cam ring for low pulsation hydraulic motors
Chao ZHANG, Hao TAN, Yu FANG, Xiaolong ZHANG, Yu YANG, Yiman DUAN, Min HAN, Shaojian CUI, Bing XU, Junhui ZHANG
DOI: 10.1631/jzus.A2200552 Downloaded: 792 Clicked: 751 Cited: 0 Commented: 0(p.130-145) <Full Text><PPT> 289
1西澳作物遗传联盟，莫道克大学科学、健康、工程和教育学院，澳大利亚西澳大亚洲莫道克，6150
2第一产业和地区发展部，澳大利亚西澳大利亚州珀斯，6151
摘要：逆境胁迫如干旱、高温、盐害、低温和涝渍危害谷类作物生长，这些因素限制了全球大麦产量并造成了巨大的经济损失。随着抗逆基因被不断发掘和验证，以及新型基因编辑系统的引入，精确改良大麦耐逆性迎来了新的发展契机，特别是利用强大的CRISPR/Cas9工具定点诱导突变和改良性状。本文综述了世界大麦主产地中受主要逆境因素影响的区域以及相应的经济损失，收集了约150个已被验证的关键抗逆基因并构建于同一个大麦物理图谱中，以期用于育种实践。此外，本文还概述了应用碱基编辑、引导编辑和多重编辑等不同策略定向改良性状，并讨论了当前的技术难点，包括高通量突变体筛选和突破大麦遗传转化的基因型依赖，以实现商业化育种。本文罗列的抗逆基因和提出的相应基因编辑策略对增强大麦耐逆性和环境适应性具有理论和实践意义。
关键词组：CRISPR；基因功能；干旱；遗传改良；转录调控；育种
Reliability measure approach considering mixture uncertainties under insufficient input data
Zhenyu LIU, Yufeng LYU, Guodong SA, Jianrong TAN
DOI: 10.1631/jzus.A2200300 Downloaded: 715 Clicked: 1417 Cited: 0 Commented: 0(p.146-161) <Full Text><PPT> 248
机构：1浙江大学，CAD&CG重点实验室，中国杭州，310058；2浙江大学宁波理工学院，中国宁波，315100；3浙江省健康智慧厨房系统集成重点实验室，中国宁波，315336；4浙江大学，机械工程学院，中国杭州，310058
目的：可靠性优化需要精确度量含不确定性变量的系统可靠性。然而，工程实践中往往不能获取充足的样本数据计算可靠性指标，因此本文针对不完备数据下的系统可靠性度量开展研究。
创新点：1.提出了随机变量、稀疏变量以及区间变量混合不确定性下的可靠性度量方法；2.本方法可以推广到p-box和证据理论变量等不确定性变量。
方法：1.建立不完备数据下的失效概率函数；2.基于中间辅助变量实现失效概率的一致性计算；3.针对数据不完备前提下失效概率自身也是不确定性变量的问题，对失效概率指标进行敏感度分析；4.将提出的失效概率计算方法推广到p-box变量、多模态分布变量以及证据理论变量；5.采用经典函数案例验证方法的有效性，并将方法应用于锻压机的可靠性分析。
结论：1.不完备数据下的系统可靠性存在较大的不确定性；2.通过中间辅助变量可以精确分析混合不确定性下系统的失效概率，确定失效概率的随机分布特性；3.提出的方法可以用较少的计算时间获得准确的可靠性结果；4.本文方法可以扩展到更多不确定性类型的可靠性分析，辅助混合不确定性优化设计。
关键词组：不完备数据；可靠性指标；敏感度分析；稀疏变量；不确定性传播
Haiguang ZHANG, Kunlong ZHAO, Qingxi HU, Jinhe WANG
DOI: 10.1631/jzus.A2200413 Downloaded: 788 Clicked: 871 Cited: 0 Commented: 0(p.162-172) <Full Text><PPT> 273
机构：1上海大学，机电工程与自动化学院快速制造工程中心，中国上海，200444；2上海大学，上海市智能制造及机器人重点实验室，中国上海，200072；3上海大学，工程训练国家级实验教学示范中心，中国上海，200444；4上海大学，理学院纳米科学与技术研究中心，中国上海，200444
目的：为满足航天器对树脂导热性能的要求，解决3D打印复杂零件时导热效率低的问题，本研究提出一种新型连续中间相沥青基碳纤维/热塑性聚氨酯/环氧树脂（CMPCF/TPU/epoxy）复合长丝并介绍其制备工艺。
创新点：1.该复合长丝的制备基于连续中间相沥青基碳纤维（CMPCF）的高导热性能、热塑性聚氨酯（TPU）的高弹性和环氧树脂（epoxy）的耐高温性能。2.沿导热方向打印长丝，并提出热固性复合丝材打印件的新固化方式。
方法：1.采用上浆剂法进行表面上浆，选取水溶性聚氨酯作为表面上浆剂，提升连续中间相沥青基碳纤维聚束性。2.通过增韧预处理，选取TPU作为增韧基体材料，在上浆后的碳纤维束外包裹一层具有高韧性高强度的树脂层。3.采用浸涂处理工艺，选取固态环氧树脂，成功制备出高导热CMPCF/TPU/epoxy复合丝材。4.沿导热方向规划打印路径并进行打印测试，验证复合长丝的可打印性和打印件的导热系数。
结论：1.通过对CMPCF进行表面上浆、增韧预处理和预浸处理，成功制备出高导热性能的CMPCF/TPU/epoxy复合长丝；在CMPCF外包裹TPU，解决了CMPCF因脆性而难以打印的问题。2.3D打印使纤维沿导热方向铺设，为制备具有高导热系数的复杂打印件提供了一种新方法。3.导热系数测试表明，当CMPCF体积含量仅为6.6%时，复合材料的导热系数为40.549 W/(m·K)，是纯环氧树脂的160倍，是聚丙烯腈基碳纤维（PAN-CF）体积为14.6%时复合材料的13倍，因此CMPCF的加入明显提高了打印件的导热性能。
关键词组：导热系数；3D打印；连续中间相沥青基碳纤维（CMPCF）；热塑性聚氨酯（TPU）；环氧复合丝材