编码器

海顿科克直线传动是直线传动领域的领军型企业，最近公司又推出了全新的应用于G4-25000系列电机上的编码器。 固态技术的应用使得该增量式编码器的结构极其紧凑，该编码器通过双检波电路，由一个信号芯片进行信号处理。在医疗设备、分析仪器或机器人行业中，为获得精准的位置反馈，就可以使用海顿公司的永磁式电机配套该编码器。 该64线正交脉冲编码器选用高性能的钕作为磁性材料，8位数字信号处理，每圈总计输出256个脉冲。该编码器有A/B相输出，相位差为90度。此外，还提供一个Z相脉冲即每转一个脉冲信号。该编码器最高每秒10000个脉冲，输出更新采样时间为100毫秒。 256脉冲磁编码器是普通光学编码器一个绝佳的替代品，几乎不受震动，冲击，灰尘和污染物等的影响和干扰。编码器可以使用一个3.3V或5V输入电压。它与海顿25000系列线性驱动结构配套使用，势必成为一个功能强大，结构紧凑的直线运动结构。 海顿G4-25000系列直线步进电机与市场其他同尺寸电机相比拥有更大的输出力，G4-25000产品使用了完美的定子齿形，强力钕磁钢，大尺寸的花键轴以及能提供更好的旋转支撑和更高的轴向负载能力的加大的球轴承以保证产品在整个使用寿命中都能保持免维护和重复定位精度。 更多信息请访问海顿直线电机（常州）有限公司网站http://www.haydonkerk.com.cn

高档数控机床与基础制造装备国家科技重大专项“高精度、高分辨力绝对式光栅旋转编码器”课题通过验收并实现产业化。　　“高精度高分辨力绝对式光栅旋转编码器”是我国高档数控机床和基础制造装备急需的关键部件，被称为数控系统的“眼睛”。“十二五”期间，在国家科技重大专项的支持下，长春禹衡光学有限公司集中核心技术力量，成功解决了高精度、高分辨力绝对式旋转编码器的设计、制造、检测、应用等软硬件的核心问题，实现了高精度编码器的小型化和电子多圈计数，提高了光栅的生产效率，实现了编码器芯片功能的高度集成和编码数据的快速传输等，达到国际同类产品的先进水平，实现了系列化和产业化，年生产能力已达10万台。

p style="text-align: justify text-indent: 2em "8月29日，据中国高科技产业化研究会信息，经中国工程院院士尤政领衔的业内专家组评定，我国自主研发的高精度绝对式旋转光电编码器核心芯片及相关技术为国内首创，达国际先进水平。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 300px height: 200px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/6d62fd24-8c8c-4fa4-aee7-8ebf664f6ff4.jpg" title="我自主研发光电编码器核心技术取得突破.jpg" alt="我自主研发光电编码器核心技术取得突破.jpg" width="300" height="200" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "据介绍，旋转光电编码器是一种利用光电原理获取旋转轴转动角度变化的传感器，集光学、电子和精密机械技术于一体，广泛用于电梯、机器人、无人机、数控机床、精雕机、医疗器械等，是实现智能制造过程中不可或缺的高端控制传感器设备。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "据北京中微锐芯科技有限公司技术人员介绍，目前旋转光电编码器的核心芯片严重依赖进口，而国内编码器厂家的高端产品大多采用德日的整体解决方案。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "据了解，该团队自主研发攻克了光电编码器核心技术，旋转光电编码器芯片由光电二极管阵列、高精度低噪声运算放大器、第二级固定增益放大器和带回差的迟滞比较器等构成，精度达到23位。该芯片集成微型3通道光学游标编码技术、实时光强校准技术，能消除LED发光随温度变化、LED老化、码盘蒙受油污灰尘、探测器表面清洁度不高等环境因素对编码器读数造成的影响，提高编码器的重复精度和定位精度。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="text-indent: 2em "该团队还发明了一种新的分体式编码器结构，并由此结构衍生出新的分体式编码器校准方法和安装方法，降低分体式编码器校准和安装过程中的操作难度，显著减少分体式编码器的整机厚度，节省编码器的安装空间。/span/p

使用奥林巴斯OmniScan X3系列高级探伤仪采集编码相控阵(PA)超声数据有多个优势。可使您借助准确表示缺陷大小的数据视图定量缺陷。这些缺陷定量数据可用于判断产品是否符合在役服务要求的计算，使资产所有者充满信心地做出有关运营安全以及是否进行必要干预的关键性决策。获取编码PA数据所需的设备越来越便携且价格合理。将适当的探伤仪、扫查器、探头和编码器组合在一起，有助于您完成不同应用并采集到更有价值的数据。然而，尽管扫查技术取得了诸多进步，但许多扫查器在便携性方面依然存在着缺陷。自动和半自动扫查器的挑战尽管自动和半自动扫查器通常可以完成更高的扫查量，并能够处理更复杂的应用，但是对于需要随时动手进行扫查的工作，它们可能不太适合。以下是更简单的设备设置可能更可取的3个原因：大小：如果目标区域或被检焊缝周围的空间有限，那么较大的扫查器可能不太适合。配置：扫查器的设计或形状可能会妨碍将其安装到组件上。复杂笨重：当扫查器笨重、庞大或难以安装时，可能会使人们望而却步。如果没有扫查器，检测人员可能会选择手动扫查并放弃对数据进行编码。拥有合适的设备有助于避免扫查完成后只获得未编码的数据。每次都获取编码数据到达工作现场后，您和您的工作团队别无选择，只能将就使用手头的设备。真正做好准备意味着拥有用途广泛的扫查工具，这些工具应适用于各种组件尺寸、类型和材料，并适应不同的环境。要达到充分准备和随机应变的水平，请考虑将这3种扫查和编码工具添加到您的PA检测工具包中：1. 钢线编码器当检测空间非常狭小时，采用流线型单线设计的钢线编码器可以帮助您摆脱困境。只需稍微用力，就可以完成简单的牵拉动作，使您轻松完成单轴编码相控阵扫查。其用途广泛且易于操作得益于以下功能：2种安装底座（磁性和吸盘）可轻松安装在所有表面上，包括铁磁性和非铁磁性表面。由于占地面积小，适用于空间有限的区域。打包运输时，非常便于携带且占用空间很小，因此您可以随时将其作为备份随身携带。其定位系统可大幅减少错误，消除了发生滑动错误的风险，并且可以轻松拉动，使操作人员能够集中精力正确操控探头。2.通用托架我们的通用托架不需要任何工具，就可在三个不同方向上安装钢线编码器或者 Mini-Wheel编码器，而且几乎可装入任何相控阵(PA)楔块和探头组合。这是一种简单而经济的方式，可以提高您在接到通知后立即调整设置的能力。将通用托架添加到您的检测设备中，可使您为更多的部件形状和尺寸创建配置。您还可以增加用于编码检测的探头和楔块的类型，使其用途更为广泛。在无法使用楔块的情况下，可以将楔块直接连接到相控阵探头上，进行接触式检测。3. Mini-Wheel编码器Mini-Wheel编码器是一种久经考验的扫查工具，因其用途广泛而倍受赞誉。除了坚固耐用和小巧紧凑的特性之外，这款编码器还可装配一个橡胶轮，用于检测温度高达150°C的非铁磁表面，或装配一个磁轮，紧紧粘附在铁磁性部件上进行检测。Mini-Wheel编码器可用于多种不同的配置，以满足特定检测应用的要求，例如：为了对焊缝进行衍射时差(TOFD)检测，可以将Mini-Wheel编码器安装在带有两个PA探头和楔块的HST-X04扫查器上。当光栅扫查不切实际或不可能进行时，可以将其安装在通用托架上，或直接安装在楔块上，以便使用相控阵超声检测（PAUT）技术对整个体积进行手动单线扫查。Mini-Wheel编码器可与带有创新型Rexolite延迟块的RexoFORM楔块一起使用，对周围区域狭小的各种直径的管道进行腐蚀成像。为克服采集编码数据的障碍做好准备总而言之，以下是这三种工具共有的主要优势：小巧紧凑用途广泛简单易用这些工具易于运输和操作，您可以在不增加工作人员压力和负担的情况下将它们添加到标准检测设备中。

海顿科克直线传动是美国AMETEK集团公司旗下的一员，最近公司又推出了一款IDEA系列的智能驱动器PCM4806E，该驱动器通过了美国RoHS体系认证，具有闭环位置反馈功能，而且还能精确的控制小安培电流，特别适合用来驱动永磁式系列的直线步进电机。 驱动器编码器接口可接受单端，双通道正交编码器输出信号和每转指针信号。A、B通道信号相位上相差90° ，驱动器根据A、B通道信号的先后来确定运动的方向。驱动器采用倍频方式将1000线编码器倍频2000脉冲信号用于精确的位置反馈。 PCM4806E和以往的驱动器一样，都可以直接在电脑界面上对驱动器进行各种参数设置，当然在这之前客户需要先在电脑上安装操作软件，海顿公司会提供软件安装盘，只要在软件里面输入购买的电机的型号，软件会自动匹配好电机运行的电气方面的参数，客户所需要做的是对电机运动的流程做编程，客户甚至都不需要有很强的电机编程的专业知识，只要通过点击操作界面的相应运动说明按钮，就会自动生成编程语言，而且该软件还具有逐步调式功能，对客户来说使用非常的简单方便。 PCM4806E驱动器可以使用12-48V的外接电源驱动，最大输出电流为0.6A，另外该驱动器还提供通用I/O接口，最大输入功率5-24V，8mA,最大输出功率5-24V，200 mA。 更多信息请访问海顿直线电机（常州）有限公司网站http://www.haydonkerk.com.cn

1) 操作简便，22位大样品盘和5.0英寸的可视化人机交互式触控界面。2) 操作智能，用户输入模式，实现智能化提示逐步输入。3) 稳定性高，编码器实时反馈对比，仪器运行更加稳定。4) 提供多种模式的I/O口，兼容不同厂家的气相色谱。5) 自动化程度高，无人值守，24小时不间断工作。6) 外形美观、体积小、重量轻、安装方便、通用性强。7) 进样推杆采用缓冲式机构，减小了进样死体积。8) 样品盘采用绝对位置编码器，弥补了运行过程中的累积误差。9) 仪器采用模块化设计，内部采用双线CAN通讯机制，功能模块扩展性强。10) 采用精密马达驱动，提供多种驱动速度，进样速度稳定，进样定量精确。11) 提供通用的modbus通讯协议及USB通用接口，方便用户上位机控制程序的开发。12) 安全的错误校验，用户输入数据后，系统对数据进行校验，使仪器运行更加安全。13) PC端上位机软件全反控，提高用户使用效率。14) 160位数样品盘扩展，支持双塔进样，同步进样的时间重现性小于1/1000秒。15) 具备条形码码扫描样品功能和样品温控功能,满足用户多方面需要。创新点：有效样品位，从原来的19位，增加到22位，最多可达到24位，满足用户的日常需要。控制软件操作方面得到进一步的提升。安诺气相自动进样器3016C

1) 操作简便，22位大样品盘和5.0英寸的可视化人机交互式触控界面。2) 操作智能，用户输入模式，实现智能化提示逐步输入。3) 稳定性高，编码器实时反馈对比，仪器运行更加稳定。4) 提供多种模式的I/O口，兼容不同厂家的气相色谱。5) 自动化程度高，无人值守，24小时不间断工作。6) 外形美观、体积小、重量轻、安装方便、通用性强。7) 进样推杆采用缓冲式机构，减小了进样死体积。8) 样品盘采用位置编码器，弥补了运行过程中的累积误差。9) 仪器采用模块化设计，内部采用双线CAN通讯机制，功能模块扩展性强。10) 采用精密马达驱动，提供多种驱动速度，进样速度稳定，进样定量精确。11) 提供通用的modbus通讯协议及USB通用接口，方便用户上位机控制程序的开发。12) 安全的错误校验，用户输入数据后，系统对数据进行校验，使仪器运行更加安全。13) PC端上位机软件全反控，提高用户使用效率。14) 160位数样品盘扩展，支持双塔进样，同步进样的时间重现性小于1/1000秒。15) 具备条形码码扫描样品功能和样品温控功能,满足用户多方面需要。创新点：安诺自动进样器3016C 与本公司上一代产品3016A相比,主要样品盘位数上不同，3016C全新升级，采用24位样品盘，给客户更多的选择空间。安诺自动进样器3016C

奥普光电10日公告称，公司以超募资金1.03亿收购长春禹衡光学有限公司65%的股权。到2013年4月30日，经评估后的禹衡光学的净利润为516万元，2012年实现净利润926万元，此次收购合每股12.8元。　　公司表示此次收购有利于增强公司在光电仪器设备领域的竞争力和市场占有率，促进公司军品和民品业务协调发展。禹衡光学是光栅编码器行业的龙头企业 是国内同行业中，唯一的国家编码器工程中试基地。禹衡光学拥有博士后科研工作站，是吉林省博士后科研创业基地、省级技术中心 &ldquo 禹衡&rdquo 牌光栅编码器获得行业内唯一的中国驰名商标、中国名牌。禹衡光学拥有 2 个注册商标，16 项有效专利。光栅编码器广泛应用于自动化领域，是控制系统构成的重要器件，是数控机床、交流伺服电机、电梯、冶金、重大科研仪器、航空航天、自动化流水线等中大量应用的必不可少的关键测量传感器件，是装备制造业产业升级的重要部件。

11月8日，温家宝总理为嫦娥二号月面虹湾局部影像图揭幕，我国探月工程二期嫦娥二号任务取得圆满成功。从清华大学宇航技术研究中心获悉，作为工程二期嫦娥二号任务之一，清华大学研制的低密度奇偶校验码(LDPC)遥测信道编码试验于10月10日12点46分51秒至13点42分15秒按计划实施，星上LDPC编码器以及喀什测控站、青岛测控站LDPC遥测译码终端状态良好、运行正常，遥测数据接收解调正常，试验取得成功。此次试验成功是LDPC信道编码技术首次应用于我国航天领域。　　该技术被列为嫦娥二号任务的六项工程目标和四大创新技术的核心内容。其主要特点是纠错能力强、编码增益高，可进一步提高信道余量，进而大幅度提高整星测控的可靠性，为未来深空探测提供技术储备。　　2006年8月，探月与航天工程中心针对嫦娥一号卫星下行遥测信道余量较小，为提高测控的可靠性，委托清华大学宇航技术研究中心开展了LDPC遥测信道编码关键技术和关键设备的攻关工作。这也是迄今为止探月工程总体与我国高校直接签订的唯一一份工程任务合同。　　清华大学为这次工程任务分别研制了卫星LDPC编码器、卫星中央处理单元检测设备、卫星数管检测设备、整星遥测前端测试设备，以及两套地面LDPC译码遥测终端及相关设备，分别安装于嫦娥二号卫星和青岛、喀什测控站 执行任务时，清华研发人员在北京航天飞行控制中心和青岛、喀什测控站全程参与了技术保障。　　清华大学高度重视以高水平的科研服务国家重大工程应用。在LDPC遥测信道编码关键技术和关键设备的攻关过程中，清华大学副校长康克军亲自带队向工程总体征求意见，协调解决有关问题，有效促进和保障了攻关工作的顺利开展。在项目研制过程中，清华大学航天航空学院和电子系给予了积极支持，宇航技术研究中心迅速调集精兵强将，在前期研究工作及发明专利的基础上，夜以继日，集智攻关，在短短2年的时间里克服了短码长、高性能、低功耗、低复杂度LDPC码构造难题，并突破了星上资源极度受限条件下LDPC编码器实现、恶劣传输条件下可靠译码接收等工程应用难题。同时，与测控总体和卫星总体密切配合，先后按计划完成了遥测编码器、译码终端的关键设备和相关测试设备的研制和交付，并配合总体单位完成了LDPC信道编码技术的地面演示验证和大系统联试等试验。　　目前，清华大学宇航技术研究中心作为教育部深空探测联合研究中心测控通信技术分中心的牵头单位，受教育部委托联合有关高校，围绕LDPC信道编码、极低信噪比接收、高效遥感信息压缩等核心技术开展基础研究和工程应用研究，力争为我国的深空探测可持续发展提供技术储备。　　11月8日，温家宝总理为嫦娥二号月面虹湾局部影像图揭幕，我国探月工程二期嫦娥二号任务取得圆满成功。从清华大学宇航技术研究中心获悉，作为工程二期嫦娥二号任务之一，清华大学研制的低密度奇偶校验码(LDPC)遥测信道编码试验于10月10日12点46分51秒至13点42分15秒按计划实施，星上LDPC编码器以及喀什测控站、青岛测控站LDPC遥测译码终端状态良好、运行正常，遥测数据接收解调正常，试验取得成功。此次试验成功是LDPC信道编码技术首次应用于我国航天领域。　　该技术被列为嫦娥二号任务的六项工程目标和四大创新技术的核心内容。其主要特点是纠错能力强、编码增益高，可进一步提高信道余量，进而大幅度提高整星测控的可靠性，为未来深空探测提供技术储备。　　2006年8月，探月与航天工程中心针对嫦娥一号卫星下行遥测信道余量较小，为提高测控的可靠性，委托清华大学宇航技术研究中心开展了LDPC遥测信道编码关键技术和关键设备的攻关工作。这也是迄今为止探月工程总体与我国高校直接签订的唯一一份工程任务合同。　　清华大学为这次工程任务分别研制了卫星LDPC编码器、卫星中央处理单元检测设备、卫星数管检测设备、整星遥测前端测试设备，以及两套地面LDPC译码遥测终端及相关设备，分别安装于嫦娥二号卫星和青岛、喀什测控站 执行任务时，清华研发人员在北京航天飞行控制中心和青岛、喀什测控站全程参与了技术保障。　　清华大学高度重视以高水平的科研服务国家重大工程应用。在LDPC遥测信道编码关键技术和关键设备的攻关过程中，清华大学副校长康克军亲自带队向工程总体征求意见，协调解决有关问题，有效促进和保障了攻关工作的顺利开展。在项目研制过程中，清华大学航天航空学院和电子系给予了积极支持，宇航技术研究中心迅速调集精兵强将，在前期研究工作及发明专利的基础上，夜以继日，集智攻关，在短短2年的时间里克服了短码长、高性能、低功耗、低复杂度LDPC码构造难题，并突破了星上资源极度受限条件下LDPC编码器实现、恶劣传输条件下可靠译码接收等工程应用难题。同时，与测控总体和卫星总体密切配合，先后按计划完成了遥测编码器、译码终端的关键设备和相关测试设备的研制和交付，并配合总体单位完成了LDPC信道编码技术的地面演示验证和大系统联试等试验。　　目前，清华大学宇航技术研究中心作为教育部深空探测联合研究中心测控通信技术分中心的牵头单位，受教育部委托联合有关高校，围绕LDPC信道编码、极低信噪比接收、高效遥感信息压缩等核心技术开展基础研究和工程应用研究，力争为我国的深空探测可持续发展提供技术储备。　　11月8日，清华大学校长顾秉林向国防科技工业局及探月与航天工程中心发去贺电，祝贺嫦娥二号任务获得成功。贺电说：　　欣闻我国嫦娥二号任务取得重大标志性成果、获得圆满成功，我谨代表清华大学全体师生员工，向你们表示最热烈的祝贺!实施探月工程是党中央、国务院作出的重大战略决策，是我国科技创新的标志性工程。嫦娥二号承担着中华民族探索月球、探索深空承先启后的重任。它的圆满成功，是科学的力量、进步的阶梯、文明的标尺，是对人类探测月球的最新贡献，标志着我国已经跨入航天大国之列。这是中华民族的骄傲，我们为此感到无比自豪!　　在科工局的科学领导和探月中心的精心部署下，我校研制的低密度奇偶校验码(LDPC)遥测信道编码技术被列为嫦娥二号任务的工程目标和创新技术内容之一，获得试验成功，也为探月工程作出了应有贡献。在此，谨对你们的关怀与指导，致以最诚挚的感谢!清华大学希望在科工局及探月中心的领导下，继续承担更为艰巨的任务，为我国探月与航天事业，作出新的更大贡献。

随着单细胞测序技术的发展，单细胞科学研究不断深入，规模越来越大，所研究的对象也越来越复杂。整合来源不同的单细胞测序数据，消除批次效应，进行全面挖掘和解析，是现在单细胞测序数据分析的一个基础和核心环节。目前单细胞测序数据整合面临以下几方面难题：1）不同实验样本、实验平台、建库方法乃至操作等因素带来的批次效应会在单细胞测序数据中引入非生物学噪音，干扰细胞间生物学差异的提取和解析；2）单细胞研究的规模不断扩大，百万细胞数目级别的数据对整合算法的效率提出了更高的要求；3）单细胞测序样本的类型也在不断增加，不同的单细胞测序数据集通常包括高度异质的细胞亚群；4）最后也是最新最重要的一点，如何充分重复利用大量已有数据的旧知识，对新数据进行探索和解析。目前单细胞测序数据整合算法大多基于不同批次数据间的细胞相似性来矫正批次效应，存在过度整合（尤其是整合细胞异质性差异较大的数据集）、可扩展性差、无法直接将已有模型应用到新数据集上等弊端。10月17日，清华大学生命科学学院/结构生物学高精尖创新中心/清华-北大生命科学联合中心张强锋副教授课题组在《自然通讯》（Nature Communications）杂志在线发表题为“通过将异构数据集投影到统一的细胞嵌入空间中进行单细胞测序数据在线整合”（Online single-cell data integration through projecting heterogeneous datasets into a common cell-embedding space）的研究论文。在该研究中，他们开发了基于变分自编码器（variational autoencoder）深度学习框架的人工智能算法SCALEX，可以对单细胞测序数据进行在线整合。SCALEX采用一个批次无关的编码器和批次特异的解码器组成的非对称自编码器结构，进行大量学习得到一个高泛化性的编码器，该编码器通过将高维单细胞测序数据投射到低维细胞嵌入空间（cell embedding space），在保留生物学差异的同时消除批次效应。SCALEX 模型框架SCALEX主要有以下四点主要特征：1）相较于目前已有的单细胞测序数据整合方法，SCALEX在整合准确性上具有明显优势；2）SACLEX在百万单细胞数据量下仍保持很高的计算效率，适用于超高通量单细胞测序数据整合分析工作；3）SCALEX有效避免了单细胞测序数据整合中的过校正情形，适用于异质性高、复杂样本的整合；4）支持单细胞RNA-seq，单细胞ATAC-seq等多组学整合数据整合。这些特征使得SCALEX适用于构建单细胞图谱。开发人员整合多项研究、多个组织的单细胞数据集构建了小鼠、人以及COVID-19等三套大规模单细胞图谱。SCALEX有一个特殊的优势，就是它的高泛化性的编码器。这个编码器可以通过单细胞测序数据投射，生成一个批次无关的统一低维细胞嵌入空间。对于新产生的数据，SCALEX不需要重新训练编码器，就可以将新数据投射到这个统一的低维细胞嵌入空间。这种整合方式被称为“在线整合”（online integration）。在线整合带来一个巨大的好处，就是很容易将新数据与原来生成的单细胞图谱等奠基性数据（需要由通过SCALEX数据整合生成）进行比较分析，从而从奠基性数据得到生物学知识方面的启发和指引，直接支持数据注释、规律验证等分析任务。另外，原有单细胞图谱的细胞内涵也在不断添加新数据的过程中，得到丰富和扩充，赋能新的生物学发现。综上所述，该研究中，研究者们开发了SCALEX单细胞测序数据人工智能分析工具，可以将不同批次细胞的基因表达谱映射到批次无关的统一低维细胞嵌入空间中，有效消除数据中的批次效应并保留细胞间固有的生物学差异，实现不同批次数据的有效整合。SCALEX适用于图谱级别的单细胞测序数据整合，将在整个生命科学和生物医学领域正在进行的超大规模单细胞图谱等研究计划中提供基础支持。清华大学生命科学学院张强锋副教授为本文通讯作者，清华大学生命科学学院2015级博士生熊磊（已毕业）和2018级博士生田康为该论文共同第一作者，2019级博士生李雨哲和2021级博士生宁微希对文章中的数据分析提供了重要帮助，百图生科（BioMap）研究院主任AI科学家、阿卜杜拉国王科技大学计算生物学家高欣教授参与合作研究。本工作得到国家重点研究发展计划专项、国家自然科学基金、北京市结构生物学高精尖创新中心、清华-北大生命科学联合中心、清华大学计算平台、上海期智研究院和阿卜杜拉国王科技大学研究管理办公室的支持。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-33758-z

近日，中科院上海微系统所尤立星、李浩团队，陶虎团队以及上海交通大学王增琦团队合作，结合超导纳米线单光子探测技术、双光子3D打印编码滤波技术、计算重构技术等实现单光子计数型光谱分析仪。相关成果以“Superconducting Single-Photon Spectrometer with 3D-Printed Photonic-Crystal Filters”为题于2022年9月27日在线发表在中科院一区学术期刊ACS Photonics上，并被选为当期副封面论文。 图1 集成3D-打印滤波器的超导单光子光谱仪概念图 　　光谱作为物质的指纹，是人类认知世界的有效手段，在科学研究、生物医药等领域已经有了较为普遍的应用。目前，在单光子源表征、荧光探测、分子动力学、电子精细结构等领域的光谱测量，已经达到了量子水平，例如，在生物、化学和纳米材料领域需要对单个原子、分子、杂质等微弱光谱进行探测分析，这些光谱覆盖范围广，强度弱，因此，对宽谱、高灵敏度、高分辨率的光谱探测器存在迫切需求。 　　传统的半导体探测器如光电倍增管(PMT)、雪崩二极管(SPAD)等虽然实现了单光子灵敏度的探测，但是存在近红外探测效率低，噪声大，探测谱宽有限等问题。近年来快速发展起来的超导纳米线单光子探测器(SNSPD)因其高效率(90%)、低暗计数(0.1cps)、低抖动(~3ps )、宽谱(可见～红外)的优异性能，在众多领域都得到了应用。将SNSPD集成到光谱分析仪中，不仅能够实现极弱光的光谱测量，还具备非常宽的工作范围，在量子信息技术、天文光谱、分子光谱等领域具有重要的应用价值。该工作中，合作团队利用超导单光子探测器的高效、宽谱等性能优势，首先设计制备4*4阵列型偏振不敏感超导单光子探测器，然后借助双光子3D打印技术的灵活性在每个探测器像元上制备光子晶体编码滤波器，最后通过分析探测像元光谱响应特性等建立了计算光谱重构问题的数学模型，最终实现光子计数型光谱分析仪。 　　文中该光谱分析仪工作范围覆盖 1200~1700nm，灵敏度达到-108.2dBm，分辨率~5nm。相比当前商业光谱仪的灵敏度(一般灵敏度在-60~90dBm),具有两个数量级以上的提升，为单光子源表征、前沿天文光谱学、荧光成像、遥感、波分复用量子通信等微弱光谱分析领域的研究提供了有效的解决方案。论文第一作者为上海微系统所博士研究生肖游，第二作者为上海微系统所博士研究生维帅，第三作者为上海交通大学徐佳佳。通讯作者为上海微系统所陶虎研究员、李浩研究员、尤立星研究员。该研究得到了国家自然科学基金(61971408 、61827823), 重点研发计划 (2017YFA0304000), 上海市量子重大专项 (2019SHZDZX01), 上海市启明星(20QA1410900)以及中科院青促会 (2020241、2021230)等项目的支持。论文致谢清华大学张巍教授、郑敬元博士的讨论。

高效光伏太阳能电池（发电板）制造商面临的最大挑战是降低成本和提高电池效率。通过提高产量、减少加工精度的分散变化，并消除影响生产力提升的障碍来提高工厂自动化程度，是公认的实现电网价格持平等问题的关键。 与众多行业一样，选择合适的光栅（位置编码器）在光伏电池制造的高效工厂自动化中是很重要的环节。全球各地的太阳能电池板制造商一直在寻找一种有助于增加输出量、提高产量并尽量缩短停机时间的编码器。雷尼绍的RESOLUTE绝对式直线光栅和圆光栅可以满足这些要求，该光栅将真正的绝对式光栅反馈与高分辨率（1 nm）、高精度（± 1 µ m/m）、非接触光学系统等计量优点相结合，具有非常出色的可靠性和安全性。 RESOLUTE是绝对式光栅，这意味着它在通电后就能立即确定绝对位置，无需返回参考（基准）点，从而极大缩短开启时间并在出现任何运动前就实现对轴的完全控制。此项性能特征在机床断电又重新通电的情况下非常重要。它可以安全可靠地执行复杂的恢复路径，确保价格昂贵的产品和设备免于受损。 实际上，位置反馈的安全性是RESOLUTE系统的一项突出优点。光栅运行两种独立算法：一种用于确定绝对位置，另一种用于检查测量结果。这些内置位置检查算法可以独立校验位置，确保报告位置的保真度并可防止轴的非受控运动。因此大大降低了制造过程中电池或轴受损的几率。RESOLUTE已被世界领先的外科手术机器人公司采用，这足以说明该集成功能的有效性和可靠性！ RESOLUTE以一种完全独特的方式工作，类似于一台超高速数码相机对由长的非重复条形码组成的栅尺进行拍照，从而为读数头提供绝对位置。RESOLUTE比市面上最快的数码相机的速度还要高1000倍。在图片中进行插补可达到1纳米的分辨率。另外，由于RESOLUTE在100 m/s时可达到1 nm的分辨率，所以光栅速度永远不会是一种限制，因此硅太阳能电池制造设备可更快速地运转，并且与使用传统光学编码器的设备相比，可实现更高的产量和效率。而且绝不仅仅是高速度&hellip &hellip 条形码含有大量的冗余，而读数头应用复杂的交互校验和误差修正。因此结果不会受到诸如硅尘、油和指纹等栅尺污染的影响。RESOLUTE所具备的抗污能力意味着，它可以在可能引起其它光学编码器丢数的环境中连续运转。 另外，RESOLUTE可以达到非常优异的运动控制性能，因而提高了精度和制造过程的产量，甚至领先于极为苛刻的精密激光加工技术。传统密封式绝对式光学编码器通常具有约± 200 nm的细分误差 (SDE)。这么明显的SDE会产生很差的速度控制性能，导致运动轴上出现振动；在这样的轴上移动易碎、昂贵的硅片有可能发生&ldquo 恐怖的故事&rdquo ，而且可能出现微裂纹，太阳能电池的相关性能也会降低。较差的SDE还可降低诸如缺陷检测等动态执行的扫描作业的生产效率。RESOLUTE凭借其新颖的检测方法打消了所有这些顾虑，这种方法的固有SDE非常低，不超过± 40 nm。多轴设备的制造商还可以通过使用RESOLUTE获益，因为它具有非常低的噪声（10 nm RMS的抖动），进一步提高了位置稳定性和重复性。轴间的串扰也有所降低。 在最近举行的&ldquo 2010太阳能产业大奖&rdquo 评选中，雷尼绍的RESOLUTE绝对式光栅是唯一入选PV子系统组件类候选名单的编码器。集坚固耐用的设计、超高速和超凡的分辨率等优点于一身，RESOLUTE吸引了要求极高精度和运动控制集成的太阳能电池板加工设备制造商的浓厚兴趣。 RESOLUTE目前正在一些世界上最高效的商用太阳能电池的制造设备上进行试验，同时也引起了其它高科技行业，诸如半导体、平面显示器、医疗、天文学系统等要求平稳速度控制和高精度的行业的极大兴趣。

海顿科克直线传动一直以为都非常擅长为客户的应用定制客户化的运动解决方案，一个典型的例子就是海顿科克为客户定制的直线滑轨系统，这个系统客户要求非常高硬度，精度以及重复定位精度。 这个系统的轴向导向是一个可承受高负载和高硬度的精密滚珠导轨，整个结构都是用挤压铝型材做成，强度可靠，支撑系统地所有部件。在该设计中，驱动装置是一个混合步进电机和一根精密的KERK丝杠。该丝杆由303不锈钢挤压而成，安装在丝杠和滚珠导轨上的是一个机加工铝滑块和一个内置聚甲醛驱动螺母。 该系统可以很容易的调整以适应不同的应用场合，导轨在 &ldquo z&rdquo 向上可承受的最大负载是353 lbs (1570N)，在这个负载下能保证精度。其最大roll, pitch和yaw方向上能承受的扭矩是分别为200 in-lbs (22.65 Nm), 132 in-lbs (13.9 Nm),和 132 in-lbs (13.9 Nm)，在实际应用中能承受的负载还取决于所选用的电机和螺杆的型号，该系统设计使用的螺杆是直径为9.5MM的螺杆，其导程从0.64MM到38.10MM可选。 该系统配一个步距角为1.8度的步进电机可以实现精确的定位，当然一个有刷或者无刷的直流电机也可以用做该系统的驱动电机，特别是在需要高速度，高扭矩的应用场合中，使用有刷或者无刷电机其定位需要靠编码器，编码器也可以根据客户要求加到整个系统中。 对于一些普通的旋转编码器都不能满足其定位要求的应用，该系统依然可以整合安装更高精度的编码器。 更多信息请访问海顿直线电机（常州）有限公司网站http://www.haydonkerk.com.cn

近日，工信部、中国工业经济联合会组织开展了第七批制造业单项冠军企业（产品）培育遴选和第一批、第四批制造业单项冠军企业（产品）复核工作，并已完成相关审核。榜单中，制造业单项冠军企业共计140家，其中多家仪器企业上榜，包括北京中科科仪股份有限公司（主营产品：分子泵）、长春禹衡光学有限公司（主营产品：伺服电机用编码器）、青岛达能环保设备股份有限公司（主营电站锅炉炉渣输送节能环保处理装备）等。制造业单项冠军（产品）共计199项，包括江苏赛德力制药机械制造有限公司的离心机、苏州苏试试验集团股份有限公司的力学环境振动试验设备等。完整榜单如下：第七批制造业单项冠军企业第七批制造业单项冠军企业（产品）数据统计

近期，唯公的磁性荧光编码微球（液相芯片）（EasyMagPlex）再次取得突破，其可自动分析的编码数量达到84重，并将码微球表面活性基团的种类从单一的羧基扩展到了羧基（亲水，疏水），链霉亲和素、氨基、环氧基、甲苯磺酰基等，即将上线“喀斯玛商城”。唯公编码微球的升级给客户和合作伙伴提供了更多的选择，再次引领国产磁性编码微球！EasyMagPlex 84重编码微球散点图，在EasyCell上的散点图磁性编码微球（液相芯片）的选择从1990年代起，国内就陆续有编码微球相关的专利和优秀文章发表，但一直未见国产编码微球商业化。直到近年唯公突破了Luminex技术壁垒，成为国内第一家（全球第二家）拥有自主知识产权并实现了磁性荧光编码微球商业化的公司。近年来，国内也有不少公司以唯公为标杆，奋起直追，一起推动流式荧光应用和发展[1-2]。通俗地讲，磁性荧光编码微球，是一种以超顺磁性微球为基础，通过微球的不同荧光波长及发光强度来区别不同种类（编码）的磁性微球。严格地讲，微球可具有多个荧光发光光谱，可以是单粒径或多粒径，所有在流式分析仪上可区分的微球特征都可以是编码的参数。在常见的编码微球应用中，主要是以单粒径微球为基础，采用流式中红光激发的荧光为编码通道，用蓝光（或绿光）激发的荧光（如，PE荧光素）为检测通道。也有公司在荧光编码数量不能满足要求时，引入不同粒径的微球来增加编码数量。各种编码参数的优劣势：一 、编码微球种类市场上目前主要有三种编码微球：(1）Luminex磁性编码微球；(2）唯公编码微球（兼容主流流式磁性编码微球）；(3）兼容主流流式的非磁性编码微球。1 Luminex编码微球，具有超顺磁性，它采用了一套特有的荧光素组合来编码微球，而这套荧光素组合无法完全被主流的流式分析仪上识别，需要专门定制的流式分析仪。通过知识产权保护，其封闭的编码微球组合和定制的检测平台垄断了流式荧光市场。使用Luminex的微球开发试剂通常需要获得Luminex的授权，并使用Luminex专用的检测仪器平台或光学模块。相对高昂的编码微球和专用的检测平台，限制了所开发试剂的使用及推广。2 唯公编码微球（EasyMagPlex）除了具有超顺磁性，还在编码微球荧光素的选择上下了功夫，我们的微球在编码荧光通道兼容主流流式的荧光配置（例如唯公、碧迪、贝克曼等），现有的流式用户都可以成为基于我们微球而开发的流式荧光试剂的潜在用户，可以降低用户使用流式荧光试剂的门槛，无需额外采购其他专用设备。同时，在在唯公的设备上（EasyCell和EasyPlex），唯公的编码微球均可实现的自动分析，保证后续流式荧光检测的全流程自动化。为解决编码微球试剂样本制备时间长、操作流式复杂的痛点，唯公配套了全自动细胞因子样本制备仪（EasySampler C），其制备功能还可以通过调整流程，扩展到唯公的自身免疫抗体检测试剂、过敏原检测试剂等。对于唯公微球开发的试剂在其他主流流式上，唯公也有专门的分析软件（WellCKAS）可以对微球团族自动分析，自动建立标准曲线和自动分析结果。3 兼容主流流式的非磁性编码微球，顾名思义，既可以兼容主流流式的荧光配置（例如碧迪、贝克曼、唯公等），但由于编码微球不具磁性，其样本制备自动化受到研发难度大、制造成本高等限制，让后续的样本制备自动化面临巨大的挑战。使用这类编码微球开发的试剂有碧迪、BioLegend和AimPlex的细胞因子试剂，样本制备必须手工操作，极易引入人为误差。二、 编码微球数量在对Luminex编码微球的商业宣传中，我们常常会听到Luminex可以编码500重的三维编码。这其实是一个误区，因为编码微球的目的是用来开发试剂的，不是用来数编码重数的。而且，Luminex的三维编码微球，对仪器设备又提出了更高的要求。选多少重的编码微球，要根据开发试剂的种类。常见的临床编码微球试剂很少能见到30重以上的联检，因为联检的重数超过30重，在试剂开发的过程中，要去解决待测物间的相互干扰的难度和所需的资源都会大幅增加。现有联检较多的细胞因子检测试剂、自免抗体检测试剂，过敏原检测试剂都不超过30重，选用唯公30重或50重编码微球系列就可以满足要求，对于特殊需求的科研试剂，唯公也有新开发的84重编码微球。编码重数适中，可以保证每个编码点（编码微球团族）之间有足够的分离间隙，不仅降低了编码点之间相互“串扰”，而且在一定的仪器、试剂批间偏差的情况下，还能保证了自动分析的准确性。三、 编码微球粒径在单粒径编码微球数量不足的时候，有的公司会通过不同粒径的微球对编码数量进行补充，以达到弥补编码数量的不足。另外，对于采用两种或多种粒径的微球编码组合，通常是通过前散/侧散信号先区分不同粒径的微球，然后再展开不同粒径微球的编码。在前散/侧散散点图中，小粒径微球在偶联/包被抗体/抗原后会形成部分二聚体或多聚体，会与大粒径微球在信号上重叠，被误计入到大微球中，从而对大粒径微球的检测项目产生干扰，影响检测结果。所以在选择不同粒径的编码微球组合时，要认真评估这种因微球粒径的影响而导致测结果不准确的风险。对于不同粒径的微球，其比表面积不尽相同，反应动力学会有差异，且单位质量的微球的总表面积也会不一样。因此对应的最佳包被抗体量亦会有区别，需要不同的包被工艺和条件，对于试剂研发增加了一定的难度。再则，由于微球的表面积与微球粒径的平方呈平方关系，因此不同粒径的微球，其反应信号值差异很大。比如常见的约为3μm、6μm、8μm粒径的微球，以6μm微球的信号强度为1，则3μm球的理论信号强度仅为6μm球的四分之一。而8μm球则为1.78。如果所用的微球粒径跨度较大，则很难保证联检的信号在一个数量级上达成统一。另外大微球（例如，8μm球）虽然在信号强度上能够提高，但在重量上，则大幅增加，如8μm球的重量要比6μm球重2.37倍！重量越重，沉降速度就会加快，对反应过程的混匀要求较高，否则大小不同粒径的球的免疫反应可能达不到均相，会影响检测结果。最后微球会有一定的来源于材料本身的背景荧光信号，在检测荧光的PE通道上，微球粒径越大，在检测荧光通道（PE通道）的自发荧光信号（背景荧光信号）就会越高，直接影响检测试剂的检测下限。唯公编码微球的发展历程从唯公成立之初，我们就把突破Luminex编码微球的技术壁垒作为一项核心技术储备。2018年，我们陆续推出了7重和12重磁性编码微球。2020年我们自主开发的基于唯公编码微球的6/7/12细胞因子联检试剂也获证上市。EasyMagPlex 7/12重磁性编码微球散点图2021年唯公开始对外公开销售其30重磁性编码微球，并根据用户的需求，我们又大幅提升了表面羧基基团密度和耐超高温的性能。目前，唯公开发了“羧基密度通用版”、“羧基密度加强版”和“PCR适用版”，三套微球产品系列，不仅更富了我们的产品线，使之更有层次，更满足了不同用户不同项目的不同需求。在一些比较普遍（即抗原抗体研发相对成熟，反应性高，容易购买，价格便宜等）的项目上，羧基密度通用版的微球即可以满足要求。而对于羧基密度加强版的微球，则适用于一些原料较贵、不易购买或抗原抗体对信号值低的项目。可以将一些处于可用与不可用边缘挣扎的抗原/抗体对儿“抢救回来”。因此用户也不再需要选择大粒径来增加抗体/抗原的包被量，而用我们6um羧基密度加强版编码微球就达到了他们混用6um和8um编码微球的效果，同时避免了不同粒径微球的相互干扰。PCR适用版微球，提高了微球的在超高温和不同温度变化的环境下的稳定性，在PCR不同温度的实验过程中，微球的性能几乎无变化，可满足PCR不同反应体系的要求。EasyMagPlex 30重磁性编码微球散点图，常规及高密度羧基基团性能编码微球比对随着我们编码微球用户不断增多，科研客户特殊的需求也逐渐增多。2022年我们又固化了一套50重磁性编码微球的生产工艺，完成了量产转产，这套编码微球同样具有“羧基密度通用版”、“羧基密度加强版”和“PCR适用版”。EasyMagPlex 50重磁性编码微球近期我们有对我们的编码微球再次升级，完成了84重磁性编码微球的研发。与此同时，我们也完成了不同表面活性基团微球的生产工艺，将全部唯公微球表面活性基团的种类从单一的羧基扩展到了羧基（亲水，疏水），链霉亲和素、氨基、环氧基、甲苯磺酰基等，给用户提供了更多的选择。EasyMagPlex 84重磁性编码微球散点图由于Luminex是最早拥有编码微球技术的公司，我们也把我们的编码微球和Luminex的编码微球在前散/测试及APC编码通道上的一些性能进行了比对。唯公编码微球和Luminex编码微球比对微球试剂开发其他考虑因素因为编码微球是用来开发试剂的！试剂开发需要编码微球最少可以放置两年，而且不同批次的批间差要可控，要具有尽可能低的检测下限。在唯公编码微球的研发过程中，我们对编码微球的稳定性、批间差以及背景荧光信号进行了大量的研究。一 、编码微球的稳定性在试剂的开发过程中，编码微球是试剂开发的原材料之一。作为试剂原料，就必须能存放较长的时间，例如前面提到的两年，因为体外诊断试剂的效期最少都在一年以上。唯公的编码微球在37°C存放一个月后和新制备时进行了比较，其编码荧光值几乎不变。由此可见，我们的编码微球的稳定性可远超出了两年的要求。EasyMagPlex的稳定性加速试验结果二 、编码微球的批间差我们对采用了同样的工艺的不同批次的三批编码微球，通过夹心法进行了批间差验证。其结果显示几乎没有差异，表明我们的工艺稳定，完全符合试剂开发的要求。EasyMagPlex的批间差比较三 、编码微球的背景荧光信号众所周知，任何物质都会有自发荧光，编码微球也不例外。在检测信号通道（PE）上所能检测到的编码微球的自发荧光，我们称之为背景荧光信号（又称，背景噪声信号）。背景荧光越低，检测信号的信噪比就越好，对低值样本检测的干扰就越小，相应试剂的可检测下限就越低。在EasyCell同样设置的情况下，我们对Luminex的一维编码微球裸球和唯公的一维编码微球裸球进行了比对，发现EasyMagPlex在PE通道上的背景荧光信号要明显低于竞品。也就是说，基于EasyMagPlex开发的试剂，可达到更低的检测下限。Luminex编码微球和EasyMagPlex的背景荧光信号比对唯公微球试剂的表现我们以唯公磁性编码微球开发的7重细胞因子联检试剂为例，展示一下唯公微球和国内竞品微球开发的5联检肿标微试剂球对比。可以看出唯公EasyMagPlex在不同待测物浓度下都有更清晰分离度，每个团族都更团聚，且有明显的分界区域（竞品的数据来自公开发表的文章）。除了编码通道的分离度（纵轴）外，唯公的EasyMagPlex在PE检测荧光通道（横轴）也非常聚集，这说明EasyMagPlex的均一性要明细优于竞品的表现。国内竞品磁性编码微球5重肿瘤标志物联检试剂散点图EasyMagPlex7重细胞因子联检试剂散点图我还将唯公的基于磁编码微球7重细胞因子联检试剂和进口的基于无磁编码微球的两家试剂进行过比对（A公司和B公司）。通过比对可以看出，由于EasyMagPlex具有更低的PE背景荧光信号，我们的试剂在接近低端检测限（2 pg/mL）时，依然有非常好的线性，优于进口试剂。EasyMagPlex7重细胞因子联检试剂和进口试剂比对唯公的整体解决方案唯公的流式分析仪（EasyCell），全自动流式荧光分析仪（EasyPlex）均支持唯公编码微球的自动分析。为解决样本制备时间长、操作流程复杂的痛点，还配套了全自动细胞因子样本制备仪（EasySampler C）。EasySampler C不仅支持唯公现有细胞因子检测的样本制备，还也可以通过调整制备流程，扩展至其他唯公的流式荧光试剂，例如自身免疫抗体检测试剂、过敏原检测试剂等。同时，唯公还为其他主流流式（例如，碧迪、贝克曼等）配套了目前国内唯一获证的细胞因子分析软件（WellCKAS），WellCKAS也可以通过调整参数支持其他唯公的流式荧光试剂。参考文献1.前瞻者说|专访唯公科技李为公：打破国际技术垄断，国内免疫诊断迎来新“黄金赛道”，前瞻网（https://www.qianzhan.com），2021.12.31，2.国产流式荧光突破技术壁垒，高通量多联检发展趋势可期——唯公科技创始人李为公博士，仪器信息网（https://www.instrument.com.cn），2023.04.10.

7月3日-5日，慕尼黑上海光博会2020将在上海国家会展中心举办，滨松将在本次活动中出展（7.1 B301展台），并将呈现5场技术报告，以及激光雷达、激光加工、光谱分析、X射线成像检查、智能生活5大主题展区，其中多类新品及DEMO均将迎来首秀。除线下展出外，滨松也将在7月4日（11:00-16:30）进行现场同步直播，内容涵盖技术报告以及工程师现场展台导览，为大家开启“云观展”新体验。扫描图中二维码，可进行报名※注意※ 以下各环节时间，可能会由于实际直播进程，有略微提前或延迟。滨松展台技术报告11:00 滨松用于X射线检查应用的全线产品简介11:25 滨松中国X射线成像实验测试平台介绍11:50 用于5G/数通光模块的滨松高速InGaAs PD方案12:15-14:30 直播中场休息※注意※ 届时直播间画面可能会显示“直播已结束”，请勿担心，下午开播时间则会重新恢复直播画面！14:30 车载激光雷达芯片的进阶之路14:55 滨松产品在激光加工中的应用滨松展台导览及看点一览15:20 激光加工应用展区 适用于激光热加工应用的最新光源 高性能加工用空间光调制器模块 湖北工业大学-滨松中国-金顿激光联合激光加工实验室合作成果：并行多光束系统配合超快激光器的加工演示 第四代隐形切割系统15:30 智能生活应用展区（编码器、消费电子、光通信应用）编码器用光电器件优势及定制化能力展示针对广泛民用消费电子应用的光电探测方案5G光通信：25G-400G中长距离通信用铟镓砷PD芯片，首次全线公开15:50 激光雷达应用展区滨松激光雷达用探测器及光源最新Road map生产及验证车规级器件能力32X32 MPPD整列带TIA DEMO16:00 X射线成像检查应用展区新品集结：双能X射线TDI相机、大功率微焦点X射线源等全新x射线在线测试平台首次公开16:10 光谱分析应用展区多类光谱分析应用产品：气体、食品、纺织物、水质分析；色选；POCT；拉曼、发射/吸收光谱多款新品首展：FT-NIR引擎、InGaAs面阵/线阵图像传感器、μPMT、InGaAs线阵扫描相机、连续量子级联激光器模块等滨松光谱用产品相关探测器技术一览：灵活应对应用需求的能力3款全新DEMO展示：MEMS-FPI近红光谱探测模块DEMO、FT-NIR引擎DEMO、InGaAs线阵扫描相机DEMO：SWIR成像※ 直播观看提示 ※1、遇到观看问题，该如何解决？请直接在留言区提出，工作人员将为您解答。2、如何询问产品、技术问题？ 请在留言区中提出，工程师将在每个环节介绍的最后，进行统一回答 ； 可以通过“咨询登记”中的“问题咨询”进行留言，我们将在活动后与您联系； 可以在互动区，点击左下角客服联系按钮，添加客服微信，或拨打客服电话咨询。3、相关资料及产品信息，在哪里有？点击菜单栏“推荐内容”，可一览本次展出的部分产品信息及相关资料。4、12:15-14:30期间进入直播间，为何显示“直播已结束”？此为直播中场休息时间，下午2:30开播时，直播画面则会恢复。滨松中国期待您前来参加展会（7.1 B301展台），以及关注展会直播活动（7月4日，11:00-16:30）。更多精彩，敬请期待！

p　　癌症、心血管疾病、慢性肠炎、流感……这些疾病都是人类健康的敌人。如何高效地研制出相关治疗药物，是科学家们一直在探索的问题。3月24日，重庆日报记者从重庆大学获悉，该校药学院和瑞士苏黎世联邦理工学院合作采用的DNA编码分子库技术，将有望快速找到针对这些疾病靶点的活性化合物，从而提升相关药品研制的速度和质量。日前，这一研究成果发表在《自然· 化学》杂志上。/pp　　“如果把分子库中的化合物比喻成无数把钥匙，那么医治某种疾病的靶点就是需要打开的锁。”该成果论文的第一作者、重庆大学药学院研究员李亦舟介绍说，新药的研制就是在无数把钥匙中找到能打开某一把锁的钥匙，而传统筛选钥匙的方式很慢，即目前跨国药企通常采用的高通量药物筛选技术。“其采用大批量配对筛选的方式，效率较低，合成、筛选500至600万个分子就需要大约20年时间，研发周期长，资金投入大。这样即使研发出新药，价格也很昂贵。”/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/12f074f0-09fa-4ba4-ba7c-cab943c486bf.jpg" title="NewsDataAction-2.jpeg"//pp　　重庆大学药学院和瑞士苏黎世联邦理工学院Dario Neri教授实验室合作采用的DNA编码分子库技术，耗时3年多时间，人工合成了3500万个不同的化合物，然后运用编码技术，为每一个化合物都贴上独一无二的DNA条形码。/pp　　这3500万个不同的化合物，被装在一支小小的试管里。然后，与装在另一支试管里的疾病靶点迅速进行匹配，从而找出针对疾病靶点的活性化合物。找到这些化合物之后，再对它们进行基因组测序，便可以有针对性地研发出相关药物。/pp　　“目前很多疾病都使用抗体药物进行治疗，相对于化学小分子药物来说，抗体药物制造成本高，且抗体药通常需要注射，不如像片剂等的化学小分子药物方便服用、保存与携带。”李亦舟说，因此，如果使用DNA编码分子库技术，不仅可以极大地加快研发新药的时间进度，也有利于减轻患者痛苦。/p

近日，中科院深圳先进技术研究院蔡林涛课题组在新一代近红外量子点二维编码技术研究方面取得突破，实现全新的二维近红外光学编码技术。相关研究发表于《先进材料》杂志。　　大数据对光学编码的数据量提出了更高要求，但传统光学编码主要利用颜色进行编码，由于荧光发光的颜色相互之间重叠严重，造成可用的编码量非常少。如果能从其他维度进行编码，将是解决这一难题的关键所在。　　该团队借鉴带隙工程理论，通过同时调节量子点组分与结构，首先合成小粒径的CdTe内核材料，然后在其表面原位生长一层CdS，并在包壳的过程中引入Cu2+离子，同时利用晶格应变及掺杂实现量子点波长和寿命的调节，发展了一种具有长寿命的近红外量子点。　　研究人员将这种量子点包裹在微珠中，利用其荧光寿命和波长特性，结合近红外荧光成像与荧光寿命成像技术，实现全新的二维近红外光学编码，进一步开拓了量子点编码的维度。　　量子点具有很宽的吸收光谱，而发射光谱却很窄，采用一种波长就可以同时激发不同组成或大小的量子点发射出不同的颜色，且不同颜色之间几乎没有重叠。特别是近红外量子点在活体成像分析及示踪方面展现了巨大潜力，而量子点在近红外光学编码方面相比荧光染料具有显著的优势。

p　　日前，海能仪器接到国家知识产权局通知，其新申请的4项发明专利申请已被国家知识产权局授权和授予。/pp　　其中“旋转编码器的记数装置”获得发明专利授权 “石墨消解仪及其控制方法”、“ 微波消解仪及其控制方法”以及“食用油极性有害组分传感器”三项发明获得专利权授予。海能仪器表示，本次授予的发明专利，是公司实施科技强企战略的成果之一。/pp　　海能仪器专注于中国分析仪器领军品牌的建设和发展，注重知识产权的创新与保护。海能仪器研发团队涉及物理、化学、电子信息科学与技术、工业自动化、软件工程等多个专业的人才，目前已拥有具有完全自主知识产权的发明、实用新型专利和软件著作权的开发近二十余项，同时在长期的时间积累过程中沉淀下来多项非专利技术，这些都将有利于提升海能仪器的核心竞争力和提升行业的整体技术水平。/p

近日，中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所生物医学光学与分子影像研究中心研究员储军课题组在《自然-通讯》（Nature Communications）上，发表了题为A high-performance genetically encoded fluorescent indicator for in vivo cAMP imaging的研究论文，报道了高性能基因编码的环磷酸腺苷（cAMP）荧光探针及其应用。　　cAMP是细胞内关键第二信使，可整合来自多种G蛋白偶联受体（GPCR）的信号，在学习与记忆、药物成瘾、运动控制、免疫、肿瘤、代谢等过程中发挥重要作用。活细胞和活体水平的cAMP分子浓度变化的高时空分辨率荧光成像是解析cAMP信号通路及其生物学功能的重要基础。因此，开发高灵敏的cAMP荧光探针成为研究复杂生物过程的关键。与非基因编码探针（染料和材料类）相比，基因编码探针具有低毒性、低背景、可遗传、可定位特定细胞亚结构或特定细胞等优点，在生命科学基础研究中具有优势。然而，现有的50多个基因编码的cAMP荧光探针或灵敏度低（荧光变化最大只有1.5倍），或荧光亮度较暗，较难监测活体中微弱的内源性cAMP变化，限制了生理和病理状态下cAMP分子调控机理和功能的研究。　　为了开发适用于活体检测的高灵敏度探针，研究人员将环化重排绿色荧光蛋白（cpGFP）插入细菌MlotiK1通道的cAMP结合结构域（mlCNBD）中。经过插入位点筛选、连接肽优化、荧光蛋白及感应模块优化，研究得到了具有高亮度、高灵敏度、合适亲和力和快响应速度等特征的高性能基因编码cAMP绿色荧光探针（G-Flamp1）。晶体结构显示G-Flamp1探针的连接肽具有独一无二的结构：其中一个连接肽是一个非常刚性的 β-strand 结构，这在其他晶体结构已知的环化重排荧光蛋白探针中是不存在的，为开发其他高性能探针提供了新思路和新方法。　　在体外实验中，结合/未结合cAMP的G-Flamp1有不同发色团环境。G-Flamp1在450 nm（单光子）或者900-920 nm（双光子）激发下，动态范围达最大，即ΔF/F0约为13。G-Flamp1与cAMP亲和力适中，其解离常数Kd值为2.17 μM。G-Flamp1可在亚秒时间分辨率上检测cAMP动态变化。在培养细胞中，该探针均匀分布在细胞质和细胞核中，本底荧光亮度介于同类探针cAMPr和Flamindo2之间。G-Flamp1探针在活细胞中的动态范围达到了12倍，是目前少数几个动态范围在10倍以上的荧光蛋白探针之一。同时，该探针具有良好的特异性和可逆性（图1）。　　研究人员将G-Flamp1探针应用在果蝇这一模式生物中。果蝇脑部蘑菇体（mushroom body）的Kenyon细胞中cAMP信号通路在气味相关的记忆中发挥关键作用。研究首先获取了Kenyon细胞中表达G-Flamp1探针的转基因果蝇，而后利用双光子成像发现，果蝇受到气味或电击刺激时，蘑菇体不同子区域呈现不一样的cAMP信号时空变化（图2），暗示不同子区域可能在联想性学习中起着相对独立的作用。　　为验证G-Flamp1探针在活体动物中检测cAMP 动态变化的实用性，研究人员利用腺相关病毒在小鼠运动皮层中共表达绿色G-Flamp1探针和红色jRGECO1a钙探针。活体双光子成像揭示了跑步运动中细胞特异性的cAMP信号，并与钙信号无明显相关性（图3)。这反映了小鼠运动时大脑皮层M1神经元反应的异质性。　　研究人员在小鼠大脑深部的伏隔核（NAc）脑区中表达G-Flamp1探针，并利用光纤记录听觉巴甫洛夫条件反射任务中该脑区cAMP信号的变化。结果表明随着训练的熟练，小鼠得到奖赏时cAMP信号幅度在降低，而听到相应声频信号时cAMP信号幅度在升高（图4）；该特性与多巴胺信号类似，暗示多巴胺释放引起了cAMP信号。综上，G-Flamp1探针的高信噪比和高时间分辨率能够高灵敏检测到活体小鼠中内源性cAMP信号的动态变化。　　该研究开发了一种适用于活体检测的cAMP荧光探针，并初步揭示了果蝇和小鼠等模式生物在特定行为过程中特定神经元的cAMP信号变化的规律，为进一步阐释cAMP信号的调控和功能奠定了基础。结合高内涵药物筛选平台，该探针将尝试应用于针对GPCR受体的药物筛选，以期发现更多的具有临床价值的GPCR药物。　　研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助，并获得北京大学、中科院神经科学研究所、中山大学附属第五医院、美国堪萨斯州立大学、华中科技大学等的支持。

p　　7月2日，济南海能仪器股份有限公司(简称：海能仪器)发布关于公司获得发明专利证书的公告。公告内容显示，近日海能仪器收到国家知识产权局核发的两项《发明专利证书》，包括“一种自动进样器的进样方法及凯氏定氮仪检测系统”及“气路连接装置”。/pp　　详细内容如下：/pp　strong　(一)发明名称：一种自动进样器的进样方法及凯氏定氮仪检测系统/strong/pp　　专利号：ZL 2017 1 0143577.1/pp　　专利申请日期：2017年03月12日/pp　　专利权人：济南海能仪器股份有限公司/pp　　授权公告日：2018年06月19日/pp　　授权公告号：CN 106706947 B/pp　　strong(二)发明名称：气路连接装置/strong/pp　　专利号：ZL 2016 1 0734129.4/pp　　专利申请日期：2016年08月28日/pp　　专利权人：济南海能仪器股份有限公司/pp　　授权公告日：2018年06月19日/pp　　授权公告号：CN 106443029 B/pp　　2015年，海能仪器申请的4项发明专利申请被国家知识产权局授权和授予。其中“旋转编码器的记数装置”获得发明专利授权 “石墨消解仪及其控制方法”、“ 微波消解仪及其控制方法”以及“食用油极性有害组分传感器”三项发明获得专利权授予。/pp/p

上接：晶圆表面缺陷检测方法综述【上】4. 基于机器学习的晶圆表面缺陷检测机器学习主要是将一个具体的问题抽象成一个数学模型，通过数学方法求解模型，求解该问题，然后评估该模型对该问题的影响。根据训练数据的特点，分为监督学习、无监督学习和半监督学习。本文主要讨论这三种机器学习方法在晶圆表面缺陷检测中的应用。机器学习模型比较如表2所示。表 2.机器学习算法的比较。分类算法创新局限监督学习KNN系列对异常数据不敏感，准确率高。复杂度高，计算强度高。决策树-Radon应用Radon以形成新的缺陷特征。过拟合非常熟练。SVMSVM 可对多变量、多模态和不可分割的数据点进行高效分类。它对多个样本不友好，内核函数难以定位。无监督学习多层感知器聚类算法采用多层感知器增强特征提取能力。取决于激活函数的选择。DBSCAN可以根据缺陷模式特征有选择地去除异常值。样本密度不均匀或样本过大，收敛时间长，聚类效果差。SOM高维数据可以映射到低维空间，保持高维空间的结构。目标函数不容易确定。半监督学习用于增强标记的半监督框架将监督集成学习与无监督SOM相结合，构建了半监督模型。培训既费时又费时。半监督增量建模框架通过主动学习和标记样本来增强模型性能，从而提高模型性能。性能取决于标记的数据量。4.1. 监督学习监督学习是一种学习模型，它基于该模型对所需的新数据样本进行预测。监督学习是目前晶圆表面缺陷检测中广泛使用的机器学习算法，在目标检测领域具有较高的鲁棒性。Yuan，T等提出了一种基于k-最近邻（KNN）的噪声去除技术，该技术利用k-最近邻算法将全局缺陷和局部缺陷分离，提供晶圆信息中所有聚合的局部缺陷信息，通过相似聚类技术将缺陷分类为簇，并利用聚类缺陷的参数化模型识别缺陷簇的空间模式。Piao M等提出了一种基于决策树的晶圆缺陷模式识别方法。利用Radon变换提取缺陷模式特征，采用相关性分析法测度特征之间的相关性，将缺陷特征划分为特征子集，每个特征子集根据C4.5机制构建决策树。对决策树置信度求和，并选择总体置信度最高的类别。决策树在特定类别的晶圆缺陷检测中表现出更好的性能，但投影的最大值、最小值、平均值和标准差不足以代表晶圆缺陷的所有空间信息，因此边缘缺陷检测性能较差。支持向量机（SVM）在监督学习中也是缺陷检测的成熟应用。当样本不平衡时，k-最近邻算法分类效果较差，计算量大。决策树也有类似的问题，容易出现过度拟合。支持向量机在小样本和高维特征的分类中仍然具有良好的性能，并且支持向量机的计算复杂度不依赖于输入空间的维度，并且多类支持向量机对过拟合问题具有鲁棒性，因此常被用作分类器。R. Baly等使用支持向量机（SVM）分类器将1150张晶圆图像分为高良率和低良率两类，然后通过对比实验证明，相对于决策树，k-最近邻（KNN）、偏最小二乘回归（PLS回归）和广义回归神经网络（GRNN），非线性支持向量机模型优于上述四种晶圆分类方法。多类支持向量机在晶圆缺陷模式分类中具有更好的分类精度。L. Xie等提出了一种基于支持向量机算法的晶圆缺陷图案检测方案。采用线性核、高斯核和多项式核进行选择性测试，通过交叉验证选择测试误差最小的核进行下一步的支持向量机训练。支持向量机方法可以处理图像平移或旋转引起的误报问题。与神经网络相比，支持向量机不需要大量的训练样本，因此不需要花费大量时间训练数据样本进行分类。为复合或多样化数据集提供更强大的性能。4.2. 无监督学习在监督学习中，研究人员需要提前将缺陷样本类型分类为训练的先验知识。在实际工业生产中，存在大量未知缺陷，缺陷特征模糊不清，研究者难以通过经验进行判断和分类。在工艺开发的早期阶段，样品注释也受到限制。针对这些问题，无监督学习开辟了新的解决方案，不需要大量的人力来标记数据样本，并根据样本之间的特征关系进行聚类。当添加新的缺陷模式时，无监督学习也具有优势。近年来，无监督学习已成为工业缺陷检测的重要研究方向之一。晶圆图案上的缺陷图案分类不均匀，特征不规则，无监督聚类算法对这种情况具有很强的鲁棒性，广泛用于检测复杂的晶圆缺陷图案。由于簇状缺陷（如划痕、污渍或局部失效模式）导致难以检测，黄振提出了一种解决该问题的新方法。提出了一种利用自监督多层感知器检测缺陷并标记所有缺陷芯片的自动晶圆缺陷聚类算法（k-means聚类）。Jin C H等提出了一种基于密度的噪声应用空间聚类（DBSCAN）的晶圆图案检测与分类框架，该框架根据缺陷图案特征选择性地去除异常值，然后提取的缺陷特征可以同时完成异常点和缺陷图案的检测。Yuan， T等提出了一种多步晶圆分析方法，该方法基于相似聚类技术提供不同精度的聚类结果，根据局部缺陷模式的空间位置识别出种混合型缺陷模式。利用位置信息来区分缺陷簇有一定的局限性，当多个簇彼此靠近或重叠时，分类效果会受到影响。Di Palma，F等采用无监督自组织映射（SOM）和自适应共振理论（ART1）作为晶圆分类器，对1种不同类别的晶圆进行了模拟数据集测试。SOM 和 ART1 都依靠神经元之间的竞争来逐步优化网络以进行无监督分类。由于ART是通过“AND”逻辑推送到参考向量的，因此在处理大量数据集时，计算次数增加，无法获得缺陷类别的实际数量。调整网络标识阈值不会带来任何改进。SOM算法可以将高维输入数据映射到低维空间，同时保持输入数据在高维空间中的拓扑结构。首先，确定神经元的类别和数量，并通过几次对比实验确定其他参数。确定参数后，经过几个学习周期后，数据达到渐近值，并且在模拟数据集和真实数据集上都表现良好。4.3. 半监督学习半监督学习是一种结合了监督学习和无监督学习的机器学习方法。半监督学习可以使用少量的标记数据和大量的未标记数据来解决问题。基于集成的半监督学习过程如图 8 所示。避免了完全标记样品的成本消耗和错误标记。半监督学习已成为近年来的研究热点。图8.基于集成的半监督学习监督学习通常能获得良好的识别结果，但依赖于样本标记的准确性。晶圆数据样本可能存在以下问题。首先是晶圆样品数据需要专业人员手动标记。手动打标过程是主观的，一些混合缺陷模式可能会被错误标记。二是某些缺陷模式的样本不足。第三，一些缺陷模式一开始就没有被标记出来。因此，无监督学习方法无法发挥其性能。针对这一问题，Katherine Shu-Min Li等人提出了一种基于集成的半监督框架，以实现缺陷模式的自动分类。首先，在标记数据上训练监督集成学习模型，然后通过该模型训练未标记的数据。最后，利用无监督学习算法对无法正确分类的样本进行处理，以达到增强的标记效果，提高晶圆缺陷图案分类的准确性。Yuting Kong和Dong Ni提出了一种用于晶圆图分析的半监督增量建模框架。利用梯形网络改进的半监督增量模型和SVAE模型对晶圆图进行分类，然后通过主动学习和伪标注提高模型性能。实验表明，它比CNN模型具有更好的性能。5. 基于深度学习的晶圆表面缺陷检测近年来，随着深度学习算法的发展、GPU算力的提高以及卷积神经网络的出现，计算机视觉领域得到了定性的发展，在表面缺陷检测领域也得到了广泛的应用。在深度学习之前，相关人员需要具备广泛的特征映射和特征描述知识，才能手动绘制特征。深度学习使多层神经网络能够通过抽象层自动提取和学习目标特征，并从图像中检测目标对象。Cheng KCC等分别使用机器学习算法和深度学习算法进行晶圆缺陷检测。他们使用逻辑回归、支持向量机（SVM）、自适应提升决策树（ADBT）和深度神经网络来检测晶圆缺陷。实验证明，深度神经网络的平均准确率优于上述机器学习算法，基于深度学习的晶圆检测算法具有更好的性能。根据不同的应用场景和任务需求，将深度学习模型分为分类网络、检测网络和分割网络。本节讨论创新并比较每个深度学习网络模型的性能。5.1. 分类网络分类网络是较老的深度学习算法之一。分类网络通过卷积、池化等一系列操作，提取输入图像中目标物体的特征信息，然后通过全连接层，根据预设的标签类别进行分类。网络模型如图 9 所示。近年来，出现了许多针对特定问题的分类网络。在晶圆缺陷检测领域，聚焦缺陷特征，增强特征提取能力，推动了晶圆检测的发展。图 9.分类网络模型结构图在晶圆制造过程中，几种不同类型的缺陷耦合在晶圆中，称为混合缺陷。这些类型的缺陷复杂多变且随机性强，已成为半导体公司面临的主要挑战。针对这一问题，Wang J等提出了一种用于晶圆缺陷分类的混合DPR（MDPR）可变形卷积网络（DC-Net）。他们设计了可变形卷积的多标签输出和一热编码机制层，将采样区域聚焦在缺陷特征区域，有效提取缺陷特征，对混合缺陷进行分类，输出单个缺陷，提高混合缺陷的分类精度。Kyeong和Kim为混合缺陷模式的晶圆图像中的每种缺陷设计了单独的分类模型，并通过组合分类器网络检测了晶圆的缺陷模式。作者使用MPL、SVM和CNN组合分类器测试了六种不同模式的晶圆映射数据库，只有作者提出的算法被正确分类。Takeshi Nakazawa和Deepak V. Kulkarni使用CNN对晶圆缺陷图案进行分类。他们使用合成生成的晶圆图像训练和验证了他们的CNN模型。此外，提出了一种利用模拟生成数据的方法，以解决制造中真实缺陷类别数据不平衡的问题，并达到合理的分类精度。这有效解决了晶圆数据采集困难、可用样品少的问题。分类网络模型对比如表3所示。表3. 分类网络模型比较算法创新Acc直流网络采样区域集中在缺陷特征区域，该区域对混合缺陷具有非常强的鲁棒性。93.2%基于CNN的组合分类器针对每个缺陷单独设计分类器，对新缺陷模式适应性强。97.4%基于CNN的分类检索方法可以生成模拟数据集来解释数据不平衡。98.2%5.2. 目标检测网络目标检测网络不仅可以对目标物体进行分类，还可以识别其位置。目标检测网络主要分为两种类型。第一种类型是两级网络，如图10所示。基于区域提案网络生成候选框，然后对候选框进行分类和回归。第二类是一级网络，如图11所示，即端到端目标检测，直接生成目标对象的分类和回归信息，而不生成候选框。相对而言，两级网络检测精度更高，单级网络检测速度更快。检测网络模型的比较如表4所示。图 10.两级检测网络模型结构示意图图 11.一级检测网络模型结构示意图表4. 检测网络模型比较算法创新AccApPCACAE基于二维主成分分析的级联辊类型自动编码。97.27%\YOLOv3-GANGAN增强了缺陷模式的多样性，提高了YOLOv3的通用性。\88.72%YOLOv4更新了骨干网络，增强了 CutMix 和 Mosaic 数据。94.0%75.8%Yu J等提出了一种基于二维主成分分析的卷积自编码器的深度神经网络PCACAE，并设计了一种新的卷积核来提取晶圆缺陷特征。产品自动编码器级联，进一步提高特征提取的性能。针对晶圆数据采集困难、公开数据集少等问题，Ssu-Han Chen等首次采用生成对抗网络和目标检测算法YOLOv3相结合的方法，对小样本中的晶圆缺陷进行检测。GAN增强了缺陷的多样性，提高了YOLOv3的泛化能力。Prashant P. SHINDE等提出使用先进的YOLOv4来检测和定位晶圆缺陷。与YOLOv3相比，骨干提取网络从Darknet-19改进为Darknet-53，并利用mish激活函数使网络鲁棒性。粘性增强，检测能力大大提高，复杂晶圆缺陷模式的检测定位性能更加高效。5.3. 分段网络分割网络对输入图像中的感兴趣区域进行像素级分割。大部分的分割网络都是基于编码器和解码器的结构，如图12所示是分割网络模型结构示意图。通过编码器和解码器，提高了对目标物体特征的提取能力，加强了后续分类网络对图像的分析和理解。在晶圆表面缺陷检测中具有良好的应用前景。图 12.分割网络模型结构示意图。Takeshi Nakazawa等提出了一种深度卷积编码器-解码器神经网络结构，用于晶圆缺陷图案的异常检测和分割。作者设计了基于FCN、U-Net和SegNet的三种编码器-解码器晶圆缺陷模式分割网络，对晶圆局部缺陷模型进行分割。晶圆中的全局随机缺陷通常会导致提取的特征出现噪声。分割后，忽略了全局缺陷对局部缺陷的影响，而有关缺陷聚类的更多信息有助于进一步分析其原因。针对晶圆缺陷像素类别不平衡和样本不足的问题，Han Hui等设计了一种基于U-net网络的改进分割系统。在原有UNet网络的基础上，加入RPN网络，获取缺陷区域建议，然后输入到单元网络进行分割。所设计的两级网络对晶圆缺陷具有准确的分割效果。Subhrajit Nag等人提出了一种新的网络结构 WaferSegClassNet，采用解码器-编码器架构。编码器通过一系列卷积块提取更好的多尺度局部细节，并使用解码器进行分类和生成。分割掩模是第一个可以同时进行分类和分割的晶圆缺陷检测模型，对混合晶圆缺陷具有良好的分割和分类效果。分段网络模型比较如表5所示。表 5.分割网络模型比较算法创新AccFCN将全连接层替换为卷积层以输出 2D 热图。97.8%SegNe结合编码器-解码器和像素级分类层。99.0%U-net将每个编码器层中的特征图复制并裁剪到相应的解码器层。98.9%WaferSegClassNet使用共享编码器同时进行分类和分割。98.2%第6章 结论与展望随着电子信息技术的不断发展和光刻技术的不断完善，晶圆表面缺陷检测在半导体行业中占有重要地位，越来越受到该领域学者的关注。本文对晶圆表面缺陷检测相关的图像信号处理、机器学习和深度学习等方面的研究进行了分析和总结。早期主要采用图像信号处理方法，其中小波变换方法和空间滤波方法应用较多。机器学习在晶圆缺陷检测方面非常强大。k-最近邻（KNN）、决策树（Decision Tree）、支持向量机（SVM）等算法在该领域得到广泛应用，并取得了良好的效果。深度学习以其强大的特征提取能力为晶圆检测领域注入了活力。最新的集成电路制造技术已经发展到4 nm，预测表明它将继续朝着更小的规模发展。然而，随着这些趋势的出现，晶圆上表面缺陷的复杂性也将增加，对模型的可靠性和鲁棒性提出了更严格的挑战。因此，对这些缺陷的分析和处理对于确保集成电路的高质量制造变得越来越重要。虽然在晶圆表面缺陷分析领域取得了一些成果，但仍存在许多问题和挑战。1、晶圆缺陷的公开数据集很少。由于晶圆生产和贴标成本高昂，高质量的公开数据集很少，为数不多的数据集不足以支撑训练。可以考虑创建一个合成晶圆缺陷数据库，并在现有数据集上进行数据增强，为神经网络提供更准确、更全面的数据样本。由于梯度特征中缺陷类型的多功能性，可以使用迁移学习来解决此类问题，主要是为了解决迁移学习中的负迁移和模型不适用性等问题。目前尚不存在灵活高效的迁移模型。利用迁移学习解决晶圆表面缺陷检测中几个样品的问题，是未来研究的难题。2、在晶圆制造过程中，不断产生新的缺陷，缺陷样本的数量和类型不断积累。使用增量学习可以提高网络模型对新缺陷的识别准确率和保持旧缺陷分类的能力。也可作为扩展样本法的研究方向。3、随着技术进步的飞速发展，芯片特征尺寸越来越小、越来越复杂，导致晶圆中存在多种缺陷类型，缺陷相互折叠，导致缺陷特征不均匀、不明显。增加检测难度。多步骤、多方法混合模型已成为检测混合缺陷的主流方法。如何优化深度网络模型的性能，保持较高的检测效率，是一个亟待进一步解决的问题。4、在晶圆制造过程中，不同用途的晶圆图案会产生不同的缺陷。目前，在单个数据集上训练的网络模型不足以识别所有晶圆中用于不同目的的缺陷。如何设计一个通用的网络模型来检测所有缺陷，从而避免为所有晶圆缺陷数据集单独设计训练模型造成的资源浪费，是未来值得思考的方向。5、缺陷检测模型大多为离线模型，无法满足工业生产的实时性要求。为了解决这个问题，需要建立一个自主学习模型系统，使模型能够快速学习和适应新的生产环境，从而实现更高效、更准确的缺陷检测。原文链接:Electronics | Free Full-Text | Review of Wafer Surface Defect Detection Methods (mdpi.com)

3月17日，中国科学院深圳先进技术研究院合成微生物组学研究中心、深圳合成生物学创新研究院戴磊课题组，在《自然-通讯》(Nature Communications)上，发表了基于成像的空间微生物组最新研究成果(Spatial profiling of microbial communities by sequential FISH with error-robust encoding)。 　　该团队发展了一种可容错编码的序贯荧光原位杂交(SEER-FISH)技术，用于解析复杂微生物群落的空间结构。该方法可识别复杂群落中的不同微生物物种，在单细胞尺度上原位解析微生物物种之间以及微生物-宿主之间的相互作用，是探究微生物群落的生态和功能的重要工具。 　　自然界中的微生物群落具有丰富的物种多样性。各种微生物独特的生存方式和相互作用关系构成了群落特定的空间结构。尽管现有的高通量测序技术能够描绘微生物群落的物种组成及丰度，但缺乏解析群落空间结构的有力工具。由于传统荧光显微成像技术可分辨的物种数量受限于荧光基团的颜色种类，绘制高物种分辨率的复杂微生物群落的空间结构颇具挑战性。 　　基于此，研究发展了新的SEER-FISH成像技术并将其用于复杂微生物群落，在微米尺度上绘制了拟南芥根系定植的微生物群落的空间分布，观测到不同物种在根表上的空间异质性定植以及在受到宿主代谢物扰动后的空间分布变化和物种空间关联改变。SEER-FISH技术可以精准解析复杂微生物群落的空间结构，为探讨植物根际、人体肠道等宿主共生微生物组的生态规律和生理功能提供了有力工具。 　　SEER-FISH通过序贯荧光原位杂交的方式实现微生物群落空间结构的解析。它的工作原理是为每种微生物分配特定的多色编码，每轮使用带有相应颜色荧光基团的寡核苷酸探针来标记对应的微生物，再通过多轮荧光原位杂交成像获取每个细胞的多色编码，从而确定其对应的物种(图1a-c)。该团队进一步对编码进行优化，使用不同汉明距离(HD，hamming distance)的纠错编码可以提高物种准确识别率，且具有高度的可扩展性(图1d)。 　　研究在不同微生物群落的体外成像实验中对SEER-FISH技术进行系统评估。实验验证了该方法对群落组成识别的准确性和可重复性，能够准确量化群落物种组成的变化(图2a-c)，使用不同的编码方案所得到的群落组成高度一致(图2d-f)。 　　植物根际定植着高度多样的微生物群落。它们既受到植物宿主的调控又影响植物的生理健康。然而，科学家对于根际微生物群落的空间结构却鲜有研究。研究将SEER-FISH应用于根表微生物的空间成像，勾勒了不同生理分区分布定植的微生物群落组成 (图3a-c)。 　　研究发现，定植在根表的微生物群落并非随机分布，而是倾向于形成聚集体。这些微生物聚集体的尺度在几十到几百微米，并存在多个物种(图3d-f)。微生物聚集体的形成的具体原因有多种假说，包括偏好性定植、提高在根际环境下的适应性等。此外，研究通过对群落中的微生物进行邻近关系分析，发现了显著的菌-菌空间关联(图3g)。 　　通过外源添加拟南芥根际分泌的代谢产物植保素(camalexin)和香豆素(fraxetin)，研究发现根际微生物的组成和空间分布均发生了显著变化(图4a-c)。例如，中华根瘤菌主要定植于靠近根尖的位置，而这种偏好性的定植在加入植保素和香豆素后发生改变(图4d)。农杆菌本身在根上的定植没有偏好性，但在受到香豆素扰动后表现出更多的定植于根成熟区(图4e)。根际微生物空间分布的高度异质性和物种之间的差异，与环境异质性、微生物本身的特性均有关。 　　研究进一步对定植微生物的空间关联进行分析，发现植保素和香豆素均不同程度地影响改变了物种之间的空间关联(图4f)。微米尺度下的空间关联暗示了微生物群落中不同物种之间广泛存在的短程相互作用(如营养竞争与互养、接触抑制、群体感应等)，对于进一步的机制研究有重要的指导意义。 　　研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省自然科学基金及深圳合成生物创新研究院的支持。

国内外机器人关节测试技术现状及展望石照耀，程慧明引言2021年中国机器人行业市场规模为1306.8亿元，预计2022年行业市场规模将达1712.4亿元，同比增长31.0%，增速全球领先。关节是机器人执行姿态控制的执行部件，其性能对机器人的整机性能和可靠性起决定性作用。按动力来源可以分为液压、气动和电机驱动三大类，本文主要介绍电驱动关节。关节主要由传动、控制和传感部分组成，其中传动部分由电机、减速器和结构件组成，控制部分由驱动模块及通信模块组成，传感器部分使用了位置、力矩、电流和温度等。随着机器人应用领域与规模的快速扩张，关节种类不断增加、性能也不断优化。与此相适应，对关节性能的表征、测试和评价也成为了当前的研究热点。全面考察机器人关节测试技术现状，发现整体上呈现出四个特点：（1）测试技术多来源于减速器和电机测试技术，缺乏完全适用于关节的整机测试技术。（2）国内外研发的测试设备主要针对大中型关节，而针对小型或微小型关节的测试技术和设备较少。（3）对关节的测试多集中在减速器和电机上，而不是将关节作为一个整体进行测试。（4）测试参数不全面，多集中于关节的定位精度、速度响应能力上，缺少对其传动精度参数、电参数及其与机械参数的测试和融合分析。机器人关节的结构不简单，同时蕴含着复杂的能量转化、能量传递以及运动控制等问题。应用场景的多样化对机器人主机装备的运动性能精度、负载控制、能耗效率、振动噪声、服役寿命等性能提出了更高的目标，这对关节的综合性能提出了进一步的要求。因此对机器人关节进行综合性能测试，获取关键性能指标，并为设计提供指导具有重要意义。1 关节分类1.1 类型机器人关节的种类众多，可大致划分为刚性关节和弹性关节两类。刚性关节主要由电机、高传动比减速器、编码器、力矩传感器和控制器等组成。Albu-Schaffer等为德国宇航局的轻量机器人设计的机器人关节，包括无刷电机、谐波减速器、绝对编码器、增量编码器、刹车和力矩传感器等，如图1所示。Samuel Rader等设计的机器人关节装有陀螺仪，可以实现更加精准的姿态控制。由于材料和设计上的限制，刚性关节存在功率密度值不高和机器人受冲击情况下关节强度不够的问题，因此刚性关节在使用上存在一定的局限性。图1 刚性关节弹性关节分为串联弹性关节与并联弹性关节两种。弹性关节的设计原理来自于Hill肌肉三元素力学模型，以求更好的模拟人体肌肉功能。Pratt首先提出了串联弹性关节的概念，串联弹性关节在减速器和电机之间增加弹性连杆，用于降低外部冲击载荷和储存能量。Vanderborght等设计了可平衡位置的关节，Negrello等设计了新型关节，并进行了负载能力和抗冲击能力实验,如图2所示。并联弹性关节是在机器人整机上增加并联弹性连杆，通过和关节共同配合，来达到释放冲击和储能的功能。图2 弹性关节1.2 技术要求机器人应用场景的多样化对关节的技术提出了不同的需求，以刚性关节为例，大致可以分为两类，如表1所示。表1 关节技术要求第一种类型关节被广泛应用于教育机器人、玩具机器人和餐饮机器人等，对关节的传动精度要求相对较低，通常对整机的回差要求小于60′。减速器的齿轮模数在0.2mm-0.5mm之间，材料以金属和塑料为主，种类有平行轴齿轮减速器、行星齿轮减速器、面齿轮减速器，其中平行轴齿轮减速器较为常见，部分减速器内部会增加离合机构，当机器人跌倒减速器受到冲击时，用于保护内部结构，该类型关节通常没有力矩传感器。第二种类型的关节广泛应用于大型双足服务机器人、工业机器人和航空航天领域的空间机械臂等，此类关节对传动精度要求较高，通常对整机的回差精度要求是小于3′。其减速器的传动形式主要有行星减速器、摆线针轮减速器、谐波减速器，其中谐波减速器最为普遍。电机多使用直流无刷电机和永磁同步电机，在安装上多采用无框形式。位置检测传感器有光栅编码器、磁编码器，力矩传感器有应变扭力计。2 关节测试方法现状机器人关节的性能主要反映在传动精度、机械参数、响应参数和电参数等指标上。减速器和电机作为关节的重要部件，两者测试技术的发展为关节测试技术提供了借鉴，但减速器和电机的质量不能反映关节整机的质量，因此对关节的测试应面向整机。2.1 传动精度传动误差和回差是评价关节运动输出精度的主要指标。传动误差既反映了传动部分制造误差和安装误差，又反映了其抵抗外界环境（如温度、负载等）的能力。回差则反映了关节传动系统中的间隙，其主要由空程回差、弹性回差、温度回差等组成。2.1.1 传动误差（1）测试方法对精密减速器等传动链的传动误差测试技术研究可以追溯至上世纪50年代，K.Stepanek研制出基于磁栅式传感器测试齿轮机床动态误差的设备。C.Timmc基于光栅式传感器，通过将旋转角位移转换成相应电信号输出以得到传动误差的一种测量方法。黄潼年先生提出了“单面啮合间齿测量法”，发明了齿轮整体误差测量技术。彭东林提出一种时栅传感器，用于对传动误差进行测量。国标GB/T 35089-2018对机器人用谐波齿轮减速器、行星摆线减速器、摆线针轮减速器等精密传动装置的试验设备、传动误差试验方法及其数据处理方法做出规定。机器人关节的传动误差测试技术来源于上述方法，关节的传动误差是指：对应伺服电机任意转角，关节的实际输出转角与理论转角之间的差值，传动误差曲线如图3所示。图3 机器人关节传动误差示意图文献[3]基于光栅法对关节的传动误差进行测试。文献[4]利用高精度光栅测量关节的输出角度，关节电机编码器测量输入端角度，实现了对关节整机传动误差的测试。（2）测试难点关节是一种复杂的机电一体化产品，由于在工作原理、机械结构、传感器配置和控制方式等方面不同于其他的齿轮传动机构，使得对关节传动误差的测试也存在不同，因此在测试方法上带来了一系列的不确定和难点问题。根据GB/T 35089-2018对精密减速器传动误差测试设备的规定，在减速器的输入端和输出端分别利用高精度角度编码器采集角度数据。对关节传动误差的测试，是以关节整机为测试对象，关节输入端角度数据的采集依赖于关节电机编码器。部分关节编码器精度较低或者没有安装电机编码器，因此在此类关节传动误差的测试中如何保证输入角度的有效性是一个难点问题。目前的解决方案有两种，一是文献[4]中所利用的等时间间隔采样方式，该方法可以在一定程度解决编码器精度不足的影响，但该方法可能存在时间滞后和关节本身不支持该模式的问题；二是以控制器发出的指令角度为输入端角度，即以理论转角为输入端角度，该方法符合关节传动误差的定义。综上所述，关节的传动误差测试方法多来源于精密减速器等传动装置，但由于关节本身的特点，使得其传动误差的测试方法具有一定的特殊性。2.1.1 回差（1）测试方法机器人关节的回差是指：关节的输入端伺服电机运动方向改变后到输出端运动方向跟随改变时，输出端在转角上的滞后量。按照测试原理的不同，对关节回差的测试可以分为静态测试和动态测试两种。静态测试：是指将关节的输入端固定，通过输出端加载、卸载，获取滞回曲线而完成的回差测试，滞回曲线如图4所示。输入端固定，给输出端逐渐加载至额定转矩后卸载,再反向逐渐加载至额定转矩后卸载，记录多组输出端转矩、转角值，绘制完成的封闭的转矩-转角曲线。图4 滞回曲线示意图在关节输出端不同位置进行回差测试，获得各个位置的回差，由此获得静态测试的回差曲线，如图5所示。图5 静态测试的回差曲线 动态测试法：通过测试关节的双向传动误差曲线，获取回差曲线而完成的回差测试。首先测出关节正向传动误差曲线，使输入端正向多转一定的角度后反向旋转，然后在相同条件下测出关节反向传动误差曲线，如图6所示。图6中反向传动误差曲线与正向传动误差曲线对应点的代数差即构成回差曲线，如图7所示。文献[5]采用动态测试方法对小型关节进行了回差的动态测试实验，并和静态测试进了对比，发现结果大体一致，可以在一定程度上进行相互印证。图6 双向传动误差曲线图7 回差曲线（2）测试难点同传动误差测试类似，关节回差的测试也不同于精密减速器等传动装置，对测试方法的研究也需要从关节本身的特点来考虑。(1)关节带电状态是影响关节回差测试的一个重要因素，按照关节回差静态测试方法的定义，需要将关节的输入端固定，即电机轴抱死。关节上电后电机轴抱死，在静态测试过程由于电机反向电动势的阻碍，会对测试结果产生影响。(2)角度编码器精度和有无问题同样影响关节的回差动态测试，按照定义需要获得双向传动误差曲线，进而获得回差曲线。在实际测试过程中，若采用等时间间隔采样的方式，则会存在采集点无法对齐的问题。若采用理论角度为输入端角度的方法，则存在测试不连续的问题。(3)联轴器变形会影响关节回差测试结果，在加载测试中需要对联轴器变形进行补偿。2.2 机械参数2.2.1 启动转矩与反启动转矩测试机器人关节的启动转矩测试是指关节的输出端在无负载情况下，关节内部的电机缓慢进行转动，至关节的输出端转动，期间利用关节内部的力矩传感器采集转矩变换情况，利用测试设备的高精度角度传感器来实时判断关节输出端的转动情况，取转矩的最大值为启动转矩，测试曲线如图8所示。需要注意的是若关节内部没有力矩传感器则无法进行启动转矩和反启动转矩测试。机器人关节的反启动转矩测试是指关节的输入端在无负载情况下，测试设备的加载电机缓慢进行转动，直至关节的输入端转动，期间利用测试设备的力矩传感器采集转矩变化情况，利用关节内部的输入端角度传感器实时判断关节输入端的转动情况，取转矩的最大值为反启动转矩，测试曲线如图8所示。需要注意的是对关节的反启动转矩测试要在不带电下进行测试，因为电机在带电状态下反向转动会存在反向电动势，对关节转动存在阻碍。图8 启动(反启动)转矩曲线2.2.2 工作区工作区用转速和转矩组成的二维平面坐标区域表示，如图9所示。关节运行时温度不超过关节允许最高温度，能长期工作的区域为连续工作区。图中连续工作区域是由关节的发热、机械强度、以及关节内驱动器的极限工作条件限制的范围。超出连续工作区，允许关节短时过载运行的区域为断续工作区。图9 工作区2.3 响应参数2.3.1 位置响应频带宽度根据JB-T 10184-2000的规定，对关节位置响应频带宽度的测试应按照如下方式。在给定某一恒定负载的情况下，关节输入正弦波信号，随着正弦波信号频率逐渐升高，对应关节位置输出量的幅值逐渐减小同时相位滞后逐渐增大，当相位滞后增大至90°时或幅值减小至输入幅值的1/根号2时的频率即为系统位置响应频带宽度。2.3.2 正/负阶跃输入的位置响应时间关节在空载条件下或按照试验要求加载某一恒定负载（根据需求确定转动惯量和扭矩大小）。外部控制器发送由0到1的正阶跃信号给关节，并同步读取角度传感器的数据，记录关节从阶跃信号发出至位置达到0.9的时间；重复上述试验，取多次试验的平均值即为关节的正阶跃输入的位置响应时间，测试曲线如图10。图10 正阶跃输入的位置响应时间同理，外部控制器发送由1到0的负阶跃信号给关节，并同步读取角度传感器的数据，记录关节从阶跃信号发出至位置达到0.1的时间；重复上述试验，取多次试验的平均值即为关节的负阶跃输入的位置响应时间，测试曲线如图11。图11 负阶跃输入的位置响应时间2.4 电参数电参数测试用于反映关节在工作状态下电流、转速、功率、效率与转矩之间的关系。电参数测试分为恒定加载测试与梯度加载测试。恒定加载测试是指关节输出端施加某一恒定负载的情况下，测试关节的电流、转速及转矩变化情况；梯度加载测试是指关节输出端梯度加载的情况下，测试关节转矩与电流、转速、效率、输出功率之间的关系，获得相应的特性曲线。2.4.1 恒定加载测试恒定加载测试的目的是为检测关节在空载或稳定负载情况下，其瞬时电流、瞬时转速及瞬时转矩的波动情况，上述参数测试原理及测试曲线示意图如表2所示。表2 恒定加载测试2.4.2 梯度加载测试梯度加载测试的目的是为检测关节在最高转速下，关节输出端负载从0Nm开始等时间梯度加载至堵转力矩为止的过程中，关节的电流、转速、效率、输出功率之间的关系，获得转矩—电流曲线、转矩—转速曲线、转矩—输出功率曲线、转矩—效率曲线以及关节最佳工作区域综合曲线，上述参数测试原理及测试曲线示意图如表3所示。表3 梯度加载测试3 关节测试设备现状3.1 大中型关节测试设备在工业领域内成熟的商用大中型关节测试设备不多，本文列举多型大中型关节测试设备，从测试范围、测试功能、测试精度、测试原理以及测试数据运用五个方面进行对比，如表4所示。表4 大中型关节测试设备由上表可知，大中型关节测试设备基本以单一类型性能参数测试为主，涉及定位精度、响应参数和机械参数，测试技术主要借鉴电机测试技术，少量来源于精密减速器测试技术，存在测试项单一，功能不完善等不足。在测试数据运用方面，主要目的为验证关节机械设计和运动控制算法的可靠性和有效性。目前面向大中型关节的测试设备正朝着综合性能测试和云端测试的方向发展，作者团队所研制的新型机器人关节综合性能测试机可以实现对关节传动精度、机械参数、响应参数、电参数和抗干扰等性能参数的综合测试，测试机的性能指标如表5所示，测试机如图12所示。表5 新型机器人关节综合性能测试机图12 服务机器人小型关节综合性能测试机利用该测试机实现了对关节性能全面测试，相关测试结果如图13所示，分别为传动误差、抗干扰性能和阶跃响应测试。图13 关节测试测试机还具备云测试与数据云交互的功能，相关架构如图14所示，将关节测试中涉及的测试设备、传感器、控制软件、分析方法、测试方法、测试数据和辅助设备虚拟化为服务资源，通过通用的硬件设备接口和软件接口，依托云平台，实现了各测量资源统一的、集中的信息化和智能化组织管理和运用，最终面向用户提供个性化的测试服务和体验。图14 关节云测试架构3.2 小型关节测试设备小型关节测试的难点主要表现在：(1)传感器精度问题，小型关节内部的传感器精度较低，影响测试结果的准确性；(2)传感器缺乏问题，部分小型关节因体积限制，使得关节内部无法安装传感器，导致无法进行测试；(3)外形尺寸小：因小型关节的外形尺寸小，导致配套的测试设备存在夹具设计困难，外部传感器无满足尺寸要求等问题。作者团队在一定程度上解决了上述问题，研制了面向服务机器人小型关节的综合性能测试机，填补了国内的空白，其测试关节参数如表6所示，测试机的情况如表7所示。表6 小型关节参数表7 小型关节测试设备参数测试机如图15所示，主要由被测关节、高精度光栅、力矩传感器、电力分析仪和负载电机等组成。利用测试机对小型关节的回差、电参数和反启动转矩进行测试，相关测试结果如图16所示。该测试机主要解决了三个问题，一解决了小型关节测试手段缺乏的问题；二解决了小型关节整体性能测试难的问题；三解决了关节测试项目单一的问题。图15 服务机器人小型关节综合性能测试机图16 能测试机小型关节测试综上所述，在机器人关节测试设备研发领域存在测试项单一，测试数据运用不足等的问题，考虑到关节对于机器人市场的重要性和特殊性，对其测试技术的研究和测试设备的开发越发的迫切。4 关节测试技术难点和发展趋势机器人关节经过了三十多年的发展，机器人主机应用场景的多样化对其关节的性能指标提出更多的需求，相应的为了适应不同场景，关节的结构配置也发生了众多变化。这对关节测试技术提出了更高的要求，关节测试技术面临的难点问题急需克服，下一步的发展方向需要深入讨论。4.1 关节测试技术难点机器人关节测试技术难点归结为以下六点：（1）面向关节的测试方法。前述测试方法多源于精密减速器和电机的测试，但关节的结构配置不同于二者，现有测试方法并未围绕关节的结构特点进行完善。同时考虑到关节结构本身的差异性，需要对刚性和弹性关节等不同类型关节的测试方法进行细化和适应性改变。随着关节应用场景的复杂化，还需要对关节进行抗冲击、抗过载和寿命等极限性能测试，但此类性能指标的测试方法尚处于空白阶段。（2）综合性能测试设备。关节是复杂的机电一体化产品，本身对机械设计，能量传递以及运动控制等提出了较高的要求，这要求测试设备能够实现综合性能测试，但目前多数测试设备只能对关节某一项性能参数进行测试。综合性能测试设备需要在机械设计、传感器配置和测试软件开发上满足传动精度、机械参数、响应参数和电参数测试的需求。（3）关节配置。在测试过程中，关节本身为输入端，其内部传感器的精度和有无在一定程度上决定测试结果的有效性。如前述所示，关节内部角度编码器的精度越高，关节传动精度测试的结果可靠性越高。（4）数据运用。表4和表6总结了部分关节测试数据运用情况，发现测试数据主要用于机械设计、控制算法的验证，并未深入的进行机理性研究，没有依托数据进行精度评价体系建设、误差溯源和性能预报模型的研究，测试在机器人关节设计、制造、使用中的核心作用未得到体现。（5）云平台还未利用。应该将云计算、机器学习、人工智能及多传感器数据融合等先进技术引入到关节测试系统和健康监测中，提高关节测试的效率，能够提高关节行业产能和产品质量，增强集成系统和终端用户的故障决策能力。（6）测试方法标准化。目前市面上没有一部成熟的关节测试技术标准，相关测试原理，测试方法和测试设备来源于生产和研发机构的摸索。机器人关节行业的飞速发展对关节测试技术标准提出了需求，关节本身的技术要求又对标准的制定提出了更高的要求。4.2 关节测试技术的发展趋势机器人关节测试技术的发展趋势可以归结为四点：（1）需要打通机器人整机测试技术与关节测试技术的壁垒。机器人主机厂商重视机器人整机测试技术，忽视关节测试技术的重要性。机器人关节主机厂商，重视关节本身的测试技术，忽视如何从机器人整机角度去考虑测试技术，因此打通两者测试技术的壁垒显得尤为迫切。而打通两者壁垒的关键是找到之间的关系，既一方面通过对机器人整机进行测试，可以反映某一关节的性能情况。另一方面通过对某一关节进行测试，可以反映出机器人整机的性能。故如何将机器人整机测试和关节整机测试进行融合是今后一个新研究方向。（2）重点研究传动精度测试技术。在相当长的一段时间中，工业领域对关节的测试目的是探究关节的负载大小、抵抗干扰能力等，对传动精度的要求较低。随着市场对高精度机器人需求的增长，相适应的对关节传动精度要求也越来越高，因此面向关节传动精度的测试技术是研究的重点。（3）对极限性能测试技术提出了需求。随着机器人工作环境越发复杂，对机器人关节的极限性能提出了更多需求。但与之相矛盾的是目前对关节的抗冲击、抗过载和寿命等性能指标的测试技术几乎为空白。因此解决这个矛盾，满足极限性能测试的需求是今后一个时期的核心问题。（4）需要建立面向机器人关节的测试标准。目前工业领域对机器人关节的测试标准呼声较高，需要行业内加强合作，深入研究关节测试方法，共同推进面向全局的机器人关节测试方法标准的建立。5 结论本文围绕机器人关节测试原理、测试方法和测试设备三方面对关节测试技术进行了归纳总结。关节测试技术多源于精密减速器和电机测试技术，但单一部件的性能不能反映关节的质量，需要对关节整机进行测试。在关节传动精度测试中，关节内部角度编码器的精度和有无以及关节电力响应速度等问题都会影响测试结果，这也是关节传动精度的测试难点。总结了测试设备现状，发现了行业对关节测试设备需求的紧迫性。对测试技术的难点问题进行了分析，指出了测试方法不完善、缺乏综合性能测试设备、关节配置不足、数据运用不足、云平台技术缺乏以及还未标准化六个难点问题。展望了关节测试技术的发展趋势，发现正朝着解决测试技术的难点的方向发展。 （省略参考文献49篇）

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近日，中国科学院深圳先进技术研究院研究员郑炜团队提出一种基于激发光梯度编码的快速三维成像技术，可使双光子体成像速度比传统技术提升5至10倍。　　双光子显微镜具有亚微米级的成像分辨率和毫米级的成像深度，被广泛应用在神经结构和功能成像以及其他活体成像研究中。传统的双光子三维成像是将双光子激发的焦点在样品中进行逐层的二维扫描来实现的，这种三维成像方法不仅速度受限且增加了样品暴露在高能激光中的时间，对生物组织造成光损伤和光漂白，不利于活体组织的长时间成像。　　该研究提出的新型梯度光场双光子显微成像技术只需要进行两次二维扫描即可获得样品的三维信息，极大降低了激光对样品的损害。　　在生活中，可利用编码来确定位置。与此类似，梯度光场技术设计了一对轴向拉长并且强度梯度变化的焦点，利用这对焦点的强度变化来编码并解析出物体的位置：横向扫描第一个梯度焦点得到的图像中，位置较浅处的样品荧光强度强，位置较深处的样品荧光强度弱，第二个焦点对应的图像则正好相反。两幅图像的和反映了样品的真实三维荧光强度，图像的比值则反映了荧光的深度信息。该方法可一次分辨深度12微米内三维信息，荧光点轴向定位精度为0.63微米。梯度光场双光子显微镜非常适合活体细胞的三维成像，在观测巨噬细胞吞噬荧光小球的实验中，能够快速捕捉荧光小球在巨噬细胞内外的三维运动轨迹，并精确定量出巨噬细胞运载小球的速度。　　相关成果以Axial gradient excitation accelerates volumetric imaging of two-photon microscopy为题，发表在Photonics Research上。研究得到国家自然科学基金重大科研仪器研制项目、重大研究计划以及广东省重点实验室等支持。 　　论文链接 （a）：梯度光场双光子显微成像原理、（b）：巨噬细胞吞噬小球过程、（c）：小球的运动轨迹、（d）：小球运动轨迹的量化与评估

生物体中几乎所有的细胞都具有相同的基因组，而不同的细胞类型和功能则由不同的基因表达、表观遗传修饰和翻译后修饰等所决定。解析特定器官或组织中特定细胞的生物大分子图谱对探究发育、细胞间通讯以及疾病的发生发展等都具有重要意义。因此，开发细胞选择性的生物大分子标记方法，近年来受到了科学家们的广泛关注。通过基因编码的方法，人们在活体动物中实现了蛋白质的组织特异性和细胞选择性标记和分析。然而，糖质（glycan）作为另外一种主要的生物大分子，尚无法通过基因编码的方式，实现活体中的细胞选择性标记。糖质以寡糖、多糖、糖蛋白、糖脂等形式直接参与细胞的分化增殖、免疫调节、信号转导、细胞迁移等重要的生命活动，对其进行在体标记和分析一直是领域内的一个难点。其中，基于生物正交化学的代谢糖质标记（metabolic glycan labeling）技术已经成为了最主要的工具之一。经过20多年的发展，目前已有数十种非天然糖分子可用以在活细胞和活体中标记糖质。然而，非天然糖在活体中并不具备器官或细胞特异性，无法实现精准的细胞选择性标记，阐释特定细胞群体中糖质所发挥的生物学功能。北京大学化学与分子工程学院、北大-清华生命科学联合中心陈兴教授课题组一直致力于解决这个问题，此前开发了基于靶向性脂质体的非天然糖代谢标记技术，实现了肿瘤组织和脑部的糖质标记。同时，他们意识到，基因编码技术可以在活体中实现更加精准的细胞选择性。为了实现这一目标，继续推进代谢糖质标记技术的应用，2022年5月5日，该课题组在 Nature Chemical Biology 上发表了题为“Cell-type-specific labeling and profiling of glycans in living mice”的论文，报道了一种可基因编码的代谢糖质标记技术（GeMGL）。该技术将“凸凹互补（bump and hole）”的化学遗传学策略与代谢糖质标记方法相结合，利用非天然糖1,3-Pr2GlcNAl（Bump）及其匹配的焦磷酸酶突变体AGX2F383G（Hole）的正交组合，在活体动物上实现了细胞选择性糖质标记和分析。他们从一个具有低标记效率的非天然糖—乙酰胺基葡萄糖的叠氮类似物GlcNAz出发，确认了其代谢通路中的焦磷酸酶AGX是限速酶，将其过表达可以增强代谢强度。他们随即想到，增大非天然基团并对AGX酶进行突变，可能可以开发出凹凸对。于是，他们采用了炔基修饰的乙酰胺基葡萄糖GlcNAl和焦磷酸酶突变体AGX2F383G，通过体外和细胞实验证明了GlcNAl的代谢完全依赖焦磷酸酶突变体AGX2F383G。接着，在多细胞共培养体系和小鼠移植瘤模型中，证明了GeMGL策略的可行性。基于此，他们将该策略拓展到了转基因小鼠中。他们首先利用心肌细胞特异的启动子α-MHC实现了AGX2F383G在小鼠心肌细胞中的特异性表达，然后腹腔注射非天然糖1,3-Pr2GlcNAl，实现了非天然糖分子在小鼠心肌细胞中的特异性代谢。从各组织标记结果来看，GeMGL策略展现出严格的心肌细胞选择性。结合定量蛋白质组学方法，在小鼠心肌细胞中鉴定到582个O-GlcNAc修饰蛋白。分析发现，心肌细胞中许多糖酵解、TCA循环和氧化磷酸化途径相关蛋白都具有O-GlcNAc糖基化修饰，表明O-GlcNAc糖基化修饰可能在心肌细胞的线粒体能量代谢过程中发挥重要功能。在转基因小鼠中进行的细胞类型特异性代谢糖质标记该工作提供了一种可基因编码的细胞特异性糖质标记技术GeMGL，为在活体层面研究糖质在特定细胞类型中的生物学功能提供了一种便利、有效的工具。该技术有望被推广到更为复杂的神经系统中，并在相关疾病模型中探究糖基化与神经发育、神经退行性疾病等的关系。陈兴 北京大学化学学院教授，生命科学联合中心高级研究员，合成与功能生物分子中心研究员。长期致力于糖化学和糖生物学研究，糖质标记和分析是其研究重点之一。综合运用化学方法、生物手段和纳米技术，研究糖基化的生物学功能及其在代谢疾病及其心血管并发症中的作用。原文连接：https://www.nature.com/articles/s41589-022-01016-4

如果你问一个生物学家，某个细胞下一步会做什么?他可能先要问你该细胞的电压、氧化性、pH值、渗透性、葡萄糖浓度等等，然后才可能据此预测它是正要发起一个动作电位，还是要进入有丝分裂，抑或正在走向凋亡。但如果你能轻松地得到亚细胞范围的温度曲线图，比如每个线粒体、中心粒甚至内质网区的温度，就像母亲给孩子量体温那么容易，情况又会完全不一样。　　据物理学家组织网10月16日报道，日本京都大学科学家最近将绿色荧光蛋白和沙门氏菌体内感受热量的一种蛋白融合在一起，制造出一种能检测细胞内部不同细胞器温度波动的基因编码&ldquo 温度计&rdquo ，并将细胞器温度变化与细胞内部功能联系在一起，有助于人们进一步理解细胞行为。相关论文发表在最近的《自然· 方法学》杂志上。　　制做这种新型&ldquo 温度计&rdquo 的关键，是一种已知的名为TlpA的蛋白，这种蛋白由沙门氏菌制造，其正常作用是作为一种自动调节抑制器，感知温度以控制转录，能在37℃左右进行迅速可逆的结构转录。研究人员把绿色荧光蛋白(GFP)的荧光片段与TlpA融合，使GFP的荧光光谱随温度变化，最后再把融合蛋白加入到能瞄准线粒体、内质网或细胞质膜蛋白的序列中。　　这种以蛋白质为基础的新型热传感器还能通过基因编码，直接瞄准不同的细胞器，比如线粒体，同时测量膜蛋白和产生的能量，并在温度变化与细胞器的内部功能之间建立联系。在本实验中，研究人员能探测到褐脂肪线粒体的生热作用，并把温度与线粒体膜蛋白、三磷酸腺苷(ATP)生产联系在一起。　　利用这种序列，他们能同时绘制出&ldquo 感温&rdquo GFP随线粒体膜蛋白电压指示器JC-1的染色图。他们发现，在温度高的地方，电压也相应较高。他们还用另一种基因编码传感器(ATeam26)结合荧光共振成像(FRET)检测ATP，再次证实了这种相关性。ATP主要是在氧化磷酸化过程中由一种电化学泵产生的，反映了线粒体的质子变化曲线，与JC-1所指示的类似。　　研究人员指出，这一技术充分发挥作用的最佳地方是脑细胞。它能更好地处理温度变化，不仅在轴突的内外，而且能在神经胶质细胞内部。胶质细胞包裹着髓磷脂，所以携带了脉冲能量的很大一部分，有助于人们更好地理解神经信号的传输。但这还有争议，脉冲神经元热动力学主要还是由实验驱动，而并非不太精确的外在温度传感器。

食品批次追溯和单品追溯两种编码方案通过专家论证　　现阶段以食品批次追溯为主　　在8月3日召开的食品追溯编码方案专家论证会上，中国物品编码中心提出的食品批次追溯和单品追溯两种编码方案通过论证。会议形成的结论显示，我国现阶段食品质量安全追溯将以批次追溯为主。　　本次论证会专家组由来自国家食品监管相关部门、国家标准化主管部门、相关科研机构、食品生产经营企业等单位20位专家组成。　　专家组对食品批次追溯和单品追溯两种编码方案进行了认真的分析和论证。专家组认为，中国物品编码中心在对国内外食品安全追溯现状进行充分调研和大量试点示范的基础上，结合国际物品编码规则和国内实际情况，提出基于商品条码的追溯方案，符合中国的现实需求及食品追溯的发展趋势，对于规范食品追溯编码具有十分重要的现实意义，对于提高我国食品安全水平具有积极的促进作用。　　专家组认为，基于商品条码的批次追溯方案适合食品行业生产管理特点，能实现和满足对食品进行追溯的要求，符合我国国情，也符合国际通行规则，不会形成技术壁垒，可以实现跨国追溯，有利于国际贸易，同时企业实施成本低。该编码方案科学合理，具有统一性、唯一性和可操作性。单品追溯编码方案则适用于价值高、个体差异大、有特殊需求的产品，科学合理，但实施成本高、企业负担较重，需要进一步加强应用研究。　　据介绍，食品生产主要以批次作为生产管理单元，同批次的产品因为生产原料、生产条件、生产工艺相同，具有同质性。批次追溯就是同一个批次的产品用同一个追溯码进行追溯。食品生产企业普遍关心的是成本，而批次追溯的一个主要优势，就是食品生产企业增加的成本微乎其微。中国物品编码中心有关专家认为，利用商品条码实现批次追溯适用于食品行业的生产管理，符合国际通行规则，且在食品生产领域已有较好的基础。专家同时表示，将进一步研究和探索单品追溯在食品行业的实施。　　专家组建议，应规范食品追溯编码的统一管理，结合质量诚信体系的建设，进一步完善方案，以乳制品监管为切入点，加大基于商品条码的食品批次追溯编码方案的推广应用力度。