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贊！福州大學(xué)師生多項學(xué)術(shù)成果頂刊發(fā)表
春臨大地 新程壯闊
龍年開新局
福大師生吹響奮進(jìn)號角
攻堅克難 銳意進(jìn)取
在多個重點領(lǐng)域取得新進(jìn)展
多項學(xué)術(shù)成果在各領(lǐng)域頂刊發(fā)表
一起來看
福大近期學(xué)術(shù)成果！
物信學(xué)院魏榕山教授課題組在集成電路領(lǐng)域國際頂級期刊《IEEE固態(tài)電路學(xué)報》（IEEE Journal of Solid-State Circuits，簡稱JSSC）在線發(fā)表了題為“An Energy-Efficient Discrete-Time Delta-Sigma Modulator With Dynamic-Range Enhancement and Tri-Level CDAC”的研究論文，福州大學(xué)博士研究生魏聰為該篇論文的第一作者，魏榕山教授為唯一通訊作者，福州大學(xué)為第一署名單位和唯一通訊單位。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）作為真實物理世界和數(shù)字世界之間的橋梁，一直以來在信號鏈應(yīng)用領(lǐng)域中扮演著關(guān)鍵角色。隨著近年來物聯(lián)網(wǎng)和智能傳感器的蓬勃發(fā)展，高性能的模數(shù)轉(zhuǎn)換器更受關(guān)注。傳感器應(yīng)用下的模數(shù)轉(zhuǎn)換器一直朝著更高動態(tài)范圍（DR）、更高能效的方向發(fā)展，然而在傳統(tǒng)的設(shè)計思路下功耗的降低必然帶來性能的損失，所以探索如何在保持精度的同時降低電路的功耗具有十分重要的研究意義和應(yīng)用價值。
魏榕山教授課題組與浙江大學(xué)譚志超研究員課題組合作，從系統(tǒng)架構(gòu)方面入手，提出了一款基于動態(tài)范圍增強(qiáng)（DRE）技術(shù)和三電平CDAC的高能效Delta-SigmaADC，在功耗僅為2.3μW的情況下實現(xiàn)了94.7dB高動態(tài)范圍。所提出的DRE技術(shù)支持ADC系統(tǒng)在不同輸入幅度下自動獲取最大收益。在小輸入幅度下，系統(tǒng)配置為高環(huán)路增益模式，以提供更強(qiáng)的噪聲整形能力；在大輸入幅度下，系統(tǒng)配置為最大穩(wěn)定幅度模式，增強(qiáng)系統(tǒng)在大輸入幅度下的穩(wěn)定性。該ADC在180nm CMOS工藝下進(jìn)行流片與測試驗證，實現(xiàn)了179.5 dB的DR FoM。在700Hz帶寬內(nèi)，ADC的DR增加2.1dB。此項工作對高能效模數(shù)轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計進(jìn)行了研究與分析，在系統(tǒng)架構(gòu)的優(yōu)化中探索最優(yōu)解，所提出的技術(shù)在新型智能物聯(lián)網(wǎng)信號鏈中具有普遍的應(yīng)用前景。
物理與信息工程學(xué)院研究論文“基于液態(tài)金屬等離激元非線性的多合一、全光邏輯門”（All-in-one, all-optical logic gates using liquid metal plasmon nonlinearity)在國際知名期刊Nature Communications（自然·通信）上在線發(fā)表。該論文以福州大學(xué)為第一完成單位，物信學(xué)院物理系徐金龍博士為第一作者，南京大學(xué)張弛博士、南京工業(yè)大學(xué)王雨淋副教授為共同一作。南京大學(xué)周林教授、謝臻達(dá)教授、胡小鵬教授為共同通信作者。
該研究設(shè)計并實現(xiàn)了一種多功能可重構(gòu)的超寬帶全光邏輯門器件?；陔p光束交叉相位調(diào)制結(jié)構(gòu)中的相位變化關(guān)系，提出了通過動態(tài)控制非線性折射率場，對信號光非線性相位進(jìn)行可逆調(diào)控的新機(jī)制；并基于對液態(tài)金屬納米液滴超寬帶等離激元效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)了非線性折射率的巨大增強(qiáng)，最終在單一光學(xué)結(jié)構(gòu)上集成了九種基本的布爾邏輯門功能，工作帶寬可覆蓋400-4000nm的可見-中紅外范圍。該研究為高集成、高并行度、大數(shù)據(jù)密度、高速光子芯片的實現(xiàn)提供了一種可行方案。
數(shù)統(tǒng)學(xué)院程航教授、王美清教授等合作完成的3項重要學(xué)術(shù)研究成果在多媒體和人工智能安全領(lǐng)域相關(guān)國際頂級期刊上以第一作者、通訊作者、福州大學(xué)第一署名單位發(fā)表/錄用。
成果一
黑盒場景下抗合謀攻擊的
模型安全分發(fā)框架
針對深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型所有權(quán)保護(hù)問題，該成果設(shè)計了一種基于用戶級和模型級的雙重指紋機(jī)制，可提供粗粒度和細(xì)粒度的產(chǎn)權(quán)驗證，并實現(xiàn)黑盒下的所有權(quán)朔源和驗證。同時，基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和前向傳播過程，設(shè)計了兩種模型等價變換算法，可確保在不影響目標(biāo)模型性能的前提下實現(xiàn)對合謀攻擊的主動防御，即嚴(yán)重破壞合謀后模型的性能，使其無法正常使用，從根本上抵御合謀攻擊。此外，通過設(shè)計一個相似性損失項來抵御針對等價變換算法的逆向攻擊，進(jìn)一步提高所提等價變換算法的安全性。
成果二
輕量級隱私保護(hù)
外包腦電信號特征提取框架
針對外包腦電（腦電）信號的特征提取可能會導(dǎo)致的隱私信息泄露問題，該成果提出一套高效的隱私保護(hù)外包腦電信號特征提取方案。具體來說，該成果使用安全多方計算技術(shù)構(gòu)建了多個安全外包計算協(xié)議以實現(xiàn)高效且安全的密文域計算。然后，提出了基于任務(wù)相關(guān)成分分析的安全空間濾波技術(shù)，用于提高加密腦電信號的信噪比，以便增強(qiáng)后期提取出的腦電信號特征的有效性。此外，設(shè)計了一種基于Pearson相關(guān)系數(shù)的安全特征提取技術(shù)，實現(xiàn)了高效的外包加密腦電信號的特征提取。
成果三
基于可逆神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的
圖像超分辨率隱寫方法
針對無損圖像隱寫問題，該成果提出了一種基于可逆神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖像超分辨率隱寫方法，該方法在可逆神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出端生成像素數(shù)量等于載體圖像和秘密圖像之和的高分辨率含密圖像，從而避免了額外噪聲的產(chǎn)生，在提取階段實現(xiàn)了秘密信息的無損恢復(fù)。此外，該成果還引入了一種映射模塊，利用標(biāo)準(zhǔn)化流對秘密信息進(jìn)行編碼，將差異較大的不同秘密圖像映射為同分布的高斯噪聲，以提高含密圖像的質(zhì)量及其抗檢測能力。該成果所提出的無損圖像隱寫方法為隱寫術(shù)在隱蔽通信中的應(yīng)用提供了更廣闊的空間，接收方完全可以獲取發(fā)送方所隱藏的信息。
數(shù)統(tǒng)學(xué)院郭龍坤教授及其課題組在PCB等長繞線方面的研究成果被集成電路領(lǐng)域國際頂級學(xué)術(shù)會議ACM/IEEE Design Automation Conference (DAC, CCF A類)錄用。該研究成果成功突破了傳統(tǒng)等長繞線技術(shù)的限制，尤其是在處理任意角度導(dǎo)線時面臨的新挑戰(zhàn)。研究團(tuán)隊通過解耦面積分配與繞線過程，設(shè)計出了一個基于線性規(guī)劃對偶理論的兩階段等長繞線算法。該算法與現(xiàn)有商業(yè)軟件如Allegro相比，不僅滿足了工業(yè)界的嚴(yán)格要求，還實現(xiàn)了更小的等長誤差和更高的布線成功率。
據(jù)悉，ACM/IEEE DAC會議是集成電路芯片設(shè)計與輔助工具研究領(lǐng)域的國際頂尖會議，至今已有61年歷史。2024年的DAC會議定于6月23日至27日在美國加利福尼亞州舊金山的Moscone West會展中心舉行。此外，郭龍坤教授課題組此前關(guān)于約束聚類近似算法的研究成果已被人工智能領(lǐng)域國際頂級學(xué)術(shù)會議(AAAI, CCF A類)錄用并發(fā)表。
材料科學(xué)與工程學(xué)院、新能源材料與工程研究院在電解水析氧催化劑研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)成果以“Ni and Co Active Site Transition and Competition in Fluorine-Doped NiCo(OH)2 LDH Electrocatalysts for Oxygen Evolution Reaction”為題發(fā)表于Top期刊《Small》（JCR 1區(qū)，IF=13.3）。
氟摻雜可以改善NiCo LDH電催化劑的氧氣進(jìn)化反應(yīng)（OER）性能。這類催化劑中Ni和Co活性位點的作用仍然存在著模糊和爭議。針對這個問題，本研究利用分子軌道理論，提出了Ni和Co之間的活性中心競爭機(jī)制。摻雜的F原子可以直接影響金屬原子的價態(tài)，或通過脫氫間接影響，從而調(diào)節(jié)活性中心。隨著F原子逐漸聚集，Ni和Co的eg軌道從eg2過渡到eg1，然后進(jìn)一步過渡到eg0。相應(yīng)的價態(tài)從+2升至+3，然后再到+4，表明催化性能首先增加，然后逐漸降低。此外，合成了一系列F-NiCo LDH催化劑，以驗證eg軌道占據(jù)分析，當(dāng)電流密度為10 mA cm-2時，催化OER過電勢分別為303、243、240和246 mV，與理論預(yù)測相符合。這項研究不僅提供了關(guān)于F-NiCo LDH催化劑中Ni和Co的過渡和競爭的新的機(jī)理洞見，而且為高性能催化劑的設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。
材料學(xué)院材料表界面研究所陳孔發(fā)教授課題組在固體氧化物燃料電池（SOFC）領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展，相關(guān)成果以“Heterogeneous Catalyst Coating for Boosting the Activity and Chromium Tolerance of Cathodes for Solid Oxide Fuel Cells” 為題發(fā)表于材料類頂級期刊《Advanced Functional Materials》（2023年影響因子為19.0，JCR分區(qū)Q1）。
該論文報道了一種異質(zhì)催化劑涂層修飾的SOFC陰極， 通過界面工程策略調(diào)控材料表面的應(yīng)力和氧空位缺陷，提升陰極的電化學(xué)催化活性、抑制鍶離子的表面析出及增強(qiáng)抗鉻中毒能力，為設(shè)計和開發(fā)高活性抗鉻陰極提供了新的思路。
材料科學(xué)與工程學(xué)院、新能源材料與工程研究院萬宇馳副教授在電催化C-N耦合領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展，相關(guān)成果以"Fundamentals and rational design of heterogeneous C-N coupling electrocatalysts for urea synthesis at ambient conditions"為題發(fā)表于材料類頂級期刊《Advanced Energy Materials》（影響因子27.8，中科院一區(qū)）。
該研究從催化劑設(shè)計、機(jī)理分析、實驗方法等方面進(jìn)行綜述，致力于深入解析構(gòu)效關(guān)系，建立標(biāo)準(zhǔn)研究體系。文章首先系統(tǒng)介紹了CO2和不同含N反應(yīng)物耦合的尿素合成路徑與反應(yīng)機(jī)理；詳細(xì)梳理了電催化C-N的基礎(chǔ)研究方法，建立了標(biāo)準(zhǔn)研究系統(tǒng)與性能評價體系；深入探討了不同催化劑設(shè)計策略對材料的表界面特性以及電子結(jié)構(gòu)的影響，總結(jié)了催化材料調(diào)控對電催化C-N耦合選擇性的提升機(jī)制；文章總結(jié)了目前該領(lǐng)域存在的挑戰(zhàn)，并展望了未來電催化C-N耦合的研究方向。
環(huán)境與安全工程學(xué)院王前鋒教授課題組在地球科學(xué)學(xué)科氣象與大氣科學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊《npj-氣候與大氣科學(xué)》(npj Climate and Atmospheric Science)在線發(fā)表了最新研究成果《21世紀(jì)氣候變化對中國干旱的影響：基于CMIP6的多模式評估》(Understanding Climate Change Impacts on Drought in China over the 21st century: A Multi-Model Assessment from CMIP6)。該成果以福州大學(xué)為第一署名單位，福州大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院在讀研究生許鳳及中國水利水電科學(xué)研究院屈艷萍正高級工程師為第一作者，環(huán)安學(xué)院王前鋒教授為通訊作者，本成果與里斯本大學(xué)、中山大學(xué)、河南大學(xué)、南京信息工程大學(xué)及馬里蘭大學(xué)等多家國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)共同合作完成。
該研究利用參與跨部門影響模型比對項目的五個全球氣候模型(GCMs)，在三個共享社會經(jīng)濟(jì)路徑(SSP1-2.6、SSP3-7.0和SSP5-8.5)下的模擬結(jié)果，采用團(tuán)隊提出的日標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)(SPEI)，分析未來3個時期中國大陸干旱的嚴(yán)重程度、持續(xù)時間和發(fā)生頻率。對比觀測資料，對GCMs模擬結(jié)果的評估表明，GCMs在捕捉中國歷史氣候變化方面是有效的。文中指出，本世紀(jì)中期和后期(2040-2070年，2071-2100年)高排放情景下CO2濃度的快速增加會通過調(diào)節(jié)葉片氣孔和冠層結(jié)構(gòu)對植被行為產(chǎn)生實質(zhì)性影響，這種調(diào)節(jié)減緩了潛在蒸散量的增加，從而減輕了中國未來干旱發(fā)生急劇上升的態(tài)勢。該發(fā)現(xiàn)為決策者和利益相關(guān)者制定緩解和適應(yīng)中國未來干旱條件的戰(zhàn)略和措施提供了有價值的參考。
