2025年 06期
无源RFID感知技术综述：从身份识别到普适智能的演进与展望
王举;荆周钰;于宁平;牛晶娣;常俪琼;普适感知是实现万物互联的关键使能技术，而传统传感方式受限于成本、功耗与部署复杂度，难以成为万物互联这一愿景的感知基石。无源射频识别(RFID)感知技术凭借其免电池、低成本、微型化及原生ID等独特优势，展现出从单一“身份标识”迈向“感知末梢”的巨大潜力，为实现普适感知提供了新技术范式。该文系统回顾无源RFID感知技术的演进历程，内容涵盖其在身份管理等基础应用到空间感知、行为识别、环境感知以及生命健康监测等前沿领域的相关研究，进一步讨论了RFID感知技术在性能、智能化集成及安全隐私等方面所面临的核心挑战，并展望其作为未来物联网关键使能技术的发展前景。
气体传感器阵列与模式识别：电子鼻传感技术与应用研究进展
吴巍炜;屈丹瑶;姜雪;杨智博;刘涛平;电子鼻是一种利用气体传感器阵列结合模式识别算法，对复杂气味进行整体感知与分析的人工嗅觉系统。然而，人工嗅觉相较其他类人感知长期滞后。为此，从体系化视角构建了电子鼻技术的全链条认知框架，围绕以下6个核心内容展开综述：(1)梳理电子鼻技术发展脉络，厘清各阶段技术特征与演进逻辑；(2)阐释其工作原理与系统架构，明确各功能模块协同机制；(3)聚焦敏感元件这一硬件核心，从响应机理、材料特性及结构设计展开解析；(4)剖析传统数据处理与模式识别方法与前沿智能算法的差异、适用性及发展趋势；(5)结合典型领域实证案例，论述技术落地现状与挑战；(6)探讨前沿研究方向，分析产业化瓶颈并提出未来路径。当前电子鼻技术已从机械鼻、阵列式化学传感器演进至商用系统，其中材料的纳米化与算法的智能化显著提升了性能，并在疾病诊断、农业监测、公共安全及能源等领域的应用得到广泛探索。未来电子鼻技术的突破将不再依赖单一层面的局部优化，而在于构建多层协同的体系化架构。综述构建了电子鼻技术的完整知识框架，可为电子鼻传感技术研究及其转化和应用提供参考。
面向低功耗的心脏起搏器信号感知自适应算法及集成电路实现
吴春生;赵云迪;袁嘉娴;刘昕怡;陈雨琪;李璟曦;李靖怡;心脏起搏器是现代医学治疗心律失常的关键植入式设备，其感知功能的精准性与可靠性直接决定了治疗的成败。为解决传统固定参数感知范式难以应对心内电信号复杂动态特性、易导致感知不良或过感知等临床风险的问题，对自适应感知技术的演进进行系统综述。深入剖析从经典自适应算法到智能自适应算法的架构、原理与交互逻辑，详细论述支撑这些算法实现的专用集成电路关键技术，包括高精度模拟前端设计、数模混合信号协同及超低功耗优化，以此构建了一套涵盖从模型化设计、硬件在环测试到符合医疗器械规范的临床前验证的全流程系统实现与性能评估体系。系统梳理了自适应感知技术的完整技术链条，明确了算法与硬件协同设计的关键。该体系能够有效提升感知系统在复杂生理与噪声环境下的安全性、特异性与个体适应性，并为技术的临床应用提供严谨的验证方法。自适应感知技术是突破传统起搏器性能瓶颈的核心方向，未来技术将向多模态传感融合、个性化自适应及预测性维护等方向发展。
基于ReS2/MoSe2异质结的自驱动线偏振光电探测器
李德慧;林庭浩;刘泽一;王海珍;偏振光电探测器能够测量光的偏振信息。传统的偏振光电探测器往往需要结合偏振片、波片等光学元件，导致其体积庞大、结构复杂，无法满足当前器件小型化发展的需求。该文利用扭转堆叠的ReS2/MoSe2异质结，成功实现了对入射线偏振光的测量。利用异质结中的内建电场，该探测器实现了零偏压条件下的光探测，最大响应度为0.17 A/W,比探测率为6×109 Jones。同时，结合两个异质结的线偏振光响应电流，该器件在600～800 nm的波长范围内实现了对任意线偏振光的偏振态测量。研究为自驱动线偏振光电探测器提供了一种简单可行的方法。
加强局部自相似性描述符在多模态遥感图像匹配中的应用
冷成财;洪雅萌;多模态遥感图像之间存在复杂差异与多样内容，导致匹配任务难以精确完成。尽管传统的局部自相似性(local self-similarity, LSS)描述符能够捕捉图像中的显著结构与轮廓，但由于差异复杂，往往难以实现精确的特征对应。为此，在描述符构建过程中引入基于图模型的特征筛选方法，节点集和边集分别表示局部单元内不同角度的LSS特征及其相似性关系。通过记录相关性排序索引并生成排序频率直方图，对LSS进行重构，仅保留最相关的特征，从而降低对强度信息的依赖。实验在3个公开数据集(含4类跨模态场景，250张测试图像)中验证有效性。定量分析表明，结合4类典型特征检测器后，ELSS(enhanced LSS)最高可获得276.92的NCM值和2.08的RMSE值，优于其他6种对比方法，证明了ELSS能有效缓解辐射和几何差异对多模态图像任务的限制，验证了其在多模态图像精准匹配任务下的适用性。
“博古问津”:知识图谱增强的文化遗产领域多模态大模型
赵万青;徐朝阳;谢智伟;张少博;张晓丹;彭进业;近年来，大语言模型(LLMs)和多模态大模型(MLMs)在自然语言处理和多模态内容理解方面取得了显著成就，然而，这些通用模型在处理文化遗产相关任务时存在明显缺陷，如对领域专业术语的理解存在偏差、缺乏文化历史背景导致回答不够深入以及知识幻觉等问题，使得输出结果难以满足实际需求。针对这些挑战，首次提出了面向文化遗产领域的多模态大模型——“博古问津”。首先，设计半自动化策略构建大规模的多模态文化遗产数据集并形成多模态知识图谱；然后，利用构建的数据集对通用大模型进行图文对齐和指令微调两阶段训练，以适应文化遗产领域的特定需求；此外，还引入了知识图谱作为辅助知识库，通过图文检索和关系检索策略，有效提升了模型在文化遗产领域问答任务上的可信度和可解释性。实验结果表明，“博古问津”在文物图像描述、属性问题解答及关系问题理解等多个方面表现优异，相较于通用多模态大模型，对复杂文化内容的理解和回答能力提升效果显著，分别在文物图像描述、文物属性问题和文物关系问题3个不同任务的综合分值上高出次优模型21.4%、53%和20.6%。
考虑离聚物膨胀的质子交换膜水电解槽建模与性能优化
张剑飞;徐勇;屈治国;质子交换膜水电解槽以电能为驱动力实现水分解成氧气和氢气。在水电解的过程中，阳极催化层是影响电解槽性能的核心部件之一，离聚物是催化层的重要成分，建立考虑离聚物吸水膨胀特性的一维电解槽模型，通过当量质量来修正离聚物的质子电导率，采用收缩电阻理论计算不同离聚物含量时的界面接触电阻，以长链和短链6种不同当量质量的离聚物为研究对象，分析其对电解槽性能的影响。研究发现，由于催化层中过多的离聚物会覆盖催化剂的活性位点，阳极催化层中的离聚物含量存在最优值。在使用不同类型的离聚物时，由于吸水性不同，最优离聚物含量不同，与离聚物吸水膨胀后催化层的孔隙率相关。据此，提出了最优孔隙率相关公式。此外，短链离聚物的性能在吸水膨胀前后的始终强于长链离聚物，证明了短链离聚物的优势。研究能够为质子交换膜水电解槽催化层的优化设计提供参考依据。
SbSeI/Ti_3C_2T_xMXene复合电极的超级电容器性能研究
范海波;王淏;万智;李康;左培林;杨璐娜;本世纪以来，人类社会对能源的需求与日俱增。在我国双碳目标背景下，开发绿色能源和新型储能器件对维护人类生存环境安全及实现可持续发展具有十分重要的意义。该文针对超级电容器中的高性能电极需求，选用二维层状材料Ti_3C_2T_xMXene作为主体材料，选取三元硫卤化物半导体SbSeI作为复合材料，成功制备了不同比例的SbSeI/Ti_3C_2T_xMXene复合电极。研究发现15%复合比例样品呈现出最佳性能，在1 A·g-1电流密度条件下质量比电容达到871.4 F·g-1,在20 A·g-1电流密度下依旧有着63.7%的电容保持率，且在5 000次循环后依旧维持在96%。该研究提出了一种优化基于MXene的硫族化合物电极材料性能的策略，为高性能超级电容器的开发和应用奠定基础。
基于双环形光捕获的气溶胶单颗粒LIBS分析方法
程雪梅;张影;李家彦;气溶胶对生命健康、生态环境及气候变化有着重要影响。对单个大气气溶胶颗粒的物化学组分进行原位监测是研究污染物形成和演化机制的重要手段，对于污染物溯源以及精准防控具有重要意义。光捕获技术结合激光诱导击穿光谱技术(laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS)是近些年发展起来的有效的单颗粒分析手段，然而受限于光捕获效率和稳定性，目前仍然存在分析效率低，特别是难以对透明颗粒进行分析的问题。为此，提出“双环形光捕获+LIBS技术”的单颗粒分析方法，利用2束反向水平传输的环形光束捕获方案，有效克服了气相环境中光散射力过大导致的颗粒捕获效率低和稳定性差的问题，在同一装置上实现了对透明颗粒和吸光性颗粒的稳定捕获，进而提高了单颗粒分析效率和普适性。该方法可以广泛应用于气相环境单颗粒原位分析中，助力大气颗粒污染物的形成机制研究以及污染物溯源。
基于探索性因子分析的土壤养分与重金属权衡关系
杨阳;谢国浩;陈卫平;对土壤养分与重金属元素动态交互关系的解析是保障农田土壤可持续安全利用的关键一环。当前研究多聚焦土壤有机质或单一重金属污染物，难以有效量化土壤肥力提升过程中的重金属累积风险，且缺乏对不同农田管理措施长期应用效果的可持续性评估方法。该文以我国典型黑土区为例，应用探索性因子分析方法(EFAM)整合21项土壤理化指标，结合情境模拟定量解析土壤养分与重金属元素的动态交互关系。结果表明，区域土壤养分可以根据3个土壤因子来识别：土壤有机质、土壤速效养分和土壤养分缓冲结构。耦合富集因子(EF)进行情境分析发现，与传统耕作情境相比，高强度农业耕作情境下土壤有机质和速效磷分别增加了13.1%和38.3%,但土壤镉(Cd)含量显著增加74.8%。进一步的长时段模拟显示，未来50年高强度农业耕作情境下区域土壤Cd含量从0.17 mg·kg-1增加到0.40 mg·kg-1。研究表明，区域磷肥的长期过量施用会导致土壤养分盈余并造成Cd持续累积，保持土壤有效磷适宜水平是平衡养分利用与污染风险的关键。探索性因子分析方法和情境模拟手段的联合应用有助于提升区域农田土壤长效保护决策的科学性。