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加快科學工程計算領(lǐng)域中并行計算算法研究及流體力學中復雜流動機理研究，為機械流體工程上流體力學領(lǐng)域中無法模擬的商業(yè)軟件的開發(fā)提供基礎(chǔ)理論支持

基于人工智能的新方法、新技術(shù)，項目核心產(chǎn)品為面向多臟器多功能惡性腫瘤介入機器人系統(tǒng)和與之配套的放射治療計劃系統(tǒng)。 一、項目進展 已注冊公司運營 二、企業(yè)信息 企業(yè)名稱 南京恒樂醫(yī)療機器人有限公司 企業(yè)法人 陸建 注冊時間 2020.6.1 注冊所在省市 江蘇省南京市 組織機構(gòu)代碼 91320102MA21LKJQ4K 經(jīng)營范圍 許可項目：第三類底料器械經(jīng)營；貨物進出口；進出口代理；技術(shù)進出口（依法須經(jīng)批準的項目，經(jīng)相關(guān)部門批準后方可開展經(jīng)營活動，具體經(jīng)營項目以審批結(jié)果為準）一般項目：智能機器人的研發(fā)；服務(wù)消費機器人銷售；第二類醫(yī)療器械銷售；第一類醫(yī)療器械銷售；軟件開發(fā)；技術(shù)服務(wù)、技術(shù)開發(fā)、技術(shù)咨詢、技術(shù)交流、技術(shù)推廣；人工智能理論與算法軟件開發(fā)；智能機器人銷售（除依法須經(jīng)批準的項目外，憑營業(yè)執(zhí)照依法自主開展經(jīng)營活動） 企業(yè)地址 江蘇省南京市玄武區(qū)長江后街6號 獲投資情況 獲2000萬天使輪融資；A輪融資進行中 三、負責人及成員 姓名 學院/所學專業(yè) 入學/畢業(yè)時間 徐易 醫(yī)學院/臨床醫(yī)學 2016.09/2021.06 蔣揚 上海交通大學/臨床醫(yī)學 2021.09/2026. 06 鮑珂盈 經(jīng)濟管理學院/金融學 2017.09/2021.06 秦小桅 西安交通大學管理學院/會計學（MPAcc） 2017.09/2021.06 林曉鋒 東京大學/Bioengineering 2021.10/2024.9 蘇俊杰 機械工程學院/機械制造及自動化 2019.09/2022.06 陳嶸 醫(yī)學院/臨床醫(yī)學5+3一體化 2018.09/2023.06 江玲 北京航空航天大學/模式識別與智能系統(tǒng) 2019.9/2022.1 張弘毅 醫(yī)學院/影像醫(yī)學與核醫(yī)學 2018.09/2021.06 四、指導教師 姓名 學院/所學專業(yè) 職務(wù)/職稱 研究方向 陸建 醫(yī)學院/介入放射學 無/主治醫(yī)師 血管介入 王澄 深圳先進技術(shù)研究院/計算機系統(tǒng)架構(gòu) 無/高級工程師 計算機系統(tǒng)架構(gòu) 滕皋軍 附屬中大醫(yī)院/影像醫(yī)學與核醫(yī)學 院長/教授 介入放射學 謝波 醫(yī)學院/影像醫(yī)學與核醫(yī)學 副院長/副研究員 影像醫(yī)學與核醫(yī)學 五、項目簡介 我們的項目是“2018年國家重大科研儀器研制項目”及“2019國家重點研發(fā)計劃項目——變革性技術(shù)關(guān)鍵科學問題”的產(chǎn)業(yè)化孵化。基于人工智能的新方法、新技術(shù)，項目核心產(chǎn)品為面向多臟器多功能惡性腫瘤介入機器人系統(tǒng)和與之配套的放射治療計劃系統(tǒng)。該產(chǎn)品有望克服本領(lǐng)域國外同類手術(shù)機器人影像導航模式單一、應(yīng)用場景局限、機器人系統(tǒng)智能化不足、缺乏手術(shù)風險防范機制等局限。本項目從放射劑量的監(jiān)控與優(yōu)化、自動化封裝和植入機器人等方面入手，為難以手術(shù)的腔道惡性腫瘤、實體惡性腫瘤等提供高效治療的新途徑、新療法。產(chǎn)品能夠極大程度減少患者和醫(yī)生術(shù)中輻射量，減少治療相關(guān)并發(fā)癥。同時，公司產(chǎn)品將全面實現(xiàn)手術(shù)醫(yī)生無輻射、放射劑量精確計算、精準穿刺，成為介入內(nèi)放療技術(shù)的新一代領(lǐng)航產(chǎn)品。 產(chǎn)品目前已經(jīng)完成了技術(shù)定型和臨床前實驗，正在提交型檢，有望在2025年上市。近年來，在中國科學院滕皋軍院士的帶領(lǐng)下，項目團隊成員開拓創(chuàng)新。不斷進行產(chǎn)品的性能完善以契合臨床診治需求，同時也開拓了消融、活檢、血管手術(shù)機器人的研發(fā)布局。近年來，我們的項目已經(jīng)斬獲了2020第六屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國金獎等榮譽，受到中央政治局委員、國務(wù)院副總理孫春蘭等高度評價。

1、成果簡介： 可發(fā)性聚苯乙烯（EPS）因其優(yōu)異特性以及質(zhì)輕價廉等優(yōu)點，在許多領(lǐng)域得到了廣泛使用。功能性EPS在建筑保溫、包裝、電子電器產(chǎn)品和車輛裝飾等領(lǐng)域更備受青睞。特別是國家提倡節(jié)能減排、要求建筑節(jié)能50%-65%以來，以及各地的"暖房子"工程相繼實施，低導熱系數(shù)EPS的制備成為EPS行業(yè)研究的熱點。 德國巴斯夫和韓國錦湖相繼推出了低導熱系數(shù)黑色石墨EPS（G-EPS），但其合成工藝對外保密，以此控制低導熱系數(shù)G-EPS市場。而我國G-EPS的制備還是空白，因此在該技

NS-3 是一款面向網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的離散事件仿真軟件，主要用于研究與教學目的。 NS-3 作為源代碼公開的一款免費軟件， GNU GPLv2 認證許可，可被大眾研究、 改進與使用，它將逐步取代目前廣泛應(yīng)用的 NS-2 網(wǎng)絡(luò)模擬軟件。NS-3 是由 C++ 和 Python 語言編寫的， 可作為源代碼發(fā)布并適用以下的系統(tǒng)： Linux ， Unix variants，OS X，以及 Windows 平臺上運行的 Cygwin 或 MinGW 等。NS-3模擬仿真平臺可以用來模擬仿真各種類型的網(wǎng)絡(luò)、以及各種類型的協(xié)議，在原有平臺基礎(chǔ)上自定義仿真環(huán)境與參數(shù)等。 基于NS3的并行模擬仿真系統(tǒng)，借助NS-3模擬仿真平臺開源、免費并且技術(shù)先進等優(yōu)勢，在NS-3仿真系統(tǒng)上實現(xiàn)多計算節(jié)點并行仿真，提高仿真效率。本項目科技成果，在保證并行仿真效果與串行仿真結(jié)果一致的前提下，提高模擬仿真時間效率，適用于計算量巨大的模擬仿真任務(wù)，計算效率與并行計算節(jié)點數(shù)量相關(guān)，增加計算節(jié)點能夠大幅度提高模擬仿真時間效率。項目研究成果可用于科研機構(gòu)，企業(yè)項目開發(fā)等所需的復雜模擬仿真任務(wù)，提高其項目研發(fā)、驗證的效率，縮短產(chǎn)品開發(fā)、測試周期。

NS-3 是一款面向網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的離散事件仿真軟件，主要用于研究與教學目的。 NS-3 作為源代碼公開的一款免費軟件， GNU GPLv2 認證許可，可被大眾研究、 改進與使用，它將逐步取代目前廣泛應(yīng)用的 NS-2 網(wǎng)絡(luò)模擬軟件。NS-3 是由 C++ 和 Python 語言編寫的， 可作為源代碼發(fā)布并適用以下的系統(tǒng)： Linux ， Unix variants，OS X，以及 Windows 平臺上運行的 Cygwin 或 MinGW 等。NS-3模擬仿真平臺可以用來模擬仿真各種類型的網(wǎng)絡(luò)、以及各種類型的協(xié)議，在原有平臺基礎(chǔ)上自定義仿真環(huán)境與參數(shù)等。

本發(fā)明公開一種瀝青路面模量反算方法，包括：對瀝青路面的路面結(jié)構(gòu)層進行簡化，將相鄰且材料類型相同的路面結(jié)構(gòu)層視為簡化層，并且每一簡化層所包含的結(jié)構(gòu)層之間的模量差值不大于N MPa，將土基單獨視為土基層；在土基層及各簡化層中布置垂直應(yīng)變傳感器，且保證布置完成的所有垂直應(yīng)變傳感器位于同一垂直方向；在瀝青路面表層施加荷載，且該荷載位于各垂直應(yīng)變傳感的正上方，并通過垂直應(yīng)變傳感器采集土基層及簡化層的垂直應(yīng)變數(shù)據(jù)；將采集到的垂直應(yīng)變數(shù)據(jù)作為反算參數(shù)進行模量反算；N的取值為250～350。通過該方法將原結(jié)構(gòu)組合簡化從而優(yōu)化了模量反算計算過程，解決了反算模量與實際狀態(tài)不符的技術(shù)難題。

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)興起，數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)爆炸式增長，傳統(tǒng)計算系統(tǒng)的算力難以滿足海量數(shù)據(jù)的計算需求。與此同時，摩爾定律逐漸放緩，單純依靠提高集成度、縮小晶體管尺寸來提升芯片及系統(tǒng)性能的路徑正面臨技術(shù)極限，通過引入憶阻器新器件、模擬計算新范式、存算一體新架構(gòu)，將拓展出全新的高性能人工智能芯片與系統(tǒng)，實現(xiàn)計算能力的飛躍。 目前被廣泛使用的經(jīng)典馮·諾依曼計算架構(gòu)下數(shù)據(jù)存儲與處理是分離的，存儲器與處理器之間通過數(shù)據(jù)總線進行數(shù)據(jù)傳輸，在面向大數(shù)據(jù)分析等應(yīng)用場景中，這種計算架構(gòu)已成為高性能低功耗計算系統(tǒng)的主要瓶頸之一：數(shù)據(jù)總線的有限帶寬嚴重制約了處理器的性能與效率，且存儲器與處理器之間存在嚴重性能不匹配問題。憶阻器存算一體系統(tǒng)把傳統(tǒng)以計算為中心的架構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橐詳?shù)據(jù)為中心的架構(gòu)，其直接利用阻變器件進行數(shù)據(jù)存儲與處理，通過將器件組織成為交叉陣列形式，實現(xiàn)存算一體的矩陣向量乘計算。憶阻器存算一體系統(tǒng)可以避免數(shù)據(jù)在存儲和計算中反復搬移帶來的時間和能量開銷，消除了傳統(tǒng)計算系統(tǒng)中的“存儲墻”與“功耗墻”問題，可以高效、并行的完成基礎(chǔ)的矩陣向量乘計算，未來極有潛力成為支撐人工智能等新興應(yīng)用的核心技術(shù)。 清華大學吳華強教授團隊實現(xiàn)了材料與器件、電路設(shè)計、架構(gòu)和算法的軟硬件協(xié)同等多方面原始創(chuàng)新，解決了系統(tǒng)精度損失等被廣泛關(guān)注的難題： 材料與器件創(chuàng)新。科研團隊選擇了電學特性穩(wěn)定的二氧化鉿作為憶阻層核心材料，提出了通過插入少量氧化鋁層來固定離子分布、抑制晶粒間界形成的新理論，提出了引入熱增強層的新原理器件結(jié)構(gòu)，成功抑制了憶阻器非理想特性的產(chǎn)生。 電路設(shè)計創(chuàng)新。開發(fā)了一套憶阻器與晶體管的混合電路設(shè)計方法，提出“差分電阻”設(shè)計思想，采取源線電流鏡限流設(shè)計，抑制了憶阻器電路中可能產(chǎn)生的各種計算誤差。 算法創(chuàng)新。提出了混合訓練算法，僅用小數(shù)據(jù)量訓練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并只更新最后一層網(wǎng)絡(luò)的權(quán)重，即可將存算一體硬件系統(tǒng)的計算精度達到與軟件理論值相同的水平。 “技術(shù)鏈”創(chuàng)新。從“單點技術(shù)突破”拓展到“技術(shù)鏈突破”，開發(fā)了針對憶阻器存算一體芯片的電子設(shè)計自動化（EDA）工具，打通了從電路模塊設(shè)計到系統(tǒng)綜合再到芯片驗證的設(shè)計全流程。 上述理論和方法發(fā)表于《自然》《自然·納米技術(shù)》《自然·通訊》等國際頂級期刊，以及被譽為“集成電路奧林匹克”的“國際固態(tài)電路大會”等頂級學術(shù)會議。研究成果被“國際半導體技術(shù)路線圖”和30多部綜述文章長篇幅引用。團隊已在該研究方向申請國內(nèi)外專利72項，其中30項已獲得授權(quán)，知識產(chǎn)權(quán)完全自主可控。 團隊已研制出全球首款憶阻器存算一體芯片和系統(tǒng)，集成了8個憶阻器陣列和完整的外圍控制電路，以更小的功耗和更低的硬件成本大幅提升了計算設(shè)備的算力。全系統(tǒng)的計算能效比當前主流的人工智能計算平臺——圖形處理器（GPU）高兩個數(shù)量級。團隊還設(shè)計了一款基于130nm工藝研制的完整憶阻器存算一體芯片，在MNIST數(shù)據(jù)集上計算速度已超過市面上28nm工藝的四核CPU產(chǎn)品近20倍，能效有近千倍的優(yōu)勢。

項目成果/簡介:隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)興起，數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)爆炸式增長，傳統(tǒng)計算系統(tǒng)的算力難以滿足海量數(shù)據(jù)的計算需求。與此同時，摩爾定律逐漸放緩，單純依靠提高集成度、縮小晶體管尺寸來提升芯片及系統(tǒng)性能的路徑正面臨技術(shù)極限，通過引入憶阻器新器件、模擬計算新范式、存算一體新架構(gòu)，將拓展出全新的高性能人工智能芯片與系統(tǒng)，實現(xiàn)計算能力的飛躍。

01項目背景 片上網(wǎng)絡(luò)將片上路由器按照一定的拓撲結(jié)構(gòu)互連，從而構(gòu)成一個片上微網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。不同功能的IP核通過網(wǎng)絡(luò)接口NI接入到片上網(wǎng)絡(luò)中來，網(wǎng)絡(luò)接口對IP核發(fā)送的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)封裝，形成固定格式的分組。片上路由器根據(jù)分組的目的地址信息，將數(shù)據(jù)分組在網(wǎng)絡(luò)中正確的傳輸?shù)侥康腎P核。片上網(wǎng)絡(luò)可以為系統(tǒng)中任意一對IP核之間實現(xiàn)透明的數(shù)據(jù)通信。互連網(wǎng)絡(luò)中的一些控制協(xié)議，例如流量控制機制、路由算法、任務(wù)調(diào)度機制、服務(wù)保障機制等，都可以應(yīng)用到片上網(wǎng)絡(luò)中來，以提高系統(tǒng)的通信效率。由于片上網(wǎng)絡(luò)采用分組交換，IP核之間數(shù)據(jù)通信的基本數(shù)據(jù)單元是分組，不同的分組根據(jù)目的地址信息在網(wǎng)絡(luò)中獨立傳輸。片上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠有效的克服基于總線結(jié)構(gòu)的片上系統(tǒng)在大規(guī)模集成下的瓶頸，在時延、吞吐、功耗、可擴展性和可靠性等方面體現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢。多核，多片架構(gòu)將成為芯片設(shè)計的發(fā)展趨勢。 處理器多芯片之間的通信已經(jīng)成為制約系統(tǒng)性能的瓶頸，處理器之間進行數(shù)據(jù)交互的能力或?qū)⒊蔀橄乱粋€集成電路發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)指標。針對不同應(yīng)用場景和性能要求，根據(jù)各自的架構(gòu)設(shè)計出更適合的高效而可靠的片間互連(NetworkonPackage，NoP)協(xié)議，將使得集群芯片的性能得到進一步優(yōu)化。 02項目簡介 研究基于路由交換的異構(gòu)計算系統(tǒng)算力擴展總體架構(gòu)，包含異構(gòu)計算資源節(jié)點之間、片上交換路由與片上處理資源之間、片上處理資源與外部接口之間的互連結(jié)構(gòu)與互連拓撲，如圖3所示。 設(shè)計與物理層解耦的輕量級網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，使之可以在不同的物理連接方式之上靈活的構(gòu)建多種拓撲的網(wǎng)絡(luò)。針對機載計算任務(wù)的算力提升需求，研究異構(gòu)計算節(jié)點的算力擴展問題，通過基于路由交換的、可擴展的互連構(gòu)建異構(gòu)計算系統(tǒng)，采用輕量化互連協(xié)議實現(xiàn)異構(gòu)計算節(jié)點的低延時、高帶寬互連，驗證基于路由交換的異構(gòu)計算系統(tǒng)對于特定應(yīng)用的高速并行分布式處理效果。本系統(tǒng)的主體思想是將片上網(wǎng)絡(luò)（NetworkonChip，NoC）互連協(xié)議擴展到片間互連（NetworkonPackage，NoP），實現(xiàn)芯片內(nèi)部計算資源到集群芯片的延伸。