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基于人工神经网络的工具在电力电子可再生能源高渗透电力系统中的短路电流估计应用
摘要 基于电力电子 (PE) 的可再生能源越来越多地融入电力系统，与以同步发电机组为主的电力系统中的故障电流相比，对故障电流的传统水平和特性产生了重大影响。可再生能源丰富的电力系统的安全运行需要对高可再生能源份额的各种场景中的故障电流进行适当的估计。虽然使用详细而复杂的时域动态模拟可以计算故障电流，但从操作角度来看，由此产生的建模复杂性和计算负担可能不够。因此，有必要开发替代的更快的数据驱动故障电流估计方法来支持系统操作员。为此，本文利用基于人工神经网络 (ANN) 的工具来估计电力电子可再生能源渗透率高的电力系统中的短路电流特性。使用 DIgSILENT PowerFactory 离线生成针对不同可再生能源渗透率的短路，同时考虑可再生能源的控制要求（例如，故障穿越要求）。生成的数据集用于训练 ANN，以提供渗透水平与短路电流特性之间的映射。使用改进的 IEEE 9 总线测试系统应用该方法证明了其有效性，可以仅基于基于电力电子的可再生能源的渗透率高精度地估计短路电流（亚瞬态电流、瞬态电流和峰值电流）的分量。
劳伦斯伯克利国家实验室
自由能是一种重要的热力学性质，它使得计算物理系统几乎所有的平衡性质成为可能，从而可以构建相图并预测传输、化学反应和生物过程。因此，有效计算自由能的方法引起了物理学和自然科学领域的广泛关注，而自由能通常是一个难题。大多数计算自由能的技术都针对经典系统，而对量子系统中自由能的计算则较少探索。最近开发的涨落关系使得从一组动态模拟中计算量子系统中的自由能差异成为可能。虽然在经典计算机上执行此类模拟难度极大，但量子计算机可以有效地模拟量子系统的动态。在这里，我们提出了一种算法，该算法利用一种称为 Jarzynski 等式的涨落关系来在量子计算机上近似量子系统的自由能差异。我们讨论了在什么条件下我们的近似值会变得精确，以及在什么条件下它充当严格的上限。此外，我们成功地在真实的量子处理器上使用横向场 Ising 模型证明了我们的算法的概念。随着量子硬件的不断改进，我们预计我们的算法将能够计算自然科学中各种量子系统的自由能差异。
基于图像的髋部断裂风险评估的生物力学观点：进步和挑战
髋部骨折构成了重要的健康挑战，尤其是在老龄化的人群中，导致了大量的发病率和经济负担。大多数髋部骨折是由骨质疏松症和跌倒的组合引起的。准确评估髋部骨折风险对于确定高风险个体和实施有效的预防策略至关重要。当前的临床工具，例如断裂风险评估工具（FRAX），主要依赖于大量人群研究得出的临床风险因素的统计模型。但是，这些工具通常缺乏捕获直接影响骨折易感性的个体生物力学因素。因此，基于图像的生物力学方法主要利用双能X射线吸收仪（DXA）和定量计算机层析成像（QCT），它引起了人们的关注，因为它们的潜力提供了对骨骼强度的更精确评估的潜力，并具有涉及跌倒的影响，从而增强了风险预测的准确性。生物力学方法依赖于两个基本组成部分：评估骨骼强度并预测降落引起的撞击力。在基于图像的有限元（Fe）建模中进行了显着进步，以进行骨骼强度分析和降落诱导的影响力的动态模拟，但仍然存在重大挑战。在这篇综述中，我们研究了这些领域的最新进展，并强调了要提高领域并改善断裂风险预测的主要挑战。
评估非混合果糖有机部分的锌螯合能力
摘要组蛋白脱乙酰基酶（HDAC）酶是锌依赖性的金属蛋白酶，在包括癌症在内的多种疾病中受管制。大多数临床使用的HDAC抑制剂是羟胺。由于选择性差，药代动力学和有毒副作用而导致其临床使用的局限性保留了非羟氨酸锌结合组（ZBG）的新抑制剂的发展。因此，在这项工作中，采用了计算和化学技术来评估许多具有潜在螯合能力的有机部分的锌离子螯合活性。分子建模研究，包括分子对接，分子动力学模拟和ADMET实验，以评估所选有机部分对HDAC蛋白的潜在螯合活性。选择了所选的部分与锌离子反应以探索螯合倾斜度，并使用红外和紫外线/VIS光谱对所得的络合物进行表征。根据所有发现，反吡啶（化合物1）在硅结合数据中显示出优越性。建模结果得到了实验锌离子螯合趋势的支持。关键词：组蛋白脱乙酰基酶；锌结合组；分子对接；分子动态模拟。
控制可再生能源以改善多源热泵系统的性能：两案研究
摘要：在新的和翻新的建筑物中，通常利用不同的能源来达到接近零的能源建筑目标。热泵和可再生能源是最常见的技术。不同组件与受控逻辑的耦合以利用所有能量贡献会导致隐含的设计复杂性。在本文中，报道了两项有关使用多源热泵系统的案例研究：作为主要的新颖性，与其他来源（地面热交换器，通风热量器，通风热恢复）相关的太阳能（热或光伏/热量）的正确设计是为了使能量在一年中绘制的能量，以使其在一年中的独立性，并在注射范围内绘制了一年的能量，并以此为基础。此外，模拟了相对复杂的（与常规的加热或冷却）系统，以控制多源热泵工厂。通过动态模拟，报告了植物设计，控制逻辑的设计，控制逻辑的设计以及两个原始的多源热泵系统的能量性能。在一种情况下，也可以使用实际测量数据。由于多源工厂的适当控制逻辑（基于测量的数据）和第一种情况下的第一种和第二种情况，获得了非常高的一级能量比（基于测量的数据）和4.7（基于模拟数据），获得了非常高的一级能量比。因此，分别确定了37和3.9 kWh m-2 y-1的不可再生的一级能量消耗。
Si（100）热氧化动态建模
自 20 世纪 50 年代以来，硅及其原生氧化物 SiO 2 就已用于半导体技术，并且对于当今新型器件技术的开发仍然至关重要。最近的理论和实验研究表明，制造高质量的界面层对于现代纳米级器件的可靠运行至关重要。本文提出了一种基于第一性原理的方法，从理论上评估 2 纳米以下超薄层范围内技术相关的 Si(100) 表面的热氧化过程。通过从头算分子动力学和基于密度泛函的紧密结合模拟动态模拟氧化过程。我们定性地解释了实验上众所周知但理解甚少的初始氧化阶段氧化速率下降，这是各种氧化机制之间的复杂相互作用，例如表面的快速 O 2 解离、由分子前体状态介导的较慢氧结合以及 O 2 通过氧化物的扩散。我们的模型结合了以前报告的实验见解，形成了 Si 氧化物生长的全面图像。发现氧化物表面层立即非晶化的有力证据，并确定这是晶格振动的直接结果。此外，我们的建模方法是一种基于晶体硅表面的逐步氧化来生成逼真的非晶界面结构的新方法，也可以扩展到其他材料系统。
航空航天设计中的体质测量不确定性......
摘要：人体测量分析在人类在航空航天飞行器、长期太空飞行和火星及更远的地面任务中的“可居住性”发展中起着重要作用。航空航天飞行器物理工作空间的设计受到最小化质量、体积和驾驶舱有限的内部尺寸以及人体生理允许的可能空间运动范围的限制。室内设计要求以最佳方式放置具有适当界面几何形状的执行器，以实现受人体解剖尺寸（包括操作员身高、姿势和手臂伸展）限制的抓握可达性。机组人员的性质和多变性引入了不确定性，这些不确定性限制了人机界面的布局和所需的工作空间体积最小化。本文描述了使用人体测量数据的计算问题，包括统计变异性，但也提出了许多可能影响航空航天系统工作空间设计的认知不确定性。认知不确定性体现在人类人口统计起源、人机界面的物理布局、未知的生物物理因素和身体尺寸的测量误差中。对背景、方法论、不确定性评估和解释进行了分析和讨论。为了完整性，引入了人体生物力学问题来补充对人为因素的统计解释，并提供基于动态模拟以支持正统静态方法的可能未来研究路径。
NBTI 对 6T 读写操作影响的分析...
负偏压温度不稳定性 (NBTI) 是 CMOS 器件中的一个重要可靠性问题，它会影响基于 CMOS 的电路的性能。因此，了解不同缺陷机制和关于应力和恢复时间的广泛操作条件对电路性能的影响对于产生可靠且可接受的设计裕度至关重要。在这项工作中，分析了使用 16 nm FinFET 技术设计的 6T SRAM 单元电路上的 NBTI 效应。研究了 NBTI 可靠性问题对传输延迟和功耗在读写操作中的影响。研究了基于不同缺陷机制、应力时间和工作温度条件的 6T SRAM 性能。使用由 N it 和 N it 与 N ot 结合引起的缺陷计算出的阈值电压偏移之间约有 74 mV 的差异。发现读取延迟不受应力时间的影响，而写入延迟在 10 年的应力时间内略有改善。使用 N it 模拟的 6T SRAM 单元的写入延迟在运行 10 年后比使用 N it 与 N ot 组合进行模拟时提高了 0.4%。在 125°C 下，运行 10 年后读取操作的功耗高于写入操作，分别为 4.09 µW 和 0.443 µW`。观察到 6T SRAM 单元的性能取决于缺陷机制的类别、静态和动态模拟条件以及工作温度。
糖胺聚糖根据其性质和本地化表现出不同的相互作用和与BMP2的信号
糖胺聚糖（GAGS）在调节骨形态发生蛋白（BMP）信号传导中的作用代表了最近和未置换的区域。矛盾的报告提出了双重影响：有些表示积极影响，而另一些则表现出负面影响。这种二元性表明插口的定位（在细胞表面或细胞外基质内）或特定类型的GAG可能决定其信号传导作用。负责BMP2结合的乙酰肝素（HS）的精确硫酸盐模式仍然难以捉摸。BMP2表现出比其他GAG的结合偏爱与HS结合。使用模仿细胞外基质的特征良好的生物材料，我们的研究表明，与硫酸软骨素（CS）相反，HS促进了细胞外空间中的BMP2信号传导，从而增强了细胞表面的BMP2生物活性。进一步的观察结果表明，HS六糖内的中央IDOA（2 s）-GLCNS（6s）三硫化基序可增强结合。尽管如此，BMP2还是对各种HS硫酸盐类型和序列的适应性程度。分子动态模拟将这种适应性归因于BMP2 N末端柔韧性。我们的发现说明了GAG和BMP信号之间的复杂相互作用，突出了定位和特定硫酸化模式的重要性。这种理解对具有针对BMP信号通路的治疗应用的生物材料的发展具有影响。
时段基准和家用电器对高寒地区建筑可再生配额的影响
摘要：欧洲的脱碳目标推动了高性能建筑的设计，最大限度地利用可再生能源。因此，欧洲 RED II 指令和意大利法律提高了新建筑和重大翻修所需的最低可再生能源份额。目前，可再生能源比率 (RER) 用于强制性验证，通过每月准稳态计算获得，而许多科学文献使用自耗系数 (SCF) 和负载覆盖系数 (LCF)，通常通过动态模拟计算。然而，使用月度余额意味着通过净计量机制将国家电网用作虚拟电池。在没有昂贵的电力存储的情况下，可再生能源覆盖的实际份额必然会更低。不同指数之间的联系、计算中使用的时间基准的影响以及建筑物实现的实际可再生能源份额（也考虑监管验证框架中没有的插头负载）仍然是悬而未决的问题。本研究分析了在以供暖为主的气候条件下，即特伦托市山区，新建建筑可实现的实际可再生能源份额。通过对建筑和能源系统进行耦合动态模拟，评估可再生能源份额。结果表明，在没有和有额外家用电器负载的情况下，从月度平衡切换到瞬时平衡时，RER 分别下降 13% 和 15%。同样，模拟显示了时间间隔基数如何影响 RER 指数和光伏能源 LCF 之间的差异。