a 比利时根特大学药物微生物学实验室 b 瑞士巴塞尔 ESCMID 生物膜研究组 (ESGB) c 芬兰萨塔昆塔应用科学大学 d 美国蒙大拿州立大学生物膜工程中心 e 美国内布拉斯加大学,美国内布拉斯加州奥马哈 f 英国爱丁堡大学物理与天文学院国家生物膜创新中心 g 英国诺丁汉大学生物发现研究所国家生物膜创新中心 h 美国南达科他大学,美国南达科他州弗米利恩 i 新加坡南洋理工大学 j 新加坡环境生命科学工程中心 (SCELSE) k 英国南安普顿大学生物科学学院国家生物膜创新中心 l 英国利物浦大学化学系国家生物膜创新中心、抗菌表面开放创新中心
许多国家的学生继续使用这本书,这给了我机会编写经过彻底修订的第三版。没有什么比教学更能澄清一个人的思想了,我有幸和愉快地在南安普顿大学电气工程系和电子与信息工程系连续教授一年级学位课程。其中一些学生的敏锐才智从他们的问题中表现出来,澄清了我的思路,并帮助我消除了书中的晦涩之处。除了第一章,我完全重写了它,这本书的总体论点仍然和以前一样。我比以往任何时候都更加确信,用物理类比而不是数学来解释电磁学原理更好。当然,结果可以用数学形式更精确、更简洁地陈述,但解释的文字是必不可少的。我教的学生不喜欢抽象思维本身。他们对工程系统和过程感兴趣,他们和我一样,更喜欢用物理模型来思考。尽管如此,这门学科的难度还是很大的,除了少数学生外,电磁学并不是最受欢迎的学科。空间中能量的传播和分布必然会更加
1 柏林洪堡大学物理研究所 2 滑铁卢大学量子计算研究所和物理与天文系 3 卡尔加里大学量子科学与技术研究所和物理与天文系 4 阿尔伯塔大学物理系 5 耶拿弗里德里希席勒大学应用物理研究所、阿贝光子学中心 6 剑桥大学卡文迪许实验室 7 弗劳恩霍夫应用光学与精密工程研究所 8 思克莱德大学 SUPA 物理系 9 巴塞罗那科学技术学院 ICFO-光子学研究所 10 加州理工学院喷气推进实验室 11 柏林自由大学理论物理研究所 12 南安普顿大学物理与天文系 13 SUPA 光子学与量子科学研究所赫瑞瓦特大学 14 德国光学中心光学传感器系统研究所 (DLR) 15 柏林工业大学光学与原子物理学研究所 16 新加坡国立大学量子技术中心
专题:驾驶自动化和自主性 Neville A Stanton 人为因素工程、交通研究组、Boldrewood 创新园区、土木、海洋和环境工程、工程与物理科学学院、南安普顿大学、Burgess Road、南安普顿、SO16 7QF、英国。摘要 自动驾驶有可能为驾驶员提供支持,使他们有时间做其他事情,例如工作、休息或娱乐。问题是,在目前的实例中,自动驾驶需要驾驶员执行监控功能并随时准备在需要时进行干预。这是自动化领域中最糟糕的情况。监控任务(如果执行得当)可能比手动驾驶更苛刻,驾驶员没有时间做其他事情。更糟糕的是,监控任务无法持续很长时间,有时还会导致车辆碰撞,因为驾驶员无法及时干预。二十多年来进行的一项研究表明情况确实如此,而且自那以后,情况确实没有任何改善。本期特刊报道了车辆自动化的最新发展,并指出了未来研究的方向。与人为因素的相关性/与人体工程学理论的相关性 驾驶自动化和自主性已经来临,二十年前预测的问题开始出现。这些问题包括预期收益不足、设备不可靠、驾驶员技能衰退以及导致错误的设备设计。此外,驾驶员在身体和精神上都脱离了驾驶任务,可能会从事其他非驾驶任务。讽刺的是,如果驾驶员不从事其他任务,那么注意力资源就会减少(使他们在紧急情况下更难以重新控制车辆)。如果驾驶员从事其他非驾驶任务,那么他们的注意力资源池不会消耗到相同程度(提供保护作用),但其他任务的干扰会减慢从自动化中恢复车辆控制的速度。这是自动驾驶的主要难题之一,本期特刊中的论文或多或少地解决了这一难题。驾驶自动化和自主性简介 自动驾驶和自主驾驶的主要驱动力之一是改善人类状况的潜力。至少潜在的自动驾驶系统可以支持老年、残疾、年轻、忙碌和无聊的驾驶员。班布里奇此外,这些自动驾驶系统或许还能减少社会问题,如拥堵、碰撞和排放。然而,目前我们距离完全消除人类监督、监控和干预需求的驾驶系统还有一段距离。事实上,Bainbridge (1983) 对自动化的讽刺如今对于车辆自动化来说就像 35 年前对于工业和飞行甲板自动化一样成问题。
专题:驾驶自动化和自主性 Neville A Stanton 人为因素工程、交通研究组、Boldrewood 创新园区、土木、海洋和环境工程、工程与物理科学学院、南安普顿大学、Burgess Road、南安普顿、SO16 7QF、英国。 摘要 自动驾驶有可能为驾驶员提供支持,使他们有时间做其他事情,例如工作、休息或娱乐。问题是,在目前的例子中,自动驾驶需要驾驶员执行监控功能并随时准备在需要时进行干预。这是自动化领域最糟糕的事情。监控任务(如果执行得当)可能比手动驾驶更苛刻,驾驶员没有时间做其他事情。更糟糕的是,监控任务无法持续很长时间,有时会导致车辆碰撞,因为驾驶员无法及时干预。二十多年来进行的一项首批研究表明情况确实如此,而且自那以后确实没有任何改进。本期特刊报道了汽车自动化的最新发展,并指出了未来研究的方向。与人为因素的相关性/与人体工程学理论的相关性驾驶自动化和自主性已经来临,二十年前预测的问题开始出现。这些问题包括预期收益不足、设备不可靠、驾驶员技能衰退以及容易导致错误的设备设计。此外,驾驶员在身体和精神上都脱离了驾驶任务,可能会从事其他非驾驶任务。具有讽刺意味的是,如果驾驶员不从事其他任务,那么他们的注意力资源就会减少(使他们在紧急情况下更难以重新控制车辆)。如果驾驶员确实从事其他非驾驶任务,那么他们的注意力资源池就不会消耗到同样的程度(提供保护作用),但其他任务的干扰会减慢从自动化中重新获得车辆控制的速度。这是自动驾驶的主要难题之一,本期特刊中的论文或多或少地解决了这个问题。自动驾驶和自主驾驶简介 自动驾驶和自主驾驶的主要驱动力之一是改善人类状况的潜力。至少,自动驾驶系统可以为老年人、残疾人、年轻人、忙碌和无聊的司机提供支持。此外,这些自动驾驶系统还可以减少交通拥堵、碰撞和排放等社会问题。然而,目前,我们距离完全消除对人类监督、监控和干预需求的驾驶系统还有一段距离。事实上,Bainbridge (1983) 对自动化的讽刺在今天的车辆自动化中仍然像 35 年前在工业和飞行甲板自动化中一样成问题。Bainbridge 的
简是英国南极调查局局长,该局是英国自然环境研究委员会的一个研究中心。她参与了国际极地组织,例如《南极条约》和欧洲极地委员会,并担任多个国家极地计划的顾问委员会成员。简·弗朗西斯是一名受过培训的地质学家,研究兴趣是过去的气候变化。她在南安普顿、伦敦、利兹和阿德莱德的大学开展了研究项目,利用化石确定过去 1 亿年极地地区从温室气候到冰室气候的变化。她曾 15 次前往北极和南极洲进行科学考察,寻找化石森林和过去气候的信息。简被任命为圣米迦勒和圣乔治勋章 (DCMG) 女爵士指挥官,以表彰她对英国极地科学和外交的贡献。她还被女王陛下授予英国极地奖章、皇家地理学会赞助人奖章和 2022 年摩纳哥亲王阿尔贝二世基金会行星健康奖。简是利兹大学校长和皇家学会会员。
这项工作得到了国家重点研发计划(2018YFB1801101)、国家自然科学基金(61960206006)、江苏省科技攻关计划(工业前瞻性与关键技术)BE2022067 和 BE2022067-1、欧盟 H2020 RISE TESTBED2 项目(872172)、欧盟 H2020 ARIADNE 项目(871464)、欧盟 H2020 RISE-6G 项目(101017011)以及美国国家科学基金会(CCF-1908308 和 CNS-2128448)的支持。同时还要感谢毛希晨、卜英兰、季文协、周子豪、杨越、辛利建、常恒泰和黄多贤,他们对本研究提供了宝贵的帮助和建议。C.-X. Wang(通讯作者)、XH You(通讯作者)、XQ Gao、XM Zhu、ZX Li、C. Zhang 和 YM Huang 都来自东南大学信息科学与工程学院国家移动通信研究实验室,南京 210096,中国,以及紫金山实验室,南京 211111,中国(电子邮箱:{ chxwang, xhyu, xqgao, xm zhu, lizixin, chzhang, huangym } @seu.edu.cn)。 HM Wang 就职于东南大学信息科学与工程学院和毫米波国家重点实验室,南京 210096,中国,同时也就职于紫金山实验室普适通信研究中心,南京 211111,中国(电子邮件:hmwang@seu.edu.cn)。YF Chen 就职于英国华威大学工程学院,考文垂 CV4 7AL,英国(电子邮件:yunfei.chen@warwick.ac.uk)。H. Haas 就职于英国思克莱德大学电子电气工程系 LiFi 研究与开发中心,格拉斯哥 G1 1XQ,英国(电子邮件:harald.haas@strath.ac.uk)。JS Thompson 就职于英国爱丁堡大学工程学院数字通信研究所,爱丁堡 EH9 3JL,英国(电子邮件:john.thompson@ed.ac.uk)。 EG Larsson 就职于瑞典林雪平大学电气工程系 (ISY),邮编 581 83 Linkoping,电子邮箱:erik.g.larsson@liu.se。M. Di Renzo 就职于巴黎萨克雷大学、法国国家科学研究院、中央理工学院、信号与系统实验室,邮编 3 Rue Joliot-Curie,邮编 91192 Gif-sur-Yvette,法国。(marco.di-renzo@universite-paris-saclay.fr) W. Tong 就职于加拿大华为技术有限公司无线先进系统与能力中心,邮编 渥太华,邮编 ON K2K 3J1,加拿大。(电子邮件:tongwen@huawei.com)。 PY Zhu 就职于华为技术加拿大有限公司,加拿大安大略省渥太华 K2K 3J1(电子邮件:peiying.zhu@huawei.com)。X. Shen 就职于滑铁卢大学电气与计算机工程系,加拿大安大略省滑铁卢 N2L 3G1(电子邮件:sshen@uwaterloo.ca)。HV Poor 就职于普林斯顿大学电气与计算机工程系,美国新泽西州普林斯顿 08544(电子邮件:poor@princeton.edu)。L. Hanzo 就职于电子与计算机科学学院,南安普顿大学,南安普顿 SO17 1BJ,英国(电子邮件:lh@ecs.soton.ac.uk)
1 英国伦敦弗朗西斯·克里克研究所感觉回路和神经技术实验室 2 英国伦敦大学学院神经科学、生理学和药理学系 3 德国海德堡马克斯·普朗克医学研究所行为神经生理学 4 德国海德堡大学医学院解剖学和细胞生物学系 5 英国伦敦弗朗西斯·克里克研究所皮质回路实验室 6 德国哥廷根马克斯·普朗克实验医学研究所神经遗传学系 7 德国柏林夏洛特医学院神经科学研究中心感觉门控和皮质下-皮质相互作用 8 英国南安普顿大学电子与计算机科学学院电子前沿中心 9 英国伦敦帝国理工学院生物工程系 10 美国华盛顿大学生物结构系WA,美国 11 皮质回路,地中海神经生物学研究所,艾克斯-马赛大学,法国马赛 12 现地址:英国伦敦帝国理工学院生物工程系。13 同等贡献 ∗ 任何通讯作者均应致函。
本研究得到国家重点研发计划(2018YFB1801101)、国家自然科学基金(61960206006)、江苏省科技攻关计划(工业前瞻性与关键技术)BE2022067 和 BE2022067-1、欧盟 H2020 RISE TESTBED2 项目(872172)、欧盟 H2020 ARIADNE 项目(871464)、欧盟 H2020 RISE-6G 项目(101017011)以及美国国家科学基金会(CCF-1908308 和 CNS-2128448)的支持。还要感谢毛希晨、卜英兰、季文协、周子豪、杨越、辛力建、常恒泰和黄多贤,他们在本工作中提供了宝贵的帮助和建议。C.-X.王(通讯作者)、尤晓红(通讯作者)、高晓倩、朱晓明、李志雄、张晨和黄艳梅均就职于东南大学信息科学与工程学院国家移动通信研究实验室,南京 210096,中国,以及紫金山实验室,南京 211111,中国(电子邮件:{ chxwang, xhyu, xqgao, xm zhu, lizixin, chzhang, huangym } @seu.edu.cn)。H. M. Wang 就职于东南大学信息科学与工程学院和毫米波国家重点实验室,南京 210096,中国,同时也就职于紫金山实验室普适通信研究中心,南京 211111,中国(电子邮件:hmwang@seu.edu.cn)。Y. F. Chen 就职于英国华威大学工程学院,考文垂 CV4 7AL,英国(电子邮件:yunfei.chen@warwick.ac.uk)。H. Haas 就职于英国思克莱德大学电子电气工程系 LiFi 研究与开发中心,格拉斯哥 G1 1XQ,英国(电子邮件:harald.haas@strath.ac.uk)。J. S. Thompson 就职于英国爱丁堡大学工程学院数字通信研究所,地址:爱丁堡 EH9 3JL,英国(电子邮件:john.thompson@ed.ac.uk)。E. G. Larsson 就职于瑞典林雪平大学电气工程系(ISY),地址:581 83 Linköping,瑞典(电子邮件:erik.g.larsson@liu.se)。M. Di Renzo 就职于法国巴黎萨克雷大学、法国国家科学研究院、中央理工学院、信号与系统实验室,地址:3 Rue Joliot-Curie,91192 Gif-sur-Yvette,法国。(marco.di-renzo@universite-paris-saclay.fr) W. Tong 就职于华为技术有限公司无线先进系统和能力中心,地址:加拿大渥太华,ON K2K 3J1(电子邮件:tongwen@huawei.com)。P. Y. Zhu 就职于华为技术加拿大有限公司,地址:加拿大渥太华,ON K2K 3J1(电子邮件:peiying.zhu@huawei.com)。X. Shen 就职于加拿大滑铁卢大学电气与计算机工程系,滑铁卢,ON N2L 3G1(电子邮件:sshen@uwaterloo.ca)。H. V. Poor 就职于美国新泽西州普林斯顿大学电气与计算机工程系,普林斯顿 08544(电子邮件:poor@princeton.edu)。L. Hanzo 就职于英国南安普顿大学电子与计算机科学学院,南安普顿 SO17 1BJ(电子邮件:lh@ecs.soton.ac.uk)
MRC全球感染疾病分析中心,伦敦帝国帝国学院传染病流行病学系B统计和建模经济学系,英国健康安全局(UKHSA),C国家生物标准与控制研究所(NIBSC)国家生物学标准研究所(NIBSC),药品和医疗保健产品监管机构,UK DINVENIC and Countun and Countun and Countun and Councement and Councemation and Counce and A.伦敦伦敦市圣乔治的儿科感染和疫苗研究所,英国伦敦大学,伦敦大学,南安普敦大学和国家健康与护理研究所,南安普敦临床研究机构(NIHR)南安普敦临床研究机构和NIHR南安普敦生物医学研究中心,南安普顿医院NHS基金会,UK George,George st Statmpt,NIHR Southams Hospiti伦敦,英国H疫苗疫苗医学发展,科学和临床事务,Pfier Zer Inc,美国宾夕法尼亚州大学维尔,美国I传染病系流行病学,流行病学与人口健康学院,伦敦卫生与热带医学学院,Keppel School,Keppel STHIP,KEPPEL ST,伦敦WC1E 7HT,UK