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向国会提交的报告 - 联邦公路管理局
I. 执行摘要 本报告是根据《两党基础设施法》（BIL）第 13006(d) 节（颁布为《基础设施投资和就业法案》（Pub. L. 117-58，2021 年 11 月 15 日））的要求编写的，该法案指示交通部长制作一份关于先进数字化施工管理系统 (ADCMS) 技术的报告。它讨论了先进技术，例如电子施工 (e-Construction)、三维 (3D) 工程模型、无人机系统 (UAS) 和电子票务 (e-Ticketing)。该报告还包括将新技术发展整合到美国州公路和运输官员协会 (AASHTO) 和联邦公路管理局 (FHWA) 制定的国家设计指南中的建议，并提供了衡量 ADCMS 影响的路线图。联邦公路管理局的“每一天都很重要” (EDC) 计划和交通研究委员会 (TRB) 国家合作公路研究计划 (NCHRP) 制定的《交通部数字项目管理和交付技术能力》报告中的数据和统计资料用于说明各州采用、实施和开发 ADCMS 技术的程度。共收到来自 51 个州交通部 (State DOT) 的 42 份回复，其中 37 份报告称 ADCMS 技术用于建设，2 份报告称 ADCMS 技术用于项目支持，2 份报告称 ADCMS 技术用于其他项目工作。（州交通部包括服务于华盛顿特区的地区交通部）数据显示，几乎所有审查的技术和改进都处于开发或实施的某个阶段，或已被州交通部和交通机构采用。州交通部和交通机构几乎普遍要求进行额外的研究和广泛的现场测试，以展示和评估在实时环境中部署系统的好处和可行性。研究和测试结果对于准确确定最有效的 ADCMS 技术至关重要，这些技术将帮助州交通部和运输机构进行施工管理。还需要进一步研究，以确定部署不同 ADCMS 技术的最合适位置（即实现最大效益），并更好地了解如何将适当的技术与员工的具体能力和项目开发过程相匹配，以确保以最具成本效益的方式实现最大的安全影响。一旦准备好采用，这些技术可能会被纳入教育工作，包括提高州交通部对这些技术如何工作以及如何使用它们来改进施工管理过程的认识所需的推广计划。
美国宇航局太阳物理部门的 OD-SSA 活动
1. 美国国家背景和太阳物理部门的职责 在过去几年中，美国白宫科技政策办公室一直在制定美国国家轨道碎片战略，该战略已编入《国家轨道碎片实施计划》，于 2022 年 7 月发布。该计划涵盖三个领域：1. 碎片减缓 2. 碎片的跟踪和表征 3. 碎片的修复 虽然 NASA 已经确定了涵盖所有这三个领域的职责，但“碎片的跟踪和表征”下的几个项目现在属于 NASA 科学任务理事会太阳物理部门的职权范围。在广泛的组织层面，NASA 已将小型轨道碎片问题确定为机构风险，并分为三个单独的风险： - 空间可持续性：轨道碎片风险 - 空间可持续性：干扰 NASA 运营风险 - 空间可持续性：空间交通管理风险 为了解决和帮助减轻这些风险，NASA 的科学任务理事会 (SMD) 指示太阳物理部 (HPD)： • 开发和部署空间仪器及其他调查，以更好地限制 500 至 1000 公里高度范围内的微碎片环境； • 开发和部署空间仪器及其他调查，以便更好地预测导致轨道碎片在地球大气层中损失的自然过程；以及 • 努力将这些测量结果整合到 NASA 开展的轨道碎片活动中，特别是 NASA 约翰逊基地的轨道碎片项目办公室，并改进空间天气预报。 HPD 已与 NASA 的轨道碎片计划办公室 (ODPO) 合作，帮助解决对小型 (<3 厘米) 轨道碎片群体了解不足的问题。ODPO 是 NASA 轨道碎片工程模型 (ORDEM 3.2) 的管理者，小型 OD 群体的特征最不明显，导致模型中的不确定性最大，是航天器设计中的一个重要成本驱动因素。我们对这些致命不可追踪 (LNT) 物体的缺乏了解，目前对 NASA 在低地球轨道 (LEO) 的运行任务构成了最大威胁，当然也扩展到所有在 LEO 上活动的航天器。如果不了解环境 (SSA)，就无法完全了解 OD，如果不描述碎片群体及其影响，就无法完全了解运行环境 (SSA)。所有这些最好通过利用 HPD 的相关专业知识来完成。小型自然和人造空间物体（轨道碎片 [OD}、微陨石、尘埃）与传统空间天气一起被视为构成空间工作环境 (SWE)，并且是 HPD 空间天气计划的一部分。
复杂系统中数字模型 (DMU) 的成功因素...
致谢 这项工作是我过去几年在德国不来梅空中客车公司数字模型集成团队工作期间所做研究的成果。我可能认为自己很幸运，因为即使经过多年忙碌、紧张和具有挑战性的模型主题专业和研究工作，数字模型仍然像第一天一样令人兴奋，而复杂性方法更是令人兴奋和开拓思维的事业。我特别要感谢我的博士导师、航空工程研究所的 Prof. Dr.-Ing. Dieter Schmitt，感谢他多年来对我工作的支持和信任。我非常感谢他给予我以一种相当不寻常的方式探索模型领域的自由，也感谢他将一项深受工业环境影响的工作转化为科学论文的严谨态度。我要感谢轻质结构研究所的 Prof. Dr.-Ing. Horst Baier 作为第一位审阅者，并感谢他为我选择合适的论文标题提供建议。然后，我要感谢产品开发研究所的 Kristina Shea 教授担任第三位审阅人，并感谢她提供的详细反馈和改进建议。此外，我还要感谢飞行系统动力学研究所的 Florian Holzapfel 教授担任考试委员会主席，并顺利组织处理论文过程。我感谢不来梅的众多同事，他们抽出时间从不同学科的角度提供宝贵见解，为我提供数据和背景材料支持——特别是在我加入公司之前很久就开展的工程模型活动——并在我工作的不同阶段提供反馈和建议。特别值得一提的是，我当时的上司 Ralf Garbade、Thomas Stockhinger 和 Marc-Niels Jaeschke 允许我自由安排我的专业工作和研究，以我认为最方便的方式。我特别感谢 Dieter Weinhauer，他是一位经验丰富、现已退休的飞机开发工程师和经理，从论文开始成型时，他就一直支持我。我特别感谢他提供的宝贵而详细的反馈，以及对我工作各个方面的长期讨论。他极大地增强了我对数字模型的整体理解，包括它在飞机开发中的地位及其潜力。最后但并非最不重要的是，我要感谢我的家人，他们在这些充满挑战但收获颇丰的岁月中一直给予我精神上的支持。我很早就决定用英文写这篇论文。翻译是我自己做的，尽管我尽了最大的努力来正确表达我的想法，但我不能排除错误被忽视的可能性。如果是这样，我为此道歉，并希望文本仍然是可读和可理解的。Stuhr，2008 年 5 月 Walter Richard Dolezal
混合风能加太阳能光伏电站的潜在基础设施成本节省
混合发电厂 (HPP) 有可能通过共享开发（例如许可）和基础设施（例如收集系统）来提高可再生能源系统的价值并降低其成本。先前的研究已经确定了太阳能加储能发电厂的潜在成本节约以及技术和经济性能改进；然而，需要进一步研究来了解特定于风力发电厂的成本驱动因素。在这里，我们分析了一种混合发电厂共享基础设施成本节约的潜力：风能加太阳能光伏 (PV)。其中的基线比较考虑了共置 HPP 与“虚拟”HPP。在这次比较中，我们只考虑成本，而不考虑运营能力；因此，虚拟 HPP 在成本方面可以被认为在功能上等同于单一发电（风能加太阳能光伏）技术的组合，因此这些发现适用于混合发电厂与非混合发电厂的比较。我们进一步研究了风能和太阳能光伏系统平衡 (BOS) 组件本身的成本扩展，以及在 HPP 场景中的成本扩展。为了进行此分析，我们开发了一个新的开源 Python 成本建模工具：混合系统平衡 (BOS) 系统工程模型 (HybridBOSSE)。我们的基准成本假设显示，对于共置的 200 兆瓦风能加太阳能光伏混合电厂（100 兆瓦风能加 100 兆瓦太阳能光伏），与“虚拟”（非共置）200 兆瓦风能加太阳能光伏电厂相比，BOS 成本可能节省 11.8%（反映风能 + 太阳能电厂总成本的约 4%）。在某些电厂规模（50 兆瓦）下，BOS 的节省可以达到 16%。我们还表明，共享物理组件的最大成本降低来自变电站和电网连接，而成本节约的潜力在很大程度上取决于项目规模（影响项目总成本和百分比成本节约）。我们根据早期的行业反馈，对软成本（如管理、开发、许可）的降低做出了一些假设，并模拟了这些假设对 HPP 的成本节约机会的影响。我们希望这将为围绕 HPP 可能的成本节约进行更广泛的行业讨论提供一个起点，我们鼓励随着行业的成熟，进一步反馈以完善和更新这些假设。这项工作表明，从节约成本的角度来看，HPP 提供了额外的价值，并为开发人员和学术界提供了工具，用于分析他们自己对 HPP 成本的假设对成本的影响。本文介绍的方法和结果展示了一种新功能，可以确定哪些 HPP 方案可以提供最大的成本降低机会，并为更广泛的开发人员和研究人员社区提供开源建模功能。
太空飞行对地球大气的影响
I.序言中的新空间技术和轨道上的商业机会导致了一个成倍增长且快速变化的全球空间行业。火箭发射并重新进入卫星和上层阶段，将气体和气溶胶散发到从地球表面到低地轨道的大气中的每一层。这些排放可能影响气候，臭氧水平，中层云彩，地面天文学和热层/电离层组成。空间行业的增长率令人印象深刻：发射和重新进入质量通量最近大约每三年增加一倍（Lawrence等，2022）。太空活动将继续增加到2040年的数量级（Ambrosio and Linares，2024年）。空间行业正在由大型低地轨道（LEO）卫星星座进行转换，因此到2040年计划的系统将需要每年推出10,000多颗卫星，并将其处置到大气中。由液态天然气（LNG）燃料发动机提供动力的重型升力火箭将在2040年到2040年（Dominguez等，2024）主导。空间行业排放到大气的范围和特征正在从根本上增长和变化（Shutler等，2022）。估计发射和再入气溶胶排放量表明，许多计划的大型LEO星座将需要从当前的3,500 Tyr -1增加到30,000 Tyr -1到2040年的发射吨位（Shutler等人，2022年）。火箭燃烧的排放将随着有效载荷而增加。努力。从汽化的空间碎片和用过的火箭阶段回归的排放量将从目前的每年1,000吨增加到每年30,000吨以上（Shulz and Glassmeier 2021）。到2040年，进入平流层的发射和再入颗粒物（黑碳和金属氧化物）排放的总全局通量将与自然的气象背景通量相媲美。这些估计值不包括新轨道中新空间系统的不确定但可能有重要的发射要求，例如Meo（中等地球轨道）和地理赤道轨道（地球赤道轨道），也可能是月球或火星探索的积极进程。面对太空飞行排放的构成和化学差距，发射和重新进入的排放率正在发生。对大型LNG火箭的排放和影响知之甚少。最近发现，构成天然平流层硫酸盐层的10％的颗粒中已经存在了重新进入空间碎屑的金属，这强调了迫切需要了解重新进入的即将到来的数量级如何影响大气（Murphy等人，2023年）。显而易见的是，总体上缺乏评估未来太空排放影响所需的科学和工程模型，工具和数据。小组确定了对现象的基本科学理解的关键差距，包括建模技术和知识差距：应对这些日益严重的关注，在2021年，Surendra P. Sharma博士，NASA AMES研究中心，组织和领导多机构工作组（Martin Ross博士，航空航天公司Martin Ross博士； Karen Rosenlof博士； Karen Rosenlof博士，NOAA/CSL，NOAA/CSL（NOAA/CSL）科罗拉多州哥伦比亚大学的Kostas Tsigaridis；
太空飞行对地球大气的影响
I. 序言 新的太空技术和轨道商业机会催生了全球航天产业的指数级增长和快速变化。火箭发射、卫星再入和上级火箭将气体和气溶胶排放到从地球表面到低地球轨道的每一层大气层中。这些排放可能会影响气候、臭氧水平、中层云量、地面天文学以及热层/电离层成分。航天产业的增长速度令人印象深刻：发射和再入质量通量最近每三年翻一番（Lawrence 等人，2022 年）。根据行业预测，到 2040 年，太空活动将继续增加至少一个数量级（Ambrosio 和 Linares，2024 年）。大型低地球轨道 (LEO) 卫星星座正在改变航天产业，因此到 2040 年，计划中的系统每年将需要发射和处置超过 10,000 颗卫星到大气层中。到 2040 年，以液化天然气 (LNG) 燃料发动机为动力的重型运载火箭预计将成为发射活动的主导 (Dominguez 等人，2024)。航天工业向大气排放的范围和性质正在急剧增长和变化 (Shutler 等人，2022)。发射和再入气溶胶排放量估计表明，到 2040 年，许多计划中的大型低地球轨道星座将需要将发射吨位从目前的 3,500 tyr -1 增加到 30,000 tyr -1 以上 (Shutler 等人，2022)。火箭燃烧排放量将与有效载荷同步增加。蒸发空间碎片和废火箭级的再入排放量将从目前的每年 1,000 吨增加到每年 30,000 吨以上 (Shulz 和 Glassmeier 2021)。到 2040 年，全球发射和再入大气层颗粒物（黑碳和金属氧化物）排放到平流层的总通量将与自然陨石背景通量相当。这些估计不包括不确定但可能很重要的发射要求，例如 MEO（中地球轨道）和 GEO（地球静止赤道轨道）等轨道上的新太空系统或积极的月球或火星探索计划。发射和再入大气层排放量的上升是在人们对航天排放的成分和化学成分存在广泛知识缺口的情况下发生的。人们对大型液化天然气火箭的排放和影响知之甚少。最近发现，重返大气层的太空碎片中的金属已经存在于构成天然平流层硫酸盐层的 10% 颗粒中，这强调了迫切需要了解未来重返大气层数量级的增加将如何影响大气（Murphy 等人，2023 年）。显然，总体上缺乏评估未来航天排放影响所需的科学和工程模型、工具和数据。知识差距：为了应对这些日益增长的担忧，2021 年，Surendra P. 博士美国宇航局艾姆斯研究中心的 Sharma 组织并领导了一个多机构工作组（航空航天公司的 Martin Ross 博士、NOAA/CSL（美国国家海洋和大气管理局/化学科学实验室）的 Karen Rosenlof 博士、科罗拉多大学 NOAA CSL 化学与气候过程组的 Chris Maloney 教授、哥伦比亚大学的 Kostas Tsigaridis 以及 GISS/NASA（戈达德空间研究中心/美国国家航空航天局）的 Gavin Schmidt 博士），在美国宇航局内部资金（地球科学部）的支持下，分析了预测发射和再入排放全球影响的模型的有效性和可信度，以及可用于验证这些模型的数据。该小组确定了对该现象的基本科学理解方面的关键差距，包括建模技术和
工程性动物模型的多余jak2 v617f突变体等位基因负担
多性疾病Vera（PV）是一种慢性骨髓增生性新血浆（MPN），其特征是红细胞过量。超过95％的PV患者疾病是由JAK2 V617F突变驱动的。虽然JAK2 V617F突变小鼠模型为PV生物学提供了机械见解，但这些模型中的大多数呈现出比在PV患者中发现的JAK2 V617F的变体等位基因频率（VAF）高得多的突变细胞负担。因此，当前的PV小鼠模型对PV DE Velopment的最早阶段的了解有限，包括疾病表现所需的最小突变细胞负担是什么。为了避免这些局限性，我们开发了一种使用CRISPR/CAS9同源指导修复（HDR）的PV的工程模型，以使JAK2 V6717F突变突变到人类CD34 +细胞的内源性基因座。Xenograftage靶向细胞进入NSGS小鼠，在体内概括了人类PV病理。我们使用此工具来解决两个问题：（i）生成PV病理所需的最小突变体VAF是什么，并且（ii）起源细胞的发育环境会影响MPN的疾病轨迹。该模型提供了一种有价值的临床前工具，可以在体内测试新的PV疗法，并在主要患者样品受到限制或不可用时研究PV的开发和进展。脊髓增生性肿瘤（MPN）是由造血干细胞和祖细胞（HSPC）中获得的体细胞突变驱动的，其特征是一个或多个髓样谱系的异常增殖。JAK2 V617F突变是MPN的反复驱动器。1,2 MPN可以作为多性心血症垂直（PV；过量的红细胞），必需的血小板细胞（ET；多余的血小板）或骨髓纤维化（MF；骨髓纤维化）。3-5然而，JAK2 V617F突变细胞的负担在患者中差异很大，并且可以诱导VAF非常低的临床表型。6,7在PV中，超过95％的患者将JAK2 V617F作为驱动致病性突变，但在某些患者中，突变负担可能低于3％VAF。 8尚不清楚这种低突变细胞负担如何产生MPN病理。 当前的JAK2 V617F小鼠建模策略利用复古病毒转导，9,10个转基因等位基因，11或遗传敲入（KI）模型。 12,13然而，这些模型中的大多数产生了高JAK2 V617F突变频率，这些突变频率不能准确反映PV患者的克隆轨迹。 为了超越小鼠模型的局限性，我们最近开发了从MPN患者移植CD34 +细胞的方法，以产生患者衍生的异种移植物（PDX）。 在MF的情况下，对患者衍生的CD34 +细胞的异型范围能够传播基因型，表型和关键患者病理，例如PDX中的网状纤维化。 14然而，尝试从PV患者产生PDX的尝试不太成功，植入率很差和可获得的CD34 +细胞数量有限6,7在PV中，超过95％的患者将JAK2 V617F作为驱动致病性突变，但在某些患者中，突变负担可能低于3％VAF。8尚不清楚这种低突变细胞负担如何产生MPN病理。当前的JAK2 V617F小鼠建模策略利用复古病毒转导，9,10个转基因等位基因，11或遗传敲入（KI）模型。12,13然而，这些模型中的大多数产生了高JAK2 V617F突变频率，这些突变频率不能准确反映PV患者的克隆轨迹。为了超越小鼠模型的局限性，我们最近开发了从MPN患者移植CD34 +细胞的方法，以产生患者衍生的异种移植物（PDX）。在MF的情况下，对患者衍生的CD34 +细胞的异型范围能够传播基因型，表型和关键患者病理，例如PDX中的网状纤维化。14然而，尝试从PV患者产生PDX的尝试不太成功，植入率很差和可获得的CD34 +细胞数量有限
使用生物技术在番茄中创建或转移新颖性状
番茄（Lycopersicon esculentum）通常被认为是植物育种成功的典型，并且通过使用生物技术而有可能进一步证明。对番茄作为基因工程模型系统的兴趣部分是由于过去50年来对Lycopersicon属所做的大量工作。这项工作包括收集乳杆菌及其野生亲戚的种质，创建染色体的添加和易位库存，发现或创建> 1200个单基因突变体（Stevens and Rick。1986）。 从野生种类的抗性基因转移。 为突变体或抗性基因的数量创建了近乎异构的线，以及clas -sical遗传图的发展（Tanksley等，1990）。 具有> 300个标记物，包括突变体，同工酶和抗性基因。 番茄作为研究系统的吸引力也是由于该物种将其用于基因工作的特征。 L. esculentum及其野生亲属是二倍体物种，2n = 24，并且适合局部逻辑研究。 L. esculentum易于自我授粉或交叉，以相对较高的种子组融合。 L. esculentum具有相对较小的基因组（0.7 pg）。 几乎没有重复的基因座（Rick，1971； Tanksley等，1987）。 关于L. esculentum及其野生亲戚的种植，遗传学和生物学的绝佳中心资源是“ The Tomato Crop”（Astherton and Rudich，1986）。 可以在番茄遗传合作社的年度出版报告中找到Lycopersicon可用的植物材料清单。1986）。从野生种类的抗性基因转移。为突变体或抗性基因的数量创建了近乎异构的线，以及clas -sical遗传图的发展（Tanksley等，1990）。具有> 300个标记物，包括突变体，同工酶和抗性基因。番茄作为研究系统的吸引力也是由于该物种将其用于基因工作的特征。L. esculentum及其野生亲属是二倍体物种，2n = 24，并且适合局部逻辑研究。L. esculentum易于自我授粉或交叉，以相对较高的种子组融合。L. esculentum具有相对较小的基因组（0.7 pg）。几乎没有重复的基因座（Rick，1971； Tanksley等，1987）。关于L. esculentum及其野生亲戚的种植，遗传学和生物学的绝佳中心资源是“ The Tomato Crop”（Astherton and Rudich，1986）。可以在番茄遗传合作社的年度出版报告中找到Lycopersicon可用的植物材料清单。在最近的一篇文章中。Hille等。 （1989）总结了在番茄改善中最广泛的术语意义上的生物技术。 而不是在这篇出色的文章中重复材料。 本讨论的重点是概述新兴技术用于番茄改进的能力和潜在价值。 使用分子开发在两种分子技术上使用分子发展中的进展。 使用TI介导的基因转移的RFLP图创建/使用RFLP图以及将外源DNA引入植物基因组。 如果人们还考虑了“生物技术”的标题培养，则也可以考虑原生质体融合和再生的植物改善的可能性。 当前的番茄RFLP图可能是较高的植物基因组中最合理的图（Tanksley等，1990）。 一旦创建。 RFLP地图有几种用于植物改进的用途。 该地图可用于定位和识别感兴趣基因的分子制造商（年轻和坦克。Hille等。（1989）总结了在番茄改善中最广泛的术语意义上的生物技术。而不是在这篇出色的文章中重复材料。本讨论的重点是概述新兴技术用于番茄改进的能力和潜在价值。使用分子开发在两种分子技术上使用分子发展中的进展。使用TI介导的基因转移的RFLP图创建/使用RFLP图以及将外源DNA引入植物基因组。如果人们还考虑了“生物技术”的标题培养，则也可以考虑原生质体融合和再生的植物改善的可能性。当前的番茄RFLP图可能是较高的植物基因组中最合理的图（Tanksley等，1990）。一旦创建。RFLP地图有几种用于植物改进的用途。该地图可用于定位和识别感兴趣基因的分子制造商（年轻和坦克。1989）。 曾经已经确定了紧密连接的分子标记。 标记可用于间接筛选感兴趣的基因。 ，因此促进了所需的主要基因的快速转移，同时最大程度地减少了连锁阻力（Tanksley等。1989; Tanksley，1989）。 RFLP映射可以进一步用于识别与重要定量性状相关的基因组区域。1989）。曾经已经确定了紧密连接的分子标记。标记可用于间接筛选感兴趣的基因。，因此促进了所需的主要基因的快速转移，同时最大程度地减少了连锁阻力（Tanksley等。1989; Tanksley，1989）。RFLP映射可以进一步用于识别与重要定量性状相关的基因组区域。一旦确定了这些区域，就可以使用该信息来促进影响定量特征的基因的转移（Paterson等，1988; Tanksley等人.. 1989）。