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微机电系统 (MEMS)
微机电系统（MEMS）是指一组微秒和执行器，它们能够感知其环境，并能够通过微电路控制对环境的变化做出反应。除了传统的微电子封装外，它们还包括将用于命令信号的天线结构集成到微机电结构中，以实现所需的传感和致动功能。该系统还可能需要微电源、微继电器和微信号处理单元。微元件使系统更快、更可靠、更便宜，并能够集成更复杂的功能。20世纪90年代初，MEMS随着集成电路（IC）制造工艺的发展而出现，其中传感器、执行器和控制功能在硅片上共制。此后，在政府和工业界的大力推动下，MEMS的研究取得了显著进展。除了一些集成度较低的 MEMS 器件（如微加速度计、喷墨打印机头、投影微镜等）的商业化外，更复杂的 MEMS 器件的概念和可行性也已提出并得到验证，可用于微流体、航空航天、生物医学、化学分析、无线通信、数据存储、显示、光学等各个领域 [1,2]。MEMS 的一些分支，如微光机电系统 (MOEMS)、微全分析系统 (µ TAS) 等，由于其潜在的应用市场，已经吸引了大量的研究兴趣。截至
这是作者接受的文章版本。 IEEE发布的最终版本是A.T-J。 Akem，G。Fraysse和M. Fiore，“加密流量
摘要 - 加密的交通分类（ETC）已成为机器学习（ML）方法的重要领域。但是，大多数现有的SOTICT要么基于收集的网络数据或在线依赖于离线等等，要么在软件定义网络（SDN）的控制平面中运行的模型，所有这些模型都不以线速率运行，并且将无法满足现代网络中时间敏感应用程序的延迟要求。这项工作利用了数据平面可编程性的最新进展，以实现可编程开关的实现，并具有很高的吞吐量和低延迟。所提出的解决方案包括（i）一个etc-感知的随机森林（RF）建模过程，其中仅根据数据包大小和数据包到达时间进行基于功能，以及（ii）将训练有素的RF模型编码到生产级P4可编程开关中。在40 GBPS的背景流量的情况下，使用3个带有Intel Tofino开关的实验的加密流量数据集评估了建议的内开关等框架的性能。结果表明，该解决方案如何达到高达95％的高分类精度，并以亚微秒延迟，而平均消耗少于可用的开关硬件资源的10％。索引术语 - 加密流量分类，机器学习，可编程开关，P4，随机森林
用活动摄像头在夜间看到运动
我们专注于一项非常具有挑战性的任务：在夜间动态场景时进行成像。大多数以前的方法都依赖于常规RGB摄像机的低光增强。，他们不可避免地会在夜间长时间的长时间和动作场景的动作模糊之间面临困境。事件摄像机对动态变化的反应，其时间分辨率较高（微秒）和较高的动态范围（120dB），提供了替代解决方案。在这项工作中，我们使用活动摄像头提出了一种新颖的夜间动态成像方法。具体来说，我们发现夜间的事件表现出时间段落的特征和空间非平稳分布。conse-我们提出了一个夜间活动重建网络（NER-NET），主要包括可学习的事件时间戳校准模块（LETC），以使临时尾随事件和非均匀照明式落后事件保持一致，以稳定事件的spatiotalmorporal分布。此外，我们通过同轴成像系统构建了配对的真实低光事件数据集（RLED），这包括空间和时间对齐的图像GTS和低光事件的64,200个。广泛的实验表明，在视觉质量和泛化能力方面，所提出的方法优于最先进的方法。
分子动力学揭示 DNA 诱导的动态开关触发 CRISPR-Cas12a 的激活
摘要：CRISPR-Cas12a 是一种基因组编辑系统，最近也被用于核酸检测，有望通过 DETECTR 技术诊断 SARS-CoV-2 冠状病毒。在这里，多微秒分子动力学的集合表征了允许 CRISPR-Cas12a 中进行核酸处理的关键动态决定因素。我们表明，DNA 结合会诱导 Cas12a 构象动力学的转换，从而激活外周 REC2 和 Nuc 结构域以使核酸能够裂解。模拟表明，Nuc 结构域的大振幅运动可能有利于系统向 DNA 裂解的构象激活。在这个过程中，REC 叶起着关键作用。因此，REC 和 Nuc 的联合动力学显示出引发 DNA 靶链向催化位点构象转变的趋势。最值得注意的是，REC2 区域和 Nuc 结构域的高度耦合动力学表明 REC2 可以充当 Nuc 功能的调节器，类似于之前在 CRISPR 相关核酸酶 Cas9 中的 HNH 结构域中观察到的情况。这些相互的结构域动力学可能对于 DNA 的非特异性结合至关重要，从而对于 DETECTR 技术的潜在机制功能至关重要。考虑到 REC 是系统特异性的关键决定因素，我们的发现为未来旨在表征其在 CRISPR-Cas12a 中的功能的生物物理研究提供了合理基础。总体而言，我们的成果推进了我们对 CRISPR-Cas12a 机制的理解，并为改进基因组编辑和病毒检测的新工程努力提供了依据。■ 简介
最初发表于：Saha, Aakash;阿兰特斯（Paul R）；许罗海恩 V； Narkhede，Yogesh B；吉内克，马丁；巴勒莫，朱莉娅（2020 年）。分子动力学
摘要：CRISPR-Cas12a 是一种基因组编辑系统，最近也被用于核酸检测，有望通过 DETECTR 技术诊断 SARS-CoV-2 冠状病毒。在这里，多微秒分子动力学的集合表征了允许 CRISPR-Cas12a 中进行核酸处理的关键动态决定因素。我们表明，DNA 结合会诱导 Cas12a 构象动力学的转换，从而激活外周 REC2 和 Nuc 结构域以使核酸能够裂解。模拟表明，Nuc 结构域的大振幅运动可能有利于系统向 DNA 裂解的构象激活。在这个过程中，REC 叶起着关键作用。因此，REC 和 Nuc 的联合动力学显示出引发 DNA 靶链向催化位点构象转变的趋势。最值得注意的是，REC2 区域和 Nuc 结构域的高度耦合动力学表明 REC2 可以充当 Nuc 功能的调节器，类似于之前在 CRISPR 相关核酸酶 Cas9 中的 HNH 结构域中观察到的情况。这些相互的结构域动力学可能对于 DNA 的非特异性结合至关重要，从而对于 DETECTR 技术的潜在机制功能至关重要。考虑到 REC 是系统特异性的关键决定因素，我们的发现为未来旨在表征其在 CRISPR-Cas12a 中的功能的生物物理研究提供了合理基础。总体而言，我们的成果推进了我们对 CRISPR-Cas12a 机制的理解，并为改进基因组编辑和病毒检测的新工程努力提供了依据。■ 简介
制造业 BRN 报告合并 - DOE 科学办公室
0D 零维 1D 一维 2D 二维 3D 三维 AFM 原子力显微镜 AI 人工智能 AM 增材制造 AMO DOE 先进制造办公室 aPPO 无定形聚环氧丙烷 BES DOE 基础能源科学办公室 BRN 基础研究需求 CAMERA 能源研究应用高级数学中心 CT 计算机断层扫描 DFT 密度泛函理论 DOE 能源部 DPD 耗散粒子动力学 EDS 能量色散 x 射线光谱 EJ 艾焦耳 FEL 自由电子激光器 fs 飞秒 GHG 温室气体 HEDM 高能衍射显微镜 HPC 高性能计算 HTE 高通量实验 iPPO 环氧丙烷等规聚合 IR 红外 LED 发光二极管 Li 锂 MAS 魔角旋转 ML 机器学习 MOF 金属有机骨架 MS 质谱或微秒 NIST 美国国家标准与技术研究所 NOx 氮氧化物 NSLS 美国国家同步加速器光源 PCAST 总统科学技术顾问委员会 PDF 对分布函数 PRD 重点研究方向 ps 皮秒 R&D 研究与开发 s 秒 SAXS 小角度 x 射线散射 SEM 扫描电子显微镜/显微镜 SLM 选择性激光熔化 ssNMR 固态核磁共振 TEM 透射电子显微镜/显微镜 YAG 钇铝石榴石
迷人的魅力，美丽的底部和夸克 - 格鲁恩等离子体在大型强子对撞机时代Santosh K. Das 1和Raghunath Sahoo 2摘要：
迷人的魅力，美丽的底部和夸克 - 格鲁恩等离子体在大型强调对撞机时代Santosh K. Das 1和Raghunath Sahoo 2摘要：在通过大爆炸创造了我们宇宙的几微秒之后，原始物质被认为是Matter-Matter Matter Matter-Matter-Matter-Matter-Matter-Matter-Matter-Matter-Matter-Matter-Matter-Matter-Matter-Matter-Matter-Matter-Matter-tocark和Gluons and Gluons and Gluons of Corcark和Gluons的汤。这将在实验室中通过以超相关速度碰撞重核来创建。可以在相对论重的重离子撞机（RHIC），美国纽约，纽约，美国纽约州布鲁克哈文国家实验室和大型的Hadron Collider（LHC）的Quark和Gluons的等离子体，称为Quark-Gluon等离子体（QGP）。重的夸克，即魅力和底部夸克，被认为是表征QGP的新型探针，因此被认为是量子染色体动力学（QCD）物质。重型夸克传输系数在理解QGP的性质中起着重要作用。核抑制因子和椭圆流的实验测量可以限制重夸克传输系数，这是现象学研究的关键成分，它们有助于解散不同的能量损失机制。我们对QGP中的重夸克阻力和扩散系数进行了总体视角，并讨论了它们的潜力，作为解散不同的强调机制的探针，并探测了在非中央重型离子碰撞中产生的初始电磁场。对未来测量结果进行了实验观点，并特别强调了重型风味，这是新技术发展的下一代探针。关键词：大爆炸，夸克 - 杜伦等离子体，重型离子碰撞，重型风味
用于近红外光电探测器的锗异质结
摘要：二维石墨烯薄膜和石墨烯衍生物在光电应用方面有巨大的潜力，引起了广泛的兴趣。然而，提高基于石墨烯薄膜和石墨烯衍生物的光电探测器性能仍然是一个巨大的挑战。通过用垂直取向石墨烯 (VOG) 替换石墨烯薄膜，然后用石墨烯量子点 (GQDs) 功能化，在锗 (Ge) 异质结 (指定为 GQDs/VOG/Ge) 上组装一个功能性 VOG，用于近红外光探测。GQDs 和 VOG 在光吸收和电子传输方面的协同效应增强了光电探测器的性能。对 VOG 进行功能修饰是调控 VOG 费米能级、增加肖特基结的内建电势以及促进光生电子和空穴对分离的有效方法。制成的光电探测器在波长 1550 nm 处表现出优异的响应度 (1.06 × 10 6 AW − 1 ) 和探测度 (2.11 × 10 14 cm Hz 1/2 W − 1 )。对光响应的研究表明，响应速度具有微秒的上升/下降时间，并且具有优异的可重复性和长期稳定性。结果揭示了一种制造高性能石墨烯基光电探测器新结构的简单策略。关键词：GQD、垂直取向石墨烯、锗、协同效应、内置电位、光电探测器■简介
半导体量子处理器中的量子比特读出
量子比特读出是量子计算机中需要在单个量子比特上实现的三个基本量子操作之一，它具有一量子比特门和二量子比特门。获得具有合理保真度的量子计算结果至关重要。它对于容错量子计算和量子纠错 (QEC) 协议也至关重要，因为它允许见证和追溯计算流程中发生的错误 [1]。在半导体量子电路中，要求量子比特读出保真度高于 99%，速度低于每发一微秒，以保证 QEC 效率并确保具有竞争力的计算运行时间。此外，为了在运行算法时调整测量性能 [4]，需要进行重复 [2] 或量子非破坏性测量 [3]。自旋读出操作的关键性能系数是保真度（或检测效率）、速度（必须快于弛豫时间 T1）以及能够执行读出所需的基本组件数量（储存器、量子点等）。直接测量量子点中捕获的单个电子自旋产生的磁场是一项非常具有挑战性的任务，2000 年初的一项“绝技”实验已经证明了这一点 [5]。除了复杂性之外，它还相当慢（ms），与量子计算不兼容。在半导体中，自旋读出是通过将自旋转换为电荷信息来执行的，并在接近 µs 的时间尺度上探测电子的电荷特性。
Dilithium Post 的高吞吐量 GPU 实现...
摘要。数字签名是各种协议中提供完整性和真实性的基本构建块。量子计算的发展引发了人们对传统签名方案所提供的安全保障的担忧。CRYSTALS-Dilithium 是一种基于格密码学的高效后量子数字签名方案，已被美国国家标准与技术研究所选为标准化的主要算法。在这项工作中，我们提出了 Dilithium 的高吞吐量 GPU 实现。对于单个操作，我们采用一系列计算和内存优化来克服顺序约束、减少内存使用和 IO 延迟、解决银行冲突并缓解管道停顿。这为每个操作带来了高且平衡的计算吞吐量和内存吞吐量。在并发任务处理方面，我们利用任务级批处理来充分利用并行性并实现内存池机制以实现快速内存访问。我们提出了一种动态任务调度机制来提高多处理器占用率并显着缩短执行时间。此外，我们采用异步计算并启动多个流来隐藏数据传输延迟，并最大限度地发挥 CPU 和 GPU 的计算能力。在所有三个安全级别中，我们的 GPU 实现在商用和服务器级 GPU 上实现了超过 160 倍的签名加速和超过 80 倍的验证加速。这为每个任务实现了微秒级的摊销执行时间，提供了一种适用于实际系统中各种应用的高吞吐量和抗量子解决方案。