1A COSTANZO ANGELO DI VITA GIORGIA LOPEZ DIEGO MAIO NICOLO' VENTURA FEDERICO 1B ABRAMO FRANCESCO GRESTA NICOLO' LEONARDI ALFIO MUSUMECI FRANCESCO PARISI ANDREA 1C IMBROSCIANO GIULIA PERDICARO FABRIZIO SCALIA DARIO SIRACUSA FRANCESCO 1D CALTABIANO DAMIANO COCO GIUSEPPE FRANCESCO JUROR FRANCESCO NUNZIO MARANO ANDREA
我们提出了一种方案,利用数值“精确”分层运动方程 (HEOM) 中的准静态亥姆霍兹能量,评估在时间相关外力作用下与热浴耦合的系统的热力学变量。我们计算了不同温度下与非马尔可夫热浴强耦合的自旋系统产生的熵。我们表明,当外部扰动的变化足够缓慢时,系统总会达到热平衡。因此,我们基于 HEOM 计算了等温过程的玻尔兹曼熵和冯诺依曼熵,以及准静态平衡系统的各种热力学变量,例如内部能量、热量和功的变化。我们发现,尽管玻尔兹曼和冯诺依曼情况下的系统熵作为系统-浴耦合强度的函数的特征相似,但总熵产生的特征完全不同。在玻尔兹曼情况下,总熵产生总是正的,而在冯·诺依曼情况下,如果我们选择整个系统的热平衡状态(未分解的热平衡状态)作为初始状态,则总熵产生为负。这是因为冯·诺依曼情况下的总熵产生没有适当考虑系统-浴相互作用的熵贡献。因此,必须使用玻尔兹曼熵来研究完全量子状态下的熵产生。最后,我们检查了 Jarzynski 等式的适用性。
在"⼤脑与机器"这⼀跨学科领域,通信⼯程的最新进展凸显了神经架构对⼯程进展的影响。这促使⼈们开始探索脑启发计算技术,尤其是⽣物识别(BCI)技 术。这些系统促进了活体⼤脑与外部机器之间的双向通信,能够读取⼤脑信号并将其转换为任务指令。此外,闭环BCI 还能以适当的信号刺激⼤脑。该领域的研 究涉及多个学科,包括电⼦学、光⼦学、材料科学、⽣物兼容材料、信号处理和通信⼯程。低维材料(尤其是⽯墨烯等⼆维材料)的特性进⼀步增强了脑启发电 ⼦学的吸引⼒,这些特性是未来类脑计算设备的基础。在⽣物识别(BCI)领域,通信⼯程在促进⼈脑与计算系统在数字通信、物联⽹、新兴技术、空间和IoX 设 备融合等不同领域进⾏⽆缝信息交换⽅⾯发挥着⾄关重要的作⽤。光⼦学和光⼦集成电路(PIC)是这⼀多学科研究中不可或缺的⼀部分,可为⽣物识别(BCI) 提供⾼速、节能的通信和⼀系列优势,包括⾼速数据传输、低功耗、微型化、并⾏处理和光刺激。这些特性使光⼦学成为⼀项前景⼴阔的技术,可推动脑机接⼝ 的发展,并在神经科学和神经⼯程领域实现新的应⽤。
https://www.mos.gov.cn/kjbgz/202402402_,1898,hhtml)https://www.mos.gov.cn/kjbgz/202402402_,1898,hhtml)
脑机接口作为大脑和外部设备信息交互的渠 道 , 是前沿脑科学和重要脑疾病诊治的底层核心 工具 . 脑机接口是生物技术和信息技术交叉融合 的颠覆性技术 , 其技术研发和落地应用是一个复 杂的系统工程 , 包括神经电极、芯片、算法、通讯、 植入等核心器件和关键技术 , 涵盖微电子、神经 科学、材料学、计算机科学、临床医学、伦理学 等多学科交叉 . 因此 , SCIENCE CHINA Informa-
[9] 刘洋 , 刘东远 , 张耀 , 等 .面向脑机接口应用的便携式 fNIRS 拓 扑成像系统:全并行检测与初步范式实验 [J].中国激光 , 2021, 48 (11): 1107001.Liu Y, Liu D Y, Zhang Y, et al.A portable fNIRS - topography system for BCI applications: full parallel detection and pilot paradigm validation[J].Chinese Journal of Lasers, 2021, 48(11): 1107001.
回归因子预处理的信号中分别提取了常用的 fNIRS 特征 , 并比较了它们的质量 。 结果表明 , 基于 GLM 的方法能够对大脑活动提供更好的单次实验评估 ,