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【研究成果速递】IEEE Systems Journal：切换图下的分布式贝叶斯估计问题研究

近日，数学学院李忘言副教授团队在分布式状态估计与多源信息融合领域取得新进展，相关研究成果以“Performance-Driven Consensus-Based Distributed Bayesian Filtering Over Switching Topologies”为题在国际期刊《IEEE Systems Journal》在线发表（DOI: 10.1109/JSYST.2026.3694762）。上海理工大学基础学部数学学院为该论文的第一单位，合作作者包括硕士研究生冯焱，硕士毕业生胡玉如、吴励锋，管理学院魏国亮教授以及澳大利亚新南威尔士大学Jie Bao教授。本研究面向非线性系统下的分布式信息融合与状态估计问题展开研究。如何利用多个传感器协同感知未知目标，并获得准确可靠的全局状态估计，是智能感知、无人系统、机器人协同等领域的重要科学问题。这一过程可以类比为"盲人摸象"：每位“盲人”相当于分布式网络中的一个节点，他们围绕大象站立，每个人只能获取局部信息，因此仅凭单个节点无法准确判断大象的整体形态。与此同时，“盲人们”的位置并非固定不变，相当于位置拓扑网络发生切换。针对上述挑战，该研究提出了一种性能驱动的分布式贝叶斯滤波新方法。该方法基于Chernoff融合理论，构建了适用于切换拓扑网络的分布式融合算法；提出了协作一致可观测性（Cooperatively Uniform Observability）条件，为切换拓扑网络环境下分布式滤波系统的稳定性分析提供了新的思路；进一步建立了性能驱动的融合权值优化方法，实现了网络可观测性与估计性能的并行优化。最后，目标跟踪仿真实验进一步验证了该方法的有效性，与传统固定权值融合算法相比，所提出的方法能够提高目标状态估计性能，具有良好的工程应用前景。不同一致性步数下 PDA-CDCF 的 PRMSE 与 VRMSE 对比结果图论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11585813

2026-07-14
【研究成果速递】PRF：类变色龙流体超构材料的发现

近日，上海理工大学基础学部物理学院青年教师杨福宝博士与合作者，在流体动力学超构材料领域取得新进展：提出并实验验证了一类基于有效极端黏度各向异性的“类变色龙”流体超构材料，可随背景黏度或背景结构变化保持外部流场无扰动，同时增强核心区域流速。相关研究成果以“Effective Extreme Viscosity Anisotropy Enables Environment-Adaptive and Geometry-Arbitrary Hydrodynamic Metamaterials”为题，在物理学期刊《物理评论流体》[Physical Review Fluids 11, 064101 (2026)]上刊发，上海理工大学基础学部物理学院为该论文的第一单位。图：Hele-Shaw流体超构聚集器在不同环境下的示意图。背景环境变化后，自由形状超构壳层仍保持外部流场无扰动，并增强核心区域流速。精准操控液体流动是靶向药物输送、生物医学分析和芯片实验室等应用的重要基础。近年来，流体动力学超构材料为流场隐身、聚集、旋转和多功能切换提供了新路径，但多数被动设计依赖特定背景环境和规则几何。当背景黏度、孔隙结构或器件形状发生改变时，预设参数与环境之间的匹配关系容易被破坏，进而引起压力场畸变和流线偏折，限制了其在复杂动态场景中的应用。因此，能够像变色龙适应外界环境一样随背景变化保持功能稳定的“类变色龙”流体超构材料，成为实现鲁棒液体调控的一条重要思路。针对上述挑战，该研究从低雷诺数下的Hele-Shaw流动模型出发，利用微通道高度调制和固体屏障设计实现有效极端黏度各向异性。其中，增大径向通道高度可显著降低径向流阻，使径向等效黏度趋近于零；固体屏障可阻断切向流动，使切向等效黏度趋近于无穷大。由此形成的超构壳层性能在数学上与背景黏度解耦，因此能够在环境变化时自动保持外部流场“隐身”。这种随环境改变而保持流体调控功能不变的“类变色龙”响应，使器件既具备环境自适应能力，又可借助变换理论从规则圆形壳层推广至自由形状壳层。二维和三维有限元仿真表明，在背景黏度变化或背景结构加入周期性柱阵的情况下，该自由形状超构壳层外部区域的压力场和速度场仍与无器件参考系统高度一致，核心区域流速则得到增强。实验中，研究使用甘油和染色墨迹进行流动可视化，在原始背景与加入柱阵后的背景中均观察到外部流线保持平直；穿过核心区域的墨迹前沿运动更快，定量验证了核心流动加速效应。该成果展示了“类变色龙”流体超构材料在复杂环境中的鲁棒调控潜力，有望服务于微流控芯片中的局域混合、分离、液滴生成以及不同黏度液体的协同输运。论文链接：https://doi.org/10.1103/7r2w-vzyj

2026-06-24
【研究成果速递】PRL：扩散系统中“双零散射”的发现

近日，上海理工大学基础学部物理学院刘晋榕博士、黄吉平教授与合作者，在热超构材料与扩散系统控制领域取得新进展：提出并实验验证了“双零散射”（Dual-Zero-Scattering）理论框架，在热学系统中同时消除了背景介质和超构材料壳层内部的散射，实现了真正的“完美透明”。相关研究成果以"Dual-Zero-Scattering in Diffusive Transport"为题，于2026年5月13日发表于物理学期刊Physical Review Letters（Phys. Rev. Lett. 136, 196901 (2026)）。该文入选Editors’ suggestion和Synopsis featured in physics [Physics 19, s60 (2026)]，并被国际科技媒体Tech Xplore专题报道(https://techxplore.com/news/2026-04-invisible-device-disturb-metamaterial-shell.html)。上海理工大学基础学部物理学院为该论文的共同通讯单位，青年教师刘晋榕博士为共同通讯作者。完美控制物理场并消除不必要的场畸变（即散射）一直是现代物理学和工程学的核心目标之一，但热隐身斗篷等超构器件长期面临着一个根本性的物理困境：抑制外部散射必然扭曲内部物理场，传统设计无法同时消除内外部散射。针对该挑战，研究团队提出“双零散射”理论框架，融合变换热学与散射相消理论：先以散射相消抑制外部散射，再引入坐标变换拉直内部温度扰动。为解决极大各向异性热导率的实现难题，团队采用基于条件变分自编码器的深度学习逆向设计，实现了从目标热导率到微结构的自动化合成。实验证实，器件中等温线完美拉直平行，温度畸变被严格限制在预设薄功能层内，实现了功能性与散射特征的完全解耦，即真正的"物理透明"。该研究打破了内部畸变消除与外部隐身不可兼得的矛盾，为高精度热探测器、超导量子电路热隔离及活体细胞无扰温度监测奠定基础，其普适性还可推广至声学、光学、弹性力学等系统，推动下一代智能透明超构材料发展。图：双零散射热超构材料的设计原理。(a)-(b) 无干扰的均匀背景与纯物体引起的温度场畸变（散射）。(c) 传统单零散射器件：超构材料壳层恢复了背景区域的温度分布，但壳层内部存在温度场扭曲。(d) 双零散射器件（以传感器为例）：通过坐标变换纠正内部等温线，同时消除背景和壳层中的散射，实现完美的“热透明”。论文地址：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/vxsz-nnf3

2026-05-14
【研究成果速递】Journal of Mathematical Biology：揭示湖泊演化中“人-环境”耦合反馈新机制

近日，数学学院数学与生命科学交叉研究中心原三领团队在社会-生态系统（Socio-ecological systems）动力学研究领域取得进展。该成果深入探讨了人类行为决策与环境演化之间的动态反馈逻辑，为湖泊富营养化治理提供了全新的理论依据。相关成果以“Rate-induced tipping in a lake eutrophication model coupled with human activities”为题，发表于国际生物数学领域权威期刊《Journal of Mathematical Biology》。博士研究生杨安计为论文第一作者，原三领教授为通讯作者，合作者为加拿大埃尔伯特大学王皓教授。该研究创新性地构建了一类“人-环境”耦合动力学模型。该模型通过复制因子方程刻画人类保护行为的决策过程，并将其与描述湖泊富营养化的生态子系统相互耦合。研究发现，耦合系统展现出丰富的动力学行为，包括多稳态现象以及持续的周期性振荡。研究重点指出，在系统存在三稳态的情形下，保护成本增加过快会触发“速率临界点”，导致系统在贫营养、中营养及富营养状态之间发生稳态转换。这项研究为管理部门在应对环境恶化时，如何科学制定动态治理方案及控制政策实施节奏提供了科学支撑和新视角。图：保护成本的不同增加速率会导致模型的解轨迹最终趋向不同论文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s00285-026-02381-7

2026-04-23
【研究成果速递】PRD：粒子级深度学习助力轻希格斯玻色子搜寻

近日，物理学院王坤与合作者在高能物理研究中取得新进展。研究团队提出了一种基于粒子级深度学习的轻希格斯玻色子搜寻方案，为未来高能对撞机上的新物理探索提供了新思路。相关成果发表于《物理评论D》[Physical Review D 113, 055025 (2026)]，王坤老师为论文共同通讯作者。2012年希格斯玻色子的发现，标志着标准模型取得重大成功，但这并不意味着电弱尺度的标量部分已经完全清楚。近年来，在95 GeV附近的轻希格斯玻色子一直是国际高能物理领域持续关注的问题之一。若这类新粒子真实存在，将为理解标准模型之外的新物理打开新的窗口。由于这类轻希格斯玻色子的信号较弱，通常的分析方法难以充分挖掘末态粒子中的有效信息。针对这一问题，研究团队将粒子级 Transformer 深度学习方法引入轻希格斯玻色子搜寻，显著提升了信号识别能力和测量精度。该成果为未来希格斯工厂上的新粒子搜寻提供了新的技术路径。论文链接：https://doi.org/10.1103/13h1-zdmz

2026-04-17
【研究成果速递】PLB：从高能碰撞“看见”原子核结构

近日，理学院物理系青年教师赵新丽博士与国内外合作者的最新研究成果，以“Nuclear cluster structure effect in 16O+16O collisions at the top RHIC energy”为题，发表于国际期刊 Physics Letters B [Phys. Lett. B 874, 140254 (2026)]。该研究聚焦16O在高能核碰撞中的原子核结构效应，利用多相输运模型，对16O +16O碰撞产生的集体运动信号进行了系统分析，并与 STAR合作组在相对论重离子对撞机RHIC的实验数据开展了对比研究。研究结果表明，不同的核结构构型会在碰撞后留下可观测的动力学特征，为利用高能核碰撞反向探测原子核内部结构提供了新的思路。该成果不仅为理解极端条件下强相互作用物质的性质提供了重要参考，也为未来在不同能区开展系统性研究奠定了基础。图：各向异性流（v₂、v₃）对不同16O原子核结构的敏感性及其与STAR实验结果的对比论文链接：https://doi.org/10.1016/j.physletb.2026.140254

2026-03-12

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