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問天科學(第2輯) 版權信息
- ISBN：9787030730961
- 條形碼：9787030730961 ; 978-7-03-073096-1
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：
問天科學(第2輯) 本書特色
適讀人群 ：航空航天領域的科研工作者以及對航空航天知識感興趣的讀者群體書中收錄院士報告，前沿信息、專業探討、科普知識、勵志故事，普及社會大眾科學知識，激發青年學子科學興趣，弘揚航空航天科學精神
問天科學(第2輯) 內容簡介
“問天科學講壇”是南京航空航天大學60周年校慶之際由南京航空航天大學科學技術協會創辦的科學講壇。該講壇邀請校內外不同領域的院士，以科普講座的形式為廣大師生傳道解惑。旨在借助院士前沿的科學知識和信息資源，將優選的科學知識以及科學理念傳遞給學生和社會公眾，優選化地傳播科學思想和科學前沿技術，引導廣大科研工作者繼續深入研究航空航天科學技術，同時引導更多的讀者關注我國航空航天事業的發展。 本書是從2017～2021年“問天科學講壇”選出9位航空航天領域的院士報告結集而成，包括：郭萬林院士“航空航天與智能時代：21世紀的科學問題”；劉大響院士“國之重器，創新發展”；葉培建院士“深空探測人工智能技術應用與發展策略”：樊邦奎院士“低空網絡與無人機”：柴天佑院士“工業人工智能發展方向”；鄭緯民院士“分布式文件系統MadFS的研制”：常進院士“空間探測暗物質粒子”；蘇東林院士“從電磁兼容到電磁安全”；趙淳生院士“奮進新時代，開啟新征程攀登航天科技新高峰”。 本書適合航空航天領域的科研工作者以及對航空航天知識感興趣的讀者群體閱讀。
問天科學(第2輯) 目錄
目錄
航空航天與智能時代：21世紀的科學問題 郭萬林 (1)
國之重器，創新發展 劉大響 (33)
深空探測人工智能技術應用與發展策略 葉培建 (44)
低空網絡與無人機 樊邦奎 李云 (74)
工業人工智能發展方向 柴天佑 (97)
分布式文件系統MadFS的研制 鄭緯民 (114)
空間探測暗物質粒子 常進 (125)
從電磁兼容到電磁安全 蘇東林 (154)
奮進新時代，開啟新征程 攀登航天科技新高峰 趙淳生 (171)
航空航天與智能時代：21世紀的科學問題 郭萬林 (1)
國之重器，創新發展 劉大響 (33)
深空探測人工智能技術應用與發展策略 葉培建 (44)
低空網絡與無人機 樊邦奎 李云 (74)
工業人工智能發展方向 柴天佑 (97)
分布式文件系統MadFS的研制 鄭緯民 (114)
空間探測暗物質粒子 常進 (125)
從電磁兼容到電磁安全 蘇東林 (154)
奮進新時代，開啟新征程 攀登航天科技新高峰 趙淳生 (171)
展開全部
問天科學(第2輯) 節選
航空航天與智能時代：21世紀的科學問題 中國科學院郭萬林院士 一、人類社會發展和航空航天科技歷程 我們仰望星空。人類幾千年的文明一直是看著日月星辰，以農耕生產為主的社會生活。從6000年前到公元前的400多年，人類發明了算術、歐幾里得幾何；發明了星象日歷：陽歷和月歷，進入了人類的**次文明，這就是農業文明。十七八世紀是人類一個非常重大的轉折點，在此之前的幾千年大都是農耕社會，我們這一代青年人可能從出生或記事起都生活在工業社會。但我小時候，中國基本上80%的人口仍是農業人口，中國還處于農耕社會。所以也就是在短短的30年，中國從農耕社會到了現在的高度現代化的社會。這一時代的到來，分水嶺就是牛頓時代。大家都知道牛頓力學。實際上，牛頓*重要的科學著作是《自然哲學的數學原理》。他把過去經驗的、觀測的所有的運動、阻力，包括天體的運動，都采用其發明的流數術（Methodus Fluxionum），即現在的微積分（Calculus）來描述。在此之前，中國算盤是世界上無與倫比的數學工具，但微積分超越了以前的數學。1687年《自然哲學的數學原理》首次發表時采用的是拉丁文。到1729年才**次翻譯成英文，該數學原理翻譯成中文是哪個年代呢？是1931年。所以說從牛頓微積分、牛頓力學到蒸汽機時代，一直到1931年，我們才開始了解牛頓和他的數學原理（微積分）。目前南京航空航天大學的航空學院有兩個專業：固體力學和流體力學。其中，流體力學是由二階的偏微分方程描述；而固體力學是由四階的偏微分方程描述。從牛頓時代到20世紀航空航天科技的發展，實際上就是解決這兩個方程的歷程，如圖1所示。 圖1 從《自然哲學的數學原理》到現代科學與技術時代的理論基礎 19世紀，建立了電磁理論，人類能夠發電，用電力推動機械，就進入電氣時代。20世紀初，不僅僅是1903年美國萊特兄弟（Wright Brothers）的飛機**次離開地球表面飛行，還有1905年誕生量子力學（Quantum Mechanics）。今天大家用手機拍照，甚至包括計算機、互聯網等，所有這些現代科學技術都是由量子力學帶來的半導體時代的成果，已經有60多年。 20世紀初，萊特兄弟的**架飛機起飛后飛離地面幾十米，然后，人們就開始考慮飛機能夠飛多遠不掉下來。從20世紀上半葉起，機毀人亡的事故大量發生。所以，首先要解決的問題是飛機起飛后不掉下來，也就是飛機的安全問題。美國的 F-15、F-16型戰斗機，法國的幻影2000，中國的殲-10戰斗機都是第三代戰斗機。我研究生畢業時剛剛趕上非常好的時期。1985年，殲-10戰斗機立項，我的導師推動實行損傷容限設計，將國外的安全設計準則應用在中國的飛機設計中。殲-10戰斗機是中國**個完全采用 CAD（計算機輔助設計）、CAE（計算機輔助工程）設計方法的戰斗機。到了現在的第四代戰斗機，如美國 F-22型戰斗機、中國殲-20戰斗機，實際上是非常大的變革。這個變革是什么？如果說第三代戰斗機追求的是飛行的安全和飛行的機動性等，那么第四代戰斗機則是追求隱身、超音速巡航、紅外制導、超視距的作戰等，實現真正意義上的移動信息作戰平臺。但再發展，如未來的超高聲速飛行、天地之間的空天飛行，完全需要新的理論。過去的四階偏微分方程、二階偏微分方程再也無法解出來。如超高聲速飛行，在前面形成激波，其激波完全不能采用現在的空氣動力學方程描述，因為氣體被壓縮得像金剛石一樣堅硬。這時就需要新的科學理論描述；再比如星地航行需要動力，需要加速度，這時僅依靠自身的燃料是遠遠不夠的。如果采用量子驅動的原理，哪怕是加上皮牛級的力，只要產生加速度，它就會越飛越快，就會實現革命性的星際旅行。 二、納米科技時代的革命性進展 。ㄒ唬└攀 再看看納米科技時代。“納米科技時代”大家覺得是一個很時髦的名詞，但它實際上已經到了發展的轉折階段，已經到了科學研究向產業、向市場驅動的轉化階段。 回顧1947年，**個半導體晶體管，也就是場效應管（FET）誕生；1959年，**塊集成電路誕生，實際上是在一個鍺片上將電路所需的晶體管、電容、電阻等元件及布線互連一起，形成具有一定功能的簡單電路。**塊集成電路是在一塊幾毫米見方的鍺片上實現的。由于集成電路被申請了專利，所以場效應管和集成電路這兩個專利屬于基礎型的專利，在半導體時代統治幾十年。1953年，人類發現了孟德爾遺傳學真正的物質基礎：DNA 的雙螺旋結構。雙螺旋DNA寬度為2個納米，4個堿基 A、T、G、C形成堿基對，每個堿基對就像樓梯的梯子格一樣，每格之間的間距為0.3~0.4納米。 20世紀50年代，量子力學已經發展得極其成熟。利用量子力學原理設想，費曼（Richard Phillips Feynman）在1959年的美國物理學年會上做了30分鐘的報告。該報告稱，如果按照量子力學原理，人類可以搬動原子，隨心所欲地擺放原子，構成任何圖形。如能這樣將會產生革命性的變革。同時，該報告還指出，如果搬動原子去寫字的話，可以在一個針尖這么大的空間里，把大英圖書館的所有藏書都記錄下來。當時人們不以為然，甚至有人嘲笑費曼，說你給我搬個原子看看。這個設想在1982年就實現了，在掃描隧道顯微鏡（scanning tunnelingmicroscope，STM）下IBM的學者**次用針尖搬動了23個原子，并構成了“IBM”三個字母，這一發現實現了費曼用原子寫字的設想，一下子就驚動了全世界，納米時代也就開始了。實際上從2003年以來，筆記本電腦中的晶體管尺度已經做到90納米。而大家認為，100納米以下是進入納米科技時代的一個臨界點，F在的先進芯片基本上是采用14納米的技術，10納米的芯片也已經商業化，下面將是7納米、5納米的芯片，也許會有*后一代產品，也就是硅的時代已經高度成熟。 有人問我，為什么來到南京航空航天大學以后，不去做飛機而是想著納米？我想在硅的時代，所有相關的技術都是西方國家主導，專利都被他們壟斷，所以他們經常要講知識產權，？你不能造，我不讓你造，你就不能造，花錢也不能造。所以硅時代以后的時代，我們中國應該有機會了，對我們這一代人應該有機會。比如，在2003年，人類基因組DNA基本測序完成，現在只需1000多美元就可以進行DNA測序。也就是說，可以從一個人全部的DNA序列中想得到什么就能得到什么。另外一個就是，20世紀40年代人類把原子核5飛米(femtometer，fm)（1飛米=10.15米）小的尺度的能量釋放出來，實現了核裂變。20世紀60年代，中國實現了兩彈一星的研制。從1985年開始，人類發現人造的納米材料，諸如納米顆粒、納米線、納米管，甚至二維的納米材料。從原子到產品，納米科技時代已經到來，將來大家從事的科研工作不再是現在的生產方式，而是對單原子精細操控，指揮原子去生產產品（原子制造）。 （二）空間、時間、能量尺度 例如，古箏的琴弦從長到短，它的音調從低音到高音，隨著琴弦的長度變短，頻率會越來越高。從米量級到納米量級，什么是納米呢？毫米是10-3米，微米是10-6米，納米就是10-9米。在國際單位制中，每1000倍有一個專門的單位，納米就是這樣的一個單位尺度。時間的尺度也就是頻率，比如說，琴弦可彈出十幾赫茲到1萬多赫茲這樣的頻率范圍，基本上覆蓋了人耳所能夠聽見的頻率范圍。時間的尺度是從秒到納秒（10-9
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