第一篇：學(xué)科前沿講座的心得與體會

學(xué)科前沿講座的心得與體會 0911370137 俞白兮

本學(xué)期共有五位赫赫有名的教育學(xué)者給我們進行了六次學(xué)科前沿講座，讓我受益匪淺，感受良多。第一場

報告人：南京理工大學(xué)理學(xué)院副院長 章定國 老師 時間：2012年3月28日（星期三）晚上 19:00 地點：第四教學(xué)樓 A507教室 主辦單位：理學(xué)院 主要內(nèi)容和心得：

章老師首先簡要介紹了我校力學(xué)學(xué)科的概況，發(fā)展方向。我國的力學(xué)一般分為固體力學(xué)、流體力學(xué)、工程力學(xué)，一般為工科。力學(xué)具有雙重性，它既是基礎(chǔ)學(xué)科，理學(xué)成分較多；又是一門技術(shù)學(xué)科。我校的力學(xué)方面有一級博士點，還是比較前沿的。章老師又介紹了數(shù)力關(guān)系，數(shù)學(xué)和力學(xué)同時出現(xiàn)，這兩者是密不可分的。接著章老師說明了航空航天對力學(xué)的深刻影響并介紹了力學(xué)中的九大問題，其中包括柔性多體系統(tǒng)動力學(xué)等等。最后，老師介紹了力學(xué)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，研究方法。力學(xué)研究方法遵循認識論的基本法則：實踐——理論——實踐。力學(xué)家們根據(jù)對自然現(xiàn)象的觀察，特別是定量觀測的結(jié)果，根據(jù)生產(chǎn)過程中積累的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，或者根據(jù)為特定目的而設(shè)計的科學(xué)實驗的結(jié)果，提煉出量與量之間的定性的或數(shù)量的關(guān)系。為了使這種關(guān)系反映事物的本質(zhì)，力學(xué)家要善于抓住起主要作用的因素，屏棄或暫時屏棄一些次要因素。力學(xué)中把這種過程稱為建立模型。質(zhì)點、質(zhì)點系、剛體、彈性固體、粘性流體、連續(xù)介質(zhì)等是各種不同的模型。在模型的基礎(chǔ)上可以運用已知的力學(xué)或物理學(xué)的規(guī)律，以及合適的數(shù)學(xué)工具，進行理論上的演繹工作，導(dǎo)出新的結(jié)論。依據(jù)所得理論建立的模型是否合理，有待于新的觀測、工程實踐或者科學(xué)實驗等加 力學(xué)試驗儀器以驗證。在理論演繹中，為了使理論具有更高的概括性和更廣泛的適用性，往往采用一些無量綱參數(shù)如雷諾數(shù)、馬赫數(shù)、泊松比等。這些參數(shù)既反映物理本質(zhì)，又是單純的數(shù)字，不受尺寸、單位制、工程性質(zhì)、實驗裝置類型的牽制。力學(xué)研究工作方式是多樣的：有些只是純數(shù)學(xué)的推理，甚至著眼于理論體系在邏輯上的完善化；有些著重數(shù)值方法和近似計算；有些著重實驗技術(shù)等等。而更大量的則是著重在運用現(xiàn)有力學(xué)知識，解決工程技術(shù)中或探索自然界奧秘中提出的具體問題?，F(xiàn)代的力學(xué)實驗設(shè)備，諸如大型的風(fēng)洞、水洞，它們的建立和使用本身就是一個綜合性的科學(xué)技術(shù)項目，需要多工種、多學(xué)科的協(xié)作。應(yīng)用研究更需要對應(yīng)用對象的工藝過程、材料性質(zhì)、技術(shù)關(guān)鍵等有清楚的了解。在力學(xué)研究中既有細致的、獨立的分工，又有綜合的、全面的協(xié)作。最后，強調(diào)了力學(xué)軟件的重要性，比如ADAMS等。

通過章老師的講座，我了解到了力學(xué)這門學(xué)科的深遠歷史和重要性，對于一些經(jīng)典的東西老師讓我們一定要去弄明白。章老師對我們未來在力學(xué)方面的規(guī)劃有一定的指導(dǎo)作用。第二場

報告人：南京理工大學(xué)理學(xué)院力學(xué)系 康新 老師 時間：2012年4月11日（星期三）晚上 19:00 地點：第四教學(xué)樓 A507教室 主辦單位：理學(xué)院 主要內(nèi)容和心得：

康老師主要講解了現(xiàn)在光側(cè)力學(xué)技術(shù)。力學(xué)有八個分支，爆炸、生物、試驗、流體等等?？道蠋熃榻B了其中的一個分支，主要講了傳統(tǒng)的光測力學(xué)與現(xiàn)代光測力學(xué)的對比，以及現(xiàn)代光測力學(xué)的壓電材料及應(yīng)用問題。介紹了利用圖像傳感器的基本原理，正弦柵線，并講解了一些光側(cè)力學(xué)中的應(yīng)用方法，散斑、相關(guān)系數(shù)計算，標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)系數(shù)，立體視覺法、無條紋干涉等等。比如，卓力特多功能光測力學(xué)實驗系統(tǒng)是最新系統(tǒng)的現(xiàn)代光測力學(xué)教學(xué)儀器。該系統(tǒng)由一臺TST-1003型LED數(shù)碼光彈儀、一臺TS-SI-1XP型一維面內(nèi)位移相移電子散斑干涉儀、一臺TS-SI-1ZP一維離面位移相移電子散斑干涉儀、一臺DSC-1000型二維數(shù)字散斑相關(guān)測量儀和一臺TS-300-P型相移柵線投影測量儀組成。可以進行圓盤對徑受壓試驗、梁的純彎曲試驗、孔邊應(yīng)力集中試驗、彎曲梁撓曲線測量、彎曲梁各截面的轉(zhuǎn)角測量、周邊固支圓盤在均布載荷作用下的位移等高線測量、位移互等定理驗證等。

這些現(xiàn)代光測力學(xué)方法已廣泛應(yīng)用于航空、航天、造船、建筑、水利、冶金、核動力、橋梁、生命科學(xué)、地下工程、石油機械等領(lǐng)域，是大中專院校、科研單位必備力學(xué)測試設(shè)備。而專門為力學(xué)實驗教學(xué)設(shè)計的各種試驗可以有助于學(xué)生對所學(xué)的書本知道加深理解，同時也能讓學(xué)生了解并掌握更多的現(xiàn)代力學(xué)測試技術(shù)，使光測力學(xué)更好地為工程實際服務(wù)。

康老師的講座開闊了我的視野。之前并不知道力學(xué)應(yīng)用的范圍有這么廣，不僅僅是康老師介紹的光學(xué)領(lǐng)域，力學(xué)和很多的科學(xué)都有著交集，互相影響互相促進互相發(fā)展，相得益彰。所以我們今后在學(xué)習(xí)力學(xué)的過程中，一定要把視野放開闊，并掌握正確的力學(xué)思維。

第三、四場

報告人：德國亞琛工業(yè)大學(xué)力學(xué)研究所所長 時間：2012年4月24、25日（星期四）上午 9:30 地點：學(xué)術(shù)交流中心第三報告廳 主辦單位：理學(xué)院 主要內(nèi)容和心得：

德國教授主要介紹了主要講了力學(xué)材料的斷裂以及非線性問題。隨著概率斷裂力學(xué)工程應(yīng)用的逐步深入，材料斷裂韌性分散性問題，已成為影響含缺陷結(jié)構(gòu)概率安全評定的關(guān)鍵因素之一。合理解決材料斷裂韌性分散性是一個十分復(fù)雜的問題。一方面由于冶金過程等方面的偏差，造成材料斷裂韌性的分散性；另一方面由于試樣幾何尺寸、裂紋長度測量等試驗誤差，亦會導(dǎo)致測試結(jié)果的不確定性，還有不同測試規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)對測試數(shù)據(jù)的處理也會導(dǎo)致測試結(jié)果的不確定性。若缺陷位廠焊接部位，影響因素將更加復(fù)雜。除上述原因外，還會有諸如焊接上藝、焊材、以及不同操作人員及焊后熱處理等因素導(dǎo)致斷裂韌性測試結(jié)果分散性更加嚴重。盡管分析和解決其分散性問題如此復(fù)雜，十分困難，然而，在對含缺陷焊接結(jié)構(gòu)(尤其是工業(yè)鍋爐、壓力容器和管道)進行安全評定時，重點就是焊接接頭區(qū)而不是母材。如何處理斷裂韌性的分散忭問題已成為工程界不可回避的問題，也是概率安全評定應(yīng)解決的基本問題之—。材料非線性問題有非線性彈性問題和非線性彈塑性問題之分。后者是材料超過屈服極限后呈現(xiàn)出的非線性，常見于各種結(jié)構(gòu)的彈塑性分析。在簡單加載過程中的非線性階段兩者并無本質(zhì)區(qū)別，但卸載過程，前者是可逆過程，即卸載后結(jié)構(gòu)會恢復(fù)到加載前的位置；后者是不可逆的，將出現(xiàn)殘余變形。除了加載之外，其它因素如蠕變、溫變、裂紋擴展時也存在材料非線性問題。

大多數(shù)工程材料（如鋼材、鋼筋混凝土）在加載變形過程中都存在線彈性階段、屈服階段和強化階段。隨著荷載的增加，結(jié)構(gòu)上應(yīng)力大的點首先達到屈服強度，發(fā)生屈服而使結(jié)構(gòu)進入彈塑性狀態(tài)。這時雖然部分材料已進入塑性狀態(tài)，但相當(dāng)大部分仍處于彈性范圍，因而結(jié)構(gòu)仍可繼續(xù)承載，直至塑性部分進一步擴展而發(fā)生崩潰。工程設(shè)計中，允許材料進入塑性的結(jié)構(gòu)分析稱為材料非線性分析，分析基于：理想彈塑性（如圖12.1.1所示）、比例加載和平截面等基本假定。極限狀態(tài)設(shè)計所關(guān)心的不是荷載作用下結(jié)構(gòu)彈塑性的演變歷程，而是結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塑性變形直到崩潰時所能承受的最大荷載，然后考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的安全儲備，以此作為設(shè)計依據(jù)顯然較全彈性設(shè)計更經(jīng)濟合理。整個講座是用英語進行的所以聽得比較吃力，聽懂的也不是很多。但過程中可以發(fā)現(xiàn)，德國教授幾次使用了投影儀來介紹他要說明的東西。雖然說現(xiàn)在科技發(fā)達了，但德國教授還是在使用著一些相對過去的東西，我覺得這并不說明他落后，而是他固守著他在學(xué)術(shù)中的傳統(tǒng)，正是這種保留下來的傳統(tǒng)才讓他們在學(xué)術(shù)上的研究和前端經(jīng)久不息。曾經(jīng)看到過，直到現(xiàn)在俄羅斯大學(xué)的畢業(yè)答辯還是使用的紙質(zhì)材料，幾十張論文掛起來教授一張一張看過然后提問。雖然這樣的方法的確很原始，但他們在科技上領(lǐng)先于我們，這種所謂的“落后”或許正是他們領(lǐng)先的原因。我們在今后的學(xué)習(xí)中也要吸取這種精神，不要浮躁，腳踏實地把功夫做好。

第五場

報告人：東南大學(xué)力學(xué)研究所所長 何小元 時間：2012年五月 上午 9:30 地點：學(xué)術(shù)交流中心第三報告廳 主辦單位：理學(xué)院 主要內(nèi)容和心得：

作為教授的校友感到很榮幸，教授介紹的也是光側(cè)力學(xué)，展示了很多國內(nèi)外的高端的實驗儀器，講解了一些具體的在光測力學(xué)方面的成果。

這場講座讓我看到了國內(nèi)外的力學(xué)方面的差距。如果今后有機會，一定要走出國門，看看國外的力學(xué)工作者的研究，對比自己找尋不足，提升自己，在未來把力學(xué)研究做好。

第六場

報告人：南京理工大學(xué)力學(xué)系的杰出校友 時間：2012年五月上午 9:30 地點：學(xué)術(shù)交流中心第三報告廳 主辦單位：理學(xué)院 主要內(nèi)容和心得：

老師首先介紹了航空航天。航天(Spaceflight)：又稱空間飛行、太空飛行、宇宙航行或航天飛行。系指航天器在太空的航行活動。有的科學(xué)家曾把航天器在太陽系內(nèi)的航行活動稱為航天，航天器在太陽系外的航行活動稱為航宇，現(xiàn)在則把航天器在太陽系內(nèi)和太陽系外的航行活動統(tǒng)稱為航天。航天活動的目的是探索、開發(fā)和利用太空與天體，為人類服務(wù)。航天的基本條件是航天器必須達到足夠的速度，擺脫地球或太陽的引力。第一、第二、第三宇宙速度是航天所需的特征速度。按航天器探索、開發(fā)和利用的對象劃分，航天包括環(huán)繞地球的運行、飛往月球的航行、飛往行星及其衛(wèi)星的航行、星際航行（行星際航行、恒星際航行）。按航天器與探索、開發(fā)和利用對象的關(guān)系或位置劃分，航天飛行方式包括飛越（從天體近旁飛過）、繞飛（環(huán)繞天體飛行）、著陸（降落在天體上面）、返回（脫離天體、重返地球）。然后介紹了發(fā)動機。講解了驗證機強度設(shè)計要求，設(shè)計階段的強度設(shè)計任務(wù)，臨街轉(zhuǎn)速計算分析，載荷分析，整機結(jié)構(gòu)變形分析，低壓轉(zhuǎn)子變形分析，主要零件組強度分析。發(fā)動機分為活塞發(fā)動機，沖壓發(fā)動機，火箭發(fā)動機，渦輪發(fā)動機。工作過程：進氣-壓縮-噴油-燃燒-膨脹做功-排氣。進氣沖程進入汽缸的工質(zhì)是純空氣。由于柴油機進氣系統(tǒng)阻力較小，進氣終點壓力pa=(0.85～0.95)p0，比汽油機高。進氣終點溫度Ta=300～340K，比汽油機低。壓縮沖程由于壓縮的工質(zhì)是純空氣，因此柴油機的壓縮比比汽油機高(一般為ε=16～22)。壓縮終點的壓力為3 000～5 000kPa，壓縮終點的溫度為750～1 000K，大大超過柴油的自燃溫度(約520K).做功沖程當(dāng)壓縮沖程接近終了時，在高壓油泵作用下，將柴油以10MPa左右的高壓通過噴油器噴入汽缸燃燒室中，在很短的時間內(nèi)與空氣混合后立即自行發(fā)火燃燒。汽缸內(nèi)氣體的壓力急速上升，最高達5 000～9 000kPa，最高溫度達1 800～2 000K。由于柴油機是靠壓縮自行著火燃燒，故稱柴油機為壓燃式發(fā)動機。柴油機的排氣與汽油機基本相同，只是排氣溫度比汽油機低。一般Tr=700～900K。對于單缸發(fā)動機來說，其轉(zhuǎn)速不均勻，發(fā)動機工作不平穩(wěn)，振動大。這是因為四個沖程中只有一個沖程是做功的，其他三個沖程是消耗動力為做功做準(zhǔn)備的沖程。為了解決這個問題，飛輪必須具有足夠大的轉(zhuǎn)動慣量，這樣又會導(dǎo)致整個發(fā)動機質(zhì)量和尺寸增加。采用多缸發(fā)動機可以彌補上述不足?，F(xiàn)代汽車用多采用四缸、六缸和八缸發(fā)動機。同時，列舉了在發(fā)動機領(lǐng)域外國的發(fā)展進程和國內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r，鼓勵我們好好學(xué)習(xí)。

通過這場講座，我了解了航空航天方面，發(fā)動機方面的知識，對此產(chǎn)生了初步的興趣，以后有機會可以更加深入地加以學(xué)習(xí)。

第二篇：學(xué)科前沿講座總結(jié)體會

學(xué)科前沿講座總結(jié)體會

在科學(xué)技術(shù)和信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，唯有不斷學(xué)習(xí)、努力探索，我們才能跟上時代發(fā)展的腳步。這學(xué)期學(xué)校為我們開設(shè)了“學(xué)科前沿講座”這門課，主講老師們向我們講述了有關(guān)創(chuàng)新、生物計算機、物聯(lián)網(wǎng)工程、Linux環(huán)境編譯、Linux內(nèi)核等等科技前沿的內(nèi)容，讓我對這些知識有了一定的了解，獲益匪淺。其中，有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)工程的內(nèi)容給我留下了深刻的印象。

物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of things)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，它的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和通信，但是它的用戶端擴展到了任何物品和物品之間。我們知道，科技的發(fā)展在某種程度上是為了方便人類的生活，因此用戶體驗很重要，而應(yīng)用創(chuàng)新正是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心，不得不說，物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。

老師向我們介紹到，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用主要分為三種基本模式：對象的智能標(biāo)簽，環(huán)境監(jiān)控和對象跟蹤，對象的智能控制。它把新一代IT技術(shù)充分運用在各行各業(yè)之中，實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，在此基礎(chǔ)上，人類可以以更加精細和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然間的關(guān)系。這些內(nèi)容在我看來都充滿了實際意義但又極具技術(shù)含量，我真真感受到了自身知識的嚴重缺乏，不斷學(xué)習(xí)、大膽創(chuàng)新確實很重要?？茖W(xué)前沿講座旨在引導(dǎo)大家了解相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)科前沿知識，更好地學(xué)習(xí)、思考。所以要想進一步認識有關(guān)知識，我們必須靠主動學(xué)習(xí)。

我們可以根據(jù)自己感興趣的課題，去查閱相關(guān)資料，來提高自己對該理論、該知識的認識。

通過這門課的學(xué)習(xí)，我的視野更加開闊了，我也明顯感受到了自己現(xiàn)有知識多么的局限，自己在看待問題，分析、解決問題方面也存在很大的不足。首先必須端正的是學(xué)習(xí)態(tài)度，其次是改進學(xué)習(xí)方法，了解創(chuàng)新，學(xué)會創(chuàng)新。即使是一個點，也還有很多方面值得拓展和探索，作為新時代的大學(xué)生，學(xué)習(xí)與創(chuàng)新是我們的主要任務(wù)，想要取得滿意的結(jié)果，我們所要做的就是倍加努力，不斷汲取知識，積極探索，永不止步。

第三篇：心得與體會

學(xué)習(xí)共產(chǎn)黨章程心得體會

通過學(xué)習(xí)《中國共產(chǎn)黨黨章》我對黨章有了進一步的認識和理解。中國共產(chǎn)黨是中國工人階級的先鋒隊，是中國人民和中華民族的先鋒隊，是中國特色社會主義事業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)核心，中國共產(chǎn)黨代表了中國先進生產(chǎn)力的發(fā)展要求，代表了中國先進文化的前進方向，代表了中國最廣大人民的根本利益。通過學(xué)習(xí)，我深深地認識到：作為一名中國共產(chǎn)黨黨員，應(yīng)該始終保持共產(chǎn)黨員的先進性，在各項工作中起好先鋒模范作用，解放思想、開拓進取、與時俱進、忘我工作，做黨員的先進、群眾的表率

黨章是最根本的黨規(guī)黨法,主要是通過對黨的性質(zhì),指導(dǎo)思想,理想信念,奮斗目標(biāo)的各項規(guī)定體現(xiàn)出來的?？偩V部分開宗明義地規(guī)定了黨的性質(zhì):“中國共產(chǎn)黨是中國工人階級的先鋒隊,同時是中國人民和中華民族的先鋒隊,是中國特色社會主義事業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)核心,代表中國先進生產(chǎn)力的發(fā)展要求,代表中國先進文化的前進方向,代表中國最廣大人民的根本利益”.與原來黨章對黨的性質(zhì)的規(guī)定相比,這樣以“兩個先鋒隊”,“一個核心”,“三個代表”對黨的性質(zhì)做出規(guī)定,并不是根本原則的不同,而是中國共產(chǎn)黨一貫堅持,始終如一的黨的性質(zhì)規(guī)定的邏輯發(fā)展。十六大關(guān)于黨章修正案的決議指出:“這樣表述黨的性質(zhì),切合我們黨的歷史發(fā)展和現(xiàn)實狀況,符合時代要求,有利于最廣泛地調(diào)動廣大黨員的積極性,主動性和創(chuàng)造性,團結(jié)和帶領(lǐng)廣大人民群眾共同建設(shè)中國特色社會主義”?！叭齻€代表”重要思想,集中反映了當(dāng)代世界和中國的發(fā)展變化對加強黨的建設(shè),推進中國特色社會主義偉大事業(yè)的根本要求,是對馬克思主義建黨學(xué)說的新發(fā)展.十七大更是濃墨重彩的將科學(xué)發(fā)展觀加入了黨的章程，明確了共產(chǎn)黨的發(fā)展方向。學(xué)習(xí)黨章，重要的是要深刻理解共產(chǎn)黨執(zhí)政為民的理念，牢記黨全心全意為人民服務(wù)的宗旨。中國共產(chǎn)黨帶領(lǐng)全國人民經(jīng)過近半個世紀(jì)的浴血奮斗，建立了人民政權(quán)，成為了執(zhí)政黨，幾十年來黨章雖然幾經(jīng)修改，但是其宗旨始終未變，就是黨要帶領(lǐng)全國人民過上幸福安定的生活。這既是中國共產(chǎn)黨的建黨宣言，也是新時期黨的執(zhí)政承諾，在新的歷史時期這種承諾更有著重要的現(xiàn)實意義。通過對黨章的學(xué)習(xí)，我清醒地認識到作為一個普通共產(chǎn)黨員，要發(fā)揮先鋒模范作用，最基本的就是要扎扎實實做好本職工作。

在今天的歷史條件下，學(xué)習(xí)黨章是為了更好地貫徹落實“三個代表”重要思想的要求，充分發(fā)揮黨員的先鋒模范作用。我認為學(xué)習(xí)黨章、保持黨員先進性就要樹立黨員意識、執(zhí)政為民意識。作為一個黨員，一定要全心全意為人民服務(wù)，要深刻理解共產(chǎn)黨員是一個崇高的稱號。這個稱號凝聚了無數(shù)革命先烈作出巨大犧牲所賦予的理想。要牢記黨員要求，履行黨員義務(wù)，享有黨員權(quán)利。時刻牢記共產(chǎn)黨員是中國工人階級的有共產(chǎn)主義覺悟的先鋒戰(zhàn)士，要不惜犧牲個人的一切，為共產(chǎn)主義奮斗終身。共產(chǎn)黨員永遠是勞動人民的普通一員，除了法律和政策規(guī)定范圍內(nèi)的個人利益和工作職權(quán)以外，不得謀求任何私利和特權(quán)。樹立黨員意識，保持共產(chǎn)黨員先進性只是個最普遍、最基本的要求，只有自覺增強黨員意識，才能保持共產(chǎn)黨員的蓬勃朝氣、昂揚銳氣和浩然正氣，才能成為一名學(xué)校中的合格黨員，成為一名社會上的優(yōu)秀合格黨員！

在今后的實際工作中，我將進一步按照《中國共產(chǎn)黨黨章》的要求，堅持黨員標(biāo)準(zhǔn)，進一步堅定理想信念，進一步加強道德修養(yǎng)，增強黨員意識，履行黨員義務(wù)，不斷提高政治思想覺悟，把黨員的先進性具體體現(xiàn)在工作崗位上，落實在實際行動中，真正發(fā)揮一個黨員應(yīng)有的先鋒模范和積極帶頭作用，永遠保持先進性，積極為祖國作貢獻

第四篇：學(xué)科前沿講座

學(xué)科前沿講座

專業(yè)班級： 光信13-3_

姓 名： 朱家興_

學(xué) 號： _10134425__

任課教師： 張國營

2016年 11月 11 日

量子計算與量子計算機

【摘要】量子計算的強大運算能力使得量子計算機具有廣闊的應(yīng)用前景。該文簡要介紹了量子計算的發(fā)展現(xiàn)狀和基本原理，列舉了典型的量子算法，闡明了量子計算機的優(yōu)越性，最后預(yù)測了量子計算及量子計算機的應(yīng)用方向。

【關(guān)鍵詞】量子計算；量子計算機；量子算法；量子信息處理 1.引言

在人類剛剛跨入21世紀(jì)的時刻！科技的重大突破之一就是量子計算機的誕生。德國科學(xué)家已在實驗室研制成功5個量子位的量子計算機，而美國LosAlamos國家實驗室正在進行7個量子位的量子計算機的試驗【1】。它預(yù)示著人類的信息處理技術(shù)將會再一次發(fā)生巨大的飛躍，而研究面向量子計算機以量子計算為基礎(chǔ)的量子信息處理技術(shù)已成為一項十分緊迫的任務(wù)。2.子計算的物理背景

任何計算裝置都是一個物理系統(tǒng)。量子計算機足根據(jù)物理系統(tǒng)的量子力學(xué)性質(zhì)和規(guī)律執(zhí)行計算任務(wù)的裝置【2】。量子計算足以量子計算目L為背景的計算。是在量了力。4個公設(shè)（postulate）下做出的代數(shù)抽象。Feylllilitn認為，量子足一種既不具有經(jīng)典耗子性，亦不具有經(jīng)典渡動性的物理客體（例如光子）。亦有人將量子解釋為一種量，它反映了一些物理量（如軌道能級）的取值的離散性。其離散值之問的差值（未必為定值）定義為量子。按照量子力學(xué)原理，某些粒子存在若干離散的能量分布。稱為能級。而某個物理客體（如電子）在另一個客體（姻原子棱）的離散能級之間躍遷（transition。粒子在不同能量級分布中的能級轉(zhuǎn)移過程）時將會吸收或發(fā)出另一種物理客體（如光子），該物理客體所攜帶的能量的值恰好是發(fā)生躍遷的兩個能級的差值。這使得物理“客體”和物理“量”之問產(chǎn)生了一個相互溝通和轉(zhuǎn)化的橋梁；愛因斯坦的質(zhì)能轉(zhuǎn)換關(guān)系也提示了物質(zhì)和能量在一定條件下是可以相互轉(zhuǎn)化的因此。量子的這兩種定義方式是對市統(tǒng)并可以相互轉(zhuǎn)化的。量子的某些獨特的性質(zhì)為量了計算的優(yōu)越性提供了基礎(chǔ)。3.量子計算機的特征

量子計算機，首先是能實現(xiàn)量子計算的機器，是以原子量子態(tài)為記憶單元、開關(guān)電路和信息儲存形式，以量子動力學(xué)演化為信息傳遞與加工基礎(chǔ)的量子通訊與量子計算，是指組成計算機硬件的各種元件達到原子級尺寸，其體積不到現(xiàn)在同類元件的1%。量子計算機是一物理系統(tǒng)，它能存儲和處理關(guān)于量子力學(xué)變量的信息【3】。量子計算機遵從的基本原理是量子力學(xué)原理：量子力學(xué)變量的分立特性、態(tài)迭加原理和量子相干性。信息的量子就是量子位，一位信息不是0就是1，量子力學(xué)變量的分立特性使它們可以記錄信息：即能存儲、寫入、讀出信息，信息的一個量子位是一個二能級（或二態(tài)）系統(tǒng)，所以一個量子位可用一自旋為1/2的粒子來表示，即粒子的自旋向上表示1，自旋向下表示0；或者用一光子的兩個極化方向來表示0和1；或用一原子的基態(tài)代表0第一激發(fā)態(tài)代表1。就是說在量子計算機中，量子信息是存儲在單個的自旋’、光子或原子上的。對光子來說，可以利用Kerr非線性作用來轉(zhuǎn)動一光束使之線性極化，以獲取寫入、讀出；對自旋來說，則是把電子（或核）置于磁場中，通過磁共振技術(shù)來獲取量子信息的讀出、寫入；而寫入和讀出一個原子存儲的信息位則是用一激光脈沖照射此原子來完成的。量子計算機使用兩個量子寄存器，第一個為輸入寄存器，第二個為輸出寄存器。函數(shù)的演化由幺正演化算符通過量子邏輯門的操作來實現(xiàn)。單量子位算符實現(xiàn)一個量子位的翻轉(zhuǎn)。兩量子位算符，其中一個是控制位，它確定在什么情況下目標(biāo)位才發(fā)生改變；另一個是目標(biāo)位，它確定目標(biāo)位如何改變；翻轉(zhuǎn)或相位移動。還有多位量子邏輯門，種類很多。要說清楚量子計算，首先看經(jīng)典計算。經(jīng)典計算機從物理上可以被描述為對輸入信號序列按一定算法進行交換的機器，其算法由計算機的內(nèi)部邏輯電路來實現(xiàn)【4】。經(jīng)典計算機具有如下特點：

a其輸入態(tài)和輸出態(tài)都是經(jīng)典信號，用量子力學(xué)的語言來描述，也即是：其輸入態(tài)和輸出態(tài)都是某一力學(xué)量的本征態(tài)。如輸入二進制序列0110110，用量子記號，即10110110>。所有的輸入態(tài)均相互正交。對經(jīng)典計算機不可能輸入如下疊加Cl10110110>+C2I1001001>。

b經(jīng)典計算機內(nèi)部的每一步變換都將正交態(tài)演化為正交態(tài)，而一般的量子變換沒有這個性質(zhì)，因此，經(jīng)典計算機中的變換（或計算）只對應(yīng)一類特殊集。

相應(yīng)于經(jīng)典計算機的以上兩個限制，量子計算機分別作了推廣。量子計算機的輸入用一個具有有限能級的量子系統(tǒng)來描述，如二能級系統(tǒng)（稱為量子比特），量子計算機的變換（即量子計算）包括所有可能的幺正變換。因此量子計算機的特點為：

c量子計算機的輸入態(tài)和輸出態(tài)為一般的疊加態(tài)，其相互之間通常不正交；

d量子計算機中的變換為所有可能的幺正變換。得出輸出態(tài)之后，量子計算機對輸出態(tài)進行一定的測量，給出計算結(jié)果。由此可見，量子計算對經(jīng)典計算作了極大的擴充，經(jīng)典計算是一類特殊的量子計算。量子計算最本質(zhì)的特征為量子疊加性和相干性。量子計算機對每一個疊加分量實現(xiàn)的變換相當(dāng)于一種經(jīng)典計算，所有這些經(jīng)典計算同時完成，并按一定的概率振幅疊加起來，給出量子計算的輸出結(jié)果。這種計算稱為量子并行計算，量子并行處理大大提高了量子計算機的效率，使得其可以完成經(jīng)典計算機無法完成的工作，這是量子計算機的優(yōu)越性之一。

4.量子智能計算

自Shor算法和Grover算法提出后，越來越多的研究員投身于量子計算方法的計算處理方面，同時智能計算向來是算法研究的熱門領(lǐng)域，研究表明，二者的結(jié)合可以取得很大的突破，即利用量子并行計算可以很好的彌補智能算法中的某些不足【5】。

目前已有的量子智能計算研究主要包括：量子人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，量子進化算法，量子退火算法和量子免疫算法等。其中，量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和量子進化算法已經(jīng)成為目前學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域的熱點，并且取得了相當(dāng)不錯的成績，下面將以量子進化算法為例。

量子進化算法是進化算法與量子計算的理論結(jié)合的產(chǎn)物，該算法利用量子比特的疊加性和相干性，用量子比特標(biāo)記染色體，使得一個染色體可以攜帶大數(shù)量的信息。同時通過量子門的旋轉(zhuǎn)角度表示染色體的更新操作，提高計算的全局搜索能力。

目前量子進化算法已經(jīng)應(yīng)用于許多領(lǐng)域，例如：工程問題、信息系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等。同時，伴隨著量子算法的理論和應(yīng)用的進一步發(fā)展，量子進化算法等量子智能算法有著更大的發(fā)展前景和空間。

5.量子計算的應(yīng)用

1.量子疊加態(tài)的計算魅力。在經(jīng)典物理學(xué)中，物質(zhì)在確定的時刻僅有確定的一個狀態(tài)。量子力學(xué)則不同，物質(zhì)會同時處于不同的量子態(tài)上。因為處于疊加態(tài)，這就意味著，量子計算一次運算就可以處理210=1024個數(shù)（從0到1023被同時處理一遍）【6】。以此類推，量子計算的速度與量子比特數(shù)是2的指數(shù)增長關(guān)系。一個64位的量子計算機一次運算就可以同時處理264=***709551616個數(shù)。如果單次運算速度達到目前民用電腦CPU的級別（1GHz），那么這個64位量子計算機的數(shù)據(jù)處理速度將是世界上最快的“天河二號”超級計算機（每秒33.86千萬億次）的545萬億倍。

量子力學(xué)疊加態(tài)賦予了量子計算機真正意義上的“并行計算”，而不像經(jīng)典計算機一樣只能并列更多的CPU來并行。因此在大數(shù)據(jù)處理技術(shù)需求強烈的今天，量子計算機越來越獲得互聯(lián)網(wǎng)巨頭們的重視。

2.肖爾算法――RSA加密技術(shù)的終結(jié)者。1985年，牛津大學(xué)的物理學(xué)家戴維?德意志提出了量子圖靈機模型的概念。隨后貝爾實驗室的彼得?肖爾于1995年提出了量子計算的第一個解決具體問題的思路，即肖爾因子分解算法。

我們今天在互聯(lián)網(wǎng)上輸入的各種密碼，都會用到RSA算法加密。這種技術(shù)用一個很大的數(shù)的兩個質(zhì)數(shù)因子生成密鑰，給密碼加密，從而安全地傳輸密碼。由于這個數(shù)很大，用目前經(jīng)典計算機的速度算出它的質(zhì)數(shù)因子幾乎是不可能的任務(wù)。但利用量子計算的并行性，肖爾算法可以在很短的時間內(nèi)通過遍歷算法來獲得質(zhì)數(shù)因子，從而破解掉密鑰，使RSA加密技術(shù)不堪一擊。

量子計算機會終結(jié)任何依靠計算復(fù)雜度的加密技術(shù)，但這不意味著從此我們會失去信息安全的保護。量子計算的孿生兄弟――量子通信，會從根本上解決信息傳輸?shù)陌踩[患。

6.量子計算機的應(yīng)用前景

目前經(jīng)典的計算機可以進行復(fù)雜計算，解決很多難題。但依然存在一些難解問題，它們的計算需要耗費大量的時間和資源，以致在宇宙時間內(nèi)無法完成【7】。量子計算研究的一個重要方向就是致力于這類問題的量子算法研究。量子計算機首先可用于因子分解。因子分解對于經(jīng)典計算機而言是難解問題，以至于它成為共鑰加密算法的理論基礎(chǔ)。按照Shor的量子算法，量子計算機能夠以多項式時間完成大數(shù)質(zhì)因子的分解。量子計算機還可用于數(shù)據(jù)庫的搜索。1996年，Grover發(fā)現(xiàn)了未加整理數(shù)據(jù)庫搜索的Grover迭代量子算法。使用這種算法，在量子計算機上可以實現(xiàn)對未加整理數(shù)據(jù)庫Ⅳ的平方根量級加速搜索，而且用這種加速搜索有可能解決經(jīng)典上所謂的NP問題。量子計算機另一個重要的應(yīng)用是計算機視覺，計算機視覺是一種通過二維圖像理解三維世界的結(jié)構(gòu)和特性的人工智能。計算機視覺的一個重要領(lǐng)域是圖像處理和模式識別。由于圖像包含的數(shù)據(jù)量很大，以致不得不對圖像數(shù)據(jù)進行壓縮。這種壓縮必然會損失一部分原始信息 參考文獻

1.王書浩，龍桂魯.大數(shù)據(jù)與量子計算

2.張毅，盧凱，高穎慧.量子算法與量子衍生算法 3.Deutsch D，Jozsa R.Rapid solution of problems by quanturm computation[C]//Proc Roy Soc London A，1992，439：553-558

4.吳楠，宋方敏。量子計算與量子計算機

5.蘇曉琴，郭光燦。量子通信與量子計算。量子電子學(xué)報，2004，21（6）：706-718

6.White T.Hadoop： The Defintive Guide，California：O’Reilly Media，Inc.2009：12-14

7.王蘊，黃德才，俞攸紅.量子計算及量子算法研究進展.

第五篇：學(xué)科前沿講座

聽學(xué)科前沿講座有感

學(xué)科前沿是指整個科技體系或?qū)W科群中居于主導(dǎo)地位具有帶動其它科學(xué)發(fā)展并影響人們科學(xué)觀念轉(zhuǎn)變的學(xué)科。學(xué)科前沿是指某一學(xué)科中最能代表該學(xué)科發(fā)展趨勢制約該學(xué)科當(dāng)前發(fā)展的關(guān)鍵性科學(xué)問題、難題及相應(yīng)的學(xué)說。

在即將畢業(yè)之際，即將踏入工作生涯，了解學(xué)科前沿是至關(guān)重要的。學(xué)院在這個時候給我們安排學(xué)科前沿講座，意義是非凡的，我們也應(yīng)該抓住這次機會認真學(xué)習(xí)學(xué)科前沿知識，為以后的工作生涯和人生打下結(jié)實的基礎(chǔ)。

因此在聽完三位老師的講座，不禁有感而發(fā)，對機械學(xué)科的前沿有了更深入的了解。

一、對我國汽車前沿的感悟

中國汽車發(fā)展歷程

新中國剛一成立就決定發(fā)展自己的汽車工業(yè)，1953年第一汽車制造廠破土動工，毛澤東主席為奠基儀式親自題寫了“第一汽車制造廠奠基紀(jì)念”。1956年我國生產(chǎn)的第一輛汽車下線，毛主席又親自為其命名———解放，對于當(dāng)時工業(yè)整體水平非常落后的中國人來說，這確實是一次經(jīng)濟上的解放。1956年是中國汽車史上令人難忘的一年。5月，第一汽車制造廠試制成功東風(fēng)牌轎車，送往北京向黨的八大”獻禮，這是中國自制的第一部轎車，6月，北京第一汽車廠附件廠試制成功井岡山牌轎車，同時工廠更名為北京汽車制造廠。8月一汽又設(shè)計試制成功第一輛紅旗牌高級轎車，9月上海汽車配件廠試制成功第一輛鳳凰牌轎車。在大躍進的年代，這幾輛稚嫩的國產(chǎn)轎車確實讓全國人民歡欣鼓舞了一陣子。

六七十年代，除了紅旗外，中國惟一大批量生產(chǎn)的轎車就是上海牌轎車。1964年，鳳凰牌轎車改名為上海牌，并對制造設(shè)備做了一系列改進。首先制成了車身外板成套沖模，結(jié)束了車身制造靠手工敲打的落后生產(chǎn)方式，又以此為基礎(chǔ)制成各種拼裝臺，添置點焊機，實現(xiàn)拼裝流水線生產(chǎn)，轎車質(zhì)量得到穩(wěn)定和提高。1965年上海轎車通過一機部技術(shù)鑒定，批準(zhǔn)定型。到1979年，上海牌轎車共生產(chǎn)了一萬七千多輛，成為我國公務(wù)用車和出租車的主要車型。1972年起還對車身進行了改型，并減輕了自重。1980年，該車年產(chǎn)量突破5000輛。1985年，已經(jīng)開始與德國大眾公司合資的上海轎車廠和嘉定縣聯(lián)營另行建廠繼續(xù)生產(chǎn)上海轎車，并繼續(xù)做了一些技術(shù)改進，一直生產(chǎn)到90年代。在相當(dāng)長的時間里，上海轎車支撐著國內(nèi)對轎車的需求，為社會發(fā)展做出了貢獻。但當(dāng)時我國的汽車工業(yè)是以載貨車為主導(dǎo)的，對轎車缺乏應(yīng)用的重視，這使得我國的轎車工業(yè)技術(shù)水平長期處于極為幼稚的狀態(tài)。

改革開放后，我國經(jīng)濟迅速發(fā)展，對轎車的需求越來越強，我國落后的轎車工業(yè)根本無法滿足這種需求。一時間，外國轎車洪水般涌入我國。1984年至1987年，我國進口轎車64萬輛，耗資266億元。為了迅速提高中國轎車生產(chǎn)能力和技術(shù)水平，我國汽車工業(yè)開始走上與國外汽車企業(yè)合作、引進消化外國先進技術(shù)的發(fā)展道路。具體方式基本都是從進口全部散件組裝開始，逐漸提高國產(chǎn)化率。純種的中國汽車也在不斷發(fā)展，長城、吉利、奇瑞等車廠已經(jīng)發(fā)展壯大起來，技術(shù)也越來越好，反正自己孩子自己養(yǎng)，國人支持，他們肯定能做好。

中國汽車的發(fā)展方向

中國車企目前還處于開闊市場階段，但從長遠方向看，提高自身產(chǎn)品才是第一要旨。所以中國汽車業(yè)將在逐步占領(lǐng)世界市場的同時，加強品牌建設(shè)，提高汽車質(zhì)量和性能，將中國從一個汽車生產(chǎn)大國向汽車研發(fā)大國轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)代汽車電子化、智能化、多媒體化和網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用，不僅提高了汽車的動力性、經(jīng)濟性、安全和環(huán)保性，改善了行駛的穩(wěn)定性和舒適性，推動了汽車工業(yè)的發(fā)展，還為電子產(chǎn)品開拓了廣闊的市場，從而推動了電子工業(yè)的發(fā)展。因此，大力發(fā)展汽車電子化、智能化、多媒體化和網(wǎng)絡(luò)化，加快汽車電子化速度，是啟動和振興汽車工業(yè)的重要手段。也是中國汽車零部件企業(yè)的新的經(jīng)濟增長點。

二、礦用絞車前沿感悟

聽完李老師的講座，我深感到礦山機械設(shè)備的落后，據(jù)李老師所說，礦山設(shè)備要落后一般機械二十年。在那里生產(chǎn)的資源推動著中國的發(fā)展，然而卻沒有人去推動他們的發(fā)展。

在這里也深刻體會到我校老師獨自走入深山的寂寞，也希望國家和社會給予更多的關(guān)注，來回饋礦山，感知礦山。解救那些用生命換來工業(yè)糧食的礦山工人們，那些對礦上不離不棄的礦大人

三、中國礦業(yè)大學(xué)的機械電子的感悟

機電是中國礦業(yè)大學(xué)起步較早的一門學(xué)科，也是社會發(fā)展的一門前沿學(xué)科，機電控制、機電一體化和機電自動化都是現(xiàn)代制造技術(shù)所必須的學(xué)科。在之前發(fā)展也是我校的強勢學(xué)科，但由于學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的不只是，導(dǎo)至學(xué)科人才流失，技術(shù)失傳，相對其他學(xué)校機械電子的大發(fā)展，而我校的機電學(xué)科有逆水行舟不進則退之勢。加上學(xué)校對機電學(xué)科教學(xué)的忽視，導(dǎo)至學(xué)生對機電的不了解，在以后工作當(dāng)中對出現(xiàn)問題不知道如何去解決！在這里我也希望學(xué)校和學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)關(guān)注一下機電學(xué)科的發(fā)展，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，拓寬學(xué)生的知識面。

小結(jié)

中國礦業(yè)大學(xué)有很大一批老師機械學(xué)科前沿，為礦業(yè)大學(xué)機械學(xué)科發(fā)展付出了不懈的努力。希望學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)給予大力支持，支持機電學(xué)院的老師，支持礦大的機械學(xué)科的發(fā)展，支持機械學(xué)科的教育工作。讓我們更有能力去回饋礦山、感知礦山、去為那些為中國發(fā)展提供資源和生命的礦山人，為礦山安全、高效開采奉獻知識和生命