高分辨数字人体三维结构数据集的构建与可视化

中国数字人研究是将人体解剖结构数字化和可视化, 建立具有组织形态、物理功能和生理功能的人体信息系统. 在获取的中国数字人体断层切削照片的基础上, 本研究对中国数字人体断层切削照片进行了预处理, 完成了中国男性数字人体生理系统主要器官和组织的分割、标识和命名; 用高性能计算集群, 对海量的分割数据进行并行快速三维结构重建, 构建了国际上分辨率最高的人体三维解剖结构数据集(体素0.1 mm × 0.1 mm × 0.2 mm); 在三维结构数据集的基础上, 开发了二维断层图像和三维结构可视化软件; 建立中国数字人体网站(www.vch.org.cn)进行数据集的共享、发布和推广. 该数据集是国家信息数据库和医学基础建设的重要组成部分.     

生物大数据可视化的现状及挑战

在过去的10年中,以基因组学、医学遗传学和神经信息学等为代表的生命科学各研究领域,以前所未有的增长趋势,积累了海量的数据信息.这些数据类型复杂、数量庞大,其中蕴含的价值更是不可估量.通过传统的处理手段,难以理清海量原始数据中错综复杂的关联信息.而针对生物大数据的可视化研究,将有利于科研人员对复杂数据进行多角度观察并获取有效信息.生物数据量越大,复杂性越高,可视化在生物有效信息挖掘方面发挥的作用就越大.本文通过例举若干生物机构中心现存的数据规模和数据增长速率,说明生物研究领域已进入大数据时代,然后由生物数据的组成特征及可视化的特点引出生物大数据可视化的重要性和必要性.本文总结了生命科学研究领域中不同类型生物大数据的可视化研究进展,最后讨论了目前生物大数据可视化所面临的挑战,并提出可能的解决方案.     

神奇的医学成像技术

2008年，瑞典林雪平大学医学图像科学与可视化中心主任安德斯·佩尔森及其同事应用三维CT扫描技术制作的人体和动物三维立体图片获得了国际知名摄影大奖——伦纳德·尼尔森奖，该奖是为纪念医学摄影先驱伦纳德·尼尔森而设立的.     

分形迭代技术与视景可视化

分形迭代技术与视景可视化武汉测绘科技大学博士陶闯武汉测绘科技大学教授、博士生导师林宗坚中国科学院院士李德仁武汉测绘科技大学教授李德仁自然界中许多生物和物理现象具有较明显的自相似性和自迭代生成机制，分形迭代过程能很好地再现这类自然特性。本文探讨将分形迭...     

2010国际科学工程可视化挑战赛获奖作品公布

据美国《国家地理杂志》网站报道,旨在通过新奇和具有刺激的视觉方法鼓励世人关注科学的’2010年国际科学工程可视化挑战赛"落下帷幕。在这项由美国《科学》杂志和美国科学基金会组织发起的年度大赛上.噬菌体病毒、西红柿籽"头发"、植物基因图和蜈蚣机器人等视觉作品榜上有名,其中艾滋病毒3D模型获得了这项大赛的圈解类一等奖。     

基于C#和AUTOCAD.NETAPI的温度场建模技术研究

文章对利用AUTOCAD.NET API和C#构建了温度场的平面可视化模型进行描述.进而提出利用C#和AUTOCAT.NETAPI进行温度场绘制是切实可行的,其实现成本低且效率高.     

视觉艺术令科学“看得见”

为了鼓励研究人员把科学技术转化为“看得见”的视觉艺术，美国国家科学基金会每年都要举办“国际科学与工程可视化”大赛。最近，第九届（2011年度）竞赛组委会宣布了评选结果——竞赛分为照片、插图、海报、互动游戏和视频5个类别——从来自33个国家的212件作品中评选出18件获奖作品。以下刊登的是这次大赛的部分获奖作品，以飨读者。     

一种快速生成和传输多分辨率三维模型的稳健算法

空间数据获取与建模技术的飞速发展使高分辨率、高精度三维模型的快速生成成为现实, 随之引起了一系列问题亟待解决, 如: 大数据量三维模型的快速可视化与快速网络传输. 根据不同的需要对高分辨率的三维模型进行多分辨率描述是解决上述问题的一个有效途径. 针对上述问题本文提出了一种快速、稳健的算法用于大数据量三维模型的多分辨率描述与网络传输. 实验结果表明: 该算法在运行效率、多分辨率模型的精度与解码以及三维模型的网络传输速度3个方面均取得了很好的效果. 该研究结果为海量三维模型的快速可视化以及快速网络传输打下了的坚实的技术基础.     

页岩气储层改造的体破裂理论与技术构想

中国页岩气可采储量居世界第一位,但是中国页岩气开发面临气藏赋存条件复杂、地质构造运动剧烈、储层渗透性极低、气藏富集区水资源匮乏等一系列难题,迫切需要创新页岩储层改造的理论和方法,探索适合中国页岩气高效开发的非常规理论与技术.本文简要分析了目前储层压裂改造的主要方法、原理及面临的难题和挑战,提出了储层改造的体破裂理论及技术构想.定义体破裂是三维岩体在载荷作用下,内部孔隙、层理裂隙及人工裂隙互相作用、充分发展和贯穿、并形成新的三维裂隙网络系统这一完整力学过程,是岩体大尺度、多裂隙、高强度的破坏和能量释放的过程.指出页岩三维断裂形态和扩展机理、人工裂隙与结构裂隙相互作用、缝网形态和演化、实现高度体破裂的载荷类型、方式与介质以及真实三维断裂过程的可视化与计算模拟新技术等构建了体破裂力学理论的研究框架.基于早期实验室以及现场实验的探索,提出和分析了实现体破裂的新技术及有待研究的关键科学问题和技术难点.     

封面说明

<正>随着城市人口不断增长,能源与环境的矛盾开始制约生态文明的发展,分布式能源网络为解决这一矛盾提供了崭新的视角与方向.构建多能互补、开放共享的分布式能源网络系统,需要相应的科学理论支撑,特别是建立针对能源全生命周期的系统能效理论及其技术体系,指导如何构建信息与能量融合的分布式智能能源网络.甘中学课题组提出分布式能源网络基本定义、技术架构和主要特征,并总结出分布式能源网络     

分布式能源网络系统总体架构

随着城市人口不断增长,能源与环境的矛盾开始制约生态文明的发展,分布式能源是解决这一矛盾的重要方向之一.根据国内外分布式能源的发展趋势,针对我国分布式能源发展所面临的困境,本文提出分布式能源网络系统的基本定义、总体技术架构和主要特征,并分别对各重要组成部分进行了阐述,介绍了分布式能源网络节点的四环节结构设计方法,总结出适用于分布式能源网络系统的协同控制方法.在此基础上,提出了针对分布式能源网络系统的"系统能效理论",并就系统能效理论的三个科学问题进行了阐述,包括结构有序化对系统能效的影响机制,分布式能源网络系统的提质、增量和循环原理,以及基于信息与能量协同的分布式能源网络系统的协同控制原理,指出基于信息与能量耦合的分布式能源网络,是一种具有代表性的新型能源系统发展方向.     

燃气轮机与可再生能源互补的分布式供能

天然气燃气轮机与可再生能源互补组成的分布式供能,既有天然气分布式供能系统负荷调节范围大、能源利用率高的特点,又有可再生能源就地消纳、充分利用的优势。首先介绍了天然气燃气轮机分布式热点联供的发展和使用情况,分析了多种能源互补的分布式供能技术特点,展望了燃气轮机与可再生能源互补的分布式供能的发展前景。     

基于3D打印技术的岩体复杂结构与应力场的可视化方法

准确表征与直观显示岩体复杂的内部结构与应力场是解决诸多地下工程问题的基础和关键.本文运用CT成像、三维重构和3D打印技术制备了包含复杂裂隙的天然煤岩模型,借助三维应力冻结和光弹技术,直观定量地显示了单轴压缩载荷作用下复杂裂隙煤岩内部的应力场分布特征.研究表明:通过3D打印技术制备的煤岩模型具有与天然煤岩一致的裂隙结构特征;3D模型的单轴抗压强度、弹性模量和泊松比等力学性能指标接近于天然裂隙煤岩;在不连续裂隙周边的高应力分布区域以及应力级差等方面,3D模型的实验结果与数值模拟结果具有较好的一致性;该方法能够直观定量地显示不连续不规则裂隙对煤岩的强度、变形以及应力集中区的影响.3D模型打印与应力冻结技术相结合为实现地下岩体内部复杂结构与三维应力场分布的定量表征与可视化,以及印证数值模拟结果提供了新途径.     

国家自然科学基金委员会第69期“双清论坛”成功举办

2011年9月16～18日,国家自然科学基金委员会第69期双清论坛——细胞功能的可视化及信息整合分析在北京召开.本次论坛由国家自然科学基金委员会医学科学部与政策局联合主办,中国医学科学院曹雪涛     

并行化:大型科学工程计算的重要趋势

“并行”,不只是门新技术,更是新思想、新观念。客观世界与人的思维过程中大量存在着“并行”。90年代出现的“大规模并行计算热”,对于很多科学领域,将有重大的影响。     

被发现的暗物质

由《发现》撰稿人菲利斯·弗兰克尔（Felice Frankel）的一个话题，引发了第一幅宇宙“暗物质”天图的制作者理查德·J．马赛（Richard J．Massey）和拉斯·L·克里斯滕森（Lars L．Christensen）之间的一段生动对话。为了让天图以一种更直观的方式展示在大家面前，在对话中他们披露了天图的整个制作过程，包括引入了虚拟标记语言符号，即数字可视化技术等，使科学延续着“新在陆探险家”的工作……[编者按]     

蚁群算法的研究进展评述

蚁群算法是近几年优化领域中新出现的一种启发式仿生类并行智能进化系统,该算法采用分布式并行计算和正反馈机制,易于与其他方法结合,目前已经在众多组合优化领域中得到广泛应用。本文在介绍回顾蚁群算法发展历史的基础上,简要评述了部分具有代表性的蚁群算法改进模型及其应用情况,最后对蚁群算法在今后的研究方向作了展望。     

可视化女人加入互联网

本周一位“数学化夏娃”在internet上建立了她的主页,从而与一年前初次露面的“数学化亚当”联袂登台。这个可视化女人是美国国立医学图书馆NLM“可视化人”计划的另一半,是一位将自己的遗体损赠给科学的马里兰州妇女的详细解剖图像。     

视觉艺术令科学“看得见”

现在的科学技术越来越尖端，人们理解起来也越来越困难。如何让人们轻松知晓最前沿的科学研究成果？一个重要的方法就是让这些科技成果“可视化”，也就是用图片、     

矩形微槽道平板热管流动与传热特性可视化

以去离子水为实验工质,通过可视化研究方法,探索矩形微槽道平板热管内的流动传热机理.通过对多种工况下平板热管性能的对比,重点探讨了槽道结构和充液率对平板热管内相变现象与传热特性的影响.研究结果表明,不同槽道尺寸下,平板热管的热阻变化规律存在明显差异.低充液率下,随加热量增大, G-400热管热阻呈现先减小后增大的趋势.而在不同的充液率下, G-800热管热阻随加热量增大逐渐减小.在不同槽道尺寸和充液率下,蒸发端相变行为主要包括液膜蒸发和连续气泡生成两种方式.此外,冷凝传热不仅发生在气液界面处,还发生在槽道肋片顶面处,并形成稳定的周期现象.