2024年分析測試科學獎二等獎：三維虛擬仿真高通量表征及大數據深度學習處理技術
完成單位：哈爾濱工業大學
完成人：崔喜平，鄒永純，楊磊，張杰，魏大慶，焦陽，來忠紅，孫良博，李雪，徐超
成果簡介：本項目率先提出圖像高斯模糊虛擬現實人機交互新模式，攻克了高度還原實際TEM/SEM操機測試全過程（還原度＞98%）的三維虛擬仿真技術，并自主開發出SEM-DIC納米散斑制備方法，應變空間分辨率優于100nm（目前報道最優）。同時建立了基于深度學習的材料三維微觀結構大數據批量在線快速處理方法，打破了傳統的數據處理模式，實現30個用戶單批次200組大數據的同時在線批量處理，速度提升近100倍，進而創建TEM/SEM/CT三維虛擬仿真高通量表征及大數據深度學習處理平臺。該平臺可在線實現理論學習、教學培訓、虛擬操機、大數據處理四大功能一體化，解決了TEM/SEM/CT機時與功能不足的難題，為關鍵戰略新材料低成本快速研發提供批量篩選方法與高分辨原位表征技術。
創新點及科學價值：
（1）提出圖像高斯模糊虛擬現實人機交互新模式，攻克了高度還原實際操機測試全過程（還原度＞98%）的三維虛擬仿真技術，率先構建了TEM/SEM在線虛擬操機數字化實驗平臺，可在線實現理論學習、實驗教學、TEM/SEM虛擬操機培訓，解決了高校院所對大型儀器不斷增長的測試需求與實驗教學培訓機時不足的突出矛盾，提供了一種經濟高效的全天候培訓新模式。
（2）攻克了遠程多用戶同時在線訪問難題，發展了基于深度學習的大數據高通量處理技術，率先建立了網絡版Dragonfly大數據批量在線快速處理平臺，實現了30個用戶單批次200組大數據的同時在線快速處理，速度較傳統模式提升近100倍，為國家戰略急需的新材料研發提供批量快速篩選方法。
（3）開發出SEM-DIC納米散斑制備方法，發展了原位SEM表征技術，攻克了載荷作用下材料組織-應變-斷裂-性能的多參量同步定量表征技術，實現了材料組織演化-應變分布-裂紋擴展的百納米分辨率同步定量表征（目前報道最高分辨率），為空天領域用新材料研發、關重件設計服役提供高分辨原位定量檢測方法。
社會經濟效益：
（1）提供優質技術服務、支撐創新：支撐獲批工信部首批“國家中小企業示范服務平臺”，2次獲哈工大大型儀器開放考核優秀（排名第1），助力哈工大獲大型儀器開放共享考核全國優秀。為本校20余學科教學改革、基礎科研創新和100余單位的新產品研發提供技術支持5000余次。服務總機時7000小時，效益110余萬元。
（2）促進人才快速成長、為國育才：為2200余名師生開展學術講座100余次，1200人獲自主操機資質。支撐項目組4人入選黑龍江省高層次人才、1人入選中國科協青年托舉人才、1人獲批哈工大青年科學家工作室。
（3）助力本校招生宣傳、招鸞引鳳：參與錄制哈工大《最北方》招生視頻，并開展高端儀器開放日活動與暑期夏令營活動等，打破“生化環材”專業負面印象、助力提升哈工大競爭力。
應用前景：基于該技術，獲批國家重點研發計劃課題等項目2項、省級示范課程1門、參編標準3部、專著1部，授權專利14項，發表SCI 60余篇。支撐國家二等/國防一等獎等6項、Science 4篇、探月器五/六號采樣臂等重大工程技術攻關3項、成果轉化1項。目前在浙江大學等10余單位推廣應用，受到張荻院士等國內外同行高度肯定。
