WikiEdge:ArXiv速遞/2025-03-03

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摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：$β$-Ga$_2$O$_3$中氧間隙擴散的研究：通過主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系的$\beta$-Ga$_2$O$_3$是一種有前景的寬帶隙半導體材料，由於其低對稱性的晶體結構，表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{0}$）和帶2-電荷的氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{2-}$）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，我們識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙跳躍，連接每一對低能構型，我們構建了三維擴散網絡，並評估了網絡中所有過渡路徑的跳躍勢壘。結合（i）缺陷構型及其形成能和（ii）連接它們的跳躍勢壘，我們通過Onsager方法分別構建並求解了$\text{O}_{\text{i}}^{0}$和$\text{O}_{\text{i}}^{2-}$的主擴散方程，得到了相應的三維擴散張量D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{0}$和D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{2-}$。$\text{O}_{\text{i}}^{0}$和$\text{O}_{\text{i}}^{2-}$都表現出沿$b$軸的最快擴散，顯示出顯著的各向異性。沿[100]和[$\overline{2}01$]方向預測的自擴散係數與之前報導的同位素標記氧示蹤實驗值吻合良好，突出了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災危險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數（FWI）被廣泛用於評估野火風險，並依賴於當地中午的氣象數據。然而，氣候模型通常僅提供每日匯總數據，這為氣候變化研究中的準確FWI計算帶來了挑戰。本文研究了在1980年至2023年期間，使用每日近似值計算FWI95d（即超過當地每日FWI值第95百分位數的極端火災天氣日數的年計數）與標準基於中午的方法的比較。 我們的研究結果表明，使用中午特定數據計算的FWI95d在全球範圍內增加了約65%，相當於44年內增加了11.66個極端火災天氣日。相比之下，每日近似值往往會高估這些趨勢5-10%，其中涉及最低相對濕度的組合顯示出最大的差異。在全球範圍內，多達1500萬平方公里的地區，特別是美國西部、南部非洲和亞洲部分地區，顯示出顯著的高估。在我們的每日近似方法中，偏差最小的代理是使用所有變量的每日平均值的方法。 我們建議：（i）在未來的氣候模型比較項目中優先納入次每日氣象數據，以提高FWI的準確性；（ii）如果無法獲得中午特定數據，則採用每日平均值近似作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part II: phase field fracture
  • 中文標題：用於預測氫脆的COMSOL框架——第二部分：相場斷裂
  • 發布日期：2025-03-03 17:39:02+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01765v1

中文摘要：預測氫脆需要一種穩健的建模方法，這將促進氫作為清潔能源載體的安全採用。本文提出了一種基於斷裂相場描述的氫脆通用計算模型。結合本工作的第一部分，該部分描述了氫的吸收和傳輸過程，這使得模擬廣泛的氫傳輸和氫脆現象成為可能。材料韌性被定義為氫含量的函數，並且結合了彈性和彈塑性材料行為，從而能夠捕捉到韌性斷裂和脆性斷裂以及兩者之間的轉變。在單邊裂紋板、邊界層模型和三維容器案例研究中，數值評估了裂紋尖端附近氫的積累和隨後的氫脆，展示了該框架的潛力。重點放在數值實現上，該實現是在有限元軟體COMSOL Multiphysics中進行的，並且模型是免費提供的。

摘要

  • 原文標題：Improved sensitivity in the search for rare decays of Gd isotopes
  • 中文標題：改進的Gd同位素稀有衰變搜索靈敏度
  • 發布日期：2025-03-03 15:20:27+00:00
  • 作者：B. Lehnert, S. S. Nagorny, M. Thiesse, F. Ferella, M. Laubenstein, E. Meehan, S. Nisi, P. R. Scovell
  • 分類：nucl-ex, hep-ex
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01641v1

中文摘要：釓被廣泛應用於多種低本底實驗中，使其同位素在原位和通過放射性純度篩選數據中進行稀有衰變搜索成為可能。本研究利用Boulby地下篩選設施（BUGS）的超低本底高純鍺探測器，對$^{152}$Gd、$^{154}$Gd和$^{160}$Gd同位素的稀有α衰變和雙β衰變模式進行了改進的搜索。使用硫酸釓八水合物$(\text{Gd}_2(\text{SO}_4)_3 \cdot 8\text{H}_2\text{O})$樣品，實現了總計6.7 kg$\cdot$年的天然釓暴露量，這些樣品最初在部署到超級神岡中微子實驗之前進行了放射性純度篩選。由於檢測方法的原因，只有伴隨γ射線發射的激發態衰變是可檢測的。採用了結合先前實驗結果的貝葉斯分析，得出了$10^{19} - 10^{21}$年範圍內的新下限半衰期——比之前的限制提高了大約兩個數量級。未觀察到統計上顯著的衰變信號。這些結果證明了將大規模放射性純度篩選活動重新用於基礎物理研究的有效性。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：用於預測氫脆的COMSOL框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫對金屬的結構完整性構成威脅，因此預測氫與材料的相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋和其他應力集中點前材料變形與氫擴散之間的相互作用是預測和預防氫輔助失效的關鍵。在這項工作中，提出了一個廣義的理論和計算框架，首次涵蓋了：(i) 應力輔助擴散，(ii) 由於多種陷阱類型導致的氫捕獲，嚴格考慮了位錯陷阱位點的生成速率，(iii) 通過位錯的氫傳輸，(iv) 平衡（Oriani）和非平衡（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v) 氫誘導軟化，以及 (vi) 氫吸收，考慮了靜水應力和局部電化學的作用。特別強調了在 COMSOL Multiphysics 中的數值實現，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化和求解器細節。框架的每個元素都與文獻中的結果進行了獨立基準測試，並討論了其對氫輔助斷裂預測的影響。本工作的第二部分（第二部分）展示了如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：Entropic learning enables skilful forecasts of ENSO phase at up to two years lead time
  • 中文標題：熵學習能夠在長達兩年的提前時間內對ENSO相位進行熟練預測
  • 發布日期：2025-03-03 11:06:10+00:00
  • 作者：Michael Groom, Davide Bassetti, Illia Horenko, Terence J. O'Kane
  • 分類：physics.comp-ph, physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01412v1

中文摘要：本文基於先前的工作，將熵最優稀疏概率近似（eSPA）機器學習算法應用於ENSO相位的分類任務，該任務由Niño3.4指數確定（Groom等人，Artif. Intell. Earth Syst., 2024）。在本研究中，訓練和驗證熵學習模型時僅使用了衛星時代的觀測和再分析數據，並在2012年至2022年期間進行了一整套後報（最大提前期為24個月），以確定樣本外技能。用於預測的特徵包括全球海表溫度的延遲嵌入EOF分析中的主要主成分、熱帶太平洋赤道處溫度的垂直導數（作為溫躍層變化的代理）以及熱帶太平洋的緯向和經向風應力。儘管可用於訓練的數據實例數量有限（從最早的後報的350個月平均值到截至2024年12月的520個月平均值），eSPA在這種小數據情況下避免了過擬合，並生成了與國際氣候與社會研究所（IRI）ENSO預測羽流生成的組合（基於模型的）概率預測具有可比技能的概率預測。在比IRI羽流更長的提前期下，eSPA在排名概率技能評分方面保持了23個月的技能，在ROC曲線下面積方面保持了24個月的技能，且計算成本僅為運行動態集合預測系統的一小部分。此外，eSPA成功預測了2015/16和2018/19年聖嬰事件（提前24個月）、2016/17、2017/18和2020/21年拉尼娜事件（提前24個月）以及2021/22和2022/23年拉尼娜事件（提前12和9個月）。

摘要

  • 原文標題：Scanning HTML at Tens of Gigabytes per Second on ARM Processors
  • 中文標題：在ARM處理器上以每秒數十GB的速度掃描HTML
  • 發布日期：2025-03-03 15:38:20+00:00
  • 作者：Daniel Lemire
  • 分類：cs.DS, cs.AR
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01662v1

中文摘要：現代處理器具有一次性處理16位元組或更多字節的指令。這些指令被稱為SIMD，即單指令多數據。最近的進展利用SIMD指令加速了常見網際網路格式（如JSON和base64）的解析。在HTML解析過程中，它們通過一種稱為向量化分類的策略快速識別特定字符。我們回顧了這些技術，並將其與一種更快的替代方案進行了比較。我們在最新的ARM處理器上測量到，與傳統方法相比，HTML掃描的性能提高了20倍。我們的研究結果突顯了基於SIMD的算法在優化Web瀏覽器性能方面的潛力。

摘要

  • 原文標題：Unveiling temperature and phase boundaries in laser-driven shocked and released copper: insights from ultra-fast X-ray Absorption Spectroscopy up to 300 GPa
  • 中文標題：揭示雷射驅動衝擊和釋放銅中的溫度和相邊界：來自高達300 GPa的超快X射線吸收光譜的見解
  • 發布日期：2025-03-03 09:23:22+00:00
  • 作者：Sofia Balugani, Jean-Alexis Hernandez, Fabien Brieuc, James Boust, Philipp Hesselbach, Nicolas Sévelin-Radiguet, Vanina Recoules, Olivier Mathon, Daniel E. Eakins, Hugo Doyle, Alessandra Ravasio, Raffaella Torchio
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.plasm-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01939v1

中文摘要：銅（Cu）因其優異的熱學和電學性能在工業中被廣泛應用。研究銅在高壓高溫下的性質對於核聚變研究具有重要意義，因為在超高速撞擊中使用的彈丸和飛片通常由銅製成，銅也被用於核聚變靶的設計中。最近，通過X射線衍射在衝擊壓縮的銅中檢測到了固相（fcc）-固相（bcc）相變。本文中，我們通過單脈衝（100 ps FWHM）X射線吸收光譜（XAS）研究了衝擊壓縮銅在高達300 GPa和7100 K條件下的性質。基於XAS光譜的分析，我們提供了沿Hugoniot線的結構識別和體溫度測量，直至熔化。在釋放條件下（即衝擊波突破後的較晚時間）收集的XAS光譜有助於約束實驗中的fcc-bcc和固液相邊界。特別是，我們首次報告了衝擊壓縮銅在熔化平台上的體溫度測量結果，該平台位於237(40) GPa和5750(1130) K之間以及261(27) GPa和6240(1155) K之間，並在300 GPa和7100 K條件下對液態銅進行了測量。

摘要

  • 原文標題：Improving the Efficiency of VVC using Partitioning of Reference Frames
  • 中文標題：通過參考幀劃分提高VVC的效率
  • 發布日期：2025-03-03 11:10:37+00:00
  • 作者：Kamran Qureshi, Hadi Amirpour, Christian Timmerer
  • 分類：cs.MM
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01415v1

中文摘要：摘要：為了應對高質量視頻日益增長的需求，多功能視頻編碼（VVC）於2020年發布，基於其前身HEVC的混合編碼架構，在相同視覺質量下實現了約50%的碼率降低。VVC引入了更靈活的塊劃分，以增加編碼複雜度為代價提升了壓縮效率。為了在實際應用中高效使用VVC，優化是必不可少的。VVenC是一個優化的開源VVC編碼器，引入了多種預設以解決壓縮效率與編碼器複雜度之間的權衡問題。儘管為每個預設選擇了一組優化的編碼工具，但編碼器預設中的率失真（RD）搜索空間仍然對高效編碼器實現提出了挑戰。在本文中，我們提出了基於參考幀的早期終止（ETRF），它改善了編碼效率與時間複雜度之間的權衡，並定位為中等和快速預設之間的新預設。通過利用較低時間層中參考幀的CTU劃分圖，加速了較高時間層中幀的編碼。結果顯示，與中等預設相比，編碼時間減少了約21%。特別是對於具有高空間和時間複雜度的視頻，這些視頻通常需要更長的編碼時間，所提出的方法在碼率節省和編碼時間之間實現了比快速預設更好的權衡。

摘要

  • 原文標題：Fairness and/or Privacy on Social Graphs
  • 中文標題：社交圖上的公平性和/或隱私
  • 發布日期：2025-03-03 22:56:32+00:00
  • 作者：Bartlomiej Surma, Michael Backes, Yang Zhang
  • 分類：cs.LG, cs.CY, cs.SI
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.02114v1

中文摘要：圖神經網絡（GNNs）在各種基於圖的學習任務中表現出顯著的成功。然而，最近的研究提出了關於GNNs中公平性和隱私問題的擔憂，強調了可能存在的偏見或歧視性結果以及敏感信息的脆弱性。本文對GNNs中的公平性和隱私進行了全面的研究，探討了各種公平性保護措施對模型性能的影響。我們在多個數據集上進行了實驗，並評估了不同公平性干預措施的有效性。我們的分析考慮了公平性、隱私和準確性之間的權衡，為實現公平且私密的圖學習提供了挑戰和機遇的見解。結果強調了根據數據的特定特徵和期望的公平目標，仔細選擇和組合公平性保護措施的重要性。這項研究有助於更深入地理解GNNs中公平性、隱私和準確性之間複雜的相互作用，為開發更強大和更道德的圖學習模型鋪平了道路。

摘要

  • 原文標題：MeshPad: Interactive Sketch Conditioned Artistic-designed Mesh Generation and Editing
  • 中文標題：MeshPad：基於交互式草圖的藝術設計網格生成與編輯
  • 發布日期：2025-03-03 11:27:44+00:00
  • 作者：Haoxuan Li, Ziya Erkoc, Lei Li, Daniele Sirigatti, Vladyslav Rozov, Angela Dai, Matthias Nießner
  • 分類：cs.GR, cs.CV
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01425v1

中文摘要：我們介紹了MeshPad，這是一種從草圖輸入生成3D網格的生成方法。基於最近在藝術設計三角形網格生成方面的進展，我們的方法解決了交互式藝術網格創建的需求。為此，我們通過將編輯分解為網格區域的「刪除」和隨後新網格幾何的「添加」來實現一致的編輯。這兩種操作都通過用戶對草圖圖像的簡單編輯來觸發，從而促進迭代內容創建過程，並支持複雜3D網格的構建。我們的方法基於三角形序列的網格表示，利用大型Transformer模型進行網格三角形的添加和刪除。為了實現交互式編輯，我們在加法網格生成器的基礎上引入了一種頂點對齊的推測預測策略。該推測器預測與頂點對應的多個輸出標記，從而顯著降低推理的計算成本並加速編輯過程，使得每個編輯步驟僅需幾秒鐘即可完成。綜合實驗表明，MeshPad在草圖條件下的網格生成方法中表現優異，在Chamfer距離上實現了超過22%的網格質量提升，並在感知評估中獲得了90%參與者的青睞。

摘要

  • 原文標題：MRI super-resolution reconstruction using efficient diffusion probabilistic model with residual shifting
  • 中文標題：使用殘差偏移的高效擴散概率模型進行MRI超解析度重建
  • 發布日期：2025-03-03 14:15:08+00:00
  • 作者：Mojtaba Safari, Shansong Wang, Zach Eidex, Qiang Li, Erik H. Middlebrooks, David S. Yu, Xiaofeng Yang
  • 分類：cs.CV, physics.med-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01576v1

中文摘要：目標：本研究引入了一種殘差偏移機制，該機制在保留關鍵解剖細節的同時大幅減少了採樣步驟，從而加速了MRI重建。方法：我們提出了一種名為Res-SRDiff的新型基於擴散的超解析度框架，該框架將殘差偏移整合到前向擴散過程中。通過對齊退化的高解析度（HR）和低解析度（LR）分布，實現了高效的HR圖像重建。我們在超高場腦T1 MP2RAGE圖像和T2加權前列腺圖像上評估了Res-SRDiff，並與雙三次插值、Pix2pix、CycleGAN以及基於視覺Transformer骨幹的傳統去噪擴散概率模型（TM-DDPM）進行了比較，使用了峰值信噪比（PSNR）、結構相似性指數（SSIM）、梯度幅值相似性偏差（GMSD）和學習感知圖像塊相似性（LPIPS）等定量指標。主要結果：Res-SRDiff在兩個數據集上的PSNR、SSIM和GMSD均顯著優於所有對比方法，具有統計學上的顯著改進（p值<<0.05）。該模型僅需四個採樣步驟即可實現高保真圖像恢復，將每片計算時間大幅減少至不到一秒，遠快於傳統TM-DDPM的每片約20秒。定性分析進一步表明，Res-SRDiff在腦部和盆腔MRI圖像中有效保留了精細的解剖細節和病變形態。意義：我們的研究結果表明，Res-SRDiff是一種高效且準確的MRI超解析度方法，顯著提高了計算效率和圖像質量。將殘差偏移整合到擴散過程中，能夠實現快速且穩健的HR圖像重建，從而提升臨床MRI工作流程並推動醫學影像研究。原始碼位於：https://github.com/mosaf/Res-SRDiff

摘要

  • 原文標題：Bayesian optimization of beam injection and storage in the PSI muEDM Experiment
  • 中文標題：PSI muEDM 實驗中束流注入和存儲的貝葉斯優化
  • 發布日期：2025-03-03 14:41:57+00:00
  • 作者：Siew Yan Hoh, Yuzhi Shang, Ritwika Chakraborty, Tianqi Hu, Kim Siang Khaw, Philipp Schmidt-Wellenburg, Yusuke Takeuchi, Guan Ming Wong
  • 分類：physics.acc-ph, hep-ex
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01607v1

中文摘要：保羅·謝勒研究所的μEDM實驗旨在以前所未有的靈敏度$6 \times 10^{-23}\,\mathrm{e}\cdot\mathrm{cm}$測量電偶極矩。該實驗的一個關鍵方面是μ子束的注入和存儲，μ子束在進入螺線管磁體之前會穿過一個長而窄的超導通道。隨後，μ子被脈衝磁場踢入螺線管中心區域的穩定軌道，並在該區域測量電偶極矩。為了研究束流注入和存儲過程，我們開發了一個G4beamline模擬，以模擬束流注入和存儲的動力學，並納入所有相關的電場和磁場。隨後，我們採用貝葉斯優化技術來提高μEDM實驗第一階段的μ子存儲效率。優化過程通過G4beamline模擬的數據進行了演示。我們觀察到，通過使用高斯過程的貝葉斯優化，束流注入和存儲效率從0.324\%提高到了0.556\%。這種方法可以用於調整實際實驗參數，幫助實現μEDM實驗中束流注入和存儲的預期性能。

摘要

  • 原文標題：m4: A Learned Flow-level Network Simulator
  • 中文標題：m4：一種基於學習的流級網絡模擬器
  • 發布日期：2025-03-03 17:51:08+00:00
  • 作者：Chenning Li, Anton A. Zabreyko, Arash Nasr-Esfahany, Kevin Zhao, Prateesh Goyal, Mohammad Alizadeh, Thomas Anderson
  • 分類：cs.NI, cs.LG, cs.PF, cs.SY, eess.SY
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01770v1

中文摘要：流級模擬由於其可擴展性，被廣泛用於建模大規模數據中心網絡。與模擬單個數據包的數據包級模擬器不同，流級模擬器將流量抽象為具有動態分配傳輸速率的連續流。雖然這種抽象能夠實現數量級的加速，但由於忽略了諸如排隊、擁塞控制和重傳等關鍵的數據包級效應，因此存在不準確性。我們提出了m4，這是一種準確且可擴展的流級模擬器，它使用機器學習來學習目標網絡的動態。m4的核心是一種新穎的機器學習架構，將狀態轉移計算分解為獨立的空間和時間組件，每個組件由適當的神經網絡表示。為了高效學習底層的流級動態，m4通過預測訓練期間的中間網絡指標（如剩餘流大小和隊列長度）來添加密集的監督信號。m4相比數據包級模擬實現了高達104倍的加速。相對於傳統的流級模擬，m4將每流估計誤差減少了45.3%（均值）和53.0%（p90）。對於閉環應用，m4能夠準確預測在各種擁塞控制方案和工作負載下的網絡吞吐量。

摘要

  • 原文標題：Charmed hadron production from secondary anti-proton + proton annihilations in p+A reactions at FAIR
  • 中文標題：FAIR 實驗中 p+A 反應中次級反質子+質子湮滅產生的粲強子產生
  • 發布日期：2025-03-03 14:49:00+00:00
  • 作者：Tom Reichert, Jan Steinheimer, Marcus Bleicher
  • 分類：nucl-th, hep-ph, nucl-ex
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01613v1

中文摘要：我們提出了在p+A反應中，從$E_\mathrm{lab}=10-30A$~GeV的次級$\overline B + B$湮滅中產生奇異態（$\Lambda_c$, $\Sigma_c$, $\Xi_c$, $D\, \mathrm{和}\, D_s$）的橫截面的估計。我們特別關注FAIR上新計劃的強子物理項目CBM。這些奇異態產生的估計基於可實現的$\overline B + B$湮滅數量及其在UrQMD輸運模型中計算的不變質量分布。

摘要

  • 原文標題：Q-NL Verifier: Leveraging Synthetic Data for Robust Knowledge Graph Question Answering
  • 中文標題：Q-NL 驗證器：利用合成數據實現穩健的知識圖譜問答
  • 發布日期：2025-03-03 10:28:24+00:00
  • 作者：Tim Schwabe, Louisa Siebel, Patrik Valach, Maribel Acosta
  • 分類：cs.CL, cs.DB, cs.LG
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01385v1

中文摘要：摘要：問答系統（QA）需要準確地將用戶問題與結構化查詢對齊，這一過程通常受限於高質量查詢-自然語言（Q-NL）對的稀缺性。為了克服這一問題，我們提出了Q-NL驗證器，一種生成高質量查詢和自然語言翻譯對的方法。我們的方法依賴於大型語言模型（LLMs）來生成結構化查詢的語義精確的自然語言釋義。基於這些合成的Q-NL對，我們引入了一個學習驗證器組件，自動確定生成的釋義是否與原始查詢語義等價。我們在著名的LC-QuAD 2.0基準測試中的實驗表明，Q-NL驗證器能夠很好地泛化到來自其他模型甚至人類撰寫的翻譯的釋義。我們的方法在不同查詢複雜性下與人類判斷高度一致，並在評估語義正確性方面優於現有的自然語言處理指標。我們還將驗證器集成到QA管道中，表明經過驗證器過濾的合成數據在翻譯正確性方面具有顯著更高的質量，並提高了自然語言到查詢翻譯的準確性。最後，我們發布了包含我們合成的Q-NL對和驗證器分數的LC-QuAD 2.0基準測試的更新版本，為穩健和可擴展的QA提供了新的資源。

摘要

  • 原文標題：Global Blind Spot in Understanding Trigonometric Derivatives: A Multinational Analysis
  • 中文標題：理解三角導數的全球盲點：一項跨國分析
  • 發布日期：2025-03-03 13:35:18+00:00
  • 作者：Yossi Ben-Zion, Jianqiang Liu, Chun-Ming Wang, Atanu Rajak, Noah D. Finkelstein
  • 分類：physics.ed-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01525v1

中文摘要：三角函數的導數在數學和物理學中都是基礎性的，然而其正確應用，特別是弧度和度數的區分，對全球大學生構成了重大挑戰。本研究揭示了在理解三角函數導數及其對物理系統的影響方面存在的一個普遍「盲點」，突顯了物理教育中的一個關鍵缺口。一項針對來自以色列、美國、中國和印度的769名大學生（主要是STEM專業的本科生和研究生）的多國調查，評估了他們在數學和物理背景下區分弧度和度數的能力，重點關注諧波運動。結果顯示，只有26.3\%的學生正確識別了三角函數導數的著名表達式僅在弧度下成立，而70.7\%的學生錯誤地認為弧度和度數都有效。值得注意的是，學生在物理背景下對弧度的識別能力（59.0\%的正確回答）比在數學背景下有所提高，這表明學生在應用數學概念時依賴於熟悉的物理方程作為認知參考點。這些誤解在全球範圍內普遍存在，表明這是一個普遍性的挑戰。研究結果強調了課程改革的必要性，以更好地將數學形式主義與物理應用聯繫起來。

摘要

  • 原文標題：Minimum-Length Coordinated Motions For Two Convex Centrally-Symmetric Robots
  • 中文標題：兩個凸中心對稱機器人的最小長度協調運動
  • 發布日期：2025-03-03 19:37:43+00:00
  • 作者：David Kirkpatrick, Paul Liu
  • 分類：cs.CG, cs.RO, F.2.2
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.02010v1

中文摘要：我們研究了在無障礙平面上，為兩個任意凸中心對稱（CCS）機器人確定總長度最小的協調運動的問題。以兩個機器人中心所追蹤的總路徑長度作為距離度量，我們給出了所有初始和目標配置下最短避碰運動的精確特徵描述。單個路徑最多由六個凸部分組成，其總長度可以表示為一個簡單積分，且具有僅依賴於機器人初始和目標配置的閉式解。路徑部分要麼是直線段，要麼是兩個機器人閔可夫斯基和的邊界段（在圓盤機器人的特殊情況下為圓弧）。此外，路徑可以參數化，使得（i）在任何給定時間只有一個機器人在移動（解耦運動），或者（ii）機器人配置的方向單調變化。

摘要

  • 原文標題：SAGE: A Framework of Precise Retrieval for RAG
  • 中文標題：SAGE：RAG 的精確檢索框架
  • 發布日期：2025-03-03 16:25:58+00:00
  • 作者：Jintao Zhang, Guoliang Li, Jinyang Su
  • 分類：cs.LG, cs.AI, cs.DB, cs.IR
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01713v1

中文摘要：檢索增強生成（RAG）在特定語料庫中進行問答（QA）任務時表現出顯著的能力。然而，RAG在QA中的失敗案例仍然存在。這些失敗不僅歸因於大型語言模型（LLM）的局限性，更主要的是由於檢索到不準確信息導致的，原因有兩個：（1）當前的RAG方法在分割語料庫時未考慮語義，導致問題與片段之間的相關性受損，難以找到相關上下文。（2）在檢索較少上下文時可能遺漏關鍵信息，而在檢索較多上下文時可能引入無關信息。本文提出了一種RAG框架（SAGE）來克服這些限制。首先，為了解決不考慮語義的分割問題，我們提出訓練一個語義分割模型，將語料庫分割成語義完整的塊。其次，為了確保僅檢索最相關的塊並忽略不相關的塊，我們設計了一種塊選擇算法，根據相關性分數的下降速度動態選擇塊，從而實現更相關的選擇。第三，為了進一步確保檢索塊的精確性，我們建議讓LLM評估檢索到的塊是否過多或不足，並相應地調整上下文的數量。實驗表明，SAGE在QA質量上平均優於基線61.25%。此外，通過避免檢索噪聲上下文，SAGE降低了LLM推理中消耗的token成本，平均提升了49.41%的成本效率。此外，我們的工作為提升RAG提供了有價值的見解。

摘要

  • 原文標題：CNN-based Robust Sound Source Localization with SRP-PHAT for the Extreme Edge
  • 中文標題：基於CNN的魯棒聲源定位與SRP-PHAT在極端邊緣的應用
  • 發布日期：2025-03-03 20:50:31+00:00
  • 作者：Jun Yin, Marian Verhelst
  • 分類：eess.AS, cs.SD
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.02046v1

中文摘要：在噪聲和混響環境下的魯棒聲源定位越來越多地利用深度神經網絡處理各種聲學特徵。然而，最先進的研究主要集中在優化算法精度，導致模型龐大，難以在邊緣設備上部署。然而，邊緣設備迫切需要實時、低資源占用的聲學推理，例如助聽器和機器人交互應用。因此，我們從基於SRP-PHAT特徵的魯棒CNN模型Cross3D [16]出發，追求一種高效且緊湊的極端邊緣模型架構。針對SRP特徵表示和神經網絡，我們分別提出了可擴展的LC-SRP-Edge和Cross3D-Edge算法，這些算法在降低硬體開銷方面進行了優化。與原始LC-SRP [19]相比，LC-SRP-Edge將sinc插值的複雜性和片上內存開銷減少了一半。在多個SRP解析度情況下，Cross3D-Edge相比Cross3D基線節省了10.32~73.71%的計算複雜度和59.77~94.66%的神經網絡權重。在精度與效率的權衡方面，最平衡的版本（EM）僅需127.1 MFLOPS計算量、3.71 MByte/s帶寬和0.821 MByte片上內存，同時在最先進的精度比較中仍保持競爭力。在Rasberry Pi 4B上，它實現了8.59 ms/幀的端到端延遲，比相應的基線快7.26倍。

摘要

  • 原文標題：A Reconfigurable Stream-Based FPGA Accelerator for Bayesian Confidence Propagation Neural Networks
  • 中文標題：基於可重構流處理的FPGA加速器用於貝葉斯置信傳播神經網絡
  • 發布日期：2025-03-03 14:06:43+00:00
  • 作者：Muhammad Ihsan Al Hafiz, Naresh Ravichandran, Anders Lansner, Pawel Herman, Artur Podobas
  • 分類：cs.AR, cs.NE
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01561v1

中文摘要：摘要：受大腦啟發的算法是經典深度學習方法在各種機器學習應用中的有吸引力的新興替代方案。受大腦啟發的系統可以具有局部學習規則，包括無監督學習/半監督學習和不同類型的可塑性（結構可塑性/突觸可塑性），使其可能比傳統的機器學習替代方案更快且更節能。在更顯著的受大腦啟發的算法中，貝葉斯置信傳播神經網絡（BCPNN）是一個重要的工具，用於機器學習和計算神經科學研究。最近的研究表明，與其他模型相比，BCPNN在學習和記憶回憶等任務中可以達到最先進的性能。不幸的是，BCPNN主要在速度較慢的通用處理器（CPU）或耗電的圖形處理單元（GPU）上執行，這限制了BCPNN在邊緣系統等領域的應用。在這項工作中，我們設計了一種基於現場可編程門陣列（FPGA）的自定義流加速器，用於BCPNN，使用Xilinx Vitis高級綜合（HLS）流程。此外，我們使用基本原理對我們的加速器性能進行建模，並通過實驗證明，我們提出的加速器比Nvidia A100 GPU快1.3倍至5.3倍，同時功耗減少2.62倍至3.19倍，能耗減少5.8倍至16.5倍，且性能沒有任何下降。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式車輛路徑問題在安全調度操作中的應用
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題（VRPSD）的優化。VRPSD 關注涉及精確時間和嚴格時間窗口等具有挑戰性約束的安全和巡邏應用。我們提出了基於不同元啟發式的三種算法，分別是自適應大鄰域搜索（ALNS）、禁忌搜索（TS）和閾值接受（TA）。第一種算法將單階段 ALNS 與 TA 結合，第二種算法採用多階段 ALNS 與 TA 結合，第三種算法則整合了多階段 ALNS、TS 和 TA。實驗在一個包含 251 個客戶請求的實例上進行。結果表明，第三種算法，即混合多階段 ALNS-TS-TA 算法，表現最佳。該方法同時利用了 ALNS 的大範圍搜索能力進行探索，並在多階段 ALNS 與 TS 和 TA 結合時有效避免了局部最優。此外，在我們的實驗中，混合多階段 ALNS-TS-TA 算法是唯一一個在所有嘗試中顯示出隨著計算時間增加而改善結果潛力的算法。

摘要

  • 原文標題：Recurrence-Enhanced Vision-and-Language Transformers for Robust Multimodal Document Retrieval
  • 中文標題：增強循環的視覺與語言Transformer用於魯棒的多模態文檔檢索
  • 發布日期：2025-03-03 19:01:17+00:00
  • 作者：Davide Caffagni, Sara Sarto, Marcella Cornia, Lorenzo Baraldi, Rita Cucchiara
  • 分類：cs.CV, cs.AI, cs.CL, cs.MM
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01980v1

中文摘要：跨模態檢索由於大規模訓練、新穎的架構和學習設計，以及在LLMs和多模態LLMs中的應用，正獲得研究界越來越多的關注和效果。在本文中，我們進一步設計了一種方法，允許由圖像和文本組成的多模態查詢，並能夠在圖像和文本交錯的多模態文檔集合中進行搜索。我們的模型ReT採用了從視覺和文本骨幹的不同層次提取的多層次表示，無論是在查詢端還是文檔端。為了實現多層次和跨模態的理解和特徵提取，ReT採用了一種新穎的基於Transformer的循環單元，該單元在不同層次上集成了文本和視覺特徵，並借鑑了LSTM經典設計的sigmoidal門控機制。在M2KR和M-BEIR基準上的大量實驗表明，ReT在各種設置下均達到了最先進的性能。我們的原始碼和訓練模型可在https://github.com/aimagelab/ReT公開獲取。

摘要

  • 原文標題：On a planetary forcing of global seismicity
  • 中文標題：關於行星對全球地震活動的強迫作用
  • 發布日期：2025-03-03 17:33:48+00:00
  • 作者：Stéphanie Dumont, Jean de Bremond d'Ars, Jean-Baptiste Boulé, Vincent Courtillot, Marc Gèze, Dominique Gibert, Vladimir Kossobokov, Jean-Louis Le Mouël, Fernando Lopes, Maria C. Neves, Graça Silveira, Simona Petrosino, Pierpaolo Zuddas
  • 分類：physics.geo-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01759v1

中文摘要：我們探索了過去124年全球地震活動的時間變異性及其潛在驅動因素。為此，我們構建並分析了自1900年以來震級大於或等於6級的地震的全球平均地震活動曲線。通過使用奇異譜分析，我們分解了這條曲線，並將提取的偽周期與兩個與地球潮汐相關的全球地球物理參數進行了比較：日長變化和海平面變化。我們的結果表明，這三個地球物理現象可以用高達90%的準確性解釋為最多七個周期分量的總和，這些分量主要與行星星曆對齊：1年、3.4年（准兩年振盪，QBO）、約11年、約14年、約18.6年（月球節點周期）、約33年和約60年。我們在拉普拉斯理論的框架下討論了這些結果，特別關注地震活動、日長變化和海平面變化之間的相位關係，以進一步闡明潛在的物理機制。最後，結合地震發生區域的觀測結果，我們提出了一種基於固體地球-水圈相互作用的觸發機制，強調了水-岩相互作用在調節地震發生中的關鍵作用。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：$β$-Ga$_2$O$_3$中氧間隙擴散的研究：通過主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系的 $\beta$-Ga$_2$O$_3$ 是一種有前景的寬帶隙半導體材料，由於其低對稱性的晶體結構，表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{0}$）和帶2-電荷的氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{2-}$）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，我們識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙跳躍，連接每一對低能構型，我們構建了三維擴散網絡，並評估了網絡中所有過渡路徑的跳躍勢壘。結合（i）缺陷構型及其形成能和（ii）連接它們的跳躍勢壘，我們通過Onsager方法分別構建並求解了 $\text{O}_{\text{i}}^{0}$ 和 $\text{O}_{\text{i}}^{2-}$ 的主擴散方程，得到了相應的三維擴散張量 D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{0}$ 和 D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{2-}$。$\text{O}_{\text{i}}^{0}$ 和 $\text{O}_{\text{i}}^{2-}$ 都表現出沿 $b$ 軸的最快擴散，顯示出顯著的各向異性。沿 [100] 和 [$\overline{2}01$] 方向預測的自擴散係數與之前報導的同位素標記氧示蹤實驗值吻合良好，突顯了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災危險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數（FWI）被廣泛用於評估野火風險，並依賴於當地中午的氣象數據。然而，氣候模型通常只提供每日匯總數據，這為氣候變化研究中的準確FWI計算帶來了挑戰。本文研究了在1980年至2023年期間，使用每日近似值計算FWI95d（即每年超過當地每日FWI值第95百分位數的極端火災天氣天數）與標準基於中午的方法的比較。 我們的研究結果表明，使用中午特定數據計算的FWI95d在全球範圍內增加了約65%，相當於44年內增加了11.66個極端火災天氣日。相比之下，每日近似值往往會高估這些趨勢5-10%，其中涉及最小相對濕度的組合顯示出最大的差異。在全球範圍內，高達1500萬平方公里的地區，特別是美國西部、南部非洲和亞洲部分地區，顯示出顯著的高估。在我們的每日近似方法中，偏差最小的代理是使用所有變量的每日平均值的方法。 我們建議：（i）在未來的氣候模型比較項目中優先納入次每日氣象數據，以提高FWI的準確性；（ii）如果無法獲得中午特定數據，則採用每日平均值近似作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：用於預測氫脆的COMSOL框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫對金屬的結構完整性構成威脅，因此預測氫與材料的相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋和其他應力集中點前材料變形與氫擴散之間的相互作用是預測和預防氫輔助失效的關鍵。在這項工作中，提出了一個廣義的理論和計算框架，首次涵蓋了：(i) 應力輔助擴散，(ii) 由於多種陷阱類型導致的氫捕獲，嚴格考慮了位錯陷阱位點的生成速率，(iii) 通過位錯的氫傳輸，(iv) 平衡（Oriani）和非平衡（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v) 氫誘導軟化，以及 (vi) 氫吸收，考慮了靜水應力和局部電化學的作用。特別強調了在 COMSOL Multiphysics 中的數值實現，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化和求解器細節。框架的每個元素都與文獻中的結果進行了獨立基準測試，並討論了其對氫輔助斷裂預測的影響。本工作的第二部分（第二部分）展示了如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part II: phase field fracture
  • 中文標題：用於預測氫脆的COMSOL框架——第二部分：相場斷裂
  • 發布日期：2025-03-03 17:39:02+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01765v1

中文摘要：預測氫脆需要一種穩健的建模方法，這將促進氫作為清潔能源載體的安全採用。本文提出了一種基於斷裂相場描述的氫脆通用計算模型。結合本工作的第一部分，該部分描述了氫的吸收和傳輸過程，這使得能夠模擬廣泛的氫傳輸和脆化現象。材料韌性被定義為氫含量的函數，並且結合了彈性和彈塑性材料行為，從而能夠捕捉到韌性斷裂和脆性斷裂以及兩者之間的轉變。在單邊裂紋板、邊界層模型和三維容器案例研究中，數值評估了裂紋尖端附近氫的積累和隨後的脆化，展示了該框架的潛力。重點放在數值實現上，該實現是在有限元軟體COMSOL Multiphysics中進行的，並且模型是免費提供的。

摘要

  • 原文標題：Entropic learning enables skilful forecasts of ENSO phase at up to two years lead time
  • 中文標題：熵學習能夠在長達兩年的提前時間內對ENSO相位進行熟練預測
  • 發布日期：2025-03-03 11:06:10+00:00
  • 作者：Michael Groom, Davide Bassetti, Illia Horenko, Terence J. O'Kane
  • 分類：physics.comp-ph, physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01412v1

中文摘要：本文基於先前的工作，將熵最優稀疏概率近似（eSPA）機器學習算法應用於ENSO相位的分類任務，該任務由Niño3.4指數確定（Groom等人，Artif. Intell. Earth Syst., 2024）。在本研究中，訓練和驗證熵學習模型時僅使用了衛星時代的觀測和再分析數據，並在2012年至2022年期間進行了一整套回溯預測（最大提前期為24個月），以確定樣本外技能。用於預測的特徵包括全球海表溫度的延遲嵌入EOF分析中的主要主成分、熱帶太平洋赤道處溫度的垂直導數（作為溫躍層變化的代理）以及熱帶太平洋的緯向和經向風應力。儘管可用於訓練的數據實例數量有限（從最早回溯預測的350個月平均值到截至2024年12月的520個月平均值），eSPA在小數據情況下避免了過擬合，並生成了與國際氣候與社會研究所（IRI）ENSO預測羽流生成的組合（基於模型的）概率預測具有相當技能的概率預測。在比IRI羽流更長的提前期下，eSPA在排名概率技能評分方面保持了23個月的技能，在ROC曲線下面積方面保持了24個月的技能，且計算成本僅為運行動態集合預測系統的一小部分。此外，eSPA成功預測了2015/16和2018/19年聖嬰事件（提前24個月）、2016/17、2017/18和2020/21年拉尼娜事件（提前24個月）以及2021/22和2022/23年拉尼娜事件（提前12和9個月）。

摘要

  • 原文標題：Scanning HTML at Tens of Gigabytes per Second on ARM Processors
  • 中文標題：在ARM處理器上以每秒數十GB的速度掃描HTML
  • 發布日期：2025-03-03 15:38:20+00:00
  • 作者：Daniel Lemire
  • 分類：cs.DS, cs.AR
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01662v1

中文摘要：現代處理器具有一次處理16位元組或更多字節的指令。這些指令被稱為SIMD，即單指令多數據。最近的進展利用SIMD指令加速了常見網際網路格式（如JSON和base64）的解析。在HTML解析過程中，它們通過一種稱為向量化分類的策略快速識別特定字符。我們回顧了這些技術，並將其與一種更快的替代方案進行了比較。我們在最新的ARM處理器上測量到，與傳統方法相比，HTML掃描的性能提高了20倍。我們的研究結果突顯了基於SIMD的算法在優化Web瀏覽器性能方面的潛力。

摘要

  • 原文標題：Unveiling temperature and phase boundaries in laser-driven shocked and released copper: insights from ultra-fast X-ray Absorption Spectroscopy up to 300 GPa
  • 中文標題：揭示雷射驅動衝擊和釋放銅中的溫度和相邊界：來自高達300 GPa的超快X射線吸收光譜的見解
  • 發布日期：2025-03-03 09:23:22+00:00
  • 作者：Sofia Balugani, Jean-Alexis Hernandez, Fabien Brieuc, James Boust, Philipp Hesselbach, Nicolas Sévelin-Radiguet, Vanina Recoules, Olivier Mathon, Daniel E. Eakins, Hugo Doyle, Alessandra Ravasio, Raffaella Torchio
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.plasm-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01939v1

中文摘要：銅是一種在工業中廣泛使用的材料，因其優異的熱學和電學性能而備受青睞。研究銅（Cu）在高壓高溫下的性質對於核聚變研究具有重要意義，因為在超高速撞擊中使用的彈丸和飛片通常由銅製成，並且在核聚變靶的設計中也使用銅。最近，通過X射線衍射在衝擊壓縮的銅中檢測到了固相（fcc）-固相（bcc）相變。本文中，我們通過單脈衝（100 ps FWHM）X射線吸收光譜（XAS）研究了衝擊壓縮銅在高達300 GPa和7100 K條件下的性質。基於對XAS光譜的分析，我們提供了沿Hugoniot曲線的結構識別和體溫度測量，直至熔化。在釋放條件下（即衝擊波突破後的較晚時間）收集的XAS光譜有助於約束實驗中的fcc-bcc和固液相邊界。特別是，我們首次報告了衝擊壓縮銅在熔化平台上的體溫度測量結果，該平台位於237(40) GPa和5750(1130) K之間以及261(27) GPa和6240(1155) K之間，並在300 GPa和7100 K條件下對液態銅進行了測量。

摘要

  • 原文標題：Improving the Efficiency of VVC using Partitioning of Reference Frames
  • 中文標題：通過參考幀劃分提高VVC的效率
  • 發布日期：2025-03-03 11:10:37+00:00
  • 作者：Kamran Qureshi, Hadi Amirpour, Christian Timmerer
  • 分類：cs.MM
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01415v1

中文摘要：摘要：為應對高質量視頻需求的增長，多功能視頻編碼（VVC）於2020年發布，基於其前身HEVC的混合編碼架構，在相同視覺質量下實現了約50%的碼率降低。VVC引入了更靈活的塊劃分，以增加編碼複雜度為代價提升了壓縮效率。為了在實際應用中高效使用VVC，優化至關重要。VVenC是一個優化的開源VVC編碼器，引入了多種預設以解決壓縮效率與編碼器複雜度之間的權衡問題。儘管為每個預設選擇了一組優化的編碼工具，但編碼器預設中的率失真（RD）搜索空間仍然對高效編碼器實現提出了挑戰。本文提出了基於參考幀的早期終止（ETRF），改善了編碼效率與時間複雜度之間的權衡，並將其定位為中等和快速預設之間的新預設。通過利用較低時間層中參考幀的CTU劃分圖，加速了較高時間層中幀的編碼。結果顯示，與中等預設相比，編碼時間減少了約21%。特別是對於具有高空間和時間複雜度的視頻，這些視頻通常需要更長的編碼時間，所提出的方法在碼率節省和編碼時間之間實現了比快速預設更好的權衡。

摘要

  • 原文標題：The shooting methods to solve 3D nonlinear strings assemblies
  • 中文標題：求解三維非線性繩索組件的射擊方法
  • 發布日期：2025-03-03 12:29:11+00:00
  • 作者：Florian Surmont
  • 分類：physics.class-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01473v1

中文摘要：本文提出了一種替代有限元的方法，用於建模和分析三維靜態系泊線，利用弦理論和射擊法（SM）來解決具有各種邊界條件（BC）類型的三維非線性靜態弦方程的兩點邊值問題（TPBVPs），這些邊界條件與海上細長系統組件相關。通過引入不限於重力的任意三維外部分布載荷，公式化了非線性可拉伸彈性弦的兩點邊值問題。基於射擊法的形式，重新公式化了TPBVP。提出了一種多體/多射擊方法來處理多材料段和線組件。提出了一種邊界條件的公式化方法，允許建模表示位移、力和組合力/位移約束的Dirichlet邊界條件、Robin邊界條件和混合邊界條件。展示了四個驗證案例，將結果與解析解進行比較：（1）具有球-稜柱關節邊界條件的單個懸鏈線段在多個施加力下的情況，（2）對所有可能的弦邊界條件的回顧，包括基於彈簧的邊界條件，（3）具有非線性徑向分布載荷的Velaria問題，以及（4）由浮標連接的不同材料屬性的三段懸掛配置。結果表明，在整個系泊線的長度上，位置和張力的絕對誤差在10^-9以下。所提出的方法還通過自適應步長積分提供了誤差控制。它在建模複雜的三維運動學和系泊線配置方面表現出高精度，同時限制了迭代問題的規模。所提出的方法為分析具有各種端約束的弦運動學細長系統的靜態配置提供了一種高效的替代方案，例如海上工程中的系泊線和纜繩組件，同時保持了方法和實現的簡單性。

摘要

  • 原文標題：MRI super-resolution reconstruction using efficient diffusion probabilistic model with residual shifting
  • 中文標題：使用殘差偏移的高效擴散概率模型進行MRI超解析度重建
  • 發布日期：2025-03-03 14:15:08+00:00
  • 作者：Mojtaba Safari, Shansong Wang, Zach Eidex, Qiang Li, Erik H. Middlebrooks, David S. Yu, Xiaofeng Yang
  • 分類：cs.CV, physics.med-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01576v1

中文摘要：摘要：目的：本研究引入了一種殘差偏移機制，顯著減少了採樣步驟，同時保留了關鍵的解剖細節，從而加速了MRI重建。方法：我們提出了一種新的基於擴散的超解析度框架，稱為Res-SRDiff，它將殘差偏移整合到前向擴散過程中。通過對齊退化的高解析度（HR）和低解析度（LR）分布，實現了高效的HR圖像重建。我們在超高場腦T1 MP2RAGE圖像和T2加權前列腺圖像上評估了Res-SRDiff，並與雙三次插值、Pix2pix、CycleGAN以及基於視覺Transformer的常規去噪擴散概率模型（TM-DDPM）進行了比較，使用了峰值信噪比（PSNR）、結構相似性指數（SSIM）、梯度幅度相似性偏差（GMSD）和學習感知圖像塊相似性（LPIPS）等定量指標。主要結果：Res-SRDiff在兩個數據集上的PSNR、SSIM和GMSD均顯著優於所有對比方法，具有統計學上的顯著改進（p值<<0.05）。該模型僅需四個採樣步驟即可實現高保真圖像恢復，將計算時間大幅減少到每片不到一秒，顯著快於常規TM-DDPM的每片約20秒。定性分析進一步表明，Res-SRDiff在腦部和盆腔MRI圖像中有效地保留了精細的解剖細節和病變形態。意義：我們的研究結果表明，Res-SRDiff是一種高效且準確的MRI超解析度方法，顯著提高了計算效率和圖像質量。將殘差偏移整合到擴散過程中，能夠實現快速且穩健的HR圖像重建，提升了臨床MRI工作流程並推動了醫學影像研究。原始碼可在https://github.com/mosaf/Res-SRDiff獲取。

摘要

  • 原文標題：Bayesian optimization of beam injection and storage in the PSI muEDM Experiment
  • 中文標題：PSI muEDM 實驗中束流注入和存儲的貝葉斯優化
  • 發布日期：2025-03-03 14:41:57+00:00
  • 作者：Siew Yan Hoh, Yuzhi Shang, Ritwika Chakraborty, Tianqi Hu, Kim Siang Khaw, Philipp Schmidt-Wellenburg, Yusuke Takeuchi, Guan Ming Wong
  • 分類：physics.acc-ph, hep-ex
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01607v1

中文摘要：保羅·謝勒研究所的μEDM實驗旨在以空前的靈敏度$6 \times 10^{-23}\,\mathrm{e}\cdot\mathrm{cm}$測量電偶極矩。該實驗的一個關鍵方面是μ子束的注入和存儲，μ子束在進入螺線管磁體之前會穿過一個長而窄的超導通道。隨後，μ子被脈衝磁場踢入螺線管中心區域的穩定軌道，並在該區域測量電偶極矩。為了研究束流注入和存儲過程，我們開發了一個G4beamline模擬，以模擬束流注入和存儲的動力學，並納入所有相關的電場和磁場。隨後，我們採用貝葉斯優化技術來提高μEDM實驗第一階段的μ子存儲效率。優化過程通過G4beamline模擬的數據進行了演示。我們觀察到，通過使用高斯過程的貝葉斯優化，束流注入和存儲效率提高到了0.556\%，而使用多項式混沌展開時僅為0.324\%。這種方法可以用於調整實際實驗參數，幫助實現μEDM實驗中束流注入和存儲的預期性能。

摘要

  • 原文標題：Charmed hadron production from secondary anti-proton + proton annihilations in p+A reactions at FAIR
  • 中文標題：FAIR 實驗中 p+A 反應中次級反質子+質子湮滅產生的粲強子產生
  • 發布日期：2025-03-03 14:49:00+00:00
  • 作者：Tom Reichert, Jan Steinheimer, Marcus Bleicher
  • 分類：nucl-th, hep-ph, nucl-ex
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01613v1

中文摘要：我們提出了在p+A反應中，從$E_\mathrm{lab}=10-30A$~GeV的次級$\overline B + B$湮滅中產生奇異態（$\Lambda_c, \Sigma_c, \Xi_c, D\, \mathrm{和}\, D_s$）的橫截面的估計。我們特別關注FAIR新計劃的強子物理項目CBM。這些奇異態產生的估計基於可實現的$\overline B + B$湮滅數量及其在UrQMD輸運模型中計算的不變質量分布。

摘要

  • 原文標題：Q-NL Verifier: Leveraging Synthetic Data for Robust Knowledge Graph Question Answering
  • 中文標題：Q-NL 驗證器：利用合成數據實現穩健的知識圖譜問答
  • 發布日期：2025-03-03 10:28:24+00:00
  • 作者：Tim Schwabe, Louisa Siebel, Patrik Valach, Maribel Acosta
  • 分類：cs.CL, cs.DB, cs.LG
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01385v1

中文摘要：摘要：問答系統（QA）需要準確地將用戶問題與結構化查詢對齊，這一過程通常受限於高質量查詢-自然語言（Q-NL）對的稀缺性。為了解決這一問題，我們提出了Q-NL驗證器，一種生成高質量查詢和自然語言翻譯對的方法。我們的方法依賴於大型語言模型（LLMs）來生成結構化查詢的語義精確的自然語言釋義。基於這些合成的Q-NL對，我們引入了一個學習驗證器組件，自動確定生成的釋義是否與原始查詢語義等價。我們在著名的LC-QuAD 2.0基準測試中的實驗表明，Q-NL驗證器能夠很好地泛化到來自其他模型甚至人類撰寫的翻譯的釋義。我們的方法在不同查詢複雜性下與人類判斷高度一致，並且在評估語義正確性方面優於現有的自然語言處理指標。我們還將驗證器集成到QA管道中，表明經過驗證器過濾的合成數據在翻譯正確性方面具有顯著更高的質量，並提高了自然語言到查詢翻譯的準確性。最後，我們發布了包含我們合成的Q-NL對和驗證器分數的LC-QuAD 2.0基準測試的更新版本，為穩健且可擴展的QA提供了新的資源。

摘要

  • 原文標題：Global Blind Spot in Understanding Trigonometric Derivatives: A Multinational Analysis
  • 中文標題：理解三角導數的全球盲點：一項跨國分析
  • 發布日期：2025-03-03 13:35:18+00:00
  • 作者：Yossi Ben-Zion, Jianqiang Liu, Chun-Ming Wang, Atanu Rajak, Noah D. Finkelstein
  • 分類：physics.ed-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01525v1

中文摘要：三角函數的導數在數學和物理學中都是基礎性的，然而其正確應用，尤其是弧度和角度的區分，對全球大學生構成了重大挑戰。本研究揭示了在理解三角函數導數及其對物理系統的影響方面存在的一個普遍「盲點」，突顯了物理教育中的一個關鍵缺口。一項針對來自以色列、美國、中國和印度的769名大學生（主要是STEM專業的本科生和研究生）的多國調查評估了他們在數學和物理背景下區分弧度和角度的能力，重點關注諧波運動。結果顯示，只有26.3%的學生正確識別出著名的三角函數導數表達式僅在弧度下成立，而70.7%的學生錯誤地認為弧度和角度都有效。值得注意的是，學生在物理背景下對弧度的識別能力（59.0%的正確率）比在數學背景下有所提高，這表明學生在應用數學概念時依賴於熟悉的物理方程作為認知參考點。這些誤解在全球範圍內普遍存在，表明這是一個普遍性的挑戰。研究結果強調了課程改革的必要性，以更好地將數學形式主義與物理應用聯繫起來。

摘要

  • 原文標題：A Reconfigurable Stream-Based FPGA Accelerator for Bayesian Confidence Propagation Neural Networks
  • 中文標題：基於可重構流處理的FPGA加速器用於貝葉斯置信傳播神經網絡
  • 發布日期：2025-03-03 14:06:43+00:00
  • 作者：Muhammad Ihsan Al Hafiz, Naresh Ravichandran, Anders Lansner, Pawel Herman, Artur Podobas
  • 分類：cs.AR, cs.NE
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01561v1

中文摘要：摘要：受大腦啟發的算法是經典深度學習方法在各種機器學習應用中的有吸引力的新興替代方案。受大腦啟發的系統可以具有局部學習規則，包括無監督學習/半監督學習和不同類型的可塑性（結構可塑性/突觸可塑性），使它們可能比傳統的機器學習替代方案更快且更節能。在更顯著的受大腦啟發的算法中，貝葉斯置信傳播神經網絡（BCPNN）是一個重要的工具，用於機器學習和計算神經科學研究。最近的研究表明，與其他模型相比，BCPNN在學習和記憶回憶等任務中可以達到最先進的性能。不幸的是，BCPNN主要在速度較慢的通用處理器（CPU）或耗電的圖形處理單元（GPU）上執行，這降低了BCPNN在邊緣系統等領域的適用性。在這項工作中，我們設計了一種基於現場可編程門陣列（FPGA）的自定義流式加速器，使用Xilinx Vitis高級綜合（HLS）流程來實現BCPNN。此外，我們使用基本原理對我們的加速器性能進行建模，並通過實驗證明，我們提出的加速器比Nvidia A100 GPU快1.3倍至5.3倍，同時功耗減少2.62倍至3.19倍，能耗減少5.8倍至16.5倍，且性能沒有任何下降。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式車輛路徑問題在安全調度操作中的應用
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題（VRPSD）的優化。VRPSD 專注於涉及精確時間和嚴格時間窗口等具有挑戰性約束的安全和巡邏應用。我們提出了基於不同元啟發式算法的三種算法，分別是自適應大鄰域搜索（ALNS）、禁忌搜索（TS）和閾值接受（TA）。第一種算法將單階段 ALNS 與 TA 結合，第二種算法採用多階段 ALNS 與 TA 結合，第三種算法則整合了多階段 ALNS、TS 和 TA。實驗在一個包含 251 個客戶請求的實例上進行。結果表明，第三種算法，即混合多階段 ALNS-TS-TA 算法，表現最佳。該方法同時利用了 ALNS 的大範圍搜索能力進行探索，並在多階段 ALNS 與 TS 和 TA 結合時有效避免了局部最優。此外，在我們的實驗中，混合多階段 ALNS-TS-TA 算法是唯一一個在所有嘗試中顯示出隨著計算時間增加而改善結果潛力的算法。

摘要

  • 原文標題：CorrNetDroid: Android Malware Detector leveraging a Correlation-based Feature Selection for Network Traffic features
  • 中文標題：CorrNetDroid：基於網絡流量特徵相關性選擇的安卓惡意軟體檢測器
  • 發布日期：2025-03-03 10:52:34+00:00
  • 作者：Yash Sharma, Anshul Arora
  • 分類：cs.CR, cs.MM
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01396v1

中文摘要：市場上存在大量的行動作業系統，但Android仍然是用戶的首選。與此同時，其日益增長的流行度也吸引了惡意軟體開發者。研究人員已經提出了各種靜態分析解決方案用於Android惡意軟體檢測。然而，更隱蔽的惡意軟體能夠規避靜態分析。這引發了對一種能夠應對高級威脅並克服靜態分析缺點的強大Android惡意軟體檢測系統的需求。 因此，本文提出了一種基於動態分析的Android惡意軟體檢測系統，CorrNetDroid，該系統基於網絡流量進行分析。許多流量特徵在正常和惡意軟體數據集中表現出重疊範圍。因此，我們首先使用兩種統計度量（crRelevance和歸一化均值殘差相似度，NMRS）對特徵進行排序，以評估特徵-類別和特徵-特徵之間的相關性。隨後，我們引入了一種新穎的基於相關性的特徵選擇算法，該算法在crRelevance排序上應用NMRS，以確定用於Android惡意軟體檢測的最佳特徵子集。實驗結果表明，我們的模型在僅考慮兩個網絡流量特徵的情況下，能夠有效減少特徵集，並以99.50%的準確率檢測Android惡意軟體。此外，我們的實驗表明，基於NMRS的算法在crRelevance排序上優於卡方檢驗、ANOVA、Mann-Whitney U檢驗和Kruskal-Wallis檢驗等統計測試。此外，我們的模型在檢測準確率方面超越了各種最先進的Android惡意軟體檢測技術。

摘要

  • 原文標題：On a planetary forcing of global seismicity
  • 中文標題：關於行星對全球地震活動的強迫作用
  • 發布日期：2025-03-03 17:33:48+00:00
  • 作者：Stéphanie Dumont, Jean de Bremond d'Ars, Jean-Baptiste Boulé, Vincent Courtillot, Marc Gèze, Dominique Gibert, Vladimir Kossobokov, Jean-Louis Le Mouël, Fernando Lopes, Maria C. Neves, Graça Silveira, Simona Petrosino, Pierpaolo Zuddas
  • 分類：physics.geo-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01759v1

中文摘要：我們探索了過去124年全球地震活動的時間變異性及其潛在驅動因素。為此，我們構建並分析了自1900年以來震級大於或等於6級的地震的全球平均地震活動曲線。通過使用奇異譜分析，我們分解了這條曲線，並將提取的偽周期與兩個與地球潮汐相關的全球地球物理參數進行了比較：日長變化和海平面變化。我們的結果表明，這三個地球物理現象可以用高達七個周期性成分的和來解釋，準確率達到90%，這些成分主要與行星星曆對齊：1年、3.4年（准兩年振盪，QBO）、約11年、約14年、約18.6年（月球節點周期）、約33年和約60年。我們在拉普拉斯理論的框架下討論了這些結果，特別關注地震活動、日長變化和海平面變化之間的相位關係，以進一步闡明潛在的物理機制。最後，結合地震發生區域的觀測結果，我們提出了一種基於固體地球-水圈相互作用的觸發機制，強調了水-岩相互作用在調節地震發生中的關鍵作用。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：$β$-Ga$_2$O$_3$中氧間隙擴散的研究：通過主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系的 $\beta$-Ga$_2$O$_3$ 是一種有前景的寬帶隙半導體材料，由於其低對稱性的晶體結構，表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{0}$）和帶2-電荷的氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{2-}$）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，我們識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙跳躍，連接每一對低能構型，我們構建了三維擴散網絡，並評估了網絡中所有過渡路徑的跳躍勢壘。結合（i）缺陷構型及其形成能和（ii）連接它們的跳躍勢壘，我們通過Onsager方法分別構建並求解了 $\text{O}_{\text{i}}^{0}$ 和 $\text{O}_{\text{i}}^{2-}$ 的主擴散方程，得到了相應的三維擴散張量 D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{0}$ 和 D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{2-}$。$\text{O}_{\text{i}}^{0}$ 和 $\text{O}_{\text{i}}^{2-}$ 都表現出沿 $b$ 軸的最快擴散，顯示出顯著的各向異性。沿 [100] 和 [$\overline{2}01$] 方向預測的自擴散係數與之前報導的同位素標記氧示蹤實驗值吻合良好，突顯了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災危險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數（FWI）被廣泛用於評估野火風險，並依賴於當地中午的氣象數據。然而，氣候模型通常只提供每日匯總數據，這為氣候變化研究中的準確FWI計算帶來了挑戰。本文研究了在1980年至2023年期間，使用每日近似值計算FWI95d（即超過當地每日FWI值第95百分位數的極端火災天氣日數的年計數）與標準基於中午的方法的比較。 我們的研究結果表明，使用中午特定數據計算的FWI95d在全球範圍內增加了約65%，相當於44年內增加了11.66個極端火災天氣日。相比之下，每日近似值往往會高估這些趨勢5-10%，其中涉及最低相對濕度的組合顯示出最大的差異。在全球範圍內，多達1500萬平方公里的地區，特別是美國西部、南部非洲和亞洲部分地區，顯示出顯著的高估。在我們的每日近似方法中，偏差最小的代理是使用所有變量的每日平均值的方法。 我們建議：（i）在未來氣候模型比較項目中優先納入次每日氣象數據，以提高FWI的準確性；（ii）如果無法獲得中午特定數據，則採用每日平均值近似作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：用於預測氫脆的COMSOL框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫對金屬的結構完整性構成威脅，因此預測氫與材料的相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋和其他應力集中點前材料變形與氫擴散之間的相互作用是預測和預防氫輔助失效的關鍵。在這項工作中，提出了一個廣義的理論和計算框架，首次涵蓋了：(i) 應力輔助擴散，(ii) 由於多種陷阱類型導致的氫捕獲，嚴格考慮了位錯陷阱位點的生成速率，(iii) 通過位錯的氫傳輸，(iv) 平衡（Oriani）和非平衡（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v) 氫誘導軟化，以及 (vi) 氫吸收，考慮了靜水應力和局部電化學的作用。特別強調了在 COMSOL Multiphysics 中的數值實現，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化和求解器細節。框架的每個元素都與文獻中的結果進行了獨立基準測試，並討論了其對氫輔助斷裂預測的影響。本工作的第二部分（第二部分）展示了如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part II: phase field fracture
  • 中文標題：用於預測氫脆的COMSOL框架——第二部分：相場斷裂
  • 發布日期：2025-03-03 17:39:02+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01765v1

中文摘要：預測氫脆需要一種穩健的建模方法，這將促進氫作為清潔能源載體的安全採用。本文提出了一種基於斷裂相場描述的氫脆通用計算模型。結合本工作的第一部分，該部分描述了氫的吸收和傳輸過程，這使得模擬廣泛的氫傳輸和脆化現象成為可能。材料韌性被定義為氫含量的函數，並且結合了彈性和彈塑性材料行為，從而能夠捕捉到韌性斷裂和脆性斷裂以及兩者之間的轉變。通過單邊裂紋板、邊界層模型和三維容器案例研究，數值評估了裂紋尖端附近氫的積累和隨後的脆化，展示了該框架的潛力。重點放在數值實現上，該實現是在有限元軟體COMSOL Multiphysics中進行的，並且模型是免費提供的。

摘要

  • 原文標題：Entropic learning enables skilful forecasts of ENSO phase at up to two years lead time
  • 中文標題：熵學習能夠在長達兩年的提前時間內對ENSO相位進行熟練預測
  • 發布日期：2025-03-03 11:06:10+00:00
  • 作者：Michael Groom, Davide Bassetti, Illia Horenko, Terence J. O'Kane
  • 分類：physics.comp-ph, physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01412v1

中文摘要：本文基於先前的工作，將熵最優稀疏概率近似（eSPA）機器學習算法應用於ENSO相位的分類任務，該相位由Niño3.4指數確定（Groom等人，Artif. Intell. Earth Syst., 2024）。在本研究中，訓練和驗證熵學習模型時僅使用了衛星時代的觀測和再分析數據，並在2012年至2022年期間進行了一整套回溯預測（最大提前期為24個月），以確定樣本外技能。用於預測的特徵包括全球海表溫度的延遲嵌入EOF分析中的主要主成分、熱帶太平洋赤道處溫度的垂直導數（作為溫躍層變化的代理）以及熱帶太平洋的緯向和經向風應力。儘管可用於訓練的數據實例數量有限（從最早回溯預測的350個月平均值到截至2024年12月的520個月平均值），eSPA在這種小數據情況下避免了過擬合，並生成了與國際氣候與社會研究所（IRI）ENSO預測羽流生成的組合（基於模型的）概率預測具有相當技能的概率預測。在比IRI羽流更長的提前期下，eSPA在排名概率技能評分方面保持了23個月的技能，在ROC曲線下面積方面保持了24個月的技能，且計算成本僅為運行動態集合預測系統的一小部分。此外，eSPA成功預測了2015/16和2018/19年聖嬰事件（提前24個月）、2016/17、2017/18和2020/21年拉尼娜事件（提前24個月）以及2021/22和2022/23年拉尼娜事件（提前12和9個月）。

摘要

  • 原文標題：Scanning HTML at Tens of Gigabytes per Second on ARM Processors
  • 中文標題：在ARM處理器上以每秒數十GB的速度掃描HTML
  • 發布日期：2025-03-03 15:38:20+00:00
  • 作者：Daniel Lemire
  • 分類：cs.DS, cs.AR
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01662v1

中文摘要：現代處理器具有一次處理16位元組或更多字節的指令。這些指令被稱為SIMD，即單指令多數據。最近的進展利用SIMD指令加速了常見網際網路格式（如JSON和base64）的解析。在HTML解析過程中，它們通過一種稱為向量化分類的策略快速識別特定字符。我們回顧了這些技術，並將其與一種更快的替代方案進行了比較。我們在最新的ARM處理器上測量到，與傳統方法相比，HTML掃描的性能提高了20倍。我們的研究結果突顯了基於SIMD的算法在優化Web瀏覽器性能方面的潛力。

摘要

  • 原文標題：Unveiling temperature and phase boundaries in laser-driven shocked and released copper: insights from ultra-fast X-ray Absorption Spectroscopy up to 300 GPa
  • 中文標題：揭示雷射驅動衝擊和釋放銅中的溫度和相邊界：來自高達300 GPa的超快X射線吸收光譜的見解
  • 發布日期：2025-03-03 09:23:22+00:00
  • 作者：Sofia Balugani, Jean-Alexis Hernandez, Fabien Brieuc, James Boust, Philipp Hesselbach, Nicolas Sévelin-Radiguet, Vanina Recoules, Olivier Mathon, Daniel E. Eakins, Hugo Doyle, Alessandra Ravasio, Raffaella Torchio
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.plasm-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01939v1

中文摘要：銅（Cu）因其優異的熱學和電學性能在工業中廣泛應用。研究銅在高壓高溫下的性質對於核聚變研究具有重要意義，因為在超高速衝擊中使用的彈丸和飛片通常由銅製成，銅也被用於核聚變靶的設計中。最近，通過X射線衍射在衝擊壓縮的銅中檢測到了固相（fcc）-固相（bcc）相變。本文中，我們通過單脈衝（100 ps FWHM）X射線吸收光譜（XAS）研究了衝擊壓縮銅在高達300 GPa和7100 K條件下的性質。基於XAS光譜的分析，我們提供了沿Hugoniot線的結構識別和體溫度測量，直至熔化。在釋放條件下（即衝擊波突破後的較晚時間）收集的XAS光譜有助於約束實驗中的fcc-bcc和固液相邊界。特別是，我們首次報告了衝擊壓縮銅在熔化平台上的體溫度測量結果，該平台位於237(40) GPa和5750(1130) K至261(27) GPa和6240(1155) K之間，以及在300 GPa和7100 K下的液態銅的測量結果。

摘要

  • 原文標題：Improving the Efficiency of VVC using Partitioning of Reference Frames
  • 中文標題：通過參考幀劃分提高VVC的效率
  • 發布日期：2025-03-03 11:10:37+00:00
  • 作者：Kamran Qureshi, Hadi Amirpour, Christian Timmerer
  • 分類：cs.MM
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01415v1

中文摘要：摘要：為應對高質量視頻需求的增長，多功能視頻編碼（VVC）於2020年發布，基於其前身HEVC的混合編碼架構，在相同視覺質量下實現了約50%的碼率降低。VVC引入了更靈活的塊劃分，以增加編碼複雜度為代價提升了壓縮效率。為了在實際應用中高效使用VVC，優化至關重要。VVenC是一個優化的開源VVC編碼器，引入了多種預設以解決壓縮效率與編碼器複雜度之間的權衡問題。儘管為每個預設選擇了一組優化的編碼工具，但編碼器預設中的率失真（RD）搜索空間仍然對高效編碼器實現提出了挑戰。本文提出了基於參考幀的早期終止（ETRF），改進了編碼效率與時間複雜度之間的權衡，並將其定位為介於中等和快速預設之間的新預設。通過利用較低時間層中參考幀的CTU劃分圖，加速了較高時間層中幀的編碼。結果顯示，與中等預設相比，編碼時間減少了約21%。特別是對於具有高空間和時間複雜度的視頻，這些視頻通常需要更長的編碼時間，所提出的方法在碼率節省和編碼時間之間實現了比快速預設更好的權衡。

摘要

  • 原文標題：MRI super-resolution reconstruction using efficient diffusion probabilistic model with residual shifting
  • 中文標題：使用殘差偏移的高效擴散概率模型進行MRI超解析度重建
  • 發布日期：2025-03-03 14:15:08+00:00
  • 作者：Mojtaba Safari, Shansong Wang, Zach Eidex, Qiang Li, Erik H. Middlebrooks, David S. Yu, Xiaofeng Yang
  • 分類：cs.CV, physics.med-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01576v1

中文摘要：目標：本研究引入了一種殘差偏移機制，顯著減少了採樣步驟，同時保留了關鍵的解剖細節，從而加速了MRI重建。方法：我們提出了一種新的基於擴散的超解析度框架，稱為Res-SRDiff，該框架將殘差偏移整合到前向擴散過程中。通過對齊退化的高解析度（HR）和低解析度（LR）分布，實現了高效的HR圖像重建。我們在超高場腦T1 MP2RAGE圖和T2加權前列腺圖像上評估了Res-SRDiff，並與雙三次插值、Pix2pix、CycleGAN以及基於視覺Transformer骨幹的傳統去噪擴散概率模型（TM-DDPM）進行了比較，使用了峰值信噪比（PSNR）、結構相似性指數（SSIM）、梯度幅度相似性偏差（GMSD）和學習感知圖像塊相似性（LPIPS）等定量指標。主要結果：Res-SRDiff在兩個數據集上的PSNR、SSIM和GMSD方面顯著優於所有對比方法，具有統計學上的顯著改進（p值<<0.05）。該模型僅需四個採樣步驟即可實現高保真圖像恢復，將計算時間大幅減少到每片不到一秒，比傳統TM-DDPM每片約20秒的速度快得多。定性分析進一步表明，Res-SRDiff在腦部和盆腔MRI圖像中有效地保留了精細的解剖細節和病變形態。意義：我們的研究結果表明，Res-SRDiff是一種高效且準確的MRI超解析度方法，顯著提高了計算效率和圖像質量。將殘差偏移整合到擴散過程中，可以實現快速且穩健的HR圖像重建，增強臨床MRI工作流程並推動醫學影像研究。原始碼位於：https://github.com/mosaf/Res-SRDiff

摘要

  • 原文標題：Bayesian optimization of beam injection and storage in the PSI muEDM Experiment
  • 中文標題：PSI muEDM 實驗中束流注入和存儲的貝葉斯優化
  • 發布日期：2025-03-03 14:41:57+00:00
  • 作者：Siew Yan Hoh, Yuzhi Shang, Ritwika Chakraborty, Tianqi Hu, Kim Siang Khaw, Philipp Schmidt-Wellenburg, Yusuke Takeuchi, Guan Ming Wong
  • 分類：physics.acc-ph, hep-ex
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01607v1

中文摘要：保羅·謝勒研究所的μEDM實驗旨在以前所未有的靈敏度$6 \times 10^{-23}\,\mathrm{e}\cdot\mathrm{cm}$測量電偶極矩。該實驗的一個關鍵方面是μ子束的注入和存儲，μ子束在進入螺線管磁體之前會穿過一個長而窄的超導通道。隨後，μ子被脈衝磁場踢入螺線管中心區域的穩定軌道，並在該區域測量電偶極矩。為了研究束流注入和存儲過程，我們開發了一個G4beamline模擬，以模擬束流注入和存儲的動力學，並納入所有相關的電場和磁場。隨後，我們採用貝葉斯優化技術來提高μEDM實驗第一階段的μ子存儲效率。優化通過G4beamline模擬的數據進行演示。我們觀察到，通過使用高斯過程的貝葉斯優化，束流注入和存儲效率從0.324\%提高到0.556\%。這種方法可以用於調整實際實驗參數，幫助實現μEDM實驗中束流注入和存儲的預期性能。

摘要

  • 原文標題：Q-NL Verifier: Leveraging Synthetic Data for Robust Knowledge Graph Question Answering
  • 中文標題：Q-NL 驗證器：利用合成數據實現穩健的知識圖譜問答
  • 發布日期：2025-03-03 10:28:24+00:00
  • 作者：Tim Schwabe, Louisa Siebel, Patrik Valach, Maribel Acosta
  • 分類：cs.CL, cs.DB, cs.LG
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01385v1

中文摘要：問答系統（QA）需要準確地將用戶問題與結構化查詢對齊，這一過程通常受限於高質量查詢-自然語言（Q-NL）對的稀缺性。為了克服這一問題，我們提出了Q-NL驗證器，一種生成高質量查詢和自然語言翻譯對的方法。我們的方法依賴於大型語言模型（LLMs）來生成結構化查詢的語義精確的自然語言釋義。基於這些合成的Q-NL對，我們引入了一個學習驗證器組件，自動確定生成的釋義是否與原始查詢語義等價。我們在著名的LC-QuAD 2.0基準測試中的實驗表明，Q-NL驗證器能夠很好地泛化到來自其他模型甚至人類撰寫的翻譯的釋義。我們的方法在不同查詢複雜性下與人類判斷高度一致，並在評估語義正確性方面優於現有的自然語言處理指標。我們還將驗證器集成到QA管道中，表明經過驗證器過濾的合成數據在翻譯正確性方面具有顯著更高的質量，並提高了自然語言到查詢翻譯的準確性。最後，我們發布了包含我們合成的Q-NL對和驗證器分數的LC-QuAD 2.0基準測試的更新版本，為穩健和可擴展的QA提供了新的資源。

摘要

  • 原文標題：Global Blind Spot in Understanding Trigonometric Derivatives: A Multinational Analysis
  • 中文標題：理解三角導數的全球盲點：一項跨國分析
  • 發布日期：2025-03-03 13:35:18+00:00
  • 作者：Yossi Ben-Zion, Jianqiang Liu, Chun-Ming Wang, Atanu Rajak, Noah D. Finkelstein
  • 分類：physics.ed-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01525v1

中文摘要：三角函數的導數在數學和物理學中都是基礎性的，然而其正確應用，特別是弧度和度數的區分，對全球大學生構成了重大挑戰。本研究揭示了在理解三角函數導數及其對物理系統的影響方面存在的一個普遍「盲點」，突顯了物理教育中的一個關鍵缺口。一項針對來自以色列、美國、中國和印度的769名大學生（主要是本科和研究生STEM專業學生）的多國調查評估了他們在數學和物理背景下區分弧度和度數的能力，重點關注諧波運動。結果顯示，只有26.3\%的學生正確識別出著名的三角函數導數表達式僅在弧度下成立，而70.7\%的學生錯誤地認為弧度和度數都有效。值得注意的是，學生在物理背景下對弧度的識別能力（59.0\%的正確回答）比在數學背景下有所提高，這表明學生在應用數學概念時依賴於熟悉的物理方程作為認知參考點。這些誤解在全球範圍內普遍存在，表明這是一個普遍性的挑戰。研究結果強調了課程改革的必要性，以更好地將數學形式主義與物理應用聯繫起來。

摘要

  • 原文標題：Recurrence-Enhanced Vision-and-Language Transformers for Robust Multimodal Document Retrieval
  • 中文標題：增強循環的視覺與語言Transformer用於魯棒的多模態文檔檢索
  • 發布日期：2025-03-03 19:01:17+00:00
  • 作者：Davide Caffagni, Sara Sarto, Marcella Cornia, Lorenzo Baraldi, Rita Cucchiara
  • 分類：cs.CV, cs.AI, cs.CL, cs.MM
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01980v1

中文摘要：跨模態檢索由於大規模訓練、新穎的架構和學習設計，以及在大型語言模型（LLMs）和多模態LLMs中的應用，正獲得研究界越來越多的關注和效果。在本文中，我們進一步設計了一種方法，允許由圖像和文本組成的多模態查詢，並能夠在圖像和文本交錯的多模態文檔集合中進行搜索。我們的模型ReT採用了從視覺和文本骨幹網絡的不同層次提取的多層次表示，無論是在查詢端還是文檔端。為了實現多層次和跨模態的理解與特徵提取，ReT採用了一種新穎的基於Transformer的循環單元，該單元在不同層次上集成了文本和視覺特徵，並借鑑了LSTM經典設計中的Sigmoid門控機制。在M2KR和M-BEIR基準上的大量實驗表明，ReT在各種設置下均達到了最先進的性能。我們的原始碼和訓練模型可在https://github.com/aimagelab/ReT公開獲取。

摘要

  • 原文標題：A Reconfigurable Stream-Based FPGA Accelerator for Bayesian Confidence Propagation Neural Networks
  • 中文標題：一種用於貝葉斯置信傳播神經網絡的可重構流式FPGA加速器
  • 發布日期：2025-03-03 14:06:43+00:00
  • 作者：Muhammad Ihsan Al Hafiz, Naresh Ravichandran, Anders Lansner, Pawel Herman, Artur Podobas
  • 分類：cs.AR, cs.NE
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01561v1

中文摘要：摘要：受大腦啟發的算法是經典深度學習方法在各種機器學習應用中的有吸引力的新興替代方案。受大腦啟發的系統可以具有局部學習規則，包括無監督學習/半監督學習以及不同類型的可塑性（結構可塑性/突觸可塑性），使它們可能比傳統的機器學習替代方案更快且更節能。在更突出的受大腦啟發的算法中，貝葉斯置信傳播神經網絡（BCPNN）是一個重要的工具，用於機器學習和計算神經科學研究。最近的研究表明，與其他模型相比，BCPNN在學習和記憶回憶等任務中可以達到最先進的性能。不幸的是，BCPNN主要在速度較慢的通用處理器（CPU）或耗電的圖形處理單元（GPU）上執行，這限制了BCPNN在邊緣系統等領域的適用性。在這項工作中，我們使用Xilinx Vitis高級綜合（HLS）流程設計了一種基於流的定製加速器，用於BCPNN。此外，我們使用第一原理對加速器的性能進行建模，並通過實驗證明，我們提出的加速器比Nvidia A100 GPU快1.3倍至5.3倍，同時功耗減少2.62倍至3.19倍，能耗減少5.8倍至16.5倍，且性能沒有任何下降。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式車輛路徑問題在安全調度操作中的應用
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題（VRPSD）的優化。VRPSD 專注於涉及精確時間和嚴格時間窗口等具有挑戰性約束的安全和巡邏應用。我們提出了基於不同元啟發式的三種算法，分別是自適應大鄰域搜索（ALNS）、禁忌搜索（TS）和閾值接受（TA）。第一種算法將單階段 ALNS 與 TA 結合，第二種算法採用多階段 ALNS 與 TA 結合，第三種算法則整合了多階段 ALNS、TS 和 TA。實驗在包含 251 個客戶請求的實例上進行。結果表明，第三種算法，即混合多階段 ALNS-TS-TA 算法，表現最佳。該方法同時利用了 ALNS 的大範圍搜索能力進行探索，並在多階段 ALNS 與 TS 和 TA 結合時有效避免了局部最優。此外，在我們的實驗中，混合多階段 ALNS-TS-TA 算法是唯一一個在所有嘗試中隨著計算時間增加顯示出結果改進潛力的算法。

摘要

  • 原文標題：The shooting methods to solve 3D nonlinear strings assemblies
  • 中文標題：求解三維非線性繩索組件的射擊方法
  • 發布日期：2025-03-03 12:29:11+00:00
  • 作者：Florian Surmont
  • 分類：physics.class-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01473v1

中文摘要：本文提出了一種替代有限元的方法，用於建模和分析三維靜態系泊線，利用弦理論和射擊法（SM）來解決具有各種邊界條件（BC）類型的三維非線性靜態弦方程的兩點邊值問題（TPBVPs），這些邊界條件與海上細長系統組件相關。通過引入不限於重力的任意三維外部分布載荷，建立了非線性可拉伸彈性弦的兩點邊值問題。基於射擊法的形式，重新表述了兩點邊值問題。提出了一種多體/多射擊方法來處理多材料段和線組件。提出了一種邊界條件的公式，允許建模表示位移、力和組合力/位移約束的Dirichlet邊界條件、Robin邊界條件和混合邊界條件。展示了四個驗證案例，將結果與解析解進行比較：（1）具有球-稜柱關節邊界條件的單個懸鏈線段在多個施加力下的情況，（2）對弦的所有可能邊界條件的回顧，包括基於彈簧的邊界條件，（3）具有非線性徑向分布載荷的Velaria問題，以及（4）由浮標連接的不同材料屬性的三段懸掛配置。結果表明，在整個系泊線的長度上，位置和張力的絕對誤差在10^-9以下。所提出的方法還通過自適應步長積分提供了誤差控制。它在建模複雜的三維運動學和系泊線配置方面表現出高精度，同時限制了迭代問題的規模。所提出的方法為分析具有各種端部約束的弦運動學細長系統的靜態配置提供了一種高效的替代方案，例如海上工程中的系泊線和纜繩組件，同時保持了方法和實現的簡單性。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：$β$-Ga$_2$O$_3$中氧間隙擴散的研究：通過主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系的 $\beta$-Ga$_2$O$_3$ 是一種有前景的寬帶隙半導體材料，由於其低對稱性的晶體結構，表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{0}$）和帶2-電荷的氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{2-}$）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，我們識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙跳躍，連接每一對低能構型，我們構建了三維擴散網絡，並評估了網絡中所有過渡路徑的跳躍勢壘。結合（i）缺陷構型及其形成能和（ii）連接它們的跳躍勢壘，我們通過Onsager方法分別構建並求解了 $\text{O}_{\text{i}}^{0}$ 和 $\text{O}_{\text{i}}^{2-}$ 的主擴散方程，得到了相應的三維擴散張量 D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{0}$ 和 D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{2-}$。$\text{O}_{\text{i}}^{0}$ 和 $\text{O}_{\text{i}}^{2-}$ 都表現出沿 $b$ 軸的最快擴散，顯示出顯著的各向異性。沿 [100] 和 [$\overline{2}01$] 方向預測的自擴散係數與之前報導的同位素標記氧示蹤實驗值吻合良好，突顯了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災危險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數（FWI）被廣泛用於評估野火風險，並依賴於當地中午的氣象數據。然而，氣候模型通常只提供每日匯總數據，這為氣候變化研究中的準確FWI計算帶來了挑戰。本文研究了在1980年至2023年期間，使用每日近似值計算FWI95d（即超過當地每日FWI值第95百分位數的極端火災天氣日數的年計數）與標準基於中午的方法的比較。 我們的研究結果表明，使用中午特定數據計算的FWI95d在全球範圍內增加了約65%，相當於44年內增加了11.66個極端火災天氣日。相比之下，每日近似值往往會高估這些趨勢5-10%，其中涉及最低相對濕度的組合顯示出最大的差異。在全球範圍內，高達1500萬平方公里的地區，特別是美國西部、南部非洲和亞洲部分地區，顯示出顯著的高估。在我們的每日近似方法中，偏差最小的代理是使用所有變量的每日平均值的方法。 我們建議：（i）在未來的氣候模型比較項目中優先納入次每日氣象數據，以提高FWI的準確性；（ii）如果無法獲得中午特定數據，則採用每日平均值近似作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：預測氫脆的COMSOL框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫對金屬的結構完整性構成威脅，因此預測氫與材料的相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋和其他應力集中點前材料變形與氫擴散之間的相互作用是預測和預防氫輔助失效的關鍵。在這項工作中，提出了一個廣義的理論和計算框架，首次涵蓋了：(i) 應力輔助擴散，(ii) 由於多種陷阱類型導致的氫捕獲，嚴格考慮了位錯陷阱位點的生成速率，(iii) 通過位錯的氫傳輸，(iv) 平衡（Oriani）和非平衡（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v) 氫誘導軟化，以及 (vi) 氫吸收，考慮了靜水應力和局部電化學的作用。特別強調了在 COMSOL Multiphysics 中的數值實現，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化和求解器細節。框架的每個元素都與文獻中的結果進行了獨立基準測試，並討論了其對氫輔助斷裂預測的影響。本工作的第二部分（第二部分）展示了如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part II: phase field fracture
  • 中文標題：用於預測氫脆的COMSOL框架——第二部分：相場斷裂
  • 發布日期：2025-03-03 17:39:02+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01765v1

中文摘要：預測氫脆需要一種穩健的建模方法，這將促進氫作為清潔能源載體的安全採用。本文提出了一種基於斷裂相場描述的氫脆通用計算模型。結合本工作的第一部分，該部分描述了氫的吸收和傳輸過程，這使得模擬廣泛的氫傳輸和氫脆現象成為可能。材料韌性被定義為氫含量的函數，並且結合了彈性和彈塑性材料行為，從而能夠捕捉到韌性斷裂和脆性斷裂以及兩者之間的轉變。在單邊裂紋板、邊界層模型和三維容器案例研究中，數值評估了裂紋尖端附近氫的積累和隨後的氫脆，展示了該框架的潛力。重點放在數值實現上，該實現是在有限元軟體COMSOL Multiphysics中進行的，並且模型是免費提供的。

摘要

  • 原文標題：Entropic learning enables skilful forecasts of ENSO phase at up to two years lead time
  • 中文標題：熵學習能夠在長達兩年的提前時間內對ENSO相位進行準確預測
  • 發布日期：2025-03-03 11:06:10+00:00
  • 作者：Michael Groom, Davide Bassetti, Illia Horenko, Terence J. O'Kane
  • 分類：physics.comp-ph, physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01412v1

中文摘要：本文基於先前的工作，將熵最優稀疏概率近似（eSPA）機器學習算法應用於ENSO相位的分類任務，該任務由Niño3.4指數確定（Groom等人，Artif. Intell. Earth Syst., 2024）。在本研究中，訓練和驗證熵學習模型時僅使用了衛星時代的觀測和再分析數據，並在2012年至2022年期間進行了一組完整的後報（最大提前期為24個月），以確定樣本外技能。用於預測的特徵包括全球海表溫度的延遲嵌入EOF分析中的主要主成分、熱帶太平洋赤道處溫度的垂直導數（作為溫躍層變化的代理）以及熱帶太平洋的緯向和經向風應力。儘管可用於訓練的數據實例數量有限（從最早的後報的350個月平均值到截至2024年12月的520個月平均值），eSPA在這種小數據情況下避免了過擬合，並生成了與國際氣候與社會研究所（IRI）ENSO預測羽流生成的組合（基於模型的）概率預測具有相當技能的概率預測。在比IRI羽流更長的提前期下，eSPA在排名概率技能評分方面保持了23個月的技能，在ROC曲線下面積方面保持了24個月的技能，且計算成本僅為運行動態集合預測系統的一小部分。此外，eSPA成功預測了2015/16和2018/19年聖嬰事件（提前24個月）、2016/17、2017/18和2020/21年拉尼娜事件（提前24個月）以及2021/22和2022/23年拉尼娜事件（提前12和9個月）。

摘要

  • 原文標題：Scanning HTML at Tens of Gigabytes per Second on ARM Processors
  • 中文標題：在ARM處理器上以每秒數十GB的速度掃描HTML
  • 發布日期：2025-03-03 15:38:20+00:00
  • 作者：Daniel Lemire
  • 分類：cs.DS, cs.AR
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01662v1

中文摘要：現代處理器具有一次性處理16位元組或更多字節的指令。這些指令被稱為SIMD，即單指令多數據。最近的進展利用SIMD指令加速了常見網際網路格式（如JSON和base64）的解析。在HTML解析過程中，它們通過一種稱為向量化分類的策略快速識別特定字符。我們回顧了這些技術，並將其與一種更快的替代方案進行了比較。我們在最新的ARM處理器上測量到，與傳統方法相比，HTML掃描的性能提高了20倍。我們的研究結果突顯了基於SIMD的算法在優化Web瀏覽器性能方面的潛力。

摘要

  • 原文標題：Unveiling temperature and phase boundaries in laser-driven shocked and released copper: insights from ultra-fast X-ray Absorption Spectroscopy up to 300 GPa
  • 中文標題：揭示雷射驅動衝擊和釋放銅中的溫度和相邊界：來自高達300 GPa的超快X射線吸收光譜的見解
  • 發布日期：2025-03-03 09:23:22+00:00
  • 作者：Sofia Balugani, Jean-Alexis Hernandez, Fabien Brieuc, James Boust, Philipp Hesselbach, Nicolas Sévelin-Radiguet, Vanina Recoules, Olivier Mathon, Daniel E. Eakins, Hugo Doyle, Alessandra Ravasio, Raffaella Torchio
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.plasm-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01939v1

中文摘要：銅（Cu）因其優異的熱學和電學性能在工業中被廣泛應用。研究銅在高壓高溫下的性質對於核聚變研究具有重要意義，因為在超高速撞擊中使用的彈丸和飛片通常由銅製成，銅也被用於核聚變靶的設計中。最近，通過X射線衍射在衝擊壓縮的銅中檢測到了固相（fcc）-固相（bcc）相變。本文中，我們通過單脈衝（100 ps FWHM）X射線吸收光譜（XAS）對衝擊壓縮至300 GPa和7100 K的銅進行了研究。基於XAS光譜的分析，我們提供了沿Hugoniot線的結構識別和體溫度測量，直至熔化。在釋放條件下（即衝擊波突破後的較晚時間）收集的XAS光譜有助於約束實驗中的fcc-bcc和固液相邊界。特別是，我們首次報告了衝擊壓縮銅在熔化平台上的體溫度測量結果，該平台位於237(40) GPa和5750(1130) K至261(27) GPa和6240(1155) K之間，以及在300 GPa和7100 K下的液態銅的測量結果。

摘要

  • 原文標題：Improving the Efficiency of VVC using Partitioning of Reference Frames
  • 中文標題：通過參考幀劃分提高VVC的效率
  • 發布日期：2025-03-03 11:10:37+00:00
  • 作者：Kamran Qureshi, Hadi Amirpour, Christian Timmerer
  • 分類：cs.MM
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01415v1

中文摘要：摘要：為應對高質量視頻需求的增長，多功能視頻編碼（VVC）於2020年發布，基於其前身HEVC的混合編碼架構，在相同視覺質量下實現了約50%的碼率降低。VVC引入了更靈活的塊劃分，以增加編碼複雜度為代價提升了壓縮效率。為了在實際應用中高效使用VVC，優化至關重要。VVenC是一個優化的開源VVC編碼器，引入了多種預設以解決壓縮效率與編碼器複雜度之間的權衡問題。儘管為每個預設選擇了一組優化的編碼工具，但編碼器預設中的率失真（RD）搜索空間仍然對高效編碼器實現構成挑戰。本文提出了基於參考幀的早期終止（ETRF），改進了編碼效率與時間複雜度之間的權衡，並將其定位為介於中等和快速預設之間的新預設。通過利用較低時間層中參考幀的CTU劃分圖，加速了較高時間層中幀的編碼。結果顯示，與中等預設相比，編碼時間減少了約21%。特別是對於具有高空間和時間複雜度的視頻，通常需要更長的編碼時間，所提出的方法在碼率節省和編碼時間之間實現了比快速預設更好的權衡。

摘要

  • 原文標題：MRI super-resolution reconstruction using efficient diffusion probabilistic model with residual shifting
  • 中文標題：使用殘差偏移的高效擴散概率模型進行MRI超解析度重建
  • 發布日期：2025-03-03 14:15:08+00:00
  • 作者：Mojtaba Safari, Shansong Wang, Zach Eidex, Qiang Li, Erik H. Middlebrooks, David S. Yu, Xiaofeng Yang
  • 分類：cs.CV, physics.med-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01576v1

中文摘要：目標：本研究引入了一種殘差偏移機制，該機制在保留關鍵解剖細節的同時大幅減少了採樣步驟，從而加速了MRI重建。方法：我們提出了一種名為Res-SRDiff的新型基於擴散的超解析度框架，該框架將殘差偏移整合到前向擴散過程中。通過對齊退化的高解析度（HR）和低解析度（LR）分布，實現了高效的HR圖像重建。我們在超高場腦T1 MP2RAGE圖像和T2加權前列腺圖像上評估了Res-SRDiff，並與Bicubic、Pix2pix、CycleGAN以及基於視覺Transformer骨幹的傳統去噪擴散概率模型（TM-DDPM）進行了比較，使用了峰值信噪比（PSNR）、結構相似性指數（SSIM）、梯度幅值相似性偏差（GMSD）和學習感知圖像塊相似性（LPIPS）等定量指標。主要結果：Res-SRDiff在兩個數據集上的PSNR、SSIM和GMSD均顯著優於所有對比方法，具有統計學上的顯著改進（p值<<0.05）。該模型僅需四個採樣步驟即可實現高保真圖像恢復，將每片計算時間大幅減少至不到一秒，遠快於傳統TM-DDPM的每片約20秒。定性分析進一步表明，Res-SRDiff在腦部和盆腔MRI圖像中有效保留了精細的解剖細節和病變形態。意義：我們的研究結果表明，Res-SRDiff是一種高效且準確的MRI超解析度方法，顯著提高了計算效率和圖像質量。將殘差偏移整合到擴散過程中，能夠實現快速且穩健的HR圖像重建，從而提升臨床MRI工作流程並推動醫學影像研究。原始碼位於：https://github.com/mosaf/Res-SRDiff

摘要

  • 原文標題：Q-NL Verifier: Leveraging Synthetic Data for Robust Knowledge Graph Question Answering
  • 中文標題：Q-NL 驗證器：利用合成數據實現穩健的知識圖譜問答
  • 發布日期：2025-03-03 10:28:24+00:00
  • 作者：Tim Schwabe, Louisa Siebel, Patrik Valach, Maribel Acosta
  • 分類：cs.CL, cs.DB, cs.LG
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01385v1

中文摘要：摘要：問答系統（QA）需要準確地將用戶問題與結構化查詢對齊，這一過程通常受限於高質量查詢-自然語言（Q-NL）對的稀缺性。為了解決這一問題，我們提出了Q-NL驗證器，一種生成高質量查詢和自然語言翻譯對的方法。我們的方法依賴於大型語言模型（LLMs）來生成結構化查詢的語義精確的自然語言釋義。基於這些合成的Q-NL對，我們引入了一個學習驗證器組件，自動確定生成的釋義是否與原始查詢語義等價。我們在著名的LC-QuAD 2.0基準測試中的實驗表明，Q-NL驗證器能夠很好地泛化到來自其他模型甚至人類撰寫的翻譯的釋義。我們的方法在不同查詢複雜性上與人類判斷高度一致，並且在評估語義正確性方面優於現有的自然語言處理（NLP）指標。我們還將驗證器集成到QA管道中，表明經過驗證器過濾的合成數據在翻譯正確性方面具有顯著更高的質量，並提高了自然語言到查詢翻譯的準確性。最後，我們發布了包含我們合成Q-NL對和驗證器分數的LC-QuAD 2.0基準測試的更新版本，為穩健和可擴展的QA提供了新的資源。

摘要

  • 原文標題：Global Blind Spot in Understanding Trigonometric Derivatives: A Multinational Analysis
  • 中文標題：理解三角導數的全球盲點：一項跨國分析
  • 發布日期：2025-03-03 13:35:18+00:00
  • 作者：Yossi Ben-Zion, Jianqiang Liu, Chun-Ming Wang, Atanu Rajak, Noah D. Finkelstein
  • 分類：physics.ed-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01525v1

中文摘要：三角函數的導數在數學和物理學中都是基礎性的，然而其正確應用，特別是弧度與度數的區分，對全球大學生構成了重大挑戰。本研究揭示了在理解三角函數導數及其對物理系統影響方面存在的一個普遍「盲點」，突顯了物理學教育中的一個關鍵缺口。一項針對來自以色列、美國、中國和印度的769名大學生（主要為STEM專業的本科生和研究生）的多國調查，評估了他們在數學和物理背景下區分弧度和度數的能力，重點關注簡諧運動。結果顯示，只有26.3%的學生正確識別出著名的三角函數導數表達式僅在弧度下成立，而70.7%的學生錯誤地認為弧度和度數都有效。值得注意的是，學生在物理背景下對弧度的識別能力（59.0%的正確率）比在數學背景下有所提高，這表明學生在應用數學概念時依賴於熟悉的物理方程作為認知參考點。這些誤解在全球範圍內普遍存在，表明這是一個普遍性的挑戰。研究結果強調了課程改革的必要性，以更好地將數學形式主義與物理應用聯繫起來。

摘要

  • 原文標題：A Reconfigurable Stream-Based FPGA Accelerator for Bayesian Confidence Propagation Neural Networks
  • 中文標題：基於可重構流處理的FPGA加速器用於貝葉斯置信傳播神經網絡
  • 發布日期：2025-03-03 14:06:43+00:00
  • 作者：Muhammad Ihsan Al Hafiz, Naresh Ravichandran, Anders Lansner, Pawel Herman, Artur Podobas
  • 分類：cs.AR, cs.NE
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01561v1

中文摘要：摘要：受大腦啟發的算法是經典深度學習方法在各種機器學習應用中的有吸引力的新興替代方案。受大腦啟發的系統可以具有局部學習規則，包括無監督學習/半監督學習和不同類型的可塑性（結構可塑性/突觸可塑性），使它們可能比傳統的機器學習替代方案更快且更節能。在更顯著的受大腦啟發的算法中，貝葉斯置信傳播神經網絡（BCPNN）是一個重要的工具，用於機器學習和計算神經科學研究。最近的研究表明，與其他模型相比，BCPNN在學習和記憶回憶等任務中可以達到最先進的性能。不幸的是，BCPNN主要在速度較慢的通用處理器（CPU）或耗電的圖形處理單元（GPU）上執行，這降低了在邊緣系統等場景中使用BCPNN的適用性。在這項工作中，我們使用Xilinx Vitis高級綜合（HLS）流程設計了一個基於流的自定義加速器，用於BCPNN。此外，我們使用第一原理對我們的加速器性能進行建模，並通過實驗證明，我們提出的加速器比Nvidia A100 GPU快1.3倍至5.3倍，同時功耗減少2.62倍至3.19倍，能耗減少5.8倍至16.5倍，且性能沒有任何下降。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式車輛路徑問題在安全調度操作中的應用
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題（VRPSD）的優化。VRPSD 關注於涉及精確時間和嚴格時間窗口等具有挑戰性約束的安全和巡邏應用。我們提出了基於不同元啟發式的三種算法，分別是自適應大鄰域搜索（ALNS）、禁忌搜索（TS）和閾值接受（TA）。第一種算法將單階段 ALNS 與 TA 結合，第二種算法採用多階段 ALNS 與 TA 結合，第三種算法則整合了多階段 ALNS、TS 和 TA。實驗在一個包含 251 個客戶請求的實例上進行。結果表明，第三種算法，即混合多階段 ALNS-TS-TA 算法，表現最佳。該方法同時利用了 ALNS 的大範圍搜索能力進行探索，並在多階段 ALNS 與 TS 和 TA 結合時有效避免了局部最優。此外，在我們的實驗中，混合多階段 ALNS-TS-TA 算法是唯一一個在所有嘗試中顯示出隨著計算時間增加而改善結果潛力的算法。

摘要

  • 原文標題：Charmed hadron production from secondary anti-proton + proton annihilations in p+A reactions at FAIR
  • 中文標題：FAIR 實驗中 p+A 反應中次級反質子+質子湮滅產生的粲強子產生
  • 發布日期：2025-03-03 14:49:00+00:00
  • 作者：Tom Reichert, Jan Steinheimer, Marcus Bleicher
  • 分類：nucl-th, hep-ph, nucl-ex
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01613v1

中文摘要：我們提出了在p+A反應中，從$E_\mathrm{lab}=10-30A$~GeV的次級$\overline B + B$湮滅中產生奇異態（$\Lambda_c$, $\Sigma_c$, $\Xi_c$, $D\, \mathrm{和}\, D_s$）的生成截面的估計。我們特別關注FAIR新規劃的強子物理項目CBM。這些奇異態生成的估計基於可實現的$\overline B + B$湮滅數量及其在UrQMD輸運模型中計算的不變質量分布。

摘要

  • 原文標題：The shooting methods to solve 3D nonlinear strings assemblies
  • 中文標題：求解三維非線性繩索組裝的射擊方法
  • 發布日期：2025-03-03 12:29:11+00:00
  • 作者：Florian Surmont
  • 分類：physics.class-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01473v1

中文摘要：本文提出了一種替代有限元的方法，用於建模和分析三維靜態系泊線，利用弦理論和射擊法（SM）來解決與海上細長系統組件相關的三維非線性靜態弦方程的兩點邊值問題（TPBVPs）。通過引入不限於重力的任意三維外部分布載荷，建立了非線性可拉伸彈性弦的兩點邊值問題。基於射擊法的形式，重新表述了兩點邊值問題。提出了一種多體/多射擊方法來處理多材料段和線組件。提出了一種邊界條件的公式，允許建模表示位移、力和組合力/位移約束的Dirichlet邊界條件、Robin邊界條件和混合邊界條件。展示了四個驗證案例，將結果與解析解進行比較：（1）在多個施加力下具有球-稜柱關節邊界條件的單個懸鏈線段，（2）對弦的所有可能邊界條件的回顧，包括基於彈簧的邊界條件，（3）具有非線性徑向分布載荷的Velaria問題，以及（4）由浮標連接的不同材料屬性的三段懸掛配置。結果表明，在整個系泊線長度上，位置和張力的絕對誤差在10^-9以下。所提出的方法還通過自適應步長積分提供了誤差控制。它在建模複雜的三維運動學和系泊線配置方面表現出高精度，同時限制了迭代問題的規模。所提出的方法為分析具有各種端約束的弦運動學細長系統的靜態配置提供了一種高效的替代方案，例如海上工程中的系泊線和纜繩組件，同時保持了方法和實現的簡單性。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：$β$-Ga$_2$O$_3$ 中氧間隙擴散的研究：通過主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系的 $\beta$-Ga$_2$O$_3$ 是一種具有前景的寬帶隙半導體材料，由於其低對稱性的晶體結構，表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{0}$）和帶2-電荷的氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{2-}$）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，我們識別了這兩種主要電荷態下的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙跳躍，連接每一對低能構型，我們構建了三維擴散網絡，並評估了網絡中所有躍遷路徑的躍遷勢壘。結合（i）缺陷構型及其形成能和（ii）連接它們的躍遷勢壘，我們通過Onsager方法分別構建並求解了 $\text{O}_{\text{i}}^{0}$ 和 $\text{O}_{\text{i}}^{2-}$ 的主擴散方程，得到了相應的三維擴散張量 D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{0}$ 和 D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{2-}$。$\text{O}_{\text{i}}^{0}$ 和 $\text{O}_{\text{i}}^{2-}$ 都表現出沿 $b$ 軸的最快擴散，顯示出顯著的各向異性。沿 [100] 和 [$\overline{2}01$] 方向預測的自擴散係數與之前報導的同位素標記氧示蹤實驗值吻合良好，突顯了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：用於預測氫脆的COMSOL框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫對金屬的結構完整性構成威脅，因此預測氫與材料的相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋和其他應力集中點前材料變形與氫擴散之間的相互作用是預測和預防氫輔助失效的關鍵。在這項工作中，提出了一個廣義的理論和計算框架，首次涵蓋了：(i) 應力輔助擴散，(ii) 由於多種陷阱類型導致的氫捕獲，嚴格考慮了位錯陷阱位點的生成速率，(iii) 通過位錯的氫傳輸，(iv) 平衡（Oriani）和非平衡（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v) 氫誘導軟化，以及 (vi) 氫吸收，考慮了靜水應力和局部電化學的作用。特別強調了在COMSOL Multiphysics中的數值實現，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化和求解器細節。框架的每個元素都與文獻結果進行了獨立基準測試，並討論了其對氫輔助斷裂預測的影響。本工作的第二部分（第二部分）展示了如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part II: phase field fracture
  • 中文標題：用於預測氫脆的COMSOL框架——第二部分：相場斷裂
  • 發布日期：2025-03-03 17:39:02+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01765v1

中文摘要：預測氫脆需要一種穩健的建模方法，這將促進氫作為清潔能源載體的安全採用。本文提出了一種基於斷裂相場描述的氫脆通用計算模型。結合本工作的第一部分，該部分描述了氫的吸收和傳輸過程，這使得模擬廣泛的氫傳輸和氫脆現象成為可能。材料韌性被定義為氫含量的函數，並且結合了彈性和彈塑性材料行為，從而能夠捕捉到韌性斷裂和脆性斷裂以及兩者之間的轉變。在單邊裂紋板、邊界層模型和三維容器案例研究中，對裂紋尖端附近氫的積累和隨後的氫脆進行了數值評估，展示了該框架的潛力。重點放在數值實現上，該實現是在有限元軟體COMSOL Multiphysics中進行的，並且模型是免費提供的。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災危險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數（FWI）被廣泛用於評估野火風險，並依賴於當地中午的氣象數據。然而，氣候模型通常只提供每日匯總數據，這為氣候變化研究中的準確FWI計算帶來了挑戰。本文研究了在1980年至2023年期間，使用每日近似值計算FWI95d（即超過當地每日FWI值第95百分位數的極端火災天氣天數）與標準的中午數據方法的比較。 我們的研究結果表明，使用中午特定數據計算的FWI95d在全球範圍內增加了約65%，相當於44年內增加了11.66個極端火災天氣日。相比之下，每日近似值往往會高估這些趨勢5-10%，其中涉及最小相對濕度的組合顯示出最大的差異。在全球範圍內，多達1500萬平方公里的地區，特別是美國西部、南部非洲和亞洲部分地區，顯示出顯著的高估。在我們的每日近似方法中，偏差最小的代理是使用所有變量的每日平均值的方法。 我們建議：（i）在未來的氣候模型比較項目中優先納入次每日氣象數據，以提高FWI的準確性；（ii）如果無法獲得中午特定數據，則採用每日平均值近似作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：Entropic learning enables skilful forecasts of ENSO phase at up to two years lead time
  • 中文標題：熵學習能夠在長達兩年的提前時間內對ENSO相位進行熟練預測
  • 發布日期：2025-03-03 11:06:10+00:00
  • 作者：Michael Groom, Davide Bassetti, Illia Horenko, Terence J. O'Kane
  • 分類：physics.comp-ph, physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01412v1

中文摘要：本文基於先前的工作，將熵最優稀疏概率近似（eSPA）機器學習算法應用於ENSO相位的分類任務，該任務由Niño3.4指數確定（Groom等人，Artif. Intell. Earth Syst., 2024）。在本研究中，訓練和驗證熵學習模型時僅使用了衛星時代的觀測和再分析數據，並在2012年至2022年期間進行了一整套後報（最大提前期為24個月），以確定樣本外技能。用於預測的特徵包括全球海表溫度的延遲嵌入EOF分析中的主要主成分、赤道熱帶太平洋溫度垂直導數（作為溫躍層變化的代理）以及熱帶太平洋的緯向和經向風應力。儘管可用於訓練的數據實例數量有限（從最早的後報的350個月平均值到截至2024年12月的520個月平均值），eSPA在小數據情況下避免了過擬合，並生成了與國際氣候與社會研究所（IRI）ENSO預測羽流生成的組合（基於模型的）概率預報具有相當技能的概率預報。在比IRI羽流更長的提前期下，eSPA在排名概率技能評分方面保持了23個月的技能，在ROC曲線下面積方面保持了24個月的技能，且計算成本僅為運行動態集合預測系統的一小部分。此外，eSPA成功預測了2015/16和2018/19年聖嬰事件（提前24個月）、2016/17、2017/18和2020/21年拉尼娜事件（提前24個月）以及2021/22和2022/23年拉尼娜事件（提前12和9個月）。

摘要

  • 原文標題：Scanning HTML at Tens of Gigabytes per Second on ARM Processors
  • 中文標題：在ARM處理器上以每秒數十GB的速度掃描HTML
  • 發布日期：2025-03-03 15:38:20+00:00
  • 作者：Daniel Lemire
  • 分類：cs.DS, cs.AR
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01662v1

中文摘要：現代處理器具有一次性處理16位元組或更多字節的指令。這些指令被稱為SIMD，即單指令多數據。最近的進展利用SIMD指令加速了常見網際網路格式（如JSON和base64）的解析。在HTML解析過程中，它們通過一種稱為向量化分類的策略快速識別特定字符。我們回顧了這些技術，並將其與一種更快的替代方案進行了比較。我們測量到，在最新的ARM處理器上，HTML掃描的性能比傳統方法提高了20倍。我們的研究結果突顯了基於SIMD的算法在優化Web瀏覽器性能方面的潛力。

摘要

  • 原文標題：Unveiling temperature and phase boundaries in laser-driven shocked and released copper: insights from ultra-fast X-ray Absorption Spectroscopy up to 300 GPa
  • 中文標題：揭示雷射驅動衝擊和釋放銅中的溫度和相邊界：來自高達300 GPa的超快X射線吸收光譜的見解
  • 發布日期：2025-03-03 09:23:22+00:00
  • 作者：Sofia Balugani, Jean-Alexis Hernandez, Fabien Brieuc, James Boust, Philipp Hesselbach, Nicolas Sévelin-Radiguet, Vanina Recoules, Olivier Mathon, Daniel E. Eakins, Hugo Doyle, Alessandra Ravasio, Raffaella Torchio
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.plasm-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01939v1

中文摘要：銅是一種在工業中廣泛使用的材料，因其優異的熱學和電學性能而備受青睞。研究銅（Cu）在高壓高溫下的性質對於核聚變研究具有重要意義，因為在超高速撞擊中使用的彈丸和飛片通常由銅製成，並且在核聚變靶的設計中也使用銅。最近，通過X射線衍射在衝擊壓縮的銅中檢測到了固相（fcc）-固相（bcc）相變。本文中，我們通過單脈衝（100 ps FWHM）X射線吸收光譜（XAS）研究了衝擊壓縮銅在高達300 GPa和7100 K條件下的性質。基於對XAS光譜的分析，我們提供了沿Hugoniot線的結構識別和體溫度測量，直至熔化。在釋放條件下（即衝擊波突破後的較晚時間）收集的XAS光譜有助於約束實驗中的fcc-bcc和固液相邊界。特別是，我們首次報告了在衝擊壓縮銅中位於237(40) GPa和5750(1130) K與261 (27) GPa和6240 (1155) K之間的熔化平台上的體溫度測量結果，以及在300 GPa和7100 K條件下的液態銅的測量結果。

摘要

  • 原文標題：Improving the Efficiency of VVC using Partitioning of Reference Frames
  • 中文標題：通過參考幀劃分提高VVC的效率
  • 發布日期：2025-03-03 11:10:37+00:00
  • 作者：Kamran Qureshi, Hadi Amirpour, Christian Timmerer
  • 分類：cs.MM
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01415v1

中文摘要：隨著對高質量視頻需求的不斷增長，多功能視頻編碼（VVC）於2020年發布，基於其前身HEVC的混合編碼架構，在相同視覺質量下實現了約50%的碼率降低。VVC引入了更靈活的塊劃分，以增加編碼複雜度為代價提升了壓縮效率。為了在實際應用中高效使用VVC，優化是必不可少的。VVenC是一個優化的開源VVC編碼器，引入了多種預設以解決壓縮效率與編碼器複雜度之間的權衡問題。儘管為每個預設選擇了一組優化的編碼工具，但編碼器預設中的率失真（RD）搜索空間仍然對高效編碼器實現提出了挑戰。在本文中，我們提出了基於參考幀的早期終止（ETRF），它改善了編碼效率與時間複雜度之間的權衡，並定位為中等和快速預設之間的新預設。通過利用較低時間層中參考幀的CTU劃分圖，加速了較高時間層中幀的編碼。結果顯示，與中等預設相比，編碼時間減少了約21%。特別是對於具有高空間和時間複雜度的視頻，這些視頻通常需要更長的編碼時間，所提出的方法在碼率節省和編碼時間之間實現了比快速預設更好的權衡。

摘要

  • 原文標題：MRI super-resolution reconstruction using efficient diffusion probabilistic model with residual shifting
  • 中文標題：使用殘差偏移的高效擴散概率模型進行MRI超解析度重建
  • 發布日期：2025-03-03 14:15:08+00:00
  • 作者：Mojtaba Safari, Shansong Wang, Zach Eidex, Qiang Li, Erik H. Middlebrooks, David S. Yu, Xiaofeng Yang
  • 分類：cs.CV, physics.med-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01576v1

中文摘要：摘要：目的：本研究引入了一種殘差誤差偏移機制，該機制在保留關鍵解剖細節的同時大幅減少了採樣步驟，從而加速了MRI重建。方法：我們提出了一種名為Res-SRDiff的新型基於擴散的超解析度框架，該框架將殘差誤差偏移整合到前向擴散過程中。通過對齊退化的高解析度（HR）和低解析度（LR）分布，實現了高效的HR圖像重建。我們在超高場腦T1 MP2RAGE圖像和T2加權前列腺圖像上評估了Res-SRDiff，並與Bicubic、Pix2pix、CycleGAN以及基於視覺Transformer骨幹的傳統去噪擴散概率模型（TM-DDPM）進行了比較，使用了峰值信噪比（PSNR）、結構相似性指數（SSIM）、梯度幅值相似性偏差（GMSD）和學習感知圖像塊相似性（LPIPS）等定量指標。主要結果：Res-SRDiff在兩個數據集上的PSNR、SSIM和GMSD均顯著優於所有對比方法，具有統計學意義的改進（p值<<0.05）。該模型僅需四個採樣步驟即可實現高保真圖像恢復，將計算時間大幅減少至每片不到一秒，顯著快於傳統TM-DDPM的每片約20秒。定性分析進一步表明，Res-SRDiff在腦部和盆腔MRI圖像中有效保留了精細的解剖細節和病變形態。意義：我們的研究結果表明，Res-SRDiff是一種高效且準確的MRI超解析度方法，顯著提高了計算效率和圖像質量。將殘差誤差偏移整合到擴散過程中，能夠實現快速且穩健的HR圖像重建，增強了臨床MRI工作流程並推動了醫學影像研究的發展。原始碼可在https://github.com/mosaf/Res-SRDiff獲取。

摘要

  • 原文標題：Q-NL Verifier: Leveraging Synthetic Data for Robust Knowledge Graph Question Answering
  • 中文標題：Q-NL 驗證器：利用合成數據實現穩健的知識圖譜問答
  • 發布日期：2025-03-03 10:28:24+00:00
  • 作者：Tim Schwabe, Louisa Siebel, Patrik Valach, Maribel Acosta
  • 分類：cs.CL, cs.DB, cs.LG
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01385v1

中文摘要：問答（QA）需要準確地將用戶問題與結構化查詢對齊，這一過程通常受到高質量查詢-自然語言（Q-NL）對稀缺的限制。為了克服這一問題，我們提出了Q-NL驗證器，一種生成高質量合成查詢和自然語言翻譯對的方法。我們的方法依賴於大型語言模型（LLMs）來生成結構化查詢的語義精確的自然語言釋義。基於這些合成的Q-NL對，我們引入了一個學習驗證器組件，自動確定生成的釋義是否與原始查詢語義等價。我們在著名的LC-QuAD 2.0基準上的實驗表明，Q-NL驗證器能夠很好地泛化到來自其他模型甚至人類撰寫的翻譯的釋義。我們的方法在不同查詢複雜性上與人類判斷高度一致，並在評估語義正確性方面優於現有的自然語言處理（NLP）指標。我們還將驗證器集成到QA管道中，表明經過驗證器過濾的合成數據在翻譯正確性方面具有顯著更高的質量，並提高了自然語言到查詢翻譯的準確性。最後，我們發布了包含我們合成Q-NL對和驗證器分數的LC-QuAD 2.0基準的更新版本，為穩健和可擴展的QA提供了新的資源。

摘要

  • 原文標題：Global Blind Spot in Understanding Trigonometric Derivatives: A Multinational Analysis
  • 中文標題：理解三角導數的全球盲點：一項跨國分析
  • 發布日期：2025-03-03 13:35:18+00:00
  • 作者：Yossi Ben-Zion, Jianqiang Liu, Chun-Ming Wang, Atanu Rajak, Noah D. Finkelstein
  • 分類：physics.ed-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01525v1

中文摘要：三角函數的導數在數學和物理學中都是基礎性的，然而其正確應用，特別是弧度和度數的區分，對全球大學生構成了重大挑戰。本研究揭示了在理解三角函數導數及其對物理系統的影響方面存在的一個普遍「盲點」，突顯了物理教育中的一個關鍵缺口。一項針對來自以色列、美國、中國和印度的769名大學生（主要是本科和研究生STEM專業學生）的多國調查評估了他們在數學和物理背景下區分弧度和度數的能力，重點關注諧波運動。結果顯示，只有26.3%的學生正確識別出著名的三角函數導數表達式僅在弧度下成立，而70.7%的學生錯誤地認為弧度和度數都有效。值得注意的是，學生在物理背景下對弧度的識別能力（59.0%的正確回答）比數學背景下有所提高，這表明學生在應用數學概念時依賴於熟悉的物理方程作為認知參考點。這些誤解在全球範圍內普遍存在，表明這是一個普遍性的挑戰。研究結果強調了課程改革的必要性，以更好地將數學形式主義與物理應用聯繫起來。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式車輛路徑問題在安全調度操作中的應用
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題（VRPSD）的優化。VRPSD 關注涉及精確時間和嚴格時間窗口等具有挑戰性約束的安全和巡邏應用。我們提出了基於不同元啟發式的三種算法，分別是自適應大鄰域搜索（ALNS）、禁忌搜索（TS）和閾值接受（TA）。第一種算法將單階段 ALNS 與 TA 結合，第二種算法採用多階段 ALNS 與 TA 結合，第三種算法則整合了多階段 ALNS、TS 和 TA。實驗在包含 251 個客戶請求的實例上進行。結果表明，第三種算法，即混合多階段 ALNS-TS-TA 算法，表現最佳。該方法同時利用了 ALNS 的大範圍搜索能力進行探索，並在多階段 ALNS 與 TS 和 TA 結合時有效避免了局部最優。此外，在我們的實驗中，混合多階段 ALNS-TS-TA 算法是唯一一個在所有嘗試中顯示出隨著計算時間增加而改善結果潛力的算法。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：$β$-Ga$_2$O$_3$中氧間隙擴散的研究：通過主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系的 $\beta$-Ga$_2$O$_3$ 是一種有前景的寬帶隙半導體材料，由於其低對稱性的晶體結構，表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過結合主擴散方程的第一性原理計算，我們確定了中性氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{0}$）和帶2-電荷的氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{2-}$）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，我們識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙跳躍，連接每一對低能構型，我們構建了三維擴散網絡，並評估了網絡中所有過渡路徑的跳躍勢壘。結合（i）缺陷構型及其形成能和（ii）連接它們的跳躍勢壘，我們通過Onsager方法分別構建並求解了 $\text{O}_{\text{i}}^{0}$ 和 $\text{O}_{\text{i}}^{2-}$ 的主擴散方程，得到了相應的三維擴散張量 D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{0}$ 和 D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{2-}$。$\text{O}_{\text{i}}^{0}$ 和 $\text{O}_{\text{i}}^{2-}$ 都表現出沿 $b$ 軸的最快擴散，顯示出顯著的各向異性。沿 [100] 和 [$\overline{2}01$] 方向預測的自擴散係數與之前報導的同位素標記氧示蹤實驗值吻合良好，突顯了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災危險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數（FWI）被廣泛用於評估野火風險，並依賴於當地中午的氣象數據。然而，氣候模型通常只提供每日匯總數據，這為氣候變化研究中的準確FWI計算帶來了挑戰。本文研究了在1980年至2023年期間，使用每日近似值計算FWI95d（即超過當地每日FWI值第95百分位數的極端火災天氣日數的年計數）與標準基於中午的方法的比較。 我們的研究結果表明，使用中午特定數據計算的FWI95d在全球範圍內增加了約65%，相當於44年內增加了11.66個極端火災天氣日。相比之下，每日近似值往往會高估這些趨勢5-10%，其中涉及最小相對濕度的組合顯示出最大的差異。在全球範圍內，多達1500萬平方公里的地區，特別是美國西部、南部非洲和亞洲部分地區，顯示出顯著的高估。在我們的每日近似方法中，偏差最小的代理是使用所有變量的每日平均值的方法。 我們建議：（i）在未來的氣候模型比較項目中優先納入次每日氣象數據，以提高FWI的準確性；（ii）如果無法獲得中午特定數據，則採用每日平均值近似作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：預測氫脆的COMSOL框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫對金屬的結構完整性構成威脅，因此預測氫與材料的相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋和其他應力集中點前材料變形與氫擴散之間的相互作用是預測和預防氫輔助失效的關鍵。在這項工作中，提出了一個廣義的理論和計算框架，首次涵蓋了：(i) 應力輔助擴散，(ii) 由於多種陷阱類型導致的氫捕獲，嚴格考慮了位錯陷阱位點的生成速率，(iii) 通過位錯的氫傳輸，(iv) 平衡（Oriani）和非平衡（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v) 氫誘導軟化，以及 (vi) 氫吸收，考慮了靜水應力和局部電化學的作用。特別強調了在 COMSOL Multiphysics 中的數值實現，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化和求解器細節。框架的每個元素都與文獻中的結果進行了獨立基準測試，並討論了其對氫輔助斷裂預測的影響。本工作的第二部分（第二部分）展示了如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part II: phase field fracture
  • 中文標題：用於預測氫脆的COMSOL框架——第二部分：相場斷裂
  • 發布日期：2025-03-03 17:39:02+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01765v1

中文摘要：預測氫脆需要一種穩健的建模方法，這將促進氫作為清潔能源載體的安全採用。本文提出了一種基於斷裂相場描述的氫脆通用計算模型。結合本工作的第一部分，該模型描述了氫的吸收和傳輸過程，從而能夠模擬廣泛的氫傳輸和氫脆現象。材料的韌性被定義為氫含量的函數，並且結合了彈性和彈塑性材料行為，能夠捕捉到韌性斷裂和脆性斷裂以及兩者之間的轉變。通過單邊裂紋板、邊界層模型和三維容器案例研究，數值評估了裂紋尖端附近氫的積累和隨後的氫脆，展示了該框架的潛力。重點放在數值實現上，該實現是在有限元軟體COMSOL Multiphysics中進行的，並且模型是免費提供的。

摘要

  • 原文標題：Entropic learning enables skilful forecasts of ENSO phase at up to two years lead time
  • 中文標題：熵學習能夠在長達兩年的提前時間內對ENSO相位進行熟練預測
  • 發布日期：2025-03-03 11:06:10+00:00
  • 作者：Michael Groom, Davide Bassetti, Illia Horenko, Terence J. O'Kane
  • 分類：physics.comp-ph, physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01412v1

中文摘要：本文基於先前的工作，將熵最優稀疏概率近似（eSPA）機器學習算法應用於ENSO相位的分類任務，該任務由Niño3.4指數確定（Groom等人，Artif. Intell. Earth Syst., 2024）。在本研究中，訓練和驗證熵學習模型時僅使用了衛星時代的觀測和再分析數據，並在2012年至2022年期間進行了一整套後報（最大提前期為24個月），以確定樣本外技能。用於預測的特徵包括全球海表溫度的延遲嵌入EOF分析中的主要主成分、熱帶太平洋赤道處溫度的垂直導數（作為溫躍層變化的代理）以及熱帶太平洋的緯向和經向風應力。儘管可用於訓練的數據實例數量有限（從最早的後報的350個月平均值到截至2024年12月的520個月平均值），eSPA在這種小數據情況下避免了過擬合，並生成了與國際氣候與社會研究所（IRI）ENSO預測羽流生成的組合（基於模型的）概率預測具有相當技能的概率預測。在比IRI羽流更長的提前期下，eSPA在排名概率技能評分方面保持了23個月的技能，在ROC曲線下面積方面保持了24個月的技能，且計算成本僅為運行動態集合預測系統的一小部分。此外，eSPA成功預測了2015/16和2018/19年聖嬰事件（提前24個月）、2016/17、2017/18和2020/21年拉尼娜事件（提前24個月）以及2021/22和2022/23年拉尼娜事件（提前12和9個月）。

摘要

  • 原文標題：Scanning HTML at Tens of Gigabytes per Second on ARM Processors
  • 中文標題：在ARM處理器上以每秒數十GB的速度掃描HTML
  • 發布日期：2025-03-03 15:38:20+00:00
  • 作者：Daniel Lemire
  • 分類：cs.DS, cs.AR
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01662v1

中文摘要：現代處理器具有一次處理16位元組或更多字節的指令。這些指令被稱為SIMD，即單指令多數據。最近的進展利用SIMD指令加速了常見網際網路格式（如JSON和base64）的解析。在HTML解析過程中，它們通過一種稱為向量化分類的策略快速識別特定字符。我們回顧了這些技術，並將其與一種更快的替代方案進行了比較。我們在最新的ARM處理器上測量到，與傳統方法相比，HTML掃描的性能提升了20倍。我們的研究結果突顯了基於SIMD的算法在優化Web瀏覽器性能方面的潛力。

摘要

  • 原文標題：Unveiling temperature and phase boundaries in laser-driven shocked and released copper: insights from ultra-fast X-ray Absorption Spectroscopy up to 300 GPa
  • 中文標題：揭示雷射驅動衝擊和釋放銅中的溫度和相邊界：來自高達300 GPa的超快X射線吸收光譜的見解
  • 發布日期：2025-03-03 09:23:22+00:00
  • 作者：Sofia Balugani, Jean-Alexis Hernandez, Fabien Brieuc, James Boust, Philipp Hesselbach, Nicolas Sévelin-Radiguet, Vanina Recoules, Olivier Mathon, Daniel E. Eakins, Hugo Doyle, Alessandra Ravasio, Raffaella Torchio
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.plasm-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01939v1

中文摘要：銅是一種在工業中廣泛使用的材料，因其優異的熱和電性能而備受青睞。研究銅（Cu）在高壓高溫下的性質對於核聚變研究具有重要意義，因為在超高速衝擊中使用的彈丸和飛片通常由銅製成，銅也被用於核聚變靶的設計。最近，通過X射線衍射在衝擊壓縮的銅中檢測到了固相（fcc）-固相（bcc）相變。本文中，我們通過單脈衝（100 ps FWHM）X射線吸收光譜（XAS）研究了衝擊壓縮銅在高達300 GPa和7100 K下的性質。基於對XAS光譜的分析，我們提供了沿Hugoniot線的結構識別和體溫度測量，直至熔化。在釋放條件下（即衝擊波突破後的較晚時間）收集的XAS光譜有助於約束實驗中的fcc-bcc和固液相邊界。特別是，我們首次報告了衝擊壓縮銅在熔化平台上的體溫度測量結果，該平台位於237(40) GPa和5750(1130) K與261(27) GPa和6240(1155) K之間，以及在300 GPa和7100 K下的液態銅的測量結果。

摘要

  • 原文標題：Improving the Efficiency of VVC using Partitioning of Reference Frames
  • 中文標題：通過參考幀劃分提高VVC的效率
  • 發布日期：2025-03-03 11:10:37+00:00
  • 作者：Kamran Qureshi, Hadi Amirpour, Christian Timmerer
  • 分類：cs.MM
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01415v1

中文摘要：摘要：為應對高質量視頻需求的增長，多功能視頻編碼（VVC）於2020年發布，基於其前身HEVC的混合編碼架構，在相同視覺質量下實現了約50%的碼率降低。VVC引入了更靈活的塊劃分，以增加編碼複雜度為代價提升了壓縮效率。為了在實際應用中高效使用VVC，優化至關重要。VVenC是一個優化的開源VVC編碼器，引入了多種預設以解決壓縮效率與編碼器複雜度之間的權衡問題。儘管為每個預設選擇了一組優化的編碼工具，但編碼器預設中的率失真（RD）搜索空間仍然對高效編碼器實現構成挑戰。本文提出了基於參考幀的早期終止（ETRF），改進了編碼效率與時間複雜度之間的權衡，並將其定位為介於中等和快速預設之間的新預設。通過利用較低時間層中參考幀的CTU劃分圖，加速了較高時間層中幀的編碼。結果顯示，與中等預設相比，編碼時間減少了約21%。特別是對於具有高空間和時間複雜度的視頻，通常需要更長的編碼時間，所提出的方法在碼率節省和編碼時間之間實現了比快速預設更好的權衡。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式車輛路徑問題在安全調度操作中的應用
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題（VRPSD）的優化。VRPSD 專注於安全和巡邏應用，涉及具有挑戰性的約束條件，包括精確的時間安排和嚴格的時間窗口。我們提出了基於不同元啟發式算法的三種算法，分別是自適應大鄰域搜索（ALNS）、禁忌搜索（TS）和閾值接受（TA）。第一種算法將單階段 ALNS 與 TA 結合，第二種算法採用多階段 ALNS 與 TA 結合，第三種算法則整合了多階段 ALNS、TS 和 TA。實驗在一個包含 251 個客戶請求的實例上進行。結果表明，第三種算法，即混合多階段 ALNS-TS-TA 算法，表現最佳。該方法同時利用了 ALNS 的大範圍搜索能力進行探索，並在多階段 ALNS 與 TS 和 TA 結合時有效避免了局部最優解。此外，在我們的實驗中，混合多階段 ALNS-TS-TA 算法是唯一一個在所有嘗試中隨著計算時間增加顯示出結果改進潛力的算法。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：$β$-Ga$_2$O$_3$中氧間隙擴散的研究：通過主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系的 $\beta$-Ga$_2$O$_3$ 是一種有前景的寬帶隙半導體材料，由於其低對稱性的晶體結構，表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{0}$）和帶 2- 電荷的氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{2-}$）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，我們識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙跳躍連接每一對低能構型，我們構建了三維擴散網絡，並評估了網絡中所有躍遷路徑的躍遷勢壘。結合（i）缺陷構型及其形成能和（ii）連接它們的躍遷勢壘，我們通過Onsager 方法分別構建並求解了 $\text{O}_{\text{i}}^{0}$ 和 $\text{O}_{\text{i}}^{2-}$ 的主擴散方程，得到了相應的三維擴散張量 D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{0}$ 和 D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{2-}$。$\text{O}_{\text{i}}^{0}$ 和 $\text{O}_{\text{i}}^{2-}$ 都表現出沿 $b$ 軸的最快擴散，顯示出顯著的各向異性。沿 [100] 和 [$\overline{2}01$] 方向預測的自擴散係數與之前報導的同位素標記氧示蹤實驗值吻合良好，突出了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災危險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數（FWI）被廣泛用於評估野火風險，並依賴於當地中午的氣象數據。然而，氣候模型通常只提供每日匯總數據，這為氣候變化研究中的準確FWI計算帶來了挑戰。本文研究了在1980年至2023年期間，使用每日近似值計算FWI95d（即超過當地每日FWI值第95百分位數的極端火災天氣天數）與標準的中午數據方法的比較。 我們的研究結果表明，使用中午特定數據計算的FWI95d在全球範圍內增加了約65%，相當於44年內增加了11.66個極端火災天氣日。相比之下，每日近似值往往會高估這些趨勢5-10%，其中涉及最小相對濕度的組合顯示出最大的差異。在全球範圍內，多達1500萬平方公里的地區，特別是美國西部、南部非洲和亞洲部分地區，顯示出顯著的高估。在我們的每日近似方法中，偏差最小的代理是使用所有變量的每日平均值的方法。 我們建議：（i）在未來的氣候模型比較項目中優先納入次每日氣象數據，以提高FWI的準確性；（ii）如果無法獲得中午特定數據，則採用每日平均值近似作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：COMSOL 框架預測氫脆——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫對金屬的結構完整性構成威脅，因此預測氫與材料的相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋和其他應力集中點前材料變形與氫擴散之間的相互作用是預測和預防氫輔助失效的關鍵。在這項工作中，提出了一個廣義的理論和計算框架，首次涵蓋了：(i) 應力輔助擴散，(ii) 由於多種陷阱類型導致的氫捕獲，嚴格考慮了位錯陷阱位點的生成速率，(iii) 通過位錯的氫傳輸，(iv) 平衡（Oriani）和非平衡（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v) 氫誘導軟化，以及 (vi) 氫吸收，考慮了靜水應力和局部電化學的作用。特別強調了在 COMSOL Multiphysics 中的數值實現，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化和求解器細節。框架的每個元素都與文獻中的結果進行了獨立基準測試，並討論了其對氫輔助斷裂預測的影響。本工作的第二部分（第二部分）展示了如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part II: phase field fracture
  • 中文標題：用於預測氫脆的COMSOL框架——第二部分：相場斷裂
  • 發布日期：2025-03-03 17:39:02+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01765v1

中文摘要：預測氫脆需要一種穩健的建模方法，這將促進氫作為清潔能源載體的安全應用。本文提出了一種基於斷裂相場描述的氫脆通用計算模型。結合本工作的第一部分，該部分描述了氫的吸收和傳輸過程，這使得能夠模擬廣泛的氫傳輸和脆化現象。材料韌性被定義為氫含量的函數，並且結合了彈性和彈塑性材料行為，從而能夠捕捉到韌性斷裂和脆性斷裂以及兩者之間的轉變。通過單邊裂紋板、邊界層模型和三維容器案例研究，數值評估了裂紋尖端附近氫的積累和隨後的脆化，展示了該框架的潛力。重點放在數值實現上，該實現是在有限元軟體COMSOL Multiphysics中進行的，並且模型是免費提供的。

摘要

  • 原文標題：Entropic learning enables skilful forecasts of ENSO phase at up to two years lead time
  • 中文標題：熵學習能夠在長達兩年的提前時間內對ENSO相位進行熟練預測
  • 發布日期：2025-03-03 11:06:10+00:00
  • 作者：Michael Groom, Davide Bassetti, Illia Horenko, Terence J. O'Kane
  • 分類：physics.comp-ph, physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01412v1

中文摘要：本文基於先前的工作，將熵最優稀疏概率近似（eSPA）機器學習算法應用於ENSO相位的分類任務，該任務由Niño3.4指數確定（Groom等人，Artif. Intell. Earth Syst., 2024）。在本研究中，訓練和驗證熵學習模型時僅使用了衛星時代的觀測和再分析數據，並在2012年至2022年期間進行了一整套回溯預測（最大提前期為24個月），以確定樣本外技能。用於預測的特徵包括全球海表溫度的延遲嵌入EOF分析中的主要主成分、熱帶太平洋赤道處溫度的垂直導數（作為溫躍層變化的代理）以及熱帶太平洋的緯向和經向風應力。儘管可用於訓練的數據實例數量有限（從最早回溯預測的350個月平均值到截至2024年12月的520個月平均值），eSPA在小數據情況下避免了過擬合，並生成了與國際氣候與社會研究所（IRI）ENSO預測羽流生成的組合（基於模型的）概率預測具有可比技能的概率預測。在比IRI羽流更長的提前期下，eSPA在排名概率技能評分方面保持了23個月的技能，在ROC曲線下面積方面保持了24個月的技能，且計算成本僅為運行動態集合預測系統的一小部分。此外，eSPA成功預測了2015/16和2018/19年的聖嬰事件（提前24個月）、2016/17、2017/18和2020/21年的拉尼娜事件（提前24個月）以及2021/22和2022/23年的拉尼娜事件（提前12和9個月）。

摘要

  • 原文標題：Scanning HTML at Tens of Gigabytes per Second on ARM Processors
  • 中文標題：在ARM處理器上以每秒數十GB的速度掃描HTML
  • 發布日期：2025-03-03 15:38:20+00:00
  • 作者：Daniel Lemire
  • 分類：cs.DS, cs.AR
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01662v1

中文摘要：現代處理器具有一次性處理16位元組或更多字節的指令。這些指令被稱為SIMD，即單指令多數據。最近的進展利用SIMD指令加速了常見網際網路格式（如JSON和base64）的解析。在HTML解析過程中，它們通過一種稱為向量化分類的策略快速識別特定字符。我們回顧了這些技術，並將其與一種更快的替代方案進行了比較。我們在最新的ARM處理器上測量到，與傳統方法相比，HTML掃描的性能提高了20倍。我們的研究結果突顯了基於SIMD的算法在優化Web瀏覽器性能方面的潛力。

摘要

  • 原文標題：Unveiling temperature and phase boundaries in laser-driven shocked and released copper: insights from ultra-fast X-ray Absorption Spectroscopy up to 300 GPa
  • 中文標題：揭示雷射驅動衝擊和釋放銅中的溫度和相邊界：基於超快X射線吸收光譜的見解（高達300 GPa）
  • 發布日期：2025-03-03 09:23:22+00:00
  • 作者：Sofia Balugani, Jean-Alexis Hernandez, Fabien Brieuc, James Boust, Philipp Hesselbach, Nicolas Sévelin-Radiguet, Vanina Recoules, Olivier Mathon, Daniel E. Eakins, Hugo Doyle, Alessandra Ravasio, Raffaella Torchio
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.plasm-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01939v1

中文摘要：銅（Cu）因其優異的熱學和電學性能在工業中廣泛應用。研究銅在高壓高溫下的性質對於核聚變研究具有重要意義，因為在超高速衝擊中使用的彈丸和飛片通常由銅製成，銅也被用於核聚變靶的設計中。最近，通過X射線衍射在衝擊壓縮的銅中檢測到了固相（fcc）-固相（bcc）相變。本文中，我們通過單脈衝（100 ps FWHM）X射線吸收光譜（XAS）研究了衝擊壓縮銅在高達300 GPa和7100 K條件下的性質。基於XAS光譜的分析，我們提供了沿Hugoniot線的結構識別和體溫度測量，直至熔化。在釋放條件下（即衝擊波突破後的較晚時間）收集的XAS光譜有助於約束實驗中的fcc-bcc和固液相邊界。特別是，我們首次報告了衝擊壓縮銅在熔化平台上的體溫度測量結果，該平台位於237(40) GPa和5750(1130) K與261(27) GPa和6240(1155) K之間，以及在300 GPa和7100 K下的液態銅的測量結果。

摘要

  • 原文標題：Improving the Efficiency of VVC using Partitioning of Reference Frames
  • 中文標題：通過參考幀劃分提高VVC的效率
  • 發布日期：2025-03-03 11:10:37+00:00
  • 作者：Kamran Qureshi, Hadi Amirpour, Christian Timmerer
  • 分類：cs.MM
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01415v1

中文摘要：摘要：為應對高質量視頻需求的增長，多功能視頻編碼（VVC）於2020年發布，基於其前身HEVC的混合編碼架構，在相同視覺質量下實現了約50%的碼率降低。VVC引入了更靈活的塊劃分，以增加編碼複雜度為代價提升了壓縮效率。為了在實際應用中高效使用VVC，優化至關重要。VVenC是一個優化的開源VVC編碼器，引入了多種預設以解決壓縮效率與編碼器複雜度之間的權衡問題。儘管為每個預設選擇了一組優化的編碼工具，但編碼器預設中的率失真（RD）搜索空間仍然對高效編碼器實現提出了挑戰。本文提出了基於參考幀的早期終止（ETRF），改善了編碼效率與時間複雜度之間的權衡，並將其定位為中等和快速預設之間的新預設。通過利用較低時間層中參考幀的CTU劃分圖，加速了較高時間層中幀的編碼。結果顯示，與中等預設相比，編碼時間減少了約21%。特別是對於具有高空間和時間複雜度的視頻，這些視頻通常需要更長的編碼時間，所提出的方法在碼率節省和編碼時間之間實現了比快速預設更好的權衡。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式車輛路徑問題在安全調度操作中的應用
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題（VRPSD）的優化。VRPSD 專注於涉及精確時間和嚴格時間窗口等具有挑戰性約束的安全和巡邏應用。我們提出了基於不同元啟發式的三種算法，分別是自適應大鄰域搜索（ALNS）、禁忌搜索（TS）和閾值接受（TA）。第一種算法將單階段 ALNS 與 TA 結合，第二種算法採用多階段 ALNS 與 TA 結合，第三種算法則整合了多階段 ALNS、TS 和 TA。實驗在一個包含 251 個客戶請求的實例上進行。結果表明，第三種算法，即混合多階段 ALNS-TS-TA 算法，表現最佳。該方法同時利用了 ALNS 的大範圍搜索能力進行探索，並在多階段 ALNS 與 TS 和 TA 結合時有效避免了局部最優。此外，在我們的實驗中，混合多階段 ALNS-TS-TA 算法是唯一一個在所有嘗試中顯示出隨著計算時間增加而改善結果潛力的算法。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：$β$-Ga$_2$O$_3$中氧間隙擴散的研究：通過主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系的$\beta$-Ga$_2$O$_3$是一種有前景的寬帶隙半導體材料，由於其低對稱性的晶體結構，表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{0}$）和帶2-電荷的氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{2-}$）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，我們識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙跳躍，連接每一對低能構型，我們構建了三維擴散網絡，並評估了網絡中所有過渡路徑的跳躍勢壘。結合（i）缺陷構型及其形成能和（ii）連接它們的跳躍勢壘，我們通過Onsager方法分別構建並求解了$\text{O}_{\text{i}}^{0}$和$\text{O}_{\text{i}}^{2-}$的主擴散方程，得到了相應的三維擴散張量D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{0}$和D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{2-}$。$\text{O}_{\text{i}}^{0}$和$\text{O}_{\text{i}}^{2-}$都表現出沿$b$軸的最快擴散，顯示出顯著的各向異性。沿[100]和[$\overline{2}01$]方向預測的自擴散係數與之前報導的同位素標記氧示蹤實驗值吻合良好，突顯了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災危險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數（FWI）被廣泛用於評估野火風險，並依賴於當地中午的氣象數據。然而，氣候模型通常只提供每日匯總數據，這為氣候變化研究中的準確FWI計算帶來了挑戰。本文研究了在1980年至2023年期間，使用每日近似值計算FWI95d（即超過當地每日FWI值第95百分位數的極端火災天氣日數的年計數）與標準基於中午的方法的比較。 我們的研究結果表明，使用中午特定數據計算的FWI95d在全球範圍內增加了約65%，相當於44年內增加了11.66個極端火災天氣日。相比之下，每日近似值往往會高估這些趨勢5-10%，其中涉及最低相對濕度的組合顯示出最大的差異。在全球範圍內，高達1500萬平方公里的地區，特別是美國西部、南部非洲和亞洲部分地區，顯示出顯著的高估。在我們的每日近似方法中，偏差最小的代理是使用所有變量的每日平均值的方法。 我們建議：（i）在未來的氣候模型比較項目中優先納入次每日氣象數據，以提高FWI的準確性；（ii）如果無法獲得中午特定數據，則採用每日平均值近似作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：用於預測氫脆的COMSOL框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫對金屬的結構完整性構成威脅，因此預測氫與材料的相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋和其他應力集中點前材料變形與氫擴散之間的相互作用是預測和預防氫輔助失效的關鍵。在這項工作中，提出了一個廣義的理論和計算框架，首次涵蓋了：(i) 應力輔助擴散，(ii) 由於多種陷阱類型導致的氫捕獲，嚴格考慮了位錯陷阱位點的生成速率，(iii) 通過位錯的氫傳輸，(iv) 平衡（Oriani）和非平衡（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v) 氫誘導軟化，以及 (vi) 氫吸收，考慮了靜水應力和局部電化學的作用。特別強調了在 COMSOL Multiphysics 中的數值實現，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化和求解器細節。框架的每個元素都與文獻中的結果進行了獨立基準測試，並討論了其對氫輔助斷裂預測的影響。本工作的第二部分（第二部分）展示了如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part II: phase field fracture
  • 中文標題：用於預測氫脆的COMSOL框架——第二部分：相場斷裂
  • 發布日期：2025-03-03 17:39:02+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01765v1

中文摘要：預測氫脆需要一種穩健的建模方法，這將促進氫作為清潔能源載體的安全採用。本文提出了一種基於斷裂相場描述的氫脆通用計算模型。結合本工作的第一部分，該部分描述了氫的吸收和傳輸過程，這使得模擬廣泛的氫傳輸和氫脆現象成為可能。材料韌性被定義為氫含量的函數，並且結合了彈性和彈塑性材料行為，從而能夠捕捉到韌性斷裂和脆性斷裂以及兩者之間的轉變。在單邊裂紋板、邊界層模型和三維容器案例研究中，數值評估了裂紋尖端附近氫的積累和隨後的氫脆，展示了該框架的潛力。重點放在數值實現上，該實現是在有限元軟體COMSOL Multiphysics中進行的，並且模型是免費提供的。

摘要

  • 原文標題：Entropic learning enables skilful forecasts of ENSO phase at up to two years lead time
  • 中文標題：熵學習能夠在長達兩年的提前時間內對ENSO相位進行熟練預測
  • 發布日期：2025-03-03 11:06:10+00:00
  • 作者：Michael Groom, Davide Bassetti, Illia Horenko, Terence J. O'Kane
  • 分類：physics.comp-ph, physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01412v1

中文摘要：本文基於先前的工作，將熵最優稀疏概率近似（eSPA）機器學習算法應用於ENSO相位的分類任務，該任務由Niño3.4指數確定（Groom等人，Artif. Intell. Earth Syst., 2024）。在本研究中，訓練和驗證熵學習模型時僅使用了衛星時代的觀測和再分析數據，並在2012年至2022年期間進行了一整套後報（最大提前期為24個月），以確定樣本外技能。用於預測的特徵包括全球海表溫度的延遲嵌入EOF分析中的主要主成分、熱帶太平洋赤道處溫度的垂直導數（作為溫躍層變化的代理）以及熱帶太平洋的緯向和經向風應力。儘管可用於訓練的數據實例數量有限（從最早的後報的350個月平均值到截至2024年12月的520個月平均值），eSPA在這種小數據情況下避免了過擬合，並生成了與國際氣候與社會研究所（IRI）ENSO預測羽流生成的組合（基於模型的）概率預測具有相當技能的概率預測。在比IRI羽流更長的提前期下，eSPA在排名概率技能評分方面保持了23個月的技能，在ROC曲線下面積方面保持了24個月的技能，且計算成本僅為運行動態集合預測系統的一小部分。此外，eSPA成功預測了2015/16和2018/19年聖嬰事件（提前24個月）、2016/17、2017/18和2020/21年拉尼娜事件（提前24個月）以及2021/22和2022/23年拉尼娜事件（提前12和9個月）。

摘要

  • 原文標題：Scanning HTML at Tens of Gigabytes per Second on ARM Processors
  • 中文標題：在ARM處理器上以每秒數十GB的速度掃描HTML
  • 發布日期：2025-03-03 15:38:20+00:00
  • 作者：Daniel Lemire
  • 分類：cs.DS, cs.AR
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01662v1

中文摘要：現代處理器具有一次性處理16位元組或更多字節的指令。這些指令被稱為SIMD，即單指令多數據。最近的進展利用SIMD指令加速了常見網際網路格式（如JSON和base64）的解析。在HTML解析過程中，它們通過一種稱為向量化分類的策略快速識別特定字符。我們回顧了這些技術，並將其與一種更快的替代方案進行了比較。我們在最新的ARM處理器上測量到，與傳統方法相比，HTML掃描的性能提升了20倍。我們的研究結果突顯了基於SIMD的算法在優化Web瀏覽器性能方面的潛力。

摘要

  • 原文標題：Unveiling temperature and phase boundaries in laser-driven shocked and released copper: insights from ultra-fast X-ray Absorption Spectroscopy up to 300 GPa
  • 中文標題：揭示雷射驅動衝擊和釋放銅中的溫度和相邊界：基於超快X射線吸收光譜的見解（高達300 GPa）
  • 發布日期：2025-03-03 09:23:22+00:00
  • 作者：Sofia Balugani, Jean-Alexis Hernandez, Fabien Brieuc, James Boust, Philipp Hesselbach, Nicolas Sévelin-Radiguet, Vanina Recoules, Olivier Mathon, Daniel E. Eakins, Hugo Doyle, Alessandra Ravasio, Raffaella Torchio
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.plasm-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01939v1

中文摘要：銅是一種在工業中廣泛使用的材料，因其優異的熱學和電學性能而備受青睞。研究銅（Cu）在高壓高溫下的性質對於核聚變研究具有重要意義，因為在超高速撞擊中使用的彈丸和飛片通常由銅製成，並且在核聚變靶的設計中也使用銅。最近，通過X射線衍射在衝擊壓縮的銅中檢測到了固相（fcc）-固相（bcc）相變。本文中，我們通過單脈衝（100 ps FWHM）X射線吸收光譜（XAS）研究了衝擊壓縮銅在高達300 GPa和7100 K條件下的性質。基於對XAS光譜的分析，我們提供了沿Hugoniot曲線的結構識別和體溫度測量，直至熔化。在釋放條件下（即衝擊波突破後的較晚時間）收集的XAS光譜有助於約束實驗中的fcc-bcc和固液相邊界。特別是，我們首次報告了在衝擊壓縮銅中位於237(40) GPa和5750(1130) K與261 (27) GPa和6240 (1155) K之間的熔化平台上的體溫度測量結果，以及在300 GPa和7100 K下的液態銅的測量結果。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式車輛路徑問題在安全調度操作中的應用
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題（VRPSD）的優化。VRPSD 專注於涉及精確時間和嚴格時間窗口等具有挑戰性約束的安全和巡邏應用。我們提出了基於不同元啟發式的三種算法，分別是自適應大鄰域搜索（ALNS）、禁忌搜索（TS）和閾值接受（TA）。第一種算法將單階段 ALNS 與 TA 結合，第二種算法採用多階段 ALNS 與 TA 結合，第三種算法則整合了多階段 ALNS、TS 和 TA。實驗在包含 251 個客戶請求的實例上進行。結果表明，第三種算法，即混合多階段 ALNS-TS-TA 算法，表現最佳。該方法同時利用了 ALNS 的大範圍搜索能力進行探索，並在多階段 ALNS 與 TS 和 TA 結合時有效避免了局部最優。此外，在我們的實驗中，混合多階段 ALNS-TS-TA 算法是唯一一個在所有嘗試中顯示出隨著計算時間增加而改善結果潛力的算法。

摘要

  • 原文標題：Improving the Efficiency of VVC using Partitioning of Reference Frames
  • 中文標題：通過參考幀劃分提高VVC的效率
  • 發布日期：2025-03-03 11:10:37+00:00
  • 作者：Kamran Qureshi, Hadi Amirpour, Christian Timmerer
  • 分類：cs.MM
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01415v1

中文摘要：摘要：為應對高質量視頻需求的增長，多功能視頻編碼（VVC）於2020年發布，基於其前身HEVC的混合編碼架構，在相同視覺質量下實現了約50%的碼率降低。VVC引入了更靈活的塊劃分，以增加編碼複雜度為代價提升了壓縮效率。為了在實際應用中高效使用VVC，優化至關重要。VVenC是一個優化的開源VVC編碼器，引入了多種預設以解決壓縮效率與編碼器複雜度之間的權衡問題。儘管為每個預設選擇了一組優化的編碼工具，但編碼器預設中的率失真（RD）搜索空間仍然對高效編碼器實現構成挑戰。本文提出了基於參考幀的早期終止（ETRF），改善了編碼效率與時間複雜度之間的權衡，並將其定位為介於中等和快速預設之間的新預設。通過利用較低時間層中參考幀的CTU劃分圖，加速了較高時間層中幀的編碼。結果顯示，與中等預設相比，編碼時間減少了約21%。特別是對於具有高空間和時間複雜度的視頻，通常需要更長的編碼時間，所提出的方法在碼率節省和編碼時間之間實現了比快速預設更好的權衡。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：$β$-Ga$_2$O$_3$中氧間隙擴散的研究：通過主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系的$\beta$-Ga$_2$O$_3$是一種有前景的寬帶隙半導體材料，由於其低對稱性的晶體結構，表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{0}$）和帶2-電荷的氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{2-}$）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，我們識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙跳躍，連接每一對低能構型，我們構建了三維擴散網絡，並評估了網絡中所有過渡路徑的跳躍勢壘。結合（i）缺陷構型及其形成能和（ii）連接它們的跳躍勢壘，我們通過Onsager方法分別構建並求解了$\text{O}_{\text{i}}^{0}$和$\text{O}_{\text{i}}^{2-}$的主擴散方程，得到了相應的三維擴散張量D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{0}$和D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{2-}$。$\text{O}_{\text{i}}^{0}$和$\text{O}_{\text{i}}^{2-}$都表現出沿$b$軸的最快擴散，顯示出顯著的各向異性。沿[100]和[$\overline{2}01$]方向預測的自擴散係數與之前報導的同位素標記氧示蹤實驗值吻合良好，突出了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災危險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數（FWI）被廣泛用於評估野火風險，並依賴於當地中午的氣象數據。然而，氣候模型通常只提供每日匯總數據，這為氣候變化研究中的準確FWI計算帶來了挑戰。本文研究了在1980年至2023年期間，使用每日近似值計算FWI95d（即超過當地每日FWI值第95百分位數的極端火災天氣天數）與標準的中午數據方法相比的效果。 我們的研究結果表明，使用中午特定數據計算的FWI95d在全球範圍內增加了約65%，相當於44年內增加了11.66個極端火災天氣日。相比之下，每日近似值往往會高估這些趨勢5-10%，其中涉及最低相對濕度的組合顯示出最大的差異。在全球範圍內，多達1500萬平方公里的地區，特別是美國西部、南部非洲和亞洲部分地區，顯示出顯著的高估。在我們的每日近似方法中，偏差最小的代理是使用所有變量的每日平均值的方法。 我們建議：（i）在未來的氣候模型比較項目中優先考慮包含次每日氣象數據，以提高FWI的準確性；（ii）如果無法獲得中午特定數據，則採用每日平均值近似作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：COMSOL 框架預測氫脆——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫對金屬的結構完整性構成威脅，因此預測氫與材料的相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋和其他應力集中點前材料變形與氫擴散之間的相互作用是預測和預防氫輔助失效的關鍵。在這項工作中，提出了一個廣義的理論和計算框架，首次涵蓋了：(i) 應力輔助擴散，(ii) 由於多種陷阱類型導致的氫捕獲，嚴格考慮了位錯陷阱位點的生成速率，(iii) 通過位錯的氫傳輸，(iv) 平衡（Oriani）和非平衡（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v) 氫誘導軟化，以及 (vi) 氫吸收，考慮了靜水應力和局部電化學的作用。特別強調了在 COMSOL Multiphysics 中的數值實現，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化和求解器細節。框架的每個元素都獨立地與文獻結果進行了基準測試，並討論了其對氫輔助斷裂預測的影響。本工作的第二部分（第二部分）展示了如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part II: phase field fracture
  • 中文標題：用於預測氫脆的COMSOL框架——第二部分：相場斷裂
  • 發布日期：2025-03-03 17:39:02+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01765v1

中文摘要：預測氫脆需要一種穩健的建模方法，這將促進氫作為清潔能源載體的安全採用。本文提出了一種基於斷裂相場描述的氫脆通用計算模型。結合本工作的第一部分，該部分描述了氫的吸收和傳輸過程，這使得模擬廣泛的氫傳輸和氫脆現象成為可能。材料韌性被定義為氫含量的函數，並且結合了彈性和彈塑性材料行為，從而能夠捕捉到韌性斷裂和脆性斷裂以及兩者之間的轉變。在單邊裂紋板、邊界層模型和三維容器案例研究中，數值評估了裂紋尖端附近氫的積累和隨後的氫脆，展示了該框架的潛力。重點放在數值實現上，該實現是在有限元軟體COMSOL Multiphysics中進行的，並且模型是免費提供的。

摘要

  • 原文標題：Entropic learning enables skilful forecasts of ENSO phase at up to two years lead time
  • 中文標題：熵學習能夠在長達兩年的提前時間內對ENSO相位進行熟練預測
  • 發布日期：2025-03-03 11:06:10+00:00
  • 作者：Michael Groom, Davide Bassetti, Illia Horenko, Terence J. O'Kane
  • 分類：physics.comp-ph, physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01412v1

中文摘要：本文基於先前的工作，將熵最優稀疏概率近似（eSPA）機器學習算法應用於ENSO相位的分類任務，該相位由Niño3.4指數確定（Groom等人，Artif. Intell. Earth Syst., 2024）。在本研究中，訓練和驗證熵學習模型時僅使用了衛星時代的觀測和再分析數據，並在2012年至2022年期間進行了一整套後報（最大提前期為24個月），以確定樣本外技能。用於預測的特徵包括全球海表溫度的延遲嵌入EOF分析中的主要主成分、熱帶太平洋赤道處溫度的垂直導數（作為溫躍層變化的代理）以及熱帶太平洋的緯向和經向風應力。儘管可用於訓練的數據實例數量有限（從最早的後報的350個月平均值到截至2024年12月的520個月平均值），eSPA在這種小數據情況下避免了過擬合，並生成了與國際氣候與社會研究所（IRI）ENSO預測羽流生成的組合（基於模型的）概率預報具有相當技能的概率預報。在比IRI羽流更長的提前期下，eSPA在排名概率技能評分方面保持了23個月的技能，在ROC曲線下面積方面保持了24個月的技能，且計算成本僅為運行動態集合預測系統的一小部分。此外，eSPA成功地在24個月提前期預測了2015/16和2018/19年的聖嬰事件，在24個月提前期預測了2016/17、2017/18和2020/21年的拉尼娜事件，並在12個月和9個月提前期預測了2021/22和2022/23年的拉尼娜事件。

摘要

  • 原文標題：Scanning HTML at Tens of Gigabytes per Second on ARM Processors
  • 中文標題：在ARM處理器上以每秒數十GB的速度掃描HTML
  • 發布日期：2025-03-03 15:38:20+00:00
  • 作者：Daniel Lemire
  • 分類：cs.DS, cs.AR
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01662v1

中文摘要：現代處理器具有一次處理16位元組或更多字節的指令。這些指令被稱為SIMD，即單指令多數據。最近的進展利用SIMD指令加速了常見網際網路格式（如JSON和base64）的解析。在HTML解析過程中，它們通過一種稱為向量化分類的策略快速識別特定字符。我們回顧了這些技術，並將其與一種更快的替代方案進行了比較。我們在最新的ARM處理器上測量到，與傳統方法相比，HTML掃描的性能提高了20倍。我們的研究結果突顯了基於SIMD的算法在優化Web瀏覽器性能方面的潛力。

摘要

  • 原文標題：Unveiling temperature and phase boundaries in laser-driven shocked and released copper: insights from ultra-fast X-ray Absorption Spectroscopy up to 300 GPa
  • 中文標題：揭示雷射驅動衝擊和釋放銅中的溫度和相邊界：來自高達300 GPa的超快X射線吸收光譜的見解
  • 發布日期：2025-03-03 09:23:22+00:00
  • 作者：Sofia Balugani, Jean-Alexis Hernandez, Fabien Brieuc, James Boust, Philipp Hesselbach, Nicolas Sévelin-Radiguet, Vanina Recoules, Olivier Mathon, Daniel E. Eakins, Hugo Doyle, Alessandra Ravasio, Raffaella Torchio
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.plasm-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01939v1

中文摘要：銅（Cu）因其優異的熱學和電學性能在工業中被廣泛應用。研究銅在高壓高溫下的性質對於核聚變研究具有重要意義，因為在超高速撞擊中使用的彈丸和飛片通常由銅製成，銅也被用於核聚變靶的設計中。最近，通過X射線衍射在衝擊壓縮的銅中檢測到了固相（fcc）-固相（bcc）相變。本文中，我們通過單脈衝（100 ps FWHM）X射線吸收光譜（XAS）研究了衝擊壓縮銅在高達300 GPa和7100 K條件下的性質。基於XAS光譜的分析，我們提供了沿Hugoniot曲線的結構識別和體溫度測量，直至熔化。在釋放條件下（即衝擊波突破後的較晚時間）收集的XAS光譜有助於約束實驗中的fcc-bcc和固液相邊界。特別是，我們首次報告了衝擊壓縮銅在熔化平台上的體溫度測量結果，該平台位於237(40) GPa和5750(1130) K與261 (27) GPa和6240 (1155) K之間，以及在300 GPa和7100 K條件下的液態銅的測量結果。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式車輛路徑問題在安全調度操作中的應用
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題（VRPSD）的優化。VRPSD 專注於涉及精確時間和嚴格時間窗口等具有挑戰性約束的安全和巡邏應用。我們提出了基於不同元啟發式的三種算法，分別是自適應大鄰域搜索（ALNS）、禁忌搜索（TS）和閾值接受（TA）。第一種算法將單階段 ALNS 與 TA 結合，第二種算法採用多階段 ALNS 與 TA 結合，第三種算法則整合了多階段 ALNS、TS 和 TA。實驗在包含 251 個客戶請求的實例上進行。結果表明，第三種算法，即混合多階段 ALNS-TS-TA 算法，表現最佳。該方法同時利用了 ALNS 的大範圍搜索能力進行探索，並在多階段 ALNS 與 TS 和 TA 結合時有效避免了局部最優。此外，在我們的實驗中，混合多階段 ALNS-TS-TA 算法是唯一一個在所有嘗試中隨著計算時間增加顯示出結果改進潛力的算法。

摘要

  • 原文標題：Improving the Efficiency of VVC using Partitioning of Reference Frames
  • 中文標題：通過參考幀劃分提高VVC的效率
  • 發布日期：2025-03-03 11:10:37+00:00
  • 作者：Kamran Qureshi, Hadi Amirpour, Christian Timmerer
  • 分類：cs.MM
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01415v1

中文摘要：摘要：為應對高質量視頻需求的增長，多功能視頻編碼（VVC）於2020年發布，基於其前身HEVC的混合編碼架構，在相同視覺質量下實現了約50%的碼率降低。VVC引入了更靈活的塊劃分，以增加編碼複雜度為代價提升了壓縮效率。為了在實際應用中高效使用VVC，優化是必不可少的。VVenC是一個優化的開源VVC編碼器，引入了多種預設以解決壓縮效率與編碼器複雜度之間的權衡問題。儘管為每個預設選擇了一組優化的編碼工具，但編碼器預設中的率失真（RD）搜索空間仍然對高效編碼器實現提出了挑戰。在本文中，我們提出了基於參考幀的早期終止（ETRF），改進了編碼效率與時間複雜度之間的權衡，並將其定位為介於中等和快速預設之間的新預設。通過利用較低時間層中參考幀的CTU劃分圖，加速了較高時間層中幀的編碼。結果顯示，與中等預設相比，編碼時間減少了約21%。特別是對於具有高空間和時間複雜度的視頻，這些視頻通常需要更長的編碼時間，所提出的方法在碼率節省和編碼時間之間實現了比快速預設更好的權衡。

摘要

  • 原文標題：Global Blind Spot in Understanding Trigonometric Derivatives: A Multinational Analysis
  • 中文標題：理解三角導數的全球盲點：一項跨國分析
  • 發布日期：2025-03-03 13:35:18+00:00
  • 作者：Yossi Ben-Zion, Jianqiang Liu, Chun-Ming Wang, Atanu Rajak, Noah D. Finkelstein
  • 分類：physics.ed-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01525v1

中文摘要：三角函數的導數在數學和物理學中都是基礎性的，然而其正確應用，特別是弧度與度數的區分，對全球大學生構成了重大挑戰。本研究揭示了在理解三角函數導數及其對物理系統影響方面存在的一個普遍「盲點」，突顯了物理教育中的一個關鍵缺口。一項針對來自以色列、美國、中國和印度的769名大學生（主要是STEM專業的本科生和研究生）的多國調查評估了他們在數學和物理背景下區分弧度和度數的能力，重點關注諧波運動。結果顯示，只有26.3%的學生正確識別出著名的三角函數導數表達式僅在弧度下成立，而70.7%的學生錯誤地認為弧度和度數都有效。值得注意的是，學生在物理背景下對弧度的識別能力（59.0%的正確回答）比在數學背景下有所提高，這表明學生在應用數學概念時依賴於熟悉的物理方程作為認知參考點。這些誤解在全球範圍內普遍存在，表明這是一個普遍性的挑戰。研究結果強調了課程改革的必要性，以更好地將數學形式主義與物理應用聯繫起來。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：$β$-Ga$_2$O$_3$中氧間隙擴散的研究：通過主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系的 $\beta$-Ga$_2$O$_3$ 是一種有前景的寬帶隙半導體材料，由於其低對稱性的晶體結構，表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{0}$）和帶2-電荷的氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{2-}$）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，我們識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙跳躍，連接每一對低能構型，我們構建了三維擴散網絡，並評估了網絡中所有過渡路徑的跳躍勢壘。結合（i）缺陷構型及其形成能和（ii）連接它們的跳躍勢壘，我們通過Onsager方法分別構建並求解了 $\text{O}_{\text{i}}^{0}$ 和 $\text{O}_{\text{i}}^{2-}$ 的主擴散方程，得到了相應的三維擴散張量 D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{0}$ 和 D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{2-}$。$\text{O}_{\text{i}}^{0}$ 和 $\text{O}_{\text{i}}^{2-}$ 都表現出沿 $b$ 軸的最快擴散，顯示出顯著的各向異性。沿 [100] 和 [$\overline{2}01$] 方向預測的自擴散係數與之前報導的同位素標記氧示蹤實驗值吻合良好，突顯了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：用於預測氫脆的COMSOL框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫對金屬的結構完整性構成威脅，因此預測氫與材料的相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋和其他應力集中點前材料變形與氫擴散之間的相互作用是預測和預防氫輔助失效的關鍵。在這項工作中，提出了一個廣義的理論和計算框架，首次涵蓋了：(i) 應力輔助擴散，(ii) 由於多種陷阱類型導致的氫捕獲，嚴格考慮了位錯陷阱位點的生成速率，(iii) 通過位錯的氫傳輸，(iv) 平衡（Oriani）和非平衡（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v) 氫誘導軟化，以及 (vi) 氫吸收，考慮了靜水應力和局部電化學的作用。特別強調了在 COMSOL Multiphysics 中的數值實現，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化和求解器細節。框架的每個元素都與文獻中的結果進行了獨立基準測試，並討論了其對氫輔助斷裂預測的影響。本工作的第二部分（第二部分）展示了如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災危險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數（FWI）被廣泛用於評估野火風險，並依賴於當地中午的氣象數據。然而，氣候模型通常只提供每日匯總數據，這為氣候變化研究中的準確FWI計算帶來了挑戰。本文研究了在1980年至2023年期間，使用每日近似值計算FWI95d（即超過當地每日FWI值第95百分位數的極端火災天氣天數）與標準基於中午數據的方法的比較。 我們的研究結果表明，使用中午特定數據計算的FWI95d在全球範圍內增加了約65%，相當於44年內增加了11.66個極端火災天氣日。相比之下，每日近似值往往會高估這些趨勢5-10%，其中涉及最低相對濕度的組合顯示出最大的差異。在全球範圍內，多達1500萬平方公里的地區，特別是美國西部、南部非洲和亞洲部分地區，顯示出顯著的高估。在我們的每日近似方法中，偏差最小的代理是使用所有變量的每日平均值的方法。 我們建議：（i）在未來的氣候模型比較項目中優先納入次每日氣象數據，以提高FWI的準確性；（ii）如果無法獲得中午特定數據，則採用每日平均值近似作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part II: phase field fracture
  • 中文標題：COMSOL框架預測氫脆——第二部分：相場斷裂
  • 發布日期：2025-03-03 17:39:02+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01765v1

中文摘要：預測氫脆需要一種穩健的建模方法，這將促進氫作為清潔能源載體的安全採用。本文提出了一種基於斷裂相場描述的氫脆通用計算模型。結合本工作的第一部分（描述了氫的吸收和傳輸過程），該模型能夠模擬廣泛的氫傳輸和氫脆現象。材料的韌性被定義為氫含量的函數，並且同時考慮了彈性和彈塑性材料行為，從而能夠捕捉到韌性斷裂和脆性斷裂以及兩者之間的轉變。通過單邊裂紋板、邊界層模型和三維容器案例研究，數值評估了裂紋尖端附近氫的積累及其隨後的氫脆現象，展示了該框架的潛力。重點在於數值實現，該實現是在有限元軟體COMSOL Multiphysics中完成的，並且模型是免費提供的。

摘要

  • 原文標題：Entropic learning enables skilful forecasts of ENSO phase at up to two years lead time
  • 中文標題：熵學習能夠在長達兩年的提前時間內對ENSO相位進行準確預測
  • 發布日期：2025-03-03 11:06:10+00:00
  • 作者：Michael Groom, Davide Bassetti, Illia Horenko, Terence J. O'Kane
  • 分類：physics.comp-ph, physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01412v1

中文摘要：本文基於先前的工作，將熵最優稀疏概率近似（eSPA）機器學習算法應用於ENSO相位的分類任務，該相位由Niño3.4指數確定（Groom等人，Artif. Intell. Earth Syst., 2024）。在本研究中，訓練和驗證熵學習模型時僅使用了衛星時代的觀測和再分析數據，並在2012年至2022年期間進行了一整套後報（最大提前期為24個月），以確定樣本外技能。用於預測的特徵包括來自全球海表溫度延遲嵌入EOF分析的主要主成分、赤道熱帶太平洋溫度的垂直導數（作為溫躍層變化的代理）以及熱帶太平洋的緯向和經向風應力。儘管可用於訓練的數據實例數量有限（從最早的後報的350個月平均值到截至2024年12月的520個月平均值），eSPA在這種小數據情況下避免了過擬合，並生成了與國際氣候與社會研究所（IRI）ENSO預測羽流生成的組合（基於模型的）概率預測具有相當技能的概率預測。在比IRI羽流更長的提前期下，eSPA在排名概率技能評分方面保持了23個月的技能，在ROC曲線下面積方面保持了24個月的技能，且計算成本僅為運行動態集合預測系統的一小部分。此外，eSPA成功預測了2015/16和2018/19年聖嬰事件（提前24個月）、2016/17、2017/18和2020/21年拉尼娜事件（提前24個月）以及2021/22和2022/23年拉尼娜事件（提前12和9個月）。

摘要

  • 原文標題：Scanning HTML at Tens of Gigabytes per Second on ARM Processors
  • 中文標題：在ARM處理器上以每秒數十GB的速度掃描HTML
  • 發布日期：2025-03-03 15:38:20+00:00
  • 作者：Daniel Lemire
  • 分類：cs.DS, cs.AR
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01662v1

中文摘要：現代處理器具有一次性處理16位元組或更多字節的指令。這些指令被稱為SIMD，即單指令多數據。最近的進展利用SIMD指令加速了常見網際網路格式（如JSON和base64）的解析。在HTML解析過程中，它們通過一種稱為向量化分類的策略快速識別特定字符。我們回顧了這些技術，並將其與一種更快的替代方案進行了比較。我們測量到，在最新的ARM處理器上，HTML掃描的性能比傳統方法提高了20倍。我們的研究結果突顯了基於SIMD的算法在優化Web瀏覽器性能方面的潛力。

摘要

  • 原文標題：Unveiling temperature and phase boundaries in laser-driven shocked and released copper: insights from ultra-fast X-ray Absorption Spectroscopy up to 300 GPa
  • 中文標題：揭示雷射驅動衝擊和釋放銅中的溫度和相邊界：來自高達300 GPa的超快X射線吸收光譜的見解
  • 發布日期：2025-03-03 09:23:22+00:00
  • 作者：Sofia Balugani, Jean-Alexis Hernandez, Fabien Brieuc, James Boust, Philipp Hesselbach, Nicolas Sévelin-Radiguet, Vanina Recoules, Olivier Mathon, Daniel E. Eakins, Hugo Doyle, Alessandra Ravasio, Raffaella Torchio
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.plasm-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01939v1

中文摘要：銅（Cu）因其優異的熱學和電學性能在工業中廣泛應用。研究銅在高壓高溫下的性質對核聚變研究具有重要意義，因為在超高速撞擊中使用的彈丸和飛片通常由銅製成，銅也被用於核聚變靶的設計。最近，通過X射線衍射在衝擊壓縮的銅中檢測到了固相（fcc）-固相（bcc）相變。本文通過單脈衝（100 ps FWHM）X射線吸收光譜（XAS）研究了衝擊壓縮下高達300 GPa和7100 K的銅。基於XAS光譜的分析，我們提供了沿Hugoniot線的結構識別和體溫度測量，直至熔化。在釋放條件下（即衝擊波突破後的較晚時間）收集的XAS光譜有助於約束實驗中的fcc-bcc相界和固液相界。特別是，我們首次報告了衝擊壓縮銅在熔化平台上的體溫度測量結果，該平台位於237(40) GPa和5750(1130) K至261(27) GPa和6240(1155) K之間，以及在300 GPa和7100 K下的液態銅的測量結果。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式車輛路徑問題在安全調度操作中的應用
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題（VRPSD）的優化。VRPSD 專注於涉及精確時間和嚴格時間窗口等具有挑戰性約束的安全和巡邏應用。我們提出了基於不同元啟發式的三種算法，分別是自適應大鄰域搜索（ALNS）、禁忌搜索（TS）和閾值接受（TA）。第一種算法將單階段 ALNS 與 TA 結合，第二種算法採用多階段 ALNS 與 TA 結合，第三種算法則整合了多階段 ALNS、TS 和 TA。實驗在一個包含 251 個客戶請求的實例上進行。結果表明，第三種算法，即混合多階段 ALNS-TS-TA 算法，表現最佳。該方法同時利用了 ALNS 的大範圍搜索能力進行探索，並在多階段 ALNS 與 TS 和 TA 結合時有效避免了局部最優。此外，在我們的實驗中，混合多階段 ALNS-TS-TA 算法是唯一一個在所有嘗試中隨著計算時間增加顯示出結果改進潛力的算法。

摘要

  • 原文標題：Global Blind Spot in Understanding Trigonometric Derivatives: A Multinational Analysis
  • 中文標題：理解三角導數的全球盲點：一項跨國分析
  • 發布日期：2025-03-03 13:35:18+00:00
  • 作者：Yossi Ben-Zion, Jianqiang Liu, Chun-Ming Wang, Atanu Rajak, Noah D. Finkelstein
  • 分類：physics.ed-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01525v1

中文摘要：三角函數的導數在數學和物理學中都是基礎性的，然而其正確應用，特別是弧度和度數的區分，對全球大學生構成了重大挑戰。本研究揭示了在理解三角函數導數及其對物理系統的影響方面存在的一個普遍「盲點」，突顯了物理教育中的一個關鍵缺口。一項針對來自以色列、美國、中國和印度的769名大學生（主要是STEM專業的本科生和研究生）的多國調查，評估了他們在數學和物理背景下區分弧度和度數的能力，重點關注諧波運動。結果顯示，只有26.3%的學生正確識別出著名的三角函數導數表達式僅在弧度下成立，而70.7%的學生錯誤地認為弧度和度數都有效。值得注意的是，學生在物理背景下對弧度的識別能力（59.0%的正確回答）比在數學背景下有所提高，這表明學生在應用數學概念時依賴於熟悉的物理方程作為認知參考點。這些誤解在全球範圍內普遍存在，表明這是一個普遍性的挑戰。研究結果強調了課程改革的必要性，以更好地將數學形式主義與物理應用聯繫起來。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：$β$-Ga$_2$O$_3$ 中氧間隙擴散的研究：通過主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系的 $\beta$-Ga$_2$O$_3$ 是一種有前景的寬帶隙半導體材料，由於其低對稱性的晶體結構，表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{0}$）和帶2-電荷的氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{2-}$）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，我們識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙跳躍，連接每一對低能構型，我們構建了三維擴散網絡，並評估了網絡中所有躍遷路徑的躍遷勢壘。結合（i）缺陷構型及其形成能和（ii）連接它們的躍遷勢壘，我們通過Onsager方法分別構建並求解了 $\text{O}_{\text{i}}^{0}$ 和 $\text{O}_{\text{i}}^{2-}$ 的主擴散方程，得到了相應的三維擴散張量 D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{0}$ 和 D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{2-}$。$\text{O}_{\text{i}}^{0}$ 和 $\text{O}_{\text{i}}^{2-}$ 都表現出沿 $b$ 軸的最快擴散，顯示出顯著的各向異性。沿 [100] 和 [$\overline{2}01$] 方向預測的自擴散係數與之前報導的同位素標記氧示蹤實驗值吻合良好，突顯了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災危險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數（FWI）被廣泛用於評估野火風險，並依賴於當地中午的氣象數據。然而，氣候模型通常只提供每日匯總數據，這為氣候變化研究中的準確FWI計算帶來了挑戰。本文研究了在1980年至2023年期間，使用每日近似值計算FWI95d（即超過當地每日FWI值第95百分位數的極端火災天氣天數）與標準的中午數據方法的比較。我們的研究結果表明，使用中午特定數據計算的FWI95d在全球範圍內增加了約65%，相當於44年內增加了11.66個極端火災天氣日。相比之下，每日近似值往往會高估這些趨勢5-10%，其中涉及最低相對濕度的組合顯示出最大的差異。在全球範圍內，多達1500萬平方公里的地區，特別是美國西部、南部非洲和亞洲部分地區，顯示出顯著的高估。在我們的每日近似方法中，偏差最小的代理是使用所有變量的每日平均值的方法。我們建議：（i）在未來的氣候模型比較項目中優先納入次每日氣象數據，以提高FWI的準確性；（ii）如果無法獲得中午特定數據，則採用每日平均值近似作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：COMSOL框架預測氫脆——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫對金屬的結構完整性構成威脅，因此預測氫與材料的相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋和其他應力集中點前材料變形與氫擴散之間的相互作用是預測和預防氫輔助失效的關鍵。在這項工作中，提出了一個廣義的理論和計算框架，首次涵蓋了：(i) 應力輔助擴散，(ii) 由於多種陷阱類型導致的氫捕獲，嚴格考慮了位錯陷阱位點的生成速率，(iii) 通過位錯的氫傳輸，(iv) 平衡（Oriani）和非平衡（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v) 氫誘導軟化，以及 (vi) 氫吸收，考慮了靜水應力和局部電化學的作用。特別強調了在COMSOL Multiphysics中的數值實現，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化和求解器細節。框架的每個元素都與文獻中的結果進行了獨立基準測試，並討論了其對氫輔助斷裂預測的影響。本工作的第二部分（第二部分）展示了如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part II: phase field fracture
  • 中文標題：COMSOL框架預測氫脆——第二部分：相場斷裂
  • 發布日期：2025-03-03 17:39:02+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01765v1

中文摘要：預測氫脆需要一種穩健的建模方法，這將促進氫作為清潔能源載體的安全採用。本文提出了一種基於斷裂相場描述的氫脆通用計算模型。結合本工作的第一部分，該部分描述了氫的吸收和傳輸過程，這使得能夠模擬廣泛的氫傳輸和脆化現象。材料韌性被定義為氫含量的函數，並且結合了彈性和彈塑性材料行為，從而能夠捕捉到韌性斷裂和脆性斷裂以及兩者之間的轉變。通過單邊裂紋板、邊界層模型和三維容器案例研究，數值評估了裂紋尖端附近氫的積累和隨後的脆化，展示了該框架的潛力。重點放在數值實現上，該實現是在有限元軟體COMSOL Multiphysics中進行的，並且模型是免費提供的。

摘要

  • 原文標題：Entropic learning enables skilful forecasts of ENSO phase at up to two years lead time
  • 中文標題：熵學習能夠在長達兩年的提前時間內對ENSO相位進行熟練預測
  • 發布日期：2025-03-03 11:06:10+00:00
  • 作者：Michael Groom, Davide Bassetti, Illia Horenko, Terence J. O'Kane
  • 分類：physics.comp-ph, physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01412v1

中文摘要：本文基於先前的工作，將熵最優稀疏概率近似（eSPA）機器學習算法應用於ENSO相位的分類任務，該相位由Niño3.4指數確定（Groom等人，Artif. Intell. Earth Syst., 2024）。在本研究中，訓練和驗證熵學習模型時僅使用了衛星時代的觀測和再分析數據，並在2012年至2022年期間進行了一整套後報（最大提前期為24個月），以確定樣本外技能。用於預測的特徵包括全球海表溫度的延遲嵌入EOF分析中的主要主成分、熱帶太平洋赤道處溫度的垂直導數（作為溫躍層變化的代理）以及熱帶太平洋的緯向和經向風應力。儘管可用於訓練的數據實例數量有限（從最早的後報的350個月平均值到截至2024年12月的520個月平均值），eSPA在小數據情況下避免了過擬合，並生成了與國際氣候與社會研究所（IRI）ENSO預測羽流生成的組合（基於模型的）概率預測具有相當技能的概率預測。在比IRI羽流更長的提前期下，eSPA在排名概率技能得分方面保持了23個月的技能，在ROC曲線下面積方面保持了24個月的技能，且計算成本僅為運行動態集合預測系統的一小部分。此外，eSPA成功預測了2015/16和2018/19年聖嬰事件（提前24個月）、2016/17、2017/18和2020/21年拉尼娜事件（提前24個月）以及2021/22和2022/23年拉尼娜事件（提前12和9個月）。

摘要

  • 原文標題：Scanning HTML at Tens of Gigabytes per Second on ARM Processors
  • 中文標題：在ARM處理器上以每秒數十GB的速度掃描HTML
  • 發布日期：2025-03-03 15:38:20+00:00
  • 作者：Daniel Lemire
  • 分類：cs.DS, cs.AR
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01662v1

中文摘要：現代處理器具有一次性處理16位元組或更多字節的指令。這些指令被稱為SIMD，即單指令多數據。最近的進展利用SIMD指令加速了常見網際網路格式（如JSON和base64）的解析。在HTML解析過程中，它們通過一種稱為向量化分類的策略快速識別特定字符。我們回顧了這些技術，並將其與一種更快的替代方案進行了比較。我們測量到，在最新的ARM處理器上，HTML掃描的性能比傳統方法提高了20倍。我們的研究結果突顯了基於SIMD的算法在優化Web瀏覽器性能方面的潛力。

摘要

  • 原文標題：Unveiling temperature and phase boundaries in laser-driven shocked and released copper: insights from ultra-fast X-ray Absorption Spectroscopy up to 300 GPa
  • 中文標題：揭示雷射驅動衝擊和釋放銅中的溫度和相邊界：來自高達300 GPa的超快X射線吸收光譜的見解
  • 發布日期：2025-03-03 09:23:22+00:00
  • 作者：Sofia Balugani, Jean-Alexis Hernandez, Fabien Brieuc, James Boust, Philipp Hesselbach, Nicolas Sévelin-Radiguet, Vanina Recoules, Olivier Mathon, Daniel E. Eakins, Hugo Doyle, Alessandra Ravasio, Raffaella Torchio
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.plasm-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01939v1

中文摘要：銅是一種在工業中廣泛使用的材料，因其優異的熱學和電學性能而備受青睞。研究銅（Cu）在高壓高溫下的性質對於核聚變研究具有重要意義，因為在超高速衝擊中使用的彈丸和飛片通常由銅製成，銅也被用於核聚變靶的設計中。最近，通過X射線衍射在衝擊壓縮的銅中檢測到了固相（fcc）-固相（bcc）相變。本文中，我們通過單脈衝（100 ps FWHM）X射線吸收光譜（XAS）研究了衝擊壓縮銅在高達300 GPa和7100 K條件下的性質。基於XAS光譜的分析，我們提供了沿Hugoniot曲線的結構識別和體溫度測量，直至熔化。在釋放條件下（即衝擊波突破後的較晚時間）收集的XAS光譜有助於約束實驗中的fcc-bcc和固液相邊界。特別是，我們首次報告了衝擊壓縮銅在熔化平台上的體溫度測量結果，該平台位於237(40) GPa和5750(1130) K之間以及261 (27) GPa和6240 (1155) K之間，並在300 GPa和7100 K下對液態銅進行了測量。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式車輛路徑問題在安全調度操作中的應用
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題（VRPSD）的優化。VRPSD 關注於涉及精確時間和嚴格時間窗口等具有挑戰性約束的安全和巡邏應用。我們提出了基於不同元啟發式的三種算法，分別是自適應大鄰域搜索（ALNS）、禁忌搜索（TS）和閾值接受（TA）。第一種算法將單階段 ALNS 與 TA 結合，第二種算法採用多階段 ALNS 與 TA 結合，第三種算法則整合了多階段 ALNS、TS 和 TA。實驗在包含 251 個客戶請求的實例上進行。結果表明，第三種算法，即混合多階段 ALNS-TS-TA 算法，表現最佳。該方法同時利用了 ALNS 的大範圍搜索能力進行探索，並在多階段 ALNS 與 TS 和 TA 結合時有效避免了局部最優。此外，在我們的實驗中，混合多階段 ALNS-TS-TA 算法是唯一一個在所有嘗試中顯示出隨著計算時間增加而改善結果潛力的算法。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：$β$-Ga$_2$O$_3$中O間隙擴散的研究：通過主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系的 $\beta$-Ga$_2$O$_3$ 是一種有前途的寬帶隙半導體材料，由於其低對稱性的晶體結構，表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{0}$）和帶2-電荷的氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{2-}$）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，我們識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙跳躍，連接每一對低能構型，我們構建了三維擴散網絡，並評估了網絡中所有過渡路徑的跳躍勢壘。結合（i）缺陷構型及其形成能和（ii）連接它們的跳躍勢壘，我們通過Onsager方法分別構建並求解了 $\text{O}_{\text{i}}^{0}$ 和 $\text{O}_{\text{i}}^{2-}$ 的主擴散方程，得到了相應的三維擴散張量 D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{0}$ 和 D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{2-}$。$\text{O}_{\text{i}}^{0}$ 和 $\text{O}_{\text{i}}^{2-}$ 都表現出沿 $b$ 軸的最快擴散，顯示出顯著的各向異性。沿 [100] 和 [$\overline{2}01$] 方向預測的自擴散係數與之前報導的同位素標記氧示蹤實驗值吻合良好，突出了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：COMSOL 預測氫脆框架 —— 第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫威脅金屬的結構完整性，因此預測氫與材料的相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋和其他應力集中點前材料變形與氫擴散之間的相互作用是預測和預防氫輔助失效的關鍵。在這項工作中，提出了一個廣義的理論和計算框架，首次涵蓋了：(i) 應力輔助擴散，(ii) 由於多種陷阱類型導致的氫捕獲，嚴格考慮了位錯陷阱位點的生成速率，(iii) 通過位錯的氫傳輸，(iv) 平衡（Oriani）和非平衡（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v) 氫誘導軟化，以及 (vi) 氫吸收，考慮了靜水應力和局部電化學的作用。特別強調了在 COMSOL Multiphysics 中的數值實現，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化和求解器細節。框架的每個元素都與文獻中的結果進行了獨立基準測試，並討論了其對氫輔助斷裂預測的影響。本工作的第二部分（第二部分）展示了如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災危險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數（FWI）被廣泛用於評估野火風險，並依賴於當地中午的氣象數據。然而，氣候模型通常只提供每日匯總數據，這為氣候變化研究中的準確FWI計算帶來了挑戰。本文研究了在1980年至2023年期間，使用每日近似值計算FWI95d（即每年超過當地每日FWI值第95百分位數的極端火災天氣天數）與標準基於中午的方法的比較。 我們的研究結果表明，使用中午特定數據計算的FWI95d在全球範圍內增加了約65%，相當於44年內增加了11.66個極端火災天氣日。相比之下，每日近似值往往會高估這些趨勢5-10%，其中涉及最小相對濕度的組合顯示出最大的差異。在全球範圍內，多達1500萬平方公里的地區，特別是美國西部、南部非洲和亞洲部分地區，顯示出顯著的高估。在我們的每日近似方法中，偏差最小的代理是使用所有變量的每日平均值的方法。 我們建議：（i）在未來的氣候模型比較項目中優先納入次每日氣象數據，以提高FWI的準確性；（ii）如果無法獲得中午特定數據，則採用每日平均值近似作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part II: phase field fracture
  • 中文標題：預測氫脆的COMSOL框架——第二部分：相場斷裂
  • 發布日期：2025-03-03 17:39:02+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01765v1

中文摘要：預測氫脆需要一種穩健的建模方法，這將促進氫作為清潔能源載體的安全採用。本文提出了一種基於斷裂相場描述的氫脆通用計算模型。結合本工作的第一部分（描述了氫的吸收和傳輸過程），該模型能夠模擬廣泛的氫傳輸和氫脆現象。材料的韌性被定義為氫含量的函數，並且同時考慮了彈性和彈塑性材料行為，從而能夠捕捉到韌性斷裂和脆性斷裂以及兩者之間的轉變。通過單邊裂紋板、邊界層模型和三維容器案例研究，數值評估了裂紋尖端附近氫的積累及隨後的氫脆現象，展示了該框架的潛力。重點在於數值實現，該實現是在有限元軟體COMSOL Multiphysics中進行的，並且模型是免費提供的。

摘要

  • 原文標題：Entropic learning enables skilful forecasts of ENSO phase at up to two years lead time
  • 中文標題：熵學習能夠在長達兩年的提前時間內對ENSO相位進行熟練預測
  • 發布日期：2025-03-03 11:06:10+00:00
  • 作者：Michael Groom, Davide Bassetti, Illia Horenko, Terence J. O'Kane
  • 分類：physics.comp-ph, physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01412v1

中文摘要：本文基於先前的工作，將熵最優稀疏概率近似（eSPA）機器學習算法應用於ENSO相位的分類任務，該任務由Niño3.4指數確定（Groom等人，Artif. Intell. Earth Syst., 2024）。在本研究中，訓練和驗證熵學習模型時僅使用了衛星時代的觀測和再分析數據，並在2012年至2022年期間進行了一整套回溯預測（最大提前期為24個月），以確定樣本外技能。用於預測的特徵包括全球海表溫度的延遲嵌入EOF分析中的主要主成分、熱帶太平洋赤道溫度垂直導數（作為溫躍層變化的代理）以及熱帶太平洋的緯向和經向風應力。儘管可用於訓練的數據實例數量有限（從最早回溯預測的350個月平均值到截至2024年12月的520個月平均值），eSPA在小數據情況下避免了過擬合，並生成了與國際氣候與社會研究所（IRI）ENSO預測羽流生成的組合（基於模型的）概率預測具有相當技能的概率預測。在比IRI羽流更長的提前期下，eSPA在排名概率技能得分方面保持了23個月的技能，在ROC曲線下面積方面保持了24個月的技能，且計算成本僅為運行動態集合預測系統的一小部分。此外，eSPA成功預測了2015/16和2018/19年聖嬰事件（提前24個月）、2016/17、2017/18和2020/21年拉尼娜事件（提前24個月）以及2021/22和2022/23年拉尼娜事件（提前12和9個月）。

摘要

  • 原文標題：Scanning HTML at Tens of Gigabytes per Second on ARM Processors
  • 中文標題：在ARM處理器上以每秒數十GB的速度掃描HTML
  • 發布日期：2025-03-03 15:38:20+00:00
  • 作者：Daniel Lemire
  • 分類：cs.DS, cs.AR
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01662v1

中文摘要：現代處理器具有一次處理16位元組或更多字節的指令。這些指令被稱為SIMD，即單指令多數據。最近的進展利用SIMD指令加速了常見網際網路格式（如JSON和base64）的解析。在HTML解析過程中，它們通過一種稱為向量化分類的策略快速識別特定字符。我們回顧了這些技術，並將其與一種更快的替代方案進行了比較。我們在最新的ARM處理器上測量到，與傳統方法相比，HTML掃描的性能提高了20倍。我們的研究結果突顯了基於SIMD的算法在優化Web瀏覽器性能方面的潛力。

摘要

  • 原文標題：Advancements in Fractional Neural Operators with Adaptive Hybrid Kernels in Multiscale Sobolev Spaces
  • 中文標題：多尺度Sobolev空間中具有自適應混合核的分數神經算子的進展
  • 發布日期：2025-03-03 13:27:33+00:00
  • 作者：Romulo Damaselin Chaves dos Santos, Jorge Henrique de Oliveira Sales
  • 分類：math.GM
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.11680v1

中文摘要：本文通過整合自適應混合核和隨機多尺度分析，在分數神經算子（FNOs）領域取得了顯著進展。我們通過建立四個基礎定理，解決了現有文獻中的若干開放問題。首先，我們利用分數Prokhorov度量實現了Riemann-Liouville算子的精確偏差-方差分離，為處理微分方程中的非局部依賴性提供了穩健框架。其次，我們在Besov-Morrey空間中展示了具有尖銳收斂速率的Lévy正則化Hadamard穩定性，增強了FNO在重尾噪聲過程中的穩定性。第三，我們通過在Rd中實現各向異性Hölder正則性的張量化RL-Caputo收斂，克服了多元設置中的維度災難問題。最後，我們開發了一種量子啟發的分數梯度下降算法，顯著提高了實際應用中的收斂速率。我們的證明採用了多相均勻化、Malliavin-Skorokhod微積分和非局部散度定理等先進技術，確保了數學的嚴謹性和魯棒性。我們工作的實際意義通過聚變等離子體湍流中的應用得到了展示，其中我們的方法比最先進的FNOs提高了70%的性能。這一改進在建模ITER托卡馬克數據中的多分形δB場時尤為顯著，其中各向異性懲罰對應於Hasegawa-Wakatani模型中的熵級聯速率，展示了其多功能性和更廣泛應用的潛力。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式車輛路徑問題在安全調度操作中的應用
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題（VRPSD）的優化。VRPSD 關注涉及精確時間和嚴格時間窗口等具有挑戰性約束的安全和巡邏應用。我們提出了基於不同元啟發式的三種算法，分別是自適應大鄰域搜索（ALNS）、禁忌搜索（TS）和閾值接受（TA）。第一種算法將單階段 ALNS 與 TA 結合，第二種算法採用多階段 ALNS 與 TA 結合，第三種算法則整合了多階段 ALNS、TS 和 TA。實驗在包含 251 個客戶請求的實例上進行。結果表明，第三種算法，即混合多階段 ALNS-TS-TA 算法，表現最佳。該方法同時利用了 ALNS 的大範圍搜索能力進行探索，並在多階段 ALNS 與 TS 和 TA 結合時有效避免了局部最優。此外，在我們的實驗中，混合多階段 ALNS-TS-TA 算法是唯一一個在所有嘗試中隨著計算時間增加顯示出結果改進潛力的算法。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：$β$-Ga$_2$O$_3$中氧間隙擴散的研究：通過主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系的 $\beta$-Ga$_2$O$_3$ 是一種有前景的寬帶隙半導體材料，由於其低對稱性的晶體結構，表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{0}$）和帶2-電荷的氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{2-}$）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，我們識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙跳躍，連接每一對低能構型，我們構建了三維擴散網絡，並評估了網絡中所有躍遷路徑的躍遷勢壘。結合（i）缺陷構型及其形成能和（ii）連接它們的躍遷勢壘，我們通過Onsager方法分別構建並求解了 $\text{O}_{\text{i}}^{0}$ 和 $\text{O}_{\text{i}}^{2-}$ 的主擴散方程，得到了相應的三維擴散張量 D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{0}$ 和 D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{2-}$。$\text{O}_{\text{i}}^{0}$ 和 $\text{O}_{\text{i}}^{2-}$ 都表現出沿 $b$ 軸的最快擴散，顯示出顯著的各向異性。沿 [100] 和 [$\overline{2}01$] 方向預測的自擴散係數與之前報導的同位素標記氧示蹤實驗值吻合良好，突顯了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：用於預測氫脆的COMSOL框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫對金屬的結構完整性構成威脅，因此預測氫與材料的相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋和其他應力集中點前材料變形與氫擴散之間的相互作用是預測和預防氫輔助失效的關鍵。在這項工作中，提出了一個廣義的理論和計算框架，首次涵蓋了：(i) 應力輔助擴散，(ii) 由於多種陷阱類型導致的氫捕獲，嚴格考慮了位錯陷阱位點的生成速率，(iii) 通過位錯的氫傳輸，(iv) 平衡（Oriani）和非平衡（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v) 氫誘導軟化，以及 (vi) 氫吸收，考慮了靜水應力和局部電化學的作用。特別強調了在 COMSOL Multiphysics 中的數值實現，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化和求解器細節。框架的每個元素都與文獻中的結果進行了獨立基準測試，並討論了其對氫輔助斷裂預測的影響。本工作的第二部分（第二部分）展示了如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part II: phase field fracture
  • 中文標題：用於預測氫脆的COMSOL框架——第二部分：相場斷裂
  • 發布日期：2025-03-03 17:39:02+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01765v1

中文摘要：預測氫脆需要一種穩健的建模方法，這將促進氫作為清潔能源載體的安全採用。本文提出了一種基於斷裂相場描述的氫脆通用計算模型。結合本工作的第一部分（描述了氫的吸收和傳輸過程），該模型能夠模擬廣泛的氫傳輸和氫脆現象。材料韌性被定義為氫含量的函數，並且結合了彈性和彈塑性材料行為，從而能夠捕捉韌性斷裂和脆性斷裂以及兩者之間的轉變。通過單邊裂紋板、邊界層模型和三維容器案例研究，數值評估了裂紋尖端附近氫的積累及隨後的氫脆現象，展示了該框架的潛力。重點在於數值實現，該實現是在有限元軟體 COMSOL Multiphysics 中進行的，並且模型是免費提供的。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災危險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數（FWI）被廣泛用於評估野火風險，並依賴於當地中午的氣象數據。然而，氣候模型通常只提供每日匯總數據，這為氣候變化研究中的準確FWI計算帶來了挑戰。在此，我們研究了如何使用每日近似值來計算FWI95d——即超過當地每日FWI值第95百分位數的極端火災天氣日數的年計數——並將其與1980年至2023年期間基於中午標準方法的結果進行比較。 我們的研究結果表明，使用中午特定數據計算的FWI95d在全球範圍內增加了約65%，相當於44年內增加了11.66個極端火災天氣日。相比之下，每日近似值往往會高估這些趨勢5-10%，其中涉及最低相對濕度的組合顯示出最大的差異。在全球範圍內，多達1500萬平方公里的地區，特別是美國西部、南部非洲和亞洲部分地區，顯示出顯著的高估。在我們的每日近似方法中，偏差最小的代理是使用所有變量的每日平均值的方法。 我們建議：（i）在未來的氣候模型比較項目中優先考慮包含次每日氣象數據，以提高FWI的準確性；（ii）如果無法獲得中午特定數據，則採用每日平均值近似作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式車輛路徑問題在安全調度操作中的應用
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題（VRPSD）的優化。VRPSD 關注涉及精確時間和嚴格時間窗口等具有挑戰性約束的安全和巡邏應用。我們提出了基於不同元啟發式的三種算法，分別是自適應大鄰域搜索（ALNS）、禁忌搜索（TS）和閾值接受（TA）。第一種算法將單階段 ALNS 與 TA 結合，第二種算法採用多階段 ALNS 與 TA 結合，第三種算法則整合了多階段 ALNS、TS 和 TA。實驗在包含 251 個客戶請求的實例上進行。結果表明，第三種算法，即混合多階段 ALNS-TS-TA 算法，表現最佳。該方法同時利用了 ALNS 的大範圍搜索能力進行探索，並在多階段 ALNS 與 TS 和 TA 結合時有效避免了局部最優。此外，在我們的實驗中，混合多階段 ALNS-TS-TA 算法是唯一一個在所有嘗試中顯示出隨著計算時間增加而改善結果潛力的算法。

摘要

  • 原文標題：Entropic learning enables skilful forecasts of ENSO phase at up to two years lead time
  • 中文標題：熵學習能夠在長達兩年的提前時間內對ENSO相位進行熟練預測
  • 發布日期：2025-03-03 11:06:10+00:00
  • 作者：Michael Groom, Davide Bassetti, Illia Horenko, Terence J. O'Kane
  • 分類：physics.comp-ph, physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01412v1

中文摘要：本文基於先前的工作，將熵最優稀疏概率近似（eSPA）機器學習算法應用於ENSO相位的分類任務，該任務由Niño3.4指數確定（Groom等人，Artif. Intell. Earth Syst., 2024）。在本研究中，訓練和驗證熵學習模型時僅使用了衛星時代的觀測和再分析數據，並在2012年至2022年期間進行了一組完整的後報（最大提前期為24個月），以確定樣本外技能。用於預測的特徵包括全球海表溫度的延遲嵌入EOF分析中的主要主成分、熱帶太平洋赤道溫度垂直導數（作為溫躍層變化的代理）以及熱帶太平洋的緯向和經向風應力。儘管可用於訓練的數據實例數量有限（從最早的後報的350個月平均值到截至2024年12月的520個月平均值），eSPA在小數據情況下避免了過擬合，並生成了與國際氣候與社會研究所（IRI）ENSO預測羽流生成的組合（基於模型的）概率預測具有相當技能的概率預測。在比IRI羽流更長的提前期下，eSPA在排名概率技能得分方面保持了23個月的技能，在ROC曲線下面積方面保持了24個月的技能，且計算成本僅為運行動態集合預測系統的一小部分。此外，eSPA成功預測了2015/16和2018/19年聖嬰事件（提前24個月）、2016/17、2017/18和2020/21年拉尼娜事件（提前24個月）以及2021/22和2022/23年拉尼娜事件（提前12和9個月）。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：$β$-Ga$_2$O$_3$ 中氧間隙擴散的研究：通過主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系的 $\beta$-Ga$_2$O$_3$ 是一種有前景的寬帶隙半導體材料，由於其低對稱性的晶體結構，表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{0}$）和帶2-電荷的氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{2-}$）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，我們識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙跳躍，連接每一對低能構型，我們構建了三維擴散網絡，並評估了網絡中所有躍遷路徑的躍遷勢壘。結合（i）缺陷構型及其形成能和（ii）連接它們的躍遷勢壘，我們通過Onsager方法分別構建並求解了 $\text{O}_{\text{i}}^{0}$ 和 $\text{O}_{\text{i}}^{2-}$ 的主擴散方程，得到了相應的三維擴散張量 D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{0}$ 和 D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{2-}$。$\text{O}_{\text{i}}^{0}$ 和 $\text{O}_{\text{i}}^{2-}$ 都表現出沿 $b$ 軸的最快擴散，顯示出顯著的各向異性。沿 [100] 和 [$\overline{2}01$] 方向預測的自擴散係數與之前報導的同位素標記氧示蹤實驗值吻合良好，突顯了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：用於預測氫脆的COMSOL框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫對金屬的結構完整性構成威脅，因此預測氫與材料的相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋和其他應力集中點前的材料變形與氫擴散之間的相互作用是預測和預防氫輔助失效的關鍵。在這項工作中，提出了一個廣義的理論和計算框架，首次涵蓋了：(i) 應力輔助擴散，(ii) 由於多種陷阱類型導致的氫捕獲，嚴格考慮了位錯陷阱位點的生成速率，(iii) 通過位錯的氫傳輸，(iv) 平衡（Oriani）和非平衡（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v) 氫誘導軟化，以及 (vi) 氫吸收，考慮了靜水應力和局部電化學的作用。特別強調了在COMSOL Multiphysics中的數值實現，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化和求解器細節。框架的每個元素都獨立地與文獻結果進行了基準測試，並討論了其對氫輔助斷裂預測的影響。本工作的第二部分（第二部分）展示了如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災危險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數（FWI）被廣泛用於評估野火風險，並依賴於當地中午的氣象數據。然而，氣候模型通常只提供每日匯總數據，這為氣候變化研究中的準確FWI計算帶來了挑戰。在此，我們研究了如何使用每日近似值來計算FWI95d——即超過當地每日FWI值第95百分位數的極端火災天氣日數的年計數——並與1980年至2023年期間基於中午標準方法的結果進行比較。 我們的研究結果表明，使用中午特定數據計算的FWI95d在全球範圍內增加了約65%，相當於44年內增加了11.66個極端火災天氣日。相比之下，每日近似值往往會高估這些趨勢5-10%，其中涉及最低相對濕度的組合顯示出最大的差異。在全球範圍內，多達1500萬平方公里的地區，特別是美國西部、南部非洲和亞洲部分地區，顯示出顯著的高估。在我們的每日近似方法中，偏差最小的代理是使用所有變量的每日平均值的方法。 我們建議：（i）在未來的氣候模型比較項目中優先納入次每日氣象數據，以提高FWI的準確性；（ii）如果無法獲得中午特定數據，則採用每日平均值近似作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part II: phase field fracture
  • 中文標題：用於預測氫脆的COMSOL框架——第二部分：相場斷裂
  • 發布日期：2025-03-03 17:39:02+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01765v1

中文摘要：預測氫脆需要一種穩健的建模方法，這將促進氫作為清潔能源載體的安全採用。本文提出了一種基於斷裂相場描述的氫脆通用計算模型。結合本工作的第一部分，該模型描述了氫的吸收和傳輸過程，從而能夠模擬廣泛的氫傳輸和氫脆現象。材料的韌性被定義為氫含量的函數，並且結合了彈性和彈塑性材料行為，能夠捕捉到韌性斷裂和脆性斷裂以及兩者之間的轉變。通過單邊裂紋板、邊界層模型和三維容器案例研究，數值評估了裂紋尖端附近氫的積累和隨後的氫脆，展示了該框架的潛力。重點放在數值實現上，該實現是在有限元軟體COMSOL Multiphysics中進行的，並且模型是免費提供的。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式車輛路徑問題在安全調度操作中的應用
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題（VRPSD）的優化。VRPSD 專注於涉及精確時間和嚴格時間窗口等具有挑戰性約束的安全和巡邏應用。我們提出了基於不同元啟發式的三種算法，分別是自適應大鄰域搜索（ALNS）、禁忌搜索（TS）和閾值接受（TA）。第一種算法將單階段 ALNS 與 TA 結合，第二種算法採用多階段 ALNS 與 TA 結合，第三種算法則整合了多階段 ALNS、TS 和 TA。實驗在包含 251 個客戶請求的實例上進行。結果表明，第三種算法，即混合多階段 ALNS-TS-TA 算法，表現最佳。該方法同時利用了 ALNS 的大範圍搜索能力進行探索，並在多階段 ALNS 與 TS 和 TA 結合時有效避免了局部最優。此外，在我們的實驗中，混合多階段 ALNS-TS-TA 算法是唯一一個在所有嘗試中顯示出隨著計算時間增加而改善結果潛力的算法。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：$β$-Ga$_2$O$_3$中氧間隙擴散的研究：通過主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系的 $\beta$-Ga$_2$O$_3$ 是一種有前景的寬帶隙半導體材料，由於其低對稱性的晶體結構，表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{0}$）和帶 2- 電荷的氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{2-}$）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，我們識別了這兩種主要電荷態下的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙跳躍連接每一對低能構型，我們構建了三維擴散網絡，並評估了網絡中所有過渡路徑的跳躍勢壘。結合（i）缺陷構型及其形成能和（ii）連接它們的跳躍勢壘，我們通過Onsager 方法分別構建並求解了 $\text{O}_{\text{i}}^{0}$ 和 $\text{O}_{\text{i}}^{2-}$ 的主擴散方程，得到了相應的三維擴散張量 D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{0}$ 和 D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{2-}$。$\text{O}_{\text{i}}^{0}$ 和 $\text{O}_{\text{i}}^{2-}$ 都表現出沿 $b$ 軸的最快擴散，顯示出顯著的各向異性。沿 [100] 和 [$\overline{2}01$] 方向預測的自擴散係數與之前報導的同位素標記氧示蹤實驗值吻合良好，突出了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：用於預測氫脆的COMSOL框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫對金屬的結構完整性構成威脅，因此預測氫與材料的相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋和其他應力集中點前材料變形與氫擴散之間的相互作用是預測和預防氫輔助失效的關鍵。在這項工作中，提出了一個廣義的理論和計算框架，首次涵蓋了：(i) 應力輔助擴散，(ii) 由於多種陷阱類型導致的氫捕獲，嚴格考慮了位錯陷阱位點的生成速率，(iii) 通過位錯的氫傳輸，(iv) 平衡（Oriani）和非平衡（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v) 氫誘導軟化，以及 (vi) 氫吸收，考慮了靜水應力和局部電化學的作用。特別強調了在 COMSOL Multiphysics 中的數值實現，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化和求解器細節。框架的每個元素都與文獻中的結果進行了獨立基準測試，並討論了其對氫輔助斷裂預測的影響。本工作的第二部分（第二部分）展示了如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災危險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數（FWI）被廣泛用於評估野火風險，並依賴於當地中午的氣象數據。然而，氣候模型通常只提供每日匯總數據，這為氣候變化研究中的準確FWI計算帶來了挑戰。在此，我們研究了如何使用每日近似值來計算FWI95d——即超過當地每日FWI值第95百分位數的極端火災天氣日數的年度計數——並將其與1980年至2023年期間基於中午標準方法的結果進行比較。 我們的研究結果表明，使用中午特定數據計算的FWI95d在全球範圍內增加了約65%，相當於44年內增加了11.66個極端火災天氣日。相比之下，每日近似值往往會高估這些趨勢5-10%，其中涉及最小相對濕度的組合顯示出最大的差異。在全球範圍內，多達1500萬平方公里的地區，特別是美國西部、南部非洲和亞洲部分地區，顯示出顯著的高估。在我們的每日近似方法中，偏差最小的代理是使用所有變量的每日平均值的方法。 我們建議：（i）在未來的氣候模型比較項目中優先納入次每日氣象數據，以提高FWI的準確性；（ii）如果無法獲得中午特定數據，則採用每日平均值近似作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part II: phase field fracture
  • 中文標題：用於預測氫脆的COMSOL框架——第二部分：相場斷裂
  • 發布日期：2025-03-03 17:39:02+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01765v1

中文摘要：預測氫脆需要一種穩健的建模方法，這將促進氫作為清潔能源載體的安全採用。本文提出了一種基於斷裂相場描述的氫脆通用計算模型。結合本工作的第一部分，該部分描述了氫的吸收和傳輸過程，這使得模擬廣泛的氫傳輸和氫脆現象成為可能。材料韌性被定義為氫含量的函數，並且結合了彈性和彈塑性材料行為，能夠捕捉到韌性斷裂和脆性斷裂以及兩者之間的轉變。在單邊裂紋板、邊界層模型和三維容器案例研究中，數值評估了裂紋尖端附近氫的積累和隨後的氫脆，展示了該框架的潛力。重點放在數值實現上，該實現是在有限元軟體COMSOL Multiphysics中進行的，並且模型是免費提供的。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式車輛路徑問題在安全調度操作中的應用
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題（VRPSD）的優化。VRPSD 關注於涉及精確時間和嚴格時間窗口等具有挑戰性約束的安全和巡邏應用。我們提出了基於不同元啟發式的三種算法，分別是自適應大鄰域搜索（ALNS）、禁忌搜索（TS）和閾值接受（TA）。第一種算法將單階段 ALNS 與 TA 結合，第二種算法採用多階段 ALNS 與 TA 結合，第三種算法則整合了多階段 ALNS、TS 和 TA。實驗在包含 251 個客戶請求的實例上進行。結果表明，第三種算法，即混合多階段 ALNS-TS-TA 算法，表現最佳。該方法同時利用了 ALNS 的大範圍搜索能力進行探索，並在多階段 ALNS 與 TS 和 TA 結合時有效避免了局部最優。此外，在我們的實驗中，混合多階段 ALNS-TS-TA 算法是唯一一個在所有嘗試中隨著計算時間增加顯示出結果改進潛力的算法。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：$β$-Ga$_2$O$_3$中氧間隙擴散的研究：通過主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系的$\beta$-Ga$_2$O$_3$是一種有前景的寬帶隙半導體材料，由於其低對稱性的晶體結構，表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{0}$）和帶2-電荷的氧間隙（$\text{O}_{\text{i}}^{2-}$）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，我們識別了這兩種主要電荷態下的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙跳躍，連接每一對低能構型，我們構建了三維擴散網絡，並評估了網絡中所有過渡路徑的跳躍勢壘。結合（i）缺陷構型及其形成能和（ii）連接它們的跳躍勢壘，我們通過Onsager方法分別構建並求解了$\text{O}_{\text{i}}^{0}$和$\text{O}_{\text{i}}^{2-}$的主擴散方程，得到了相應的三維擴散張量D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{0}$和D$_{\text{O}_{\text{i}}}^{2-}$。$\text{O}_{\text{i}}^{0}$和$\text{O}_{\text{i}}^{2-}$都表現出沿$b$軸的最快擴散，顯示出顯著的各向異性。沿[100]和[$\overline{2}01$]方向預測的自擴散係數與之前報導的同位素標記氧示蹤實驗值吻合良好，突出了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：預測氫脆的COMSOL框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫對金屬的結構完整性構成威脅，因此預測氫與材料的相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋和其他應力集中點前材料變形與氫擴散之間的相互作用是預測和預防氫輔助失效的關鍵。在這項工作中，提出了一個廣義的理論和計算框架，首次涵蓋了：(i) 應力輔助擴散，(ii) 由於多種陷阱類型導致的氫捕獲，嚴格考慮了位錯陷阱位點的生成速率，(iii) 通過位錯的氫傳輸，(iv) 平衡（Oriani）和非平衡（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v) 氫誘導軟化，以及 (vi) 氫吸收，考慮了靜水應力和局部電化學的作用。特別強調了在 COMSOL Multiphysics 中的數值實現，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化和求解器細節。框架的每個元素都與文獻中的結果進行了獨立基準測試，並討論了其對氫輔助斷裂預測的影響。本工作的第二部分（第二部分）展示了如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災危險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數（FWI）被廣泛用於評估野火風險，並依賴於當地中午的氣象數據。然而，氣候模型通常只提供每日匯總數據，這為氣候變化研究中的準確FWI計算帶來了挑戰。在此，我們研究了使用每日近似值計算FWI95d（即超過當地每日FWI值第95百分位數的極端火災天氣日數的年計數）與1980-2023年期間基於中午標準方法的比較。 我們的研究結果表明，使用中午特定數據計算的FWI95d在全球範圍內增加了約65%，相當於44年內增加了11.66個極端火災天氣日。相比之下，每日近似值往往會高估這些趨勢5-10%，其中涉及最小相對濕度的組合顯示出最大的差異。在全球範圍內，多達1500萬平方公里的地區，特別是美國西部、南部非洲和亞洲部分地區，顯示出顯著的高估。在我們的每日近似方法中，偏差最小的代理是使用所有變量的每日平均值的方法。 我們建議（i）在未來的氣候模型比較項目中優先考慮包含次每日氣象數據，以提高FWI的準確性，以及（ii）如果無法獲得中午特定數據，則採用每日平均值近似作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part II: phase field fracture
  • 中文標題：用於預測氫脆的COMSOL框架——第二部分：相場斷裂
  • 發布日期：2025-03-03 17:39:02+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01765v1

中文摘要：預測氫脆需要一種穩健的建模方法，這將促進氫作為清潔能源載體的安全採用。本文提出了一種基於斷裂相場描述的氫脆通用計算模型。結合本工作的第一部分，該部分描述了氫的吸收和傳輸過程，這使得能夠模擬廣泛的氫傳輸和脆化現象。材料韌性被定義為氫含量的函數，並且結合了彈性和彈塑性材料行為，從而能夠捕捉到韌性斷裂和脆性斷裂以及兩者之間的轉變。在單邊裂紋板、邊界層模型和三維容器案例研究中，數值評估了裂紋尖端附近氫的積累和隨後的脆化，展示了該框架的潛力。重點放在數值實現上，該實現是在有限元軟體COMSOL Multiphysics中進行的，並且模型是免費提供的。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式車輛路徑問題在安全調度操作中的應用
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題（VRPSD）的優化。VRPSD 專注於涉及精確時間和嚴格時間窗口等具有挑戰性約束的安全和巡邏應用。我們提出了基於不同元啟發式算法的三種算法，分別是自適應大鄰域搜索（ALNS）、禁忌搜索（TS）和閾值接受（TA）。第一種算法將單階段 ALNS 與 TA 結合，第二種算法採用多階段 ALNS 與 TA 結合，第三種算法則整合了多階段 ALNS、TS 和 TA。實驗在包含 251 個客戶請求的實例上進行。結果表明，第三種算法，即混合多階段 ALNS-TS-TA 算法，表現最佳。該方法同時利用了 ALNS 的大範圍搜索能力進行探索，並在多階段 ALNS 與 TS 和 TA 結合時有效避免了局部最優。此外，在我們的實驗中，混合多階段 ALNS-TS-TA 算法是唯一一個在所有嘗試中顯示出隨著計算時間增加而改善結果潛力的算法。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：β-Ga2O3中氧間隙擴散的研究：基於主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系β-Ga₂O₃作為一種具有前景的寬禁帶半導體材料，由於其低對稱性晶體結構而表現出複雜、各向異性的擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（Oᵢ⁰）和二價負電荷氧間隙（Oᵢ²⁻）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙跳躍機制連接每對低能構型，我們構建了三維擴散網絡並評估了網絡中所有躍遷路徑的勢壘。結合（i）缺陷構型及其形成能，以及（ii）連接這些構型的躍遷勢壘這兩組數據，我們分別通過Onsager方法構建並求解了Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻的主擴散方程，最終得到各自的三維擴散張量D_Oᵢ⁰和D_Oᵢ²⁻。研究發現Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻均沿b軸呈現最快的擴散速度，表現出顯著的各向異性。沿[[[100]]]和[[[201̅]]]方向預測的自擴散係數與先前同位素標記氧示蹤實驗報導值高度吻合，這凸顯了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：基於COMSOL的氫脆預測框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫元素會威脅金屬的結構完整性，因此預測氫-材料相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋及其他應力集中區域前方材料變形與氫擴散之間的相互作用，對於預測和預防氫致失效至關重要。本研究提出了一個通用的理論與計算框架，首次整合了以下要素：(i)應力輔助擴散，(ii)考慮多種陷阱類型的氫捕獲機制（嚴格計及位錯陷阱位點的生成速率），(iii)通過位錯的氫傳輸，(iv)平衡態（Oriani）與非平衡態（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v)氫致軟化現象，(vi)考慮靜水應力與局部電化學作用的氫吸收過程。研究重點闡述了COMSOL Multiphysics中的數值實現方案，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化及求解器細節。框架的每個組成部分均與文獻結果進行了獨立基準測試，並探討了對氫致斷裂預測的啟示。本研究的第二部分（Part II）將展示如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part II: phase field fracture
  • 中文標題：基於COMSOL的氫脆預測框架——第二部分：相場斷裂模型
  • 發布日期：2025-03-03 17:39:02+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01765v1

中文摘要：氫脆預測需要穩健的建模方法，這將促進氫作為清潔能源載體的安全應用。本文提出了一種基於相場斷裂描述的氫脆通用計算模型。結合本工作第一部分描述的氫吸收和傳輸過程，該模型能夠模擬多種氫傳輸和氫脆現象。材料韌性被定義為氫含量的函數，同時包含彈性和彈塑性材料行為，從而能夠捕捉韌性斷裂、脆性斷裂以及兩者之間的轉變。通過單邊裂紋板、邊界層模型和三維容器案例研究，對裂紋尖端附近氫的積累及隨後的氫脆進行了數值評估，展示了該框架的潛力。重點介紹了在有限元軟體COMSOL Multiphysics中實現的數值方法，相關模型已開源提供。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式安全調度車輛路徑問題
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題（VRPSD）的優化方法。VRPSD主要應用於安全巡邏領域，涉及精確時間點和嚴格時間窗等複雜約束條件。我們提出了基於三種元啟發式算法的解決方案：自適應大鄰域搜索（ALNS）、禁忌搜索（TS）和閾值接受（TA）。第一種算法將單階段ALNS與TA結合，第二種採用多階段ALNS與TA結合，第三種則整合了多階段ALNS、TS和TA。實驗在包含251個客戶請求的實例上進行，結果表明第三種混合多階段ALNS-TS-TA算法表現最優。該方法既能利用ALNS的大範圍搜索能力進行探索，又能在多階段ALNS結合TS和TA時有效跳出局部最優解。此外，實驗中發現該混合算法是唯一在所有嘗試中隨著計算時間增加而持續展現結果改進潛力的方案。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災風險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數（FWI）被廣泛用於評估野火風險，其計算依賴於當地正午的氣象數據。然而，氣候模型通常僅提供日聚合數據，這為氣候變化研究中的FWI精確計算帶來挑戰。本文研究了1980-2023年間，使用FWI95d（超過當地日FWI值第95百分位數的極端火災天氣日年計數）的日近似值與標準正午計算法的差異。 研究發現，基於正午數據計算的FWI95d全球增加了約65%，相當於44年間增加了11.66個極端火災天氣日。而日近似值往往會高估這些趨勢5-10%，其中涉及最小相對濕度的組合偏差最大。全球多達1500萬平方公里區域（特別是美國西部、非洲南部和亞洲部分地區）存在顯著高估。在各類日近似方法中，使用所有變量日均值的代理方法偏差最小。 我們建議：（1）在未來氣候模型比對項目中優先納入亞日尺度氣象數據以提高FWI計算精度；（2）若無法獲取正午數據，可採用日均值近似法作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：β-Ga2O3中氧間隙擴散的研究：基於主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系β-Ga₂O₃作為一種具有前景的寬禁帶半導體材料，由於其低對稱性晶體結構而表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（Oᵢ⁰）和二價帶負電荷氧間隙（Oᵢ²⁻）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或填隙跳躍機制連接每對低能構型，我們構建了三維擴散網絡並評估了網絡中所有躍遷路徑的勢壘。綜合（i）缺陷構型及其形成能與（ii）連接這些構型的躍遷勢壘這兩組數據，我們分別採用Onsager方法構建並求解了Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻的主擴散方程，最終得到各自的三維擴散張量D_Oᵢ⁰和D_Oᵢ²⁻。研究發現Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻沿b軸均呈現最快的擴散速率，顯示出顯著的各向異性。沿[[[100]]]和[[[201̅]]]方向預測的自擴散係數與先前同位素標記氧示蹤實驗報導值高度吻合，證實了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：基於COMSOL的氫脆預測框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫元素會威脅金屬的結構完整性，因此預測氫-材料相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋及其他應力集中源前方材料變形與氫擴散之間的相互作用，對於預測和預防氫致失效至關重要。本研究提出了一個通用的理論與計算框架，首次整合了以下要素：(i)應力輔助擴散，(ii)考慮多種陷阱類型的氫捕獲機制（嚴格考慮位錯陷阱位點的生成速率），(iii)通過位錯的氫傳輸，(iv)平衡態（Oriani）與非平衡態（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v)氫致軟化現象，(vi)考慮靜水應力與局部電化學作用的氫吸收過程。研究重點闡述了COMSOL Multiphysics中的數值實現方法，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化及求解器細節。框架的每個組成部分均與文獻結果進行了獨立比對驗證，同時探討了對氫致斷裂預測的啟示。本研究的第二部分（Part II）將展示如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式安全調度車輛路徑問題
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題（VRPSD）的優化方法。VRPSD主要針對具有精確時間要求和嚴格時間窗等複雜約束的安全巡邏應用場景。我們提出了基於三種元啟發式算法的解決方案：自適應大鄰域搜索（ALNS）、禁忌搜索（TS）和閾值接受法（TA）。第一種算法將單階段ALNS與TA相結合，第二種採用多階段ALNS與TA的混合策略，第三種則整合了多階段ALNS、TS和TA。在包含251個客戶需求的實例上進行實驗，結果表明第三種算法——混合多階段ALNS-TS-TA算法表現最優。該方法既能利用ALNS的大範圍搜索能力進行探索，又能在多階段ALNS結合TS和TA時有效逃離局部最優解。此外，實驗中發現該混合算法是唯一在所有嘗試中均展現出隨計算時間增加而持續提升結果潛力的方案。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：β-Ga₂O₃中氧間隙擴散研究：基於主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系β-Ga₂O₃作為一種具有前景的寬禁帶半導體材料，由於其低對稱性晶體結構而表現出複雜、各向異性的擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（Oᵢ⁰）和帶2-電荷氧間隙（Oᵢ²⁻）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙跳躍連接每對低能構型，我們構建了三維擴散網絡並評估了網絡中所有躍遷路徑的勢壘。結合（i）缺陷構型及其形成能與（ii）連接這些構型的躍遷勢壘這兩組數據，我們分別通過Onsager方法構建並求解了Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻的主擴散方程，得到了相應的三維擴散張量D_Oᵢ⁰和D_Oᵢ²⁻。Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻均表現出沿b軸的最快擴散，顯示出顯著的各向異性。沿[[[100]]]和[[[201̅]]]方向預測的自擴散係數與先前同位素標記氧示蹤實驗報導值高度吻合，凸顯了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：基於COMSOL的氫脆預測框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫元素會威脅金屬的結構完整性，因此預測氫-材料相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋和其他應力集中源前方材料變形與氫擴散之間的相互作用，對於預測和預防氫致失效至關重要。本研究提出了一個通用的理論和計算框架，首次整合了以下要素：(i)應力輔助擴散，(ii)考慮多種陷阱類型的氫捕獲，嚴格考慮位錯陷阱位點的生成速率，(iii)通過位錯的氫傳輸，(iv)平衡態(Oriani)與非平衡態(McNabb-Foster)捕獲動力學，(v)氫致軟化現象，以及(vi)考慮靜水應力和局部電化學作用的氫吸收。研究重點闡述了COMSOL Multiphysics中的數值實現，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化和求解器細節。框架的每個組成部分均與文獻結果進行了獨立基準測試，並探討了對氫致斷裂預測的啟示。本研究的第二部分(Part II)將展示如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災風險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數（FWI）被廣泛用於評估野火風險，其計算依賴於當地正午的氣象數據。然而，氣候模型通常僅提供日聚合數據，這為氣候變化研究中的FWI精確計算帶來挑戰。本文通過對比1980-2023年間標準正午數據法與日近似法計算的FWI95d（即年度極端火災天氣日數，定義為超過當地FWI日值第95百分位數的天數），發現：基於正午數據的FWI95d全球增長約65%（相當於44年間增加11.66個極端火災日），而日近似法會系統性高估趨勢5-10%，其中涉及最小相對濕度的組合變量偏差最大。全球約1500萬平方公里區域（特別是美國西部、非洲南部和亞洲部分地區）存在顯著高估。在各類日近似法中，採用所有變量日均值數據的代理方法偏差最小。我們建議：（1）未來氣候模型比對項目應優先納入次日報氣象數據以提高FWI精度；（2）若無法獲取正午數據，可採用日均值近似法作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式安全調度車輛路徑問題
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題(VRPSD)的優化。VRPSD聚焦於安全巡邏類應用場景，涉及精確時間點和嚴格時間窗等具有挑戰性的約束條件。我們提出了基於三種元啟發式方法的算法：自適應大鄰域搜索(ALNS)、禁忌搜索(TS)和閾值接受(TA)。第一種算法將單階段ALNS與TA相結合，第二種採用多階段ALNS與TA結合，第三種則整合了多階段ALNS、TS和TA。實驗在包含251個客戶請求的實例上進行，結果表明第三種混合多階段ALNS-TS-TA算法表現最優。該方法同時利用了ALNS的大範圍搜索能力進行探索，並通過多階段ALNS與TS、TA的結合有效跳出局部最優。此外，在我們的實驗中，該混合算法是唯一在所有嘗試中均顯示出隨計算時間增加而持續提升結果潛力的方案。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：β-Ga₂O₃中氧間隙擴散的研究：基於主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系β-Ga₂O₃作為一種極具前景的寬禁帶半導體材料，由於其低對稱性晶體結構而表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（Oᵢ⁰）和二價負電氧間隙（Oᵢ²⁻）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應形成能。通過考慮間隙或填隙跳躍機制連接每對低能構型，我們構建了三維擴散網絡並評估了網絡中所有躍遷路徑的勢壘。綜合（i）缺陷構型及其形成能與（ii）連接這些構型的躍遷勢壘這兩組數據，我們分別採用昂薩格方法構建並求解了Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻的主擴散方程，最終得到各自的三維擴散張量D_Oᵢ⁰和D_Oᵢ²⁻。Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻均表現出沿b軸的最快擴散特性，顯示出顯著的各向異性。沿[[[100]]]和[[[201̅]]]方向預測的自擴散係數與同位素標記氧示蹤實驗的文獻值高度吻合，證實了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：基於COMSOL的氫脆預測框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫元素會威脅金屬的結構完整性，因此預測氫-材料相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋及其他應力集中源前方材料變形與氫擴散之間的相互作用，對於預測和預防氫致失效至關重要。本研究提出了一個通用的理論與計算框架，首次整合了以下要素：(i)應力輔助擴散，(ii)考慮多種陷阱類型的氫捕獲（嚴格考慮位錯陷阱位點的生成速率），(iii)通過位錯的氫傳輸，(iv)平衡態（Oriani）與非平衡態（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v)氫致軟化現象，以及(vi)考慮靜水應力和局部電化學作用的氫吸收。研究重點闡述了COMSOL Multiphysics中的數值實現方法，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化和求解器細節。框架的每個組成部分均與文獻結果進行了獨立基準測試，並探討了對氫致斷裂預測的啟示。本研究的第二部分（Part II）將展示如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災風險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數（FWI）被廣泛用於評估野火風險，其計算依賴於當地正午的氣象數據。然而，氣候模型通常僅提供日聚合數據，這為氣候變化研究中的FWI精確計算帶來挑戰。本文通過對比1980-2023年期間的數據，研究了使用日近似值計算FWI95d（即超過當地日FWI值第95百分位數的極端火災天氣日數年計數）與標準正午計算法的差異。 研究發現，基於正午數據計算的全球FWI95d在44年間增長約65%，相當於增加11.66個極端火災天氣日。而日近似方法會高估這一趨勢5-10%，其中涉及最小相對濕度的組合偏差最大。全球範圍內（特別是美國西部、非洲南部和亞洲部分地區）多達1500萬平方公里的區域存在顯著高估。在各類日近似方法中，採用所有變量日均值的替代方案偏差最小。 我們建議：（1）在未來氣候模型比對項目中優先納入次日報氣象數據以提高FWI計算精度；（2）若無法獲取正午數據，應採用日均值近似法作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式安全調度車輛路徑問題
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題(VRPSD)的優化方法。VRPSD主要應用於安全巡邏領域，涉及精確時間點和嚴格時間窗等具有挑戰性的約束條件。我們提出了基於三種元啟發式算法的解決方案：自適應大鄰域搜索(ALNS)、禁忌搜索(TS)和閾值接受(TA)。第一種算法將單階段ALNS與TA相結合，第二種採用多階段ALNS與TA結合，第三種則整合了多階段ALNS、TS和TA。實驗在包含251個客戶請求的實例上進行，結果表明第三種混合多階段ALNS-TS-TA算法表現最優。該方法既能利用ALNS的大範圍搜索能力進行探索，又能在多階段ALNS結合TS和TA時有效跳出局部最優解。此外，實驗中發現該混合算法是唯一在所有嘗試中隨著計算時間增加而展現出結果改進潛力的方法。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：β-Ga₂O₃中氧間隙擴散的研究：基於主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系β-Ga₂O₃作為一種具有前景的寬禁帶半導體材料，由於其低對稱性晶體結構而表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（Oᵢ⁰）和二價負電荷氧間隙（Oᵢ²⁻）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙跳躍機制連接每對低能構型，我們構建了三維擴散網絡並評估了網絡中所有躍遷路徑的勢壘。綜合（i）缺陷構型及其形成能和（ii）連接這些構型的躍遷勢壘這兩組數據，我們分別通過Onsager方法構建並求解了Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻的主擴散方程，最終得到各自的三維擴散張量D_Oᵢ⁰和D_Oᵢ²⁻。Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻均表現出沿b軸的最快擴散特性，顯示出顯著的各向異性。沿[[[100]]]和[[[201̅]]]方向預測的自擴散係數與先前同位素標記氧示蹤實驗報導值高度吻合，凸顯了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：基於COMSOL的氫脆預測框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫元素威脅金屬結構完整性，因此預測氫-材料相互作用對揭示氫在能源轉型中的作用至關重要。量化裂紋及其他應力集中源前方材料變形與氫擴散間的相互作用，是預測和預防氫致失效的關鍵。本研究首次提出一個涵蓋以下要素的通用理論與計算框架：(i)應力輔助擴散，(ii)考慮多種陷阱類型的氫捕獲，嚴格計及位錯陷阱位點的生成速率，(iii)通過位錯的氫傳輸，(iv)平衡態(Oriani)與非平衡態(McNabb-Foster)捕獲動力學，(v)氫致軟化效應，(vi)考慮靜水應力與局部電化學作用的氫吸收。研究重點闡述了COMSOL Multiphysics中的數值實現，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化及求解器細節。框架各要素均與文獻結果進行獨立基準測試，同時探討了對氫致斷裂預測的啟示。本工作第二部分(Part II)將展示如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災風險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數（FWI）被廣泛用於評估野火風險，其計算依賴於當地正午的氣象數據。然而，氣候模型通常僅提供日聚合數據，這對氣候變化研究中的FWI精確計算構成挑戰。本文研究了1980-2023年間，使用日近似值計算FWI95d（即超過當地日FWI值第95百分位數的極端火災天氣日年計數）與標準正午數據方法的差異。 研究發現，基於正午數據計算的FWI95d全球範圍內增加了約65%，相當於44年間增加了11.66個極端火災天氣日。相比之下，日近似方法會高估這一趨勢5-10%，其中涉及最小相對濕度的組合偏差最大。全球範圍內（特別是美國西部、非洲南部和亞洲部分地區）多達1500萬平方公里的區域存在顯著高估。在各類日近似方法中，使用所有變量日均值的替代方案偏差最小。 我們建議：（1）在未來氣候模型比對項目中優先納入亞日尺度氣象數據以提高FWI計算精度；（2）若無法獲取正午數據，應採用日均值近似作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式安全調度車輛路徑問題
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題(VRPSD)的優化。VRPSD專注於涉及精確時間要求和嚴格時間窗等挑戰性約束的安全巡邏應用。我們提出了基於三種元啟發式方法的算法：自適應大鄰域搜索(ALNS)、禁忌搜索(TS)和閾值接受(TA)。第一種算法將單階段ALNS與TA相結合，第二種採用多階段ALNS與TA結合，第三種則整合了多階段ALNS、TS和TA。實驗在包含251個客戶請求的實例上進行。結果表明，第三種混合多階段ALNS-TS-TA算法表現最佳。該方法同時利用了ALNS的大範圍搜索能力進行探索，並通過多階段ALNS與TS、TA的結合有效逃離局部最優解。此外，在我們的實驗中，混合多階段ALNS-TS-TA算法是唯一在所有嘗試中隨著計算時間增加而顯示出結果改進潛力的方法。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：β-Ga₂O₃中氧間隙擴散的研究：基於主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系β-Ga₂O₃作為一種極具前景的寬禁帶半導體材料，由於其低對稱性晶體結構而表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（Oᵢ⁰）和二價負電荷氧間隙（Oᵢ²⁻）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙子跳躍連接每對低能構型，我們構建了三維擴散網絡並評估了網絡中所有躍遷路徑的能壘。綜合（i）缺陷構型及其形成能與（ii）連接這些構型的躍遷能壘這兩組數據，我們分別通過Onsager方法構建並求解了Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻的主擴散方程，最終得到各自的三維擴散張量D_Oᵢ⁰和D_Oᵢ²⁻。研究發現Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻均沿b軸呈現最快擴散，表現出顯著各向異性。沿[[[100]]]和[[[201̅]]]方向預測的自擴散係數與先前同位素標記氧示蹤實驗報導值高度吻合，凸顯了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：COMSOL預測氫脆的多物理場框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫會威脅金屬的結構完整性，因此預測氫與材料的相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋和其他應力集中源前方材料變形與氫擴散之間的相互作用，對於預測和防止氫致失效至關重要。本研究提出了一個通用的理論和計算框架，首次整合了以下要素：(i)應力輔助擴散，(ii)考慮多種陷阱類型的氫捕獲，嚴格考慮位錯陷阱位點的生成速率，(iii)通過位錯的氫傳輸，(iv)平衡（Oriani）與非平衡（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v)氫致軟化現象，以及(vi)考慮靜水應力和局部電化學作用的氫吸收。研究重點闡述了COMSOL Multiphysics中的數值實現，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化和求解器細節。框架的每個組成部分均與文獻結果進行了獨立基準測試，並討論了其對預測氫致斷裂的影響。本研究的第二部分（Part II）將展示如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災風險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數（FWI）被廣泛用於評估野火風險，其計算依賴於當地正午的氣象數據。然而，氣候模型通常僅提供日聚合數據，這為氣候變化研究中的FWI精確計算帶來挑戰。本文通過對比1980-2023年期間的數據，研究了使用日近似值計算FWI95d（即年度極端火災天氣日數，超過當地每日FWI值的第95百分位）與標準正午計算法的差異。 研究發現，基於正午數據計算的全球FWI95d在44年間增長約65%，相當於增加11.66個極端火災天氣日。而日近似方法會高估這一趨勢5-10%，其中涉及最小相對濕度的組合偏差最大。全球範圍內（特別是美國西部、非洲南部和亞洲部分地區）多達1500萬平方公里的區域存在顯著高估。在各類日近似方法中，採用所有變量日均值的代理方法偏差最小。 我們建議：（1）在未來氣候模型比對項目中優先納入次日報氣象數據以提高FWI計算精度；（2）若無法獲取正午數據，可採用日均值近似法作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式安全調度車輛路徑問題
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題(VRPSD)的優化方法。VRPSD主要應用於安全巡邏領域，涉及精確時間要求和嚴格時間窗等具有挑戰性的約束條件。我們提出了基於三種元啟發式算法的解決方案：自適應大鄰域搜索(ALNS)、禁忌搜索(TS)和閾值接受(TA)。第一種算法將單階段ALNS與TA相結合，第二種採用多階段ALNS與TA結合，第三種則整合了多階段ALNS、TS和TA。實驗在包含251個客戶請求的實例上進行，結果表明第三種混合多階段ALNS-TS-TA算法表現最優。該方法既能利用ALNS的大範圍搜索能力進行探索，又能在多階段ALNS結合TS和TA時有效跳出局部最優。此外，實驗顯示該混合算法是唯一在所有嘗試中隨著計算時間增加而持續展現結果改進潛力的方法。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：β-Ga2O3中氧間隙擴散的研究：基於主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系β-Ga₂O₃作為一種具有前景的寬禁帶半導體材料，由於其低對稱性晶體結構而表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（Oᵢ⁰）和帶2負電荷氧間隙（Oᵢ²⁻）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙子跳躍連接每對低能構型，我們構建了三維擴散網絡並評估了網絡中所有躍遷路徑的勢壘。綜合（i）缺陷構型及其形成能與（ii）連接這些構型的躍遷勢壘這兩組數據，我們分別通過昂薩格方法構建並求解了Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻的主擴散方程，最終得到各自的三維擴散張量D_Oᵢ⁰和D_Oᵢ²⁻。Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻均表現出沿b軸的最快擴散，顯示出顯著的各向異性。沿[[[100]]]和[[[201̅]]]方向預測的自擴散係數與先前同位素標記氧示蹤實驗報導值高度吻合，凸顯了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災風險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數（FWI）被廣泛用於評估野火風險，其計算依賴於當地正午的氣象數據。然而，氣候模型通常僅提供日聚合數據，這為氣候變化研究中的FWI精確計算帶來挑戰。本文通過對比1980-2023年期間的數據，研究了使用日近似值計算FWI95d（即超過當地日FWI值第95百分位數的極端火災天氣日年計數）與標準正午計算法的差異。 研究發現，基於正午數據計算的全球FWI95d在44年間增長約65%，相當於增加11.66個極端火災天氣日。而日近似方法會高估這一趨勢5-10%，其中涉及最小相對濕度的組合方案偏差最大。全球範圍內（特別是美國西部、非洲南部和亞洲部分地區）多達1500萬平方公里的區域存在顯著高估。在各類日近似方法中，採用所有變量日均值的替代方案偏差最小。 我們建議：（1）在未來氣候模型比對項目中優先納入次日報氣象數據以提高FWI計算精度；（2）若無法獲取正午數據，應採用日均值近似法作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：基於COMSOL的氫脆預測框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫會威脅金屬的結構完整性，因此預測氫與材料的相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋和其他應力集中源前方材料變形與氫擴散之間的相互作用，對於預測和防止氫致失效至關重要。本文提出了一個通用的理論和計算框架，首次整合了以下要素：(i)應力輔助擴散，(ii)考慮多種陷阱類型的氫捕獲，嚴格考慮位錯陷阱位點的生成速率，(iii)通過位錯的氫傳輸，(iv)平衡態(Oriani)與非平衡態(McNabb-Foster)捕獲動力學，(v)氫致軟化效應，以及(vi)考慮靜水應力和局部電化學作用的氫吸收。研究重點闡述了COMSOL Multiphysics中的數值實現方法，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化和求解器細節。框架的每個組成部分均與文獻結果進行了獨立基準測試，並討論了其對預測氫致斷裂的影響。本研究的第二部分(Part II)將展示如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式安全調度車輛路徑問題
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題(VRPSD)的優化。VRPSD專注於涉及精確時間要求和嚴格時間窗等挑戰性約束的安全巡邏應用。我們提出了基於三種元啟發式的算法：自適應大鄰域搜索(ALNS)、禁忌搜索(TS)和閾值接受(TA)。第一種算法將單階段ALNS與TA結合，第二種採用多階段ALNS與TA結合，第三種整合了多階段ALNS、TS和TA。實驗在包含251個客戶請求的實例上進行。結果表明，第三種混合多階段ALNS-TS-TA算法表現最優，該方案同時利用ALNS的大範圍搜索能力進行探索，並通過多階段ALNS與TS、TA的結合有效逃離局部最優。此外，在我們的實驗中，該混合算法是唯一在所有嘗試中展現出隨計算時間增加而持續改進結果潛力的方法。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：β-Ga$_2$O$_3$中氧間隙擴散的研究：基於主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系β-Ga₂O₃作為一種極具前景的寬禁帶半導體材料，由於其低對稱性晶體結構而表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（Oᵢ⁰）和二價負電氧間隙（Oᵢ²⁻）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙跳躍機制連接每對低能構型，我們構建了三維擴散網絡並評估了網絡中所有躍遷路徑的勢壘。綜合（i）缺陷構型及其形成能與（ii）連接這些構型的躍遷勢壘這兩組數據，我們分別通過昂薩格方法構建並求解了Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻的主擴散方程，最終得到各自的三維擴散張量D_Oᵢ⁰和D_Oᵢ²⁻。研究發現Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻均沿b軸呈現最快擴散，表現出顯著各向異性。沿[[[100]]]和[[[201̅]]]方向預測的自擴散係數與先前同位素標記氧示蹤實驗報導值高度吻合，凸顯了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：基於COMSOL的氫脆預測框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫元素會威脅金屬的結構完整性，因此預測氫-材料相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋及其他應力集中源前方材料變形與氫擴散之間的相互作用，對於預測和預防氫致失效至關重要。本研究提出了一個通用的理論與計算框架，首次整合了以下要素：(i)應力輔助擴散，(ii)考慮多種陷阱類型的氫捕獲機制（嚴格考慮位錯陷阱位點的生成速率），(iii)通過位錯的氫傳輸，(iv)平衡態（Oriani）與非平衡態（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v)氫致軟化現象，以及(vi)考慮靜水應力和局部電化學作用的氫吸收過程。研究重點闡述了COMSOL Multiphysics中的數值實現方案，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化及求解器細節。框架的每個組成部分均與文獻結果進行了獨立基準測試，同時探討了對氫致斷裂預測的啟示。本研究的第二部分（Part II）將展示如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災風險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數(FWI)被廣泛用於評估野火風險，其計算依賴於當地正午的氣象數據。然而，氣候模型通常僅提供日聚合數據，這為氣候變化研究中的FWI精確計算帶來挑戰。本文研究了1980-2023年間，使用FWI95d（超過當地日FWI值第95百分位數的極端火災天氣日數年計數）的日近似值方法與標準正午基準法的對比結果。 研究發現，基於正午特定數據計算的FWI95d全球增加了約65%，相當於44年間增加了11.66個極端火災天氣日。相比之下，日近似方法往往會高估這些趨勢5-10%，其中涉及最小相對濕度的組合顯示出最大偏差。全球範圍內，多達1500萬平方公里的區域（特別是美國西部、非洲南部和亞洲部分地區）存在顯著高估現象。在我們的日近似方法中，使用所有變量日均值數據的替代方案偏差最小。 我們建議：(1)在未來氣候模型比對項目中優先納入亞日尺度氣象數據以提高FWI計算精度；(2)若無法獲取正午特定數據，可採用日均值近似法作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式安全調度車輛路徑問題
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題(VRPSD)的優化。VRPSD專注於涉及精確時間要求和嚴格時間窗等挑戰性約束的安全巡邏應用。我們提出了基於三種元啟發式算法的解決方案：自適應大鄰域搜索(ALNS)、禁忌搜索(TS)和閾值接受(TA)。第一種算法將單階段ALNS與TA相結合，第二種採用多階段ALNS與TA結合，第三種則整合了多階段ALNS、TS和TA。實驗在包含251個客戶請求的實例上進行。結果表明，第三種混合多階段ALNS-TS-TA算法表現最優。該方法同時利用了ALNS的大範圍搜索能力進行探索，並通過多階段ALNS與TS、TA的結合有效跳出局部最優。此外，在我們的實驗中，混合多階段ALNS-TS-TA算法是唯一在所有嘗試中隨著計算時間增加顯示出結果改進潛力的方法。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：β-Ga2O3中氧間隙擴散的研究：基於主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系β-Ga₂O₃作為一種極具前景的寬禁帶半導體材料，由於其低對稱性晶體結構而表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（Oᵢ⁰）和二價負電荷氧間隙（Oᵢ²⁻）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙輔助跳躍機制連接每對低能構型，我們構建了三維擴散網絡並評估了網絡中所有躍遷路徑的能壘。綜合（i）缺陷構型及其形成能與（ii）連接這些構型的躍遷能壘這兩類數據，我們分別採用Onsager方法構建並求解了Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻的主擴散方程，最終獲得對應的三維擴散張量D_{Oᵢ}⁰和D_{Oᵢ}²⁻。研究發現Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻均沿b軸呈現最快擴散，表現出顯著各向異性。沿[[[100]方向]]和[[[$\overline{2}01$]方向]]預測的自擴散係數與同位素標記氧示蹤實驗的文獻值高度吻合，證實了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：基於COMSOL的氫脆預測框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫元素會威脅金屬的結構完整性，因此預測氫-材料相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋及其他應力集中源前方材料變形與氫擴散之間的相互作用，對預測和預防氫致失效至關重要。本研究提出了一個通用的理論與計算框架，首次整合了以下要素：(i)應力輔助擴散，(ii)考慮多種陷阱類型的氫捕獲機制（嚴格考慮位錯陷阱位點的生成速率），(iii)通過位錯的氫傳輸，(iv)平衡態（Oriani）與非平衡態（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v)氫致軟化效應，(vi)考慮靜水應力與局部電化學作用的氫吸收過程。研究重點闡述了COMSOL Multiphysics中的數值實現方案，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化及求解器細節。框架的每個組成部分均與文獻結果進行了獨立基準測試，並探討了對氫致斷裂預測的啟示。本研究的第二部分（Part II）將展示如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災風險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數（FWI）被廣泛用於評估野火風險，其計算依賴於當地正午的氣象數據。然而，氣候模型通常僅提供日聚合數據，這為氣候變化研究中的FWI精確計算帶來挑戰。本文通過對比1980-2023年期間的數據，研究了使用日近似值計算FWI95d（即年度極端火災天氣日數，超過當地每日FWI值第95百分位）與標準正午計算法的差異。 研究發現：基於正午數據的FWI95d全球增長約65%，相當於44年間增加了11.66個極端火災天氣日；而日近似方法會高估這一趨勢5-10%，其中涉及最小相對濕度的組合偏差最大。全球約1500萬平方公里區域（特別是美國西部、非洲南部和亞洲部分地區）存在顯著高估。在各類日近似方法中，採用所有變量日均值的代理方法偏差最小。 我們建議：（1）在未來氣候模型比對項目中優先納入次日報氣象數據以提高FWI精度；（2）若無法獲取正午數據，可採用日均值近似法作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式安全調度車輛路徑問題
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題（VRPSD）的優化。VRPSD專注於涉及精確時間要求和嚴格時間窗等挑戰性約束的安全巡邏應用。我們提出了基於三種元啟發式算法的解決方案：自適應大鄰域搜索（ALNS）、禁忌搜索（TS）和閾值接受（TA）。第一種算法將單階段ALNS與TA相結合，第二種採用多階段ALNS與TA結合，第三種則整合了多階段ALNS、TS和TA。實驗在包含251個客戶請求的實例上進行，結果表明第三種算法——混合多階段ALNS-TS-TA算法表現最優。該方法同時利用了ALNS的大範圍搜索能力進行探索，並通過多階段ALNS與TS、TA的結合有效逃離局部最優解。此外，在我們的實驗中，該混合算法是唯一在所有嘗試中展現出隨計算時間增加而持續改進結果潛力的方案。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：β-Ga₂O₃中氧間隙擴散的研究：基於主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系β-Ga₂O₃作為一種具有前景的寬禁帶半導體材料，由於其低對稱性晶體結構而表現出複雜、各向異性的擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（Oᵢ⁰）和二價負電荷氧間隙（Oᵢ²⁻）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙跳躍機制連接每對低能構型，我們構建了三維擴散網絡並評估了網絡中所有躍遷路徑的勢壘。綜合（i）缺陷構型及其形成能與（ii）連接這些構型的躍遷勢壘這兩組數據，我們分別通過Onsager方法構建並求解了Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻的主擴散方程，最終得到各自的三維擴散張量D_Oᵢ⁰和D_Oᵢ²⁻。Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻均表現出沿b軸的最快擴散特性，顯示出顯著的各向異性。沿[[[100]]]和[[[$\overline{2}01$]]]晶向預測的自擴散係數與先前同位素標記氧示蹤實驗報導值高度吻合，證實了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：基於COMSOL的氫脆預測框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫元素會威脅金屬的結構完整性，因此預測氫-材料相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋和其他應力集中源前方材料變形與氫擴散之間的相互作用，對於預測和防止氫致失效至關重要。本研究提出了一個通用的理論和計算框架，首次整合了以下要素：(i)應力輔助擴散，(ii)考慮多種陷阱類型的氫捕獲機制（嚴格考慮位錯陷阱位點的生成速率），(iii)通過位錯的氫傳輸，(iv)平衡態(Oriani)與非平衡態(McNabb-Foster)捕獲動力學，(v)氫致軟化現象，以及(vi)考慮靜水應力和局部電化學作用的氫吸收過程。研究重點闡述了COMSOL Multiphysics中的數值實現方法，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化和求解器細節。框架的每個組成部分均與文獻結果進行了獨立基準測試，並探討了對氫致斷裂預測的啟示。本研究的第二部分（Part II）將展示如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災風險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數(FWI)被廣泛用於評估野火風險，其計算依賴於當地正午的氣象數據。然而，氣候模型通常僅提供日聚合數據，這為氣候變化研究中的FWI精確計算帶來挑戰。本文研究了1980-2023年間，使用FWI95d（超過當地日FWI值第95百分位數的極端火災天氣日數年計數）的日近似值計算方法與標準正午基準法的差異。 研究發現，基於正午數據計算的FWI95d全球增幅約65%，相當於44年間增加了11.66個極端火災天氣日。而日近似方法會高估這一趨勢5-10%，其中涉及最小相對濕度的組合方案偏差最大。全球範圍內（特別是美國西部、非洲南部和亞洲部分地區）多達1500萬平方公里的區域存在顯著高估。在各類日近似方法中，採用所有變量日均值的替代方案偏差最小。 我們建議：(1)在未來氣候模型比對項目中優先納入亞日尺度氣象數據以提高FWI計算精度；(2)若無法獲取正午數據，可採用日均值近似法作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式安全調度車輛路徑問題
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題(VRPSD)的優化。VRPSD聚焦於安全巡邏應用場景，涉及精確時間要求和嚴格時間窗等具有挑戰性的約束條件。我們提出了基於三種元啟發式算法的解決方案：自適應大鄰域搜索(ALNS)、禁忌搜索(TS)和閾值接受法(TA)。第一種算法將單階段ALNS與TA相結合，第二種採用多階段ALNS與TA的組合，第三種則整合了多階段ALNS、TS和TA。實驗在包含251個客戶請求的實例上進行，結果表明第三種混合多階段ALNS-TS-TA算法表現最優。該方法同時利用了ALNS的大範圍搜索能力進行探索，並通過多階段ALNS與TS、TA的結合有效逃離局部最優解。此外，在我們的實驗中，該混合算法是唯一在所有嘗試中展現出隨計算時間增加而持續改進結果潛力的方法。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：β-Ga2O3中間隙氧擴散研究：基於主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系β-Ga₂O₃作為一種極具前景的寬禁帶半導體材料，由於其低對稱性晶體結構而表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（Oᵢ⁰）和二價負電荷氧間隙（Oᵢ²⁻）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或填隙跳躍機制連接每對低能構型，我們構建了三維擴散網絡並評估了網絡中所有躍遷路徑的勢壘。綜合（i）缺陷構型及其形成能與（ii）連接這些構型的躍遷勢壘這兩組數據，我們分別通過昂薩格方法構建並求解了Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻的主擴散方程，最終獲得各自的三維擴散張量D_Oᵢ⁰和D_Oᵢ²⁻。研究發現O�⁰和Oᵢ²⁻均沿b軸呈現最快擴散，表現出顯著各向異性。沿[[[100]]]和[[[201̅]]]方向預測的自擴散係數與先前同位素標記氧示蹤實驗報導值高度吻合，證實了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：COMSOL預測氫脆框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫元素會威脅金屬的結構完整性，因此預測氫-材料相互作用對於揭示氫在能源轉型中的作用至關重要。量化裂紋和其他應力集中區域前方材料變形與氫擴散之間的相互作用，是預測和預防氫致失效的關鍵。本研究提出了一個通用的理論和計算框架，首次整合了以下要素：(i)應力輔助擴散，(ii)考慮多種陷阱類型的氫捕獲，嚴格考慮位錯陷阱位點的生成速率，(iii)通過位錯的氫傳輸，(iv)平衡態(Oriani)與非平衡態(McNabb-Foster)捕獲動力學，(v)氫致軟化現象，以及(vi)考慮靜水應力和局部電化學作用的氫吸收。研究重點闡述了COMSOL Multiphysics中的數值實現方法，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化和求解器細節。框架的每個組成部分均與文獻結果進行了獨立基準測試，並討論了對氫致斷裂預測的啟示。本研究的第二部分(Part II)將展示如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災風險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數(FWI)被廣泛用於評估野火風險，其計算依賴於當地正午的氣象數據。然而，氣候模型通常僅提供日聚合數據，這為氣候變化研究中的FWI精確計算帶來挑戰。本文研究了1980-2023年間，使用FWI95d（超過當地日FWI值第95百分位數的極端火災天氣日數年計數）的日近似值計算方法與標準正午數據法的差異。 研究發現，基於正午數據計算的FWI95d全球範圍內增長約65%，相當於44年間增加了11.66個極端火災天氣日。相比之下，日近似方法會高估這一趨勢5-10%，其中涉及最小相對濕度的組合方法偏差最大。全球範圍內（特別是美國西部、非洲南部和亞洲部分地區）多達1500萬平方公里的區域存在顯著高估。在各類日近似方法中，採用所有變量日均值數據的代理方法偏差最小。 我們建議：(1)在未來氣候模型比對項目中優先納入亞日尺度氣象數據以提高FWI計算精度；(2)若無法獲取正午特定數據，可採用日均值近似法作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式安全調度車輛路徑問題
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題（VRPSD）的優化。VRPSD專注於涉及精確時序和嚴格時間窗等挑戰性約束的安全巡邏應用。我們提出了基於三種元啟發式算法的解決方案：自適應大鄰域搜索（ALNS）、禁忌搜索（TS）和閾值接受法（TA）。第一種算法將單階段ALNS與TA結合，第二種採用多階段ALNS與TA結合，第三種則整合了多階段ALNS、TS和TA。實驗在包含251個客戶請求的實例上進行，結果表明第三種算法——混合多階段ALNS-TS-TA算法表現最優。該方法同時利用ALNS的大範圍搜索能力進行探索，並通過多階段ALNS與TS、TA的結合有效逃離局部最優解。此外，實驗中該混合算法是唯一在所有嘗試中展現出隨計算時間增加而持續優化潛力的方案。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：β-Ga2O3中氧間隙擴散的研究：基於主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系β-Ga₂O₃作為一種具有前景的寬禁帶半導體材料，由於其低對稱性晶體結構而展現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（Oᵢ⁰）和二價負電荷氧間隙（Oᵢ²⁻）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙子跳躍連接每對低能構型，我們構建了三維擴散網絡並評估了網絡中所有躍遷路徑的勢壘。結合（i）缺陷構型及其形成能集合與（ii）連接這些構型的躍遷勢壘，我們分別通過Onsager方法構建並求解了Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻的主擴散方程，最終得到各自的三維擴散張量D_Oᵢ⁰和D_Oᵢ²⁻。Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻均表現出沿b軸的最快擴散，顯示出顯著的各向異性。沿[[[100]]]和[[[201̅]]]方向預測的自擴散係數與先前同位素標記氧示蹤實驗報導值高度吻合，凸顯了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：基於COMSOL的氫脆預測框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫元素威脅金屬的結構完整性，因此預測氫-材料相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋及其他應力集中源前方材料變形與氫擴散之間的相互作用，對預測和預防氫致失效至關重要。本研究提出了一個廣義的理論與計算框架，首次整合了以下要素：(i)應力輔助擴散，(ii)考慮多種陷阱類型的氫捕獲（嚴格計及位錯陷阱位點的生成速率），(iii)通過位錯的氫傳輸，(iv)平衡態（Oriani）與非平衡態（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v)氫致軟化現象，(vi)考慮靜水應力與局部電化學作用的氫吸收。研究重點闡述了COMSOL Multiphysics中的數值實現，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化及求解器細節。框架各組成部分均與文獻結果進行了獨立基準測試，並探討了對氫致斷裂預測的啟示。本工作第二部分（Part II）將展示如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災風險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數(FWI)被廣泛用於評估野火風險，其計算依賴於當地正午的氣象數據。然而，氣候模型通常僅提供日聚合數據，這為氣候變化研究中的FWI精確計算帶來挑戰。本研究通過對比1980-2023年間兩種方法計算FWI95d（年度極端火災天氣日數，即超過當地日FWI值第95百分位數的天數）：標準正午數據法與日近似法。 研究發現，基於正午數據計算的全球FWI95d在44年間增長約65%，相當於增加11.66個極端火災天氣日。而日近似法會高估該趨勢5-10%，其中涉及最小相對濕度的組合偏差最大。全球約1500萬平方公里區域（特別是美國西部、非洲南部和亞洲部分地區）存在顯著高估。在各類日近似法中，採用所有變量日均值的方法偏差最小。 建議：（1）未來氣候模型比對項目應優先納入次日報氣象數據以提高FWI精度；（2）若無法獲取正午數據，可採用偏差最小的日均值近似法。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式安全調度車輛路徑問題
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題（VRPSD）的優化。VRPSD專注於涉及精確時間要求和嚴格時間窗等挑戰性約束的安全巡邏應用。我們提出了基於三種元啟發式算法的解決方案：自適應大鄰域搜索（ALNS）、禁忌搜索（TS）和閾值接受（TA）。第一種算法將單階段ALNS與TA相結合，第二種採用多階段ALNS與TA結合，第三種則整合了多階段ALNS、TS和TA。實驗在包含251個客戶請求的實例上進行，結果表明第三種混合多階段ALNS-TS-TA算法表現最優。該方法同時利用了ALNS的大範圍搜索能力進行探索，並通過多階段ALNS與TS、TA的結合有效逃離局部最優解。此外，實驗中發現該混合算法是唯一在所有嘗試中均展現出隨計算時間增加而持續改進結果潛力的方案。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：β-Ga₂O₃中氧間隙擴散的研究：基於主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系β-Ga₂O₃作為一種具有前景的寬禁帶半導體材料，由於其低對稱性晶體結構而表現出複雜、各向異性的擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（Oᵢ⁰）和二價帶負電荷氧間隙（Oᵢ²⁻）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙原子跳躍方式連接每對低能構型，我們構建了三維擴散網絡並評估了網絡中所有躍遷路徑的勢壘。結合（i）缺陷構型及其形成能集合與（ii）連接這些構型的躍遷勢壘，我們分別通過Onsager方法構建並求解了Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻的主擴散方程，最終得到各自的三維擴散張量D_Oᵢ⁰和D_Oᵢ²⁻。Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻均表現出沿b軸的最快擴散特性，顯示出顯著的各向異性。沿[[[100]]]和[[[201̅]]]方向預測的自擴散係數與先前同位素標記氧示蹤實驗報導值高度吻合，凸顯了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：基於COMSOL的氫脆預測框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫元素威脅金屬的結構完整性，因此預測氫-材料相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋及其他應力集中源前方材料變形與氫擴散之間的相互作用，對於預測和預防氫致失效至關重要。本研究提出了一個通用的理論與計算框架，首次整合了以下要素：(i)應力輔助擴散，(ii)考慮多種陷阱類型的氫捕獲機制（嚴格計及位錯陷阱位點的生成速率），(iii)通過位錯的氫傳輸，(iv)平衡態（Oriani）與非平衡態（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v)氫致軟化現象，以及(vi)考慮靜水應力與局部電化學作用的氫吸收過程。研究重點闡述了COMSOL Multiphysics中的數值實現方法，公開了相關模型並討論了穩定性、離散化及求解器細節。框架各組成部分均與文獻結果進行了獨立基準測試，並探討了對氫致斷裂預測的啟示。本工作第二部分（Part II）將展示如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災風險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數(FWI)被廣泛用於評估野火風險，其計算依賴於當地正午的氣象數據。然而氣候模型通常僅提供日聚合數據，這為氣候變化研究中的FWI精確計算帶來挑戰。本文研究了1980-2023年間，使用FWI95d（超過當地每日FWI值第95百分位數的極端火災天氣日數年計數）的日近似值與標準正午計算法的對比情況。 研究發現，基於正午數據計算的FWI95d全球增加了約65%，相當於44年間增加了11.66個極端火災天氣日。而日近似值往往會高估這些趨勢5-10%，其中涉及最小相對濕度的組合方法偏差最大。全球範圍內（特別是美國西部、非洲南部和亞洲部分地區）多達1500萬平方公里的區域存在顯著高估。在所有日近似方法中，使用各變量日均值數據的替代方案偏差最小。 我們建議：(1)在未來氣候模型比對項目中優先納入亞日尺度氣象數據以提高FWI計算精度；(2)若無法獲取正午特定數據，可採用日均值近似法作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式安全調度車輛路徑問題
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題(VRPSD)的優化。VRPSD專注於涉及精確時間要求和嚴格時間窗等挑戰性約束的安全巡邏應用。我們提出了基於三種元啟發式算法的解決方案：自適應大鄰域搜索(ALNS)、禁忌搜索(TS)和閾值接受(TA)。第一種算法將單階段ALNS與TA結合，第二種採用多階段ALNS與TA結合，第三種則整合了多階段ALNS、TS和TA。實驗在包含251個客戶請求的實例上進行。結果表明，第三種混合多階段ALNS-TS-TA算法表現最佳，該算法同時利用ALNS的大範圍搜索能力進行探索，並通過多階段ALNS與TS、TA的結合有效逃離局部最優。此外，在我們的實驗中，該混合算法是唯一在所有嘗試中隨著計算時間增加而顯示出結果改進潛力的方法。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：β-Ga₂O₃中氧間隙擴散的研究：基於主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系β-Ga₂O₃作為一種具有前景的寬禁帶半導體材料，由於其低對稱性晶體結構而表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（Oᵢ⁰）和二價帶負電荷氧間隙（Oᵢ²⁻）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或填隙跳躍機制連接每對低能構型，我們構建了三維擴散網絡並評估了網絡中所有躍遷路徑的勢壘。綜合（i）缺陷構型及其形成能與（ii）連接這些構型的躍遷勢壘這兩組數據，我們分別採用Onsager方法構建並求解了Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻的主擴散方程，最終得到各自的三維擴散張量D_Oᵢ⁰和D_Oᵢ²⁻。Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻均表現出沿b軸的最快擴散特性，顯示出顯著的各向異性。沿[[[100]]]和[[[201̅]]]方向預測的自擴散係數與先前同位素標記氧示蹤實驗報導值高度吻合，這凸顯了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：基於COMSOL的氫脆預測框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫元素威脅金屬的結構完整性，因此預測氫-材料相互作用是揭示氫在能源轉型中作用的關鍵。量化裂紋和其他應力集中源前方材料變形與氫擴散之間的相互作用，對於預測和防止氫致失效至關重要。本研究提出了一個通用的理論和計算框架，首次整合了以下要素：(i)應力輔助擴散，(ii)考慮多種陷阱類型的氫捕獲機制（嚴格考慮位錯陷阱位點的生成速率），(iii)通過位錯的氫傳輸，(iv)平衡態（Oriani）與非平衡態（McNabb-Foster）捕獲動力學，(v)氫致軟化現象，以及(vi)考慮靜水應力和局部電化學作用的氫吸收過程。研究重點闡述了COMSOL Multiphysics中的數值實現，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化和求解器細節。框架的每個組成部分均與文獻結果進行了獨立基準測試，並討論了其對氫致斷裂預測的啟示。本研究的第二部分（Part II）將展示如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災風險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數(FWI)被廣泛用於評估野火風險，其計算依賴於當地正午的氣象數據。然而，氣候模型通常僅提供日聚合數據，這為氣候變化研究中的FWI精確計算帶來挑戰。本文研究了1980-2023年間，使用FWI95d（超過當地每日FWI值第95百分位數的極端火災天氣日數年計數）的日近似值與標準正午計算法的差異。 研究發現，基於正午數據計算的FWI95d全球範圍內增長約65%，相當於44年間增加了11.66個極端火災天氣日。而日近似值往往會高估這一趨勢5-10%，其中涉及最小相對濕度的組合方法偏差最大。全球範圍內（特別是美國西部、非洲南部和亞洲部分地區）有多達1500萬平方公里的區域存在顯著高估。在所有日近似方法中，使用各變量日均值數據的替代方案偏差最小。 我們建議：(1)在未來氣候模型比對項目中優先納入亞日尺度氣象數據以提高FWI計算精度；(2)若無法獲取正午數據，應採用偏差最小的日均值近似法。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式安全調度車輛路徑問題
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題(VRPSD)的優化方法。VRPSD專注於涉及精確時間要求和嚴格時間窗等複雜約束的安全巡邏應用。我們提出了基於三種元啟發式算法的解決方案：自適應大鄰域搜索(ALNS)、禁忌搜索(TS)和閾值接受(TA)。第一種算法將單階段ALNS與TA相結合，第二種採用多階段ALNS與TA結合，第三種則整合了多階段ALNS、TS和TA。實驗在包含251個客戶請求的實例上進行，結果表明第三種混合多階段ALNS-TS-TA算法表現最優。該方法既能利用ALNS的大範圍搜索能力進行探索，又能在多階段ALNS結合TS和TA時有效逃離局部最優解。此外，實驗顯示該混合算法是唯一在所有嘗試中隨著計算時間增加而持續提升結果的方案。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：β-Ga₂O₃中氧間隙擴散的研究：基於主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系β-Ga₂O₃作為一種極具前景的寬禁帶半導體材料，由於其低對稱性晶體結構而表現出複雜的各向異性擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（Oᵢ⁰）和二價帶負電荷氧間隙（Oᵢ²⁻）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或填隙跳躍機制連接每對低能構型，我們構建了三維擴散網絡並評估了網絡中所有躍遷路徑的勢壘。綜合（i）缺陷構型及其形成能與（ii）連接這些構型的躍遷勢壘這兩類數據，我們分別採用Onsager方法構建並求解了Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻的主擴散方程，最終得到各自的三維擴散張量D_Oᵢ⁰和D_Oᵢ²⁻。研究發現Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻均沿b軸呈現最快擴散，表現出顯著的各向異性。沿[[[100]]]和[[[201̅]]]方向預測的自擴散係數與先前同位素標記氧示蹤實驗報導值高度吻合，證實了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

摘要

  • 原文標題：A COMSOL framework for predicting hydrogen embrittlement -- Part I: coupled hydrogen transport
  • 中文標題：基於COMSOL的氫脆預測框架——第一部分：耦合氫傳輸
  • 發布日期：2025-03-03 16:57:26+00:00
  • 作者：A. Díaz, J. M. Alegre, I. I. Cuesta, E. Martínez-Pañeda
  • 分類：cs.CE, physics.app-ph, physics.chem-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01736v1

中文摘要：氫會威脅金屬的結構完整性，因此預測氫與材料的相互作用對於揭示氫在能源轉型中的作用至關重要。量化裂紋和其他應力集中源前方材料變形與氫擴散之間的相互作用，是預測和預防氫致失效的關鍵。本研究提出了一個通用的理論和計算框架，首次整合了以下要素：(i)應力輔助擴散，(ii)考慮多種陷阱類型的氫捕獲，嚴格考慮位錯陷阱位點的生成速率，(iii)通過位錯的氫傳輸，(iv)平衡(Oriani)與非平衡(McNabb-Foster)捕獲動力學，(v)氫致軟化現象，以及(vi)考慮靜水應力和局部電化學作用的氫吸收。研究重點闡述了COMSOL Multiphysics中的數值實現方法，發布了相關模型並討論了穩定性、離散化和求解器細節。框架的每個組成部分均與文獻結果進行了獨立基準測試，並討論了其對預測氫致斷裂的影響。本研究的第二部分(Part II)將展示如何將這些裂紋尖端預測與裂紋擴展模擬相結合。

摘要

  • 原文標題：Fire danger likely overestimated in future climate projections
  • 中文標題：未來氣候預測中火災風險可能被高估
  • 發布日期：2025-03-03 18:42:50+00:00
  • 作者：Aurora Matteo, Ginés Garnés-Morales, Alberto Moreno, Ribeiro Andreia, César Azorín-Molina, Joaquín Bedia, Francesca Di Giuseppe, Robert J. H. Dunn, Sixto Herrera, Antonello Provenzale, Yann Quilcaille, Miguel Ángel Torres Vázquez, Marco Turco
  • 分類：physics.ao-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01818v1

中文摘要：加拿大火災天氣指數(FWI)被廣泛用於評估野火風險，其計算依賴於當地正午的氣象數據。然而，氣候模型通常僅提供日聚合數據，這為氣候變化研究中的FWI精確計算帶來挑戰。本文通過對比1980-2023年期間的數據，研究了使用日近似值計算FWI95d（年度極端火災天氣日數，即超過當地每日FWI值第95百分位數的天數）與標準正午計算法的差異。 研究發現，基於正午數據計算的全球FWI95d在44年間增長了約65%，相當於增加了11.66個極端火災天氣日。而日近似方法往往會高估這一趨勢5-10%，其中涉及最小相對濕度的組合方法偏差最大。全球範圍內（特別是美國西部、非洲南部和亞洲部分地區）有多達1500萬平方公里的區域存在顯著高估現象。在各類日近似方法中，採用所有變量日均值數據的替代方案偏差最小。 我們建議：(1)在未來氣候模型比對項目中優先納入亞日尺度氣象數據以提高FWI計算精度；(2)若無法獲取正午特定數據，可採用日均值近似法作為偏差最小的替代方案。

摘要

  • 原文標題：Hybrid Metaheuristic Vehicle Routing Problem for Security Dispatch Operations
  • 中文標題：混合元啟發式安全調度車輛路徑問題
  • 發布日期：2025-03-03 02:58:49+00:00
  • 作者：Nguyen Gia Hien Vu, Yifan Tang, Rey Lim, G. Gary Wang
  • 分類：cs.AI, cs.DM, math.OC
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01121v1

中文摘要：本文研究了安全調度車輛路徑問題(VRPSD)的優化。VRPSD專注於涉及精確時間要求和嚴格時間窗等挑戰性約束的安全巡邏應用。我們提出了基於三種元啟發式方法的算法：自適應大鄰域搜索(ALNS)、禁忌搜索(TS)和閾值接受(TA)。第一種算法將單階段ALNS與TA相結合，第二種採用多階段ALNS與TA結合，第三種則整合了多階段ALNS、TS和TA。實驗在包含251個客戶請求的實例上進行。結果表明，第三種混合多階段ALNS-TS-TA算法表現最佳。該方法同時利用了ALNS的大範圍搜索能力進行探索，並通過多階段ALNS與TS、TA的結合有效逃離局部最優解。此外，在我們的實驗中，混合多階段ALNS-TS-TA算法是唯一在所有嘗試中隨著計算時間增加而顯示出結果改進潛力的方法。

摘要

  • 原文標題：Investigation of O interstitial diffusion in $β$-Ga$_2$O$_3$: direct approach via master diffusion equations
  • 中文標題：β-Ga₂O₃中氧間隙擴散的研究：基於主擴散方程的直接方法
  • 發布日期：2025-03-03 16:54:55+00:00
  • 作者：Grace McKnight, Channyung Lee, Elif Ertekin
  • 分類：cond-mat.mtrl-sci, physics.app-ph, physics.comp-ph
  • 原文連結：http://arxiv.org/abs/2503.01735v1

中文摘要：單斜晶系β-Ga₂O₃作為一種具有前景的寬禁帶半導體材料，由於其低對稱性晶體結構而展現出複雜、各向異性的擴散特性和質量傳輸行為。通過第一性原理計算結合主擴散方程，我們確定了中性氧間隙（Oᵢ⁰）和二價帶負電荷氧間隙（Oᵢ²⁻）的三維擴散張量。通過對構型空間的系統探索，識別了這兩種主要電荷態的穩定構型及其相應的形成能。通過考慮間隙或間隙子跳躍連接每對低能構型，我們構建了三維擴散網絡並評估了網絡中所有躍遷路徑的勢壘。綜合（i）缺陷構型及其形成能與（ii）連接這些構型的躍遷勢壘這兩組數據，我們分別通過昂薩格方法構建並求解了Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻的主擴散方程，最終得到各自的三維擴散張量D_Oᵢ⁰和D_Oᵢ²⁻。Oᵢ⁰和Oᵢ²⁻均表現出沿b軸的最快擴散，顯示出顯著的各向異性。沿[[[100]]]和[[[201̅]]]方向預測的自擴散係數與先前同位素標記氧示蹤實驗報導值高度吻合，凸顯了該方法在捕捉複雜擴散機制方面的可靠性。

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