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科研概况

浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院打破传统工程学科界限,不按学科属性设立系、所等机构,建立学科交叉研究平台,鼓励多学科知识融合、交叉合作。与交叉平台相对应,本科生高年级阶段设立交叉学科创新实验班,如器件及应用材料工程科学创新试验班、信息系统及数据科学创新试验班、能源,环境与可持续科学创新实验班等,为社会造就跨领域、多学科知识背景创新人才。

 

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浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合研究中心是一家设立在浙江大学国际校区的独特的研究机构,致力于解决21世纪全球重大挑战。与传统研究机构中单个研究员各自为营的模式相比,该研究中心浓厚的交叉协作文化将有助于世界一流项目的实现,吸引学科带头人,尤其是有潜力的青年学者参与。联合研究中心将与工业合作伙伴密切联系,促进经济的快速发展。该研究中心的成立将会提升浙江大学现有的整体实力,同时为伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区需要多学科交叉研究的领域注入力量。研究中心的科研实力和其组织结构旨在打造世界领先的深度跨学科研究模式,为我们这些处在多元文化团队中的学生提供独特的学术教育和科研训练,为其未来在成为领袖人才,领导各类项目做好准备。

 

 

21世纪,我们面临着诸如空气和水质量问题、可持续发展、低碳能源的研发、提升人口老龄化社会的生活质量、改善城市基础设施、在不威胁隐私和安全的前提下如何释放信息时代的完整能量等挑战,解决这些重大挑战需要我们在科研过程中作出革命性的改变,传统的单学科模式无法很好地解决问题。例如,清洁水资源以及淡水管理需要在材料、生物、病原体,流量和污染物实时监控,水循环,城市基础设施建设,大规模数据处理等方面进行创新。除此之外,水质量监控,需要新型电化学传感器,电子及无线通讯以及大规模数据处理等技术的支持。水、能源、基础设施系统三个方面相互协作,实现合作设计及合作发明。上述例子正是得益于新的交叉思维,也是对我们在新时代提出的新要求,在完整的学科背景下,只有充分考虑所涉及的基础研究,才能构建课题,从而真正科学地解决问题。

 

 

学院独特的研究组织构架打破人工壁垒和单打独斗的思考方式。研究挑战将根据主题而不是学科联系起来,不再设置传统系、所等机构。为促进不同背景的教师深度交流,他们的办公室将临近彼此。各个年级不同的背景的学生将彼此组队合作,完成多学科跨项目的训练,大大提高合作能力。研究中心将会在ZJUI的基础上运作,作为一个独一无二的伙伴给与ZJUI在研究、教育、服务和经济发展等方面的有力支持。 联合研究中心将以下三个前沿跨学科领域展开(左图):先进材料和器件工程科学;信息系统及数字科学;能源、环境和可持续性发展科学。

 

 

a. 先进材料和器件工程科学
新兴材料利用了纳米级和原子级的性质和结构,而我们将面临的挑战是如何将这些创新纳入一个系统科学框架,在各个领域中应用它们以实现技术革命。可以检测特定分子或单个血细胞类型的传感器和设备必须集成到包括生物传感器、环境传感器、结构传感器和其他目的相关传感器的应用中。
这个跨学科的研究项目聚焦智能器件的纳米级的设计和制造,活性医疗器件或探针,医疗机器人、空气动力学、提升热导率的纳米材料、纳米光子与等离子器件、量子电子学、先进无线通信系统的毫米和太赫兹技术、超表面材料和它的应用、三维集成电路和高速互联。
浙江大学和伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区两校目前在纳米技术、化合物半导体、低维材料和生物互相作用材料以及器件方面的研究工作,占据全球领先地位。

 

 

b. 信息系统及数据科学
全球数据网络已经存在近一个世纪了,而如今,每天都有信息技术与大数据使能的新的应用和产品出现。目前面临的关键挑战是如何把完整的现有环境和过去几个世纪的技术进步带入一个系统全面且相互关联的数据网络。新兴的“物联网”就是上述挑战应运而生的一个表现。我们必须把握直面我们的机遇,即思考和解决如何将全球数十亿传感器、执行器和计算器械连接起来形成一个完整系统。要实现这种全球性的连接,就要解决包括运输的数字化管理、新型机器学习和人工智能、高性能计算技术以及大规模的数据集成等在内的重大挑战。此外,这个重大挑战还涉及到隐私和安全问题。在拥有数十亿网络传感器和大量相互关联数据集的世界中,如何保护人们免受意外或恶意的数据盗取或误用成为一个巨大挑战。因此,我们的科研所面向的主要方向还包括信息信任、高效数据收集、安全存储、高性能技术开发和数字制造。我们的数据采集将侧重集成的纳米传感器,稀疏数据采集,高效传输和安全存储等。只有在对数据进行解释和处理时,数据才有价值。数据科学的核心工作将涉及决策支持、快速大规模数据分析以及用于预测和诊断的数据挖掘。敏捷数字化制造就是一个很好的例子,通过这种制造,工厂可以像生产百万单位商品那样轻松、低成本的生产小批量甚至是一次性产品。敏捷数字化制造将彻底改变浙江省和杭州湾地区的工业生产,为实现下一代智能制造提供技术支撑。

 

 

c. 能源、环境和可持续性发展科学
能源、环境和可持续性发展科学整合了支持人类文明向前发展的基础设施。例如,可再生能源具有深远的环境影响,但需要新的互连和控制方法。电力运输以新颖的方式将电网与城市基础设施相结合。在这一领域,我们的研究活动包括可再生能源整合和高效利用,利用数据和能源耦合到“能源互联网”,智能化基础设施以及能源和环境融合的方式。从长远来看,人类发展必须遵循可持续性和弹性原则。可持续性和弹性的跨学科挑战构成了该研究领域的核心。相关的环境和能源问题正在制约中国和其他发展中国家的发展。它们也正在影响着发达国家的未来,老化的基础设施需要适当的维护和重建周期。
在广泛的能源、环境和可领域持续性发展科学领域,浙江大学和伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区早已有所建树,形成了比较明显的科研优势。联合学院研究该领域,也是将两校已有优势的一次很好地有机结合。学院在该领域内开展的研究课题将致力于研究和设计能源基础设施、健康安全的建筑环境以及在尽量减少对自然环境的破坏的同时,最大限度提高生产力的设施等。在组建和子系统层面,学院将强调智能建筑技术,如用于绝缘和热管理的复合材料、组建和模块化能源转换块,以管理和提高室内空气质量和舒适度;收集阳光和太阳能能源。也将对异构系统行为以及耦合的能源和信息进行建模。

 

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