Effects of Nanoparticle Geometry and Size Distribution on Diffusion Impedance of Battery Electrodes

The short diffusion lengths in insertion battery nanoparticles render the capacitive behavior of bounded diffusion, which is rarely observable with conventional larger particles, now accessible to impedance measurements. Coupled with improved geometrical characterization, this presents an opportunity to measure solid diffusion more accurately than the traditional approach of fitting Warburg circuit elements, by properly taking into account the particle geometry and size distribution. We revisit bounded diffusion impedance models and incorporate them into an overall impedance model for different electrode configurations. The theoretical models are then applied to experimental data of a silicon nanowire electrode to show the effects of including the actual nanowire geometry and radius distribution in interpreting the impedance data. From these results, we show that it is essential to account for the particle shape and size distribution to correctly interpret impedance data for battery electrodes. Conversely, it is also possible to solve the inverse problem and use the theoretical "impedance image" to infer the nanoparticle shape and/or size distribution, in some cases, more accurately than by direct image analysis. This capability could be useful, for example, in detecting battery degradation in situ by simple electrical measurements, without the need for any imaging.Comment: 30 page

Generation of GHZ and W states for stationary qubits in spin network via resonance scattering

We propose a simple scheme to establish entanglement among stationary qubits based on the mechanism of resonance scattering between them and a single-spin-flip wave packet in designed spin network. It is found that through the natural dynamical evolution of an incident single-spin-flip wave packet in a spin network and the subsequent measurement of the output single-spin-flip wave packet,multipartite entangled states among n stationary qubits, Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) and W states can be generated.Comment: 8 pages, 6 figure

Secure Quantum Secret Sharing Based on Reusable GHZ States as Secure Carriers

We show a potential eavesdropper can eavesdrop whole secret information when the legitimate users use secure carrier to encode and decode classical information repeatedly in the protocol [proposed in Bagherinezhad S and Karimipour V 2003 Phys. Rev. A \textbf{67} 044302]. Then we present a revised quantum secret sharing protocol by using Greenberger-Horne-Zeilinger state as secure carrier. Our protocol can resist Eve's attack

A general software defect-proneness prediction framework

This is the author's accepted manuscript. The final published article is available from the link below. Copyright @ 2011 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other users, including reprinting/ republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted components of this work in other works.BACKGROUND - Predicting defect-prone software components is an economically important activity and so has received a good deal of attention. However, making sense of the many, and sometimes seemingly inconsistent, results is difficult. OBJECTIVE - We propose and evaluate a general framework for software defect prediction that supports 1) unbiased and 2) comprehensive comparison between competing prediction systems. METHOD - The framework is comprised of 1) scheme evaluation and 2) defect prediction components. The scheme evaluation analyzes the prediction performance of competing learning schemes for given historical data sets. The defect predictor builds models according to the evaluated learning scheme and predicts software defects with new data according to the constructed model. In order to demonstrate the performance of the proposed framework, we use both simulation and publicly available software defect data sets. RESULTS - The results show that we should choose different learning schemes for different data sets (i.e., no scheme dominates), that small details in conducting how evaluations are conducted can completely reverse findings, and last, that our proposed framework is more effective and less prone to bias than previous approaches. CONCLUSIONS - Failure to properly or fully evaluate a learning scheme can be misleading; however, these problems may be overcome by our proposed framework.National Natural Science Foundation of Chin

Exploration and mining evaluation system and price prediction of uranium resources

Purpose. The paper introduces the development of the Uranium Resources Technical and Economic Evaluation Expert System (URTEEES) from the viewpoint of requirement analysis, system design, functional structure and application etc. Methods. The system is based on C/B/S mixed mode and applies ASP.NET technology with .Net Framework being selected as the development platform as well as the uranium resources database providing data support at the bottom layer. The paper also proves the efficiency of the system in the context of certain case studies. Findings. Since the system can performs the functions of scenario analysis, sensitivity analysis, shareholder’s returns analysis, horizontal comparison of different projects, it can improve the ability of project senior decision-makers for rapid response to the rivals and meet the demand of pricing negotiations. Moreover, the system demonstrates its efficiency in the context of case studies as the system incorporates a number of advanced methods, e.g. the Quantum Particle Swarm Optimization (QPSO) Back Propagation (BP) QPSO-BP model which can improve the generalization ability of BP network to predict the uranium price. Originality. Technical and economic evaluation model can be set up by users independently according to the current stage of a project (mainly, these are exploration stage, development stage and production stage) as well as according to the selected mining method (e.g. underground mining, surface mining, or in-situ leaching mining). Then, the technical and economic evaluation parameters can be generated. By means of inputting the value of each parameter in a simple and convenient way, the evaluation results can be calculated directly and shown in the form of diagrams; moreover, feasibility evaluation report can be generated automatically, making the process of technical and economic evaluation accurate and efficient. Practical implications. URTEEES performs the functions of decision-making analysis, metal resources database management, data management, comprehensive query etc. The system is a good basis for further development of other expert systems.Мета. Розробка експертно-аналітичної системи техніко-економічного оцінювання запасів урану з точки зору аналізу вимог, системи проектування, функціональної структури і напрямів застосування. Методика. Проектна система повинна включати два основні блоки. Перший – існуючі дані щодо оцінки ресурсів урану для отримання відповідних параметрів, які можуть бути використані для створення моделей оцінки й забезпечення основи для їх порівняння при оцінці нового проекту. Другий – допоміжна інформація, така як закони і правила, культурна інформація, яка насправді є накопиченням даних проекту і досвіду. Пропонована система заснована на використанні комбінованого режиму C/B/S; при цьому система використовує технологію ASP.NET с Nеt Framework, обрану в якості платформи розробки, а також базу даних по запасах урану, що забезпечує інформаційну підтримку на нижньому рівні. Результати. Розроблена нова система URTEEES виконує функції імовірнісного аналізу, аналізу чутливості, аналізу прибутковості для акціонерів, а також горизонтальне порівняння різних проектів, отже, може поліпшити результативність прийняття рішень керівниками проекту для швидкого реагування на дії конкурентів, крім того, дана система відповідає вимогам процесу ціноутворення. Реалізація проектної системи показує високу ефективність, оскільки включає в себе безліч методів з поліпшеними характеристиками, наприклад, модель QPSO-BP, яка удосконалила узагальнюючі можливості нейронної мережі ВР з метою оптимізації та ефективного прогнозування ціни на уран. Наукова новизна. В системі розроблена модель техніко-економічного оцінювання в залежності від стадійності реалізації проекту (в основному, це стадія геологорозвідувальних робіт, стадія розробки родовища і стадія промислового видобутку), а також способу ведення гірничих робіт (наприклад, підземні гірничі роботи, відкриті гірничі роботи або ж роботи, пов’язані з підземним вилуговуванням), а результати оцінювання можна безпосередньо підрахувати і представити наочно у вигляді діаграм. Крім того, представляється можливим автоматично сформувати техніко-економічне обґрунтування, що дозволяє зробити процес техніко-економічного оцінювання точним і ефективним. Практична значимість. Система URTEEES дозволяє виконувати функції аналізу процесу прийняття рішень, управління базою даних запасів металів, управління даними, універсальної пошукової системи в гірничодобувній промисловості.Цель. Разработка экспертно-аналитической системы технико-экономического оценивания запасов урана с точки зрения анализа требований, системы проектирования, функциональной структуры и применения. Методика. Проектная система должна включать два основных блока. Первый – существующие данные об оценке ресурсов урана для получения соответствующих параметров, которые могут быть использованы для создания моделей оценки и обеспечения основы для их сравнения при оценке нового проекта. Второй – вспомогательная информация, такая как законы и правила, культурная информация, которая на самом деле является накоплением данных проекта и опыта. Предлагаемая система основана на использовании комбинированного режима C/B/S; при этом система использует технологию ASP.NET с Net Framework, выбранную в качестве платформы разработки, а также базу данных по запасам урана, что обеспечивает информационную поддержку на нижнем уровне. Результаты. Разработанная система выполняет функции вероятностного анализа, анализа чувствительности, анализа доходности для акционеров, а также горизонтальное сравнение различных проектов, следовательно, может улучшить результативность принятия решений руководителями проекта для быстрого реагирования на действия конкурентов; кроме того, данная система соответствует требованиям процесса ценообразования. Реализация проектной системы показывает высокую эффективность, поскольку включает в себя множество методов с улучшенными характеристиками, например, модель QPSO-BP, которая усовершенствовала обобщающие возможности нейронной сети BP с целью оптимизации и эффективного прогнозирования цены на уран. Научная новизна. В системе разработана модель технико-экономического оценивания в зависимости от стадийности реализации проекта (в основном, это стадия геологоразведочных работ, стадия разработки месторождения и стадия промышленной добычи), а также способа ведения горных работ (например, подземные горные работы, открытые горные работы или же работы, связанные с подземным выщелачиванием), а результаты оценивания можно непосредственно подсчитать и представить наглядно в виде диаграмм. Кроме того, представляется возможным автоматически сформировать технико-экономическое обоснование, что позволяет сделать процесс технико-экономического оценивания точным и эффективным. Практическая значимость. Система URTEEES позволяет выполнять функции анализа процесса принятия решений, управления базой данных запасов металлов, управления данными, универсальной поисковой системы в горнодобывающей промышленности.This research project is made possible through the financial support from National Natural Science Foundation of China (No.51374242, No.51404305 and No.51504286)

Globally Consistent Indoor Mapping via a Decoupling Rotation and Translation Algorithm Applied to RGB-D Camera Output

This paper presents a novel RGB-D 3D reconstruction algorithm for the indoor environment. The method can produce globally-consistent 3D maps for potential GIS applications. As the consumer RGB-D camera provides a noisy depth image, the proposed algorithm decouples the rotation and translation for a more robust camera pose estimation, which makes full use of the information, but also prevents inaccuracies caused by noisy depth measurements. The uncertainty in the image depth is not only related to the camera device, but also the environment; hence, a novel uncertainty model for depth measurements was developed using Gaussian mixture applied to multi-windows. The plane features in the indoor environment contain valuable information about the global structure, which can guide the convergence of camera pose solutions, and plane and feature point constraints are incorporated in the proposed optimization framework. The proposed method was validated using publicly-available RGB-D benchmarks and obtained good quality trajectory and 3D models, which are difficult for traditional 3D reconstruction algorithm

Quantum information storage and state transfer based on spin systems

The idea of quantum state storage is generalized to describe the coherent transfer of quantum information through a coherent data bus. In this universal framework, we comprehensively review our recent systematical investigations to explore the possibility of implementing the physical processes of quantum information storage and state transfer by using quantum spin systems, which may be an isotropic antiferromagnetic spin ladder system or a ferromagnetic Heisenberg spin chain. Our studies emphasize the physical mechanisms and the fundamental problems behind the various protocols for the storage and transfer of quantum information in solid state systems.Comment: 11 pages, 9 figures, Review article on the quantum spin based quantum information processing, to appear the special issue of Low Temperature Physics dedicated to the 70-th anniversary of creation of concept "antiferromagnetism" in physics of magnetis