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信息超材料是传统超材料的数字化和信息化发展，改变了现有信息系统仅在数字域和信号域进行信息处理的模式，为构建基于物理空间和数字空间统一的新型电子信息系统奠定基础，将促进通信、雷达、电子对抗等领域的变革性发展和应用。
为更好地总结我国在信息超材料领域的最新研究进展，东南大学崔铁军院士、北京大学李廉林教授、西安电子科技大学李龙教授在《雷达学报》2021年第2期编辑出版了“信息超材料及其雷达应用”专刊，从不同的层次和视角介绍了电磁超材料领域的相关研究进展和最新研究动向，现在此基础上举办信息超材料及其雷达应用专题研讨会。
“雷达学报学术讲堂”系列研讨会，以线上直播互动方式为主，聚焦雷达及相关领域的重大专题，为雷达领域专家学者提供一个学术交流、合作创新、共同发展的平台。一、主题：信息超材料及其雷达应用
信息超材料集物理调控和信息调控于一体，突破了等效媒质参数和连续物理参数表征超材料的研究体系。信息超材料的内涵包括数字编码超材料、现场可编程超材料、软件化超材料、可认知超材料和智能超材料，是物理学与信息科学的有机融合。信息超材料采用数字化方式表征超材料的人工单元，可直接处理数字信息，并对信息进行感知、理解、记忆和学习，使其成为同时调控电磁波和数字信息的全新物理平台。
二、时间地点：2021年11月9日（周二）晚19:30、10日（周三）晚19:00，雷达学报直播平台。
三、主办单位：东南大学信息科学与工程学院毫米波国家重点实验室、北京大学电子学系、西安电子科技大学超高速电路设计与电磁兼容教育部重点实验室、雷达学报
会议主席：崔铁军
副主席：李廉林 李龙
直播主持：赵思源 程东阳 武琰杰
四、会议日程
研讨会包括信息超材料研究进展、信息超材料雷达应用两个方向，分别安排在2021年11月9日、10日，具体如下。
1. 信息超材料研究进展（11月9日19:30-22:05）
时间 | 内容 | 报告人 | 主持 |
19:30-19:35 | 主席致辞 | 崔铁军 | 李廉林 |
19:35-20:00 | 超表面全极化隐身方法与实验验证 | 许河秀 |
20:00-20:25 | 可重构电磁超表面及其天线应用研究进展 | 杨欢欢 |
20:25-20:50 | 基于智能算法的超材料快速优化设计方法研究进展 | 王甲富 |
20:50-21:15 | 光控电磁超材料研究进展 | 蒋卫祥 | 李龙 |
21:15-21:40 | 超宽带宽角极化不敏感的电路模拟吸波材料设计 | 肖绍球 |
21:40-22:05 | 智能电磁感知若干进展 | 李廉林 |
2. 信息超材料雷达应用（11月10日晚19:00-21:55）时间 | 内容 | 报告人 | 主持 |
19:00-19:25 | 深度学习在可编程超表面波束形成中的应用 | 徐丰 | 李龙 |
19:25-19:50 | 时空编码超表面研究进展 | 程强 |
19:50-20:15 | 时变编码超表面及其在无线通信中的应用 | 冯一军 |
20:15-20:40 | Controllable Manipulation of Environmental Wireless Signals based on Programmable Metasurface and Its Application in Wireless Communication | 双雅 |
20:40-21:05 | 基于随机调制超表面的差分关联成像方法研究 | 朱士涛 | 李廉林 |
21:05-21:30 | 信息超材料微波计算成像与自适应无线能量传输 | 李龙 |
21:30-21:55 | 基于相控电磁表面的W波段雷达系统研究 | 杨帆 |
崔铁军(1965–)，男，中国科学院院士，东南大学首席教授，IEEE Fellow，长期从事电磁超材料和计算电磁学研究。1993年获西安电子科技大学博士学位，1995-2002年先后任职德国洪堡学者、美国UIUC博士后和研究科学家。2001年受聘东南大学长江学者特聘教授；2002年获得国家杰出青年科学基金。2014年创建信息超材料新方向。发表学术论文500余篇，被引用35000余次、H因子93（谷歌学术）。研究成果入选2010年中国科学十大进展、2016年中国光学重要成果；获2011年教育部自然科学一等奖、2014年国家自然科学二等奖、2018年国家自然科学二等奖。
李廉林(1980–)，男，山西人，北京大学信息科学技术学院教授、博士生导师。近年来，从事电磁感知体制、算法和工程应用方面的教学科研工作。
李龙(1977-)，男，博士，西安电子科技大学教授，博士生导师，教育部长江学者特聘教授，超高速电路设计与电磁兼容教育部重点实验室主任，教育部新世纪优秀人才，陕西省杰出青年基金、陕西青年科技奖获得者。主要研究方向为智能超表面、超材料天线与微波器件、涡旋电磁波、无线能量传输与收集。
报告1：超表面全极化隐身方法与实验验证报告人：许河秀摘要：一直以来，完美隐身一直是人类的梦想，直到变换光学理论和超材料两个强大工具出现后，并通过精确调整各向异性和非均匀块状材料的本构参数，完美隐身才成为可能。虽然变换光学和超材料组合策略是实现隐身的迷人途径，但庞大体积和奇异材料参数使其在实际设计中往往不易实现。最近，可调隐身斗篷和智能隐身斗篷被研发出来，使该领域向前迈出了一大步。然而，实现具有确定性的全极化隐身应用非常迫切，目前仍面临重大挑战。本报告我们打破常规，提出2种基于各向异性超表面的确定性全极化隐身方法，旨在解决这一基本科学问题，推进完美隐身向国防工程应用。报告人简介：许河秀(1985–)，男，空军工程大学教授，博士生导师。主要研究方向为超材料电磁调控与雷达天线、隐身应用等。获全球无线电联盟等青年科学家奖5项， 2021年陕西省高等学校科学技术特等奖(1)，2018年中国电子学会自然科学二等奖(1)，全国发明展览会技术发明金奖2项(1)，Nature Light杰出论文奖(1)和中国电子信息领域优秀科技论文奖(1)， IET Fellow、教育部青年长江学者，入选爱思唯尔高被引学者和陕西省特支计划等。
报告2：可重构电磁超表面及其天线应用研究进展报告人：杨欢欢摘要：可重构电磁超表面是近几年电磁超表面领域广受关注的热点方向，其发展势头十分迅猛。与传统电磁超表面相比，可重构超表面制备后，其电磁性能仍然可以实时灵活动态控制，这极大丰富了超表面的功能，有力促进超表面向集成化、小型化、工程化发展。本报告从理论、技术与应用三个层面对微波频段的可重构超表面研究进行综述，重点阐明先进电磁调控及新型天线系统研制中的进展。报告人简介：
杨欢欢(1989–)，男，河南驻马店人，博士后，副教授、硕士生导师。空军工程大学与清华大学联合培养博士生，2016年获博士学位，现担任空军工程大学信息与导航学院副教授。主要研究方向为相控阵天线、新型天线设计、人工电磁结构等，目前已发表论文50多篇。
报告3：基于智能算法的超材料快速优化设计方法研究进展摘要：AlphaGo与李世石围棋大战引起了社会各界的广泛关注，计算机以极大的优势战胜了人类顶尖围棋高手。这场世纪大战揭示了智能算法的强大能力。随着智能化与信息化的不断发展，智能算法也被广泛的应用于材料、医学、金融等领域。随着超材料的快速发展，基于智能算法的超材料设计显示出了强大的算力。该报告将课题组前期工作划分为四类，即基于启发式算法的超材料设计、基于神经网络的超材料设计、基于深度学习的超材料设计以及基于组合优化算法的超材料设计。分别详细的介绍了基于遗传算法设计频率选择表面和宽带吸波超材料、基于Hopfield神经网络设计超表面、基于倒谱分析的深度学习网络设计吸波超表面、基于迁移学习网络设计功能超表面、基于遗传算法与深度学习设计双功能超表面以及基于SOM神经网络与贪心算法设计消色差超表面等课题组前期的工作。基于智能算法能够实现不同性能指标的超材料快速设计，为推动超材料技术的工程化应用提供必要设计手段支撑。王甲富(1981-)，男，山东聊城人，教授，博士生导师，2015年度陕西省青年科技新星，享受“三秦人才”津贴。2010年6月获工学博士学位，博士学位论文获2012年“全国优秀博士学位论文”提名；获2012年教育部高等学校科学研究优秀成果自然科学类一等奖（排名4）、2015年军队教学成果奖二等奖（排名4）、2016年陕西省第十三届自然科学优秀学术论文三等奖（排名1）。主要研究方向为超材料设计及其在微波器件中的应用，目前已发表学术论文390余篇。摘要：电磁超材料是由亚波长尺寸单元周期或非周期排列组成的人工结构，能够对电磁波的频率、幅度、相位和极化等基本物理特征进行调控，突破了传统材料的限制，可实现很多自然界不存在的有趣物理现象及应用。过去二十余年，超材料因具有强大的电磁调控能力一直是物理和电子信息等领域的研究热点。本报告将介绍近年来光控电磁超材料和超表面的研究进展，重点介绍光驱动信息超表面的工作机制和应用前景。蒋卫祥(1981–)，男，江苏东台人，东南大学青年首席教授、博士生导师，中国电子学会高级会员、“青年科学家”俱乐部成员、中国材料学会超材料分会理事、IEEE Senior Member。2010年于东南大学毫米波国家重点实验室博士毕业后留校任教，主要从事变换光学、透镜天线及可编程超表面研究。在《Nature Electronics》、《Advanced Materials》等学术刊物上发表SCI论文110余篇，合作撰写英文专著、中文专著各一本，研究成果曾多次被国际学术期刊选为“研究亮点”，所发表论文被国内外同行正面引用4300余次。曾获2011年教育部自然科学一等奖（排二），2014年国家自然科学二等奖（排三）、第十七届江苏省青年科技奖和2018年国家自然科学二等奖（排三），获国家自然科学基金优秀青年基金资助。
报告5：超宽带宽角极化不敏感的电路模拟吸波材料设计摘要：传统的电路模拟吸波材料设计只考虑正入射时的吸波性能，当入射角较大，尤其是大于30度时，雷达吸波器的吸波效果明显恶化。随着现代双站雷达探测技术的发展，雷达探测电磁波可能来自不同的空间方向，这就要求雷达吸波材料不仅在电磁波正入射时具有较高的吸波性能，在斜入射时同样实现良好的隐身特性。为此，该文提出了一种新型的宽带吸波材料。该材料由嵌入集总电阻的导电方环阵列和设计良好的宽角阻抗匹配（Wide Impedance Matching, WAIM）层组成。由于WAIM层的存在，斜入射情况下的吸波性能明显的改善。同时，针对电磁波正斜入射情况，该文提出了准确的等效电路模型以及严格的数学计算模型，使得结构设计清晰明了。测量结果表明，正入射时的吸波带宽达到137.1%。当入射角小于45度时，所设计吸波材料在反射系数衰减至少10 dB情况下的公共百分比吸波带宽达到110.5%。等效电路模型计算、仿真与实测结果之间的相似性验证了该文设计的有效性。肖绍球（1975-），男，湖南桑植人，博士，中山大学电子与信息工程学院教授。主要及研究方向包括面向无线通信、雷达系统的相控阵天线理论与技术人体可穿戴、可植入式天线与器件、电波传播与无线通信和电磁散射调控及其应用。摘要：智能电磁感知是电磁探测与成像的智能化延伸，在物联网、生物医学、资源勘探等领域具有非常重要的作用。近年来，我们将人工材料与人工智能有机融合，初步构建了智能电磁感知体系。本报告主要汇报我们团队近两年在电磁感知智慧家庭应用方面的若干进展：人在哪里？人在做什么？希望我们的工作为推动智能时代探测、成像与感知等的发展提供有益思路。
详见上面论坛主席简介。
摘要：通过在超表面单元上加载主动器件，可编程超表面可实现对电磁波的实时灵活调控。利用全波仿真软件计算复杂结构的可编程超表面辐射场时，需要消耗大量的时间，因而降低了设计效率。为了准确高效求解给定编码序列计算可编程超表面辐射场的问题，我们首先设计了辐射场自动测试系统，利用该测试系统测试了少量的编码和辐射场数据，其后提出了一个正向深度神经网络，利用测试的数据训练该神经网络，实现了给定编码准确高效预测辐射场。基于提出的正向网络，生成了更多的编码和辐射场数据，并将该数据作为训练数据，训练我们提出的逆向神经网络，实现了给定辐射场，实时准确求解其对应的编码。该方法为雷达波束形成提供了一种新可选方案，在雷达智能波束形成，微波成像等领域有一定的应用价值。徐丰(1982–)，复旦大学信息科学与工程学院教授、副院长，电磁波信息科学教育部重点实验室副主任，国家高层次人才计划入选者。2003年获东南大学学士学位，2008年获复旦大学博士学位。2008年至2013年先后任美国大气海洋局（NOAA）卫星应用研究中心博士后、美国宇航局（NASA）戈达德太空飞行中心/智能自动化公司研究科学家等。曾获国家自然科学二等奖、教育部自然科学一等奖、IEEE地球科学与遥感学会青年成就奖、国际无线电联盟青年科学家奖等。主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金委重大项目课题、优秀青年基金等。研究方向为电磁散射建模、雷达图像信息获取、微波视觉与物理智能。
摘要：信息超材料从材料层面实现了电磁波的精细调控，并进一步为信息调控开辟了全新的方向，具有重要的应用价值。本次报告将重点讨论信息超材料的时空编码理论及相应的时域/频域/空域调控技术，并探索其在雷达、通信中的应用场景和可能存在的挑战。程强(1979–)，东南大学信息科学与工程学院的教授。于2001年和2004年在南京航空航天大学获得学士和硕士学位，2008年在东南大学获得博士学位。2008年加入东南大学毫米波国家重点实验室，主要研究方向为超材料和基于超材料的器件的开发，包括超材料、可调谐微波电路、微波成像和太赫兹系统。共发表论文100余篇，被引2000余次。摘要：本报告介绍了时变编码超表面的设计方法，可实现对电磁波基波与谐波分布的非线性调控。采用时变超表面可实现电磁波反射状态的动态切换，进而可利用超表面的动态电磁响应，构建基于二进制幅度调制方式的超表面无线通信系统，实现对传输信息的直接调制和实时无线传输。所提出的设计方法或在下一代通信中具有良好的发展前景。冯一军，男，博士，南京大学电子科学与工程学院教授，博士生导师。主要研究方向为人工电磁材料设计及其在光电子器件中的应用，微波射频器件及其在无线通信技术中的应用以及天线与电磁波传播。报告10：Controllable Manipulation of Environmental Wireless Signals based on Programmable Metasurface and Its Application in Wireless Communication摘要：With the widespread popularity of wireless local area networks, radio-frequency wireless signals have gradually become ubiquitous, with the coverage from conventional buildings to high-speed moving vehicles. Now, a natural question arises up: Can the existing wireless signals in the environment be manipulated and recycled in a flexible and inexpensive way? The answer is positive, with the aid of programmable metasurface. Programmable metasurface is composed of an array of electronically-controllable low-loss meta-atoms, which has been proved to be powerful in manipulating electromagnetic wavefronts. In this report, we present a novel approach that environmental wireless signals, such as commodity Wi-Fi signals, can be controllably manipulated by programmable metasurface to achieve what was thought to be impossible. We start by designing a large-aperture programmable phase-binary metasurface, working at 2.4 GHz Wi-Fi frequency band. Then, we present a self-developed efficient algorithm to artificially manipulate the spatial energy distribution of commodity Wi-Fi signals in a controllable way by finding the optimal coding sequences of metasurface. Several experimental results have been provided to show that Wi-Fi signals can be successfully boosted at multiple locations, with a maximum enhancement of signal intensity of 23.5 dB. Further, we develop a proof-of-concept system of massive backscatter wireless communication, which modulates extra information to ambient commodity Wi-Fi signals and achieves data rates on the order of hundreds of Kbps.双雅(1993-)，女，陕西人，2021年北京大学信息科学技术学院取得博士学位，现为华东师范大学通信与电子工程学院准聘副教授，研究方向为基于可编程超表面的电磁感知系统、超表面设计等。报告11：基于随机调制超表面的差分关联成像方法研究摘要：基于超表面随机调制的计算成像方法为雷达系统的演进提供了一个新的研究思路，即用天线设计为目标探测提供必要的电磁波空间调制信息。本课题组在基于超表面的电磁波空间调制天线设计与关联成像算法方面都进行了一些尝试，得到了一些有意思的结果。同时，本课题组致力于从空间编码的角度分析超表面天线电磁调控的“界”，比如空间调制编码自由度，能量可聚集程度等。由于还没有比较理想的结果，本次报告只给出了一些对超表面电磁调控分析方法的思考。另外，本课题组也从关联成像应用的角度出发，对基于空间调制编码的差分关联成像方法进行了分析和验证，因为差分关联成像本质上仍属于空间编码一阶统计特征的应用，因此，其实际应用代价就比较低；相应的，其性能也比较受限。朱士涛(1980–)，男，西安交通大学副研究员。2005年兰州大学本科毕业；2008年与2016年分别获得西安交通大学硕士和博士学位，2008年-2012年在中兴通讯工作（系统工程师）；主持自然科学基金等项目10多项，另外还主持国家多项横向课题；以骨干成员参与国家重点研发计划、自然科学基金重点项目等项目10余项。发表SCI论文40余篇，受邀会议报告8次，授权发明专利8项，担任多个国际权威期刊审稿人。长期从事雷达关联成像算法与随机辐射天线方面的科研工作，获省部级科技奖励2次。主要研究方向包括：超表面天线，微波关联成像及微波量子探测。报告12：信息超材料微波计算成像与自适应无线能量传输报告人：李龙摘要：本报告主要汇报课题组基于信息超材料的微波计算成像研究与自适应无线能量传输研究。微波计算成像方面，从压缩感知基本原理出发，设计并讨论了高透波率色散透镜成像，可编程时域近/远场成像以及全息超表面色散成像的关键技术。无线能量传输方面，基于可编程超表面构建了自适应室内无线充电解决方案，深入分析数字量化对近场聚焦性能分析，最后讨论了微波测量结果与动态无线传能的关键技术。摘要：报告将介绍一种W波段相控电磁表面雷达系统。这种工作在92到96 GHz的相控电磁表面天线，仅利用普通的PCB加工工艺及加工精度要求，通过合理的单元设计，可以控制PIN管实现电流翻转，能轻便地、低成本地在W波段保证稳定的180度调相效果。更进一步地，通过输入合适的空间编码，相控电磁表面天线可以形成具有不同指向的波束。这种具有空间波束扫描能力的透射型相控电磁表面天线，用作雷达系统的接收天线。W波段相控电磁表面雷达系统及其加工和测试结果，为后续研究精确制导、目标识别、成像等应用提供了基础。杨帆(1975-)，男，湖北人，清华大学电子工程系教授；主要研究方向包括现代天线理论、设计与测量，新型电磁材料的探索和应用，电磁场数值算法与优化，应用电磁系统的研究与开发等。
雷达学报直播&回放链接：
https://www.koushare.com/courseTopicIndex/i/aircas
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