改进型研究论文

改进型研究论文

共发表科技和教学研究论文100多篇，已主编、副主编、参编出版著作28部，撰写260余万字,其中主编、副主编国家级“十五”“十一五”规划教材、教育科学“十五”国家规划课题研究成果和高等教育百门精品课程教材、教育部面向21世纪课程教材11部，获国家级、省级和市、厅级优秀教材奖6部。一、论文（2005年以来）1. 2005,1月 流动注射化学发光法测定鲜酒糟中微量乙醇的研究中国卫生检验杂志(核心期刊) VOL.15 NO.1 p49~512. 2005,1月 发芽豆乳面包的生产工艺研究粮油加工与食品机械 2005(1)p69~703. 2005,4月 改革本科实验教学提高学生创新能力中国教育教学杂志(高等教育版) VOL.11 总No.120 p74~744. 2005,4月 高效液相色谱法检测小麦粉中过氧化苯甲酰的含量粮油加工与食品机械(核心期刊) 2005(4)p67~685. 2005,6月 微波增压消解-流动注射化学发光法快速测定去离子水中微量有机物质 中国卫生检验杂志(核心期刊) VOL.15 No.6 p654~6566. 2005,7月 鸡腿菇保健饮料的工艺探讨食品工业科技(核心期刊)2005年第7期No.171 p158~1597. 2005,7月 浓度直读法快速测定食用菌中微量氟的研究中国食用菌(核心期刊) 2005年第4期 VoL24,No4 p36～37,358. 2005,8月 海带粉的加工及其在面包中的应用粮食与饲料工业 vol.16 .No.8 (中文核心) p18～199. 2005.8月 浅谈分析化学教学质量的提高中国教育科学通报 VoL2,No8 p105、10810. 2005,9月 浓度直读法快速测定碘盐中的微量碘食品科学(一级学报) Vol.26,No9 p423～42511. 2005,9月 微波消解快速测定特殊粒色小麦中的10种金属元素麦类作物学报(核心期刊) Vol.25 .No.5 p140～14212. 2005,11月 南阳彩色小麦微量氟的分布及浓度直读快速分析方法研究食品科学(一级学报) Vol.26 No.11 p187～18913. 2005,11月 微波消解原子吸收法在南阳彩麦矿质元素测定中的应用河南农业大学学报(核心期刊)Vol.39 No.4 p365～367、38214. 2005.12月 浓度直读法快速测定蔬菜中的硝酸盐和亚硝酸盐含量中国卫生检验杂志(核心期刊)Vol.15 No.12 p1444～144615. 2006,3月 离子选择性电极浓度直读法测定小麦中的碘含量（通讯作者）食品与发酵工业(核心期刊) 2006年第3期 p89～9016.2006, 3月 微波消解-浓度直读法快速测定南阳彩色小麦中的微量钙安徽农业科学(核心期刊)2006,34 No.6 p1048～1049,105117.2006, 5月 南阳彩色小麦籽粒品质性状分析初报麦类作物学报(核心期刊)Vol.26 No.3 p164～16518. 2006,6 月 南阳彩色小麦中维生素含量的研究初报安徽农业科学(核心期刊) Vol.34 No.11 p2355～235719. 2006,7月 色泽异常肉及其产生的原因肉类工业（统计源期刊）2006（7）p38～4120.2006，7月 南阳特殊粒色小麦部分品质指标的初步分析麦类作物学报(核心期刊) Vol.26 No.4 p161～16321.2006,9月 高校食品化学实验课程的创新性教学中国教育教学研究杂志 Vol.28总139期 p15～16中国教育教学研究会主办22．2006,10月 南阳彩色小麦面团拉伸性能测定及粉质评价研究初报食品科学(一级学报) Vol.27 No.10 p32～3523.2006, 10月 离子选择性电极浓度直读法快速测定火棘果中的铜含量安徽农业科学(核心期刊) Vol.34 No.19 p4824～4825,482724.2006,10月 海带挂面配方优化研究河南农业大学学报(核心期刊)Vol.40 No.5 p532～53525.2006，10月 温室效应及其防治对策安徽农业科学(核心期刊) Vol.34 No.20 p5351～535226.2006，11月 Luminol－KMnO4化学发光体系测定小麦中的微量砷*食品科学(一级学报) Vol.27 No.11 p412～41427.2006，12月 微波高压快速消解-紫外分光光度法测定南阳彩色小麦中的微量元素硒 安徽农业科学(核心期刊) Vol.34 No.23 p6093～6095,609728.2006,12月 标准加入直读法快速测定南阳彩色小麦面粉中硝酸根的研究 粮食储藏(核心期刊) Vol.35 No.6 p39～41,5429.2007,3月 离子选择性电极浓度直读法快速测定火棘果中的微量钙*食品科学(一级学报) Vol.28，No.03 p305～30830.2007,3月 微波溶样快速测定南阳彩色小麦面粉中的微量镉安徽农业科学(核心期刊)Vol.35，No.07 p1893～1894、189631.2007，5月 超声波诱导紫外光协同法降解苯酚化学通报(一级学报)第5期Vol.70，No.05 p396～39932.2007，5月 农产品中微量元素锗的分析方法研究安徽农业科学(核心期刊) Vol.35，No14 p4093～409633.2007,6月 南阳彩色小麦面粉中微量铜的快速测定方法研究食品科学(一级学报) Vol.28，No.06 p274～27734.2007，7月 小麦中有害元素砷的测定及其生物吸收比的研究食品科学(一级学报) Vol.28，No.07 p407～410全国食品与环境学术会议宣读论文 中国.贵阳2007年8月35.2007，8月 南阳彩色小麦中氨基酸含量的研究及初步评价粮食储藏(核心期刊) Vol.36，No.04 p42～45，4836.2007, 9月 郑州市火棘果红色素的提取及理化特性研究食品科学(一级学报) Vol.28，No.09 p242～24437.2007，11月 偶合化学发光法测定食用油中碘价的研究中国油脂(核心期刊) Vol.32，No.11 p74～7638.2007，11月 土壤样品中有效氮的化学发光法测定中国农学通报(核心期刊) Vol.23，No.11 p228～23139.2007，11月 反相HPLC法测定郑州地区火棘果中氨基酸含量的研究昆明理工大学学报(核心期刊) Vol.32，No.06A p86～89，10440.2007，11月 南阳特殊粒色小麦色素的提取及粗提溶液理化特性的研究昆明理工大学学报(核心期刊) Vol.32，No.06A p99～10441.2007，12月 微波压力消解-原子荧光法测定土壤及其小麦中有害元素砷的研究 河南科学(核心期刊) Vol.25，No.6 p911～91442. 2008，2月 Luminol-SCN—体系测定土壤中有效钼安徽农业科学(核心期刊)，2008，36（4）：1300～130243. 2008，2月 Luminol-I2化学发光体系测定食用油中过氧化值的研究食品科学(一级学报)2008. Vol.29，No.02 p318～32044.2008，4月 超声波－中性甲醛浸提—固定pH法快速测定水果中的总酸度食品科学(一级学报) 2008. Vol.29，No.04 p341～34345.2008，8月 标准加入直读法快速测定南阳彩色小麦中的微量铜河南科学(核心期刊) 2008. Vol.26，No.08 p920～92346.2008，8月 微波程序消解-流动注射化学发光法快速测定彩色小麦中微量铬食品科学(一级学报) 2008. Vol.29，No.08 p547～54947.2008，8月 分光光度法快速测定酸奶中的钙安徽农业科学(核心期刊) .36，No.22 p9352～935348.2008，9月 微波消解－浓度直读法快速测定食品中的蛋白质食品科学(一级学报) 2008. Vol.29，No.09 p441～44349.2008，10月 微波消解-恒pH滴定法快速测定粮食中的粗蛋白粮食储藏(核心期刊) Vol.37，p33～3550.2008，11月 南阳彩色小麦中微量铅的快速测定技术研究农业工程学报(一级学报).24，No.11p292～29451.2008，12月 贮藏期间大蒜的生理特性变化研究江苏农业科学(核心期刊)，2008，（6）p251～25252.2009.2月 食品添加剂对南阳彩色小麦淀粉糊化黏度特性的影响[J].麦类作物学报(核心期刊), 2009, Vol.29，No.2p252～25553. 2009，7月 超声波辅助-反相HPLC法测定火棘果中的有机酸河南科学(核心期刊) 2009. Vol.27 No.7p821～82354. 2009，8月 超声波浸提-加标浓度直读法快速测定大豆中的微量氟食品科学(一级学报) 2009. Vol.30，55. 2009，8月 郑州地区栾树果实理化参数的研究初报 900河南科学(核心期刊) 2009. Vol.27 No.9p1086～108856. 2009，9月 栾树果实中粗脂肪、粗蛋白和粗纤维营养特性的初步研究经济林研究(核心期刊)57. 2009，8月 加标浓度直读法快速测定大蒜中微量氟的研究安徽农业科学(核心期刊)58. 2009，6月 南阳彩色小麦及其土壤中微量硒的相关性研究云南农业大学学报(核心期刊)59.2009，10月 Luminol-K3Fe(CN)6流动注射化学发光体系测定恩诺沙星食品科学(一级学报) 2009. Vol.30，60. 2009，11月 黄山栾果与栾果中维生素含量的测定河南科学(核心期刊)61.2009，12月 微波消解-流动注射化学发光法快速测定小麦中的稀土元素粮食贮藏(核心期刊)62.2009，12月 超声波辅助-旋光法快速测定食品中蔗糖的研究安徽农业科学(核心期刊)二、著作（2004年以来）1. 2004.3月 新编仪器分析（第二版）ISBN 7-03-012731-5教育部国家级“十五”规划教材 高向阳（主编）科学出版社（北京）2. 2005.5月（上册 实验化学（上下册）（第二版）2005.6月（下册） ISBN7-04-016084-6（上册） ISBN7-04-016085-4（下册）高等教育出版社（北京）高向阳（副主编）获教育部2002年国家级优秀教材二等奖3. 2006 .5月 现代仪器分析 （第二版） ISBN 7-04-018709-4高等教育出版社（北京） 高向阳（副主编）教育科学“十五”国家规划课题研究成果高等教育百门精品课程教材建设计划研究成果4. 2006，7月 绿色食品 ISBN 7-5349-3290-4/G.961河南科学技术出版社（郑州）高向阳（主编）教育部全国高中职业技能试用教材5.2006年10月 食品分析与理化检验ISBN 7-5026-2485-6/TS.41中国计量出版社（北京） 高向阳（主编）“十一五”高等学校通用教材（食品类）6. 2006年11月 绿色食品 教师教学用书 ISBN 7-5349-3592-X/G.1027河南科学技术出版社（郑州）高向阳（主编）教育部全国高中职业技能试用教材普通高中新课程实验教科书 通用技术（选修4）现代农业技术 专题一7. 2007，7月 现代仪器分析学习指导与问题解答 ISBN 9787040218046高等教育出版社（北京） 高向阳（副主编）教育科学“十五”国家规划课题研究成果高等教育百门精品课程教材建设计划研究成果8. 2008，8月 现代仪器分析 ISBN 978-7-04-018709-0高等教育出版社（北京） 高向阳（副主编）普通高等教育“十一五”国家级规划教材9.2009，1月 新编仪器分析实验 ISBN 978-7-03-022919-9科学出版社（北京） 高向阳（主编）普通高等教育“十一五”国家级规划教材10.2009，7月 新编仪器分析（第三版）ISBN 978-7-03-023312-7科学出版社（北京） 高向阳（主编）普通高等教育“十一五”国家级规划教材11.2009，7月 新编仪器分析学习指导 ISBN 978-7-03-024882-4科学出版社（北京） 高向阳（主编）普通高等教育“十一五”国家级规划教材国家专利1. 实用新型专利 一种微波炉用消解装置申请号：200620029827.6 专利号：ZL200620029827.6申请日：2006年1月16日申请人：河南农业大学食品学院 高向阳2. 实用新型专利 一种移液管申请号：200620029828.0 专利号：ZL200620029828.0申请日：2006年1月16日申请人：河南农业大学食品学院 高向阳3. 实用新型专利 一种高精度多功能环保型滴定装置申请号：200620029829.5 专利号：ZL200620029829.5申请日：2006年1月16日申请人：河南农业大学食品学院 高向阳4. 实用新型专利 一种改进型定量分析用库仑测定液池申请号：200620135243.7 专利号：ZL200620135243.7申请日：2006年12 月 8 日申请人：河南农业大学食品学院 高向阳5.国家发明专利 生物样品中微量元素及物质的快速分析方法申请号：200610017858.4申请日：2006年5 月 30 日申请人：河南农业大学食品学院 高向阳6. 国家发明专利 薯蔓越冬盆栽生产技术申请号：2006申请日：2006年12 月 8 日申请人：河南农业大学食品学院 高向阳公开公告号 101194592A国际学术交流情况1. 2004年 海峡两岸食品加工暨国际学术交流会议 中国.福州2. 2005年7月17～21日参加全国食品工程类专业教材编写会议 中国.杭州为我院争取主编、参编教材16部3. 2005年7.23～25，中国农学会农产品贮藏与加工学会学术交流会 中国.开封4. 2005.8.19～21， 参加“功能食品与营养产业论坛”会议 中国.南京5. 2006年9月8～10日 食品安全与检测技术论坛 （中国.青岛）6. 2006年10月23-26日 第四届食品科学国际年会暨学术交流会 ，中国.厦门集美大学 4th FOOD SCIENCE INTERNATIONAL SYMPOSIUM October 23rd～26th,2006 Xiamen,China7. 2007年8月1～3日 全国食品与环境学术会议 中国.贵阳会议宣读论文：小麦中有害元素砷的测定及其生物吸收比的研究8. 2008年国际食品安全高峰论坛 中国.北京2008年1月12～13日9. 2008年8月15-20日 第五届食品科学国际年会暨学术交流会 ，中国.昆明 5th FOOD SCIENCE INTERNATIONAL SYMPOSIUM August 15rd～20th,2008 KunMing,China10．2009年8月13日～8月20日 高新技术在食品加工中的应用学术交流会，中国.南昌

科技小论文

我身边的科技史
——简记工程物理系的科技发展历程
本篇主要记述清华大学工程物理系的建立、发展过程、科技成果以及我对这一历程中若干问题的分析和探讨。
一、工程物理系的成立原因。
首先介绍一下当时的国际背景。1955年，国际局势依然很动荡，刚刚诞生不久的人民政权通过抗美援朝战争的胜利捍卫了祖国的安全，使自身得到了稳定。但是出于对社会主义国家的“先天嫉恨”及朝鲜战场上的失败，以美国为首的西方国家对共和国开始实施经济制裁、政治孤立和军事威胁等手段，妄图用19世纪以来列强欺侮弱国的方式颠覆人民政权。而其中最为严重的和西方国家引以为“法宝”的就是他们手中的“核弹牌”，他们想以此来进行核垄断和核讹诈。
面对帝国主义的核威胁，党中央毅然作出了中国要发展核工业、研制核武器的战略决策，以保卫祖国安全、打破西方威胁。1955年1月14日周总理同著名科学家李四光、钱三强谈话，询问了我国核科学研究情况。1月15日毛主席主持召开了中共中央书记处扩大会议，会议听取了李四光、刘杰、钱三强的汇报，研究了我国发展原子能事业的问题，并作出了上述决定。同时，会议决定由周总理亲自组织实施。
现在看来，当时作出这一决定主要还是为了研制我国自己的核武器，以捍卫祖国主权。核工业也几乎都是为了军事目的服务的，并没有形成后来有关核工业对国民经济重要性的深刻认识。这可以从当时核工业无一例外均为军工企业的情况看出。当然，这也是当时的危险国际环境决定的，国家安全是迫切而最为重要的一环。
为了开创和发展原子能事业，急需培养大批原子能方面的技术干部。在人才培养方面，采取了几项措施：
1、 由刘杰、张劲夫、钱三强、蒋南翔等组成领导小组，加强对原子能干部培养工作的领导。
2、 经国务院批准，由钱三强、蒋南翔负责，在苏联、东欧的中国留学生中，选拔专业相近的学生，改学原子能专业。
3、 1955年夏开始，在北大成立物理研究室（后改技术物理系），在清华筹建工程物理系。
4、 高教部于1956年9月组织了一个以蒋南翔为团长，周培源、钱伟长、胡济民等为团员的中国高等教育考察团访苏，了解苏联培养原子能干部的有关情况。
5、 1956年3月，周总理正式批复同意高教部的《关于培养和平利用原子能干部的方案及有关问题的报告》。报告中确定在北京大学、清华大学等高校增设和平利用原子能的专业。
（这其中第2、第4条显然得益于当时中苏交好的国际背景。同为社会主义国家，又同样面对西方势力的威胁，这让苏联这位领先一步的“老大哥”有意愿帮助中国开展有关工作，组成实质上的坚强联盟。由此可以看出国际大背景对国内一些具体事件的发生、发展是大有影响的。）
正如上列的人才培养措施所示，清华大学将成立工程物理系，这便是工物系成立的开端。
需要指出的是，我国核武器的研制并不是由工物系及北大的技物系主要完成的。他们中有部分教师和学生参与了一些辅助性的外围工作，不是主力军。那项任务主要是由归国的爱国专家及他们抽调的科研人员在极为隐秘的情况下完成的。但工物系的成立起到了培养核能事业后备军的重要作用，这能够保证我国在这一关键技术领域长期发展从而间接起到保卫国家安全和人民幸福生活的目的。从这个意义上来说，当时成立工物系确实是党中央和具体项目领导小组成员的远见卓识。
二、工物系的筹建。
蒋南翔校长回国后，于1955年11月向国务院上交了访苏报告，拟定在清华大学设立实验核子物理、同位素物理、远距离自动控制、电子学技术、无线电物理、半导体及电解质、空气动力学、固体物理、热物理及稀有元素分离工艺共十个新专业。实际上，当时除远距离自动控制专业外，其余九个专业皆设立或启动于即将成立的工程物理系。
在师资方面，蒋南翔校长分别向高教部和北京市提出请求，为工物系配备优良师资。在中央的支持下，何东昌同志留任工物系系主任，天津大学的汪家鼎、石油工业部的李文才、留美回国的李恒德、留苏归国的张札等一些专家、教授、教师陆续调入了工物系。学校当时还从其他系和教研组抽调了许多优秀教师到工物系。蒋南翔校长在苏联考察期间，与我驻苏联大使馆有关人员商定了一部分留苏学生改学原子能专业，为师资作准备。
在招生方面，1955年以机械系工程物理专业招收一年级新生四个班，1955年9月，由北外俄语专修班调入一个年级新生一个班，1956年春由校内机械等系又调入55级学生两个班，组成一年级。同时于1955年秋由机械、动力、电机等系调入53级学生46人组成三年级，调入54级学生54人组成而年级。这样，初期的学生已经初具规模。
学校1955-1956年度第十一次校务行政会议和1956-1957年度校务行政会第一次会议，分别讨论57年本校基建任务和通过1957年房屋基本建设任务时，决定列入建设工程物理管，面积15000平方米。1958年7月建成，实际建筑面积12000多平方米。
在各种条件初步具备的情况下，1956年10月27日，1956-1957年度校务行政会议第二次会议“议决：成立工程物理系，由何东昌同志担任系主任”。
这就是工程物理系的成立过程。
三、建系到文革前。
在这一阶段，工物系从平地起家，艰苦奋斗，建立系领导班子，筹集教师队伍，设置各专业教研组及相应的实验室，开出了全部课程，建立了核反应堆，创建了核科学技术教学科研基地“200＃”，培养了我国首批核科技专业毕业的大学生，他们在艰苦的核国防、核工业岗位上作出了自己的贡献，工物系进入了第一个辉煌期。
在这个阶段，教研组是教学、科研实体，与专业或专门化一一对应。初期只是专业小组，1958年后才陆续正式成立各教研组，分别是：核电子学教研组，实验核物理教研组，加速器教研组，计量防护教研组，理论物理教研组，同位素分离教研组，核材料教研组，反应堆教研组，放射化工教研组。
当时条件极为艰苦，大多数教研组都可谓“一穷二白”，白手起家。比如说实验核物理教研组，当时实验课开课的工作量和困难都很大。要做核物理实验，先要试制探测器，气体探测器的试制是在真空专家何增禄教授指导下，从建立特殊的玻璃真空系统开始的。为准备闪烁探测器实验，先到北大、261厂学习制作碘化钠晶体，而当时他们也尚未研制成功。组内每人一个题目，想方设法去完成。终于一年后为物9班开出了第一批核探测器方面的实验课。
但尽管条件很差，教研组的教师和部分同学还是取得了非常优秀的科研成果。对于实验核物理教研组，1959－1960年，在苏联专家别尔金和科学院梅镇岳教授的指导下，开展了光核反应、中子物理研究，并以“真刀真枪”的方式，让学生在科研任务中作毕业设计。该组还解决了高温、高压、高辐射条件下的真空密封等工艺问题，在全国首先研制成功的核反应堆控制用的电离室，解决了苏联封锁的难题。对于核电子学教研组，一方面从基础教学做起，一方面和北大、原子能所一起，在苏联专家指导下研制当时国际水平的100道多道分析器和线性脉冲放大器。为了贯彻教学、科研、生产相结合的方针，组织师生设计、制造单道谱仪，每套由高压电源、进位器、线性放大器、单道脉冲幅度分析器等组成，后来这套仪器转给了营口电子仪器厂批量生产。再比方说加速器教研组，1955年蒋南翔校长访苏期间从苏联购买了一台25 MeV的电子感应加速器，苏方派专家到我校指导安装调试和应用。25MeV加速器1958年底曾达到过额定指标，但不稳定。1959年苏联专家撤走时，加速器γ射线输出为零。1960年实验室依靠年轻教师和实验技术人员采用了磁场补偿方法，不仅使加速器工作稳定了，而且射线输出超过原设计指标50％。其间实验核物理组的工作人员利用该加速器开展了建系以来第一批核反应研究。1958－1962年还建成了400KeV高压倍加器，实验核物理的工作人员在其上开展了中子物理实验研究。1959年还设计、制造了我国首台5MeV电子感应加速器，1963－1964年出束。1965年建成了2.5MeV电子回旋加速器。教学方面，1956－1959年曾聘请苏联专家讲授加速器的原理，并编写了《粒子加速器物理基础》一书出版，这是我国最早的加速器教科书。计量防护教研组主要从事课程建设，同时配合200＃的建堆，参加了反应堆屏蔽的理论计算和设计工作。还结合教学、科研工作的需要，组织翻译了“反应堆屏蔽手册”等书籍。此外，理论物理教研组、同位素分离教研组、核材料教研组、反应堆教研组以及放射化工教研组也都取得了大量的科研成果，不再赘述。
在教师方面， 这一时期主要采取了四项措施来建设一支优秀的教师队伍：由校内调入年轻教师，边干边学，边学边教，虚心向校内外的专家和书本学习请教；引进优秀人才,如从浙江大学、天津大学、留苏、留美的科研专家中抽调优秀人才;按德才兼备原则选拔优秀学生，进行培养，让他们学与教“双肩挑”，提前工作压担子，早日得到科研教学锻炼；聘请苏联专家。这些措施对工物系师资水平的提升起到了极为重要的作用。
文革前工物系招收和部分调入的各级学生，坚持了高标准，录取分数和政治条件都是全校最高的。建系初期的教师、学生情况，充分反映了当时人们对献身祖国原子能事业的向往和自豪，也充分说明了国家、学校对培养原子能干部的高度重视和支持。
我还想谈一点关于专业调整变动的看法。这一时期，起初拟定在工物系设定十各专业，后来将放射性稀有元素工艺学专业调往化工系，远距离机械及自动化装置放在了电机系，电子学专业、无线电物理专业、电介质及半导体专业在1957年调入新成立的电子系。若将目光放到文革后，则会发现工物系的理论物理、固体物理、核物理教研组调往复建的物理系，生物物理研究室也调入了生物系，材料科学专业调入了材料系。
这一切变动无疑反映了校方对于各专业更为科学的认识与分类。从实际上讲，布局也确实更为合理，但却使工物系的规模不断缩小，专业、学生数也越来越少。起初庞大的工物系确实称得上是工程和物理的大结合，专业众多，系统庞大。但经历了几次调整之后工物系几乎只剩“核”了，也许这是专业的回归吧，毕竟原本就是为了“核”这一核心服务的，但却令现在的许多人对工物系是干什么的莫不着头脑。全是以核为中心难道仍可以称其为“工程物理”吗？系名似有不妥，应当与时俱进才对。当然，系内专业的变动也与国家方针有关。起初建系主要在于培养与核有关的各方面人才，无论无线电、半导体、热物理，还是电子学及自动化，只要与核相关、核工程实施中需要就全部纳入、统筹培养。实质上这是形成了一个团队，内部成员各司专业，一起做核工程的事便几乎不缺少其他专业的专业生了。这倒也是一种短期内满足国家迫切需求的方式，与国家意志相一致。但随着后来对各学科的深入认识，大家发现电子学、材料学等也各有一大片重要应用天地，其意义不亚于核工程，所以国家及学校逐渐进行了调整，以便更有利于国民经济发展和我国科技水平的全面进步。以工物系形式上的部分牺牲换来了更好地为国家服务，我想这也是值得的。当然，工物系也与时俱进地新建立了一些专业方向，拓展了核科学技术地应用和研究范围，这是后话。
四、文革十年其间
1966年5月到1970年五月教育工作陷入完全停顿地状态，大部分涓埃哦是下放到农场劳动。在此期间，由军宣队与工宣队组织的“革命委员会”领导全系工作，废除原教研组建制，实行班、排、连体制，强行系、厂并，将原工物系所属专业大部分并入试化厂200＃。所属教师参加该厂的“斗、批、改”及厂内有关的科研、生产、教学工作。
广大教师虽身受多种干扰，仍然想方设法多给国家做一点有益的教学、科研工作。广大学员来自基层，文化基础参差不齐。为了使学员们学懂、学好，教师们认真编写教材，深入工厂进行调查研究，结合实际讲解，还进行开门办学，理论联系实际搞技术革新，如带领学员们到水泥厂安装料位计、到燃料元件厂参加生产实验等。大多数学员很珍惜乱中难得的学习机会，克服困难，努力学习。学员毕业后，很多人继续学习和深造，他们成了各领域的骨干人才。
文革中，科研处于半停顿状态，工物系取得较大进展的项目有两项：一是同位素离心分离技术的研究，改进型第二代离心机研制成功;二是加速器项目，1974年作为技术牵头单位参加了北京市组织的医用电子直线加速器会战，建成了国内首台医用行波电子直线加速器，并投入医院使用。
五、1977年到1995年。
消除文革的影响，尽快恢复教学科研秩序；调整、改革，探索、解决新形势下出现的矛盾和问题，求得新的发展，是这一阶段的主要任务。广大教师开始学习使用计算机，更新实验仪器，重新编写课程讲义、实验讲义，恢复、调整和重建大部分实验室。
随着核工业的逐步复兴，为了满足中国核工业总公司的人才需求，从1992级开始每年招收第二学士学位“核工程与核技术”专业一个班。为适应我国核电发展的需要，还为大亚湾核电站等单位举办了多届继续教育培训班。
这个阶段，工物系有“核电子学”，“反应堆物理”和“智能物理仪器”等三门课程被评为清华大学一类课，“核电子学”教材荣获国家教委优秀教材奖和核工业部优秀教材特等奖，“离心分离理论”教材获国家优秀教材奖。
在此期间，科研也逐步有了较大发展，完成了国家“六五”“七五”科技攻关项目中的铀同位素分离研究、核电安全分析等13各课题，以及“863”高技术项目――快中子反应堆方面的课题、实验工业CT研究等。承担了“八五”科技攻关项目：“大型集装箱无损检测技术”、“海关大型货物在线检测用加速器”、“铀同位素分离技术”等的研究。
在科技成果转化方面，也进行了有益的探索。1984年10月，工物系与海淀区联合成立了以研制开发工业核仪表为主的新技术企业“北京华海新技术开发公司”，这个公司是中关村和学校的第一批新技术企业之一。它对成果转化、新技术企业的兴起以及核技术的推广应用，起了一定的带头作用。
六、1996年至今。
1995年9月成立了核技术研究所，撤销教研组设置。与此同时，实施了系管教学、所管科研的机制。系机关也由管理型向服务型转化。这些系内体制和管理机制的改革对工物系在新时期的更好发展提供了强大的推力。
在“九五”“十五”期间，工物系完成了“九五”攻关项目、“十五”专项项目――离心法分离同位素的实验研究，“九五”攻关项目、“H986工程”项目――移动式大型集装箱检测系统的研制；“十五”攻关项目、“985”项目――大型高能工业CT样机的研制等等。基础研究方面，完成了国家自然科学基金重点项目“大型工业螺旋 CT 关键物理与技术问题研究”；和物理系等共同承担的973项目“硬X射线调制望远镜HXMT”取得较好进展。还承担了自然科学基金重点项目：“低温等离子体辅助制备纳电子期间单元机理的研究、球形环等离子体电流非感应建立及维持的研究”。教育部重大平台“公共灾害防治科技创新平台”等课题。这些只是具有代表性的较大项目，工物系另外承担的项目还有很多，这里不再详细列举。
1996年开始对大型集装箱检查系统进行成果转化。通过1997年同方公司投资组建的企业（即现在的“威视股份”）的形式实施集装箱系统成果转化，在成果转化过程中探索出了“带土移植，回报苗圃”的新模式，推出了固定式、车载移动式、组合移动式系列集装箱检查系统。
工物系研制的煤灰分测量技术、低温启动器装置等的成果转化都取得了新进展。2005年，为了促进学科发展、促进公共安全科技成果的转化，组建了以开发公共安全产品为主的辰安伟业科技有限公司。
在这一阶段，实验室水平进一步提高，且数量增加。新建成了“等离子体科学与聚变实验室”，“公共安全科学与技术实验室”。“电磁兼容实验室”等。“粒子技术与辐射成像实验室”被定为国家教育部重点实验室，“物理分离实验室”被评为清华大学一级实验室。各实验室都新增加了很多先进的仪器设备。
七、个人感受。
工物系的科技成果成绩斐然，，而它在科研体制方面的探索业是有很多优秀成果的，如系管教学、所管科研的新型体制的建立，定向生培养模式以及与时俱进地调整专业设置、更好地适应社会和国家需要等等，都极有借鉴意义。这些也是工物系领导和教师地智慧结晶。而科学建制对科技发展的影响是巨大的，我们可以从过去的科技史资料中得到这一启示。
当然，我认为工物系还应当在一些方面进行改进。作为大一学生，我不可能深入了解到科研、管理方面的内容，只能就教学方面从我作为学生的角度谈一点感受。我认为工物系应当在大一上下学期都增加一两门专业概论性质的课程，而不是推迟到暑假小学期时才开始。这样能让学生更早、更清楚地认识自己将来所从事地专业，了解其需求的各种能力，更有针对性地指导自己平时地学习。这样的话我想大家的积极性和效率会更高；其二，我认为系里应当多组织学生参观实验室，简要介绍相关设备的功能、原理和应用，以及实验室的主要科技成果和历史，而不是让学生自己去找，因为没有一个统一的安排与督导，大家可能会很少去关注那些看起来冷冰冰的仪器设备什么的。我认为组织统一参观可以开阔学生视野、启迪学生思维，这对学生的成长时大有益处的;其三，应当尽早（如大一）向学生介绍将来转也的各个研究方向，以便学生心中有底，平时能够更多地去了解自己感兴趣的方向，对将来选择那个方向结合自身特点作出更为合理的判断，从而避免掉推研时在短期内盲目地去跟风，既不了解研究方向，也不知道自己地兴趣点。
工物系已成立五十多年了，五十多年以来，在工物系工作过的教职工上千人，在工物系学习过地学生近万人，系友中有23名两院院士，13名共和国将军，一批党和国家领导干部、海内外学者、企业家，还有一大批在国防和国家重点单位的各种岗位上辛勤奉献、成绩卓著的无名英雄。工物系书写了半个世纪的辉煌篇章。
在新的征途上，我想工物系一定能够做出更大的贡献！祝福工物……

工物系 核71班 马晓
2007011769

参考书目：
《清华大学工程物理系建系50周年纪念文集》 王金爱/刑振华/戚群力主编 2006年9月
《清华大学与中国近现代科技》 杨舰/戴吾三主编 清华大学出版社 2006年1月

徐卫东的主要论文

SCI：Li J, Xu W, Xu L, Liang Z. Hip resurfacing for the treatment of developmental dysplasia of the hip. Orthopedics, 2008 Dec;31(12):1199.（IF 0.594）Li J, Xu W, Xu L, Liang Z. Hip resurfacing arthroplasty for ankylosing spondylitis. J Arthroplasty. 2009 Dec;24(8):1285-91.(IF 1.787)Zhang X, Xu W, Li J, Fang Z, Chen K. Large-diameter metal-on-metal cementless total hip arthroplasty in the elderly. Orthopedics. 2010 Dec 1;33(12):872.（IF 0.594）Chen R, Yao L, Meng T, Xu W. The association between seven ERAP1 polymorphisms and Ankylosing Spondylitis susceptibility: a meta-analysis involving 8,530 cases and 12,449 controls. Rheumatol Int. 2012 Apr; 32(4):909-14. (IF 1.493)Xu WD, Li J, Zhou ZH, Wu YS, Li M. Results of hip resurfacing for developmental dysplasia of the hip of Crowe type I and II. Chin Med J (Engl).2008 Aug5;121(15):1379-83.（IF 0.952）Wang JG, Xu WD (Coordinate first author), Zhai WT, Li Y, Hu JW, Hu B, Li M, Zhang L, Guo W, Zhang JP,Wang LH, Jiao BH. Disorders in angiogenesis and redox pathways are main factors contributing to the progression of rheumatoid arthritis: a comparative proteomic study. Arthritis Rheum. 2012 Apr;64(4):993-1004.（IF 7.477）Xu L, Sun Q, Jiang S, Li J, He C, Xu s in gene expression profiles of the hip joint ligament of patients with ankylosing spondylitis revealed by DNA Rheumatol. 2012 Oct; 31(10):1479-91. (IF 2.0)Chen B, Li D, Xu ation of ankylosing spondylitis with HLA-B27 and ERAP1: pathogenic role of antigenic Hypotheses. 2013 Jan; 80(1):36-8. (IF 1.15)Sun QW, Jiang SM, Yang K, Zheng JM, Zhang L, Xu WD. Apigenin enhances the cytotoxic effects of tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand in human rheumatoid arthritis fibroblast-like synoviocytes, Mol Biol Rep, 39(5), 5529-5535, 2012 (IF 2.929)Wang C, Xu W (Coordinate first author), He S, Gu S, Zhao Y, Zhang J, et al. Differences in postoperative quality of life between adolescent patients with idiopathic scoliosis residing in urban and rural environments. Spine (Phila Pa 1976). 2010 Mar 15;35(6):652-6. (IF 2.159)Yuan HF, Xu WD, Hu HY. Young Chinese doctors and the pressure of publication. Lancet. 2013 Feb 2; 381(9864):e4 (IF 39.06)Zheng W, Li J, Zhao J, Liu D, Xu W. Development of a Valid Simplified Chinese Version of the Oxford Hip Score in Patients With Hip Osteoarthritis. Clin Orthop Relat Res. 2014 May;472(5):1545-51. (IF 2.787)Li J, Zheng W, Zhao J, Liu D, Xu W. Total Hip Arthroplasty for Femoral Neck Fractures in Patients with Neurological Conditions using Large-Diameter Metal-on-metal Prosthesis. Indian J Orthop. 2014 Nov;48(6):605-11. (IF 0.737)He C, Li J, Xu W. Mutations in the B30.2 domain of pyrin and the risk of ankylosing spondylitis in the Chinese Han population: a case-control study. Immunol Lett. 2014 Nov;162(1 Pt A):49-52. (IF 2.337)Zhao J, Zheng W, Zhang C, Li J, Liu D, Xu W. Radiographic Hip Involvement in Ankylosing Spondylitis: Factors Associated with Severe Hip Diseases. J Rheumatol. 2014 Nov 1. (IF 3.173)Qin Y, He LD, Sheng ZJ, Yong MM, Sheng YS, Wei Dong X, Wen Wen T, Ming ZY. Increased CCL19 and CCL21 levels promote fibroblast ossification in ankylosing spondylitis hip ligament tissue. BMC Musculoskelet Disord. 2014 Sep 26;15:316. (IF 1.898)Zhao J, Li J, Zheng W, Liu D, Sun X, Xu W. Low body mass index and blood loss in primary total hip arthroplasty: results from 236 consecutive ankylosing spondylitis patients. Biomed Res Int. 2014;2014:742393. (IF 2.706)Xu WD, Yang XY, Li DH, Zheng KD, Qiu PC, Zhang W, Li CY, Lei KF, Yan GQ, Jin SW, Wang JG. Up-regulation of fatty acid oxidation in the ligament as a contributing factor of ankylosing spondylitis: A comparative proteomic study. J Proteomics. 2015 Jan 15;113:57-72. (IF 3.929)Yang MY, Yuan HF, Miao MY, Xu WD. The osteogenic potential of ligament fibroblasts is greater in patients with ankylosing spondylitis than in patients with osteoarthritis. Z Rheumatol. (IF 0.456)中文核心期刊童文文, 李甲, 徐卫东. 蛋白聚糖诱导小鼠脊柱关节炎模型的研究进展. 第二军医大学学报 2015，已有校样稿何涛, 徐卫东. 强直性脊柱炎的分子免疫机制研究进展. 中华风湿病学杂志 2014高金巍, 李大河, 杨生生, 缪明永, 徐卫东. 铬离子对成骨细胞的毒性及对Tnfrsf17基因的影响. 毒理学杂志 2014; (3)杨木易, 徐卫东. 髋关节置换术后金属离子相关问题的研究进展. 中华关节外科杂志·电子版 2014; 8(4): 527-531赵金柱, 李大河, 徐卫东. 强直性脊柱炎生物样本库的建立及意义. 中华风湿病学杂志 2014; 18(7): 498-500杨峰, 徐卫东, 赵金柱, 李甲, 徐凌. 改进型Tri-lock骨保留假体的短期临床应用研究. 中华关节外科杂志·电子版 2014; 8(1): 38-44杨钦, 徐卫东. 白细胞介素-17在强直性脊柱炎炎症形成中的作用. 中华风湿病学杂志. 2013年第17卷1期: 55-57徐卫东, 梁志民, 袁恒锋. 强直性脊柱炎滑膜细胞培养上清液对韧带成纤维细胞成骨分化的影响. 中华关节外科杂志·电子版 2012; 6(5): 57-60陈彬, 徐卫东. 强直性脊柱炎的易感基因研究. 中华关节外科杂志·电子版 2012; 6(5): 77-79李大河, 徐卫东. 全髋关节置换术治疗强直性脊柱炎的临床问题及研究进展. 中华关节外科杂志·电子版 2012; 6(4): 65-68李大河, 徐卫东. 血管内皮生长因子与强直性脊柱炎骨损伤. 中华风湿病学杂志 2012;16(9): 633-635陈彬, 徐卫东. 强直性脊柱炎发病机制与内质网氨肽酶1的相关研究. 中华风湿病学杂志 2012;16(9): 636-638陈彬, 徐卫东. 强直性脊柱炎的遗传学研究. 中华风湿病学杂志 2012; 16(8): 567-570

在FPGA上快速实现MD5算法的新方法论文

在FPGA上快速实现MD5算法的新方法论文

摘 要 文章介绍了一种在FPGA上快速实现MD5算法的新方法，给出了优化设计的原理、实现的具体方法及其重要模块的设计实现方案。

关键词 MD5；FPGA；Verilog语言；集成电路；关键路径

1 引言

随着电子商务和网络通信的发展，网络信息安全的重要性越来越显著，信息加密、数字签名、数据的完整性认证、身份验证等成为信息安全领域的重要内容。MD5算法本身是为数字签名应用而设计的，随后也应用在信息验证技术当中。作为应用最广泛的安全散列算法，MD5算法的高效实现就成为研究的需要，MD5算法本身可以采用软件实现，但其性能受到处理器件性能的制约不能满足网络通信带宽日益增长的要求，因而通过硬件实现高速MD5 运算就成为需要。

2 MD5算法介绍

MD5 算法可以对任何长度不超过 264二进制位的消息产生128 位的单向散列消息摘要输出， RFC1321 标准中的MD5 算法主要步骤如下：

在一些初始化处理后，MD5以512位分组来处理输入文本，每一分组又划分为16个32位子分组。算法的输出由四个32位分组组成，将它们级联形成一个128位散列值。

（1）附加填充比特：填充消息使其长度恰好为一个比512位的倍数仅小64位的数。即对报文进行填充使报文的长度(比特数)与448模512同余。填充方法是附一个1在消息后面接所要求的多个比特0。

（2）附加长度值：在其后附上64位的消息长度（填充前）。如果消息长度大于 264，仅使用该长度的低64比特。这样，该域包含的长度值为初始长度模264 的值。

这两步的作用是使消息长度恰好是512位的整数倍（算法的其余部分要求如此），同时确保不同的消息在填充后不相同。

（3）初始化寄存器：四个32位初始化变量为：

它们也被称为链接变量（chaining variable）

（4）进行算法的主循环：这一步是算法的核心，它是一个包含四个大循环的64步函数，四个大循环结构相同，但每次使用的逻辑函数不同，每一个大循环由对512比特的16步操作组成，即每16步为一轮大循环。

每次操作如下(设 Ai+1、Bi+1 、Ci+1 、Di+1 为第 +1个时钟周期时打入寄存器的值)：

以一下是每轮中用到的四个非线性函数（每轮一个）。

常数ti可以如下选择：在第i步中，ti是4294967296*abs(sin(i))的整数部分，i的单位是弧度。Wi是512位消息分组中的一个，Si是每次循环移位的次数。对每次而言也是固定的常数。

（5）结果输出：所有64步完成之后，将第64步的输出加到四个初始化变量上作为新的初始化变量，进行下一个512比特分组的运算，直到所有分组处理完毕，单次操作图如下：

图1. MD5算法单步操作图

3 算法优化

由上图可以看到，硬件实现时，MD5算法每一步操作中的关键路径在于B的求取（其他三个变量都是直接传递），这个关键路径包括了四个模 232加法运算、三输入变量的逻辑运算、"两个查找表运算及一个循环左移运算，而在FPGA设计中，加法运算最为耗时，四个加法运算至少需要三个加法器级联完成，加法运算严重制约了整个操作的速度，可见要加快算法运行速度就必须在简化这一关键路径上下工夫，经过观察我们发现，在

中 对每个周期都是已知的常数，是输入的512比特的一个32位分组，这样，在512比特输入初始化完成后，也可看作固定常数，

Ai是第i时钟周期里寄存器D 的值，而 Di的值又是第i-1周期里的Ci-1 ，即Ai 的`值是第i-1周期里Ci-1的值。

若在第i周期设中间寄存器变量 ，并令

那么在第i+1周期，

就可以表示为

操作就可以用下面几个式子代替：

其中， Ai+1没有参与任何运算，因此上式可以接着化简为

这样一来，原来一个周期内需要完成三级加法和相应的组合逻辑，现在只需要完成两级加法和部分组合逻辑就行了，大大提高了算法速度，只要在运算开始时加－个周期的初始化即可，简化后的系统框图如下：

图2. 改进后的单步操作图

4 结果比较

由上文中的算法分析部分不难看出，传统的实现方式关键路径是3级32比特加法器延迟和组合逻辑的延迟，而改进的实现方式减少了一级加法器的延迟，并把组合逻辑的延迟分散到不同路径上，因此，采用改进的实现方式大约可以将速度提高到原来的1.5倍左右。同时，为了实现数据的初始化，需要提前一个周期计算出寄存器A的值，因此整个算法的实现需要65个周期。我们采用 VerilogHDL 描述，选择Altera Stratix II EP2S15F672C5 FBGA芯片，在QuartusII6.0上验证通过。由于在FPGA中，连线延时也很关键，而这部分延时不能像加法延时那样通过预先计算并存储在寄存器中来消除一部分，所以实际的MD5改进算法与传统型相比较，速度的提高约为1.3，资源方面由于只是增加了一个时钟节拍，寄存器数量和组合逻辑并没有增加，所以改进型在资源方面和传统型相当。下表为算法改进前后在资源、频率、流量上的比较。

表1. 改进前后资源比较

5 结束语

由表1可见，改进型MD5算法实现，使用的资源并没有明显增加，但速度的改善十分明显，基本实现了用较少的资源得到较高速率的目标，证明了结构的正确性和合理性。实验结果也说明，这种利用寄存器来减少加法器级联从而减少关键路径的实现方法也可用于一般的FPGA硬件设计中。

参考文献

[1] . The MD5 Message-Digest Algorithm，RFC1321 1992。

[2] Jarvinen K， Tommiska M，Skytta re implementation analysis of the MD5 hash Sciences，’dings of the 38th Annual Hawaii International conference on 03-06 Jan.2005:298

[3] Bruce Schneier. 应用密码学.北京：机械工业出版社，2000：188～194

[4] William Stallings. 密码编码学与网络安全：原理与实践.北京：电子工业出版社，2001: 216～222。

[5] 夏宇闻.Verilog 数字系统设计教程.航空航天大学出版社，2005