长余辉发光材料是一种能储存外界激发光能量、在激发光停止激发后仍能持续发光的材料。由于其长余辉寿命、无需原位激发、无组织背景信号干扰和高信噪比等优点，纳米长余辉发光材料广泛应用于生物医学检测、生物成像和肿瘤治疗领域。本文综述了近年来纳米长余辉发光材料在生物医学检测、生物成像和肿瘤治疗（化疗、光热治疗、光动力治疗和免疫治疗）方面的应用进展，并进一步探讨了其在生物医学应用中所面临的挑战，对其未来的发展趋势也进行了展望。

在深海原位环境下精确捕获和收集单个目标微生物是当前深海微生物研究中的一大挑战。设计了一个应用在深海环境中的光镊捕获系统方案，系统包含光镊模块、微流控芯片、耐压外罩等部分，可实现原位捕获收集深海微生物。建立了位于南海北纬18°附近，1.5 km深处的海水折射率模型，预估了深海对光镊系统激光功率的损耗。使用T矩阵法计算对比了光镊在深海中和陆地上的纯水中对不同折射率和不同大小的球形微生物的捕获力。结果表明，相比于纯水中，光镊在1.5 km的深海中的最大轴向捕获力平均降低了25%，最大横向捕获力平均降低了20%。本研究可为未来基于光镊技术开发的深海微生物分选设备的下海实验提供参考。

核辐射场区全覆盖路径规划对于辐射环境下区域作业者的辐射安全有重要意义。本研究基于生物启发神经网络算法，提出一种进行辐射剂量最优控制的全覆盖路径规划算法。首先，利用福岛核电站部分地形以及蒙特卡罗粒子输运程序分别构建模拟核辐射场区的障碍物分布和辐射剂量场，然后，采用Python语言进行算法仿真试验，模拟核辐射场区的每一个栅格定义为一个神经元，建立起生物启发神经网络，将栅格剂量率与神经元活性耦合实现路径规划的辐射剂量最优控制，分别采用单个、4个和8个移动单元进行仿真试验。结果表明：单个移动单元的规划路径在实现100%覆盖率，4%覆盖重复率的同时，能够优先覆盖低剂量区，延后覆盖高剂量区，实现了过程剂量和累积剂量的最优控制。为提高全覆盖的时间效率和获得更低的单体累积剂量，对算法进行多单元协同搜索的改进，结果表明：4单元和8单元仿真的覆盖重复率分别为5.72%和6.29%，1单元、4单元和8单元仿真完成全覆盖时间分别为30 min、9 min和4 min，时间效率成倍提高；最大单体累积剂量分别为4.11×10^-3 mSv、1.28×10^-3 mSv和0.85×10^-3 mSv，也在显著降低。本文提出的算法能实现过程剂量和累积剂量最优控制的全覆盖路径规划，另外算法可以协同规划多单元路径，显著降低单体累积剂量，对辐射环境下区域作业的辐射防护有重要意义。

在生物特征识别技术的研究中，软特征的集成实验一直采用主特征之间的集成实验模型。软特征在适用范围、识别能力等方面与主特征有很大差别，直接使用主特征之间的集成机制无法有效地挖掘和利用软特征中的区分性信息，造成实验结果不够理想和准确。基于此，该文深入分析软特征的特性，提出“有效的互补性”和“个性化集成”两点集成要求，并在量化有效的互补性基础上，结合“最小错误率”目标，利用最小二乘法为每一个用户建立局部集成模型。将集成模型用于人脸识别和指纹识别两个实验场景，验证了该文对问题分析的合理性以及所提方法在提高识别准确率方面的有效性。