Mason学长聊留学，旨在为大家提供更加全面、深入的导师解析和科研辅导！每期我们会邀请团队的博士对中国香港/中国澳门/新加坡各个领域的教授导师进行详细解析，从教授简介与研究背景 / 主要研究方向与成果分析 / 研究方法与特色 / 研究前沿与发展趋势 / 对有意申请教授课题组的建议这五个方面，帮助大家更好地了解导师，学会申请！
一、教授简介与研究背景
Prof. Yang Yaowen现任新加坡南洋理工大学（Nanyang Technological University, NTU）土木与环境工程学院（School of Civil and Environmental Engineering, CEE）教授，并担任终身学习（学术）副校长助理。他是结构与岩土监测、小型能量收集等多个领域的领军研究者，专注于结构健康监测、振动能量收集、超材料以及结构动力学中的不确定性分析等前沿课题。Prof. Yang的研究成果丰硕，迄今为止，他已获得超过1200万美元的研究资助，并在国际期刊和会议上发表了超过280篇论文。
Prof. Yang的学术背景极为深厚，本科和硕士毕业于上海交通大学，随后在南洋理工大学获得博士学位，并在该校展开了长期的科研和教学工作。他不仅在学术领域取得了卓越的成就，还积极推动科研成果的产业化，创立了Syswell Technology Pte Ltd，这是一家专门提供岩土、结构及建设过程监测和决策系统解决方案的公司。
Prof. Yang的研究领域包括智能传感技术、能量收集、超材料的振动控制与能量收集，以及人工智能在土木工程中的应用。他的研究不仅在学术界享有盛誉，还推动了土木工程领域的技术进步，特别是在基础设施监测和能量收集技术的创新性应用上。
二、主要研究方向与成果分析
Prof. Yang的研究涵盖了多个前沿领域，主要集中在结构健康监测、能量收集、超材料及人工智能在土木工程中的应用等方向。以下是对他的主要研究方向和代表性成果的详细分析。
2.1 结构健康监测与岩土监测
结构健康监测（Structural Health Monitoring, SHM）是土木工程中的一个重要领域，旨在通过传感器和数据分析技术，实时监控结构的健康状态，从而避免灾难性事故的发生。Prof. Yang的研究在这一领域处于国际前沿，尤其是在智能传感器技术的开发和应用方面。他开发了基于光纤传感技术的嵌入式光纤传感系统，用以监测隧道衬砌等结构的应变情况。2023年，他与团队合作发表的文章《Experimental study on strain of SFRC tunnel lining segments using a comprehensive embedded optical fiber sensing system》（发表于《Measurement》期刊）详细介绍了这一系统的实验研究成果。这一系统的优势在于其高精度和广泛的应用潜力，尤其适用于复杂的地下基础设施环境。
此外，Prof. Yang还在隧道建设和操作期间的衬砌性能监测方面展开了深入研究。他领导的多个研究项目，如“基于智能数字孪生框架的地下交通基础设施监测与管理”，结合了先进的建模和数据分析技术，力求通过数字孪生技术实现基础设施的实时监测和预测性维护。这类研究不仅提高了基础设施管理的效率，还减少了维护成本和运营风险。
2.2 能量收集与振动能量收集技术
能量收集（Energy Harvesting）是将环境中的振动、热能、风能等转化为电能的技术，尤其在远程监测系统中具有广泛的应用前景。Prof. Yang在这一领域的研究集中于利用智能材料（如压电材料和摩擦电材料）收集振动能量。他与团队开发的风能收集混合纳米发电机可以在超宽风速范围内保持高效的能量输出，这一成果发表于2023年的《Nano Energy》期刊。该发电机利用基于旗帜型的设计，通过涡流激励实现高效的能量收集，展示了纳米发电技术在微型风能收集中的巨大潜力。
Prof. Yang的另一项代表性研究是多自由度摩擦电能量收集器，该技术结合了非线性冲击和多谐振方法，实现了宽频带能量收集。这一创新性设计克服了传统能量收集器频带窄、效率低的问题，为振动能量收集技术的实际应用提供了新的解决方案。相关研究成果已发表在《Applied Energy》期刊上，并获得了广泛的学术认可。
2.3 超材料与振动控制
超材料（Metamaterials）是一类具有特殊物理性质的人工材料，能够实现自然界中无法实现的波传播特性。在振动控制和能量收集领域，超材料的应用具有极大的潜力。Prof. Yang在这一领域的研究集中于利用超材料进行振动控制和能量收集。他开发的零热膨胀超材料可以在宽频带范围内实现振动抑制，这一研究成果发表于《International Journal of Mechanical Sciences》期刊。
此外，Prof. Yang的团队还探索了局部谐振器刺激的极化转变在超材料中的应用。通过引入局部谐振器，他们成功实现了拓扑界面状态的形成，从而在结构中实现了高效的振动控制。这一研究在理论和实验上均取得了显著进展，为未来的振动控制技术提供了新的理论基础。
2.4 人工智能在土木工程中的应用
随着人工智能（AI）技术的快速发展，Prof. Yang将其应用于土木工程中，特别是在基础设施监测和管理方面。通过结合物理模型和数据驱动模型，Prof. Yang的团队开发了基于物理信息的AIoT（人工智能物联网）框架，用于结构健康监测。这一框架不仅能够实时监测结构状态，还能通过数据分析预测潜在的结构损伤，从而实现基础设施的预测性维护。
Prof. Yang的研究还包括利用上下文感知的多变量时间序列建模来监测地下交通基础设施的状态。通过综合运用AI技术和多元数据分析模型，团队能够更准确地预测基础设施的健康状况，并提出相应的维护建议。这类研究在提高基础设施管理效率、延长使用寿命方面具有重要的应用价值。
2.5 智能传感器与光纤传感技术
智能传感器是结构健康监测中的核心技术之一，Prof. Yang开发的多项传感器技术已被广泛应用于结构和岩土监测中。特别是他发明的基于光纤干涉的高精度倾角仪，能够实现超高灵敏度的角度测量，相关研究成果发表在《IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement》期刊中。此外，他还开发了一种基于自由光谱范围扩展的光纤干涉传感解调方法，极大提高了光纤传感器的解调精度和范围。
这些传感技术在复杂结构（如隧道、桥梁等）的健康监测中发挥了重要作用，尤其是在应对大规模基础设施工程中传感器布设困难的情况下，光纤传感技术显示出了其独特的优势。
三、研究方法与特色
Prof. Yang的研究方法具有高度的创新性和多学科交叉的特点，以下是其研究方法和特色的总结。
3.1 多学科交叉与创新
Prof. Yang的研究涉及多个学科，包括土木工程、材料科学、物理学、电子工程和人工智能等。他通过将这些学科的理论和技术结合，创造性地解决了土木工程中的诸多难题。例如，他将超材料和振动控制理论应用于结构健康监测和能量收集领域，通过开发新型智能材料和结构，实现了传统方法无法达到的性能提升。
这种跨学科的研究方法不仅推动了土木工程领域的技术进步，还开拓了多个学科之间的协作空间，为未来的科研提供了新的思路。
3.2 理论与实验相结合
Prof. Yang的研究不仅注重理论模型的构建，还强调实验验证的重要性。在能量收集和超材料研究中，他通过大量的实验数据验证了理论模型的准确性。例如，在风能收集混合纳米发电机的研究中，团队通过实验验证了其在不同风速下的稳定性和高效性。这种理论与实验相结合的研究方法，确保了研究成果的可靠性和应用性。
3.3 实际应用导向
Prof. Yang的研究具有很强的应用导向性，他的许多研究成果已经成功转化为工业应用。例如，他创立的Syswell Technology公司，专门提供基于传感技术的岩土和结构监测解决方案，为实际工程提供了高效可靠的监测手段。此外，他的研究团队开发的智能传感器和能量收集技术，也为远程监测系统提供了自主供能的解决方案，极大地提升了监测系统的稳定性和持续性。
这种注重实际应用的研究风格，使得Prof. Yang的研究不仅在学术界具有重要影响力，还在工业界获得了广泛认可。
3.4 团队合作与国际合作
Prof. Yang的研究团队包括多名博士后、博士生和硕士生，他非常注重团队合作，鼓励成员之间的跨学科交流与合作。此外，他还与多个国际顶尖研究机构保持密切合作，积极参与国际学术交流。这种团队合作与国际合作的研究模式，不仅提升了研究的深度和广度，还为学生提供了宝贵的国际化科研平台。
四、研究前沿与发展趋势
4.1 结构健康监测的智能化与自动化
随着人工智能和物联网技术的发展，结构健康监测正朝着智能化和自动化方向发展。Prof. Yang的研究在这一领域处于前沿，他提出的基于AIoT的结构健康监测框架，结合了物理模型和数据驱动模型，能够实现自主监测和实时分析。这一技术的发展将极大提升基础设施的管理效率，并为未来的智慧城市建设提供技术支撑。
未来，随着5G和边缘计算技术的成熟，结构健康监测系统将更加智能化，能够实现更大规模、更复杂结构的实时监控和预测性维护。Prof. Yang的研究为这一发展方向提供了坚实的技术基础。
4.2 能量收集技术的多样化与高效化
能量收集技术在物联网设备中的应用前景广阔，未来的发展方向将集中于多源能量收集与能量转换效率的提升。Prof. Yang的研究在这一领域具有重要的引领作用，尤其是他开发的多自由度摩擦电能量收集器，为宽频带能量收集提供了新的解决方案。未来，随着智能材料技术的发展，能量收集器将能够从更多的环境能量源（如热能、光能）中获取能量，并实现更高效的转换。
4.3 超材料在土木工程中的应用
超材料的特殊物理性质使其在振动控制、能量收集等领域具有广泛的应用潜力。未来，随着超材料技术的不断发展，其在土木工程中的应用将更加广泛。Prof. Yang的研究已经展示了超材料在振动抑制和能量收集中的巨大潜力，未来的研究将进一步探索超材料在复杂结构中的应用，特别是在高层建筑、桥梁等大型基础设施中的振动控制和结构健康监测。
4.4 人工智能对基础设施管理的变革
人工智能技术正在迅速改变土木工程领域的基础设施管理模式。Prof. Yang的研究表明，结合物理模型和数据驱动模型的人工智能技术，能够极大提升基础设施的监测精度和管理效率。未来，人工智能将进一步与大数据、物联网技术相结合，实现基础设施的全面智能化管理。这一发展趋势将为城市基础设施的长期健康运行提供技术保障。
五、对有意申请教授课题组的建议
对于有兴趣申请Prof. Yang课题组的学生，以下几点建议可以帮助你更好地准备申请：
5.1 具备扎实的专业知识
Prof. Yang的研究涵盖了多个学科，申请者需要具备扎实的土木工程、材料科学、物理学或电子工程的专业知识。尤其是在结构健康监测、智能传感器技术和能量收集等领域，申请者应具备较强的理论基础和实验技能。
5.2 熟悉智能材料与传感技术
由于Prof. Yang的研究涉及大量智能材料和传感技术的应用，申请者应具备相关领域的知识，特别是对光纤传感技术、压电材料和摩擦电材料的了解。此外，具备实验经验和数据分析能力的申请者将在研究中占据优势。
5.3 展现科研潜力与主动性
Prof. Yang非常重视学生的科研能力和创新精神。因此，申请者需要展示出对科研的浓厚兴趣和独立思考的能力。在申请材料中，可以突出你在本科或硕士阶段参与的科研项目，尤其是那些与结构健康监测、能量收集或超材料相关的研究经历。
5.4 申请前的充分准备
在申请前，建议仔细阅读Prof. Yang的研究论文和项目报告，了解他的研究方向和最新进展。通过查阅文献，你可以更好地理解Prof. Yang的研究思路和方法，从而在申请材料中展示出你对这一领域的深刻理解。此外，如果有机会，可以尝试联系Prof. Yang，表达你对其研究的兴趣，并询问课题组是否有适合你的研究项目。
5.5 申请材料的准备
申请者需要精心准备申请材料，包括个人陈述、推荐信和成绩单。在个人陈述中，明确表达你对Prof. Yang研究方向的兴趣，结合你自身的学术背景和科研经历，突出你能够为课题组带来的贡献。此外，推荐信应选择了解你科研能力的导师或教授撰写，确保其能够客观评价你的学术潜力和科研能力。
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