原子物理学研究原子的结构、运动规律及相互作用的物理学分支，主要研究领域有：原子的电子结构、原子光谱、原子之间或与其他物质的碰撞过程和相互作用。电磁场理论是研究电磁场中各物理量之间的关系及其空间分布和时间变化的理论。库仑定律揭示了电荷间的静电作用力与它们之间的距离平方成反比。安培等人又发现电流元之间的作用力也符合平方反比关系。麦克斯韦全面地总结了电磁学研究的全部成果，建立了完整的电磁场理论体系。以麦克斯韦方程组为核心的电磁理论，是经典物理学最引以自豪的成就之一。本课题将从深入解析高能原子物理及电磁理论的研究现状和前沿动态。

力学分析对于土木工程的安全性至关重要，作为基本的结构力学也是土木工程专业及相关专业必修的一门重要的基础课。本课题通过典型结构类型，如梁、桁架、拱和刚架等的介绍和力学分析，学生建立基本的结构受力分析和计算原理。并与实际生活中工程结构案例联系起来，获取直观的力学在工程实践中的应用机理。通过学习，让学生对于土木工程中的常见结构有专业的理解；培养学生的力学思维；培育学生的卓越工程师素养；激发学生的探索和创新能力。

转基因生物技术是在特定生物物种基因组导入外源基因并使其有效地表达相应产物的新型育种技术，转基因食品是利用转基因生物技术获得的转基因生物品系，并以该转基因生物为直接食品或为原料加工生产的食品。转基因技术在给人类社会带来巨大经济效益和社会效益同时，也潜在着危险，引发人们对于健康问题、环境问题、伦理问题和国家安全的争议。本课题将从生物学角度探讨转基因食品的安全性问题以及生物多样性问题，培养学生的科学思维。

地球资源与遗产保护以保护环境，崇尚自然为宗旨，是建立在人与自然协调 发展的生态人文与地质景观的自然关系基础上，保护和开发地质旅游资源。本课题将使学生们初步掌握地质学基础知识，了解由地质作用形成的各种典型的地质地貌，如火山、地震、喀斯特、丹霞、石林、化石产地等遗迹，对地质公园、地质灾害等运用地质学知识进行评价。研究地球历史时期的地质现象对于开展保护自然生态环境、增进地球科普知识和发展地质旅游具有重要的意义。

线性方程组是各个方程关于未知量均为一次的方程组，线性方程组有广泛应用，是最简单也是最重要的一类代数方程组。大量的科学技术问题，最终往往归结为解线性方程组，因此线性方程组的数值解法在计算数学中占有重要地位。本课题不仅讲解线性方程组的多种求解方法，还与学生一起探讨线性方程组的优化求解方案，开拓学生的数学思维。

大自然中充满了科技灵感，也隐藏着科技革命的火种，仿生材料学，一门建立在对自然深刻研究之上的学科。当代高新技术的发展瓶颈，很大程度上是由于材料料的限制。 仿生材料学，是集化学、物理、材料学、生物学为一体的新型交叉学科，为各行业的底层材料技术突破提供了无限的希望。本研究中，将根据自然界中荷叶、竹子、黑麦草等植物表面所具有的的功能，研究其机理，同时结合化学、材料学、物理力学的基本思维和重要理论，进行仿生制造尝试，从跨学科角度探索 仿生材料学的发展前景。

2020年元月，本该是阖家团圆欢度农历春节之际，一场突如其来的疫情席卷中国大地，并在全国大范围内传播。为了抵抗疫情，全国大部分地方采取了封城封区措施。疫情正值春节假期，全国人民都不能出门，宅在家中上网打游戏。在这种背景下，全国骨干网的数据流量暴增，对通信网络的需求愈发强烈。本项目研究如何构建大容量高速光纤通信系统，从而满足疫情期间高速增长的数据流量对通信网络的传输需求。

计算机视觉与图像视频理解是当前人工智能领域当中发展最迅速，技术更新最快，使用场景最广泛的技术之一，在网络多媒体应用（抖音、头条、快手、百度等）、服务机器人、智慧城市（视频监控、行人识别、行为分析与预警、智能医疗诊断）、自动驾驶、智能终端（手机、智能摄像头、无人机等）、遥感信息处理（高精地图、遥感成像与识别）等新兴科技领域和产品当中都有广泛的应用。计算机视觉与图像视频理解在各类场景中的大量使用，反过来又极大地促进了计算机视觉学科的自身发展，体现了蓬勃的活力。

本课题着重介绍计算机视觉与图像理解的基础理论与方法，系统介绍如何从视觉内容中提取颜色、纹理、形状等信息，讲解视觉几何基本概念，介绍如何对视觉场景进行结构化分析、实现标定、匹配和运动估计，介绍图像视频深度学习方法进而图像\视频的分类、目标检测、场景理解的关键技术。