容错深度学习加速器跨层优化

容错深度学习加速器是保障高可靠深度学习的基石,也是深度学习应用于安全关键领域如宇航、机器人等面临的一个关键环节.然而,深度学习计算和访存都非常密集,传统基于冗余计算的容错方法直接应用于深度学习加速器的容错设计会导致严重的功耗、芯片面积等硬件资源开销.为此,从神经元计算任务和神经元的数据位宽2个维度挖掘深度学习模型对于故障的敏感度差异,并利用这些差异从架构和电路层分别对于敏感的部分提供更多的保护以降低容错代价.同时,利用深度学习自身的容错特性,通过限制量化缩小电路层需要保护的电路逻辑规模.最后,利用贝叶斯优化协同优化算法、架构和电路的跨层设计参数,在保障深度学习可靠性、精度以及性能的前提下,最小化硬件资源开销.

植食性昆虫利用唾液腺适应寄主植物防御机制研究进展

植食性昆虫与寄主植物在长期协同进化的历程中,两者逐渐演化出丰富多样的防御与反防御机制,其中在植食性昆虫适应植物防御的过程中,唾液腺分泌物起到关键性的作用。本研究从宏观与微观两个层面,揭示植食性昆虫如何利用唾液腺以适应寄主植物防御的作用机理。回顾了昆虫唾液腺分泌物通过干预植物气孔的动态变化、适应植物细胞壁、降解植物防御性化合物等方式调控寄主植物防御的研究进展,探讨了昆虫唾液效应因子以干扰植物早期免疫信号通路、调节植物激素信号通路、与植物免疫蛋白互作等形式应对植物防御反应的内在分子机制。同时,本文依据CRISPR/Cas9、植物介导的RNAi、纳米材料介导的RNAi等新技术的发展,对基于昆虫效应因子开发的虫害防控技术的发展空间进行分析,以期为作物抗性的提高以及害虫综合治理能力的提升提供理论依据与实践指导。

番茄潜叶蛾求偶与交配节律研究

明确昆虫求偶及交配等生殖行为的节律,对于性信息素引诱剂的研发与田间合理应用具有重要的指导意义。本研究对番茄潜叶蛾雌虫的求偶行为和雌雄成虫的交配行为节律进行了探究。结果表明,番茄潜叶蛾雌虫主要在亮期进行求偶,亮期开始前少数个体出现求偶现象,亮期开始求偶率迅速增加,在0.5 h内达到高峰期,高峰期平均求偶率达80%以上。不同日龄求偶率不同,2~3日龄为该虫求偶最活跃龄期。番茄潜叶蛾雌雄间交配主要发生在亮期,亮期0.5 h到达高峰期,交配率达90%,与雌虫求偶高峰期吻合。番茄潜叶蛾雌、雄虫一生均可进行多次交配,雌虫7 d内最高交配4次。相对于雌雄比1∶1,雌雄比1∶2的交配率有所降低,而雌雄比2∶1的交配率和平均交配时长均有所上升。本研究证实了番茄潜叶蛾主要在亮期进行求偶和交配,且求偶和交配行为存在明显的节律性,雌、雄蛾一生均可进行多次交配。

基于FPGA的排序加速方法综述

对于FPGA排序加速来说,各类性能指标的选取与优化至关重要,如延时、吞吐率、功耗、硬件利用率和带宽利用率等.梳理了性能驱动下的排序加速发展脉络,在数据规模、数据类型、算法支持、软硬件协同和新型硬件等方面均取得了进展;分析了在设计、实现、测试等各不同阶段所面临的问题及优化策略,其中归并排序因其自身优良的硬件并行性、可扩展性和控制逻辑简单等特性成为主流.排序加速是与特定应用场景深度绑定的架构设计,进一步从数据库系统加速角度出发,针对数据库排序所面临的资源竞争、数据组织方式、特有操作以及用户请求多样性等问题,分析了其所进行的架构调整.最后针对现有研究的问题及缺陷,从分布式排序加速、数据处理器、高层次综合辅助工具链等方面对未来的发展方向进行了展望.

番茄潜叶蛾行为调控技术研究进展

番茄潜叶蛾Tuta absoluta是对番茄具有毁灭性危害的世界性害虫,2017年入侵我国,并呈扩散蔓延趋势,严重威胁我国的番茄产业。用于防治这一害虫的杀虫剂的不合理使用导致番茄潜叶蛾抗药性不断增加,防效下降,开发新型绿色防治技术迫在眉睫。物理诱控技术和嗅觉行为调控技术是有害生物综合防控体系中的重要组成部分。本文综述了物理诱控(灯光和颜色诱杀)及嗅觉行为调控(性信息素、植物挥发物)技术在番茄潜叶蛾防治中的研究进展。颜色显著影响信息素诱捕器和粘虫板对番茄潜叶蛾的诱杀效果,白色、黑色和蓝色诱捕器田间诱捕的成虫较多。黑色诱虫灯和波长为470 nm的LED灯对番茄潜叶蛾的诱杀效果最佳,且对性诱芯具有增效作用。番茄潜叶蛾性信息素包括主要成分(3 E,8Z,11Z)-十四碳三烯乙酸酯和次要成分(3 E,8Z)-十四碳烯醇乙酸酯,两者含量比约为9∶1,主要组分和次要组分95∶5混合时对番茄潜叶蛾的诱捕效果最佳。相比于其他诱捕器类型,含性信息素诱芯的三角形诱捕器的诱捕效果最佳。番茄潜叶蛾性信息素可广泛用于早期监测预警、大量诱杀和交配干扰。植物挥发物和传统食诱剂挥发物组分影响番茄潜叶蛾的寄主选择和产卵行为,乙酸辛酯、苯乙醛与冰醋酸混合物、冰醋酸与3-甲基-1-丁醇混合物,以及番茄挥发物组分柠檬烯、β-罗勒烯、α-松油烯、δ-榄香烯和(E)-β-石竹烯混合物对番茄潜叶蛾具有引诱作用;苯醌、2-蒈烯、δ-姜黄烯和邻二乙苯是番茄潜叶蛾的产卵刺激剂;而1-氟十二烷、石竹烯、姜黄烯、榄香烯、蛇麻烯、姜烯、2-十三烷酮、2-十一酮、(Z)-丙酸-3-己烯酯、水杨酸甲酯等物质则对番茄潜叶蛾的寄主选择、产卵或生长发育具有不利影响。最后讨论了番茄潜叶蛾行为调控技术存在作用机制不明确、防控效果不稳定、与其他绿色防控技术协同应用技术缺乏等问题,展望了未来可能的研究方向,以期为基于昆虫行为调控的番茄潜叶蛾绿色防治技术研发提供参考。

可持续发展背景下自然风景旅游地旅游环境保护研究

文章针对当前自然风景旅游地旅游环境保护方法对于旅游目的地承载力保护环节较为薄弱,导致旅游目的地承载力缩减较快的问题,提出可持续发展背景下自然风景旅游地旅游环境保护方法:测算旅游生态环境容量,确定旅游目的地的单日最大环境容量以及年度最大容量;然后选择物元评估方法,评估旅游地区污染物承载力。根据上述两部分计算结果,构建旅游环境保护动力学仿真模型,通过参数调试的方式,完成旅游环境保护;构建实验环节。经实验证实,此方法可对旅游环境承载力进行有效控制,实现旅游景区的可持续发展。

关于人才档案社会化管理的思考

随着社会的发展,人才流动日益频繁,人才档案作为记录人才信息的重要载体,其管理方式也亟待改革。现有的人才档案管理方式主要有两种,一种是自主管理,即为用人单位进行单独的人事档案管理;另一种是社会化档案管理,即用人单位委托人才机构进行管理。为了让人才流动更加便捷,就要不断优化人才档案管理。档案社会化管理使人才档案更加集中,更适于简单有效管理。要不断优化人才档案社会管理模式,使人才档案管理更加有序、档案更安全,让档案的服务更加高效便捷。

HyperTree:高并发B+树索引加速器

B+树是关系型数据库中用来加速查询的常用索引结构,通过构建平衡树维护关键属性的顺序.索引提升了数据库查询性能,但其严格的有序关系增加了数据库表的维护开销.特别是在大数据场景下,数据量激增使得索引查询和维序性能进一步下降.如何平衡B+树的查询和维序性能,以及在大数据场景下提升索引查询和维序的效率,对提升索引系统性能具有重要意义.由此设计了一种专用的B+树索引加速系统,对存储和计算进行协同优化,均衡提升索引查询和维序性能.利用内存突发读写高带宽的特性设计规则的树和节点存储格式以提升内存带宽利用效率,设计高效的同构计算架构和多数据通道以提升索引操作并行度.同时设计解耦合的子树结构缓解索引维护时的树读写冲突.实验结果表明,相比于CPU,B+树索引加速系统能够提升系统查询性能超过6.84倍,提升索引维序性能提升超过29.14倍.

一种红火蚁粉剂喷施器械的应用效果分析

红火蚁作为百种最具有破坏力的入侵生物之一,已入侵我国18 a,并遍及12个省区市的579个县(市、区)。粉剂扑杀蚁巢是应急防控红火蚁的一种有力手段,但是其操作方法主要还是采用人工不断地倒粉至蚁巢,存在粉剂喷洒不均匀、消耗量大、人工操作费时、粉剂飘散危害作业者身体健康等问题。本文介绍了一种红火蚁粉剂喷施器械,包括其装置结构、工作零件的设计以及工作原理,比较分析了其田间应用效果。结果表明,储粉仓的装粉量对出粉量无影响,而且该装置扑杀效率明显高于人工撒粉,且防治效果更优。因此,该喷施器械能够快速、便捷、安全地扑杀红火蚁,满足实际应急防控需求。

红火蚁告警信息素2-乙基-3,6-二甲基吡嗪在天然橡胶塞和PVC管载体中的释放规律及田间验证

【目的】明确红火蚁Solenopsis invicta告警信息素2-乙基-3,6-二甲基吡嗪在天然橡胶塞(natural rubber plug,NRP)和PVC管(PVC pipe,PVCP)两种缓释载体中的释放规律,并通过田间试验进行验证。【方法】利用顶空固相微萃取法(headspace solid-phase microextraction,HS-SPME)和气相色谱-质谱联用(gas chromatogram-mass spectrometry,GC-MS)测定2-乙基-3,6-二甲基吡嗪剂量和峰面积之间关系的标准曲线,以及不同剂量的2-乙基-3,6-二甲基吡嗪在这两种缓释载体中分别萃取15,30和60 min时的释放量和释放速率。【结果】在NRP载体中,2-乙基-3,6-二甲基吡嗪的释放速率在同剂量下随萃取时间增加逐渐变慢,10000 ng剂量下萃取15 min分别与萃取30和60 min之间,以及100000 ng剂量下萃取60 min分别与萃取15和30 min之间2-乙基-3,6-二甲基吡嗪的释放量均有显著差异,而相同剂量下不同萃取时间之间的释放动态均存在显著差异。在PVCP载体中,释放速率在同剂量下随萃取时间增加逐渐变快,相同剂量下不同萃取时间2-乙基-3,6-二甲基吡嗪释放量之间均存在显著差异。田间验证发现,在NRP载体中1000 ng 2-乙基-3,6-二甲基吡嗪对红火蚁有显著的诱集作用,随着剂量的升高则对红火蚁的驱避作用越明显。在PVCP载体中,10000 ng 2-乙基-3,6-二甲基吡嗪对红火蚁有显著的诱集作用,且随着剂量升高则对红火蚁的驱避作用越明显。【结论】红火蚁告警信息素2-乙基-3,6-二甲基吡嗪在NRP载体中的释放速率随萃取时间延长逐渐变慢,而在PVCP载体中的释放速率则随萃取时间延长而加快。而且,1000 ng 2-乙基-3,6-二甲基吡嗪搭配NRP载体或10000 ng搭配PVCP载体使用均能用于红火蚁的监测,NRP载体则更适用于红火蚁的快速发现。

浙江省不同地理种群红火蚁主要表皮碳氢化合物的差异性分析

红火蚁(Solenopsis invicta Buren)是一种真社会性昆虫,是世界上最具危险的100种入侵有害生物之一。红火蚁表皮碳氢化合物(cuticular hydrocarbons,CHCs)是其同巢识别的信号物质,对其种群的稳定具有重要作用。目前,已有关于红火蚁主要体表碳氢化合物在近缘种间和不同虫态及品级间的差异比较,但是不同地理种群和红火蚁身体不同部位CHCs组分及其相对比例的差异性却鲜见报道。本文利用气相色谱质谱联用技术(GC-MS)对浙江省温州、丽水及义乌3个不同地理种群红火蚁老龄工蚁的CHCs进行比较分析。结果表明,红火蚁头部CHCs含量最高,达到50%以上,其次是胸部和腹部,而且在其身体各部位之间显著差异,CHCs含量在不同地理种群之间无显著差异。进一步分析CHCs主要组分的相对比例发现,该数值在红火蚁头部表现较为规律,5种主要CHCs中的3-甲基二十七烷和3,9-二甲基二十七烷在不同地理种群之间较为波动,而正二十七烷、13-甲基二十七烷和13,15-二甲基二十七烷在温州和丽水种群之间较为稳定。本研究能为今后揭示遗传及环境因素对红火蚁巢间个体CHCs主要组分的调节机制提供重要参考依据。

面向高能效加速器的二值化神经网络设计和训练方法

针对二值化神经网络加速器计算溢出和乘法器依赖的问题,提出一套二值化神经网络设计及其训练方法.首先设计能够模拟溢出的矩阵乘法,保证模型部署后不丢失准确率;然后优化卷积层和激活函数,缓解溢出总量;再设计移位批标准化层,使二值化神经网络摆脱对乘法运算的依赖,并有效地降低访存;最后针对改进的模型提出基于溢出启发的协同训练框架,确保模型训练能够收敛.实验结果表明,与10个主流的关键词激活方法相比,在准确率无明显损失的情况下,所提方法使片上计算规模减少超过49.1%,并为加速器带来至少21.0%的速度提升.

基于FPGA的软硬件协同的多表哈希连接加速器

多表连接操作难以实现硬件加速。一方面,多表连接请求中表的数目不确定且连接方式多变,这种灵活的计算请求与固定的硬件行为之间存在矛盾;另一方面,多表连接的中间结果随表的增加而扩充,数据结构的管理和维护也要求更高的硬件开销。为支持灵活高效的多表连接计算,本文提出一种软硬件协同的优化方法。软件部分,将多表连接抽象为正向和反向2种计算模式并支持不同方式的多表连接。硬件设计采用访存和计算协同优化的方法:设计一种规则的硬件哈希表结构以提高内存访存带宽;设计支持正反向计算的同构专用计算引擎,配置多数据通道和指令控制系统实现高效的并行运算,提升多表哈希连接的计算效率。实验结果表明,相比中央处理器(CPU)执行表连接操作,单计算引擎能够提升性能9.2~11.0倍。通过多路并行的技术,实现8路并行的多表哈希引擎,能够充分利用板卡片外(DDR)内存带宽,实现相比CPU超过71.1倍的性能提升。

一种新型监测诱饵对红火蚁的诱集效果分析

红火蚁(Solenopsis invicta Buren)是我国最具危险的外来入侵生物之一,对农林业生产、人畜健康、公共安全、生物多样性等均具有严重影响。根据国际上红火蚁防控经验来看,化学防治手段较为成熟,但关键问题还是如何早期发现红火蚁,而诱饵诱集是早发现红火蚁的一种高效方法。本文介绍了一种新型的红火蚁监测诱饵,并比较分析了该新型诱饵与市售火腿肠在诱集效果上的差异。结果表明,两种诱饵在5 min时已经诱集到红火蚁,两者之间的红火蚁数量差异不显著,而在15 min时,诱饵诱集到的红火蚁数量显著多于火腿肠;室外试验发现,新型诱饵与火腿肠的诱集效果无显著差异。鉴于新型诱饵的野外保鲜性、使用成本及操作便利等特点,我们认为新型诱饵更适用于红火蚁的监测调查。

普通大蓟马聚集信息素的分离和鉴定

【目的】普通大蓟马Megalurothrips usitatus是我国华南地区重要的豆科害虫,给我国豇豆种植产业带来巨大损失。开发利用基于聚集信息素的引诱剂是普通大蓟马的绿色防控措施之一,对于普通大蓟马生物防治具有重要意义。【方法】采用Y型嗅觉仪测定普通大蓟马雌雄成虫对其雌虫和雄虫气味源的嗅觉反应;用顶空固相微萃取法(head space solid-phase microextraction, HS-SPME)和溶液浸提法提取普通大蓟马雌雄成虫挥发物;应用气质联用仪(gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS)对收集的气体挥发物和正己烷提取物进行活性成分分离鉴定;应用Y型嗅觉仪测定人工合成聚集信息素组分对雌雄成虫的引诱效果。【结果】行为学试验结果表明,普通大蓟马雄成虫气味源对其雌雄成虫均具有显著的引诱作用,而雌成虫气味源则没有。顶空固相微萃取法和溶液浸提法均可提取雄成虫挥发物主要组分,但顶空固相微萃取法获得的TIC图基线平稳,杂峰少,提取效果优于溶剂浸提法。GC-MS分析结果表明,普通大蓟马雄成虫挥发物中主要含有1种化合物,为反式,反式-金合欢醇乙酸酯[(E,E)-farnesyl acetate],该化合物在雌成虫挥发物中不存在。室内行为学实验结果表明,特定剂量的人工合成的(E,E)-farnesyl acetate对普通大蓟马雌雄成虫均具有显著的引诱作用。【结论】本研究证明了普通大蓟马雄成虫可以释放聚集信息素,并鉴定了其主要组分(E,E)-farnesyl acetate,为应用聚集信息素开展普通大蓟马的监测和诱杀提供了基础。

降低时延测试功耗的有效方法

研究时延测试 (应用 )中的功耗问题 ,提出一种降低时延测试功耗的测试向量排序方法 .该方法利用时延测试向量对之间的海明距离为测试向量对排序 .实验研究表明 :在不降低时延故障覆盖率的前提下 ,测试功耗平均降低 90 %

西花蓟马成虫昼间交配习性和聚集信息素释放节律

【目的】西花蓟马Frankliniella occidentalis是一种毁灭性的世界性入侵害虫,对我国蔬菜和花卉等作物具有重大威胁。为了更好地应用蓟马聚集信息素进行西花蓟马监测和防治,本试验在室内对西花蓟马昼间交配习性、雌雄互作和雄成虫聚集信息素释放节律进行研究。【方法】通过单独配对和群体配对两种方法研究西花蓟马成虫在光照阶段的第1,4,8和12小时4个不同时间的交配行为;采用显微摄像系统研究西花蓟马雌雄成虫间4个不同时间的互作节律;采用固相微萃取法和气质联用仪分析西花蓟马雄成虫聚集信息素两种组分neryl(S)-2-methylbutanoate和(R)-lavandulyl acetate在4个不同时间的释放节律。【结果】西花蓟马成虫在光照阶段的4个不同时间内的交配率、交配历期(持续时间)、雌雄互作次数和雄成虫对雌成虫的交配尝试次数均不存在显著差异,说明交配行为和雌雄互作行为不具有明显的节律性。西花蓟马雄成虫聚集信息素具有引诱活性的neryl(S)-2-methylbutanoate在光照阶段的这4个不同时间的释放率不存在显著差异,其释放节律与西花蓟马成虫的交配相关行为相一致。另一种不具有引诱活性的组分(R)-lavandulyl acetate在光照阶段的这4个不同时间释放率具有显著差异,呈逐渐增高趋势。【结论】本研究证实了西花蓟马成虫在室内光照条件下交配相关行为不存在明显的节律性,其聚集信息素主要引诱成分neryl(S)-2-methylbutanoate的释放亦无明显的节律性。该结果为进一步研究西花蓟马聚集信息素不同组分的行为调控作用提供了理论依据,同时为合理高效地应用聚集信息素进行西花蓟马田间种群动态监测和防控提供指导。

红火蚁昆虫病原微生物资源及其应用现状

红火蚁(Solenopsis invicta Buren)是一种国际重大外来入侵生物,严重危害农林生产、生命健康、公共安全和生态环境,是最具有破坏力的入侵生物之一。随着环保和可持续发展的需要,应用生物防治方法来实现红火蚁的可持续控制,将是未来红火蚁高效防控技术体系中的重要组成部分。昆虫病原微生物对红火蚁控害作用研究较为广泛,已报道的可侵染红火蚁的昆虫病原微生物主要包括病原真菌、病原细菌、病原线虫、微孢子虫、病毒五大类,本文对红火蚁昆虫病原微生物资源、作用机理、影响因子及应用现状进行了综述,旨在为更好地利用昆虫病原微生物防治红火蚁提供指导。

植物次生代谢物质对蓟马的行为调控作用及其在蓟马防控中的应用

蓟马是多种农作物和园艺作物上的重要害虫,通过直接取食和间接传播病毒给作物造成巨大的经济损失。植物次生代谢物质在植物-昆虫互作中起到重要的作用,通过植物次生代谢物质调控害虫行为从而达到控制害虫的目的是一种害虫绿色防控的重要措施。本文综述了对蓟马类害虫具有引诱、驱避、抑制产卵、拒食、熏蒸毒性和毒杀作用的植物、植物提取物、植物精油和化合物,并讨论了植物次生代谢物质在蓟马防控中的应用潜能。对蓟马具有引诱作用的主要包括27科54种植物的挥发物或精油、29种苯环类、17种吡啶类和13萜烯类化合物,可开发为诱集植物和引诱剂;具有驱避作用的主要包括16科40种植物的挥发物或精油、20种萜烯类和6种苯环类化合物,可开发为驱避植物和驱避剂;具有抑制产卵、拒食、熏蒸毒性和毒杀作用的主要有20科42种植物的提取物或精油、6种生物碱类、15种萜烯类和5种苯环类化合物,可开发为植物源农药和熏蒸剂。本文最后讨论了应用植物次生代谢物质防控蓟马存在的作用效果不稳定、田间应用技术缺乏、作用机制不明确等问题,并展望了未来的研究方向,对基于植物次生代谢物质的蓟马绿色防控具有重要意义。

新疆和云南番茄潜叶蛾种群对六种杀虫剂的敏感性及其与解毒酶活性的关系

【目的】番茄潜叶蛾是新入侵我国的对番茄具有毁灭性危害的入侵害虫,目前入侵我国的番茄潜叶蛾种群对杀虫剂的抗性尚无报道。本研究旨在明确新疆和云南番茄潜叶蛾田间种群对6种常用杀虫剂的敏感性及其与解毒酶活性的关系。【方法】采用浸叶法测定6种常用杀虫剂对番茄潜叶蛾新疆和云南种群2龄幼虫的室内毒力。通过对2龄幼虫的生物测定确定3种增效剂[CYP450抑制剂胡椒基丁醚(PBO)、酯酶抑制剂磷酸三苯酯(TPP)和GST抑制剂丁烯二酸二乙酯(DEM)]对氯虫苯甲酰胺的增效作用。采用酶活性分析测定室内敏感种群和田间抗性种群(新疆种群)2龄幼虫体内解毒酶[细胞色素P450酶(CYP450)、谷胱甘肽S-转移酶(GST)和羧酸酯酶(CarE)]活性,以确定杀虫剂抗性与解毒酶活性的关系。【结果】番茄潜叶蛾云南种群对6种杀虫剂的敏感性由高到低依次为甲维盐、溴虫腈、多杀菌素、茚虫威、氯虫苯甲酰胺和高效氯氰菊酯。新疆种群对6种杀虫剂的敏感性由高到低依次为甲维盐、溴虫腈、氯虫苯甲酰胺、多杀菌素、茚虫威和高效氯氰菊酯。与室内敏感种群相比,云南和新疆种群对氯虫苯甲酰胺的抗性水平最高,抗性倍数分别为212.7和169.3倍。生物测定结果表明,3种增效剂PBO,TPP和DEM均对氯虫苯甲酰胺无明显增效作用。酶活性测定结果表明,番茄潜叶蛾室内敏感种群和田间抗性种群之间2龄幼虫中CYP450,GST和CarE活性无显著差异。【结论】番茄潜叶蛾新疆和云南种群对测试的6种杀虫剂产生不同程度的抗性,对氯虫苯甲酰胺的抗性最高,番茄潜叶蛾对杀虫剂的抗性与解毒酶活性无关。本研究的结果对番茄潜叶蛾的田间防治和杀虫剂抗性治理具有指导意义。