TEB:GPU上矩阵分解重构的高效SpMV存储格式

稀疏矩阵向量乘法(SpMV)是科学与工程领域中一个至关重要的计算过程,CSR(compressed sparse row)格式是最常用的稀疏矩阵存储格式之一,在图形处理器(GPU)平台上实现并行SpMV的过程中,其只存储稀疏矩阵的非零元,避免零元素填充所带来的计算冗余,节约存储空间,但存在着负载不均衡的问题,浪费了计算资源。针对上述问题,对近年来效果良好的存储格式进行了研究,提出了一种逐行分解重组存储格式——TEB(threshold-exchangeorder block)格式。该格式采用启发式阈值选择算法确定合适分割阈值,并结合基于重排序的行归并算法,对稀疏矩阵进行重构分解,使得块与块之间非零元个数尽可能得相近,其次结合CUDA(computer unified device architecture)线程技术,提出了基于TEB存储格式的子块间并行SpMV算法,能够合理分配计算资源,解决负载不均衡问题,从而提高SpMV并行计算效率。为了验证TEB存储格式的有效性,在NVIDIA Tesla V100平台上进行实验,结果表明TEB相较于PBC(partition-block-CSR)、AMF-CSR(adaptive multi-row folding of CSR)、CSR-Scalar(compressed sparse row-scalar)和CSR5(compressed sparse row 5)存储格式,在SpMV的时间性能方面平均可提升3.23、5.83、2.33和2.21倍;在浮点计算性能方面,平均可提高3.36、5.95、2.29和2.13倍。

基于层级结构的空−地协同预设时间最优容错控制

研究了发生执行器故障的无人机−无人车异构编队系统的层级预设时间最优编队控制问题.以保容错性能和收敛速度的优化控制为研究主线,以层级控制、图博弈理论和预设时间控制为技术基础,构建了一种预设时间最优容错控制算法.虚拟层设计了基于一致性跟踪误差和能量消耗的二次型性能指标函数,借助耦合哈密顿−雅克比−贝尔曼(Hanmilton-Jacobi-Bellman,HJB)方程和强化学习求解近似最优控制策略,实现多智能体的同步最优控制和交互纳什均衡.实际控制层基于最优信号并利用滑模控制和自适应技术,设计了预设时间容错跟踪控制器,实现对最优编队轨迹的有限时间跟踪.在保证全局收敛时间完全不依赖于系统的初始状态和控制器参数的同时,也有效实现对执行器故障参数的逼近.最后,通过仿真实验验证了所提控制策略的有效性.

基于MATLAB编程的碎屑岩粒度计算对比:以江西省会昌盆地上白垩统周田组为例

计算机强大的图像分析和统计功能在碎屑岩粒度测量过程中能够有效解决计算结果精度不足以及工作负荷大等问题。通过MATLAB编程语言对会昌盆地上白垩统周田组样品进行灰度化、二值化、自适应中值滤波、彩色标注等图像处理方式,准确测量出其粒度参数。结果显示:①MATLAB直接计算法与图解法所求得平均粒径分别为4.008φ和3.103φ(φ为粒级);标准偏差分别为0.8φ和0.803φ;偏度分别为-0.195φ和-0.041φ;峰度分别为0.911φ和0.916φ。两种计算方式中标准偏差和峰度误差较小,可以互相替代,而标准偏差和偏度误差程度较大,不可互相替代;②MATLAB直接计算方法与镜下岩矿鉴定均显示周田组整体磨圆度较差,碎屑颗粒呈棱角状-次棱角状,通过沉积环境判别公式反映周田组形成于河流相沉积环境中;③通过MATLAB编程语言,能够精准识别碎屑岩中颗粒轮廓及统计各项参数,对沉积物粒度研究提供了极大的便利,避免了人为主观因素干扰,提高了工作效率。

基于对比学习和GIF标记的多模态对话回复检索

社交媒体网站上使用GIF(Graphics Interchange Format)作为消息的回复相当普遍。但目前大多方法针对问题“如何选择一个合适的GIF回复消息”,没有很好地利用社交媒体上的GIF附属标记信息。为此,提出基于对比学习和GIF标记的多模态对话回复检索(CoTa-MMD)方法,将标记信息整合到检索过程中。具体来说就是使用标记作为中间变量,文本→GIF的检索就被转换为文本→GIF标记→GIF的检索,采用对比学习算法学习模态表示,并利用全概率公式计算检索概率。与直接的文本图像检索相比,引入的过渡标记降低了不同模态的异质性导致的检索难度。实验结果表明,CoTa-MMD模型相较于深度监督的跨模态检索(DSCMR)模型,在PEPE-56多模态对话数据集和Taiwan多模态对话数据集上文本图像检索任务的召回率之和分别提升了0.33个百分点和4.21个百分点。

基于天擎的天气雷达基数据显示分析系统

为了解决天气雷达基数据格式复杂、长期线下存储等问题,文章以甘肃省气象大数据云平台为基础,开发了云端资料归档系统,实现了基数据的整编归档和集中存储,在云端形成了雷达资料云;开发了用户端产品检索显示系统,实现了数据检索查询、回波图形化显示、回波分析、灾害性天气个例查询与标记、数据下载等功能。系统能解析中国组网的各型天气雷达基数据格式,并提供统一的图形化接口;系统将数据和应用软件打包部署在云端,各级用户利用浏览器可直接使用,节省了网络带宽,实现了快速访问。

带状稀疏矩阵乘法及高效GPU实现

稀疏-稠密矩阵乘法(SpMM)广泛应用于科学计算和深度学习等领域,提高它的效率具有重要意义。针对具有带状特征的一类稀疏矩阵,提出一种新的存储格式BRCV(Banded Row Column Value)以及基于此格式的SpMM算法和高效图形处理单元(GPU)实现。由于每个稀疏带可以包含多个稀疏块,所提格式可看成块稀疏矩阵格式的推广。相较于常用的CSR(Compressed Sparse Row)格式,BRCV格式通过避免稀疏带中列下标的冗余存储显著降低存储复杂度;同时,基于BRCV格式的SpMM的GPU实现通过同时复用稀疏和稠密矩阵的行更高效地利用GPU的共享内存,提升SpMM算法的计算效率。在两种不同GPU平台上针对随机生成的带状稀疏矩阵的实验结果显示,BRCV的性能不仅优于cuBLAS(CUDA Basic Linear Algebra Subroutines),也优于基于CSR和块稀疏两种不同格式的cuSPARSE。其中,相较于基于CSR格式的cuSPARSE,BRCV的最高加速比分别为6.20和4.77。此外,将新的实现应用于图神经网络(GNN)中的SpMM算子的加速。在实际应用数据集上的测试结果表明,BRCV的性能优于cuBLAS和基于CSR格式的cuSPARSE,且在大多数情况下优于基于块稀疏格式的cuSPARSE。其中,相较于基于CSR格式的cuSPARSE,BRCV的最高加速比为4.47。以上结果表明BRCV可以有效提升SpMM的效率。

基于SVG的电力系统图形互操作研究

可缩放矢量图形(SVG)作为IEC61970标准推荐采用的公共图形交换的文件格式。提出要实现不同开发商开发的图形文件信息的相互识别和交换,以及实现电力系统图形的互操作的关键是要建立基于SVG格式所组成的电力系统图形文件各元素的语义表达格式标准和电力系统图形文件的组成结构标准,并按照IEC61970描述电力系统资源的标准,形成电力系统图形文件格式标准。各厂商开发的图形系统按照标准文件格式导出生成用于交互的SVG格式的图形文件,通过解析标准格式的图形文件并结合各图形系统的专用定义又可导入生成各图形系统内部各自格式的图形文件,从而实现电力系统图形的互操作。

Visio在科技期刊插图制作中的应用

由于来稿的电子插图很不规范 ,难以直接利用 ,借助Visio制图软件可方便地实现对作者的电子原图的转换、修改和编辑。随着电子投稿的不断增加 ,编辑部应该对插图进行必要的规范 。

多媒体图像格式间的转换方式

图像是多媒体技术中一种重要的信息媒体,数据量极大并且多种多样的多媒体图像存储格式,阻碍了多媒体技术的发展。为使多媒体技术蓬勃发展,各种图像格式间的转换就显得极为重要。首先详细分析了应用比较广泛的几种图像格式,然后给出这几种图像格式间转换的方法。结果可为多媒体图像软件的开发和应用提供重要的依据。

暂堵剂图解优化新方法在钻井液设计中的应用

为使钻井完井液在井壁上形成超低渗透的泥饼,需要依据暂堵剂粒径与储层孔隙尺寸之间的匹配关系,寻找一种科学、合理的暂堵剂优选方法。国内外普遍采用的"1/3架桥规则"和屏蔽暂堵方法主要依据储层的平均孔喉直径优选暂堵剂的颗粒尺寸,这对均质储层较为有效,但难以有效封堵非均质储层中较大尺寸的孔喉。在研究连续颗粒堆积效率最大值原理、理想充填理论和d90规则的基础上,提出了一种暂堵剂颗粒图解优化的新方法,研发的配套软件能够快速、准确地根据储层孔喉尺寸的分布对具有不同粒径分布的暂堵剂产品按一定比例进行合理的复配组合,得到最优的粒径分布,指导钻井液的暂堵优化设计。现场应用表明,利用该方法优选出的复配暂堵剂钻井完井液能有效形成致密泥饼,封堵非均质储层中不同粒径的孔喉,有效阻止钻井液中固相颗粒和滤液侵入油气层。与传统方法相比,对储层岩样的侵入深度较浅(<2 cm),具有更高的岩心渗透率恢复率(>83%)与更低的突破压力梯度(1.05 MPa/m),储层保护效果显著。

DWG地图到改进规则SVG地图的转换方法

提出了一种扩展属性数据的自动化计算机辅助设计(AutoCAD)标准格式(DWG)地图到改进规则的可缩放矢量图形(SVG)格式地图的转换方法.通过定义改进的SVG规则,将DWG格式中的基础图形数据和扩展属性数据合并在一起,在SVG中作为一个整体表示,保证了转换过程中的数据完整性.同时,通过定义SVG分层规则,突破了DWG中扁平图层的限制.应用验证证明该转换方法是有效的.

AutoCAD图形数据格式的分析

通过对DWG实例文件的二进制剖析,重点研究了DWG文件的内部格式,包括其总体结构,以及各部分的组织方式。在具体数据类型方面还包括基本数据类型,扩展数据类型和三维信息等的内部表示方法。分析了其数据表示的不对齐,不定长,表示域大等特点。针对各种主要数据类型给出了相应的读取程序伪代码,还对读取所有对象给出了示例。

科技期刊插图处理的协同编辑通用解决方案

从编辑出版流程以及节约成本的角度出发,提出了协同编辑的概念.通过对几种常用插图格式的分析得出,EPS是科技期刊插图的最佳格式.给出了一种通用解决方案.该方案利用虚拟打印技术和CorelDRAW X3将作者提供的插图转换为EPS格式,以用于科技期刊.方案简单易行,可以节约成本,提高编辑出版工作的效率和科技期刊插图的印刷质量.

基于距离和的隐写分析

为了攻击GIF格式图像中的隐秘术,提出了一种基于图像子块"距离和"的隐写分析算法。该算法中首先将距离用一个索引值同子块中其他索引值的差的绝对值表示,由于索引值的差值可正可负,因而将一个"距离和"区分为"正距离和"和"负距离和"2个矢量,考虑到"正距离和"和"负距离和"两者代数和的符号,它们被归类为"主距离和"和"次距离和";接着采用直方图计算这些量的统计状态,并通过统计邻接"图像子块"的"距离和"共生矩阵来得到32个统计量;然后通过计算这些统计量的"直方图特征函数的块中心"来得到56维特征向量;最后运用支持向量机构造隐写分析算法。实验结果表明,该算法对GIF图像上多种隐秘术的检测性能均胜过传统算法。此外,"图像子块中不同索引值个数"还可用来改进抽取特征向量的方法。

光波导短程透镜物像关系求取的作图方法

利用短程透镜 (GL)焦点、焦平面、焦距、主点、主平面等的表达式 ,根据短程透镜在大口径范围内理想聚焦 ,主平面为以焦点为圆心、以焦距为半径、在原点相切的两个圆弧等性质 ,推导出了短程透镜物像关系的作图法求取原则 .这一原则不仅可以在近轴区成立 ,而且在远轴区亦成立 ,弥补了以往短程透镜仅有针对特定共轭物像点的传递关系的缺陷 ,大大方便了短程透镜在所需系统中的应用 .分析认为 。

AutoCAD2000的数据交换与文件格式转换

介绍了通用绘图软件AutoCAD2000的数据交换和文件格式转换的方法,并分析了各种文件格式的特点及应用。

基于EPS格式条形码的图形识别

由于EPS格式为矢量类文件,无分辨率可言,很难利用数字图像处理技术来识别。针对EPS格式条形码识别过程中存在诸如受黑墨扩展因素造成了条码的条和空的比例不符,无法准确识别出正确的条码等问题,提出了一种基于二进制法解析EPS格式条形码,并对其进行识别,判断条码的准确度,这样可以提前检测出EPS格式条码的错误。对不同放大系数的条形码进行分析,从而避免生成胶片和印刷时的误差和浪费。实验结果证明效果显著。

用方位密度成像测井资料计算水平井钻遇地层倾角的方法

Schlumberger公司的随钻方位密度测井(ADN)可以提供井周16个方位的密度成像资料,为过井眼的地质界面产状的计算提供了方便。对于垂直井或大斜井,当井眼穿过一个有明显电测响应变化的地质界面时,利用井壁成像资料可以方便地描述地质界面的产状;对于水平井,由于井眼轨迹基本与地层平行,井眼轨迹常常只能穿越地层界面。传统的对界面产状的描述方法已不再适用。提出了一种利用方位密度成像测井计算水平井井旁地层产状的方法。希望随着测井新技术的出现不断完善新的解释方法,以提高随钻方位密度测井的使用范围和精度。

基于Teigha.net与Shapelib的图形数据转换系统设计与实现

在测绘工作中,由于项目不同,测绘数据存在的坐标系统、数据格式等的不统一,给数据共享带来很大不便。本系统实现了从AutoCAD DWG到ArcGIS Shapefile数据文件的快捷无损转换,以及几种常见图形数据文件格式的互相转换及坐标系统的转换,具有较好的现实意义与广泛的应用前景。

多格式石油地质图在线显示查询的实现

目前的图形数据库不能实现多格式、大幅面石油地质图网上在线显示查询。在选择合适的图形数据库管理系统的基础上,通过大量实验,筛选出PDF格式作为通用图形转换格式,将各种格式的石油地质矢量图转换成该格式图形,作为原矢量图形在线显示的替代图形,实现图形的清晰在线显示查询。在实际的转换过程中,分析并解决了图形转换中存在的问题,将常用的各种格式的石油地质图转换成PDF格式图形。PDF图用于在线显示,原图作为其附件入库供查询下载,从而解决了各种格式矢量图在线显示和原图下载编辑问题。