最优控制与计算结构力学的模拟关系

最优控制理论和计算结构力学原是两个互不相关、独立发展的领域.最近发现:它们之间存在着一种对应的模拟关系.这一相似性原理的发现使得这两个领域的成果可以互相促进,特别是用计算结构力学解决最优控制问题已显示出独特的优越性,由此产生了一门模拟理论.本文简要地介绍一下该理论.

基于模拟关系的编译优化实现正确性验证方法

编译器中通常采用各种优化方法来提高目标代码的质量,为了实现较好的效果,一些编译优化算法通常十分复杂,很容易给可靠性和安全性带来隐患.现有的编译器缺陷大部分是由优化阶段引起的.传统的编译优化正确性研究大部分只关注优化算法的正确性,但是只有该算法被正确的实现了才能确保实际运行的优化过程是正确的.本文提出一种基于模拟关系的方法来验证编译优化实现的正确性.在每次优化结束后,我们通过建立优化前代码和优化后代码之间的模拟关系生成优化正确应满足的逻辑条件,然后验证逻辑条件是否成立从而判定编译优化的实现是否正确性.以优化编译中的常量折叠优化和变量替换的验证作为示例显示了本方法的有效性和可靠性.

一种计算有限标号转移系统模拟关系的算法

基于一般的有限标号转移系统,研究了进程演算中的模拟关系,提出了一个计算进程演算中模拟关系的算法,其时间复杂度为O(mn).

关于并发系统分支互模拟关系发散性保持的研究

带发散性说明的分支互模拟是van Glabbeek和Weijland提出的一个概念,并被用来定义等价关系??b.该等价关系应该是最弱的一个发散性保持的并且满足分支互模拟性质的等价关系.然而在概念提出时并没有提供这些重要性质的证明,并且我们认为在原定义的基础上这个证明是不显然的.本文通过co-induction的手段利用染色迹的概念定义了着色完全迹等价,并证明该等价关系是最弱的一个保持发散的并且满足分支互模拟性质的等价关系.然后我们证明了着色完全迹等价关系和??b是相同的,因而补充了van Glabbeek和Weijland的工作,即证明了??b是最弱的一个保持发散的并且是满足分支互模拟性质的等价关系.

RR_tree:多维索引的关系模式实现新方法

为了有效地管理多媒体信息、地理信息及空间数据,提出了多种针对多维数据的索引方法。其中一些索引方法已经在现有的商用数据库系统(DBMS)得以实现,然而学术研究及实际应用中需要更多种的多维乃至高维数据索引方法的支持。有研究提出在关系数据库上利用存储结构、存储过程、触发器来模拟并实现X_tree的多维数据索引功能。在此基础上加以改进,重新设计了模式结构,增加了关键的索引,引入了聚簇存储,以关系模式实现多维索引的创建、插入、查询等操作;并且与现有的商用数据库系统的多维索引Oracle Spatial进行了插入、查询的性能比较。实验结果充分证明这种以关系模式实现多维索引方法的可行性与可用性。

Reissner板弯曲与平面偶应力模拟

在平面弹性与 Kirchhoff板弯曲相似性理论基础上 ,通过对 Reissner板弯曲和平面偶应力理论的基本控制方程与边界条件的对比 ,系统全面地阐明了两者之间的模拟关系 .

非确定型离散事件系统双模拟控制的实现

近年来,双模拟等价关系与离散事件系统监控理论相结合的研究引起了国内外许多学者的广泛关注.本文针对作者在前期工作中提出的非确定型离散事件系统的双模拟控制机制,进一步探讨其实现问题.利用投影映射对系统规范说明语言进行等价类划分,构造了一棵计算树,得到了一个判断规范说明是否具有基于模拟关系可观性的多项式算法,证明了双模拟控制机制是多项式时间算法可实现的.同时,通过对控制器配备具有存储和判断功能的模拟关系识别器,阐述了这种双模拟控制机制是物理可实现的.

论理论与实在的关系

以牛顿力学为核心的近代自然科学研究的哲学基础预设了经典理论与实在之间的镜像关系。这种关系蕴含了两个基本假设:其一,科学理论的可靠性与实在性假设;其二,科学方法与科学仪器的有效性与客观性假设。这种观点曾受到马赫、彭加勒和迪昂等人的质疑,却得到了罗素和维特根斯坦的逻辑原子主义的支持。相对论力学进一步强化了这种关系。量子力学的产生对此提出的挑战是颠覆性的和空前的。量子理论是依赖于测量条件的理论,它与实在之间的关系是一种整体性的模拟关系。模拟的过程是主客观统一的不断相互作用的过程。在这个过程中,理论不再是对实在的直接描述,而是在特定的模型框架内谈论实在或理解实在。谈论实在是在特定条件下对实在的认知内容的表达,对实在机理的间接模拟,不是对实在本身的直接断言,也不是对实在行为变化的镜像表达。这种观点不需要我们放弃长期以来形成的科学有可能使我们认识实在的直觉与追求,而是承认,科学认知过程中存在的辩护等修辞因素也是对科学真理的探索、辩明与阐释。这是一种介于僵化的经典实在论与多元的相对主义视野之间的一种中间领域的语境认识论。

连续时间Markov决策过程互模拟等价及逻辑保持

模型检测中,Markov决策过程可以建模具有不确定性的系统,然而状态空间爆炸问题将会影响系统验证的成败与效率,互模拟等价可以用于系统状态的简约.在强互模拟关系的基础上,给出Markov决策过程模型弱互模拟等价关系的概念,导出了连续时间Markov决策过程及其内嵌离散时间Markov决策过程互模拟等价关系的内在联系;在强互模拟等价关系逻辑特征保持的基础上,给出弱互模拟等价关系下的逻辑保持性质,证明了弱互模拟等价的两个状态,同时满足除下一步算子外的连续随机逻辑公式,从而可以将原模型中的验证问题转换为简约后模型的验证问题,提高验证的效率.

保偏光纤掺硼应力棒中掺硼量的模拟计算

基于结构性能定量关系研究思路,把理化性质参量折射率和密度与物质结构参量摩尔折射度以及成分参量掺硼量联系起来,构建了反映物质结构、成分与性质之间关系的数学模型,模拟计算掺硼应力棒中掺硼量.通过实验数据计算出了B_2O_3和SiO_2在掺硼应力棒中的摩尔折射度分别为10.546 13和7.373 32.对该数学模型和计算结果进行了验证,掺硼量计算值与实测值的相对误差在0.5%以内,表明该数学模型的精度高,能够满足生产实践中掺硼应力棒中掺硼量的估算.

轨道区段电压模拟量的分析研究

在信号电路应用中，往往既存在着模拟关系，又存在着数字关系。以轨道电路为例，从逻辑分析角度看，GJ↓表示轨道区段占用，GJ↑表示轨道区段空闲，即轨道电路表现的是一种逻辑关系；从电路特性来看，完全是一种模拟量的变化关系，整个电路在逻辑状态没有发生变化的情况下，其电气特性会发生某种变化，比如轨道继电器端电压从20V跳变到17V，此时，并没有产生逻辑关系的变化，但电路系统已经发生了变化，如果能够及早注意或发现这种变化，就会将轨道电路故障消灭在萌芽状态。

基于曼宁公式影响因子相关分析的洪水流量计算——以洮河流域为例

为解决采用曼宁公式法推求洪水流量时,主要影响因子比降和糙率选用任意性较大的问题,以西北地区洮河流域8个水文站为研究对象,首先对各站选用断面数据进行单值化处理;然后探索建立了影响因子水位-比降、水深-糙率之间的相互关系;其次模拟推求了洪水流量,并对推求结果进行了误差分析、应用范围和预警指标确定;最后通过相应级别预警指标历史出现次数和典型年洪峰级别对预警指标阀值进行了验证。结果表明:采用曼宁公式主要影响因子相关关系推算洪水流量的方法是可靠的,满足规范精度要求。该方法能够迅速推算出洪水流量,可为水文应急监测工作提供一定参考。

描述逻辑εLN循环术语集的不动点语义及推理

循环术语集是描述逻辑长期以来的研究难点,其最基本的问题即语义及推理问题没有得到合理的解决分析了描述逻辑循环术语集的研究现状和存在的问题,将Baader的工作扩展到新的方向.针对更大的描述逻辑系统研究了循环术语集的语义及推理机制,即在描述逻辑εL的基础上添加数量约束构造算子,提出了描述逻辑εLN,给出了εLN的语义(包括不动点语义和描述语义).针对εLN的需要,重新定义了描述图(包括语法描述图和语义描述图).使用描述图之间的模拟关系给出了不动点语义下εLN循环术语集的可满足性和包含关系推理算法,并证明了推理算法是多项式时间复杂的.

面向服务计算的拜占庭容错方案及其正确性证明

针对现有拜占庭容错协议的假设(要求被保护的对象是被动的和独立的)不适用于服务计算等新兴计算模型的问题,提出一种面向服务计算的拜占庭容错协议。该协议在服务请求方和服务提供方两端均创建服务复制品,采用基于状态机的主动复制技术,在服务复制品间进行三轮通信,就该请求的编号和内容达成一致,随后该请求被提交给上层应用逻辑处理;收到应答后,服务请求方的复制品进行三轮通信就应答的编号和内容达成一致后接受该应答。针对现有面向服务计算的拜占庭容错协议只有简单的正确性推理缺乏形式化验证的问题,采用I/O自动机和模拟关系方法进行正确性证明,更加严谨和正式。构造一个高度抽象的简单I/O自动机S,此自动机满足安全性和及时性;将协议中的各方分解成若干简单I/O自动机:前端自动机、后端自动机和多播通道自动机;最后用模拟关系方法证明各成员自动机构成的系统实现了自动机S,从而证明协议的正确性。使用I/O自动机可以精确描述协议,以此为基础进行证明比感性推理的证明方法更加规范。

RFID网络中发现服务系统的一种形式化规约

本文针对EPCIS发现服务在大规模应用和数据安全方面的需求,基于"集中式索引"模式给出了EPCIS发现服务系统的一种体系结构.首先,使用TIOA语言从高层对整个系统基本功能进行了规约.然后,为了使系统在实际应用中负载均衡、具有高性能和可扩展性,又给出了一种基于Pub/Sub的多服务器分布式系统体系结构,并对该分布式系统的各个组成分别进行了规约.最后,本文基于"模拟关系"验证了该分布式系统满足(实现)了高层系统规约.

非线性控制问题与多重子结构法的模拟关系

最优控制与计算结构力学之间的模拟理论是基于最优控制中的线性二次控制问题与结构力学中的串连式子结构理论而建立的.要用结构力学中的方法处理非线性最优控制问题,特别是系统还存在约束的非线性控制问题,有必要深入研究计算结构力学中的相应方法与上述问题的模拟关系.1

非对称^(χ≠)-演算的基同余

该文研究非对称χ≠-演算的基同余.文中引入一组L-互模拟关系,并确定基互模拟就是由L-互模拟定义导出的12个互异的互模拟关系中的最小关系,给出了某些L-互模拟的开模拟性质,利用开模拟性质引入开基互模拟概念,并证明开基互模拟与基互模拟是一致的,构造了基于基同余的可靠和完备的等式系统,最后给出了基同余的完备性定理.

UML模型中并发对象的组合验证

本文在用层次自动机结构化表示UML Statecharts的基础上,定义了UML协同图中并发对象的同步合成,然后根据结构间的模拟关系,研究了对并发对象系统进行组合验证的方法和规则,使有可能在对UML协同图进行模型检验的过程中不必建立系统的全局状态图,以缓解状态爆炸问题。

基于BER和CTMC的航天器发射组织过程可靠度模型

在航天器发射工程中,存在组织过程可靠性评估难以量化的问题。基于航天器发射组织过程的时间特性呈现多个子过程并发执行且子过程具有Markov性和齐次性的特点,使用连续时间Markov链(CTMC)建立多吸收态的组织过程可靠度模型,利用互模拟等价关系(BER)简化组织过程的状态空间,并进一步给出各种状态转移率和组织过程可靠度计算方法。最后,通过数据分析说明模型在航天器发射工程进度计划评估中的作用和意义。

t-PA K1区的同源模建及Kringle区与赖氨酸相互作用的研究

利用同源模建方法预测了t-PAK1区的三维结构。通过结构叠合确定了t-PAK1、K2区,纤溶酶原K1、K4区及UKK区的赖氨酸结合口袋。静电势计算及疏水性分析表明,在t-PAK2区以及纤溶酶原K1、K4区与纤维蛋白裸露的赖氨酸之间存在明显的静电势互补和疏水面契合。确定了影响Kringle区结合口袋与赖氨酸亲和的重要氨基酸,分析了t-PAK1区、UKK区不能结合赖氨酸的原因,由此设计了具有赖氨酸亲和力的新型t-PAK1区及UKK区突变体。利用模拟残基突变技术预测了突变体的结构变化,分析了突变后t-PAK1区及UKK区与赖氨酸亲和力的变化,初步在理论上肯定了设计方案的合理性。