NECP-X的多重并行策略及效率优化

特征线方法在应用于全堆芯三维输运计算时面临着计算时间长、内存需求量大的问题,而大规模并行是最有效的解决办法。我国超级计算机的快速发展使大规模并行计算逐渐成为可能,而如何发展相应的并行算法成为当务之急。本文基于数值反应堆物理计算程序NECP-X研究特征线方法的空间、角度和特征线多重并行策略。为实现高效并行,空间并行采用了区域分解的并行方式;为充分考虑角度并行的负载平衡,采用了"贪婪算法"角度区域分解算法;为节省内存和提高效率,应用并分析了共享式内存并行模式下动态调度的特征线并行方案。数值结果表明,NECP-X中的空间、角度和特征线并行效率较高,可充分利用并行资源,实现大规模并行。

多重并行中介分析方法的比较研究

目的介绍4种多重并行中介模型的分析方法,包括纯回归法、逆概率加权法、扩展的自然效应模型和基于权重的填补法,并对其进行探讨和比较。方法针对多重并行中介模型,通过3种情境的模拟试验比较不同方法在不同情境下估计直接效应和间接效应的表现,并应用英国生物样本库的数据集进行实例分析。结果模拟试验和实例分析结果显示纯回归法和逆概率加权法对各效应的估计偏倚较小,扩展的自然效应模型次之,基于权重的填补法与另外3种的估计结果差异较大。结论不同的多重并行中介分析方法有不同的适用情境以及各自的优缺点,纯回归法更适用于连续中介的情形,逆概率加权法更适用于二分类中介的情形,扩展的自然效应模型在用于两个并行中介的残差呈正相关且相关程度较小时更佳,而基于权重的填补法可能并不适用于并行中介的情形,因而实际应用时应根据具体情境选择合适的方法。

大尺度图像编辑的泊松方程并行多重网格求解算法

随着获取设备的发展,大尺度、高分辨率数字图像已逐步进入人们的生活,大尺度图像的梯度域编辑显得更为重要,求解大规模未知数的泊松方程是大尺度图像梯度域编辑的关键。传统多重网格算法的迭代、约束和插值操作单独进行,内存和外存间通讯量大,算法效率低,为此提出了一种面向大尺度图像梯度域编辑的并行多重网格求解泊松方程的算法。该算法利用多重网格的迭代、约束和插值过程的内存数据访问局部性和更新相关性,构造滑动工作窗口,使迭代、约束和插值操作并行运行,提高了多重网格算法求解泊松方程的计算效率。全景图拼接实验表明,所提算法的运行效率高于超松弛迭代、高斯塞德尔迭代和传统多重网格算法。

高效的无证书并行多重签名方案

基于无证书公钥密码体制的优点和多重数字签名的要求,设计了一个高效的无证书并行多重签名方案。方案需要的对运算与用户的数量无关,与其他基于双线性对技术的多重签名方案相比,具有较高的效率。在随机预言模型下,基于计算Diffie-Hellman困难问题假设,证明方案可以抵抗无证书并行多重签名中的两类攻击。

并行多重网格光滑子JGS与PGS的性能比较

研究两个并行多重网格光滑子JGS和PGS,它们都是串行的GS光滑子的并行化。研究表明:JGS和PGS的光滑效果,在并行子网格内部与GS相近,而在子网格交界处附近很差。为衡量并行光滑子在子网格交界处的光滑性能,文中首次引入并行收敛速度的概念。数值结果显示,在光滑一到三次时,JGS的并行收敛速度总体优于PGS。最后结论是:JGS和PGS都算不上好的并行光滑子,设计新的并行光滑子应着眼于寻找子网格交界处误差的产生原因。

基于 NOWs 的并行多重网格计算

分析了工作站网络环境（ＮＯＷｓ）下并行多重网格计算中阻碍并行效率发挥的关键因素，分析了Ｓｃｈｗａｒｚ并行对并行效率和数值效率的影响，总结了将其应用到求解ＳＰＤ椭圆方程、间断问题、ｓｔｏｋｅｓ方程、高Ｒｅｙｎｏｌｄｓ不可压Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和三维跨声速Ｅｕｌｅｒ方程中所取得的重要结论。

NECP-X中角度与特征线并行的研究与实现

特征线方法在应用于全堆芯三维输运计算时面临着计算时间长、内存需求量大的问题,而大规模并行是最有效的解决办法。传统的并行策略是进行空间的区域分解,但当问题的几何规模较小时,其并行度有限,无法充分利用并行资源。本文在高保真物理计算程序NECP-X空间区域分解的基础上研究了角度和特征线的三重并行计算。为实现角度并行的负载平衡,采用了考虑权重的贪婪算法角度并行策略;为节省内存,在共享内存的并行模式下采用动态调度的分配方案实现特征线并行。数值结果表明,NECP-X中的角度和特征线并行效率较高,可在空间区域分解并行的基础上进一步扩大并行规模,提高计算速度。

数字乡村建设赋能共同富裕:统计测度与机制检验

数字乡村建设是乡村振兴的重要方向,也是实现共同富裕目标的主要途径。文章基于2011-2020年中国31个省份的面板数据,分别构建共同富裕与数字乡村建设评价指标体系,考察数字乡村建设对共同富裕的影响效应和作用机理。结果表明:(1)中国数字乡村建设水平与共同富裕水平均在上升,且均呈现“东高、西低”的空间分布格局,但中西部地区的“追赶”效应明显;(2)数字乡村建设对共同富裕具有显著的促进作用,并且其促进共享富裕的“分好蛋糕”效应强于促进总体富裕的“做大蛋糕”效应;(3)机制分析表明,数字乡村建设主要通过农民收入增长、农村创业活力和农村产业融合三种渠道促进共同富裕;(4)在空间异质性视角下,数字乡村建设对共同富裕的促进效应从东部到西部依次递增。

基于并行改进遗传算法的三维电阻率反演方法

计算效率极低是阻碍遗传算法用于三维电阻率反演的瓶颈,使得很多对改善反演效果和搜索质量有利但又很耗时的改进方法无法应用到遗传算法中。针对上述问题,基于遗传算法天然的并行计算特性,提出了新的多重主从并行计算策略及其算法。提出了初始群体的严格均布产生方法,以提高初始群体接近最优解的概率;提出了基于交叉个体适应度差异的比例随机算术交叉算法,以保证优良个体的遗传竞争优势;建立了混合变异算法,将传统的随机变异算法与线性反演中确定性搜索优化算法相结合,即保持了变异的随机性又控制了优化方向。最后将并行改进遗传算法用于合成算例和实际应用案例中,发现并行改进遗传算法的计算效率显著提高,且在寻找最优解、压制假异常、提高反演效果方面具有明显优势,为实际工程中电阻率探测的三维成像提供了有效途径。

预优算子为P_α=I+S_α的并行预条件AOR迭代法

为了提高并行多重分裂AOR法的收敛速度,通过预优算子Pα=I+Sα来构造相应的预条件并行多重分裂AOR法,并给出数值例子来验证所得结论.

多重网格法在求解泊松方程中的应用进展

多重网格(Multigrid,简称MG)法是求解复杂科学运算中由偏微分方程离散以后所得的大型代数线性方程组的最高效、最快速的迭代求解方法。本文详述了多重网格法在求解二维、三维泊松方程求解问题研究中的应用,与传统迭代方法相比在收敛速度、精度和稳定性上多重网格方法都有其固有的高效性。并初步的讨论了多重网格并行算法求解泊松方程正演问题,针对多重网格法应用于地球物理的各种数值模拟研究,提出了四点具体的研究发展方向,希望对今后研究有所帮助。

多群辐射扩散问题特征驱动的并行AMG法

对求解多群辐射扩散(MGRD)方程组的大规模离散系统的已有快速算法进行分类,给出相应的综述。基于近年来所设计的关于并行代数多重网格(AMG)方面的工作,形成基于物理量的近似Schur补型与基于物理和代数特征的组合型预条件算法和理论框架,并对这些工作在该框架下的要素进行了刻画。利用上述框架,设计一种具有基本逼近性和低计算复杂度的近似Schur补型预条件子,并建立相应的谱等价理论;对比数值实验表明:新预条件子具有更好的稳健性和计算效率。最后提出需要进一步解决的若干问题。

乡村振兴背景下数字经济发展与城乡收入差距

基于我国31个省份2010—2020年省级面板数据剖析乡村振兴背景下数字经济发展与城乡收入差距之间的关系。结果表明:数字经济与城乡收入差距整体呈现“倒U型”关系。当人力资本水平较低、创新活力较弱、城镇化率较低时,数字经济会扩大城乡收入差距;而当人力资本水平较高、创新活力较强、城镇化率较高时,数字经济会缩小城乡收入差距。影响路径回归结果表明:数字经济能分别通过提升人力资本水平、增强创新活力、推动城镇化进程三条路径缩小城乡收入差距。

一种新的MM-aryM编码结构和解调方法

该文在研究多重准正交扩频码组构造方法的基础上,提出了构造多重准正交扩频码组的改进方法,提出了基于位置映射的一种新的调制结构和解调方法。采用新的码字分组方法和位置映射,将准正交码字的解调变成正交码字解调的组合,从而获得较好的解调性能。分析和仿真表明该方法可以明显减小接收端的计算复杂度,并且可以提高信息传送速率,降低误码率。

人口老龄化对家庭碳排放的影响路径研究

随着人民生活水平的不断提高,家庭消费领域产生的碳排放占比持续增加,未来家庭碳排放将成为碳减排的重点领域,而人口老龄化对家庭碳排放有显著影响。本文使用2018年中国家庭追踪调查数据(CFPS)构建基于结构方程的并行多重中介模型,分析人口老龄化对家庭碳排放的多重影响路径,探究住房选择的中介效应以及家庭收入的调节效应。结果表明:人口老龄化对家庭碳排放存在两条影响路径,一是人口老龄化对家庭碳排放的正向直接影响路径;二是人口老龄化通过住房面积进而影响家庭碳排放,但家庭收入会削弱该路径,即随着家庭收入的增加,人口老龄化对住房面积的影响减少,进而对家庭碳排放的影响逐渐降低。在此基础上进一步探讨不同群体的异质性。研究发现住房选择的中介效应存在区域异质性,体现为人口老龄化对南方家庭的碳排放以直接影响为主,对北方家庭则是以间接影响为主。同时,住房选择的中介效应在不同家庭类型中的表现不同,住房选择在中年型家庭中为完全中介效应,在老年型家庭中为部分中介效应。政府应以家庭为单位,加强家庭低碳生活宣传,进行消费变革以提高家庭低碳消费意识和能力。切实保障有老家庭的收入水平,充分发挥收入对家庭碳排放的调节作用。与南方相比,北方应投入更大力度进行低碳住房适老化改造,促进住房领域实现碳减排。

OFDI是否导致中国“去工业化”?

本文基于2003~2015年省级面板数据,考察OFDI对中国"去工业化"的影响.研究结果发现,OFDI是导致中国"去工业化"的重要因素并存在地区性差异.引入时期效应发现,国际金融危机后中国特别是东部地区的"去工业化"问题凸显出来.进一步地,OFDI通过"空心效应"和"虹吸效应"造成国内制造业投资和就业的逃离及资金配置上的"脱实向虚"而发生"去工业化".

中国普惠金融发展对居民福利的非线性影响研究

明晰普惠金融发展对居民福利的影响及其变动特征和作用渠道是共同富裕背景下提升居民福利的重要前提。本文基于我国2011~2020年省级面板数据,采用面板平滑转换回归(PSTR)模型实证分析了普惠金融发展对居民福利的影响。实证结果表明,普惠金融发展能够提升居民福利,且这一促进作用随着地区经济发展水平的提高而增强,产业结构升级、城镇化发展和地区财政支出对居民福利也具有非线性影响。基于一元并行多重中介模型的检验结果可知,普惠金融发展影响居民福利的地区差异性来源于作用渠道的不同,东部地区普惠金融发展通过就业渠道和财富渠道提升居民福利,而对于中部和西部地区而言,上述渠道对居民福利的作用不显著甚至会产生负向影响。因此,针对我国呈现的普惠金融非均衡化发展现状,在东部地区继续实施稳定的普惠金融相关政策的同时,应重点针对中西部地区实施以扩大就业和稳定财富为发展目标的普惠金融政策,推进中西部地区产业结构升级、城镇化发展,合理调整财政支出,同步提升区域间居民的整体福利。

二维三温热传导方程的并行自适应多重网格算法求解

3-T heat conduct equation including electron, ion and photon (radiation) temperatures can be used to approximately describe the energy broadcast across multimedia for radial flow dynamics and discover the energy swapping among photon,electron and ion. Owing to the strong nonlinear diffusion coefficients and energy swapping coefficients and strong discontinuous coefficients across media interfaces,this equation is difficult to be solved with high numerical resolution. Based on the parallel adaptive multigrid software framework UG on 2-D unstructured grid, this paper successfully solved such equation with high resolution by combining the finite volume implicit discretization scheme and parallel adaptive multigrid algorithm, and gained much significant results.

农地产权安全性对乡村产业振兴的激励效应

基于武汉都市圈12个县(区)的农户及村集体调查数据,运用并行多重中介模型研究农地产权安全性对乡村产业振兴的激励效应,并对电子商务综合示范村、现代农业产业园区、休闲农业示范点的乡村产业振兴情况及农地产权安全性的激励效应进行对比分析。研究结果表明:农地产权安全性的增强促使土地流转行为愈发频繁,为农村二三产业发展提供了用地保障,农业多元化发展优势逐渐凸显,乡村振兴活力被激活。然而,不同类型村域农地产权安全性对乡村产业振兴的激励效应存在显著差异,且土地流转价格、土地流转对象和土地流转年限发挥着不同程度的中介作用。因此提出助力乡村产业振兴的政策建议:积极培育新型经营主体,提高农户产权认知,因地制宜发展当地产业,同时尽可能地避免弱化农地产权安全性的行为,激发农户生产和投资积极性。