做一名有思想的计算者——2017年全国高考数学Ⅰ卷理科20题第二问解法探究

高考数学试题对高中生的计算能力要求很高，特别是解析几何题更能体现学生计算能力的高低。不过，计算能力并不是单纯体现在算数上，更是“算法”的体现。优秀的“算法”不仅体现在计算量的大小上，更是思想方法与基础知识熟练程度的体现，也就是说，要想在高考中胜出，就要努力成为一名有思想的计算者。

得云计算者得天下

云计算产业被认为是继大型计算机、个人计算机、互联网之后的第四次IT产业革命。这场革命将彻底改变IT产业的格局。业务模式将发生根本性的变化，从软件和产品走向产品＋服务，特别是基于云计算的服务，会产生巨大的商机。

BIM技术在建筑碳排放计算领域研究进展

结合国内外相关文献,对BIM技术在建筑碳排放计算领域的研究进展进行综述。通过对研究进程的归纳,以及对建筑碳排放计算政策、计算方法、BIM技术适用性等影响因素的分析,总结BIM技术在建筑碳排放计算领域的研究现状。基于当前研究成果,将BIM技术在建筑碳排放计算领域的研究内容划分为理论方法、工具平台、应用价值三个层面。理论方法主要关注计算边界和计算方法的确定、BIM模型的数据提取方式以及BIM模型的参数扩展内容;工具平台主要探讨BIM建模工具、人工处理及算法程序、BIM软件插件、BIM平台系统的具体应用;应用价值主要体现基于BIM技术的建筑碳排放计算在建筑设计、物化、运营等各阶段的成果效益。三个层面虽已取得许多研究成果但也存在问题和难点。未来的研究可以在数字技术融合和信息管理完善两个方面深入发展。

微小计算者

未来的计算机也许将彻底抛弃硅片和传统算法，取而代之的是游荡在我们身体内的微小的DNA分子。

“计算·AI+X”创新型计算机研究生人才培养模式探索

针对面向复杂的人工智能应用场景的研究生创新能力培养问题,分析面临的挑战和困难,提出“计算·AI+X”的新培养模式,介绍人才培养方法,阐述培养模式创新点,最后说明人才培养成效。

电大山区地物环境中电波传播的电磁计算

在无人驾驶与无人机等新兴行业中,信号覆盖范围的要求较高,不仅仅在城市,在人迹罕至的山地、沙漠、森林中也需要无线信号的覆盖才能真正完成远程操控,这些地区更多需要考虑的是地势变化对电磁传播所带来的影响。计算电磁学中的一致性几何绕射理论方法是分析电大环境电磁问题的有效方法,使用计算电磁学的方法研究电磁波在山区地物环境中的传播规律。给出了一种建立不规则地形模型的新方法,可以通过数字高程的网格数据生成电磁算法可用的三次多项式曲面,使用多个立方曲面对不规则地形进行拼接,使用平均均方根误差验证模型数据的准确性。基于所得的地形数据,完成了并行的几何光学算法,并对区域电磁场的分布进行了仿真计算。选取了实际山区地物环境进行了实地测量,测量结果与仿真结果对比趋势一致,验证了该方法在非规则地形中电磁波传播分析中的有效性。考虑环境电磁计算的规模,建立了相应的并行策略,100核测试的并行效率可以保持在80%以上。

理论与计算化学教学中的课程思政

理论与计算化学是本科生和研究生通选的专业课。以课程知识点为线索,深度挖掘了课程在价值塑造、能力培养、坚定信念、家国情怀四个方面的思政元素。通过分享课程思政案例与教学素材,提出思政内容的科学化和学科交叉融合思路,强调学术文献、学位论文在思政教育中的重要作用,为在计算化学相关课程中实现主动思政与三全育人目标提供参考。

新计算模式下的信息安全防护专题序言

近年来,数字化转型逐步深入,新的计算模型和数据管理方式不断涌现,并已成为社会发展的重要引擎之一。随着大数据、区块链、人工智能等新计算模型和数据管理方式的出现,以及诸如ChatGPT等复杂模型和系统的不断产生,信息系统面临着严峻的安全防护挑战,信息系统的安全问题已经成为亟需解决的瓶颈问题。现阶段工业界和学术界对于新计算环境下的信息系统安全防护研究高度重视,且已经取得令人瞩目的研究成果,但是在基础理论体系、核心技术和应用系统研究方面仍然有很多挑战性前沿问题亟待解决。

基于Valued ERGMs模型的核心技术网络成长机制研究——以量子计算领域为例

对核心技术网络及其成长机制的研究有助于梳理核心技术之间的依赖和促进关系,为研究核心技术演化提供新的理论视角和方法。以技术演化相关理论为基础,归纳核心技术网络成长的影响因素,基于量子计算领域专利数据,识别以技术概念和技术关系为基础的量子计算领域核心技术网络,并基于Valued ERGMs模型构建核心技术网络成长机制模型。结果表明,技术要素中心性、专利技术研发能力、与TRIZ进化法则匹配程度以及技术要素同配性对核心技术网络成长具有正向促进作用;在技术路径方面,核心技术网络成长受到技术要素路径依赖性和技术突破的双重影响。最后,根据量子计算领域核心技术网络成长机制的实证研究结果,从技术研发层面、企业层面、政府层面为相关领域技术发展提出策略建议。

基于计算思维的高中信息技术项目教学模式研究

计算思维作为《普通高中信息技术课程标准(2017年版2020年修订)》提出的四大核心素养之中枢,在当今已被提升到全民素养的高度。项目教学是“新课标”倡导的学习方式,开展基于计算思维的项目教学模式实践,对提升学生信息素养和实现学科价值有着重要意义。研究认为,基于计算思维的项目教学模式需以横向“项目主线”为教学流程,运用计算思维基本方法,在纵向“教学主线”下开展实践,包括确定项目需求,发现生活中的实际问题;抽象分解建模,界定问题生成活动任务;分组协作探究,寻找并实施自动化方案;总结反思评价,实现求解方案拓展迁移等环节。

云计算下网络安全技术实现的路径分析

网络安全是国家安全的新课题和新内容。本文重点从实现网络安全技术的路径,包括技术架构、应用系统加密技术、防御病毒技术和身份管理系统等入手,深入探讨这些技术的实现路径,有助于减少云计算环境下的网络安全问题。

构建支持大模型训练的计算机系统需要考虑的4个问题

支持大模型训练的计算机系统有3种类型,其中基于国产AI芯片系统的生态系统不是很好,要想改变这个局面,需要做好AI编译器、并行加速等10个关键软件;基于超级计算机的系统需要做好软硬件协同设计,从而更好地服务于大模型训练。针对如何搭建大模型的基础设施,提出4点平衡设计,以确保系统的性能、可靠性和可扩展性。

面向车辆边缘计算的任务合作卸载

随着物联网技术和人工智能技术的飞速发展,车辆边缘计算越来越引起学者的关注。车辆如何有效地利用其周边的各种通信、计算和缓存资源,结合边缘计算系统模型将计算任务迁移到离车辆更近的路边单元,已经成为目前车联网研究的热点。由于车辆应用设备计算资源的有限性,车辆用户的任务计算需求无法满足,需要提升车辆周边计算资源的利用率来完成计算任务。本文研究了车辆边缘计算中任务的合作卸载机制,以最小化车辆任务的计算时延。首先,考虑周边停泊车辆以及路边单元的计算资源,设计了由云服务器层、停泊车辆合作集群层和路边单元合作集群层组成的任务合作卸载3层系统架构,通过路边单元合作集群和停泊车辆合作集群的合作卸载,充分利用系统的空闲计算资源,进一步提高了系统的资源利用率。然后,基于k-聚类算法的思想提出了路边单元合作集群划分算法对路边单元进行合作集群的划分,并采用块连续上界最小化的分布式迭代优化方法设计了任务合作卸载算法,对终端车辆用户的任务进行卸载计算。最后,通过将本文算法和其他算法方案进行实验仿真对比,仿真结果表明,本文算法在系统时延和系统吞吐量方面具有更好的性能表现,可以降低23%的系统时延,并且能提升28%的系统吞吐量。

面向高性能计算环境的多维自适应授权访问策略

高性能计算能力是国家综合实力和创新能力的重要体现,是支撑我国科技持续发展的关键技术之一。随着高性能计算的发展,越来越多领域的科研人员开始关注并使用高性能计算环境。高性能计算环境目前面临资源有限、用户数目增多等挑战。为保证环境的安全性、提高环境资源的利用率,需设置一定的授权访问策略来约束用户的访问行为。本文针对高性能计算环境服务对象用户和应用社区或业务平台,基于机器学习算法对用户行为进行分析获取相关属性,设计并实现了一种多维自适应授权访问策略(MAAC)。实验表明,MAAC可实现对环境资源有效和灵活访问控制,同时该策略的决策时间可控制在1 ms内,与策略响应时间相比可忽略不计。

脉冲风洞天平基础动力特征的简化计算方法

为了研究脉冲风洞天平基础在脉冲气动荷载作用下的动力响应特征,以某脉冲风洞为例,选择某典型气动荷载作用形式,建立了脉冲风洞天平基础在气动荷载作用下竖直方向、水平方向位移以及回转角度等动力特征的简化计算方法,并采用数值模拟的方法验证其可靠性.研究结果表明:天平基础在典型气动荷载作用下,竖直向最大振幅0.00175 mm,频率7.94 Hz,水平向最大振幅0.00283 mm,频率7.94 Hz,回转角度最大振幅0.00034°,频率7.94 Hz,典型气动荷载对天平基础振动影响较小,也未产生共振现象;基础振动最大振幅随气动荷载增大而增大,基础振动频率随气动荷载频率增大而增大;在气动荷载不变的条件下,基础振动的最大振幅与频率随尺寸的变大而变小,基础振动的最大振幅也随地基土性质的增强而减小,但地基土性质的变化对基础振动频率无影响.

基于混合有限元法的油浸式变压器稳态流-热耦合场并行计算方法

针对油浸式变压器2维流-热耦合仿真计算效率低的问题,提出了基于混合有限元法的并行计算方法。首先,在Visual Studio 2019中采用C++语言实现无量纲最小二乘有限元法以及迎风有限元法的串行计算方法。然后,基于图形处理器(graphic processing unit,GPU)实现流体场的并行计算,针对单分区分匝模型对比分析了不同GPU卡在不同网格条件下的并行计算效率,分析结果表明数据规模越大,GPU卡流处理器越多并行效果越好。其次,基于Intel MKL(Intel math kernel library)函数库结合共享存储并行编程(open multi-processing,OpenMP)实现了2维温度场的并行计算,并对比分析了不同网格数量对并行效率的影响。最后,在此基础上提出了根据不同仿真条件的混合并行计算方法,并应用到大型油浸式变压器绕组模型的2维温升热点分析中。结果表明,相较于串行程序,混合有限元并行计算方法的加速比达到了69.5,实验测试结果进一步验证了并行计算结果的准确性,研究成果为大型油浸式变压器流-热耦合问题的快速计算奠定了基础。

基于KT-SQEP的课程设计与课程建设——以“101计划”计算概论(计算机科学导论)课程为例

在当今数字化教育快速发展的背景下,提出KT-SQEP的创新课程设计和构建方法,分析知识图谱在教育中的作用,介绍基于知识图谱的教学设计的特点,详细阐述KT-SQEP知识图谱的构建过程,最后,以“101计划”中的计算概论(计算机科学导论)课程为例,展示KT-SQEP知识图谱的实际应用。

气田水锂、溴资源定量计算方法和前景展望——以W气田震旦系气藏为例

目的鉴于国内部分气田地层水中丰富的锂、溴资源,为明确气田水开发的综合利用价值,定量计算和评估锂、溴总体资源量。方法基于地质分析法,提出一种定量计算已开发气田地层水(以下简称气田水)中锂、溴资源量的新方法,并结合行业内提锂、提溴工艺,计算气田水可提取的碳酸锂、溴素等工业原料资源量。结果①W气田震旦系气藏为具有统一气水界面的底水气藏,气田水总地质储量为29.92×10^(8)m^(3);②采用矿化度约束权衡法、井点面积权衡法、等值线面积权衡法分别计算气田水锂元素、溴元素的平均含量,最终确定气田水中锂元素和溴元素的平均质量浓度分别为114.8 mg/L和181.7 mg/L;③综合水体储量和锂、溴元素含量,定量计算气田水锂元素总量为34.35×10^(4)t,溴元素总量为54.37×10^(4)t;④基于气田水锂、溴元素含量,预测可提取工业产品碳酸锂146.19×10^(4)t,溴素144.19×10^(4)t。结论基于已开发气田气藏特点和气田水开发综合利用行业新热点,定量评估锂、溴资源量,结合提锂、溴工艺技术,形成气田水开发综合利用新链条,为国内外同类型气田的有效开发和新能源利用提供借鉴。

考虑侧向刚柔边界约束的黄土填方路基沉降计算方法

提出一种新的考虑刚柔边界约束和侧向变形的黄土填方路基沉降计算方法。基于自主研发的三向加载设备和室内压缩试验,分析不同竖向加载方式和不同侧向约束对土体竖向及侧向变形的影响,提出考虑土体压实度和围压的边界影响系数,建立压实黄土侧向应变模型,给出考虑刚柔边界条件和侧向变形的黄土路基沉降计算方法。研究结果表明:边界影响系数与路基压实度和围压都呈正相关,且刚柔约束边界对黄土压缩性指标的影响程度最高能达到40%。提出的竖向和三向边界影响系数综合考虑了路基压实度、侧向围压以及边界条件的影响。利用工程实例验证了新模型计算方法的准确性和实用性,提高了传统分层总和法的精度。

移动边缘计算中计算卸载与资源分配联合优化策略

为了在移动边缘计算(MEC)中最大限度地减少处理用户任务的时延和能耗,改善用户体验,以最小化用户的完成时间和能耗的加权和为目标,在计算资源的约束下研究了多用户、多MEC服务器中的计算卸载问题。针对此问题,考虑卸载决策和资源分配之间存在的依赖关系,首先将原问题解耦为卸载决策和计算资源分配2个子问题。然后,使用鲸鱼优化算法求解卸载决策问题,通过添加非线性收敛因子和惯性权重加快收敛速度;引入反馈机制,防止陷入局部最优,得到更高概率可行的卸载决策;对于资源分配问题使用拉格朗日乘子法得到每个卸载决策下的最佳计算资源分配解。最后,通过多次迭代得到稳定的收敛解。仿真实验结果表明,与其他基准方案相比,最多减少了44.6%的系统开销。