半透膜被动采样装置(SPMDs)对PAHs和壬基酚类的静态富集

半透膜采样装置(SPMDs)是一种被动采样装置,它能模拟有机污染物穿过生物膜从水相到生物有机相的分配平衡过程,使得结果能显示出污染物的生物可利用性。它能对环境中有机污染物进行长时间连续监测,所得的是污染物被SPMD富集后的时间权重浓度。本实验测定了温度为18℃时标准SPMD对7种PAHs和3种NPnEO(n=0～2)的静态富集过程,通过测定污染物达到平衡时在SPMD内的浓度和在水相中浓度的比值,求解了各自的SPMD/水分配平衡常数KSPMD。表明了有机污染物在SPMD和水相之间达到分配平衡所需要的时间是随着其Kow值的增高而逐渐增长的,还与其各自的分子极性有关,并且几种达到富集平衡的PAHs在SPMD内的浓度也是随着其Kow值的增高而逐渐变大。比较KSPMD的理论值和实测值可以发现,对于PAHs而言,其实测值都高于理论值,而NPnEO都是实测值低于其理论值。但是KSPMD实测值和理论值随污染物Kow值变化的趋势相同。

面向国产异构平台的OpenMP Offload共享内存访存优化

国产异构处理器DCU(deep computing unit)上的本地数据共享(local data share,LDS)是一种低延迟、高带宽的显式寻址内存。国产异构系统的OpenMP未提供LDS访问的编程接口,导致未有效地利用LDS硬件实现数据的高效访存。针对此问题,研究了面向DCU平台的OpenMP Offload执行模式和LDS的分配方法,以及特定于LDS访存的指令结构,实现了LDS访存的手动支持。另外针对于OpenMP Offload的不同执行模式,在此优化方法的基础上实现了LDS访存的自动化,形成了一套面向国产异构平台的高效访存策略。实验采用polybench标准测试集进行测试,利用手动和自动优化方法在单线程模式下平均加速比可达2.60,利用手动优化方法在多线程non-SPMD模式下平均加速比达1.38,利用自动优化方法在多线程SPMD模式下平均加速比达1.11。实验结果表明LDS访存的自动和手动支持有助于提高OpenMP异构程序运行速度。

利用SPMD技术监测珠江三角洲大气有机氯农药

利用半渗透膜装置(SPMD)对珠江三角洲地区大气有机氯农药(OCPs)进行了分季度为期1年的监测分析。结果显示,该地区大气OCPs主要为DDTs,HCHs,氯丹和甲氧基氯,DDTs的含量约占总量的62%～88%。珠江三角洲地区大气有机氯农药时空分布差异明显,OCPs含量夏季高于冬季;各地区大气有机氯农药的年均含量为3 8～27 5ng d,香港和珠海较低(平均为5 0ng d),广州(GZ01)最高,年均值达27 5ng d。大气中m(DDT) m(DDD+DDE)均大于1,表明近期该地区大气中仍有新的DDT输入,对α-HCH和α-氯丹的手性特征进行了分析,它们的旋光异构体比值(年均值)(ER(+ -))分别为0 75和0 69。夏季大气与土壤中α-HCH的ER(+ -)相当,而冬季大气ER(+ -)要低于土壤,表明夏季大气α-HCH基本来自于土壤中α-HCH的挥发,而冬季大气α-HCH可能来自土壤挥发与外来源迁移的组合。

混合SPMD模拟退火算法及其应用

模拟退火算法由于有很好的数学特性——以概率 1收敛于全局最优值 ,再加上其算法本身与特定的问题无关 ,因此被广泛地用于各种组合优化问题 .但是 ,模拟退火算法又具有收敛速度慢 ,执行时间长 ,算法性能与初始值有关及参数敏感等缺点 ,使得它在不少应用中成为一种低效甚至是不可行的算法 .文中提出一种混合 SPMD模拟退火算法 ,在克服经典模拟退火算法内在串行性的同时 ,进一步和下山法结合起来 ,并综合多种优化方法 ,在一定的处理机规模内取得了可扩展的并行效果 ,显著提高了算法的收敛速度 ,克服了算法性能对初始值和参数选择的过分依赖 ,在提高算法性能的同时 ,方便了算法的使用 .该算法已在一个机群系统 THNPSC- 1上得以实现 ,并在材料科学的一个定量电子晶体学研究问题中得到应用 ,降低了该问题的求解时间 ,提高了求解质量 .

被动式采样器与原位鱼体暴露用于监测水体Ah受体效应的比较研究

采用被动式采样器SPMD结合H4ⅡE鼠肝癌细胞离体EROD测试的方法来评价水体中Ah受体效应物质的污染水平．以多环芳烃（PAHs）为目标化合物，在太湖梅梁湾地区选取了5个站点，同时放置SPMD采样器和笼养鲫鱼进行32d的现场原位暴露实验，然后对SPMD样品提取液进行化学分析和离体EROD测试，对鱼肌肉样进行化学分析和对肝胰脏样进行活体EROD测试．结果表明，随着暴露时间的延长，SPMD样品提取液诱导EROD酶的能力逐渐增强，经过32d暴露的SPMD样品的提取液其诱导的EROD酶活相当于TCDD的毒性当量值为3．8～6．2Pg／g，而且根据化学分析结果计算的PAHs相当于TCDD的毒性当量值与离体生物测试结果之间相关性很好（R0=0．88），说明PAHs是引起该地区水体EROD效应的一个重要诱导因子；根据化学分析结果而配制的模拟样品的离体EROD测试结果表明，多环芳烃类物质对梅梁湾地区水体Ah受体效应的贡献约为40％～50％．研究还发现，SPMD提取液离体EROD测试结果与同时暴露的鱼体肝胰脏的活体EROD测定结果之间也存在较好的相关性（R^2=0．62）。因此认为，SPMD结合离体EROD测试的方法能够很好的用于评价水体中Ah受体效应物质的污染水平，并能够用于揭示特定化合物与相应的生物效应之间的定量关系。

克服机群系统通信瓶颈的软件方法

机群系统是一种新兴的并行计算系统 ,它能够以较低的价格提供很高的计算性能 ,因此有广泛的应用前景 .机群系统从整体上说是一种松耦合的体系结构 ,通信是其性能提高的主要瓶颈 .本文首先针对机群系统通信问题做了简要分析 ,在此基础上论述了软件在提高通信性能方面的重要地位 ,着重讨论了如何通过软件方法来提高机群系统性能的途径 .实验结果表明 ,对于许多问题 ,基于相同的硬件支持 ,可以通过软件方法 。

模拟生物采样和原位鱼体生物富集水中PAHs的比较

半渗透膜采样技术(SPMD)模拟了生物富集水中疏水性有机污染物的过程,并且可以用来监测生物有效态污染物的长期平均浓度.但是在野外条件下SPMD和鱼体生物富集作用的比较研究相对较少.本工作在太湖梅梁湾选取了5个站点,同时放置SPMD和笼养的鲫鱼暴露32 d,以研究水体中多环芳烃(PAHs)在SPMD和鱼体内的富积规律.结果表明,SPMD和鲫鱼所富集的多环芳烃在组分构成和相对富集量上类似,不同采样点的各种多环芳烃的生物浓缩因子(lg BCF)和器件富集因子(lg DCF)之间存在显著相关性(p<0.000 1).定量的分析数据表明,鱼体和SPMD对PAHs的富集量在脂类归一化后差异不大,两者的比值在0.47和4.12之间变动,有较好的可比性.因此认为,SPMD能够模拟淡水湖泊中鱼类富集多环芳烃的过程,可以用来估算多环芳烃在鱼体中的浓度水平.

利用SPMD技术监测珠江三角洲大气中多环芳烃

利用半渗透膜被动采样装置(SPMD),对珠江三角洲地区大气中多环芳烃进行了分季度为期一年的监测,同时在广州(GZ01站)用大流量采样器进行主动采样分析.结果表明,SPMD主要采集大气气态多环芳烃,其富集速率Rs受温度影响显著,低温更有利于SPMD对有机物的渗透富集.大气气态PAHs浓度季节差异明显,各季度平均值分别为286.0ng/m3(4～6月),322.0ng/m3(7～9月),216.4ng/m3(10～12月)和153.3ng/m3(1～3月),温度是影响气态PAHs含量高低的主因素.该区域内,污染程度呈南北低、中间高.污染源主要来自于机动车尾气的排放.

土壤中多环芳烃的SPMD辅助解吸行为研究

为了开发一种表征土壤中憎水性有机污染物解吸及生物有效性的新方法,建立了半透膜被动采样装置(SPMD)研究土壤中有机污染物解吸行为的方法,利用SPMD分析了多环芳烃菲、芘和苯并[a]芘在3种不同性质土壤中的辅助解吸行为.结果表明,SPMD是一种很好地表征土壤中憎水性有机污染物解吸及生物有效性的手段.SPMD辅助解吸多环芳烃的效率与土壤有机质及多环芳烃性质有关.随着土壤有机质含量的降低,土壤中菲和芘的SPMD解吸率逐渐升高,对于10 mg/kg染毒水平,当土壤有机质含量由18.68%降低到0.3%时,2种化合物的解吸率分别由56.45%和48.28%上升到接近100%;但是对于苯并[a]芘,粘土表现出明显的滞留能力,在有机质含量(0.3%)很低、粘土含量(39.05%)较高的3号土壤中,苯并[a]芘的解吸率仅有66.97%.不同多环芳烃SPMD辅助解吸率差别很大,随着土壤有机质含量的降低,以及污染物浓度的提高,菲和芘的解吸差异逐渐缩小,而苯并[a]芘与上述2种多环芳烃的差异很大,主要是由于苯并[a]芘具有高度亲脂性,并且分子较大,造成其容易滞留在粘土的微孔及有机质的致密结构中.

飞行控制系统可视化仿真平台设计

提出了一种通用的飞行控制系统可视化仿真平台的设计与实现方案,具有控制系统可视化建模、仿真执行效率高、易于扩展和通用性强的优点。该平台在某型飞机模拟器基础上,设计了基于改进A*算法的静态航迹规划和基于电荷法的动态航迹规划。以并行化计算的思想设计了系统的总体框架,并通过OpenMP多线程并行多核编程技术和Matlab并行计算工具箱的SPMD(Single Program Multiple Data)技术实现了平台仿真的并行解算,大大提高了仿真效率。以"Beaver"多模态自动驾驶仪仿真设计为例,验证了平台的可行性。

一类非规则并行应用问题的通信集生成算法

非规则计算是大规模并行应用中普遍存在和影响效率的关键问题.在基于分布式内存的数据并行范例中,如何针对非规则数组引用,有效地生成本地内存访问序列和通信集,是并行编译生成SPMD结点程序所必须解决的重要问题.文中针对两重嵌套循环中,下一层循环边界是上一层循环变量的线性或非线性函数,数组下标是两层循环变量的非线性函数这样一类包含非规则数组引用的并行应用问题,提出了一种在编译时生成通信集的代数算法.并且针对cyclic(k)数据分布和线性对齐模板,借助整数格概念,给出了编译时全局地址和本地地址之间的转换方法.文中还给出了相应的经过通信优化的SPMD结点程序.最后通过实例验证了算法的正确性.该算法的意义在于避免了传统Inspector/Executor非规则计算模型中的Inspector阶段,从而节省了运行时Inspector阶段通过穷举下标生成通信集的巨大开销.

利用主动和被动采样技术和发光菌毒性测试评价水中有机污染物的毒性

提出利用能够模拟生物吸收过程的半渗透膜采样技术(SPMD)富集疏水性有机污染物,然后进行生物毒性测试.这一方法在原理上不同于传统主动富集 生物毒性测试技术体系,能够模拟生物富集和产生毒性的过程.用三油酸脂半渗透膜采样技术对洋河和北京市高碑店污水处理厂水样进行富集,并采用海洋发光菌P.phosphoreumT3和青海弧菌V.qinghainesisQ67发光菌对原水样和经过富集的水中有机污染物进行毒性测试.研究结果表明,洋河水中存在导致急性毒性的有机物,主要来自宣化工业区,以取代苯类化合物(如:硝基芳烃)为主,相比于此类物质,持久性有机污染物对急性毒性的贡献不大.对高碑店污水厂进行的实验表明,用发光菌方法直接测定污水,很难解释急性毒性变化规律.而采用SPMD技术富集水中有机污染物后进行毒性测试,结果和化学分析数据相当吻合.结合SPMD的优点,推荐用该方法作为环境有机有毒污染物毒性监测和生态风险评价的样品前处理手段.

分布式电力系统状态估计

随着电力系统的互联 ,电力系统状态估计需要速度更快 ,数值稳定性更高的算法。在本文中 ,采用了基于快速解耦的分布式并行过程 ,并与整体并行过程进行比较 ,且以PVM为软件平台对验证系统进行了模拟计算 ;PVM的装配采用群型模式 ,程序结构采用 SPMD模式 ,实现了基于PC机网络环境的并行计算。通过验证系统 IEEE- 14和IEEE- 30的计算结果 。

Vega Prime与OpenGL飞行控制系统可视化仿真平台设计

提出了一种通用的飞行控制系统可视化仿真平台的设计方案。阐述了Vega Prime开发平台与OpenGL相结合的关键技术及开发方法,并将其应用于飞机在预定航路飞行的实时显示过程中。该平台可以载入各种飞行控制器、飞行动力学模型和数字地图进行仿真,并能够以数字、曲线和三维动画的形式显示仿真结果。该平台采用Visual Studio2008编写主界面和通用实时飞行动力学模型框架,Simulink实现飞行控制器,Matlab引擎服务实现二者的同步和通信,并通过OpenMP多线程并行多核编程技术和MATLAB并行计算工具箱的spmd(Single Program Multiple Data)技术实现了平台仿真的并行解算,最后实现三维战场环境动态显示。以"Beaver"多模态自动驾驶仪仿真设计为例,验证了平台的可行性。

机群并行伪随机数生成算法研究

分析了不同并行伪随机数生成策略的优劣,结合线性同余(linear congruence generator LCG)算法内在属性及机群系统主从(m/w)计算模型,提出并行伪随机数生成器DLLCG(double level LCG)算法。利用具体Monte Carlo仿真应用,验证了该并行随机数生成算法在各类机群系统上的可用性。通过理论和实验分析,表明该算法可以用于同构或异构机群系统中,具有良好的可扩展性和移植性。

几种常见被动采样技术在水环境中研究进展

总结了半透膜被动采样器(SPMDs)、极性有机化合物整合采样器(POCIS)、化学捕收器(Chemcatcher)和硅橡胶被动采样器(Silicon rubber)几种常用被动采样器的结构组成、应用模型、原理、样品的前处理、影响因素及应用范围,指出几种被动采样技术应用上存在的问题,并对其应用前景进行总结和展望。

SPMD技术的应用与研究进展

综述了半透膜装置 (SPMD)在环境科学研究中的进展状况。回顾了SPMD的产生历程 ,分析了SPMD富集和监测疏水性有机污染物的原理。综述了SPMD在气、水、沉积物、化肥及石油等环境中疏水性有机污染物的监测、污染物的生物有效性的评价、类脂物样品中污染物的提取、有机污染物的毒理作用的测定等几方面的研究进展状况。并就SPMD在上述几个方面研究、应用中的不足以及今后发展的方向提出了一些看法。

SPMD型程序的自动并行化

介绍了基于共享变量的ＳＰＭＤ型程序自动并行化模型，给出了从串行源程序生成以ＥＰ８６０并行计算机系统为运行环境的并行程序源程序的过程，并详细讨论了一些关键技术和实现方法．

基于依赖分析的SPMD程序隐式同步检测及处理算法

SPMD翻译是指将一种特定类型的SPMD程序编译到多种设备上,当前的细粒度SPMD翻译研究建立在线程之间相互独立的假定上,线程之间只通过显式同步进行通信.但线程之间还隐含存在着各种数据依赖,如隐式同步,这导致了SPMD翻译在处理隐式同步时的正确性缺陷.为了对隐式同步进行处理,对细粒度SPMD模型CUDA中的隐式同步进行了系统的分析,指出了当前翻译CUDA程序到多核平台的相关研究在处理隐式同步上的不足,提出了基于依赖分析的隐式同步检测方法.在检测出隐式同步的基础上,设计了循环重排序的优化处理算法,对显式同步和隐式同步进行了统一处理.实验结果表明,与现有的SPMD翻译方法相比,该检测及处理算法能够正确而快速地检测并翻译CUDA中的各种隐式同步,代价较小,有助于编译器产生正确而有效的翻译结果.

半渗透膜采样技术在有机污染物分析中的应用

SPMD对亲脂性有机污染物具有富集倍数高(105),样品前处理简单,易于保存、携带,重现性好等特点。有可能成为一种新的相对标准监测方法。可用于研究有机污染物在空气、生物、污水处理、海水、沉积物河水、迁移规律以及水动力学模型的工具,进而可直接研究有机污染物有关的生态毒理实验。