麻雀搜索算法优化极端梯度提升模型的岩石爆破块度预测

为进一步提高岩石爆破块度预测效果,利用多个矿山的岩石爆破统计数据,通过优化极端梯度提升模型(extreme gradient boosting, XGBoost)超参数,建立一种基于随机森林(random forest, RF)特征选择的麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)优化XGBoost爆破块度预测模型。利用麻雀搜索算法对XGBoost模型决策树数量、决策树最大深度、学习率3个核心超参数进行优化以提高运行效率;利用随机森林对输入特征进行筛选,并将优化后的特征集输入预测模型。结果表明:经特征集优化的模型,爆破块度预测效果整体上更加逼近实际值,且预测结果的可决系数(R-squared,R~2)、均方根误差(root mean square error, RMSE)和平均绝对误差(mean absolute error, MAE)分别为0.954、0.026和0.020,相较于BP(back propagation)神经网络、随机森林和XGBoost模型的效果更优,在实际应用中更具适用性,能为爆破参数设计和优化提供借鉴。

Grover量子搜索算法在“嵩山”超级计算机系统中的模拟

量子计算凭借其叠加性和纠缠性,具有强大的并行计算能力。然而,目前的量子计算机不能在保证大规模量子比特处于稳定叠加态的同时,进行干涉、纠缠等量子操作。因此,当前研究和推动量子计算的有效途径是使用经典计算机模拟量子计算。Grover量子搜索算法针对无序数据库搜索问题设计,将搜索的时间复杂度加速至开平方级,能加速机器学习中的主成分分析。因此,研究和模拟Grover算法,可以促进量子计算与机器学习结合领域的发展,为Grover量子搜索算法的应用以及量子机器学习在“嵩山”超级计算机系统中的模拟奠定基础。通过研究Grover量子搜索算法,模拟出了算法的量子线路。使用Toffoli量子门优化该量子线路,在减少了两个辅助量子比特的同时,提出了Grover算法的通用量子线路。实验基于“嵩山”超级计算机系统的CPU+DCU异构体系,使用了MPI多进程+HIP多线程的两级并行策略。通过调整辅助比特在量子线路中的位置,减少了MPI进程间的通信;使用分片的方式传输数据依赖的量子态。对比串行版本,并行化的模拟算法取得了最高560.33倍的加速,首次实现了31qubits规模的Grover量子搜索算法。

基于轮廓片段匹配和图搜索的红外目标识别方法

针对前视红外(FLIR)目标识别中复杂背景干扰和目标轮廓片段缺失的问题,提出了一种基于轮廓片段匹配和图搜索的目标识别方法。提取基准图和实时图的轮廓特征并进行分段,利用片段的方位和朝向特征进行匹配并构建匹配图;在基准图轮廓片段间的空间关系约束下,利用图搜索策略遍历匹配图得到候选目标轮廓片段组合;结合全局相似性度量实现目标的匹配识别。仿真实验结果表明,该方法对复杂背景干扰和轮廓片段缺失的情况具有较好的适应性和鲁棒性。

基于路标隐式分解的前向搜索规划方法

提出一种利用路标信息隐式分解前向搜索过程的规划算法.以路标计数启发式估值的降低作为分界点,将规划任务分解成多个规模更小的子任务,当访问到估值更低的状态时,表明搜索过程完成一个子任务的求解,反复执行这一过程直到路标计数启发式估值降低为零.与其它将路标具体指定为中间目标的分解方法相比,基于路标计数启发式的隐式分解方法能指导前向搜索过程快速向目标方向推进,实现搜索空间的大规模压缩,在求解效率和规划解质量上都有较大提高.

动态步长蛋白质构象空间搜索方法

针对蛋白质构象空间采样问题,提出了一种基于能量引导树搜索框架的动态步长构象空间搜索方法。通过蛋白质构象特征提取,将高维二面角优化空间映射到低维结构特征向量空间,有效避免了维数灾难问题;根据能量和温度测度离散化特征空间为多个能量层和温度层,并系统划分为'构象室',减小构象空间搜索范围。在不同能量层,赋予相应的片段组装步长和蒙特卡洛扰动步长,在不同温度层,采用相应Metropolis准则接收当前构象;辅以副本交换方法,增强对构象空间中稳态结构的采样能力。12个蛋白质测试结果表明,该方法可以快速有效地采样得到近天然态构象。

基于模糊二分查找的帧分片算法设计与实现

针对通信网络系统帧分片处理效率低的问题,基于高查找速率的二分查找算法,提出了一种模糊二分查找的帧分片算法。介绍了该帧分片算法的数据结构和算法流程,给出了基于C语言的软件实现方法和实现过程。实际测试表明该算法功能完善,性能可靠。

基于深度优先贪婪搜索的可重构硬件任务划分算法

针对可重构计算硬件任务划分通信成本较小化的问题,提出了一种基于深度优先贪婪搜索划分(DFGSP)算法。首先,从待调度的就绪队列中取出队首任务,在某一硬件面积约束下,按深度优先搜索(DFS)方式扫描一个计算密集型任务转换来的有向无环图(DAG),逐个划入满足要求的节点;然后,一遇到不满足面积要求的任务节点时,就计算当前划分模块间输出边数(可量化为通信成本);最后,跳过当前不满足要求的任务节点,继续搜索该点之后处于就绪状态的节点,当搜索到满足要求的点时,按加入该点后不增加当前划分块间输出边数和尽可能填满可重构运算阵列的原则进行。实验结果表明,与现有的簇划分(CBP)、簇层次敏感两种划分算法相比,提出的算法获得了最小划分模块数和平均跨模块间I/O边数最小的均值,通过实际验证,算法显著地改善了硬件任务的划分效果,而且运行开销没有明显增加。

自适应搜索的快速分块跟踪

针对传统的分块跟踪算法计算量大,难以实时地对运动目标进行跟踪这一问题,提出了一种改进的分块跟踪算法。首先,为降低背景噪声对跟踪性能产生的不利影响,提出的算法对目标所在矩形窗口进行了更细致的划分;然后,根据目标运动信息确定搜索范围和搜索中心,采用分层次的自适应搜索算法,在每一层采用不同的搜索策略逐步逼近与目标模板最相似的位置,避免算法将时间过多地浪费在无效位置的运算上;最后,给出了改进算法在DSP上的实现和优化方法。实验结果显示,该改进算法能够在DM642上以30 frame/s的速度处理768 pixel×576 pixel的图像,与传统的分块跟踪算法相比,提高了跟踪精度,运算时间减小了约47.5%。该改进算法较好地解决了传统分块算法的缺陷,实现了在嵌入式系统上对运动目标的实时跟踪。

逆向工程中回转体碎片旋转轴提取方法研究

针对目前回转体碎片特征提取精度不高问题,提出了一种回转体碎片旋转轴估算方法。通过计算主方向的方向矢量,得到纬圆上主方向的方向矢量;通过计算若干对任意2点纬圆主方向上方向矢量的外积,去除粗大误差得到旋转轴矢量的方向范围;然后根据垂直于旋转轴的平面与回转面相交交线是一个圆的几何准则,利用蛮力搜索算法得到回转体点云碎片的旋转轴,通过模式搜索对旋转轴进行了优化。最终得到了一个比较理想的旋转轴。文中提出的算法通过大量实验论证鲁棒性好,并且在保证效率的基础上,提取出的轴精确度较高。

基于用户日志的相关搜索模型研究

搜索技术的组成部分发展至今已经呈现多样化,在不同的使用环境它们各有特色,但都致力于为使用者提供更优质的使用体验。现代搜索技术希望从使用者的自然语言出发,为使用者发掘到最理想的目标答案。相关搜索是查询推荐技术在搜索引擎中最常见和成功的实现,传统相关搜索基于日志建立的模型是为了应付基于内容分析或初次检索模型的局限性。文中重新划分粒度,更加精确计算用户日志数据的相关性,为使用者提供更好的相关推荐。实验表明,文章结果在应用中有了较好的提高。

谱分析中时幅域搜索选段方法研究

为解决遥测速变参数谱分析中连续、快速提取特征段落的问题,提出了时幅域搜索选段方法,给出了算法和算例,进行了相关的分析和讨论。应用结果表明:该方法可控制能力强,所选取的段落合理,适用于遥测速变参数谱分析中的快速处理。

基于GSA-LSSVM的岩石爆破块度预测

为了提高露天矿山爆破开挖的作业效率、增加经济效益,精准地预测爆破块度分布至关重要。文章将万有引力搜索智能算法(GSA)与最小二乘支持向量机结合,形成GSA-LSSVM预测模型,首次将该预测模型应用到爆破块度的预测当中。结合现有有关的矿山爆破块度数据,并依次运用GSA-LSSVM、LS-SVM、Kuz-Ram三种块度模型进行数据预测、分析。根据预测结果分析可知:在三种不同的爆破块度预测模型中,精度最高的为GSA-LSSVM模型,佐证了将该模型运用于预测露天矿山爆破块度的可行性及预测精度的优势。

计算机辅助药物设计在天然产物多靶点药物研发中的应用

多靶点药物能同时调节多靶点、调节疾病网络的多个环节,在获得较高疗效的同时可降低单靶点引起的毒副作用,是治疗复杂性疾病的理想药物,因此已成为药物研发的主要方向。而天然产物凭借其结构的多样性,较高的多靶点活性和较小的毒副作用等优势,是多靶点药物开发的重要来源。计算机辅助药物设计(computer-aided drug design,CADD)是常用的多靶点药物研发方法,其主要包括虚拟筛选和药效团设计。该文对其进行了系统梳理,探讨了各方法用于天然产物多靶点药物研发的前景与优势。

基于片段搜索和相似性搜索的抗哮喘中药发现研究

目的:探讨利用防治哮喘的常用化学药物结构信息筛选活性中药。方法:以Drugbank数据库中具有明确治疗哮喘的活性化学药物为基础,以活性片段搜索和结构相似性搜索为筛选方法,获得具有防治哮喘的中药成分;追溯活性成分的来源中药,并结合中医防治哮喘的治法治则,探讨进行组方。结果:以36个作用于8个靶点的化学药物为基础,通过活性片段搜索获得62个药效成分,相似性搜索获得10个药效成分,总计72个药效成分来自39个常用中药,包括麻黄、半夏、细辛、生姜、地龙、甘草、麦冬、紫菀和吴茱萸等已被证明具有抗哮喘作用的中药;结合热哮清热宣肺,化痰降逆;寒哮温肺散寒,化痰平喘的中医治法治则,分别探讨组合了麻黄、半夏、生姜、甘草和麻黄、地龙、甘草两个作用于多靶点整体治疗的方剂。结论:应用片段搜索和相似性搜索的方法进行中药的发现研究具有一定的可行性。

基于主题概念的XML文档关键字查询算法

讨论了基于XML文档的关键字查询技术,根据XML文档结构的特点,结合关键字查询的需求,提出查询文档中主题的概念;建立XML文档的主题索引,设计出基于主题的高效查询算法.该算法依据主题索引和输入的关键字判断用户的查询主题,再根据主题执行获取最终查询的结果.在查询过程中不仅排除了查询主题不相关的关键字节点,同时也避免生成不相关的查询结果,提高了查询效率和质量.实验结果证明了该算法在绝大多数情况下的高效性.

基于分子模拟技术发现潜在中药烟酸受体激动剂

烟酸能提高人体高密度脂蛋白水平,降低血清总胆固醇、低密度脂蛋白及三酰甘油水平,临床上常用于低高密度脂蛋白胆固醇血症和高三酰甘油血症的治疗。研究表明,烟酸在发挥疗效的同时易引起皮肤潮红等不良反应。以生物电子等排、片段搜索和类药五原则初筛中药化学成分数据库中可能与烟酸有相似药理作用的中药成分,结合同源模建和全柔性分子对接进一步筛选潜在的烟酸受体激动剂,获得候选化合物11个,来源于8味常用中药。其中,候选化合物与烟酸受体相互作用的方式和烟酸类似,且分子对接打分值均高于烟酸,其成药性有待进一步考察;8味来源中药中部分已有文献研究确证降脂疗效,提示其可能通过上述方式发挥作用。综上,本研究为从中药中获得新的烟酸受体激动剂、改善高脂血症用药现状提供了依据和指导。