超大规模数据处理中并行计算技术的应用研究

随着人工智能和大数据时代的到来,超大规模数据处理成了一个重要的研究领域。该文主要探讨并行计算技术在超大规模数据处理中的应用,首先详细阐述并行计算和超大规模数据处理的基本理论与概念,特别是并行计算的编程模型与工具,最后通过分析并行计算在搜索引擎、气象预报和金融分析等中的实际案例,阐述并行计算技术在超大规模数据处理中的实际应用。

基于OpenMP的航迹融合并行优化方法

针对组网雷达中分布式数据融合计算量随数据量增大急剧增加的问题及航迹融合中最耗时的航迹关联环节,提出一种基于OpenMP的多线程优化方法。通过OpenMP并行计算雷达航迹间的关联距离,提升内部算法运算速度,并将数据接收、融合处理和结果输出过程进行多线程处理,进一步加快外部数据交互速度,提升融合处理整体时间性能。以大容量目标场景为测试用例,评估处理时间和优化加速比。仿真结果表明,所提并行优化方法能够有效提升运算速度。

基于云监测平台的跨铁路桥梁转体智能监测技术及应用

为实现跨铁路桥梁转体过程中的实时智能监测,以提高转体效率和精度,基于云监测平台的数字孪生理论,融合BIM+GIS、智能传感、物联网、边缘计算、云计算等信息化技术,研发了跨铁路桥梁转体智能监测系统。该系统通过智能设备对环境参数、转体参数、结构应力等进行实时监测和同步转体模拟展示,实现桥梁转体全过程智能感知、分析预警及可视化的控制目标。通过实时监测转体桥梁悬臂端位置三维坐标,提出转体角度、转体速度、转体距离等转体参数计算公式,计算结果更符合实际转体情况;针对双转体桥联动监测,给出了双幅桥转体时防碰撞距离计算公式。该系统已成功应用于多座转体桥梁工程,均实现了高效率转体、高精度对位。

基于四阶龙格-库塔法的多弹道并行计算研究

弹道计算是一类典型的计算密集型问题,在飞行器设计及航迹规划中起着至关重要的作用,对该问题的求解通常具有计算量大、耗时长等问题。为实现弹道解算加速,本文利用多线程并行计算技术设计了基于四阶龙格-库塔法的多弹道加速计算架构,通过任务划分将多弹道解算映射到不同的线程并调度至处理器内核。通过试验分析了多弹道计算关键因素的影响,试验结果验证了利用多核多线程并行加速架构可以在保证高精度要求下有效地提高多弹道计算效率,并且可应用于提高微分方程类问题的解算效率。

基于MATLAB机器学习的数据预处理研究

数据预处理在机器学习中起着至关重要的作用,但在大规模数据集中,传统的预处理方法可能面临处理速度慢、效率低下的问题。为了解决这一问题,目前主要采用并行计算技术加速数据预处理的方法。首先,介绍了数据预处理在机器学习中的重要性,以及MATLAB在机器学习中的应用。其次,详细介绍了常见的数据预处理方法,探讨了如何利用并行计算技术加速数据预处理流程,并通过实验验证了并行计算技术在加速数据预处理中的有效性,实验结果表明:使用并行计算技术可以显著减少数据预处理的时间、提高处理效率。最后,总结了实验结果,并提出了未来工作的展望和建议。

基于云计算的计算机自动化图像识别方法研究

云计算技术的发展为图像识别任务提供了新的机遇和挑战。基于此,提出了一种基于云计算的计算机自动化图像识别方法(CAIRM),利用分布式存储、并行处理和深度学习等关键技术,实现了高效、准确的图像识别。结果表明,CAIRM在多个公开数据集上取得了优异的识别性能,同时显著提升了计算效率和系统可扩展性,为大规模图像识别任务提供了可行的解决方案。

云计算综述及电力应用展望

云计算是当前较为流行的信息新技术之一,技术发展快,已由概念阶段步入到应用实践阶段,全球公用事业用户对云计算的使用也呈快速增长趋势。本文以近几年国内外核心期刊文献为主要依据,针对虚拟化、并行计算、分布式等云计算相关技术,总结了当前技术的研究概况,分析了未来技术的发展趋势。在此基础上,结合智能电网、"三集五大"等业务的发展,对电力企业云计算的应用需求进行了全面梳理与展望,为电力企业云计算的发展与应用提供指导和参考。

大电网安全分析的全过程动态仿真技术

全过程动态仿真技术是研究和分析非线性超大规模电力系统动态特性机理、严重事故特征及其稳定措施的重要手段。该文分析我国全过程动态仿真技术的现状和解决当前问题的思路,主要包括电磁暂态和机电暂态混合仿真、机电暂态和中长期动态的一体化仿真。探讨了全过程动态仿真分别与实时仿真装置和在线动态安全分析预警系统的接口技术,以及并行计算技术的重要性。该文指出全过程动态仿真技术需要同时应用于实时和非实时仿真,才能满足我国大电网安全分析的全方位需求。

Reduction of distortion and improvement of efficiency for gridding of scattered gravity and magnetic data

This paper presents a reasonable gridding-parameters extraction method for setting the optimal interpolation nodes in the gridding of scattered observed data. The method can extract optimized gridding parameters based on the distribution of features in raw data. Modeling analysis proves that distortion caused by gridding can be greatly reduced when using such parameters. We also present some improved technical measures that use human- machine interaction and multi-thread parallel technology to solve inadequacies in traditional gridding software. On the basis of these methods, we have developed software that can be used to grid scattered data using a graphic interface. Finally, a comparison of different gridding parameters on field magnetic data from Ji Lin Province, North China demonstrates the superiority of the proposed method in eliminating the distortions and enhancing gridding efficiency.

数值气象预报中的并行计算研究

介绍了并行计算与数值气象预报的发展概况 ,论述了并行算法的一般设计方法 ,展示了作者在数值气象预报的典型并行算法和并行实现技术方面所做的主要研究工作 ,以及这些研究成果所取得的一系列数值气象预报系统的并行计算结果 ,最后讨论了并行计算与数值气象预报的未来发展。

可扩展并行Web服务器集群的实现技术

随着INTERNET用户和流量的不断增长,对Web站点的性能提出了更高的要求,以缩短用户请求的响应时间。该文介绍了高性能的可扩展并行Web服务器集群的工作原理和实现机制,并说明了Web服务器集群的应用前景和发展趋势。

高性能计算集群中的网络技术研究与实践

随着高性能计算技术及计算规模的快速发展,网络通信速度的发展已远远落后于CPU的发展,网络性能已成为高性能计算集群发展的瓶颈。全国山洪灾害防治管理平台,需要海量数据存储能力和高速度、大容量、高精度计算处理能力,为了打破网络通信速度对高性能计算集群速度的制约,采用Infini Band互连结构有效的缩短网络和CPU之间的性能差距,使高性能计算集群的整体性能趋于平衡。本文结合全国山洪灾害防治管理平台高性能计算集群的建设实践,针对其中的专用网络技术研究及网络环境的搭建作了重点阐述。

地震技术的一个崭新领域——浅论叠前深度偏移资料的解释

随着并行超级计算机的推广应用 ,地震叠前深度偏移技术得到了迅速发展 ,在油气勘探开发中正得到越来越广泛的应用。目前 ,有关该项技术处理方法的讨论颇多 ,但对其资料的解释和应用却论及很少。该文初步分析了叠前深度偏移技术的应用现状 ,讨论了叠前深度偏移资料的解释方法和解释特点 。

舰船燃气轮机双机并车控制仿真技术研究

介绍了功率反馈控制技术的原理和特点,并利用功率反馈控制技术对舰船燃气轮机双机并车控制技术进行了分析.利用C++语言建立了全燃动力装置的仿真模型,并对功率反馈法进行了计算机仿真试验.结果表明,功率反馈控制技术能较好地实现舰船燃气轮机双机并车运行的控制.

移动荷载作用下高速铁路轨道–路基–地基耦合系统振动加速度的空间分布特征

为获得移动荷载引起的加速度的空间分布,基于多尺度和精细化建模技术,建立了350 km/h的双线高速铁路轨道–扣件–轨枕–轨道板–CA砂浆层–底座板–基床表层–基床底层–路基本体–地基为一体的耦合大系统非线性真三维数值分析模型。采用动接触算法模拟底座板底面和基床表层表面之间的动力相互作用,采用三维黏弹性静–动力统一人工边界技术模拟无限地基的辐射阻尼和弹性恢复性能,考虑移动荷载作用前路基中客观的静应力状态对后续动力计算的影响和地基土、路基填筑材料的非线性,借助于大规模并行计算技术,模拟了地基的初始应力场生成、轨道系统和路基的施工过程和随后8辆编组高速动车组的运行过程。基于分析结果,总结了轨道–路基–地基系统各部分的振动加速度在时间和空间上的分布特征,验证了实体单元模拟轨道空间振动响应的优势。

并行和分布式计算机监测系统的实现原理

通用分布式监测系统MS－1是一种面向并行和分布式计算机系统而设计的行为监测和分析系统．它基于事件驱动的监测原理，并采用软硬件混合实现方式和扩充插件的PC机联网的分布式结构．本文主要介绍MS－1硬件结构的实现原理．它的硬件单元包括一个时基发生器，以及一至多个监测数据采集器．监测系统用高精度锁相同步技术实现各监测结点的时钟同步，时钟分辨率达100ns，事件采集速率可达10MHz．该监测系统已运用于华北计算所的大规模并行处理机TJ－MPP样机的软硬件开发、调试过程中．事实上，该监测系统适用于以任何形式联结、协同工作的计算机系统的功能与性能调试以及分析评估．

基于网格的远程优化下料系统研究

结合分析传统优化下料技术存在的问题,提出基于网格的远程优化下料方法,把优化下料算法资源定义为网格服务资源,分布在广域网的计算机中,并以网格服务节点的形式表现,通过对各网格服务节点的调度,并行完成优化下料任务,进行选优。构建了远程优化下料系统,给出了该系统的体系结构和工作原理,对网格服务节点的实现方法进行了研究;开发了原型系统,实验表明,在提高优化下料的总体优化性能方面,系统效果明显。

河口水沙数学模型的并行化研究

为了提高河口水沙数学模型的计算速度,通过基于共享内存的OpenMP和基于区域分解的消息传递模型(MPI并行)两种并行方法,将串行的河口水沙数学模型并行化。将并行模型应用到钱塘江河口潮流泥沙运动模拟实例中。结果表明,该并行模型能大大提高计算速度。其中,OpenMP方法并行效率较低,而基于区域分解的MPI并行有很好的加速效果,在64个处理器上加速比可接近36,具有较大的推广价值。

基于图形处理器的广义最小残差迭代法在电力系统暂态仿真中的应用

文中对电力系统暂态仿真算法及并行化设计进行了研究,针对图形处理器(graphic processing unit,GPU)的特性,应用广义最小残差法(generalized minimal residual,GMRES)提出一种基于GPU的电力系统暂态仿真并行算法。该算法采用预处理算法对暂态仿真计算过程中的系数矩阵进行预处理,降低条件数以提升收敛速度,经预处理后的线性方程组通过GMRES算法在GPU上并行求解,针对暂态仿真计算中线性方程组稀疏性的特点,算法应用稀疏存储技术以节省计算量和内存占用空间。测试表明,所提出的GPU并行算法与PSAT软件计算结果近似;相对CPU串行程序,当算例规模足够大时,GPU并行算法的加速效果明显,实测最高加速比为3.3。

DNA计算机:原理、进展及难点(Ⅱ)计算机“数据库”的形成——DNA分子的合成问题

基于生化反应机理的DNA计算机模型引起了科学领域内许多不同学科学者们的关注与兴趣.DNA计算已经成为国际科学研究前沿领域内的一个新热点.DNA计算机的研制需要诸如生物工程、计算机科学、数学、物理、化学、信息科学、微电子技术、激光技术以及控制科学等许多学科的共同协作攻关.作者以系列文章的形式拟对DNA计算机的基本原理、研究进展、DNA计算的模型以及当前研究中的难点给予研讨.该文属第二篇,重点讨论DNA计算机研制中DNA分子的合成问题.DNA分子的合成问题不仅是DNA计算中生物操作过程首先要处理的问题,而且是DNA计算机研制中必须要解决的问题,因为最终实用化的DNA计算机应是一种全自动化的.如何将DNA分子的合成过程与编码、其它生化操作自动地衔接起来是全自动化DNA计算机当前研究的关键难题.若要解决这个问题,人们必须很熟悉有关DNA分子合成的基本原理以及合成技术.这也是该文的动机.