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基于FPGA异构加速器软硬协同的设计与实现

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基于FPGA异构加速器软硬协同的设计与实现

作者：赵思捷盐城工学院

学位级别：硕士

随着嵌入式的发展,异构计算平台因其能够结合不同计算架构的优势而日益受到关注。特别是在需要处理大量数据和复杂计算的应用场景中,如深度学习、图像处理和数据分析等。ARM与FPGA相结合是在异构计算平台中常见的计算架构,它们拥有各自... 详细信息

随着嵌入式的发展,异构计算平台因其能够结合不同计算架构的优势而日益受到关注。特别是在需要处理大量数据和复杂计算的应用场景中,如深度学习、图像处理和数据分析等。ARM与FPGA相结合是在异构计算平台中常见的计算架构,它们拥有各自的优势和特性。卷积神经网络(CNN)广泛应用于图像和语音识别,但其模型通常需要大量的计算和存储资源,对硬件要求较高。因此,如何在ARM+FPGA异构平台上高效部署和运行CNN成为了一个重要的研究课题。本文深入探讨了ARM和FPGA构成的异构计算平台在网络模型研究和优化中的应用,以及如何通过算法和存储优化提升卷积神经网络在硬件上的运行和部署效率。具体内容上,本文通过在算法层面合并批归一化层与卷积层,并采用动态定点16位量化策略对模型参数和数据进行量化,有效降低了模型复杂度和硬件资源消耗,提高了计算效率;在系统架构设计上,通过合理划分ARM处理器与FPGA的任务,并优化数据存储结构与交互方式,建立了一个高效的异构计算平台,减少了不必要的数据访问,提升了处理效率;硬件部署方面,通过构建高效的流水线模型,采用循环展开策略和高级综合优化,特别是在卷积操作上,实现了数据传输时间的减少和计算性能的提升,展示了在提高数据重用率和并行处理性能方面的显著成效。本文提出了一种基于ZYNQ框架的YOLOv4-Tiny目标检测算法加速器设计方法。在FPGA开发板上部署了YOLOv4-Tiny目标检测算法,实验结果表明,在FPGA上达到了18.32GOP/s的计算性能和6.66GOP/s/W的能效,与相同平台相比计算性能提高了1.81倍,能效提高了1.86倍;与未经量化的CPU平台相比,计算性能提高了0.51倍,能效提高了34倍,加速单张图像的时延减少到了383ms,该设计方法可以在目标检测和跟踪领域具有较好的检测性能。本文还研究了一种基于高层次综合(HLS)和PYNQ框架的图像处理硬件加速器。该方案充分利用了FPGA的并行处理能力,同时解决了FPGA开发难度大、移植性不佳的问题。研究首先选取图像缩放算法作为实验案例;接着在ZYNQ平台上,依据软硬件协作的原则分配各项任务,利用HLS工具和C++语言对图像处理算法进行实现与优化,进而将其转换为RTL描述,并最终封装成IP核;在Vivado 2018.3环境下构建硬件测试平台,并使用Jupyter Lab进行实验验证与性能分析。实验结果显示,该加速器将图像缩放处理时间从CPU的1110ms减少至FPGA的213ms,实现了近5倍的速度提升。综上所述,本文通过研究ARM和FPGA异构计算平台在网络模型优化和算法加速方面的应用,不仅展示了具体的加速器设计实现案例,而且还强调了异构计算技术在提高计算效率、优化资源利用和促进技术创新方面的重要性。为未来网络模型的研究和算法加速提供更加高效、灵活的计算平台解决方案。

关键词：异构计算平台卷积神经网络 ZYNQ HLS PYNQ

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大型太阳望远镜镜面视宁度的实验研究

红外与激光工程 2024年第1期53卷 225-235页

作者：王焱杨永兴李金鹏毕勇朱庆生中国科学院南京天文仪器研制中心江苏南京210042 中国科学技术大学安徽合肥230022 中科院南京天文仪器有限公司江苏南京210042

太阳望远镜内部因太阳辐射作用使镜面升温,镜面上方产生局部大气湍流,导致镜面视宁度不佳,从而造成像质的严重衰减。文中基于温度梯度和气体流动导致固体-流场的耦合作用,提出镜面视宁度效应的形成机制,建立湍流大气光学产生镜面视宁度... 详细信息

太阳望远镜内部因太阳辐射作用使镜面升温,镜面上方产生局部大气湍流,导致镜面视宁度不佳,从而造成像质的严重衰减。文中基于温度梯度和气体流动导致固体-流场的耦合作用,提出镜面视宁度效应的形成机制,建立湍流大气光学产生镜面视宁度效应的理论,利用1 550 mm大口径双曲面镜的实验数据推导并验证镜面视宁度的实验模型,并对太阳望远镜主镜温控目标进行确定。在自然对流和强迫对流两种条件下,不同环境风速时镜面温差改变对镜面视宁度的影响。结果表明:镜面温差和环境风速与镜面视宁度相关性很强,增加主动通风可以降低镜面视宁度。温差是4℃条件下,自然对流时镜面视宁度为1.43″;温差是3℃条件下,0.2 m/s强迫对流时镜面视宁度为0.44″,1 m/s强迫对流时镜面视宁度为0.27″。根据镜面视宁度效应容差标准,在0.2 m/s强迫对流条件下,镜面-空气温差应控制在0.2 K以下;在1.0 m/s强迫对流条件下,镜面-空气温差应控制在1 K以下。此研究成果旨在揭示空气湍流的形成机理与传播规律及其对望远镜像质退化影响规律,为提升大口径太阳望远镜工作分辨率奠定基础。

关键词：大气光学镜面视宁度大气湍流太阳望远镜弗劳德数

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R保险公司数字化转型发展战略研究

R保险公司数字化转型发展战略研究

作者：孙阳捷重庆理工大学

学位级别：硕士

随着科技的飞速发展,保险行业正处于一个充满机遇与挑战的新时代起点上。数字化转型已成为保险公司顺应时代潮流、提升竞争力的必然选择。本研究以R保险公司为例,深入探讨了数字化和智能化技术在保险业务中的核心作用及其潜在价值,旨在... 详细信息

随着科技的飞速发展,保险行业正处于一个充满机遇与挑战的新时代起点上。数字化转型已成为保险公司顺应时代潮流、提升竞争力的必然选择。本研究以R保险公司为例,深入探讨了数字化和智能化技术在保险业务中的核心作用及其潜在价值,旨在为企业数字化转型的长远发展提供有力支持。为全方位解析R保险公司的数字化转型发展战略,本研究首先综合分析了现有文献资料,系统回顾国内外保险公司数字化转型的理论成果和实践经验,为本研究奠定了学术基础。紧接着,本研究结合保险行业数字化转型理论框架,运用IFE矩阵和EFE矩阵,对R保险公司数字化转型所面临的外部环境和内部条件进行了全面而深入的分析,明确了公司面临的市场机遇、挑战以及内部的优势和劣势。在上述分析基础上,本研究运用SWOT矩阵列举了多个备选战略方案,并通过QSPM对方案进行了客观的评价和打分,从而确定R保险公司的数字化转型发展战略。为确保发展战略的顺利实施,本研究进一步提出了推动核心架构升级、提升数据应用能力、健全科技治理体系以及客户经营模式创新等对策建议,呼应了开篇提出的保险公司数字化转型四个“有利于”,形成了提出问题、分析问题、解决问题的逻辑闭环。最后,本研究运用战略管理过程理论,对R保险公司数字化转型的可持续发展进行动态的监控和调整。通过不断纠正偏差、优化策略和实施升级,确保公司在数字化转型的道路上始终保持正确的航向,最终实现企业核心竞争力的全面提升。

关键词：保险数字化转型发展战略战略管理过程

中国新一代青年导演的历史角色与自由命题:魏书钧导演作品论

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电影评介 2024年第3期 43-47页

作者：韦思捷陕西师范大学文学院

出生于1991年的魏书钧,是当下中国新一代青年导演群体中稍显特殊的一位。他14岁主演影片《戈壁母亲》(沈好放,2007),以演员身份进入影视圈,后又就读于中国传媒大学录音专业。毕业后,幕前幕后的多重身份令魏书钧具备了对电影创作的独特... 详细信息

出生于1991年的魏书钧,是当下中国新一代青年导演群体中稍显特殊的一位。他14岁主演影片《戈壁母亲》(沈好放,2007),以演员身份进入影视圈,后又就读于中国传媒大学录音专业。毕业后,幕前幕后的多重身份令魏书钧具备了对电影创作的独特见解和掌控能力,他的个人风格也在逐渐成熟的创作中得以确立。

关键词：中国传媒大学历史角色电影创作多重身份个人风格掌控能力魏书录音专业

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基于Lasso-Huber的近红外光谱特征波长选择方法及应用

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光谱学与光谱分析 2024年第3期44卷 737-743页

作者：郭拓徐凤捷马晋芳肖环贤陕西科技大学电子信息与人工智能学院陕西西安710021 暨南大学光电系广东广州510632 江西保利制药有限公司江西赣州341900

在近红外光谱(NIRS)波长筛选过程中,当变量数目远大于样本量时,特征波长的选择是一个极具挑战性的问题。Lasso与Elastic Net算法虽被用于大维小样本数据的变量选择,但二者均以最小平方误差作为损失函数的度量方法来选择特征变量。因此,... 详细信息

在近红外光谱(NIRS)波长筛选过程中,当变量数目远大于样本量时,特征波长的选择是一个极具挑战性的问题。Lasso与Elastic Net算法虽被用于大维小样本数据的变量选择,但二者均以最小平方误差作为损失函数的度量方法来选择特征变量。因此,当样本中含有异常点时,经两种算法建立的模型对异常点更加敏感,导致模型向异常点偏移,鲁棒性降低。针对上述问题,采用Huber函数作为损失函数,提出了Lasso-Huber法进行近红外特征波长选择,结合偏最小二乘(PLS)方法建立安胎丸质控指标成分的定量校正模型,并与全波长建模、 Lasso与Elastic-Net方法波长选择后建模的模型性能进行对比。本实验采集21批安胎丸的近红外光谱数据共116条,其中101条数据作为校正集,采用留一交叉验证法对模型进行内部验证,另外15条数据则作为验证集用于外部验证。对于校正集中的异常光谱,使用基于主成分分析(PCA)的马氏距离法(MD)进行检测。以安胎丸的质控指标成分之一阿魏酸为例,采用Lasso、 Elastic-Net和Lasso-Huber方法分别筛选了安胎丸样品无异常光谱中69、 155和87个特征波长。其中Lasso-Huber法结合PLS建立的预测模型效果最佳,外部验证的RP2和SEP分别为0.953 1和0.058 7。此外,通过对校正集中是否包含异常光谱的校正模型预测性能对比发现,Lasso-Huber法在包含异常光谱的建模中更具优势。结果显示,Lasso-Huber算法优选出最佳波长点数为88,结合PLS建立的模型性能R_(v)^(2)为0.967 3,而Lasso方法的R_(v)^(2)为0.840 5, Elastic-Net方法的R_(v)^(2)为0.834 7,全波长建模的R_(v)^(2)为0.852 0。可见,在含有异常光谱的样本中,Lasso-Huber法不仅减少了特征波段的数量,同时降低了算法对异常光谱的敏感性,提高了模型的准确度和鲁棒性。从简化模型的角度上比较,Lasso法和Elastic-Net法的建模时间分别为61.826 0和79.959 9 s,而Lasso-Huber建模时间仅为1.360 8 s,因此,该算法更有望未来集成于实际生产应用的近红外光谱建模软件中。

关键词：近红外光谱波长选择大维小样本定量校正模型 Lasso-Huber

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明张复《西林园景图》册研究

明张复《西林园景图》册研究

作者：叶子捷上海师范大学

学位级别：硕士

零售企业运营效率与供应链金融的互动关系——考虑多元化发展的中介作用

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商业经济研究 2024年第3期 154-158页

作者：陈涣捷澳门城市大学金融学院中国澳门999078

当前零售行业的竞争环境日趋激烈,实现多元化发展成为众多零售企业构筑差异化竞争优势的关键。但由于面临可抵押物少、财务不规范、资信程度低等困境,许多零售企业面临严重的融资约束,以致缺乏多元化发展资本。在此背景下,依托大数据、... 详细信息

当前零售行业的竞争环境日趋激烈,实现多元化发展成为众多零售企业构筑差异化竞争优势的关键。但由于面临可抵押物少、财务不规范、资信程度低等困境,许多零售企业面临严重的融资约束,以致缺乏多元化发展资本。在此背景下,依托大数据、区块链、云计算等技术的供应链金融逐渐兴起,这将有助于有效整合零售行业供应链中各主体,构筑一个共生共赢的零售行业生态新格局。基于此,本文在考虑多元化发展的中介作用的基础上,实证分析零售企业运营效率与供应链金融的互动关系,以期帮助零售企业科学审视供应链金融的作用,合理参与供应链金融业务。结果表明:供应链金融显著抑制零售企业多元化发展;市场占有率正向调节供应链金融与零售企业多元化发展的关系;自由现金流负向调节供应链金融与零售企业多元化发展的关系;供应链金融显著促进零售企业运营效率提升;零售企业多元化发展在零售企业运营效率与供应链金融的关系中起到中介作用。

关键词：零售企业供应链金融多元化发展市场占有率运营效率

中国式现代化理论融入高校思政课教学的三重维度

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学校党建与思想教育 2024年第7期 72-75页

作者：李楠杜克捷武汉大学马克思主义学院湖北武汉430072

中国式现代化理论融入高校思想政治理论课教学,是推动习近平新时代中国特色社会主义思想“三进”的必然要求,是高校思想政治理论课加快实现内涵式和高质量发展的重要依托,也是引导大学生投身社会主义现代化强国建设的现实需要。推进中... 详细信息

中国式现代化理论融入高校思想政治理论课教学,是推动习近平新时代中国特色社会主义思想“三进”的必然要求,是高校思想政治理论课加快实现内涵式和高质量发展的重要依托,也是引导大学生投身社会主义现代化强国建设的现实需要。推进中国式现代化理论融入高校思想政治理论课教学,要按照系统性、学理性、有效性的原则,将中国式现代化理论融入高校思想政治理论课教材体系、教学改革创新和铸魂育人全过程,不断创新中国式现代化理论融入高校思政课教学的路径。

关键词：中国式现代化理论高校思政课 “三进”

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电离辐射诱导药物的释放或激活

高分子学报 2024年第8期55卷 921-935页

作者：徐静吴思捷曹玮中国中化控股有限责任公司北京100031 北京师范大学化学学院放射性药物教育部重点实验室北京100875

利用医用放疗射线诱导的化学键可控解离,从而释放或激活生物活性化合物,可以用于放疗诱导的靶向化疗.这种方法利用了辐射射线的精确性和化疗药物的强效细胞毒性,实现对药物的激活或释放在空间和时间上的可控,在临床应用上具有广阔的前景... 详细信息

利用医用放疗射线诱导的化学键可控解离,从而释放或激活生物活性化合物,可以用于放疗诱导的靶向化疗.这种方法利用了辐射射线的精确性和化疗药物的强效细胞毒性,实现对药物的激活或释放在空间和时间上的可控,在临床应用上具有广阔的前景.本文综述了近年来研究者们报道的电离辐射诱导药物释放或激活的最新策略,包括传统的高分子囊泡和胶束响应、新型二硒键、含碲响应性高分子以及羟基自由基和水合电子响应有机小分子化合物等,分别阐述了不同策略的优势和缺点如作用机制不清楚、辐照响应灵敏度依然较低等,并对电离辐射诱导药物释放策略的研究前景进行了展望,为肿瘤治疗提供了创新策略.

关键词：放疗电离辐射药物载体前药药物释放

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