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基于多元时序数据学习和Transformer模型的作业功耗预测方法研究

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基于多元时序数据学习和Transformer模型的作业功耗预测方法研究

作者：田学森齐鲁工业大学

学位级别：硕士

随着高性能计算(HPC)技术的飞速发展,其计算能力得到了显著提升,越来越多的用户开始将复杂的作业任务部署到超级计算平台上执行。通过多个计算节点并行处理任务,作业处理效率得到了显著的提高。然而,计算能力的增加同时伴也随着巨大的... 详细信息

随着高性能计算(HPC)技术的飞速发展,其计算能力得到了显著提升,越来越多的用户开始将复杂的作业任务部署到超级计算平台上执行。通过多个计算节点并行处理任务,作业处理效率得到了显著的提高。然而,计算能力的增加同时伴也随着巨大的能源消耗问题,这不仅增加了数据中心的运营成本,而且对生态环境的保护以及国家节能减排政策的实施构成了重大挑战。但由于作业类型的多样性和环境的不断变化,传统的功耗预测模型往往难以适应快速变动的条件,导致预测精度下降。针对上述问题,本文首先对部署在“山河”超算平台集群上的作业进行全面分析,进而提出一种新的预测算法和框架。旨在通过精准预测功耗,为平台提供有效的能耗降低策略。本文研究内容如下:(1)本文从用户角度、作业角度及节点角度对功耗数据进行了全面分析,并探讨了功耗数据与性能指标之间的相关性。本文利用国家超级计算济南中心生产级集群的真实数据,深入分析了功耗模式,为精确预测功耗建模提供了坚实的基础。此外,本文分析结果为平台能耗管理与优化提供了科学依据和指导建议。(2)针对现有方法在作业功耗预测方面存在不足,本文提出一种基于Transformer的时间-变量注意力的预测模型。该模型通过分块处理降低了时间复杂度以及提高了信息捕捉能力。使用时间-变量注意力可以有效捕捉上下文信息以及多元功耗时序变量间的内隐关系。通过与多个基线模型的对比测试,验证了DT-TVF模型的有效性。(3)在实际的高性能计算(HPC)环境中,作业多样性与环境的动态变化往往使得特定模型难以准确预测各类作业的功耗。针对这一挑战,本文提出了一个融合作业相似度匹配与增量更新的预测框架。该框架的相似度匹配模块能够有效地将目标作业归类到相似度较高的类别中。同时,增量更新模块使得预测方法能够快速适应数据的动态变化。此外,在增量更新模块中加入了更新时机判定机制,利用动态统计建模技术,有效地实现了模型更新时机的动态选择,在提高预测精准性的同时减少了模型更新频率,降低了模型的时间复杂度。这些模块的协同工作确保了该框架在功耗预测上的精准性与高效性。

关键词：多元时序数据 Transformer 功耗预测超算平台作业

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寒区隧道施工期空气幕保温系统现场试验研究

铁道建筑 2024年第2期64卷 94-97页

作者：田学志中铁十九局集团第六工程有限公司江苏无锡214028

当隧道内气温低于5℃时,混凝土的硬化速度会减缓,进而影响工程质量。本文以京兰高速铁路(北京—兰州)在建尚山隧道工程为依托,首先通过现场试验对比了搭建防寒门、搭建防寒门+生炉子和搭建空气幕保温系统三种措施下洞内浇筑混凝土处气... 详细信息

当隧道内气温低于5℃时,混凝土的硬化速度会减缓,进而影响工程质量。本文以京兰高速铁路(北京—兰州)在建尚山隧道工程为依托,首先通过现场试验对比了搭建防寒门、搭建防寒门+生炉子和搭建空气幕保温系统三种措施下洞内浇筑混凝土处气温的变化情况,然后通过数值模拟分析风幕机的射流风速、射流温度对洞内浇筑混凝土处气温的影响。结果表明:搭建防寒门保温时洞口风速3.21 m/s、气温-12.68℃条件下洞内浇筑混凝土处气温开始降至5℃以下,搭建防寒门+生炉子保温时洞口风速5.36 m/s、气温-19.13℃条件下洞内浇筑混凝土处气温开始降至5℃以下,均须联合采用其他保温措施;洞口最大风速4.56 m/s、最低气温-15.83℃条件下,搭建空气幕保温系统后洞内浇筑混凝土处气温为7.36℃;适当增加风幕机的射流风速或增加射流温度均可以提高洞内气温,为了降低系统运行能耗,建议适当增加风幕机的射流风速。

关键词：寒区隧道混凝土硬化速度现场试验数值模拟施工期防寒门空气幕保温系统

基于特征对比学习和图卷积的社交网络用户分类

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计算机工程 2024年第4期50卷 258-266页

作者：李政学李枝名彭德中陈杰四川大学计算机学院四川成都610065

社交网络用户分类旨在通过用户属性和社交关系确定用户的兴趣爱好,可通过图类数据的节点分类实现。多数基于图卷积神经网络(GCN)的节点分类方法仅能处理高同质率数据集,但社交网络数据集通常具有较高的异质率。针对社交网络数据集同质... 详细信息

社交网络用户分类旨在通过用户属性和社交关系确定用户的兴趣爱好,可通过图类数据的节点分类实现。多数基于图卷积神经网络(GCN)的节点分类方法仅能处理高同质率数据集,但社交网络数据集通常具有较高的异质率。针对社交网络数据集同质率较低的问题,提出一种基于特征对比学习的图卷积神经网络(CLGCN)模型。通过预训练的组合标签构造相似性矩阵,根据相似性矩阵进行图卷积。利用特征对比学习分别定义类别相同和不同的邻居节点对为正负样本对,最小化特征对比的损失函数,使同类节点对的特征表达相似性更高及异类节点对的特征表达可区分性更强。实验结果表明,CLGCN模型在3个低同质率社交网络数据集上的节点分类准确率分别达到93.5%、81.4%和67.9%,均高于对比模型。

关键词：社交网络对比学习同质率图卷积神经网络节点分类

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酚类化合物在猪脂肪沉积中的作用

生物工程学报 2024年第5期40卷 1486-1497页

作者：王亚鑫田学凯杨公社于太永西北农林科技大学动物科技学院、陕西省动物遗传育种与繁殖重点实验室、动物脂肪沉积与肌肉发育实验室陕西杨凌712100

脂肪沉积的数量和部位是影响猪肉品质的重要因素。近年来的研究表明,天然成分在降低皮下和内脏脂肪沉积、提高肌内脂肪沉积方面具有重要作用。并且,天然产物具有绿色、安全、无添加和无残留等优势。而从水果、蔬菜以及草本类植物中提取... 详细信息

脂肪沉积的数量和部位是影响猪肉品质的重要因素。近年来的研究表明,天然成分在降低皮下和内脏脂肪沉积、提高肌内脂肪沉积方面具有重要作用。并且,天然产物具有绿色、安全、无添加和无残留等优势。而从水果、蔬菜以及草本类植物中提取的酚类化合物是天然成分中的重要一员。本文对酚类化合物在猪脂肪沉积中的作用研究进行了综述,可为利用酚类化合物调控脂肪沉积,改善猪肉品质提供借鉴和参考。

关键词：酚类化合物猪脂肪沉积肉品质

考虑径流模拟的新型水电站主接线可靠性分析及优化运行方式

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电网技术 2024年

作者：田芮莲王秀丽王建学杨钤西安交通大学电气工程学院

新型电力系统中，抽蓄化改造、多能互补等形式有利于增加系统灵活性、促进清洁能源消纳。针对新型水电站，考虑水电机组运行容量变化，评估主接线可靠性方法需要从径流模拟、运行场景等方面进行综合改进。本文建立了考虑来水的三层架构... 详细信息

新型电力系统中，抽蓄化改造、多能互补等形式有利于增加系统灵活性、促进清洁能源消纳。针对新型水电站，考虑水电机组运行容量变化，评估主接线可靠性方法需要从径流模拟、运行场景等方面进行综合改进。本文建立了考虑来水的三层架构主接线等效可靠性评估模型。首先基于马尔科夫链和长短期记忆网络模拟水电站来水情况，从模拟结果中选取枯水期光伏大发、枯水期光伏小发、丰水期光伏大发、丰水期光伏小发等典型场景。其次求解以系统总收益最大为目标函数的短期优化调度模型得出新型水电运行方式，并将此做为等效可靠性分析的边界条件。结合最小路法综合各场景结果，通过发电容量动态变化的状态空间法，可以得出全面的可靠性指标。测试算例验证了所提方法的有效性。

关键词：长短期记忆网络短期运行调度主接线可靠性运行容量

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青藏高原雨涝指数时空变化特征

应用与环境生物学报 2024年

作者：王春学王明田王顺久谢娜四川省气候中心四川省气象台南方丘区节水农业研究四川省重点实验室

全球变暖背景下青藏高原雨涝灾害有逐渐增多趋势，为掌握其变化规律，利用青藏高原1980-2019年逐日降水量资料并引入雨涝指数概念，分析了近40年青藏高原雨涝时空变化特征。结果表明：采用降水相当强度计算的雨涝指数与青海和西藏的实... 详细信息

全球变暖背景下青藏高原雨涝灾害有逐渐增多趋势，为掌握其变化规律，利用青藏高原1980-2019年逐日降水量资料并引入雨涝指数概念，分析了近40年青藏高原雨涝时空变化特征。结果表明：采用降水相当强度计算的雨涝指数与青海和西藏的实际洪涝灾情基本吻合，可以表征青藏高原实际的雨涝情况。青藏高原雨涝空间差异非常大，利用REOF将其分为6个雨涝区域。不同区域的雨涝日数年际变化差异明显，雅鲁藏布江流域和横断山脉南部雨涝日数总体没有明显的变化趋势，其他几个区域的雨涝日数以增加趋势为主，21世纪以来的增加趋势尤其显著。突变检验发现不同区域的雨涝日数年际突变差异很大，突变时间在不同年代均有发生。周期分析发现不同区域雨涝日数周期变化规律各不相同，总体上以2-3年和10-14年周期为主。综上所述，青藏高原主要为轻到中度雨涝，并且区域差异较大，其中河湟谷地、雅鲁藏布江流域、横断山脉南部和川西高原东侧雨涝日数超过20天，青藏高原雨涝日数总体上有增加趋势，并且存在突变和周期变化。

关键词：青藏高原雨涝指数降水相当强度突变周期

不同身体质量指数急性心肌梗死患者发病时间分布及影响因素分析

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中国基层医药 2024年第2期31卷 161-164页

作者：左鹏王政田学峰黑龙江省医院心血管内四科哈尔滨150000 海南医学院第一附属医院心血管内二科海口570100

目的探究不同身体质量指数(BMI)急性心肌梗死(AMI)患者发病时间的分布特点及影响因素。方法收集2016年1月至2022年11月在黑龙江省医院住院治疗的AMI患者1000例的临床资料进行横断面研究,按照BMI不同分为24~28 kg/m^(2)组338例、>28 kg/m... 详细信息

目的探究不同身体质量指数(BMI)急性心肌梗死(AMI)患者发病时间的分布特点及影响因素。方法收集2016年1月至2022年11月在黑龙江省医院住院治疗的AMI患者1000例的临床资料进行横断面研究,按照BMI不同分为24~28 kg/m^(2)组338例、>28 kg/m^(2)组244例,分析不同BMI的AMI患者在昼夜、星期和季节等发病情况。结果该研究共纳入1000例患者,男648例,女352例;中位年龄65岁(范围56~74岁);中位体质量70 kg(范围60~76 kg);中位身高1.69 m(范围1.60~1.72 m);中位BMI 24.49 kg/m^(2)(范围22.22~26.79 kg/m^(2));不同BMI的AMI患者发病时间在0∶00~5∶59、冬季、星期三差异均有统计学意义(P=0.047、0.029、0.005),总样本中BMI在18.5~24 kg/m^(2)的患者数量最多,为369例。结论不同BMI的AMI患者的发病在昼夜、季节和星期等方面均存在时间规律分布。

关键词：心肌梗死发病到治疗时间人体质量指数气候昼夜节律交感神经系统心血管系统

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CaCO_(3)生物降解母粒工艺研究

塑料工业 2024年第7期52卷 60-64,96页

作者：王程付学俊余兴兴陈业中金发科技股份有限公司企业技术中心广东广州510520

通过对比不同流动性的聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)树脂基体和不同粒径的碳酸钙填料,研究了它们对PBAT母粒制品和其复配薄膜的影响。本研究通过不同类型的树脂PBAT和碳酸钙粉体经双螺杆挤出机改性加工获得母粒制品,母粒制品再与树脂... 详细信息

通过对比不同流动性的聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)树脂基体和不同粒径的碳酸钙填料,研究了它们对PBAT母粒制品和其复配薄膜的影响。本研究通过不同类型的树脂PBAT和碳酸钙粉体经双螺杆挤出机改性加工获得母粒制品,母粒制品再与树脂PBAT以比例混合后经吹膜成型获得薄膜。首先是对比树脂基体,发现随着树脂流动性的提高,母粒复配薄膜制品的力学性能是出现相应下降的,而树脂流动性的提高对母粒的分散性能的影响是正向的,这说明了高熔体质量流动速率(MFR)的PBAT虽然在母粒易加工性方面是有益的,但是会牺牲掉一部分的力学性能。其次母粒所使用碳酸钙粉体填料从粒径角度出发,研究其对母粒制品力学性能和分散性能影响,发现使用较小粒径的碳酸钙粉体其薄膜综合性能是更优的,而粉体粒径过大或树脂MFR过低均会容易产生分散不良导致膜面“晶点问题”。

关键词：聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯碳酸钙母粒分散性能流动性

基于SwinS-YOLACT的番茄采摘机器人实时实例分割算法研究

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农业机械学报 2024年第10期 18-30页

作者：倪纪鹏朱立成董力中崔学智韩振浩赵博中国农业机械化科学研究院集团有限公司农业装备技术全国重点实验室

在设施番茄种植环境中，果实重叠遮挡等情况会影响识别精度。因此，本文提出了一种基于YOLACT的实例分割模型，提高识别精度。首先，对果实重叠遮挡的类别进行细分并增加该类数据集，从而接近真实采摘场景，并在采摘决策中改善重叠遮挡... 详细信息

在设施番茄种植环境中，果实重叠遮挡等情况会影响识别精度。因此，本文提出了一种基于YOLACT的实例分割模型，提高识别精度。首先，对果实重叠遮挡的类别进行细分并增加该类数据集，从而接近真实采摘场景，并在采摘决策中改善重叠遮挡对识别精度的影响；其次，采用Simple Cope-Paste数据增强方法提高了模型的泛化能力，降低了环境因素对实例分割效果的干扰；然后，在YOLACT基础上，引用多尺度特征提取技术克服了单一尺度特征提取的局限性，并降低了模型复杂度；最后，引入Swin Transformer中的Swin-S注意力机制，优化了模型对于番茄实例分割的细节特征提取效果。实验结果表明，本文模型能够一定程度上缓解分割结果中出现的漏检、误检问题，其目标检测平均精度为93.9%,相比于YOLACT、YOLO v8-x、Mask R-CNN、InstaBoost分别提升10.4、4.5、16.3、3.9个百分点；平均分割精度为80.6%,相比于上述模型分别提升4.8、1.5、7.3、4.3个百分点；推理速度为25.6 f/s。该模型综合性能有较强的鲁棒性，兼顾了精度与速度，可为番茄采摘机器人完成视觉任务提供参考。

关键词：番茄果实重叠遮挡实例分割 YOLACT Swin Transformer 数据增强