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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

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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

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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

安徽省产业关联效应测度及比较研究——基于投入产出表结构分解

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金融 2024年第1期14卷 36-45页

作者：鲁学超西南大学经济管理学院重庆

本文采用投入产出模型的结构分解技术,通过测度乘数效应、反馈效应和溢出效应来分析2017年安徽省的投入产出表中的42个产业的关联效应,并与2017年中国、上海的相关产业关联效应进行对比。研究结果发现,产业之间的关联作用是促进安徽经... 详细信息

本文采用投入产出模型的结构分解技术,通过测度乘数效应、反馈效应和溢出效应来分析2017年安徽省的投入产出表中的42个产业的关联效应,并与2017年中国、上海的相关产业关联效应进行对比。研究结果发现,产业之间的关联作用是促进安徽经济增长最关键的力量,但是产业关联性还是低于上海的水平,略微高于全国水平,这是导致安徽的经济发展落后于上海的重要因素。因此优化安徽省各个产业间的关联效应,加强产业的融合发展,同时提升产业的自身发展能力,是推动产业转型的根本,是实现安徽经济发展高质量的重要路径。

关键词：产业关联乘数效应反馈效应溢出效应投入产出表

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针对短时交通流预测的ISSA-SVR模型

计算机工程与设计 2024年第2期45卷 608-617页

作者：叶得学韩如冰颜鲁合兰州工商学院信息工程学院甘肃兰州730101 甘肃中医药大学经贸与管理学院甘肃兰州730101

为提高短时交通流的预测精度,提出一种改进麻雀搜索算法优化支持向量回归的预测模型。为解决麻雀搜索算法收敛慢、易陷入局部最优的不足,结合反向学习和中心游移进行种群初始化;引入分段惯性权重和蝴蝶优化算法改进发现者更新,扩展迭代... 详细信息

为提高短时交通流的预测精度,提出一种改进麻雀搜索算法优化支持向量回归的预测模型。为解决麻雀搜索算法收敛慢、易陷入局部最优的不足,结合反向学习和中心游移进行种群初始化;引入分段惯性权重和蝴蝶优化算法改进发现者更新,扩展迭代早期的全局搜索范围和寻优能力;利用柯西变异追随者更新机制提高迭代后期的局部开发能力和收敛速度;设计自适应警戒者更新均衡搜索和开发过程。应用改进麻雀搜索算法优化支持向量回归模型,构建短时交通流预测模型HMSSSA-SVR。实验结果表明,改进模型的泛化能力更好,预测误差更低,能够对短时交通流实现精确预测。

关键词：交通流预测智能交通麻雀搜索算法支持向量回归反向学习蝴蝶优化算法柯西变异

基于衍生搜索政治优化算法解决含可再生能源的多区域经济调度问题

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电网技术 2024年第4期48卷 1583-1592,I0055,I0056-I0059页

作者：陈旭鲁启江苏大学电气信息工程学院江苏省镇江市212013

随着可再生能源并入多区域电力系统,其不确定性大大增加了电力系统多区域经济调度的复杂度。如何高效求解含有风力和太阳能的多区域经济调度(multi-areaeconomic dispatch containing wind and solar energy,MAEDWS)问题面临着严峻的挑... 详细信息

随着可再生能源并入多区域电力系统,其不确定性大大增加了电力系统多区域经济调度的复杂度。如何高效求解含有风力和太阳能的多区域经济调度(multi-areaeconomic dispatch containing wind and solar energy,MAEDWS)问题面临着严峻的挑战。针对现有优化算法在处理MAEDWS问题时存在收敛速度慢和求解精度低等不足,该文提出一种基于衍生搜索的政治优化(derivative search-based political optimizer,DSPO)算法。在政治优化算法的基础上,引入首脑引领策略和衍生搜索机制。前者引领候选解前往更有希望的区域,加快收敛速度;后者在区域获胜者周围衍生邻域解,丰富多样性。该文将DSPO算法和其他6种代表性算法应用于MAEDWS问题,并进行对比分析。收敛曲线和性能指标的结果表明DSPO算法在收敛效率、求解精确度、稳定性方面取得了整体最优。

关键词：多区域经济调度风力和太阳能政治优化算法衍生搜索

实时入炉煤质数据融合下的锅炉燃烧过程多变量控制技术

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工业加热 2024年第8期53卷 31-35页

作者：鲁学斌国能山西河曲发电有限公司山西河曲036500

锅炉燃烧过程具有大滞后、多变量、存在其他扰动因素的特点,控制过程存在迟滞问题,对此,设计实时入炉煤质数据融合下的锅炉燃烧过程多变量控制技术。采集各种类型的入炉煤质数据,应用静电传感器采集一次风管道中的静电信号强度数据,通... 详细信息

锅炉燃烧过程具有大滞后、多变量、存在其他扰动因素的特点,控制过程存在迟滞问题,对此,设计实时入炉煤质数据融合下的锅炉燃烧过程多变量控制技术。采集各种类型的入炉煤质数据,应用静电传感器采集一次风管道中的静电信号强度数据,通过称重传感器采集磨煤机出口煤量数据,通过风量传感器KGF2采集磨煤机出口的风量数据,利用温度传感器pt100采集磨煤机出口的温度数据。融合处理四种实时入炉煤质数据,设计锅炉燃烧多变量解耦控制器,实现锅炉燃烧过程多变量控制。测试结果表明,该方法能够迅速实现烟气含氧量、炉膛压力、主汽压力的稳定控制,锅炉具有更高的烟气含氧量。

关键词：锅炉燃烧过程非侵人环形静电传感器实时入炉煤质数据多变量控制