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An MPI+OpenACC-Based PRM Scalar Advection Scheme in the GRAPES Model over a Cluster with Multiple CPUs and GPUs

Tsinghua Science and Technology 2022年第1期27卷 164-173页

作者： huadong xiao Yang Lu Jianqiang Huang Wei Xue the Institute of Geodesy and Geophysics Chinese Academy of SciencesWuhan 430074China the University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China the National Meteorological Information Center Beijing 100081China the Department of Computer Science and Technology Tsinghua UniversityBeijing 100084China the Department of Computer Technology and Application Qinghai UniversityXining 810016China

A moisture advection scheme is an essential module of a numerical weather/climate model representing the horizontal transport of water vapor.The Piecewise Rational Method(PRM) scalar advection scheme in the Global/Regional Assimilation and Prediction System(GRAPES) solves the moisture flux advection equation based on PRM.Computation of the scalar advection involves boundary exchange,and computation of higher bandwidth requirements is complicated and time-consuming in GRAPES.Recently,Graphics Processing Units(GPUs) have been widely used to solve scientific and engineering computing problems owing to advancements in GPU hardware and related programming models such as CUDA/OpenCL and Open Accelerator(OpenACC).Herein,we present an accelerated PRM scalar advection scheme with Message Passing Interface(MPI) and OpenACC to fully exploit GPUs’ power over a cluster with multiple Central Processing Units(CPUs) and GPUs,together with optimization of various parameters such as minimizing data transfer,memory coalescing,exposing more parallelism,and overlapping computation with data transfers.Results show that about 3.5 times speedup is obtained for the entire model running at medium resolution with double precision when comparing the scheme’s elapsed time on a node with two GPUs(NVIDIA P100) and two 16-core CPUs(Intel Gold 6142).Further,results obtained from experiments of a higher resolution model with multiple GPUs show excellent scalability.

关键词： Graphics Processing Unit(GPU)computing Open Accelerator(OpenACC) Message Passing Interface(MPI) Global/Regional Assimilation and Prediction System(GRAPES) Piecewise Rational Method(PRM)scalar advection scheme

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A new method to retrieve aerosol optical thickness from satellite images on a parallel system

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Particuology 2009年第5期7卷 392-398页

作者： Jianping Guo huadong xiao Yong Xue Huizheng Che xiaoye Zhang Chunxiang Cao Jie Guang Hao Zhang CenterforAtmosphere Watch and Services Chinese Academy of Meteorological Sciences China Meteorological Administration Beijing 100081 China National Meteorological Information Center China Meteorological Administration Beijing 100081 China State Key Laboratory of Remote Sensing Sciences Jointly Sponsored by the Institute of Remote Sensing Applications of Chinese Academy of Sciences and Beijing Normal University Institute of Remote Sensing Applications Chinese Academy of Sciences PO Box 9718 Beijing 100101 China Department of Computing London Metropolitan University 166-220 Holloway Road London N7 8DB UK

A wide variety of algorithms have been developed to monitor aerosol burden from satellite images. Still, few solutions currently allow for real-time and efficient retrieval of aerosol optical thickness （AOT）, mainly due to the extremely large volume of computation necessary for the numeric solution of atmospheric radiative transfer equations. Taking into account the efforts to exploit the SYNergy of Terra and Aqua Modis （SYNTAM, an AOT retrieval algorithm）, we present in this paper a novel method to retrieve AOT from Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer （MODIS） satellite images, in which the strategy of block partition and collective communication was taken, thereby maximizing load balance and reducing the overhead time during inter-processor communication. Experiments were carried out to retrieve AOT at 0.44, 0.55, and 0.67μm of MODIS/Terra and MODIS/Aqua data, using the parallel SYNTAM algorithm in the IBM System Cluster 1600 deployed at China Meteorological Administration （CMA）. Results showed that parallel implementation can greatly reduce computation time, and thus ensure high parallel efficiency. AOT derived by parallel algorithm was validated against measurements from ground-based sun-photometers; in all cases, the relative error range was within 20%, which demonstrated that the parallel algorithm was suitable for applications such as air quality monitoring and climate modeling.

关键词： AOT Parallel computation Block partitioning Message Passing Interface （MPI）

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数字经济背景下金融硕士专业学位人才培养探索——以江汉大学为例

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对外经贸 2024年第4期 125-128页

作者：王琼肖华东江汉大学商学院湖北武汉430056 武汉城市圈制造业发展研究中心湖北武汉430056

发展数字经济是把握新一轮科技革命和产业变革新机遇的战略选择,数字技术与传统行业的深度融合不仅推动金融行业的发展,数字化转型成为金融机构不可忽视的趋势,同时也对人才培养提出了全新的要求。剖析数字经济背景下金融人才需求变化,... 详细信息

发展数字经济是把握新一轮科技革命和产业变革新机遇的战略选择,数字技术与传统行业的深度融合不仅推动金融行业的发展,数字化转型成为金融机构不可忽视的趋势,同时也对人才培养提出了全新的要求。剖析数字经济背景下金融人才需求变化,数字经济的发展需要掌握金融科技、具备创新思维和跨界能力、极具风险意识和数据安全意识的金融人才。金融硕士专业学位在人才培养中应注重跨学科、跨专业合作提升学生数字技术能力,通过校企合作提高学生实践能力,借助科教、双创融合培育学生创新能力。

关键词：数字化转型金融科技人才培养校企合作创新创业

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TRIANGLE operation,combined with adequate adjuvant chemotherapy,can improve the prognosis of pancreatic head cancer:A retrospective study

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World Journal of Gastrointestinal Oncology 2024年第5期16卷 1773-1786页

作者： Jia-Hao Chen Li-Yong Zhu Zhi-Wei Cai xiao Hu Abousalam Abdoulkader Ahmed Jie-Qiong Ge xiao-Yan Tang Chun-Jing Li Yun-Long Pu Chong-Yi Jiang Department of Hepato-Biliary-Pancreatic Surgery Huadong Hospital Affiliated to Fudan UniversityShanghai 200040China Shanghai Key Laboratory of Clinical Geriatric Medicine Fudan UniversityShanghai 200040China Department of Nursing Huadong Hospital Affiliated to Fudan UniversityShanghai 200040China

BACKGROUND The TRIANGLE operation involves the removal of all tissues within the triangle bounded by the portal vein-superior mesenteric vein,celiac axis-common hepatic artery,and superior mesenteric artery to improve patient prognosis.Although previously promising in patients with locally advanced pancreatic ductal adenocarcinoma(PDAC),data are limited regarding the long-term oncological outcomes of the TRIANGLE operation among resectable PDAC patients undergoing pancreaticoduodenectomy(PD).AIM To evaluate the safety of the TRIANGLE operation during PD and the prognosis in patients with resectable PDAC.METHODS This retrospective cohort study included patients who underwent PD for pancreatic head cancer between January 2017 and April 2023,with or without the TRIANGLE operation.Patients were divided into the PD_(TRIANGLE)and PD_(non-TRIANGLE)groups.Surgical and survival outcomes were compared between the two groups.Adequate adjuvant chemotherapy was defined as adjuvant chemotherapy≥6 months.RESULTS The PD_(TRIANGLE)and PD_(non-TRIANGLE) groups included 52 and 55 patients,respectively.There were no significant differences in the baseline characteristics or perioperative indexes between the two groups.Furthermore,the recurrence rate was lower in the PD_(TRIANGLE) group than in the PD_(non-TRIANGLE) group(48.1%vs 81.8%,P<0.001),and the local recurrence rate of PDAC decreased from 37.8%to 16.0%.Multivariate Cox regression analysis revealed that PD_(TRIANGLE)(HR=0.424;95%CI:0.256-0.702;P=0.001),adequate adjuvant chemotherapy≥6 months(HR=0.370;95%CI:0.222-0.618;P<0.001)and margin status(HR=2.255;95%CI:1.252-4.064;P=0.007)were found to be independent factors for the recurrence rate.CONCLUSION The TRIANGLE operation is safe for PDAC patients undergoing PD.Moreover,it reduces the local recurrence rate of PDAC and may improve survival in patients who receive adequate adjuvant chemotherapy.

关键词： TRIANGLE operation Pancreatic ductal adenocarcinoma Heidelberg triangle Adjuvant chemotherapy Prognosis Pancreaticoduodenectomy

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Survey on performance of vertical slot and nature-like fishways at Angu hydropower station, Southwest China

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Water Science and Engineering 2024年第1期17卷 83-91页

作者： Jun-jian Sun Jia-yue Shi Qi Zhang xiao-tao Shi Jun-jun Tan PowerChina huadong Engineering Corporation Limited Hangzhou 311122China Hubei International Science and Technology Cooperation Base of Fish Passage China Three Gorges UniversityYichang 443002China

To restore dam-blocked natural fish migratory passages,a growing number of artificial fishways have been built in water conservancy and hydropower projects in China.The Angu hydropower station involved diverse important fish habitats in the lower reaches of the Daduhe River in Southwest China.Therefore,a vertical slot fishway(VSF)and a nature-like fishway(NLF)were built near the backwater area of the reservoir to connect the upstream and downstream habitats.Hydrodynamic and aquatic ecological surveys were conducted after the completion of the project to estimate the fish passing effect of the two fishways.The results indicated that both fishways were in effective operation and could maintain the desired hydrodynamic conditions and be used by several local fish species.During the survey,149 fish from 15 species and 111 fish from 17 species were captured by the traps in the VSF and NLF,respectively,while 1263 fish from 27 species were found in the downstream area.Some species captured in the VSF were not found in the NLF,and vice versa,which implied the different preferences of fish.Meanwhile,3789 signals including 2099 upward ones and 1690 downward ones were monitored with an ultrasonic fish detector at the inlet of the VSF.These findings revealed the characteristics of fish species observed in and near the fishways and provided valuable insights into the different fish passing capabilities of VSFandNLF.

关键词： Vertical slot fishway Nature-like fishway Aguatic ecological survey Fishwaymonitoring Statistical analysis

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三鑫公司矿坑充水条件及综合防治水措施

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黄金 2007年第1期28卷 24-29页

作者：田显高肖华栋湖北三鑫金铜股份有限公司

针对三鑫公司矿体赋存状况及开采现状,在原有地质勘探资料的基础上,通过历年来大量水文地质工作的开展,对矿山水文地质条件及矿坑充水条件的认识不断提高,并在此基础上提出了一系列综合防治水措施并组织实施,取得了阶段性成果,对保证矿... 详细信息

针对三鑫公司矿体赋存状况及开采现状,在原有地质勘探资料的基础上,通过历年来大量水文地质工作的开展,对矿山水文地质条件及矿坑充水条件的认识不断提高,并在此基础上提出了一系列综合防治水措施并组织实施,取得了阶段性成果,对保证矿山安全、防止突水淹井事故的发生具有重要意义。

关键词：三鑫公司水文地质充水条件突水特征防治水措施

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通用气象数据格式转换工具METPAD设计与实现

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气象科技 2022年第2期50卷 194-201页

作者：赵春燕王彬孙婧肖华东国家气象信息中心北京100081 中国气象局地球系统数值预报中心北京100081 灾害天气国家重点实验室北京100081

气象数据是现代天气预报和气候预测业务的重要基础支撑,种类众多格式复杂,针对气象数据应用研究中缺乏便捷通用的格式转换处理工具的问题,设计开发了一种通用气象数据格式转换工具,采用Python开发算法工厂并调用第三方气象数据处理库集... 详细信息

气象数据是现代天气预报和气候预测业务的重要基础支撑,种类众多格式复杂,针对气象数据应用研究中缺乏便捷通用的格式转换处理工具的问题,设计开发了一种通用气象数据格式转换工具,采用Python开发算法工厂并调用第三方气象数据处理库集成实现气象数据的解读分析和格式转换,支持多种主要气象数据的处理,面向应用场景,提供命令行和可视化应用终端。该工具已在北京高性能计算机应用中心网站发布,并在数值预报模式中试支撑环境中部署应用。

关键词： METPAD 气象数据格式转换 NetCDF HDF GRIB 数据分析

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MARS软件在数值预报模式产品数据管理中的应用

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应用气象学报 2015年第2期26卷 247-256页

作者：肖华东孙婧张玺卞晓丰国家气象信息中心北京100081

该文简单介绍MARS(Meteorological Archival and Retrieval System)软件的架构及组成部分,并基于MARS软件,介绍了数值预报产品数据管理系统设计与实现。通过在GRIB2数据段对应描述层次类型和气象要素的表格文件中定义新的层次类型和气... 详细信息

该文简单介绍MARS(Meteorological Archival and Retrieval System)软件的架构及组成部分,并基于MARS软件,介绍了数值预报产品数据管理系统设计与实现。通过在GRIB2数据段对应描述层次类型和气象要素的表格文件中定义新的层次类型和气象要素,在MARS软件解析GRIB2数据所需要查找的相关模板表格文件中定义气象要素对应的产品类型号、要素类别号、要素号、要素名称和要素名称缩写,说明GRIB2数据模板和代码表创建方法。以GRAPES模式产品GRIB2数据为例,实现应用MARS软件管理GRAPES模式产品GRIB2数据。结合存储管理TSM(Tivoli Storage Manager)软件,研究开发MARS软件和TSM软件连接接口程序,实现数据的直接迁移和回调。以T639L60模式产品为例,通过测试检索性能,MARS软件检索数值预报产品速度超过当前国家级气象数据管理系统数据检索速度1倍,说明MARS软件检索数值预报产品数据具有时效优势。

关键词： MARS GRIB2模板存储管理软件数据迁移和回调

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高性能计算系统性能评测方法及其应用

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应用气象学报 2013年第6期24卷 753-760页

作者：魏敏孙婧沈瑜肖华东李娟国家气象信息中心北京100081 清华大学地球系统科学研究中心北京100084

为满足国家级气象数值模式业务系统对高性能计算资源不断增长的需求,提供规模更大、性能更优的高性能计算支撑平台,在高性能计算系统引进工作中开展了基于气象数值模式应用的高性能计算系统性能评测技术研究。该文将行业标准与实际业务... 详细信息

为满足国家级气象数值模式业务系统对高性能计算资源不断增长的需求,提供规模更大、性能更优的高性能计算支撑平台,在高性能计算系统引进工作中开展了基于气象数值模式应用的高性能计算系统性能评测技术研究。该文将行业标准与实际业务应用相结合,设计了高性能计算系统性能评测方案,建立了中国气象局气象行业高性能计算系统性能评测模型。共选取10个测试程序,分别对单节点性能、网络性能和加速比等8个指标进行了测试和量化评分,并对主要测试结果中具有代表性的气象要素场进行了物理意义合理性检查。评测结果表明:评测方案设计合理,评测模型研究取得较好效果,保障了高性能计算系统引进工作顺利完成。

关键词：高性能计算性能评测气象数值模式评测模型

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高性能计算机系统相对持续性能度量模型

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计算机工程与应用 2015年第5期51卷 33-37页

作者：肖华东孙婧魏敏李娟沈瑜国家气象信息中心高性能计算室北京100081

高性能计算机系统的持续性能是反映实际领域应用中高性能计算机系统性能强弱的重要度量标准。简单介绍了高性能计算机系统常用的性能评价方法,结合应用基准程序集,提出了相对持续性能的度量模型。实验基于高性能计算气象应用评测,结果... 详细信息

高性能计算机系统的持续性能是反映实际领域应用中高性能计算机系统性能强弱的重要度量标准。简单介绍了高性能计算机系统常用的性能评价方法,结合应用基准程序集,提出了相对持续性能的度量模型。实验基于高性能计算气象应用评测,结果表明应用相对持续性能度量模型可区分不同厂商的高性能计算机系统的性能强弱,为高性能计算机系统的选择提供参考,并在一定程度上反映了气象应用本身的可扩展性。

关键词：性能评价基准程序集相对持续性能

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