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基于外腔倍频的双色高重频飞秒激光产生

时间频率学报 2021年第2期44卷 77-84页

作者：安岳松李娟项晓刘鹏董瑞芳中国科学院国家授时中心西安710600 中国科学院时间频率基准重点实验室西安710600 中国科学院大学天文与空间科学学院北京101048

利用谐振腔的模式滤波及共振增强特性,进行了基于外腔倍频的双色高重频飞秒激光产生的实验研究。首先从理论上简单介绍了利用大自由光谱区的谐振腔实现飞秒脉冲重频变换的原理,并通过理论研究表明:腔内功率放大倍数会随着重频的增大而减... 详细信息

利用谐振腔的模式滤波及共振增强特性,进行了基于外腔倍频的双色高重频飞秒激光产生的实验研究。首先从理论上简单介绍了利用大自由光谱区的谐振腔实现飞秒脉冲重频变换的原理,并通过理论研究表明:腔内功率放大倍数会随着重频的增大而减小,进而限制倍频效率的增加。在实验上采用自由光谱区为300 MHz的六镜环形腔及1 mm厚的BIBO倍频晶体,输入重复频率为75 MHz的飞秒脉冲,实现了中心波长815 nm的基频和407.5 nm的倍频飞秒脉冲输出,其重频均为300 MHz,且重频信号的边模抑制比分别达到30 dB和20 dB。本文还进一步对实验产生的双色高重频飞秒激光的倍频效率、共振光谱、光束质量等特性进行了测量分析,为后续开展高重频量子光频梳实验研究奠定了基础。

关键词：飞秒激光光学谐振腔二次谐波产生高重频

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基于实地光纤的双向量子时间传递实验研究

时间频率学报 2020年第4期43卷 253-261页

作者：侯飞雁权润爱项晓靳亚晴董瑞芳刘涛张首刚中国科学院国家授时中心西安710600 中国科学院时间频率基准重点实验室西安710600 中国科学院大学天文与空间科学学院北京101048

高精度的时间传递技术已经广泛地应用在守时授时、导航定位、科学研究等各个领域。量子时间传递技术利用频率纠缠脉冲作为时间信号的载体,结合高精度的量子测量技术可以极大地提高时间传递精度。由于频率纠缠脉冲自身的高度关联性,量子... 详细信息

高精度的时间传递技术已经广泛地应用在守时授时、导航定位、科学研究等各个领域。量子时间传递技术利用频率纠缠脉冲作为时间信号的载体,结合高精度的量子测量技术可以极大地提高时间传递精度。由于频率纠缠脉冲自身的高度关联性,量子时间传递技术具有更高的安全性。本文在9.76 km的实地光纤中开展了双向量子时间传递实验研究,得到的时间传递稳定度在平均时间是10 s时为1.55 ps,平均时间是20480 s时为92 fs。飞秒量级的双向量子时间传递结合其安全性优势,有望在高精度的中长途传递系统中获得广泛应用。

关键词：量子时间传递实地光纤频率纠缠源色散消除

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基于未来应用的未来网络固定特征

电信科学 2019年第8期35卷 65-73页

作者：张亚文王淼王凌豪张瀚文张玉军中国科学院计算技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

越来越丰富的网络应用对网络功能和性能提出了更高的要求。车联网需要网络满足低时延和高可靠性要求;远程医疗需要网络有确定性时延和安全保证;工业互联网要求网络满足大连接要求;AR/VR应用要求低时延和高带宽;量子计算也对网络安全等... 详细信息

越来越丰富的网络应用对网络功能和性能提出了更高的要求。车联网需要网络满足低时延和高可靠性要求;远程医疗需要网络有确定性时延和安全保证;工业互联网要求网络满足大连接要求;AR/VR应用要求低时延和高带宽;量子计算也对网络安全等方面提出了新的要求。现有的IP网络由于自身架构的局限性,只提供尽力而为的服务,无法满足未来网络应用需要。调研未来20年内的网络应用,分析未来网络应该具有的功能和性能,通过对车联网、远程医疗、工业物联网、AR/VR和量子计算应用场景的描述,分析满足这些场景分别需要的网络性能,得出未来网络的性能指标。

关键词：未来网络应用车联网远程医疗工业互联网 AR/VR应用量子计算

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层状盐岩地层油气储库建造技术研发进展

油气储运 2022年第6期41卷 614-624页

作者：杨春和贺涛王同涛中国科学院武汉岩土力学研究所·岩土力学与工程国家重点实验室湖北省武汉市430061 中国科学院大学

利用盐岩地层大规模实施油气等能源储备是保证中国能源安全的重大战略需求。中国盐岩具有典型的湖相沉积特征,盐层薄、夹层多、杂质含量高,要在这种地层中实施能源储备,安全高效建库是关键。经过20余年的不断创新实践、自主攻关,系统开... 详细信息

利用盐岩地层大规模实施油气等能源储备是保证中国能源安全的重大战略需求。中国盐岩具有典型的湖相沉积特征,盐层薄、夹层多、杂质含量高,要在这种地层中实施能源储备,安全高效建库是关键。经过20余年的不断创新实践、自主攻关,系统开展了水溶造腔试验研究,形成了复杂盐层水溶造腔仿真技术并开发完成了仿真模拟软件,研发了针对层状盐岩不规则溶腔的修复方法。同时,建立了一系列复杂盐岩地层中能源地下储备库建造关键理论与新技术,包括盐穴储库建造、新型储气方案等关键技术,其中多项技术已经在金坛盐穴储气库得到应用和验证,均取得良好效果。研究成果可为层状盐岩地层中油气储库建造提供理论依据和技术支持,为新型地下能源储备的发展提供借鉴。

关键词：盐穴储气库层状盐岩可行性分析储气技术造腔方法

2019年中国高性能计算机发展现状分析与展望

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数据与计算发展前沿 2020年第1期2卷 18-26页

作者：张云泉袁良袁国兴李希代中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

【目的】本文根据2019年11月发布的中国高性能计算机TOP100排行榜的数据,对国内高性能计算机的发展现状从总体性能、制造商、行业领域等方面进行了深入分析。【结果】中国TOP100的平均Linpack性能继续保持比国际TOP500平均Linpack性能... 详细信息

【目的】本文根据2019年11月发布的中国高性能计算机TOP100排行榜的数据,对国内高性能计算机的发展现状从总体性能、制造商、行业领域等方面进行了深入分析。【结果】中国TOP100的平均Linpack性能继续保持比国际TOP500平均Linpack性能高的局面,且TOP100的入门性能门槛仍然超过TOP500。中国TOP100上的超级计算系统依然全部都是国产超算系统,曙光和联想并列为数量冠军,曙光、联想和浪潮三强争霸的局面继续保持和加强。【结论】在此基础上,本文根据十八届排行榜的性能数据,对未来中国大陆高性能计算机的发展趋势进行了分析预测。根据新的数据,我们认为:峰值Exaflops的机器将在2020年到2021年间出现;峰值10Exaflops的机器将在2022年到2023年间出现;峰值100Exaflops的机器将在2024年到2025年间出现。

关键词：高性能计算机 TOP100 排行榜性能分析

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海洋环流模式LICOM的GPU实现与优化

数据与计算发展前沿 2020年第4期2卷 92-104页

作者：张留莹王鹏飞张峰刘海龙林鹏飞王涛韦俊林田少博姜金荣迟学斌中国科学院计算机网络信息中心北京100190 中国科学院大学北京100049 中国科学院大气物理研究所北京100029

【目的】为了加速海洋环流模式LICOM的积分计算,降低因分辨率的提升而带来的运行成本,本文设计并实现了基于CUDA C的GPU加速版本。【方法】本文基于目前最新的LICOM3版本,在分析LICOM海洋网格块的并行算法的基础上,结合使用CUDA线程并... 详细信息

【目的】为了加速海洋环流模式LICOM的积分计算,降低因分辨率的提升而带来的运行成本,本文设计并实现了基于CUDA C的GPU加速版本。【方法】本文基于目前最新的LICOM3版本,在分析LICOM海洋网格块的并行算法的基础上,结合使用CUDA线程并行计算海洋网格点,将LICOM主要计算程序移植到GPU平台上,并从数据传输和设备内存的使用两个方面进行优化。【结果】实验表明,GPU版本模拟结果的与原CPU版本基本一致。与使用相同数量的Intel Xeon E5-2680 V2 CPU相比,使用2至16块NVIDIA K20 GPU单个模式天加速了9.31到1.27倍。【局限】由于LICOM3计算的边界同步通信比较多,限制了程序的可扩展性,未来需要通过边界通信优化和算法优化来提高模式的可扩展性。【结论】本文对LICOM3程序进行了GPU版本的实现和优化,取得了一定的加速效果并保持较好的扩展性,为今后面向更大规模计算的海洋环流模式发展提供了经验和参考。

关键词： GPU CUDA 并行计算高性能计算 LICOM 海洋环流模式

基于FPGA的GRU神经网络飞行数据异常检测

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微电子学与计算机 2021年第11期38卷 67-73页

作者：彭井桐祝永新汪辉孔祥聪张钦润郭振堂中国科学院上海高等研究院感知与计算实验室上海201210 中国科学院大学北京100049

商用大型飞机飞行数据异常检测存在实时性要求高、检测点多等难点,使用传统时间序列处理软件存在处理时间长等缺点.本文提出基于可编程阵列芯片(FPGA)的门控循环单元(GRU)异常检测神经网络,对飞行振动数据源做时间序列分析异常检测.为... 详细信息

商用大型飞机飞行数据异常检测存在实时性要求高、检测点多等难点,使用传统时间序列处理软件存在处理时间长等缺点.本文提出基于可编程阵列芯片(FPGA)的门控循环单元(GRU)异常检测神经网络,对飞行振动数据源做时间序列分析异常检测.为满足高频采样数据的实时处理要求,对GRU的实现进行了多方面并行加速优化.一是提出一种结构化的并行优化方法.将权重参数保存在FPGA片上内存中并对数组做维度上的切割,使权重参数能在列维度上并行读取,配合对矩阵向量乘法的并行计算优化,实现GRU网络的高效计算效率.二是优化GRU网络激活函数的计算方式.使用片上内存做查找表,以流水线方式大幅减少了激活函数操作的延时和计算资源消耗.三是对GRU网络的数据通路做调整.通过优化计算顺序,消除了两组矩阵向量乘法的依赖关系,将关键延时降低了40%.测试结果表明提出的GRU飞行异常检测FPGA硬件加速器达到了高吞吐率10.33GFLOPS和低功耗2.532 w.

关键词： FPGA 硬件加速 GRU网络深度学习

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面向自动搜索型神经网络的加速器设计与实现

微电子学与计算机 2021年第11期38卷 88-94页

作者：贺文祝永新汪辉黄尊恺中国科学院大学微电子学院北京100049 中国科学院上海高等研究院感知与计算实验室上海201210

近年来,通过神经网络架构搜索(NAS)得到的自动搜索型神经网络在视觉任务中表现尤为突出,然而,其更为复杂多变的卷积规模和运算方式限制了其在边缘侧设备的应用.为解决这一问题,针对自动搜索型神经网络搜索空间中各种复杂多变的计算方式... 详细信息

近年来,通过神经网络架构搜索(NAS)得到的自动搜索型神经网络在视觉任务中表现尤为突出,然而,其更为复杂多变的卷积规模和运算方式限制了其在边缘侧设备的应用.为解决这一问题,针对自动搜索型神经网络搜索空间中各种复杂多变的计算方式,设计了一款可加速自动搜索型神经网络的高帧率高灵活度加速器.首先,针对其丰富的卷积类型提出了阵列复用混合卷积(AMMC)结构,不新增MAC阵列就能灵活地实现不同卷积在不同方向上的并行化处理.其次,提出了一种可变精度的可配置多路选择激活(CMA)结构,有效地实现了这类网络应用的多种激活函数的高精度拟合.将MAC阵列规模为32*32的加速器部署到Xilinx的zcu102芯片上,时钟频率可达200 MHz,加速器功耗为3.2 w;移植MnasNet-a1对224×224尺寸图片处理的实际运行帧率为272.9 fps.

关键词：自动搜索型神经网络阵列复用混合并行度可变精度 FPGA