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结合容错编码的量子化学分布式计算

化学学报 2024年第2期82卷 138-145页

作者：李宁徐丽娜方国勇马英晋中国科学院计算机网络信息中心北京100190 温州大学化学与材料工程学院温州325035

随着大尺度模拟、机器学习等前沿应用的兴起,分布式计算越发成为重要的计算研究手段.然而分布式计算由于多节点导致的软硬件局限,在科学计算、机器学习等领域的应用仍会存在一些问题.本工作将编码分布式计算应用到量子化学领域,通过借... 详细信息

随着大尺度模拟、机器学习等前沿应用的兴起,分布式计算越发成为重要的计算研究手段.然而分布式计算由于多节点导致的软硬件局限,在科学计算、机器学习等领域的应用仍会存在一些问题.本工作将编码分布式计算应用到量子化学领域,通过借鉴梯度编码方案,一方面解决分布式量子化学计算中的掉队节点问题;另一方面增加量子化学分布式计算的自动纠错能力,减少计算过程耗费的人力物力,以期实现自动化的容错量子化学计算.此外,也提出了编码复用的计算思路,能够简单有效地使用更多的计算资源在设定的容错能力上进行分布式计算.最后将此计算方案应用到计算P38蛋白与配体的结合能上,将使用编码计算得到的结果与真实的结果进行对比,验证此方案的准确性及其在自动化容错量子化学计算方面的应用潜力.

关键词：量子化学计算编码计算梯度编码容错自动化结合能

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横向振动立管上升流中球形单颗粒运动特征

力学学报 2024年第3期56卷 597-612页

作者：魏明珠段金龙王旭周济福中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049

深海采矿过程中,输送矿石颗粒的立管在复杂海洋环境作用下会产生运动响应,这会对管道中矿石颗粒的运动行为产生重要影响,从而影响矿石提升效率,甚至可能危及整个采矿系统的安全.结合颗粒运动方程和软球碰撞模型,对横向振动立管中的球形... 详细信息

深海采矿过程中,输送矿石颗粒的立管在复杂海洋环境作用下会产生运动响应,这会对管道中矿石颗粒的运动行为产生重要影响,从而影响矿石提升效率,甚至可能危及整个采矿系统的安全.结合颗粒运动方程和软球碰撞模型,对横向振动立管中的球形单颗粒运动特征进行研究,主要分析了立管振动参数、颗粒与流体密度比以及颗粒与立管直径比对立管中单颗粒运动的影响.研究表明,随振动频率和幅度、颗粒与流体密度比以及颗粒与立管直径比的增加,颗粒垂向平均速度减小.颗粒与管壁之间无碰撞发生时,颗粒与立管之间横向相对速度幅值、颗粒运动与立管之间横向速度的相位差以及颗粒垂向速度波动幅值,与立管振动的频率和振幅、颗粒与流体密度比以及颗粒与立管直径比呈正相关.然而,当颗粒与立管之间有碰撞发生时,颗粒与立管间的横向速度的相位差减小,而颗粒垂向速度波动幅值显著增大.另外,随着密度比和直径比的增大,颗粒与管壁之间更容易发生碰撞,而碰撞会减弱密度比和直径比对颗粒横向速度和垂向速度的影响.

关键词：深海采矿振动立管上升流颗粒运动颗粒-管壁碰撞

一种集成于超算作业调度系统的应用并行参数优化方法

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计算机工程 2024年

作者：张文帅李会民李京潘必才中国科学技术大学网络信息中心超级计算中心中国科学技术大学计算机科学与技术学院中国科学技术大学物理系

随着高性能计算体系结构的发展，软件与硬件都具有了多层的并行结构。当不同纵向层级与横向分组的计算任务被划分到不同节点的不同处理器时，具有非常多的分配对应方式。这些分配方式一般在运行时由用户输入的多个并行参数来确定，并对... 详细信息

随着高性能计算体系结构的发展，软件与硬件都具有了多层的并行结构。当不同纵向层级与横向分组的计算任务被划分到不同节点的不同处理器时，具有非常多的分配对应方式。这些分配方式一般在运行时由用户输入的多个并行参数来确定，并对计算效率影响很大。随着计算规模与复杂度的提升，多个并行参数的可配置空间越来越大，用户越来越难以确定最佳的并行参数值。这类运行时优化问题在科学计算应用中较为普遍，但相关的研究与解决方法比较少见。在本工作中，以VASP应用为例，首先分析了该应用的多层并行结构，展示了不同并行参数配置引发的巨大运行速度差异。然后，提出一个基于约化并行效率指标的全自动运行优化方法，其不仅可以帮助用户简单快捷地确定最佳应用并行参数，同时可以帮助用户确定最佳的计算资源使用量，使应用可以高效率地扩展到大规模的并行计算。最后，本文将该优化方法与计算集群作业调度系统融合，应用于用户提交的真实VASP计算作业中。统计结果表明，本方案显著提升了作业运行速度与超算资源的使用效率，因此具有很好的工程应用前景。

关键词：并行计算作业调度运行时优化超级计算 VASP

双作用斯特林热机内部气体微团运行机理数值研究

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太阳能学报 2024年第6期45卷 389-395页

作者：常德鹏孙岩雷王珏罗靖胡剑英罗二仓中国科学院理化技术研究所低温科学与技术重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049 航天科工空间工程发展有限公司北京100854

针对一台双作用斯特林热机,通过SAGE计算以及Runge-Kutta法和线性插值等后处理过程,对内部气体微团进行热力求解,最终得到由欧拉观点转化为拉格朗日观点的热力结果。研究表明,斯特林热机回热器内部各气体微团独自运行于不同的热力过程,... 详细信息

针对一台双作用斯特林热机,通过SAGE计算以及Runge-Kutta法和线性插值等后处理过程,对内部气体微团进行热力求解,最终得到由欧拉观点转化为拉格朗日观点的热力结果。研究表明,斯特林热机回热器内部各气体微团独自运行于不同的热力过程,气体微团间互相接力,实现宏观上发动机的热功转换功能,其热力循环的包络线近似于2个等压过程和2个等温过程的组合。同时,研究实际机型的气体微团运行机理和热力过程,并从数值上验证斯特林循环与概括性卡诺循环的相互关系,为斯特林热机的设计与分析提供一定的理论基础。

关键词：斯特林热机斯特林循环 Runge-Kutta法运行机理概括性卡诺循环

华北克拉通始太古代演化——来自冀东38亿年片麻岩锆石Hf-O同位素的记录

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岩石学报 2024年第3期40卷 689-701页

作者：吕畅王浩杨进辉冉静周宝全吴亚东中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

陆壳成因的研究对了解地球演化具有重要意义,但由于古老陆壳岩石出露有限,目前地球早期陆壳研究还比较薄弱。近期,冀东地区一处新的始太古代岩石记录的发现,为研究华北克拉通内部早期陆壳性质提供了极为重要的对象。本文对冀东卢龙喇叭... 详细信息

陆壳成因的研究对了解地球演化具有重要意义,但由于古老陆壳岩石出露有限,目前地球早期陆壳研究还比较薄弱。近期,冀东地区一处新的始太古代岩石记录的发现,为研究华北克拉通内部早期陆壳性质提供了极为重要的对象。本文对冀东卢龙喇叭山地区这处新发现的始太古代花岗闪长质片麻岩进行了详细的锆石U-Pb年代学和Hf-O同位素分析。结果显示该样品中锆石具有自形-半自形晶形、振荡环带的内部结构,较高的Th、U含量以及Th/U比值,显示岩浆锆石特征。7个SIMS分析点给出的加权平均^(207)Pb/^(206)Pb年龄为3776±11Ma(MSWD=3.1),代表了花岗闪长质岩浆的结晶年龄,指示冀东地区存在始太古代结晶基底。这些锆石的O同位素组成(δ^(18)O=5.81±0.13‰)与地幔锆石在分析误差范围内一致,其Hf同位素组成(ε_(Hf)(t)=0.09±0.31)与球粒陨石均一岩浆库类似。这些Hf-O同位素特征显著不同于冀东地区曹庄岩组中发现的始太古代碎屑锆石,说明其不可能作为曹庄岩组变沉积岩的物源区。而华北克拉通内部鞍山地区的始太古代片麻岩中的岩浆锆石与冀东始太古代碎屑锆石在Hf-O同位素特征上最为类似,因此前者是冀东始太古代碎屑锆石最可能的源岩,暗示冀东地区和鞍山地区在始太古代时可能是统一的整体。与全球始太古代岩石记录对比发现,华北克拉通主体与North Atlantic克拉通、Pilbara克拉通和塔里木克拉通等主要克拉通类似,其内部目前发现的最古老岩石都具有与球粒陨石一致的锆石Hf同位素组成,指示大部分始太古代陆壳可能源自一个未发生明显分异的相对原始地幔源区。

关键词：华北克拉通陆壳演化冀东锆石 U-Pb年代学 Hf-O同位素

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网络威胁情报分析框架研究和实现

燕山大学学报 2024年第4期48卷 369-376页

作者：何发镁刘润时贾赛男岳桓州王旭仁北京理工大学图书馆北京100081 首都师范大学信息工程学院北京100048

网络威胁情报基于大量网络威胁数据,通过信息共享和集体协作,实现对网络威胁的快速预警、检测和响应。如何快速、准确地从海量威胁情报报告中自动提取涉及网络安全信息已成为研究的热点和难点。文中提出了一个网络威胁情报分析框架,总... 详细信息

网络威胁情报基于大量网络威胁数据,通过信息共享和集体协作,实现对网络威胁的快速预警、检测和响应。如何快速、准确地从海量威胁情报报告中自动提取涉及网络安全信息已成为研究的热点和难点。文中提出了一个网络威胁情报分析框架,总结目前对网络威胁情报的全周期处理流程。并给出了在此框架下应用实例:创建公开威胁情报数据集、提出网络威胁情报关键信息抽取算法、实现基于异质信息图的恶意IP⁃域名的关联认知等。文中实现了多种网络威胁情报实体识别深度学习模型,其中基于XLnet和字典相结合进行嵌入表达,模型准确率最好达到95.27%。论文提出的网络威胁情报分析框架可以作为非结构化网络威胁情报分析的指导依据,论文的实验结果可以作为网络威胁情报信息抽取工作的对比基线。

关键词：网络威胁情报深度学习多头注意力机制命名实体识别

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城市社区老年居民内脏脂肪指数与认知功能下降的关联性研究

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中华老年医学杂志 2024年第3期43卷 361-365页

作者：何阳解馨瑜沈伟张薇薇葛余浩康冬梅中国科学技术大学附属第一医院(安徽省立医院)老年医学科合肥230000 安徽医科大学附属省立医院老年医学科合肥230000

目的探究老年人内脏脂肪指数(VAI)与认知功能下降的关联性。方法横断面研究,2020年10月至2023年3月在合肥市社区选取老年居民483例,并根据VAI水平将其分为4组,即Q1(VAI≤1.14),Q2(1.152.82)。使用简易精神状态量表(MMSE)、蒙特利尔认知... 详细信息

目的探究老年人内脏脂肪指数(VAI)与认知功能下降的关联性。方法横断面研究,2020年10月至2023年3月在合肥市社区选取老年居民483例,并根据VAI水平将其分为4组,即Q1(VAI≤1.14),Q2(1.152.82)。使用简易精神状态量表(MMSE)、蒙特利尔认知评估量表(MoCA)评定研究对象整体认知功能,数字顺、倒背广度任务评定其注意力及工作记忆。使用Logistic回归分析不同VAI水平与胰岛素抵抗指数的关系。并使用偏相关分析VAI与各认知领域功能的相关性。结果随着VAI水平的升高,体质指数、空腹血糖、空腹胰岛素、糖化血红蛋白、超敏C反应蛋白、稳态模型胰岛素抵抗指数和稳态模型β细胞分泌功能指数均升高(均P<0.01),校正了性别等混杂因素后,VAI与胰岛素敏感性呈显著相关,Q4发生胰岛素抵抗的风险为Q1的7.40倍(OR=7.40,95%CI:4.30~12.74,P<0.05)。此外,VAI与数字顺、倒背广度测试结果相关系数分别为-0.116和-0.105(均P<0.05),与MMSE、MoCA测试结果无关。结论VAI与胰岛素抵抗密切相关,VAI的升高与老年人工作记忆及注意力功能降低相关。VAI与老年内脏型肥胖患者早期认知功能下降相关。

关键词：肥胖症胰岛素抗药性认知内脏脂肪

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焦斑分布对连续相位板面形特性影响分析研究

光学学报 2024年

作者：徐守英周申蕾张艳丽张朝唐阳慧范薇中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室中国科学院大学材料与光电研究中心

高功率激光系统中远场焦斑的形状和能量分布增加了连续相位板面形分布的复杂性，进而影响加工误差和检测精度，降低实际焦斑的辐照均匀性。本文基于近场与远场的传输关系研究了波前梯度分布与远场焦斑分布的关系，根据靶构型和光束入射... 详细信息

高功率激光系统中远场焦斑的形状和能量分布增加了连续相位板面形分布的复杂性，进而影响加工误差和检测精度，降低实际焦斑的辐照均匀性。本文基于近场与远场的传输关系研究了波前梯度分布与远场焦斑分布的关系，根据靶构型和光束入射角度的不同将焦斑分为圆形焦斑、椭圆焦斑和偏心焦斑，采用统计学的方法量化分析了三类焦斑对应的面形及随机波前在不同特征参数下的分布规律。结果表明：近场面形梯度直方图与远场焦斑不同半径光强占比直方图分布趋势一致，焦斑半径和能量分布会改变面形梯度分布。能量均匀分布的圆形焦斑和椭圆焦斑的一维梯度呈正态分布，焦斑尺寸决定梯度分布范围；椭圆焦斑的二维梯度随椭圆离心率的增大而偏向梯度小值；偏心焦斑的二维梯度峰值偏向梯度大值，偏心分布会增加实际加工难度，但直方图分布受偏心率影响较小。该研究可用于元件加工误差和检测性能的预估及波前检测领域。

关键词：衍射与光栅连续相位板相位梯度分布直方图焦斑分布

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球舱方位通道动力学建模及参数辨识

北京航空航天大学学报 2024年第6期50卷 2001-2008页

作者：李一健周江华张晓军中国科学院空天信息创新研究院北京100094 中国科学院大学航空宇航学院北京100049

用于天文观测的高空气球姿态控制系统是一种软联结控制系统,其控制稳定性与气球吊舱的运动特性有重要关系。使用拉格朗日方程对球舱方位通道的运动学特性进行建模,并使用基于最小递推二乘的算法对球舱方位通道模型中的扭转刚度和阻尼系... 详细信息

用于天文观测的高空气球姿态控制系统是一种软联结控制系统,其控制稳定性与气球吊舱的运动特性有重要关系。使用拉格朗日方程对球舱方位通道的运动学特性进行建模,并使用基于最小递推二乘的算法对球舱方位通道模型中的扭转刚度和阻尼系数进行离线辨识。与传统的稳定性分析方法相比,所提方法进一步揭示了系统控制稳定性与系统的关系和球舱方位控制运动特性,为高空气球吊舱姿控系统的设计及优化提供了重要参考。

关键词：高空气球方位控制拉格朗日建模递推最小二乘参数辨识