检索结果-南通市图书馆

基于高通量计算的反渗透淡化三维传递MLP模型构建

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科学通报 2023年第13期68卷 1709-1720页

作者：谢国鸿罗玖黄明鸣衡益中山大学计算机学院广州510006 国家超级计算广州中心广州510006 广东省计算科学重点实验室广州510006

全球淡水资源日趋紧张.反渗透(reverse osmosis, RO)是目前最先进的淡化技术之一,占据了50%以上淡化市场.高性能RO膜可显著提高产水效率,但其高通量的特性也导致了严重的浓差极化与膜污染等共性难题,严重制约其进一步广泛应用.因此,在... 详细信息

全球淡水资源日趋紧张.反渗透(reverse osmosis, RO)是目前最先进的淡化技术之一,占据了50%以上淡化市场.高性能RO膜可显著提高产水效率,但其高通量的特性也导致了严重的浓差极化与膜污染等共性难题,严重制约其进一步广泛应用.因此,在传统膜组件迭代设计方法的基础上,开发更高效的优化设计方法,可加速高性能RO膜的商业化,极具研究意义.本文采用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)和深度学习方法,结合超级计算,构建了多工况下基于高性能RO膜的海水淡化复杂进水通道的高维非线性传递模型:建立了RO膜组件进水通道中流体流动与盐组分传递的“多物理场全耦合高保真三维模型”;基于商业进水隔网在设计参数空间范围内进行类拉丁超立方抽样,生成726组不同工况CFD模型,并行计算规模可达2万核以上;基于数据驱动的深度学习方法,建立代理传递模型,可预测整个设计参数空间内大规模参数组合工况模型的三维局部速度、压力以及浓度分布,通过计算相对均方根误差,得到预测精度分别为93.5%、98.3%和95.1%,计算效率相比传统有限元方法提高了1~2个数量级.本文提出的高可扩展并行计算方法适用于多类型结构进水隔网的海量筛选和优化设计,为揭示RO膜组件中复杂流动与传递过程机理提供了可计算模型与数据支撑;构建的代理模型可进一步应用于工厂尺度系统设计,具有重要的研究和应用价值.

关键词：海水淡化高性能反渗透膜可计算建模多层感知机高通量计算

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单颗粒诊断法和高通量计算发现新型荧光粉

硅酸盐学报 2023年第2期51卷 318-322页

作者：李淑星解荣军厦门大学材料学院福建厦门361005

伴随互联网智能时代的开启,发光材料的研发模式也从传统的“试错”、“经验指导实验”向“理论预测、实验验证”的新模式转变。高效的理论预测和快速的实验验证是实现这一转变的关键所在。现阶段,高通量计算、机器学习等理论预测方法日... 详细信息

伴随互联网智能时代的开启,发光材料的研发模式也从传统的“试错”、“经验指导实验”向“理论预测、实验验证”的新模式转变。高效的理论预测和快速的实验验证是实现这一转变的关键所在。现阶段,高通量计算、机器学习等理论预测方法日渐成熟,单颗粒诊断法等实验方法更加高效,为新型发光材料的研制奠定了理论和实验基础。简要概述了近年来在稀土发光材料领域,基于单颗粒诊断法和高通量计算挖掘发现新型荧光粉的研究进展。

关键词：单颗粒诊断法高通量计算新型荧光粉

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沥青混合料骨架细观接触的高通量计算

华南理工大学学报（自然科学版） 2023年第4期51卷 135-144页

作者：唐成王端宜贠迪李慧陈光伟华南理工大学土木与交通学院广东广州510640 长安大学公路学院陕西西安710064 武汉科技大学汽车与交通工程学院湖北武汉430065

为实现沥青混合料骨架细观接触的高通量计算,首先提出了近邻列表法与改进的窗搜索法两种接触计算方法;然后,使用4种(AC13、AC16、OGFC13及SMA13)沥青混合料对比了两种新方法与遍历法、窗搜索法及iPas软件在计算精度与效率方面的差异,采... 详细信息

为实现沥青混合料骨架细观接触的高通量计算,首先提出了近邻列表法与改进的窗搜索法两种接触计算方法;然后,使用4种(AC13、AC16、OGFC13及SMA13)沥青混合料对比了两种新方法与遍历法、窗搜索法及iPas软件在计算精度与效率方面的差异,采用虚拟试件研究了可实现计算速度与精度均衡的图像分辨率范围;最后,就高通量计算方法的适用性进行了验证。结果表明:近邻列表法可避免遍历法不可能发生接触集料对的冗余接触计算,改进的窗搜索法通过形态学膨胀处理即可完成传统窗搜索法环扫一周的目的;近邻列表法、遍历法、窗搜索法、改进的窗搜索法及iPas软件尽管计算原理存在差异但具有一致的精度;不同计算方法的计算效率排序为近邻列表法>遍历法>改进的窗搜索法>iPas软件>窗搜索法;图像分辨率的降低会提高接触计算的速度但是会降低接触点计算结果的准确性,综合考虑精度与效率的要求,图像分辨率范围处于0.05~0.075 mm/pixel时可实现计算速度与精度的均衡;近邻列表法能有效地实现沥青混合料骨架细观接触的高通量计算。

关键词：沥青混合料数字图像处理骨架接触点近邻列表法高通量计算高通量筛选材料基因组

高通量计算与深度学习相结合的稠环含能化合物设计

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含能材料 2022年第12期30卷 1226-1236页

作者：王润文杨春明刘建西南科技大学计算机科学与技术学院四川绵阳621000 中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

含能化合物的设计效率决取于多方面因素,如筛选空间中潜在高性能样本的占比和关键性能的准确预测方法。本研究提出预筛选分子骨架提升虚拟筛选空间整体性能的方案,并将高通量计算与深度学习相结合用于含能化合物设计。研究发现,含能分... 详细信息

含能化合物的设计效率决取于多方面因素,如筛选空间中潜在高性能样本的占比和关键性能的准确预测方法。本研究提出预筛选分子骨架提升虚拟筛选空间整体性能的方案,并将高通量计算与深度学习相结合用于含能化合物设计。研究发现,含能分子的晶体密度与其骨架密度之间存在中度的正相关性,通过预筛选高密度分子骨架可以有效提升虚拟筛选空间的整体密度。研究基于晶体学数据库CCDC提供的含能晶体密度数据集,采用深度学习方法获得含能晶体的密度预测模型,具有可靠的精度和泛化性。在此基础上,以稠环类含能化合物为研究对象,通过骨架预筛选获得高密度的稠环分子骨架,从而通过分子片段组装获得由潜在的高密度分子组成的虚拟筛选空间。研究采用量子化学计算和爆轰产物状态方程等方法实现了生成焓、爆轰性能和化学稳定性的预测,从而由性能排序筛选出能量水平优于RDX,稳定性优于TNT的新型含能分子6个。研究表明,分子骨架预筛选可以有效提升虚拟筛选空间的总体性能,在此基础上借助高通量计算与深度学习可实现含能分子的高效设计。

关键词：含能分子分子设计深度学习高通量计算虚拟筛选稠环

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高通量计算在锂电池材料筛选中的应用

中国材料进展 2015年第4期34卷 272-281,288页

作者：凌仕刚高健褚赓黄杰肖睿娟欧阳楚英李泓陈立泉中国科学院物理研究所北京100190 江西师范大学江西南昌330027

先进电池技术是未来十年世界各国前沿技术竞争的制高点,锂电池由于具有电压高、比能量高、充放电寿命长、工作温度范围宽等优点,已成为许多移动电子产品、电动汽车以及风电和光伏电储能的首选。因此,更快的开发出能量密度高、安全性好... 详细信息

先进电池技术是未来十年世界各国前沿技术竞争的制高点,锂电池由于具有电压高、比能量高、充放电寿命长、工作温度范围宽等优点,已成为许多移动电子产品、电动汽车以及风电和光伏电储能的首选。因此,更快的开发出能量密度高、安全性好、充放电速度快的高性能锂电池材料十分必要。借助高通量计算方法,通过设置合理的筛选条件,可加快锂电池材料的研发。通过使用自主编写的计算软件及高通量自动化计算流程,以无机材料晶体结构数据库中现有的结构为基础,针对电极材料和固体电解质材料分别应具有的特点,实现了对锂电池材料的初步筛选。计算结果与现有的实验数据汇集到一起,形成了庞大的数据库。进一步借助统计方法进行数据挖掘,有望揭示材料的结构-性能关系及内在物理规律,缩短材料从研发到应用的全过程,为开发全新电池材料乃至电池体系提供有力支持。

关键词：锂电池材料高通量计算热力学计算键价和方法

磁制冷材料LaFe_(11.5)Si_(1.5)基合金成分与磁相变温度关系的高通量计算

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物理学报 2021年第20期70卷 302-310页

作者：苏文霞陆海鸣曾子芮张一飞刘剑徐坤王敦辉都有为南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室和江苏省纳米技术重点实验室南京210093 南京大学现代工程与应用科学学院南京210023 中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波315201 曲靖师范学院曲靖655011

获得具有不同磁相变温度的La(Fe,Si)_(13)基合金对拓宽磁制冷工作温区具有重要意义.借助第一性原理模拟软件AMS-BAND模块并结合平均场理论对LaFe_(11.5)Si_(1.5)基磁制冷合金的磁相变温度进行了高通量计算.研究了Mn,Co,Ni,Al和Fe缺位掺... 详细信息

获得具有不同磁相变温度的La(Fe,Si)_(13)基合金对拓宽磁制冷工作温区具有重要意义.借助第一性原理模拟软件AMS-BAND模块并结合平均场理论对LaFe_(11.5)Si_(1.5)基磁制冷合金的磁相变温度进行了高通量计算.研究了Mn,Co,Ni,Al和Fe缺位掺杂对LaFe_(11.5)Si_(1.5)基合金体系相变温度的影响,得到了成分与磁相变温度的关系图.利用高通量第一性原理计算可以有效地降低研究成本,提高科研效率,并能够对后续实验选取具有合适磁相变温度的磁制冷材料提供技术支持.

关键词：高通量计算磁制冷磁相变温度第一性原理

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特殊钢的高通量计算与设计

中国材料进展 2019年第7期38卷 663-671,650页

作者：王晨充魏晓蓼沈春光徐伟东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室

高端制造等行业对特殊钢的性能需求日益提升,这对特殊钢的研发和更新换代速度提出了极高的挑战。基于传统试错法的研发方式虽然可在部分问题上避开未知物理机理的限制,但同时也会导致设计所需时间和成本的大量消耗。因此,特殊钢的研发... 详细信息

高端制造等行业对特殊钢的性能需求日益提升,这对特殊钢的研发和更新换代速度提出了极高的挑战。基于传统试错法的研发方式虽然可在部分问题上避开未知物理机理的限制,但同时也会导致设计所需时间和成本的大量消耗。因此,特殊钢的研发方式需要逐渐从传统试错法向计算设计到实验验证模式转变。“材料基因组计划”自问世以来,在诸多材料体系的设计上都发挥了显著的作用,但在传统结构材料尤其是钢铁材料上,由于其合金体系的复杂性、工艺流程的长链条、组织的多样性以及性能的多目标需求,使其成为材料基因工程的难点。但正基于上述特点,传统结构材料也为材料基因工程提供了发挥的空间,世界各国纷纷开展特殊钢方面的高通量计算与设计。通过对基于材料基因思想的特殊钢研发进展的综述,评价了针对特殊钢的材料基因工程发展现状及未来方向。介绍了美国西北大学Olson团队以及Questek公司通过多尺度集成计算平台研发的飞机起落架用超高强不锈钢、荷兰代尔夫特大学通过“基因”设计理念结合高通量遗传算法设计的高性能耐热钢、印度CSIR国家冶金实验室通过多种本构模型结合人工神经网络进行的高性能管线钢设计等。特殊钢的高通量计算与设计研究不但可以促进特殊钢的更新换代,更会为我国乃至世界金属材料的高速发展提供支撑与保障。

关键词：材料基因组计划特殊钢高通量计算组织性能调控优化设计

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中国高通量计算机的自主研发之路

中国科学院院刊 2019年第6期34卷 648-656页

作者：范东睿叶笑春包云岗孙凝晖中国科学院计算技术研究所

随着互联网技术的迅猛发展,高性能计算的主要应用从传统的科学与工程计算为主逐步演变为以数据处理为核心,这给传统高性能计算机体系结构带来巨大挑战的同时,也使高通量计算应运而生。文章从应用特征出发阐述了高通量计算与传统高性能... 详细信息

随着互联网技术的迅猛发展,高性能计算的主要应用从传统的科学与工程计算为主逐步演变为以数据处理为核心,这给传统高性能计算机体系结构带来巨大挑战的同时,也使高通量计算应运而生。文章从应用特征出发阐述了高通量计算与传统高性能计算的差别,并探讨了高通量计算的基础理论、关键技术,以及中国科学院在高通量计算核心芯片及系统领域的研究成果;以期通过高通量计算机关键技术的研究与突破,为缓解我国核心芯片'卡脖子'的问题,以及为构建智能万物互联时代的新型高性能计算平台作出贡献。

关键词：高性能计算高通量计算数据中心系统熵

高通量计算在大规模人群队列基因组数据解析应用中的挑战

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数据与计算发展前沿 2020年第1期2卷 117-127页

作者：曾瀞瑶苑娜魏文娟李根杜政霖中国科学院北京基因组研究所国家基因组科学数据中心北京100101 人和未来生物科技(长沙)有限公司湖南长沙410152

【目的】为推动精准医学研究的发展,世界各国相继开展大规模人群队列基因组测序计划,通过对数以万计个体进行全基因组测序,构建人群特异的基因组变异图谱。这些海量基因组数据产出,对计算速度和计算通量提出了新的要求,迫切需要速度更... 详细信息

【目的】为推动精准医学研究的发展,世界各国相继开展大规模人群队列基因组测序计划,通过对数以万计个体进行全基因组测序,构建人群特异的基因组变异图谱。这些海量基因组数据产出,对计算速度和计算通量提出了新的要求,迫切需要速度更快、通量更高的计算平台来处理与解读这些生物序列信息。由于基因组数据自身的特点、数据解析过程的多样性和复杂性,致使在大规模人群基因组变异解析中高通量计算资源的使用效率低、计算速度慢、耗时长,服务器与本地数据交换不便,因此需要针对基因组变异解析进行多方面优化,通过软硬件开发来解决应用中存在的多种问题。本文拟对这些优化方法进行分析和综述。【方法】在高通量计算系统中,系统IO瓶颈问题是基因组变异解析并行化效率低的主要原因,通常采用基于分布式非结构化存储数据库以及对象存储系统,以提升IO的大规模可扩展能力,解决分析流程中存在的IO问题;同时通过基因组数据的高效压缩算法,可减少数据IO和传输压力。为了加快基因组数据解析速度,可在软件上采用神经网络等算法优化基因组解析方法,在硬件上使用FPGA(现场可编程逻辑门阵列)或GPU异构计算,以提高数据处理速度。【结果】综合来看,以上多方面的优化可以大幅提升基因组数据分析中高通量计算的性能,解决基因组数据处理中的存储墙问题,提高高通量计算资源的使用效率,大大减少全基因组变异解析的计算时间。【结论】高通量计算在基因组数据解析应用中存在的多种问题,可通过软硬件开发和优化得以解决,从而显著改进高通量计算在大规模人群队列变异解析应用中的计算效率,促进今后人群队列基因组研究与应用的广泛开展。

关键词：高通量计算 IO性能基因组变异解析异构加速数据压缩