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服务器无感知计算系统性能优化技术研究综述

软件学报 2025年第1期36卷 47-78页

作者：杨光刘杰曲慕子王帅叶丹钟华中国科学院大学中国科学院软件研究所软件工程技术研究开发中心计算机科学国家重点实验室(中国科学院软件研究所)

服务器无感知计算是新兴的云计算模式,它基于“函数即服务(FaaS)”的范式,以函数为部署和调度的基本单位,为用户提供大规模并行和自动伸缩的函数执行服务,且无需用户管理底层资源.对于用户,服务器无感知计算能够帮助他们摆脱集群底层基... 详细信息

服务器无感知计算是新兴的云计算模式,它基于“函数即服务(FaaS)”的范式,以函数为部署和调度的基本单位,为用户提供大规模并行和自动伸缩的函数执行服务,且无需用户管理底层资源.对于用户,服务器无感知计算能够帮助他们摆脱集群底层基础设施管理的负担,专注于业务层的开发和创新;对于服务提供商,服务器无感知计算将应用分解为细粒度的函数,极大地提高了调度效率和资源利用率.显著的优势让服务器无感知计算迅速吸引了业界的注意,然而,服务器无感知计算与传统云计算迥然不同的计算模式以及对任务各方面的严格限制给应用的迁移带来了诸多障碍,各种越来越复杂的任务也对服务器无感知计算的性能提出了越来越高的要求,服务器无感知计算的性能优化成为一个重要的研究课题.从4个方面对服务器无感知计算系统性能优化技术的相关研究工作进行梳理和综述,并介绍现有的系统实现.(1)介绍面向典型任务的优化技术,包括任务适配和针对特定任务的系统优化;(2)综述沙箱环境的优化工作,包括沙箱方案和冷启动优化技术,它们是决定函数运行速度的核心;(3)概括I/O和通信技术的优化,它们是服务器无感知计算应用程序的主要性能瓶颈;(4)简述相关的资源调度技术,包括面向平台和面向用户的调度策略,它们决定着系统的资源利用率和任务的执行效率.最后,总结当前服务器无感知计算性能优化技术所面临的问题和挑战,并展望未来可能的发展方向.

关键词：服务器无感知计算函数即服务云函数云计算性能优化

基于纳秒LIBS的氢气/空气火焰混合分数测量研究

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光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 24-29页

作者：刘子晗刘艳韩磊单沅鲁政高强李帅瑶李博天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 中国科学院工程热物理研究所北京100190

在双碳政策和化石能源短缺的背景下,氢能作为高效环保的清洁能源,受到广大研究人员的关注。氢气/空气混合燃烧作为推动氢能规模化应用的重要途径,其燃烧机理和关键参数的测量技术成为目前研究的热点。燃空当量比是表征燃烧过程中燃料与... 详细信息

在双碳政策和化石能源短缺的背景下,氢能作为高效环保的清洁能源,受到广大研究人员的关注。氢气/空气混合燃烧作为推动氢能规模化应用的重要途径,其燃烧机理和关键参数的测量技术成为目前研究的热点。燃空当量比是表征燃烧过程中燃料与氧化剂混合程度的重要参数,直接影响燃烧的开始、自持以及燃烧化学反应的活跃程度。因此,对燃烧过程中的局部当量比实时在线监测,对于改善燃烧效率、控制燃烧过程具有重要意义。目前,可以实时测量氢气/空气火焰当量比的方法相对较少,激光光谱技术作为一种非侵入式的测量方法,不仅具有实时在线测量的能力,还具有快速、原位、远程分析、多元素同时在线监测等特点,在燃烧测量领域具有重要的应用潜力。采用纳秒激光诱导击穿光谱技术对氢气和空气燃烧场的燃空当量比进行测量研究。氢气和空气在管内混合后,由射流口喷出形成射流燃烧火焰场。激光通过透镜聚焦到射流燃烧场中击穿并产生等离子体,其等离子体的发射光谱由光谱仪采集,实验发现光谱中H 656 nm和O 777 nm具有很强的发射强度,且光谱强度随着当量比的变化,呈现规律性变化趋势。因此,采用H 656 nm和O 777 nm的光谱分别标示氢气和空气,并将其比值作为燃空当量比的测量参量。实验在氢气空气混合均匀的低速流场中测量了不同当量比下H 656 nm与O 777 nm的光谱强度比值,并与当量比建立标定曲线,实验发现该标定曲线对燃烧场和非燃烧场同样适用。基于标定曲线,我们研究了存在外界掺混情况下,射流燃烧场的局部燃空当量比情况。在当量比1.0,流场速度为20 m·s^(-1)的射流燃烧场中,测量了射流中心位置不同高度的燃空当量比变化情况,并在相同工况下进行了数值模拟。模拟结果与实验测量吻合较好,验证了纳秒激光诱导击穿光谱技术测量氢气/空气混合气的燃空当量比的可行性。该方法可为氢气燃烧基础研究及数值模拟提供技术支持。

关键词：激光诱导击穿光谱氢能当量比模拟

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剪切流动亚临界转捩中的时空间歇性和相变研究进展

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中国科学:物理学力学天文学 2025年第1期 145-155页

作者：宋保方北京大学工学院航空航天工程系湍流与复杂系统国家重点实验室

剪切流动中层流向湍流的转捩是流体力学中的一个经典难题.近些年在亚临界转捩方面取得了若干重要进展,特别是在转捩的时空特征方面.研究发现,亚临界转捩中湍流以局地湍流形式存在,且表现出复杂的时空间歇性.对局地湍流结构及其时空复杂... 详细信息

剪切流动中层流向湍流的转捩是流体力学中的一个经典难题.近些年在亚临界转捩方面取得了若干重要进展,特别是在转捩的时空特征方面.研究发现,亚临界转捩中湍流以局地湍流形式存在,且表现出复杂的时空间歇性.对局地湍流结构及其时空复杂性的研究逐步揭示了转捩现象和统计物理中的连续型相变之间的关系:流动转捩可能属于一个可描述广泛临界现象的相变普适类,即导向逾渗相变普适类.目前学界仍在试图证明这种相变比拟适用于所有壁面剪切流动中的亚临界转捩.近期在泰勒-库埃特流动实验中给出了相变的直接证据,但对于管道和槽道流动,由于转捩临界点附近系统演化的巨大时间和空间尺度,实验和计算都难以足够靠近临界点进行直接验证,而且槽道流转捩临界点附近湍流的时空特征与导向逾渗相变之间的关系仍不明晰.因而,该比拟的普适性还有待进一步的确认.

关键词：剪切流动亚临界转捩局地湍流时空间歇性相变

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气固多相催化剂内扩散和反应研究进展

石油炼制与化工 2025年第1期56卷 30-39页

作者：李昕晖李成祥葛蔚沈阳化工大学沈阳110142 中国科学院过程工程研究所介科学与工程全国重点实验室中国科学院大学化学工程学院

化工过程中化学反应通常与传递过程共存,气固多相催化剂一般具有复杂多级孔道结构,其催化性能更是取决于其孔道内反应与扩散过程的耦合。揭示反应和扩散耦合规律,准确获得催化剂颗粒尺度上的反应动力学,对新型催化剂优化设计和制备具有... 详细信息

化工过程中化学反应通常与传递过程共存,气固多相催化剂一般具有复杂多级孔道结构,其催化性能更是取决于其孔道内反应与扩散过程的耦合。揭示反应和扩散耦合规律,准确获得催化剂颗粒尺度上的反应动力学,对新型催化剂优化设计和制备具有重要的科学研究意义和工业应用价值。综述了气固多相催化剂孔道内扩散和反应过程的最新研究进展和反应-扩散耦合的机制,重点介绍反应-扩散耦合模拟研究中的不同模型和方法及其在气固催化反应中的应用。指出将机器学习等人工智能方法和多尺度模拟相结合将会成为研究复杂催化反应体系的一种强大工具。

关键词：反应传递耦合拟颗粒多尺度介尺度分子模拟

中亚造山带东南缘晚古生代-早中生代火山-沉积岩源区的演变:“内蒙地轴”隆升时间记录

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中国科学:地球科学 2025年第1期 299-313页

作者：郝文星杨进辉朱光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合肥工业大学资源与环境工程学院

库伦地区主体位于中亚造山带东南缘白乃庙岛弧带东段,紧邻南部的华北克拉通.这一地区记录了古生代至早中生代古亚洲洋的闭合过程,同时也是研究华北克拉通北缘大地构造演化的关键地带.本文对库伦地区的火山-沉积岩与侵入岩进行了锆石U-P... 详细信息

库伦地区主体位于中亚造山带东南缘白乃庙岛弧带东段,紧邻南部的华北克拉通.这一地区记录了古生代至早中生代古亚洲洋的闭合过程,同时也是研究华北克拉通北缘大地构造演化的关键地带.本文对库伦地区的火山-沉积岩与侵入岩进行了锆石U-Pb年代学与Hf同位素分析.对于前人划分的所谓“早石炭世”火山-沉积地层,依据本次获得的火山岩年龄（267～266Ma）、沉积岩碎屑锆石最年轻峰值年龄（265～244Ma）以及侵入其中的花岗岩年龄（242Ma）,表明这套地层时代实为267～242Ma（中二叠世-中三叠世）,分别属于青凤山组与刘家沟组.其中2件火山岩锆石年龄显示出较高的εHf（t）(+1.6到+16.1)和相对年轻的两阶段Hf模式年龄（1095～327Ma）,指示深部的岩浆源区属于中亚造山带.沉积岩碎屑锆石年龄谱与Hf同位素特征,指示库伦地区中二叠世-中三叠世沉积物源区主要为中亚造山带,而早侏罗世源区转变为以华北克拉通（“内蒙地轴”）为主.再结合华北克拉通北缘晚三叠世所发育的一系列砾岩（杏石口组,小营子组以及小河口组等）,表明研究区在晚三叠世发生了古地理格局突变,“内蒙地轴”经历了强烈隆升,从而成为北部库伦地区沉积物的主要源区.依据“内蒙地轴”上所发育的晚三叠世碱性岩带（235～215Ma）,推测其强烈隆升可能是向南俯冲的古亚洲洋板片断离所致,发生在后造山伸展背景下.此外,综合本次新识别的古元古代花岗岩（1.8Ga、1.6Ga）以及上述锆石年代学和Hf同位素数据,可以限定库伦地区华北克拉通与中亚造山带（白乃庙岛弧带）的具体界线位置.

关键词：中亚造山带华北克拉通锆石年代学 Hf同位素内蒙地轴

智能时代的红树林知识服务展望:从植物图谱到知识图谱

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中国科学:地球科学 2025年第1期 111-125页

作者：侯志伟荆文龙秦承志杨骥夏清尹小玲广东省科学院广州地理研究所广东省遥感与地理信息系统应用重点实验室广东省地理时空大数据工程实验室南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室中国科学院大学资源与环境学院长沙理工大学交通运输工程学院

红树林关乎地球生态安全和人类福祉,其管理、保护与修复离不开生物、生态等多学科领域知识与时空信息的支撑.植物图谱等传统知识服务可以提供图文并茂的红树林知识.然而,这种面向信息检索的服务方式,无法有效挖掘和利用多源异构数据中... 详细信息

红树林关乎地球生态安全和人类福祉,其管理、保护与修复离不开生物、生态等多学科领域知识与时空信息的支撑.植物图谱等传统知识服务可以提供图文并茂的红树林知识.然而,这种面向信息检索的服务方式,无法有效挖掘和利用多源异构数据中的碎片化知识,面临“数据海量、知识难求”困境.知识图谱可将海量数据中蕴含的知识,提取、组织、融合为计算机可理解、可计算的语义网络,为实现智能知识服务提供了解决方案.本文聚焦红树林知识获取、形式化表达及智能服务的迫切需求,提出了红树林知识图谱和知识服务构想.首先分析了不同领域图谱概念的异同,认为红树林知识图谱是以红树林生态系统为核心,融合了多领域知识和时空信息的大规模知识库;然后提出了红树林知识服务的研究框架,该框架可实现多模态数据到智能知识服务的转变,包括泛在数据感知与汇聚、知识组织与图谱构建、智能知识服务等多个层次;接着重点介绍了红树林知识图谱的构建方法与流程;最后探讨了目前红树林知识服务面临的挑战,提出在人工智能时代,构建融合领域特色与时空特征的红树林知识体系,探索大模型支持下的知识抽取与融合方法,并研发面向典型场景的智能知识应用,是红树林知识服务的主要发展方向.

关键词：红树林图谱知识图谱多模态知识服务

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地壳岩浆氧化性和斑岩型铜矿床成矿潜力

中国科学:地球科学 2025年第1期 227-238页

作者：艾宇民 Massimo CHIARADIA 吴超陈华勇中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室中国科学院大学 Department of Earth Sciences University of Geneva 广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室

斑岩型铜矿床是全球铜(Cu)、钼(Mo)和金(Au)资源的主要供应源,其形成过程受到多种地质因素的控制,尤其是岩浆的氧化性是当前研究的焦点.本文综合分析了全球范围内已发表的弧岩浆中钒(V)和钪(Sc)的比值(V/Sc)数据,并收集了V和Sc在矿物和... 详细信息

斑岩型铜矿床是全球铜(Cu)、钼(Mo)和金(Au)资源的主要供应源,其形成过程受到多种地质因素的控制,尤其是岩浆的氧化性是当前研究的焦点.本文综合分析了全球范围内已发表的弧岩浆中钒(V)和钪(Sc)的比值(V/Sc)数据,并收集了V和Sc在矿物和硅酸盐熔体中的分配系数.通过探讨V/Sc比值与岩浆氧逸度(f O2)之间的相关性,评估了不同厚度弧地壳中岩浆的氧化性特征.研究结果表明,磁铁矿的分离结晶是降低残余岩浆的V/Sc比值的关键因素.此外,磁铁矿结晶开始时的镁值(Mg#)与岩浆氧化性呈现显著的正相关性.利用这一规律,进一步评估第四纪弧岩浆的氧化性,发现在地壳厚度超过20km的成熟岛弧和大陆弧中,岩浆随着地壳厚度的增加趋向于更高的氧逸度.这表明在这些环境中,石榴石和角闪石的地壳内分异作用增强了岩浆的氧化性;相比之下,地壳厚度小于20km的薄弧中的岩浆则可能由于更多的俯冲板片氧化性物质输入,展现出比厚弧岩浆更高的氧化性.这些发现表明,俯冲动力学和地壳厚度在决定弧岩浆氧化性及其形成斑岩型铜矿的能力方面起着至关重要的作用.高度氧化的原始弧岩浆由于在岩浆演化的早期阶段经历磁铁矿结晶,从而导致硫化物饱和,这一过程导致铜的早期亏损,因此不利于斑岩型铜矿的形成.相反,在厚弧中磁铁矿结晶被广泛抑制,使硫化物大量饱和出现在岩浆晚期阶段,因此更有利于保留演化岩浆中铜的成矿潜力.本研究深入探讨了地壳内分异作用和俯冲带物质输入对弧岩浆氧化性的双重影响,并基于V/Sc比值变化规律的系统研究,为斑岩型铜矿床的成矿潜力提供了新的地球化学指示.

关键词：岩浆演化 V/Sc变化规律磁铁矿氧逸度斑岩铜矿

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超临界地质流体的形成与演化

中国科学:地球科学 2025年第1期 38-51页

作者：倪怀玮肖益林熊小林刘显东高春晓陈伊翔李云国李万财郭璇王洋洋谭东波张力中国科学技术大学岩石圈演化与环境演变全国重点实验室中国科学技术大学深空探测实验室/地球和空间科学学院中国科学院广州地球化学研究所南京大学地球科学与工程学院吉林大学超硬材料国家重点实验室

本文全面阐述了超临界地质流体的形成、演化、性质和效应.在地球内部,特殊组分的加入或温度压力的升高使H2O和硅酸盐的混溶性增强,形成同时含有大量H2O和硅酸盐溶质的超临界地质流体.在以伟晶岩体系为代表的岩浆-热液体系中,超临界地质... 详细信息

本文全面阐述了超临界地质流体的形成、演化、性质和效应.在地球内部,特殊组分的加入或温度压力的升高使H2O和硅酸盐的混溶性增强,形成同时含有大量H2O和硅酸盐溶质的超临界地质流体.在以伟晶岩体系为代表的岩浆-热液体系中,超临界地质流体的形成受控于熔体-流体临界曲线.在以俯冲板片为代表的变质岩体系中,超临界地质流体的形成受控于第二临界端点.实验结果表明,伟晶岩体系中硼和氟的存在使得地壳深度可能形成超临界地质流体,而俯冲板片则要迟至近100km深度才会释放超临界地质流体.富含H2O和解聚结构单元（单体、二聚体等）赋予了超临界地质流体独特的物理性质,包括低密度、低弹性模量、低黏度、高扩散系数和高电导率.超临界地质流体可以有效迁移包括高场强元素和重稀土元素在内的多种元素.超临界地质流体的化学特征能被交代地幔和幔源熔体继承,这可以解释弧岩浆氧化性.超临界地质流体可通过旋节分解发生相分离形成熔体网络.俯冲带岩石和伟晶岩中发现的多相流体包裹体可能是超临界地质流体的残留物.超临界地质流体可以造成俯冲板片顶部附近的低速高导异常,并且可能与中源地震存在联系.超临界地质流体可能在伟晶岩及其矿床的形成过程中起到了关键作用.

关键词：超临界地质流体混溶俯冲带伟晶岩

铝在N,N-二甲基丁胺-氯化铝熔盐中的低温电沉积

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有色金属（冶炼部分） 2025年第1期 72-76,98页

作者：郑勇王倩罗家还李玲郑永军田大勇安阳工学院化学与环境工程学院安阳市低温电解铝与节能减排重点实验室河南安阳455000 中国科学院过程工程研究所离子液体清洁过程北京市重点实验室北京100190

开发新型的电解质以及低温电解铝技术是促进铝工业改革创新的重要途径之一。采用N,N-二甲基丁胺、无水氯化铝为原料,混合制备得到了新型低温熔盐。结果证明,该熔盐为氯铝酸型离子液体,可以在其中实现铝的低温电沉积。在此基础上,系统考... 详细信息

开发新型的电解质以及低温电解铝技术是促进铝工业改革创新的重要途径之一。采用N,N-二甲基丁胺、无水氯化铝为原料,混合制备得到了新型低温熔盐。结果证明,该熔盐为氯铝酸型离子液体,可以在其中实现铝的低温电沉积。在此基础上,系统考察了试验温度、电解电位、反应时间对铝的电沉积、表面形貌和化学组成的影响规律,获得了纯度较高的金属铝。有关研究为低温电解铝技术的发展及其在铝精炼和电镀铝中的应用提供了一定的科学依据。

关键词：铝低温熔盐离子液体电沉积电解

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