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量子计算系统软件研究综述

软件学报 2024年第1期35卷 1-18页

作者：谢磊翟季冬清华大学计算机科学与技术系北京100084

量子计算理论上有望解决诸多经典难解问题,近年来量子计算机的快速发展正推动这一理论进入实践.然而,当前硬件中繁多的错误会造成计算结果出错,严重限制了量子计算机解决实际问题的能力.量子计算系统软件位于应用与硬件之间,充分挖掘系... 详细信息

量子计算理论上有望解决诸多经典难解问题,近年来量子计算机的快速发展正推动这一理论进入实践.然而,当前硬件中繁多的错误会造成计算结果出错,严重限制了量子计算机解决实际问题的能力.量子计算系统软件位于应用与硬件之间,充分挖掘系统软件在硬件错误减缓方面的潜力,对于近期实现有实用价值的量子计算而言至关重要.由此,近期涌现了一批量子计算系统软件研究工作.将这些工作归纳入编译器、运行时系统和调试器3个范畴,通过对它们的分析总结,梳理量子计算系统软件的研究现状,揭示其在硬件错误减缓方面的重要作用.并对未来的研究方向进行展望.

关键词：量子计算系统软件嘈杂中规模量子编译运行时调试

从BERT到ChatGPT:大模型训练中的存储系统挑战与技术发展

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计算机研究与发展 2024年第4期61卷 809-823页

作者：冯杨洋汪庆谢旻晖舒继武清华大学计算机科学与技术系北京100084

以ChatGPT为代表的大模型在文字生成、语义理解等任务上表现卓越,引起了工业界和学术界的广泛关注.大模型的参数量在3年内增长数万倍,且仍呈现增长的趋势.首先分析了大模型训练的存储挑战,指出大模型训练的存储需求大,且具有独特的计算... 详细信息

以ChatGPT为代表的大模型在文字生成、语义理解等任务上表现卓越,引起了工业界和学术界的广泛关注.大模型的参数量在3年内增长数万倍,且仍呈现增长的趋势.首先分析了大模型训练的存储挑战,指出大模型训练的存储需求大,且具有独特的计算模式、访存模式、数据特征,这使得针对互联网、大数据等应用的传统存储技术在处理大模型训练任务时效率低下,且容错开销大.然后分别阐述了针对大模型训练的3类存储加速技术与2类存储容错技术.针对大模型训练的存储加速技术包括:1)基于大模型计算模式的分布式显存管理技术,依据大模型计算任务的划分模式和计算任务间的依赖关系,设计模型数据在分布式集群中的划分、存储和传输策略;2)大模型训练访存感知的异构存储技术,借助大模型训练中的访存模式可预测的特性,设计异构设备中的数据预取和传输策略;3)大模型数据缩减技术,针对大模型数据的特征,对模型训练过程中的数据进行缩减.针对大模型训练的存储容错技术包括:1)参数检查点技术,将大模型参数存储至持久化存储介质;2)冗余计算技术,在多张GPU中重复计算相同版本的参数.最后给出了总结和展望.

关键词： ChatGPT 大模型存储系统容错大模型训练系统

“认房认贷”政策放松对房地产市场影响效应分析——基于住房交易挤出的视角

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中央财经大学学报 2024年第9期 115-128页

作者：黄河张红宇梁尧刘洪玉清华大学建设管理系、房地产研究所

明晰需求端政策调控对二手房和新房市场的影响效应具有重要的现实意义。本文以“认房认贷”政策作为研究对象,运用时间断点回归模型,分析2022年部分二三线城市“认房认贷”政策放松对二手房和新房成交量价的影响以及两个子市场的联动规... 详细信息

明晰需求端政策调控对二手房和新房市场的影响效应具有重要的现实意义。本文以“认房认贷”政策作为研究对象,运用时间断点回归模型,分析2022年部分二三线城市“认房认贷”政策放松对二手房和新房成交量价的影响以及两个子市场的联动规律,并进一步检验政策放松的空间挤出效应。研究发现,“认房认贷”政策放松显著增加了二手房的成交量,并减缓了二手房成交价格的下行趋势,但政策生效存在1~2个月的时滞。然而,二手房市场流动性增强挤出了新房市场的改善性住房需求,使得大户型新房成交量显著减少,并带来当期新房成交价格的下降。此外,高能级城市“认房认贷”政策的放松对周边低能级城市住房交易有较强的挤出效应,对小中大户型的新房交易均有持续显著的抑制效果。据此提出要因城施策引导刚性和改善性购房者分流。

关键词： “认房认贷”政策住房价格住房交易挤出效应时间断点回归模型

引入智能虚拟讲解员的云展厅构建与交互反馈研究

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软件学报 2024年第3期35卷 1534-1551页

作者：刘舫吕天刘心阁叶盛郭锐张烈马翠霞王庆伟刘永进清华大学计算机科学与技术系北京100084 普适计算教育部重点实验室(清华大学) 北京100084 清华大学美术学院交互媒体研究所北京100084 人机交互北京市重点实验室(中国科学院软件研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100049 首都体育学院管理与传播学院北京100091

奥林匹克遗产是全人类的宝贵财富,利用科技与文化艺术相融合,对实现北京冬奥会及奥林匹克遗产和精神文化的多元呈现和高效传播至关重要.线上云展厅作为信息时代数字博物馆发展的重要趋势,虽然在单项数字博物馆与交互系统技术研究方面已... 详细信息

奥林匹克遗产是全人类的宝贵财富,利用科技与文化艺术相融合,对实现北京冬奥会及奥林匹克遗产和精神文化的多元呈现和高效传播至关重要.线上云展厅作为信息时代数字博物馆发展的重要趋势,虽然在单项数字博物馆与交互系统技术研究方面已具备较好的基础,但尚未形成体系化、智能化、交互友好的冬奥会奥林匹克数字博物馆系统.面向北京2022年冬季奥林匹克运动会,提出一种具有交互反馈的云展厅系统构建方式,通过构建具有虚拟讲解员的智能交互云展厅,进一步探索交互反馈在知识传播型的数字博物馆中对于非物质文化遗产的传播作用.为了探索视听交互反馈对云展厅的奥林匹克精神文化传播的影响,同时提升知识传播型云展厅中的用户体验,对32名参与者进行用户实验.研究结果表明,所构建的云展厅能够极大地促进奥林匹克文化与精神的传播;同时,在云展厅中引入视听交互反馈能够提高用户的感知控制,从而有效地提升用户体验.

关键词：奥林匹克云展厅交互反馈智能虚拟讲解员感知控制

swLLVM:面向神威新一代超级计算机的优化编译器

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软件学报 2024年第5期35卷 2359-2378页

作者：沈莉周文浩王飞肖谦武文浩张鲁飞安虹漆锋滨中国科学技术大学安徽合肥230026 国家并行计算机工程技术研究中心北京100190 江南计算技术研究所江苏无锡214083 清华大学北京100084

异构众核架构具有超高的能效比,已成为超级计算机体系结构的重要发展方向.然而,异构系统的复杂性给应用开发和优化提出了更高要求,其在发展过程中面临好用性和可编程性等众多技术挑战.我国自主研制的神威新一代超级计算机采用了国产申... 详细信息

异构众核架构具有超高的能效比,已成为超级计算机体系结构的重要发展方向.然而,异构系统的复杂性给应用开发和优化提出了更高要求,其在发展过程中面临好用性和可编程性等众多技术挑战.我国自主研制的神威新一代超级计算机采用了国产申威异构众核处理器SW26010Pro.为了发挥新一代众核处理器的性能优势,支撑新兴科学计算应用的开发和优化,设计并实现面向SW26010Pro平台的优化编译器swLLVM.该编译器支持Athread和SDAA双模态异构编程模型,提供多级存储层次描述及向量操作扩展,并且针对SW26010Pro架构特点实现控制流向量化、基于代价的节点合并以及针对多级存储层次的编译优化.测试结果表明,所设计并实现的编译优化效果显著,其中,控制流向量化和节点合并优化的平均加速比分别为1.23和1.11,而访存相关优化最高可获得2.49倍的性能提升.最后,使用SPEC CPU2006标准测试集从多个维度对swLLVM进行了综合评估,相较于SWGCC的相同优化级别,swLLVM整型课题性能平均下降0.12%,浮点型课题性能平均提升9.04%,整体性能平均提升5.25%,编译速度平均提升79.1%,代码尺寸平均减少1.15%.

关键词：异构众核编译系统编程模型存储层次向量化节点合并访存优化

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商周精神转变中的“经”之意识

开放时代 2024年第3期 32-35页

作者：杨儒宾台湾清华大学哲学研究所中国台湾

1960年,徐复观在《民主评论》发表了《周初宗教中人文精神的跃动》一文,文中他提出了“忧患精神”一词,这个词语表示在殷周之际,周文王面对艰困的局势,生起忧患意识。忧患意识指向在艰困时期,周人兴起的一种道德奋发的动力。这种意识的... 详细信息

1960年,徐复观在《民主评论》发表了《周初宗教中人文精神的跃动》一文,文中他提出了“忧患精神”一词,这个词语表示在殷周之际,周文王面对艰困的局势,生起忧患意识。忧患意识指向在艰困时期,周人兴起的一种道德奋发的动力。这种意识的升起有时代的背景,但也有更久远的天人关系转变的意义,也就是天命原本高挂在彼岸,此后降在人身上,由人承担起来。徐复观此一名文影响极大,带有康德“何谓启蒙”的声调,后来收入《中国人性论史·先秦篇》一书中。他的立论背后,有着“从原始宗教到人文宗教”的演进史观。

关键词：忧患精神徐复观天人关系人文宗教忧患意识中国人性论史人文精神周文王

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宿主无损光照消毒技术综述

清华大学学报（自然科学版） 2024年第2期64卷 370-380页

作者：张婉清苏萍马建设巩马理清华大学深圳国际研究生院深圳518055 清华大学精密仪器系北京100084

细菌、病毒等病原体给人类社会造成巨大危害。化学药剂、热能和紫外线被广泛应用于灭活有害微生物,但这些方法也会对病原体的宿主产生无差别伤害。宿主无损光照消毒技术能够在不损伤宿主细胞的同时灭活病原体,因而受到越来越多的关注。... 详细信息

细菌、病毒等病原体给人类社会造成巨大危害。化学药剂、热能和紫外线被广泛应用于灭活有害微生物,但这些方法也会对病原体的宿主产生无差别伤害。宿主无损光照消毒技术能够在不损伤宿主细胞的同时灭活病原体,因而受到越来越多的关注。目前主流的宿主无损光照消毒技术包括207~222 nm远紫外线(far-ultraviolet C,far-UVC)、抗菌蓝光(antibacterial blue light)和低功率超短脉冲激光消毒。该文综述了这3种技术的基本原理、研究动态、适用场景和优缺点;对比了宿主无损光照消毒技术与传统紫外线消毒技术的技术特点;从理论模型建立和实际应用2方面提出了宿主无损光照消毒技术的研究展望。宿主无损光照消毒技术将有助于阻止大规模疫情中有害病原体的传播,可为食品保鲜和医疗产品消毒提供一种新方案,具有广阔的应用前景。

关键词：生物光学消毒技术远紫外线抗菌蓝光飞秒激光

基于组合minimizer种子的泛基因组图序列比对算法

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计算机工程 2024年

作者：高佳徐云中国科学技术大学计算机科学与技术学院安徽省高性能计算重点实验室

随着测序技术的发展和应用，人类基因组序列从个体分析逐步转移为群体分析。为更好地展示种群不同样本之间的遗传变异信息，泛基因组图模型开始取代传统的线性多序列参考基因组模型，序列到图的比对成为生物序列分析的关键问题之一。现... 详细信息

随着测序技术的发展和应用，人类基因组序列从个体分析逐步转移为群体分析。为更好地展示种群不同样本之间的遗传变异信息，泛基因组图模型开始取代传统的线性多序列参考基因组模型，序列到图的比对成为生物序列分析的关键问题之一。现有的比对方法通常采用种子与扩展策略，但由于图中组合的路径较多，定位和验证阶段的时间成本高，需要进一步优化单种子选取方法，减少候选位置的数量。为此，研究提出了一种基于组合minimizer种子的序列比对算法，在定位阶段通过对minimizer种子的组合哈希，扩展了单个种子的覆盖范围；同时可以通过序列和相对位置两方面信息查找种子，减少假阳性匹配位置数量，从而降低后续筛选和验证的工作量。实验结果表明，与主流的比对算法相比，该算法能够减少约80%的候选位置，在时间性能上优化1- 3倍，且索引内存和精确比对能力与现有方法相当。

关键词：泛基因组图序列比对种子扩展 minimizer种子

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视觉深度学习模型压缩加速综述

智能系统学报 2024年

作者：丁贵广陈辉王澳杨帆熊翊哲梁伊雯清华大学软件学院清华大学北京信息科学与技术国家研究中心涿溪脑与智能研究所

近年来，深度学习模型规模越来越大，在嵌入式设备等资源受限环境中，大规模视觉深度学习模型难以实现高效推理部署。模型压缩加速可以有效解决该挑战。尽管已经出现相关工作的综述，但相关工作集中在卷积神经网络的压缩加速，缺乏对视... 详细信息

近年来，深度学习模型规模越来越大，在嵌入式设备等资源受限环境中，大规模视觉深度学习模型难以实现高效推理部署。模型压缩加速可以有效解决该挑战。尽管已经出现相关工作的综述，但相关工作集中在卷积神经网络的压缩加速，缺乏对视觉Transformer模型压缩加速方法的整理和对比分析。因此，本文以视觉深度学习模型压缩技术为核心，对卷积神经网络和视觉Transformer模型2个最重要的视觉深度模型进行了相关技术手段的整理，并对技术热点和挑战进行了总结和分析。本文旨在为研究者提供一个全面了解模型压缩和加速领域的视角，促进深度学习模型压缩加速技术的发展。

关键词：视觉深度学习模型压缩轻量化结构模型剪枝模型量化模型蒸馏 Transformer 序列剪枝