工程场地浅层剪切波速结构反演

目的反演工程场地浅层剪切波速结构,验证中美联合地脉动台阵观测记录适合应用于实际工程场地的浅层剪切波速结构.方法对唐山地区两个实际场地观测,从地脉动台阵观测竖向记录中提取了Rayleigh波相速度频散曲线,从地脉动台阵3分量记录中提取了Love波相速度频散曲线,采用Haskell矩阵计算理论的Rayleigh波和Love波相速度.结合遗传算法与单纯形结合的反演算法对唐山地区的两个具体场地浅层剪切波速度结构进行了反演,并与实际的钻孔资料进行了对比.结果场地1提取的相速度频散曲线与理论计算结果有一定的差别.场地2提取的相速度频散曲线与理论计算结果符合较好,场地2的剪切波速结构反演结果较好,与钻孔资料的平均误差均在20%以内.结论利用从地脉动记录中提取Rayleigh波和Love波相速度频散曲线,反演场地剪切波速结构效果较好,适用于实际工程场地的浅层剪切波速度结构反演.     

粗粒度并行遗传算法的计算性能分析

探讨了粗粒度并行遗传算法的机理和运行的基本步骤,通过对经典测试函数Bohachevsky 3#函数进行不同参数组合的多次计算并比较计算结果,分析了粗粒度并行遗传算法的计算性能特点.计算结果表明:粗粒度并行遗传算法相对于经典遗传算法有较为理想的运行结果和较为理想的运行过程.     

剪切波成像中剪切波速度变化规律 注：研究生论坛稿件

超声辐射力可激励组织产生单色波,其剪切波的传播速度与组织的剪切粘弹性是密切相关。目前通过剪切波速度反演各向同性剪切模量的研究,均是基于各向同性介质中剪切波传播速度恒定这一假设。研究表明,各向同性介质中剪切波的传播速度在剪切方向上并不恒定,不同的检测位置测得的速度不同,它与检测位置点当前的振动相位相关。剪切波的传播速度在剪切方向上呈现近似于正弦的变化规律。研究还表明,这种变化主要是由局部密度随着振动传播变化所引起的,并给出了剪切波传播速度以及局部密度变化的修正公式。为证明剪切波速度修正的必要性,将由未经修正的剪切波速度所得的剪切模量,与经过修正的剪切波速度所得的剪切模量进行了比较,误差下降了10%。     

基于TriBA结构和改进迁徙策略的并行遗传算法

为了提高并行遗传算法解决大规模问题的寻优效率,本文基于粗粒度并行遗传算法模型,提出了一种基于TriBA结构和改进迁徙策略的并行遗传算法,给出了TriBA并行遗传算法的分配策略和迁徙方式,并将改进的迁徙策略引入评价算子,通过评价算子,反映当前种群的局部收敛程度,当收敛程度满足设定的评价算子时,进行迁徙操作,并使用并行计算机对基于TriBA拓扑结构和改进迁徙策略的并行遗传算法进行模拟仿真.仿真结果表明,改进后的迁徙策略的并行遗传算法的寻优效率比传统迁徙策略的并行算法效率更高.该算法有效地提高了算法的寻优速度,增强了算法的寻优稳定性.     

并行遗传算法研究综述

扼要概括和评价了并行遗传算法的四种并行模型:主从式模型、粗粒度模型、细粒度模型及混合模型,不仅给出了每种模型的特点及适用范围,而且也指出了每模型在应用中需解决的关键问题.通过模型比较发现粗粒度模型以其较小的通信开销和对种群多样化,获得了最广泛的应用.最后介绍了目前并行遗传算法的主要评价模型,并指出了并行遗传算法的今后主要研究方向,将向理论化、模型化、异步化及混合化等方向发展.     

弹性介质中SH波传播的三角形格子法

目的提出一种不规则边界非均匀弹性介质中反平面剪切(SH)波传播数值模拟方法,研究反平面剪切波入射时地表起伏及软弱层对场地的影响.方法将实际介质计算区域剖分成三角形网格,构造出控制体,给出积分形式的控制体运动方程;交替运用控制体运动方程和SH波的本构方程,在时间域上递推计算给出被研究区域内各节点的加速度、速度、位移和各格子的应力.结果给出了弹性介质中SH波传播数值模拟三角形格子法.数值算例结果与解析解比较,验证了方法的计算精度和有效性.瞬态反平面剪切波入射时,地表起伏、软弱层会引起场地的运动状态量和应力量的放大,有运动状态量和最大剪应力集中现象.结论SH波传播数值模拟三角形格子法计算精度较高,处理不规则边界非均匀介质波动问题的适应性强,算法实现简单、计算量小.是研究大规模、不规则边界非均匀介质中SH波传播问题的一种有力工具,为岩土动力学中的波动研究提供了一种新的数值方法.     

粗粒度并行遗传算法的MapReduce并行化实现

针对粗粒度并行遗传算法的特点,给出了MapReduce编程模型实现遗传算法的方法。将随机生成的初始种群分割成若干个子种群,用Map方法实现单个子种群的传统遗传算法。各个子种群在不同的Node上相互独立地并发执行个体适应值计算、选择、交叉和变异等操作,在Partition环节将每个子群所提取的最优个体迁移到其他子种群中,以实现各个子种群的共同进化。该方法充分利用了MapReduce的高度并行性,提高了算法的效率,同时在一定程度上克服了过早收敛和局部最优解问题。     

基于细化分层法探讨面波频散曲线反演参数的简化

常规频散曲线反演过程中需要不停地改变分层数、层厚度和层速度等参数,实现过程相对繁琐,而采用细化分层法对反演参数进行简化则避免了上述缺点。具体思路为:根据目的层探测深度(如20m)将地下介质分为若干个(20个)厚度为1m的薄层和1个均匀半空间层(共21层),这样在反演中分层数和层厚度均为已知参量,反演过程只需修改速度参数即可,避免了改变分层数和层厚度等参数,显著简化了反演计算过程。正演计算和反演结果均表明:细化分层与实际分层计算出的频散曲线是等效的,细化分层反演结果的总体效果与真实模型非常接近,这说明细化分层方法用于频散曲线反演是切实可行且有效的;将地下介质划分为1m厚的薄层,反演后每层均可得到1个横波速度,能满足反演分辨率的要求;由于实际地下介质的速度是随深度渐变的,细化分层后比按频散曲线拐点分层(每分层的厚度可能是几米或几十米,同一分层内介质的横波速度相等)更接近实际情况。     

一种基于量子染色体的遗传算法

将进化理论和量子理论结合,提出一种基于量子计算概念和理论的量子遗传算法．算法借鉴量子比特的叠加性。采用量子编码来表征染色体,能够表示出许多可能的线性叠加状态．模拟量子坍塌的随机观察可带来丰富的种群,量子染色体的进化也能够简单方便地引导进化．因此,它比传统遗传算法具有更好的种群多样性。更快的收敛速度和全局寻优的能力．从理论上证明了它的全局收敛性,仿真计算也表明了此算法的优越性．     

基于网络并行计算的分布式并行遗传算法的结构优化

网络并行计算是当今并行计算发展的新方向．在网络并行环境下探讨了并行遗传算法进行结构优化设计及其算法的实现方法．并在四台PC机组成的网络平台上,进行了桁架结构优化设计的数值测试．计算结果表明,设计的并行算法在网络并行计算环境中具有较高的加速比和效率,同时验证了并行遗传算法用于结构优化是可行的和有效的．     

瞬态瑞雷波在工程勘察中的应用

利用瑞雷面波的频散特性,在地表科学、快速、准确地测试出有效地质信息是可行的一种方法手段。本文介绍了以实测瞬态瑞雷波数据为基础,通过采用遗传算法全局非线性反演处理,对比钻探获取的地质信息,凸显了瑞雷波在工程勘察中查明地层速度、覆盖层厚度及重要地质现象（充填型溶洞、串珠状溶洞、碳质岩等）所取得的实际效果,并从瑞雷波曲线特征（频散特性、“之”字形拐点和曲率变化的位置）及反演真速度的大小等物性参数的角度出发,提出了瑞雷波分析的几个具体依据,强调了在应用瑞雷波法过程中需要重视的几个方面。     

Parameter feature extraction for hyperspectral detection of the shallow underwater target

For the detection of shallow underwater targets by the hyperspectrum, the information of the target is carried in the water-leaving radiation. However, the differences between the water-leaving radiation of the underwater target and the ocean background radiation are not significant, and the spectrum of the water-leaving radiation is sensitive to the changes of the marine environment. Therefore, taking the spectrum as the feature is not stable for hyperspectral detection of the underwater target. In this paper, we propose a parameter feature extraction method for hyperspectral detection of the shallow underwater target. The presence of an underwater target would change the optical properties of seawater in a local place. Based on that, a quasianalytical model of the water-leaving radiation is adopted to inverse the properties of the marine environment from the radiated spectrum. Then the inversed water depth and bottom reference reflectance are taken as the features. Simulation results show that the samples which belong to the water-leaving radiation of underwater target have higher inversed depth and reference reflectance than that belong to the ocean background radiation. Furthermore, these two kinds of samples can be separated significantly and stably in a 2-dimension feature space.     

飞机载荷谱实测数据并行统计处理算法

针对飞机载荷谱数以万亿计的实测数据,为了提高统计处理运行效率,提出了飞机载荷谱实测数据处理的并行算法。本文对载荷谱实测数据处理模型进行了多级并行化分析,在此基础上论述了粗粒度、中粒度、细粒度级并行处理方式,建立了两种并行处理算法——基于机型数据流的粗粒度与中粒度并行数据处理算法和基于某起落数据流的中粒度与细粒度并行数据处理算法。在小规模对称多处理器(Symmetrical multi-processors,SMP)集群运算平台下进行比较测试表明,可大幅地提高载荷谱数据处理运行效率,在8核运算环境下,最高能获得5.82的加速比,为飞机载荷谱实测数据处理研究领域进行大规模科学计算和提高数据处理效率提供了新的技术途径。     

基于云计算平台的并行DBSCAN算法

DBSCAN算法是一种典型的基于密度的聚类算法,具有速度快、可以发现噪声的优点,但在处理大规模数据时出现聚类效率低、内存和I/O消耗大、聚类精度降低的问题,集群式计算机技术特别是云计算技术的发展提供了解决DBSCAN算法缺陷的方案.文中提出了数据预分区的并行PMDBSCAN算法,该算法在聚类之前对数据分区预处理,利用并行编程模型MapReduce实现DBSCAN算法并行化,结合重叠分区思想,减少I/O消耗.实验结果表明,在大规模数据集上,PMDBSCAN算法聚类有效提高了聚类的速度、减少了I/O消耗、改善了聚类的质量.     

轮轨撞击振源参数的虚拟反演

为了论证利用台阵观测反演城市轨道交通中由轮轨撞击产生的振源参数的可行性,采用了虚拟反演的方法,首先预设车轮与轨道接头撞击振源参数,利用已有精确解计算得到了当列车以一定速度通过弹性半空间表面时,在振源附近布设的一密集台阵测得的竖向振动位移时程曲线,并对该位移时程曲线进行谱分析.利用功率谱作为目标函数,采用微遗传算法,反演得到了脉冲振源的强度及列车运行速度.计算结果表明,利用两个点的功率谱作目标进行振源参数反演的结果误差较小.遗传算法在振源特性研究领域的应用是可靠的,为进一步采用遗传算法反演随机振源函数的研究提供了理论支持.     

稀疏线性方程组并行解法的优化

简单介绍了单机下稀疏线性方程组系数矩阵的优化存储方式,重点研究了并行环境下分布式优化存储的实现及求解稀疏线性方程组的多分裂并行算法的实现.应用优化算法与优化前算法在HP RX2600集群系统上,基于MPI(Message Passing Interface)的C语言并行程序进行数值试验.结果表明,相对于优化前算法,优化算法既节省了内存空间,又减少了计算时间.同时,由于存储的减少,扩大了处理问题的规模,具有一定的应用价值.     

关于随机方向搜索法的改进

本文提出了对随机方向搜索法的两项改进措施,大大提高了它的收敛速度,扩大了它在实际工程优化设计中的应用范围。还提供了改进后的程序流程图。     

河道污染的一维对流-扩散方程源项识别反问题

针对排污入河的环境问题,提出一维对流-扩散方程源项识别的反问题。首先通过变换将对流-扩散方程转化为扩散方程,然后利用傅里叶变换求解扩散方程的正问题,再将源项识别的反问题转化为优化问题并利用遗传算法求解。仿真结果表明,该方法精度高,计算速度快且易于计算机实现。