候选药物T-VA的质谱裂解规律及其在大鼠体内的代谢产物研究

采用液相色谱-线性离子阱-静电场轨道阱高分辨质谱(LC/LTQ-Orbitrap MS)技术研究候选药物T-VA的裂解规律及体内代谢,建立了大鼠体内T-VA及其代谢产物的LC/MSⁿ分析方法,分析讨论了各自的主要碎片离子峰、质谱特征与结构信息,发现了血浆中主要代谢物M1。借鉴药物化学的方法,合成得到了代谢产物实体M1-1,经¹HNMR、¹³CNMR、HRMS确认其结构,根据其色谱、质谱特征进行验证,结果表明,合成得到的M1-1即为血浆主要代谢物M1。借助PC12细胞模型验证了代谢产物M1的神经保护活性,该结果可为进一步研究其生物转化过程与前药修饰提供重要信息。     

不同标度化方法对川楝子毒性的代谢组学研究的影响

为探讨适合基于NMR的代谢组学研究的数据预处理方法,利用3种不同标度化方法时经川楝子染毒的大鼠尿液~1H-NMR积分值进行处理,然后进行主成分分析。通过分析比较,发现中值标度化法最适于代谢组学的研究。     

基于CUDA的图像预处理并行化研究

为加快图像预处理算法的执行速度,提出了基于计算统一设备架构(CUDA)的预处理算法来实现高速并行处理。分析了图像灰度化、高斯滤波以及直方图均衡化等预处理方法的原理,并对它们进行并行化分析,从而将CUDA并行计算技术引入到图像预处理算法。实验结果表明,此算法充分利用GPU的并行处理能力,与CPU串行处理方法相比,速度提高明显,有效提高数据处理能力。     

液相色谱-质谱联用技术在药物代谢产物鉴定中的应用

药物代谢研究贯穿药物开发的整个过程。生物基质中药物代谢产物的快速、准确鉴定有助于理解药物或候选化合物的生物转化途径,确定代谢软位点,从而帮助优化先导物结构,筛选出具有更高代谢稳定性的药物。利用亲核性捕获试剂开展体外代谢实验,检测反应性代谢产物的生成,相关结果可以帮助规避候选化合物进入临床后可能产生的毒性风险。由于液相色谱-质谱联用技术（LC/MS）具有分析通量高、检测灵敏度高、选择性好、能提供丰富的结构相关信息等优点,其在药物代谢研究中的作用越来越重要。本工作综述了近年来作者所在实验室采用LC/MS法开展的药物代谢产物鉴定研究,提出了基于LC/MS技术的药物代谢产物鉴定研究的基本流程和药物在人体内的主要代谢产物,可为临床药动学研究和药物相互作用研究提供数据基础。     

一种数控加工刀轨生成的并行算法

提出了基于消息传递的刀位轨迹并行计算方法。该方法首先将串行计算任务合理地划分成若干并行子任务 ,然后动态地分配到各处理机上 ,能充分利用网络中空闲的计算资源 ,提高计算速度。试验结果表明该方法具有令人满意的并行加速比     

基于NMR的代谢组学研究中样品的预处理方法

在代谢组学研究中,核肱共振作为分析平台之一,其样品预处理方法简单,且可处理多种样品,如动物和人的各种组织体液等。样品收集和预处理是整个代谢组学研究的基础阶段,本文就核磁共振样品预处理做一小结以供参考。     

一种基于图形处理器的频繁模式挖掘算法

频繁模式挖掘是数据挖掘的核心问题.传统上,频繁模式并行挖掘主要是在集群上进行的,较少涉及共享内存多处理系统上的并行挖掘.基于广度优先搜索和直接计数策略研究了一种并行挖掘方法,并在图形处理器(graphics processing unit, GPU)最新统一计算设备架构CUDA(compute unified device architecture)下进行了实现.GPU-based FPMA用CPU控制搜索进程;在GPU的多处理器上,采用数据划分的计算策略,以适合GPU的顺序数据流方式计数,并根据候选项的长度动态剪枝事务数据集.实验结果表明,GPU-based FPMA比CPU版本平均加速了10倍以上.     

LC/MS技术在寡核苷酸类药物生物样品定量分析和代谢物鉴定中的应用

寡核苷酸是药物发展的新领域,这类药物是人工合成的DNA或RNA片段,一般由15~50个核苷酸组成,其药动学研究的经典方法是酶联免疫法,但由于该方法的建立耗时、耗资,因此成为新药研发的瓶颈。液相色谱-质谱（LC/MS）联用技术在寡核苷酸类药物生物分析中面临的主要问题有：待测物离子化效率低、基质效应严重、色谱分离条件与质谱不易兼容,样品处理回收率低,但该方法建立快速且选择性强,并能够同时进行代谢产物研究,因此,这项技术尽管存在一些缺点但依然备受关注。本文综述了过去15年中LC/MS技术在寡核苷酸类药物生物样品定量分析和代谢物鉴定中的发展和应用。     

熵最小算法解析玫瑰精油GC/MS混合谱中的未知组分

熵最小算法是一种化学计量学算法,它根据实验数据本身就可以从混合谱中重建出纯谱。本研究采用熵最小算法对玫瑰精油GC/MS图谱中的2个共流出峰进行分析,从这些共流出峰中重建出8个纯谱和它们的总离子流浓度,并通过NIST数据库比对定性了其中4个组分。熵最小算法能够快速分析共流出峰中的组分,提高天然产物的分析效率,可应用于天然产物、中药、食品等体系的快速分析。     

复杂产品的并行变更传播模型研究

为了在复杂产品开发过程中对产品设计变更的传播进行预测和控制,设计者需要从这些可能的传播路线中选择最佳的方案。针对过去设计变更传播模型按顺序先后处理功能、结构、制造变更效率上的不足,提出了并行变更传播的设计思想,将产品设计过程中的变更进行并行处理,以时间作为判据来搜索最短的变更传播路线。采用交集与子集的逻辑方法分析并行处理过程,用并行度来选择并行传播最短的路线。结果表明,并行传播比串行传播更节约变更处理时间。以家用分体式空调为例,阐述了并行变更传播模型,验证了该方法的有效性。     

Fast parallel algorithm for slicing STL based on pipeline

In Additive Manufacturing field, the current researches of data processing mainly focus on a slicing process of large STL files or complicated CAD models. To improve the efficiency and reduce the slicing time, a parallel algorithm has great advantages. However, traditional algorithms can’t make full use of multi-core CPU hardware resources. In the paper, a fast parallel algorithm is presented to speed up data processing. A pipeline mode is adopted to design the parallel algorithm. And the complexity of the pipeline algorithm is analyzed theoretically. To evaluate the performance of the new algorithm, effects of threads number and layers number are investigated by a serial of experiments. The experimental results show that the threads number and layers number are two remarkable factors to the speedup ratio. The tendency of speedup versus threads number reveals a positive relationship which greatly agrees with the Amdahl’s law, and the tendency of speedup versus layers number also keeps a positive relationship agreeing with Gustafson’s law. The new algorithm uses topological information to compute contours with a parallel method of speedup. Another parallel algorithm based on data parallel is used in experiments to show that pipeline parallel mode is more efficient. A case study at last shows a suspending performance of the new parallel algorithm. Compared with the serial slicing algorithm, the new pipeline parallel algorithm can make full use of the multi-core CPU hardware, accelerate the slicing process, and compared with the data parallel slicing algorithm, the new slicing algorithm in this paper adopts a pipeline parallel model, and a much higher speedup ratio and efficiency is achieved.     

基于边光滑三角形壳元和统一计算架构的板料成形仿真并行计算方法

针对板料成形过程仿真中计算效率低以及四边形单元几何逼近性差的问题,提出一种基于边光滑三角形壳元(Edge-based smoothed triangular shell element,EST)和图形处理器(Graphics processing unit,GPU)的板料成形并行计算方法。根据EST壳元及板料成形过程显式求解的特点,该方法采用将最小计算单位与线程一一对应的方式进行数组的求解,同时,采用并行缩减的方法进行单值的求解,实现了整个计算过程的细粒度并行。考虑到GPU并行计算系统的特点,采用由CPU进行主控,由GPU进行数值求解的程序架构,并以统一计算架构(Compute unified device architecture,CUDA)作为GPU编程环境,编制相应的程序。通过算例表明,与传统CPU串行计算方法相比,在计算精度一致的情况下,当计算模型单元数超过20 000个时,基于GPU的并行计算方法可以获得35倍以上的计算加速比,显著减少板料成形仿真的计算时间。     

GPU-based collision analysis between a multi-body system and numerous particles

The use of a graphics processing unit (GPU) is an ideal solution for problems on data-parallel computations. The serial CPU-based program for collision analysis between a multi-body system and numerous particles is rebuilt as a parallel program that uses the advantages of a GPU. In this study, a GPU is used to effectively perform multi-body dynamic simulation with particle dynamics. The multibody system has 20 circular objects, 19 spring-damper force elements, and 2 revolute joints. The motion equations are formulated using the Cartesian coordinate system, and the implicit Hilber-Hughes-Taylor integration algorithm is used for the integral equation. To detect collisions between a multi-body system and particles or between particles, a spatial subdivision algorithm and a discrete element modeling are used. The developed program is verified by comparing the results with ADAMS. The numerical efficiencies of the serial program using CPU and the parallel program using GPU are compared according to the number of particles. The results show that the greater the number of particles, the more computing time can be saved. For example, when the number of particles is 900, the computing speed of the parallel analysis program is about five times faster than that of the serial analysis program.     

大尺寸动态视觉测量系统的并行加速

由于现有以大数据量和计算量为基础的大尺寸动态视觉测量系统处理速度较慢,本文建立了一个高速大尺寸动态视觉测量系统,并对该系统涉及的特征点中心定位、编码点识别、相机定向等算法进行了并行化研究。首先,分析了在不同测量条件下各个主要算法的时间消耗情况及每个主要算法的并行性;然后,对常规的特征点中心定位和编码点识别算法做了介绍,分别提出了特征点中心并行快速定位和编码点并行快速识别算法,并详细说明了这两种并行快速算法的实现原理。最后,针对大量原子操作的问题,提出了线程束集体原子操作的优化方法。实验结果表明:在不损失定位精度和识别率的前提下,图像中包含300个点时的并行方案比串行方案的时间开销减少了42%,当点数达到20 000时,时间开销减少91%以上。实验显示提出的并行设计方案有效地提高了处理速度,解决了大尺寸动态视觉测量系统实时性差的问题。     

基于遗传算法和神经网络的六自由度并联平台位置正解

位置正解是并联平台机构应用的基础。提出了用GA +BP混合算法求六自由度并联平台位置正解的方法。首先用改进的Newton Raphson法对数学迭代模型进行求解运算 ,将所得的输入输出数据组作为训练样本 ,再用GA+BP混合算法对该模型进行了精确求解 ,仿真研究表明GA +BP混合算法运算速度快、计算精度高 ,用于求解并联平台机构的位置正解是一种比较理想的方法。     

基于 FPGA 并行计算的多阈值分级海陆分割方法

由于微纳卫星在体积、重量以及功耗等方面的限制,星载宽幅遥感图像海陆分割需要现场可编程门阵列(FPGA)提供 高能效计算能力。 在保证分割精度前提下,利用 FPGA 有限片上资源实现低复杂度算法的并行计算是关键。 因此,本文提出一 种基于 FPGA 并行计算的多阈值分级海陆分割方法。 该方法以 OTSU 法为核心,利用基于多特征联合阈值的子图分类构成分 级海陆分割,以抑制海面中干扰点的影响。 此外,设计新颖的并行迭代计算结构,在提升 OTSU 计算效率的同时实现对片上缓 存占用的平衡性调整。 实验结果表明,本文方法可达到 98% 以上的整体检测精度。 同时,对于一幅 8 192×2 048 pixels 的遥感 图像,本文方法处理时间仅为 0. 16 s,较其它基于 FPGA 的方法的处理时间至少减少了 23. 81% 。     

串并转换思想与绝对式时栅传感器的频响特性研究

在分析绝对式时栅位移传感器频响特性的基础上，介绍了一种在数字信号处理电路中的数据串并转换思想，并提出了一种基于串并转换思想的绝对式时栅信号处理电路设计方案。信号处理电路采用了复杂可编程逻辑器件（CPLD）芯片，预处理电路将测头信号进行模数转换后，经可编程多路切换器模块处理，自适应地将原始测头信号分别转换为对应的多路并行信号，各路对应的分频信号通过比相电路及传感器信号处理电路模块运算后转换为绝对位移脉冲测量信号，最后将多路绝对位移脉冲测量信号进行并串转换操作输出测量值。对信号处理电路进行了仿真，结果证明，该方法可大大提高时栅位移传感器的频响特性，从而为绝对式时栅位移传感器提供了一种应用于动态测控系统的解决方法。     

Real-time task processing method based on edge computing for spinning CPS

Spinning production is a typical continuous manufacturing process characterized by high speed and uncertain dynamics. Each manufacturing unit in spinning production produces various real-time tasks, which may affect production efficiency and yarn quality if not processed in time. This paper presents an edge computing-based method that is different from traditional centralized cloud computation because its decentralization characteristics meet the high-speed and high-response requirements of yarn production. Edge computing nodes, real-time tasks, and edge computing resources are defined. A system model is established, and a real-time task processing method is proposed for the edge computing scenario. Experimental results indicate that the proposed real-time task processing method based on edge computing can effectively solve the delay problem of real-time task processing in spinning cyber-physical systems, save bandwidth, and enhance the security of task transmission.     

并行多处理器运动控制系统中的分布式存储机制

针对应用于高速高精运动控制系统的并行多处理器控制架构,提出了一种分布式共享存储机制设计思路。基于数字信号处理器设计了并行计算节点,并为各节点设计了本地存储区;采用基于自定义内部总线的消息传递服务,实现了分布式存储区之间共享数据的刷新,构建了统一编址的分布式共享内存模型,以优化各并行计算节点间的数据交互。该分布式存储机制基于硬件实现,其有效性已在实际应用中得到了证实。     

基于双DSP的遥感图像实时并行处理系统

在简要介绍遥感图像实时处理系统发展历程的基础上,详细分析几种基本的并行处理策略、并行处理技术及其相关的并行处理硬件平台,并针对具体应用背景提出了基于双DSP的遥感图像实时并行处理系统方案,同时,给出了利用上述并行处理系统实时处理展宽卫星云图的最终结果.该项并行处理方案的提出为将来星载大数据量实时处理技术的实现做了有益的尝试.