针对C语言的自动微分系统及其应用*

采用切线性模式和代码转换策略,开发了C语言自动微分转换系统（DTC）,用于牛顿法求解非线性方程中Jacobi矩阵—向量乘积计算。介绍系统计算模型、功能、特色,并讨论系统的设计与实现技术,包括编译技术、微分代码转换及输入/输出（I/O）相关分析。最后给出了几个具有说服力的测试与应用。     

敏度分析的数值方法比较研究

为提高优化方法中敏度计算的精度和效率,比较研究了拟梯度、复数步长微分和自动微分三种数值方法原理及实现.采用操作符重载和模板技术实现复数步长微分和自动微分,并将自动微分前向模式和反向模式结合起来计算Hesse矩阵.研究表明:拟梯度能有效地减少函数求值次数,但对高度非线性函数其计算精度较差;复数步长微分方法简单,能得到机器精度的梯度值,但需要处理复数,计算量较大;自动微分在函数求值的同时并行计算高阶精确导数值,计算量适中.     

自动微分在隐式曲线绘制中的应用

自动微分是用于计算多变量函数的导数和偏导数的一种微分技术,在给定一个多变量光滑函数值的程序代码后,可以很容易地利用自动微分来实现有关导数和偏导数的精确计算。将自动微分技术与泰勒方法相结合应用到计算机图形学领域隐式函数曲线绘制的细分算法中,并与未使用自动微分技术前的隐式曲线绘制方法作比较和分析,展示了自动微分方法在绘制隐式曲线方面的优势。     

一种半监督学习的代码自动生成性能评估方法

为了提高软件开发的质量和效率,代码自动生成是当前的研究热点,代码自动生成的性能是其中的重要问题.现有代码自动生成的性能分析方法较简单,难以评估代码自动生成过程中程序员与代码自动生成工具各自的特征.本文综合考虑了代码自动生成过程中程序员与代码自动生成工具的作用,提出了一种基于半监督学习的代码自动生成性能评估方法,通过抽取程序员行为与代码自动生成工具行为的重要特征,划分代码自动生成的性能类别,建立了基于深度神经网络的代码自动生成过程性能评估模型,并计算程序员行为特征与代码自动生成工具行为特征对性能的影响程度.实验结果表明,该方法可以有效分析程序员行为与代码自动生成工具行为对代码自动生成过程性能的影响.     

自动微分方法在XIAMEN软件优化中的应用

比起有限差分方法来,运用自动微分方法计算函数的梯度在计算时间和计算精度方面都具有明显的优势.使用伴随模式计算函数的梯度,在XIAMEN软件优化中得到了明显的加速效果.使用ADG系统自动生成伴随模式,大大降低了伴随模式的开发时间和难度.重点讨论了伴随模式实现的几个关键难题,并给出了几个典型应用的数值结果.     

串行程序并行化中计算代码与同步通信代码的自动生成

简要介绍了并行编译中的计算划分和依赖关系分析,提出如何利用计算划分和依赖关系自动生成并行程序中的计算代码和同步通信代码.     

Physis语言框架在WENO高阶数值格式异构计算中的应用

WENO(weighted essentially non-oscillatory)是计算流体力学中广泛采用的一种高阶数值格式。由于算法本身和异构计算编程的复杂性,需要开展异构计算代码自动生成的研究,以加速更多的应用。本文基于Physis这一领域编程语言框架,针对三维五阶WENO计算的天文应用,实现了其异构代码的自动生成。在超级计算机"元"上的测试结果表明,自动生成的异构计算代码具有良好的可扩展性,计算性能达到手工优化异构代码的72%,可为相关流体计算的异构代码生成提供借鉴。     

基于自动微分的反应动力学程序设计

针对ReaxFF反应力场，开发了一套基于PyTorch的计算软件，功能上实现了直接读取分子动力学轨迹文件并计算分子运动模拟过程中的原子所受到的势能函数等能量项。将这些能量项在分子运动模拟各个时刻的值直观地展现在科研人员面前。使用GULP也同样地计算了这些势能函数，经过对比可以看到与经GULP计算后绘制的势能函数图像重合，证明了代码是准确且可靠的。并且引入自动微分技术，使得ReaxFF可以与神经网络结合进行优化。     

缩略语

CCSCodeComposerStudio代码编辑工作室AFCAutomaticFrequencyControl自动频率控制CDMACodeDivisionMultiplexAccess码分多址CSLChipSupportLib片级支持库EDMAEnhancedDirectMemoryAccess增强型直接存储器访问FDMAFrequencyDivisionMultiplexAccess频分多址IFSMImprovedFSM改进有限状态机PIProportional—Integral比例—积分(控制算法)PIDProportional—Integral—Derivative比例—积分—微分(控制算法)缩略语…     

交互式二维数控编程系统

本文介绍了作者研制的一个交互式二维数控编程系统——2DNCPS。对高级语言与Auto CAD的接口及数控自动编程技术中的几个关键技术问题如形成加工轮廓、计算刀具中心轨迹、动态模拟刀具运动、自动生成NC加工代码等逐一作了较详细的阐述。     

科氏质量流量计相位差的一种高精度估计方法

科氏质量流量计是一种用于直接测量质量流量的流量计,其测量精度易受环境噪声的影响。为提高其精度,提出了一种高斯噪声背景下的科氏质量流量计相位差估计新方法。当传感器信号频率在较小范围内缓慢波动时,通过锁相环实现整周期采样。采用离散傅里叶变换计算两路传感器信号的相位差,并实现了219点离散傅里叶变换,以获得精确的相位估计值。与快速傅里叶变换相比,所提出方法具有计算量小、计算速度快等优点,大大降低了数据处理容量。仿真结果表明:当信噪比高于0dB时,该方法的相位估计误差小于0.12°。     

一种基于KS距离的OFDM子载波数估计法

针对正交频分复用(OFDM)信号子载波数估计的问题,利用OFDM信号的高斯性,提出一种基于KS距离的子载波数估计法。侦收端DFT模块输出的KS距离在DFT点数与发射端匹配时最小。理论分析及仿真结果证明,该方法能区分高斯分布与非高斯分布,正确估计OFDM信号的子载波数。     

基于充分度的可测性设计理论研究

针对工程中各种可测性设计方法与规定的诊断要求间缺乏定量关系,造成一定的设计的盲目性等问题,以产品的故障模式集及其相关特性为基础,界定了充分度的概念,构建了充分度的数学模型,并将其与目前工程中常用的故障检测率/故障隔离率要求建立了定量关系,提出了一套以充分度为基础的可测性设计理论,并且给出基于该理论的可测性设计流程.     

基于DFT-SVD域抗几何攻击图像水印算法

抗几何攻击水印算法是版权保护领域的一个重要的研究方向。根据离散傅立叶变换幅度谱矩阵的性质，以及矩阵奇异值分解对旋转、缩放和平移等几何攻击具有稳定性的特点，提出了一种基于离散傅立叶变换和奇异值分解的抗几何攻击图像水印算法。实验结果表明该算法有较大的嵌入容量，对常规攻击和几何攻击都具有较强的鲁棒性。     

系统级的可测性设计

随着IC设计的不断发展，SoC由于其可重用性而被广泛应用，这使得可测性设计（DFT）也被提高到系统级的高度。从顶层模块考虑，必须对不同模块采用不同的测试策略，合理分配测试资源。该文通过实例，提供了一种可行的系统级DFT方案。     

飞机配电系统汇流条电能质量谐波监测

介绍了一种基于FPGA的先进飞机配电系统汇流条电能质量谐波监测系统设计方案;该方案通过基波算法（DFT）实现多路模拟信号谐波分析,采用修正的查表法求复数模以节省FPGA内部资源;并设计了与外界通讯的并口、串口模块;该设计方案使监测灵活,有利于系统的扩展,提高了系统通用性。     

数字信号处理器芯片核NDSP25的可测试性设计

介绍了可测试性设计的一般方法，着重讨论了NDSP25数字信号处理器芯片核的可测试性设计策略，以及可测试性设计的实现，并对可测试性设计的结果进行了统计和分析。     

基于加窗型DCT-Ⅳ的OFDM系统的信道估计算法

在总结传统的基于离散傅里叶变换（DFT）的正交频分复用（OFDM）系统的信道估计算法的基础上,提出了一种新的基于加窗型的第四类离散余弦变换（DCT-Ⅳ）的OFDM系统的信道估计算法。该算法利用DCT变换的对称特性消除边缘效应,并且使用加窗抑制信道冲激响应的频谱泄露,然后用低通滤波器消除信道高斯白噪声的干扰。仿真结果表明：在多径衰落信道下,该算法优于基于DFT的信道估计算法,是一种可行而且有效的信道估计算法。     

基于空时离散傅里叶变换投影的宽带旋转不变技术估计信号参数算法

利用采样频率和频域数据的关系,对空时离散傅里叶变换(DFT)投影方法进行改进,并且讨论分析了采样频率对其解相干性能的影响,然后将窄带旋转不变技术估计信号参数(ESPRIT)类算法应用到宽带相干源方位估计中,提出一种基于空时DFT投影的宽带ESPRIT算法。仿真结果表明,适当地增加采样频率可以改善空时DFT投影方法的方位估计性能,并且比起快速傅里叶变换(FFT)插值法,空时DFT投影方法具有更加优越的方位估计性能。     

MIMO—OFDM中基于波束成形的天线选择研究

为减少多输入多输出（MIMO）正交频分复用（OFDM）系统的复杂度，本文基于最小化差错概率准则，提出一种波束成形的天线选择算法。该算法不仅可以减少收发两端DFT／IDFT的个数，而且有效减少射频模块的个数，从而大大降低系统的复杂度。为降低天线选择算法本身的复杂度，文中提出一种简化的天线选择算法。仿真结果表明，与时频联合波束成形算法相比．相同性能要求下，其需要的射频模块的个数可减少37．5％以上。