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。     

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。     

伴随模式生成器

伴随模式生成器(ADG)专门用来自动生成伴随模式,以分析求解函数的梯度和Hessian矩阵向量乘积,其计算复杂性与独立变元的数目无关.ADG系统与其他同类软件最大的不同之处在于采用了最小程序行为分解的模式伴随化方法,以及几种全局的静态相关分析技术.文中首先讨论了相关的概念和方法,然后介绍了ADG系统的基本功能和特色.特别地,文中详细讨论了ADG系统的系统结构和相关技术,包括解决基态值问题的重复计算/数据存储技术和微分代码优化方法.最后给出了几个典型应用和数值测试结果.     

微分方法在路由优化中的应用研究

通过引入势函数，使用微分方法设计了一个流量路由优化算法．讨论了如何设计势函数和调节虚拟链路利用率来加快算法收敛的速度，降低可能引入的误差．在初始可行解的计算上，给出了一个能够适应苛刻带宽和流量矩阵的更加有效的方法．试验结果表明，该算法同其他方法相比，能够在更短的时间内取得更好的优化结果，可以有效的应用于网络的优化设计．     

基于OpenCL的自动微分并行实现及其应用

针对如光束平差这样的大规模优化问题,实现基于OpenCL的并行化自动微分。采用更有效的反向计算模式,实现对多参数函数的导数计算。在OpenCL框架下,主机端完成C/C++形式的函数构建以及基于拓扑排序的计算序列生成,设备端按照计算序列完成函数值以及导数的并行计算。测试结果表明,将实现的自动微分应用于光束平差的雅可比矩阵计算后,相比于采用OpenMP的Ceres Solver,运行速度提高了约3.6倍。     

符号微分及其在数值优化中的应用

在优化领域中广泛地应用到函数(目标函数和约束函数)的微分信息。本文采用符号的方法来取代传统的数值方法以精确地求得函数的各阶微分,并将之应用于优化领域。本文最后给出一实例。     

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。     

设计模式在地铁自动售票机软件中的应用

地铁自动售票机(TVM)的功能日益丰富,对软件的要求亦日趋完善。为了实现较强的复用性,可利用分层的体系结构进行总体设计,使得基础业务层与设备层之间进行解耦,然后再将设计模式大量运用到其中,使得软件具有弹性来应对软件今后发生的变化,以节省维护资金。在运用此方法完成多个项目后发现在使用设计模式后,对软件的改动只是改动相应更换的硬件部分的代码,无须对不同的项目写不同的代码。     

组态软件WinCC在自动监控系统中的应用

本文针对某厂回转窑，介绍了自动监控系统的软硬件构成，分析了WinCC与PLC之间的通讯机制，并对利用组态软件WinCC设计自动监控程序的方法以及开发过程中遇到的问题和解决途径进行了讨论。     

汉语自动分词软件评价方法优化

近年来已有多种自动分词软件问世，而且这方面的研究和应用正在不断深入。但尚无评价此类软件的标准、模型和方法进行质量控制。本人曾对此做过研究，并在此基础上给出了自动分词软件质量更优化的评价方法。     

面向设计层次优化的软件自动化重构

目前许多研究人员对自动化软件重构进行了探索并开发了一系列重构工具,旨在帮助程序员更高效地完成软件重构任务、提升代码质量。然而,现有的软件重构工具多侧重于局部的设计或编码问题,而非设计层面的问题。另一方面,基于搜索的重构方法往往将改进某一项代码度量指标作为重构目标,而非面向软件的层次化设计。针对这种情况,提出一种新的基于搜索的软件自动化重构方法,该方法使用了基于设计结构矩阵(DSM)的软件模块层次化度量方法,能够自动生成可以得到最优软件模块化设计的重构建议。在此基础上,实现了自动化重构工具DSMRefactoring,并将DSMRefactoring应用于开源系统进行案例研究,初步验证了方法和工具的有效性。     

Tango软件自动布线部分的优化

本文开发了一个实用软件ＲＰＯＳＴ，它优化了Ｔａｎｇｏ软件自动布线部分，是对Ｔａｎｇｏ软件的进一步完善。采用ＲＰＯＳＴ软件可提高印刷线路板的自动布通率及设计的可靠性。     

带有冗余的软件可靠性优化技术研究

本文从利用现有软件可靠性模型预测能力的角度出发，根据每个元件开发和实现时所需的资源数，通过计算来确定最优的软件结构，从而实现带有冗余的软件系统的优化，具体介绍了两类优化模型，即修改的恢复程序块模式和多版本程序设计模式。     

数字网络CAD软件的优化设计

本文通过实例论证了实现数字网络ＣＡＤ软件优化设计的意义和措施，着重叙述了采用ＭＳＩ，ＬＳＩ进行数字网络设计的实现方法。从而证明了采用ＭＳＩ，ＬＳＩ进行设计，是数字网络设计的必然趋势，该方法此类软件升级，扩充的有效途径。     

消息处理层的软件开销分析及优化

本文在现行基于主动消息的消息处理层基础上，对几种典型通信协议的实现过程中进行了一般性概括，阐述了各种软件开销的来源。通过对典型大规模并行机的分析表明：４０－５５％的通信开销来自缓冲管理、握手协议和消息应答。     

逻辑自动综合中的时间优化

逻辑自动综合中控制部分的优化一般是在布尔方程确定之后进行.本文从另一个角度,即如何建立布尔方程以利于下一步的简化方面着手,提出了一个简洁、快速的节拍划分优化算法.     

系统软件开发过程中的软件工程技术

因为系统软件的复杂性和特殊性，如何控制和管理系统软件的开发过程是直接关系到开发成败的重要问题。本文认为系统软件不同于应用软件，有其自身的特点和规律。现有的应用软件开发方法和软件工程技术不能完全满足系统软件开发的需要。本文结合一个编译系统开发的实例介绍了系统软件开发过程中的一点经验和体会。     

软件保障环境中的软件配置管理研究

软件保障是软件工程领域用于解决软件维护问题的新的途径和方法,软件配置管理（SCM）更是软件保障环境中的关键问题。本文阐述了软件保障环境,构建了该环境中的SCM静态和动态模型,描述了SCM的实施过程,为软件保障的成功奠定了坚实的基础。     

MS的参数化设计模块用于零件尺寸自动标注

本文介绍了采用ＭＩＣＲＯＳＴＡＴＩＯＮ参数化设计增值模块ＰＬＴＯＯＬ进行零件尺寸自动化标注的方法。将字符作为视图处理，动态地建立字符图形的描述文件。用户只需在参数化设计模志中增加一个尺寸描述文件，即可实现尺寸标注功能。本方法为方便地进入ＭＩＣＲＯＳＴＡＴＩＯＮ核心提供了一条作径，也可供其它ＣＡＤ软件借鉴。