基于改进细胞链表算法的分子动力学模拟性能优化模型

在改进的细胞链表算法中,细胞大小的减少会降低该算法的通信量和粒子之间距离计算的次数,同时会增加部居细胞的数量。多细胞分子动力学算法是分子动力学模拟中普遍使用的并行算法。将改进细胞链表算法的基本思想应用到多细胞分子动力学算法中,推导出了一个分子动力学模拟性能评价模型,并据此提出一个优化模型来加速分子动力学模拟。实验结果表明,根据该优化模型确定的细胞大小可以提高分子动力学模拟程序的性能。     

分子动力学在小型SMP集群中的并行计算

为提高分子动力学的模拟运算效率,在Linux环境下以MPICH技术构建的小型SMP集群系统上,对模拟体系采用改进的原子分解算法进行并行计算.将要模拟的原子平均分配给各个计算节点进行计算,节点间通过MPI进行通信.对进程间的接收和发送进行捆绑操作并采取非阻塞通信取代原有的阻塞通信,从而避免了死锁情况.实验结果表明:优化后的并行算法可以有效地利用计算机资源,提高运算效率,解决了实际测试中出现的死锁问题,在该集群系统上获得3倍以上的加速比.     

一种基于CUDA的并行多目标进化算法

传统的多目标进化算法多是基于Pareto最优概念的类随机搜索算法,求解速度较慢,特别是当问题维度变高,需要群体规模较大时,上述问题更加凸显。这一问题已经获得越来越多研究人员以及从业人员的关注。实验仿真中可以发现,构造非支配集和保持群体多样性这两部分工作占用了算法99%以上的执行时间。解决上述问题的一个有效方法就是对这一部分算法进行并行化改造。本文提出了一种基于CUDA平台的并行化解决方案,采用小生境技术实现共享适应度来维持候选解集的多样性,将多目标进化算法的实现全部置于GPU端,区别于以往研究中非支配排序的部分工作以及群体多样性保持的全部工作仍在CPU上执行。通过对ZDT系列函数的仿真结果,可以看出本文算法性能远远优于NSGA-Ⅱ和NPGA。最后通过求解油品调和过程这一有约束多目标优化问题,可以看出在解决化工应用中的有约束多目标优化问题时,该算法依然表现出优异的加速效果。     

一种高效的多目标演化算法

为了提高非劣解向Pareto最优前沿收敛的速度及进一步提高解的精度,在设计了一种新的杂交算子并改进了NSGA-Ⅱ的拥挤操作的基础上,提出了一种基于分级策略的多目标演化算法。数值实验表明,新算法能够非常高效地处理高维的最优前沿为凸的、非凸的和不连续前沿的多目标测试函数,得到的非劣解具有很好的分布性质。但在处理高维的具有太多局部最优前沿的多峰函数时极易陷入局部最优前沿。     

近程作用分子动力学模拟的两级并行

分子动力学作为一种重要的计算手段在许多领域有着广泛的应用，由于它的计算量比较庞大，因此并行计算方法被越来越多地引入到分子动力学的模拟中。本文在目前常见的SMP集群系统上，根据系统的结构特点，针对分子动力学的三种并行算法：区域分解法、原子分解法和力分解法，利用MPI Pthread的混合编程模型，采用节点间消息传递模式以及节点内部共享存储的编程模式，实现了近程作用分子动力学的两级并行计算。计算结果表明，不同的算法采用了两级并行的方式和原来只有消息传递的并行方式相比，具有不同的计算效率，但是从总体来说采用两级并行的计算方式可以利用更多的计算资源，从而有助于提高计算能力。     

前馈多层神经网络的一种高效加速算法

前馈多层神经网络是应用最广泛的一种人工神经网络，在各门学科领域中都具有很重要的实用价值，其学习能力和容错能力对不确定性模式识别问题的求解具有独到之处。前馈多层神经网络所使用的BP算法虽然简单且易于实现,但收敛速度缓慢。因此基于收敛速度及存储空间的考虑，文中着重探讨了一种较实用的BP网络优化算法－向量序列的ε－加速算法，并对相关的收敛性和稳定性作了理论上的分析和研究。实验结果表明这种方法有很好的效果。     

一种高效的XML多分支路径查询算法

目前XML单路径查询和简单的分支路径查询已经得到了较好的解决,但如何高效地实现XML多分支路径查询还没有很好的方法。提出一种高效的XML多分支查询算法MBPQ。算法MBPQ首先对XML文档和被查询的多分支路径结点分别按照各自不同的方式进行编码,并将被查询的多分支路径拆分成单路径,最后将单路径查询匹配成多分支查询结果。在单路径查询结果匹配过程中,算法MBPQ利用栈控制匹配过程,按照查询树从左到右、自底向上的顺序匹配具有共同祖先结点的单路径查询结果,从而提高匹配效率。实验表明,与现有的XML多分支查询一般算法相比,算法MBPQ的查询效率高。     

神经网络并行计算的一种有效分配算法

高性能计算的井行神经计算机是目前入工神经网络硬件实现的主流。并行神经机一般采用P个处     

用于多机器人路径规划的一种改进蚁群算法

基于MATLAB平台,将改进的蚁群算法应用于多移动机器人的路径规划。为了避免多机器人协作时容易引起的"任务死锁",每当机器人选择到系统中所有机器人一起合作也无法完成的任务时,降低该任务的信息素浓度,使得机器人能够跳出该任务,从而得以顺利完成其他可完成的任务。仿真研究表明:该算法能明显改善多机器人路径规划性能,并且算法简单有效。     

一种高效的多模式字符串匹配算法

在Fan-Su(FS)多模式字符串匹配算法基础上,结合BM-Horspool(BMH)算法和Quick Search(QS)算法的优点,提出一种高效的多模式字符串匹配算法。该算法能够充分利用本次匹配失败和部分匹配成功的信息,一方面增加模式树根节点失配的概率,提高匹配过程中失配时的跳跃距离。另一方面避免不必要的状态转移,实现不匹配时的连续跳转。分析指出,在最好情况和平均情况下,时间复杂度均优于ACBM算法和FS算法。实验结果表明,一般情况下该算法的查找时间仅为AC算法的10%~35%,ACBM算法的50%~60%,FS算法的70%左右,FSQB算法的65%左右。     

一种适用于多小区的OFDM时间同步算法

在一些支持多小区的OFDM系统中,由于频域上训练序列在子载波的分配会导致时域的前导符号、或者本地生成的已知序列出现周期性,使得时域互相关出现伪峰.这会极大的增加同步误判的概率.分析了伪峰出现的原因,并根据时域相关的原理,提出了一种新的用于无线通信环境下的时间同步算法.先对时域接收信号做预处理,然后对处理过的信号用相关进行时间同步.在不损失同步性能的情况下,极大的缩短了相关长度,降低了同步运算量.仿真结果表明,在高斯和多径衰落信道下,提出的方法均有很好的同步性能.     

多细胞粘连的形状识别方法

多细胞粘连识别是图像识别领域的瓶颈问题,为此,提出一种多细胞粘连的形状识别方法。通过改进的阈值分割和八方向边界描述法对细胞进行定位,基于多边形夹角法分离各个粘连细胞,解决了多细胞粘连的形状识别问题。实验结果表明,该方法适用于多细胞复杂粘连情况下的细胞分离和各个细胞的形状识别,系统粘连分离精度为95.3%,形状识别精度达到97.6%,每个细胞识别时间为0.03 s。     

A Subsystem Synthesis Method for Efficient Vehicle Multibody Dynamics

A subsystem synthesis method has been proposed for dynamicanalysis of a vehicle multibody system that consists of severalsubsystems. In this method, each subsystem can be independently analyzedwith a virtual reference body. For overall vehicle system analysis,subsystems can be synthesized to the chassis with effective inertiamatrix and force vector from the virtual reference body of eachsubsystem. Using this matrix and vector, a fixed size (6 × 6) of equationsof motion for a chassis can be formed and independently solved. There after, equations of motion for each subsystem are solved, subsystem bysubsystem. Computational efficiency of the proposed method has been alsoinvestigated theoretically through the operational counting method. Inorder to show the effectiveness of the method, a Short Long Arm (SLA)vehicle suspension subsystem has been analyzed.     

一种有效的基于关联规则的视频分类方法

视频内容的分类是归纳、理解、检索视频数据的一个重要环节.现有的很多视频分类方法大都采用隐马尔科夫模型(HMM)理论,但是利用HMM模型处理视频数据有其固有的局限性.为了解决HMM模型存在的问题,提出了一种基于关联规则的视频分类方法.该方法在建立了状态模型之后,首先挖掘出各个状态之间的相互关联关系,利用关联距离(AD)的约束来衡量关联关系的可靠程度并形成状态转换模式(STP),进而由这些状态转换模式构成关联规则(AR),最后利用关联规则对视频数据进行分类.实验结果表明,这种分类方法适用于很多类型的视频数据,尤其对体育视频的效果更佳,其性能优于采用HMM理论的分类方法,是一种简单、有效的视频分类方法.     

一种高效的跨平台工作流优化方法

为了应对复杂的数据分析任务,研究人员设计开发出结合多个平台的跨平台数据处理系统。系统跨平台工作流中算子的平台选择对于系统性能至关重要,因为算子在不同平台上的实现会产生性能间的显著差异。目前多使用基于成本的优化方法来实现跨平台工作流的平台选择,但现有的成本模型由于无法挖掘跨平台工作流的潜在信息而导致成本估计不准确。提出一种高效的跨平台工作流优化方法,采用GGFN模型作为成本模型,以算子特征和工作流特征作为模型输入,利用图注意力机制捕捉有向无环图型跨平台工作流的结构信息和算子邻居节点信息,同时结合门控循环单元记忆算子的运行时序信息,从而实现准确的成本估计。在此基础上,根据跨平台工作流的特点设计算子实现平台的枚举算法,利用基于GGFN的成本模型和延迟贪婪剪枝方法进行枚举操作,为每个算子选择合适的实现平台。实验结果表明,该方法可以将跨平台工作流的执行性能提升3倍,运行时间缩短60%以上。     

一种进行K-Means聚类的有效方法

现有的K-Means聚类算法均直接作用于多维数据集上,因此,当数据集基数和聚类属性个数较大时,这些聚类算法的效率极其低下。为此,文中提出一种基于正规格结构的有效聚类方法(KMCRG)。KMCRG算法以单元格为处理对象来有效完成K-Means聚类工作。特别,该算法使用格加权迭代的策略来有效返回最终的K个类。实验结果表明,KMCRG算法在不损失聚类精度的基础上能够快速返回聚类结果。     

一种高效的音频流媒体服务器策略

在嵌入式音频流媒体播放系统中,音频流媒体服务器作为核心部分发挥着至关重要的作用。结合局域网音频流媒体播放系统实时性要求高和终端缓存资源很有限的特点,提出在服务器端发送速率动态控制算法。发送速率动态控制算法主要是先保证在尽量小周期内的平均发送速度等于理想发送速度,然后再通过负反馈因子微调这个尽量小周期内局部的发送速度。在使用上述技术的基础上,点到多点播放同一节目时多播表现出来的数据同步性不理想,为提高服务质量,在服务器端进一步选用对等工作组模型以及单播轮询发送方式。实验结果表明,播放终端的流畅实时播放和同步性最终得到了保证。     

An Efficient Multibody Dynamics Model for Internal Combustion Engine Systems

The equations of motion for the major components in an internalcombustion engine are developed herein using a recursive formulation.These components include the (rigid) engine block, pistons, connectingrods, (flexible) crankshaft, balance shafts, main bearings, and enginemounts. Relative coordinates are employed that automatically satisfy allconstraints and therefore lead to the minimum set of ordinarydifferential equations of motion. The derivation of the equations ofmotion is automated through the use of computer algebra as the precursorto automatically generating the computational (C or Fortran) subroutinesfor numerical integration. The entire automated procedure forms thebasis for an engine modeling template that may be used to supportthe up-front design of engines for noise and vibration targets.This procedure is demonstrated on an example engine under free(idealized) and firing conditions and the predicted engine responses arecompared with results from an ADAMS model. Results obtained by usingdifferent bearing models, including linear, nonlinear, and hydrodynamicbearing models, are discussed in detail.     

基于广义直图的图像检索方法

文中提出了一种基于广义直方图的图像内容检索方法。首先,论文把图像和它的平滑图像组合起来,形成一个二元组,称之为“广义图像”,广义图像的直方图称为广义直方图;其次,把图像颜色空间聚类算法推广到广义图像;最后,利用传统直方图方法的检索原理,根据广义直方图对广义图像进行检索,从而实现对原图像的检索。实验结果表明,新方法非常有效,与传统直方图方法相比,较大地提高了输出精度。     

一种有效的纯方位多目标跟踪算法

连续蒙特卡洛方法是解决非线性问题的一种有效手段,而纯方位目标定位跟踪问题是一个典型的非线性问题,当存在多个目标时系统更具有复杂性.针对其特殊性,该文提出了一种连续蒙特卡洛算法用于求解纯方位多目标跟踪问题.模拟仿真测试表明,算法可以有效地处理纯方位探测条件下,对于多个目标的跟踪问题,具有一定的应用前景.