Parameter estimation for a morphochemical reaction-diffusion model of electrochemical pattern formation

The process of electrodeposition can be described in terms of a reaction-diffusion partial differential equation (PDE) system that models the dynamics of the morphology profile and the chemical composition. Here we fit such a model to the different patterns present in a range of electrodeposited and electrochemically modified alloys using PDE constrained optimization. Experiments with simulated data show how the parameter space of the model can be divided into zones corresponding to the different physical patterns by examining the structure of an appropriate cost function. We then use real data to demonstrate how numerical optimization of the cost function can allow the model to fit the rich variety of patterns arising in experiments. The computational technique developed provides a potential tool for tuning experimental parameters to produce desired patterns.     

Multi-resource scheduling for FPGA systems

In modern cloud data centers, reconfigurable devices (FPGAs) are used as an alternative to Graphics Processing Units to accelerate data-intensive computations (e.g., machine learning, image and signal processing). Currently, FPGAs are configured to execute fixed workloads, repeatedly over long periods of time. This conflicts with the needs, proper to cloud computing, to flexibly allocate different workloads and to offer the use of physical devices to multiple users. This raises the need for novel, efficient FPGA scheduling algorithms that can decide execution orders close to the optimum in a short time. In this context, we propose a novel scheduling heuristic where groups of tasks that execute together are interposed by hardware reconfigurations. Our contribution is based on gathering tasks around a high-latency task that hides the latency of tasks, within the same group, that run in parallel and have shorter latencies. We evaluated our solution on a benchmark of 37500 random workloads, synthesized from realistic designs (i.e., topology, resource occupancy). For this testbench, on average, our heuristic produces optimum makespan solutions in 47.4% of the cases. It produces acceptable solutions for moderately constrained systems (i.e., the deadline falls within 10% of the optimum makespan) in 90.1% of the cases.     

嵌入式RTOS中任务优先级反转问题研究

针对嵌入式实时系统任务调度策略的特点，任务在运行的时候可能被更高优先级的任务中断。分析了嵌入式RTOS中的最高就绪任务的查找算法，指出该调度算法存在的不同优先级的反转问题，并且针对这一问题进行研究，给出了相应的优先级继承方案。较好地解决了RTOS中任务调度中的优先级的反转问题。     

储层泥浆侵入深度预测方法研究

泥浆侵入半径的确定尚缺乏严格的验证标准.以油水两相渗流理论和离子扩散方程为基础,结合储集层特点,研究了不同储层参数下泥浆滤液对地层的侵入特性.数值模拟侵入时间选取10 d和20 d.数值模拟结果表明,侵入半径在渗透率不变的情况下随孔隙度的增大而减小,在孔隙度不变的情况下随渗透率的增大而增大;当渗透率和孔隙度都发生变化时,泥浆侵入半径一般随孔隙度的增加呈幂函数增加.依据这种关系对测井资料约束处理,得到的泥浆侵入半径较客观地反映了地层的真实情况.     

基于调谐频率与分频处理的高分辨率反演技术

讨论了基于调谐频率与分频处理的高分辨率反演技术，给出了方法的基本原理，即利用地震数据的调谐频率和分频处理分析，半定量地确定储层厚度，并将其作为地震反演的约束条件。方法的实现过程是：通过层状地质模型的地震正演模拟，建立不同主频子波时地层厚度与调谐频率的关系；利用地震资料时-频分析技术，实现地震资料分频处理；利用合成地震记录标定地震子波主频；利用分频处理结果，借助于调谐频率分析与调谐振幅分析，给出地震反演约束条件；利用反演算法消除地震子波影响，提高和拓展地震资料的频带范围，实现储层的高分辨率成像。普光地区的应用实例表明，调谐频率与分频处理的高分辨率反演方法无需对储层空间变化规律进行假设，适用于强非均质碳酸盐岩储层的高分辨率成像。     

基于PC机群的大地电磁Occam反演并行计算研究

Occam反演以其稳定收敛和不依赖于初始模型的特性被广泛应用于大地电磁数据的处理，但偏导数矩阵的计算和拉格朗日乘子的求取导致大量的模型正演，使得反演速度较低。为此，研究了用基于PC机群的并行计算来解决这一问题的方法。首先对Occam反演方法进行了阐述；然后，分析了反演方法中各计算耗费的时间，提出对约占计算量90％的偏导数和拉格朗日乘子进行并行计算的思想，即偏导数计算采用频点计算一级的大粒度并行，拉格朗日乘子扫描和一维搜索分别采用弘值计算一级的大粒度并行和频点计算一级的小粒度并行；给出了并行计算的实现方法，即在PC机群上，利用主一从编程模式实现Occam反演的整体并行计算。在计算中，采用任务组合方式，减少了通信量，较好地实现了负载均衡。在4节点PC机群上，对应于拉格朗日乘子的扫描和一维搜索方式，整体加速比分别达到3．36和2．83。     

岩性指示曲线重构及其在储层预测中的应用

大牛地上古生界岩性气藏主要发育在三角洲分流河道沉积的下石盒子组、海陆交互沉积的山西组及以潮坪相沉积为主的太原组,储层是储集性能较差的致密砂岩,平均孔隙度小于10％,渗透率小于1×10-2μm2,储层单层厚度一般小于10 m,砂体横向连通性较差。由于低孔、低渗特征导致储层与围岩的波阻抗差异微弱,用地震资料进行储层预测困难。为此,针对大牛地石板太工区优质储层的岩性特征和测井响应特征进行了测井综合分析,利用对岩性粒度敏感的自然伽马曲线,以及对岩性粒度响应频率较低,且与波阻抗有较好对应关系的中子曲线重构了岩性指示曲线。岩性指示曲线不仅可以有效地识别优质砂体,划分不同岩性,为地震、测井信息结合的岩性反演建立桥梁,同时也为反演结果识别气层打下了基础。利用岩性指示曲线、波阻抗和电阻率曲线进行的地震、测井联合反演技术在石板太工区取得了较好的效果,同时,对石板太工区下石盒子组盒2段、山2段进行了储层和含气性预测,划分了有利含气区带,部署的2口开发井和1口探井有2口井见气,其中1口井获高产气流。     

基于模式理论光栅椭偏参数反演的数值模拟

将一种广泛用于求解系统优化问题的方法——正单纯形法，求解光栅的椭偏方程。首先，利用求解光栅的傅立叶模式理论对TE和TM波的复反射系数进行求解。然后计算出其相应的椭偏参数(△，Ψ)，并在该值的基础上加入不同偏差的随机高斯噪声，将加入噪声后的值(△m，Ψm)作为模拟测量值。最后使用优化算法进行反演。通过对几种常用面形光栅椭偏参数的数值模拟，一方面表明傅立叶模式理论计算光栅的椭偏参数不仅精度高。而且速度快；另一方面表明利用正单纯形法得到的光栅参数值很接近于正演时假设的参数值，从而从理论上证明了利用椭偏法测量光栅各种光学参数的可行性。