大规模数据场的并行可视化

大规模数据场的并行可视化一直是科学计算可视化中极具挑战性的一个研究领域。本文介绍了我们设计与实现的一个面向大规模工程设计的小型并行可视化系统,该系统采用了场特征分析技术来提高可视化的质量。可支持计算和可视化在计算服务器上同时进行,并可将可视化结果－可视的图形元素简化后输出到用户端进行显示。为用户提供了大量的并行可视化算法,其中一些是其它商品化软件所未包括的,实验结果表明该系统在大规模数据场的可视化中具有较高的性能。     

最小比特相空间混沌扩频序列及其测度

混沌信号检测是混沌扩频通信系统同步和系统辨识的主要问题。首先基于混沌信号的最小相空间(MPSV)特性,构建了一种新的混沌扩频序列线性映射生成方法;进而提出了一种最小比特相空间(MBPSV)测度。引入数字调制、信道的记忆非线性失真和高斯加性噪声,计算了混沌扩频接收机中频信号的MBPSV测度。对比分析了3种形式MBPSV测度检测接收信号的有效性和鲁棒性。结果表明:乘积项累加形式在低信噪比下优于扩展向量累加与直接累加;数字调制与非线性失真对测度干扰趋于零;可用于混沌通信信号检测与系统辨识。     

动脉粥样硬化斑块生成的高效流固耦合不可压缩SPH模拟方法

动脉粥样硬化是导致心血管疾病和中风的关键诱因，对该病变过程进行模拟与可视化有助于开展医学研究。为解决现有模拟方法不能可视化动脉粥样硬化斑块生成过程以及模拟速度过慢问题，提出了一种基于高效流固耦合不可压缩光滑粒子流体动力学（smoothed particle hydrodynamics,SPH）的斑块生成模拟方法。首先，基于流固耦合不可压缩SPH方法，将血液离散为不可压缩流体粒子，以控制血液流动的稳定性；然后，使用斑块生成模型对血液、单核细胞等粒子建模，对血液成分进行病理性分析，控制斑块生成；最后，通过流固耦合作用计算血液与斑块的物理特性，模拟斑块堵塞血流过程。为使模拟结果能够实时呈现，用统一计算设备架构（compute unified device architecture,CUDA）实现并行加速计算。方法实现了对血液中斑块生成的快速模拟，避免了用偏微分方程模型模拟带来的高计算量；同时能较真实地模拟斑块生成过程并体现血液与斑块的流固耦合作用；最后逼真展现了斑块模拟的渲染结果。     

光纤CAN网络节点数计算方法

为电动汽车通信网设计了一种中继型节点的光纤CAN(Fibre--CAN)环型总线网络．采用塑料光纤(POF)作为传输介质，用波长为660nm的红光光电收发器件实现光电转换．在对中继型节点的传输延迟进行详细的分析后，结合CAN协议定义的位周期，给出了基于传输延时的网络最大节点数的计算方法．并对该方法进行了实验验证，实验结果与理论计算具有良好的一致性，表明该方法的有效性．     

计算OWA算子权重的最小最大不一致方法及讨论

权重向量的确定是有序加权平均（ordered weighted aweraging,OWA）算子理论中的一个关键问题，目前已有不少获取权重向量的模型。2010年EMROUZNEJAD 和AMIN两位专家在计算OWA算子权重向量时提出了改进最小最大不一致模型：对于给定的orness测度建立一个最小最大目标规划问题，求解该模型可以得到最优权重向量。但由该方法得到的最优解并不唯一，且存在无穷多解，因此，该模型存在不可靠性。本文通过引理给出定理，证明了其最优解的不唯一性，并用简单有效的数值例子予以说明。     

计算OWA算子权重的最小最大不一致方法及讨论

权重向量的确定是有序加权平均（ordered weighted aweraging,OWA）算子理论中的一个关键问题，目前已有不少获取权重向量的模型。2010年EMROUZNEJAD 和AMIN两位专家在计算OWA算子权重向量时提出了改进最小最大不一致模型：对于给定的orness测度建立一个最小最大目标规划问题，求解该模型可以得到最优权重向量。但由该方法得到的最优解并不唯一，且存在无穷多解，因此，该模型存在不可靠性。本文通过引理给出定理，证明了其最优解的不唯一性，并用简单有效的数值例子予以说明。     

实时多媒体单播传输的拥塞控制研究

简要分析了应用于实时多媒体传输的、以RAP为代表的仿TCP速率控制方案的不足，提出了一种TCP友好的、基于RTCP反馈的拥塞控制机制，该机制使发送速率的变化更为平滑．更适合于注重回放质量的实时多媒体应用．与RAP的比较实验显示，在瓶颈链路带宽、时延和包丢失率变化情况下．该机制具有比RAP更好的TCP友好性．     

基于电子病历的乳腺癌群组与治疗方案可视分析

乳腺癌是当前最常见的恶性肿瘤之一，其电子病历数据可用于挖掘隐含规律，对治疗与预后分析有重要意义。通过与乳腺科医生合作，选择合适的预测模型和可视化方法，搭建了一个基于电子病历的乳腺癌群组和治疗方案可视分析系统。首先，对具有高维属性的病人进行降维和聚类处理，形成病人群组，并采用南丁格尔图、词云和时间轴可视化方法，直观展示病人群组间特征的差异；然后，用支持向量机（support vector machine，SVM）模型预测治疗方案，用平行坐标、矩阵热力图和分类图分别展示属性相关性、训练后的特征权重和预测结果；最后，用真实案例验证了系统在群组分析、治疗方案及病人属性关联分析中的有效性，从而较好地帮助医生选择合适的治疗方案。     

关于测度稠密性与测度半稠密性的几个定理

提出了测度空间（ＸＡ，）中测度稠密性和测度半稠密性的两个概念，在给定条件下证明了集代数ＦＡ在（Ｆ）中的测度稠密性及半集代数ＳＡ在（Ｓ）中的测度半稠密性；并将所得结果应用于线性赋范空间［ａ，ｂ］的可分性的证明。     

两类光合作用系统能量传输过程中的动力学演化

为了获得两类光合作用系统Fenna-Matthews-Olson(FMO)和Phycoerythrin545(PE545)在能量传输过程中的动力学演化,首先通过对Ohmic、Debye和Adolphs and Renger(AR)谱密度进行参量化计算,然后将计算结果应用到TNL(时间非局域)方法中,计算出FMO和PE545的动力学演化过程.结果表明,Ohmic、Debye和AR谱密度参量化后的结果与原谱密度在足够大的频率范围内吻合,而且对比其他方法计算的FMO和PE545的动力学演化过程,该方法计算得到的结果足够精确,其对满足TNL方法要求的可参量化的谱密度函数的扩展是正确的,可用于光合系统的动力学计算.     

基于粗糙集理论的示例学习研究

到目前为止，一些启发式算法被提出用于基于扩张矩阵理论的示例学习研究，该文基于粗集理论研究示例学习问题，提出了粗集理论下的几个新概念，如：必要选择子，核选择子集，约简选择子集和所产生复合的评价指标；精确度、覆盖度和简单性，给出了扩张矩阵的粗糙集算法，并提出了基于覆盖度和简单性的遗传算法最优示例学习方法。     

野外砾石统计方法的应用与对比

砾石对于研究构造活动和气候变化具有重要意义，而砾石粒径是其中的重要参数，如何准确地获取粒径数据则是砾石统计分析中的基础性工作。为了能更全面地了解和使用砾石统计方法，对地表砾石统计和地层砾石统计这2种方法从操作流程、抽样过程、样本容量、误差分析和适用条件等方面进行了分析和总结。地表砾石统计，主要有沃尔曼法和面积样本法，前者强调抽样的随机性，多适用于对粒径>2 mm砾石的统计，常用于研究砾质河床的砾石粒径顺流变化趋势；后者适用的粒径范围更广，可达细砂级沉积物，多用于探索河床砾-砂转换带和生物栖息环境划分等领域。地层砾石统计，大多使用体积样本法，强调砾石的成层性，可根据研究目的确定相应的网格筛，粒径范围也可达细砂级别，多用于沉积地层粒度对气候与构造的响应、河床监测和泥沙运移等方面。砾石统计方法的选择很大程度上取决于研究目的及野外工作条件，可根据实际情况灵活选择。     

基于拉伸特征的B-Rep→CSG转换算法及其应用

边界表示（boundary representation，B-Rep）法和构造实体几何（construction solid geometry，CSG）法是目前应用最广泛的两种实体表示法，B-Rep→CSG转换也备受关注。B-Rep→CSG转换算法为一种半空间分割法，完全依赖三维造型引擎中的布尔运算，计算量大且不稳定。实际应用中已有大量具有拉伸特征的B-Rep模型：可将整个模型或模型的一部分看作由二维图形沿一定方向拉伸而成。通过将三维模型的B-Rep→CSG转换问题变为二维图形的B-Rep→CSG转换问题，从而避免对布尔运算的依赖，为此，提出基于拉伸特征的B-Rep→CSG转换算法。首先，得到拉伸边具有相互平行性、首尾相连性、方向相反性、唯一连接性4个拉伸特征，然后，基于这些特征提出基于平行边连接图的拉伸特征识别算法，最后，结合拉伸特征识别算法、基于环收缩的模型分割算法和基于顶点可见的多边形分割算法，提出具有拉伸特征的三维模型的B-Rep→CSG转换整体解决方案。将本文算法集成至自主研发的粒子输运可视建模（COSINE visual modelling of particle transport，cosVMPT）软件，并基于cosVMPT对3个专门构造的例题和1个实际应用实例进行了测试，测试结果证明了本文算法的有效性和优越性。     

野外砾石统计方法的应用与对比

砾石对于研究构造活动和气候变化具有重要意义，而砾石粒径是其中的重要参数，如何准确地获取粒径数据则是砾石统计分析中的基础性工作。为了能更全面地了解和使用砾石统计方法，对地表砾石统计和地层砾石统计这2种方法从操作流程、抽样过程、样本容量、误差分析和适用条件等方面进行了分析和总结。地表砾石统计，主要有沃尔曼法和面积样本法，前者强调抽样的随机性，多适用于对粒径>2 mm砾石的统计，常用于研究砾质河床的砾石粒径顺流变化趋势；后者适用的粒径范围更广，可达细砂级沉积物，多用于探索河床砾-砂转换带和生物栖息环境划分等领域。地层砾石统计，大多使用体积样本法，强调砾石的成层性，可根据研究目的确定相应的网格筛，粒径范围也可达细砂级别，多用于沉积地层粒度对气候与构造的响应、河床监测和泥沙运移等方面。砾石统计方法的选择很大程度上取决于研究目的及野外工作条件，可根据实际情况灵活选择。     

具有消息链接的可转换的认证加密方案

当前多数认证加密方案存在以下问题:1)当签名者否认签名时,接收者不能向其它验证者证明签名者的诚实性;2)当消息很长时,通信代价和计算代价将会很大,为了解决这些问题,设计出一种可转换的消息链接认证加密新方案,与其它消息链接认证加密方案相比,该方案通信代价和计算复杂度都比较小,并且在该方案中,当签名者否认签名时,接收者在没有签名者合作的情况下,可单独将该认证加密签名转换为一段签名.     

分数布朗运动下有红利支付的可转换债券定价

在分数布朗运动环境下,假设股票的预期收益率、波动率、红利率和无风险利率都是时间的确定性连续函数,用通过等价概率测度变换,用拟鞅的方法,得到了分数布朗运动下有红利支付的可转换债券的定价公式。     

基于差分演化算法的双曲型方程参数识别

差分演化算法在求解复杂优化问题时具有简单、高效的优点.本文将差分演化算法用于求解一类双曲型偏微分方程的参数识别问题,并根据所求问题的特点对算法进行了若干改进:包括基于帽子函数的参数表示和个体编码方法,用于增强算法性能的一般反向学习机制和平滑算子,以及将Tikhonov正则化和全变差正则化相结合的个体适应度计算方法.数值模拟显示,本文的算法可有效求解一维双曲型偏微分方程的参数识别问题.该算法不仅获得了高质量的近似解,而且还具有较快的收敛速度.     

一种小波域音频信息隐藏方法

提出了一种基于量化的小波域音频隐藏算法，将保密语音隐藏到载体音频中．为提高隐藏重和保密语音传输的安全性，对保密语音进行了小波域压缩编码和m序列的扩频调制，生成待隐藏的比特序列；通过量化方法，将编码和调制后的保密语音隐藏到载体音频的小波系数中；保密语音的恢复过程不需要使用原始音频、仿真结果表明，隐藏有保密语音的载体音频听觉质量没有明显下降，提取的保密语音感知质量较好；该算法对重量化、加噪、低通滤波等攻击均有良好的鲁棒性．     

非对称双指数跳扩散模型下重置期权的定价

在非对称双指数跳扩散模型下运用概率方法导出了重置期权的价格公式。首先引入非对称双指数跳扩散模型并详尽分析了它的特点。其次,在经Girsanov定理进行测度变换的基础上利用Brownian运动和Poisson分布的独立增量性及Markovian性将期权价格转化为一些易于计算的数学期望之和。最后利用全期望公式给出重置期权明确的价格计算公式。     

X射线硅与水吸收剂量转换因子的Monte-Carlo计算

为解决电子元器件辐射效应中测量器件X射线吸收剂量的问题,本文采用Geant4蒙特卡洛程序模拟计算X射线在水模体与硅模体中的吸收剂量,得到硅与水的吸收剂量转换因子.计算结果表明:在X射线管电压为60 kV的连续能谱下,硅吸收剂量与水吸收剂量的转换因子为6.929.此结果与质能吸收系数转换方法算出的结果符合得很好,表明此计算方法是可行的,为电子元器件X射线辐射效应的研究奠定了基础.