等效的DBHF方法研究有限核性质

利用等效的Dirac Brueckner Hartree-Fock(DBHF)方法,即用密度相关的核子–介子耦合常数在相对论平均场近似下,考虑了重排列项,研究了有限核的性质.介子–核子耦合常数的密度相关性是由考虑了核子短程关联的DBHF方法来确定的,要求在每个密度下用相对论平均场方法得到的核子自能与用DBHF得到的自能一致.计算了核物质性质及有限核基态性质,并着重讨论了重排列项对Ca及Pb同位素链结果的影响.考虑重排列项作用后使计算的核电荷均方根半径增大,更好地符合实验值.     

热核物质中单核子势的重排项贡献和三体核力效应

在包含三体核力的有限温度Brueckner-Hartree-Fock理论方法基础上, 利用质量算子的空穴线展开, 研究了热核物质中基态关联所导致的对单核子势的重排修正项的密度和温度依赖性, 并讨论了三体核力对重排项的影响. 结果表明：单核子势的重排项贡献具有较强的密度和温度相关性, 重排项贡献随密度增加而增强并随温度升高而减弱. 在计算中引入三体核力会在一定程度上抑制基态空穴关联 效应, 从而导致单核子势的重排项贡献减小, 而且三体核力对重排项贡献的影响随密度增大而增强.     

三体核力重排项的同位旋效应

在同位旋相关的Brueckner理论框架内, 研究了三体核力重排贡献对同位旋对称势及其动量相关性和密度依赖性的影响，特别是研究了三体核力重排效应对于非对称核物质中质子和中子有效质量同位旋劈裂的影响. 结果表明: 三体核力重排效应对质子和中子单核子势均具有排斥性，而且其贡献随动量和密度增加而迅速增大. 在低密度区域，三体核力重排贡献对同位旋对称势的影响相当小，然而随着密度的升高，三体核力重排效应的贡献显著增强. 在高密度区域，三体核力重排效应使得同位旋对称势明显增大，而且当密度足够高时，三体核力重排贡献甚至导致对称势的动量相关性质发生改变. 三体核力的重排效应对核子有效质量同位旋依赖性的影响是使高密度丰中子核物质中质子-中子有效质量同位旋劈裂的幅度显著减小.     

基于交替隐式有限差分法的快速早期乳腺癌时域微波断层成像

采用时域微波断层成像技术进行早期乳腺癌检测能够准确地获得乳房的电参数分布,具有明确的物理解释和医学诊断价值.临床应用讲究即时性,为了提高检测的速度,本文将交替隐式有限差分法应用到乳腺癌检测中,基于正反演时间步进成像算法进行成像分析,结果显示在保证精度的前提下,采用交替隐式有限差分法的成像时间可缩短为传统时域有限差分法的23%,提高了微波断层成像技术的临床可应用性.     

三体核力重排效应对核物质中单核子平均场的贡献

在微观多体Brueckner-Hartree-Fock理论框架内, 实现了三体核力对核物质中单核子势的重排贡献的计算, 研究了三体核力重排贡献对单核子平均势场的动量相关性和密度依赖性的影响. 另外, 还计算了核物质中核子的有效质量并着重讨论了三体核力重排效应的影响. 结果表明: 三体核力对单核子势的重排贡献具有排斥性, 而且三体核力的重排效应随动量和密度的增加而迅速增强; 在高密度和高动量区域这一排斥贡献具有很强的动量相关性并起到了减弱单核子势吸引性和增强单核子势动量相关性的重要作用, 有助于澄清非相对论性BHF平均势场在高密度和高动量区域吸引性过强和动量相关性过弱的问题.     

一种圆轨迹锥束CT中截断投影数据的高效重建算法

本文基于数据重排方法, 提出了T-BPF (Tent-BPF)算法, 该算法先将锥束投影数据重排成平行投影数据, 然后使用一种推导的BPF型算法重建重排后的平行投影数据. T-BPF算法将原BPF算法反投影中变化的角度积分限变成固定的, 反投影中各层循环之间没有了相关性, 这意味着T-BPF算法较原BPF算法具有更好的可并行性. 实验结果显示: 使用GPU对256³的Shepp-Logan体模的图像重建进行并行加速, T-BPF算法在保证重建质量的前提下, 加速比达到了1036, 较原BPF算法有很大提升. T-BPF算法为截断投影数据的3D图像快速重建提供了方法. 关键词： X射线光学 CT 图像重建 GPU     

交替行为对螺旋波影响的数值模拟研究

在离散可激发介质Greenberg-Hasting模型中引入交替(alternans)行为,研究了交替行为对螺旋波的影响.数值结果表明:在适当选择参数下,交替对螺旋波有很大影响,例如交替导致螺旋波的形状振荡,形成呼吸螺旋波,交替使螺旋波漫游、漂移,甚至使螺旋波漫游出系统的边界,交替使螺旋波破碎形成小螺旋波、反靶波和时空混沌等,首次在均匀介质中观察到交替导致传导障碍,使螺旋波破碎和消失,并对发生这些现象的机理进行了分析. 关键词： 离散可激发介质 螺旋波 靶波 漫游     

一种双重变换的二维图像加密算法

提出了一种改进的双重加密算法,利用新构造的位置置乱方法将二维矩阵中行和列映射到一维向量中,然后采用Logistic映射产生一组伪随机序列,将伪随机序列由小到大进行排序,对排序后的位置以集合序列的形式记录下来,形成密钥流;最后对一维向量按照密钥流形成的索引值进行重新排列,重排后的一维向量转换为与原始图像矩阵大小相同即得到加密图像。实验结果表明,该算法具有密钥空间大,加密后直方图分布具有白噪声的特性,提高了图像传输的安全性。     

热核物质中基态关联修正下的单核子势和核子有效质量

以有限温度Brueckner-Hartree-Fock(BHF)方法为基础，利用质量算子的空穴线展开，计算了不同温度和密度下的核物质中单核子势和核子有效质量，特别是研究和讨论了基态关联效应和三体核力贡献对热核物质中单核子势的影响. 研究表明，基态关联和三体核力对单核子势的密度和温度依赖性均有重要影响. 基态关联导致的重排修正具有排斥性，大大减弱了低动量区域单核子势的吸引性，而且基态关联效应对单核子势的贡献随密度增大而增强，随温度升高而减弱. 三体核力对基态关联的影响是导致单核子势中重排项贡献减小. 在高密 关键词： 有限温度BHF方法 质量算子空穴线展开 重排修正 单核子势 有效质量     

相干态在参数量子相空间的两维正态分布

把量子力学与数理统计的正态分布联系起来进行初步的尝试.用数理统计的观点和有序算符内的积分技术研究相干态,指出在依赖一个实参数k的量子化方案中,相干态|z??z|在相空间呈现出以(q,p)为随机变量的两维正态分布,z=(q+ip)/√2.两个随机变量的相关系数为ik.在k=±1的参数相空间中,|z??z|分别表现出P排序(P在Q左)和Q排序的形式(Q在P左),而在k=0的参数相空间中,|z??z|表现出Weyl排序的形式.在P排序和Q排序的情况下,量子算符|z??z||z=(q+ip)/√2的经典对应函数中随机变量(q,p)是关联的,只有在Weyl对应时,随机变量(q,p)是独立的.也就是说,算符的Weyl排序有利于其经典对应的随机变量解脱关联.     

基于预处理HLLEW格式的全速域数值算法

基于HLLEW(Harten-Lax-Van Leer-Einfeldt-Wada)格式引入预处理技术发展适合求解全速域流场的三维Navier-Stokes求解器.引入低速预处理技术,重新构造HLLEW格式的耗散项,给出预处理后的HLLEW格式,并根据预处理后的雅克比矩阵构造相应的隐式时间推进方程.利用预处理方法求解NACA 4412低速不可压流动与RAE 2822跨声速可压缩流动,并与实验结果及原有方法的计算结果对比.结果表明:预处理HLLEW格式不仅提高低速不可压缩流动的计算效率和精度,也保持了对可压缩流动的处理能力,是一种适用于全速域流场数值模拟的有效方法.     

基于光谱信息的空间目标模式识别算法研究

在观测空间目标时,往往会受到地基观测仪器等因素的制约,导致无法利用目标图像信息从外形上进行识别。根据不同空间目标表面组成材料不同,其产生的反射光谱会存在差异这一特性,可利用空间目标特有的光谱信息进行识别分类。基于此,从光谱学角度对空间目标识别算法进行研究,在K最近邻算法(KNN)的基础上,采用了一种自适应权重局部超平面方法(AWKH),算法主要在计算预测样本与超平面距离时加入对特征权重的考虑,构建了以样本特征组间差与组内差的比值作为特征权重值的超平面模型,从而提高了分类效果和分类效率。为验证算法的分类效果,本文进行了四组验证实验,第一组实验将美国地质勘探局数据库中提取出的九种常用材料光谱随机选出三种混合成多类进行识别;第二、三组实验将四种常用空间目标材料的光谱作为纯物质光谱,分别从可见光和近红外波段对其混合物质进行分类;第四组实验通过实测四个方形模型样本六个面的光谱对其进行识别分类。实验过程中将实验结果与目前常用的支持向量机(SVM)进行对比,对比结果表明改进后的AWKH算法在识别精度和样本适用范围上具有更高的优越性。     

基于支持向量机的舰船图像识别

支持向量机(SVM)是一种基于超平面分类的新的学习方法,具有很强的泛化能力。研究了支持向量机的学习机理,以及实现支持向量机的序贯最小优化算法(SMO),并用来对舰船图像进行识别。首先将待识别目标进行二维小波分解,获取不同尺度下的小波系数,然后对其进行主元分析,得到的主元分量作为支持向量机的特征量输入。实验结果表明,该方法具有良好的分类性能。     

High-performance modeling acoustic and elastic waves using the parallel Dichotomy Algorithm

A high-performance parallel algorithm is proposed for modeling the propagation of acoustic and elastic waves in inhomogeneous media. An initial boundary-value problem is replaced by a series of boundary-value problems for a constant elliptic operator and different right-hand sides via the integral Laguerre transform. It is proposed to solve difference equations by the conjugate gradient method for acoustic equations and by the GMRES(k) method for modeling elastic waves. A preconditioning operator was the Laplace operator that is inverted using the variable separation method. The novelty of the proposed algorithm is using the Dichotomy Algorithm [26], which was designed for solving a series of tridiagonal systems of linear equations, in the context of the preconditioning operator inversion. Via considering analytical solutions, it is shown that modeling wave processes for long instants of time requires high-resolution meshes. The proposed parallel fine-mesh algorithm enabled to solve real application seismic problems in acceptable time and with high accuracy. By solving model problems, it is demonstrated that the considered parallel algorithm possesses high performance and efficiency over a wide range of the number of processors (from 2 to 8192).     

Potential-based reduced Newton algorithm for nonlinear multiphase flow in porous media

We present a phase-based potential ordering that is an extension of the Cascade ordering introduced by Appleyard and Cheshire [John R. Appleyard, Ian M. Cheshire, The cascade method for accelerated convergence in implicit simulators, in: European Petroleum Conference, 1982, pp. 113–122]. The proposed ordering is valid for both two-phase and three-phase flow, and it can handle countercurrent flow due to gravity and/or capillarity. We show how this ordering can be used to reduce the nonlinear algebraic system that arises from the fully-implicit method (FIM) into one with only pressure dependence. The potential-based reduced Newton algorithm is then obtained by applying Newton’s method to this reduced-order system. Numerical evidence shows that our potential-based reduced Newton solver is able to converge for time steps that are much larger than what the standard Newton’s method can handle. In addition, whenever standard Newton converges, so does the reduced Newton algorithm, and the number of global nonlinear iterations required for convergence is significantly reduced compared with the standard Newton’s method.     

流形判别分析和支持向量机的恒星光谱数据自动分类方法

尽管经典的分类方法支持向量机SVM在天文学领域广泛应用,但其只考虑类间的绝对间隔而忽略类内的分布性状,因而分类性能有待于进一步提升。鉴于此,提出一种新颖的基于流形判别分析和支持向量机的恒星光谱数据自动分类方法。该方法引入流形判别分析的两个重要概念：基于流形的类内离散度M_W和基于流形的类间离散度M_B。所提方法找到的分类面同时保证M_W最小且M_B最大。可建立相应最优化问题,然后将原最优化问题转化为QP对偶形式求得支持向量和判别函数,最后利用判别函数判断测试样本的类属。该方法的最大优势在于进行分类决策时,不仅考虑样本的类间信息和分布特征,而且还保持了各类的局部流形结构。SDSS恒星光谱数据上的比较实验表明该方法的有效性。     

Projective geometry and special relativity

Some concepts of real and complex projective geometry are applied to the fundamental physical notions that relate to Minkowski space and the Lorentz group. In particular, it is shown that the transition from an infinite speed of propagation for light waves to a finite one entails the replacement of a hyperplane at infinity with a light cone and the replacement of an affine hyperplane – or rest space – with a proper time hyperboloid. The transition from the metric theory of electromagnetism to the pre‐metric theory is discussed in the context of complex projective geometry, and ultimately, it is proposed that the geometrical issues are more general than electromagnetism, namely, they pertain to the transition from point mechanics to wave mechanics.     

Preconditioning techniques for iterative solvers in the Discrete Sources Method

Different preconditioning techniques for the iterative method MinRes as solver for the Discrete Sources Method (DSM) are presented. This semi-analytical method is used for light scattering computations by particles in the Mie scattering regime. Its numerical schema includes a linear least-squares problem commonly solved using the QR decomposition method. This could be the subject of numerical difficulties and instabilities for very large particles or particles with extreme geometry. In these cases, we showed that iterative methods with preconditioning techniques can provide a satisfying solution.In our previous paper, we studied four different iterative solvers (RGMRES, BiCGStab, BiCGStab(l), and MinRes) considering the performance and the accuracy of a solution. Here, we study several preconditioning techniques for the MinRes method for a variety of oblate and prolate spheroidal particles of different size and geometrical aspect ratio. Using preconditioning techniques we highly accelerated the iterative process especially for particles with a higher aspect ratio.     

Accelerated Block Preconditioned Gradient method for large scale wave functions calculations in Density Functional Theory

An Accelerated Block Preconditioned Gradient (ABPG) method is proposed to solve electronic structure problems in Density Functional Theory. This iterative algorithm is designed to solve directly the non-linear Kohn–Sham equations for accurate discretization schemes involving a large number of degrees of freedom. It makes use of an acceleration scheme similar to what is known as RMM-DIIS in the electronic structure community. The method is illustrated with examples of convergence for large scale applications using a finite difference discretization and multigrid preconditioning.     

基于能量色散X射线荧光光谱的鱼粉产地溯源方法研究

鱼粉是一种在养殖业中占有重要地位的高蛋白饲料原料。我国对鱼粉的市场需求很大,但不同产地的鱼粉存在品质差异的问题。为保证鱼粉品质安全,建立鱼粉产地溯源系统具有非常重要的意义。能量色散X射线荧光光谱根据元素辐射X射线荧光光子能量不同,能够检测样品矿物质元素种类和含量。鱼粉所含矿物质元素种类和含量会因鱼粉产地不同而存在差异,因此提出采用能量色散X射线荧光光谱(EDXRF)法对鱼粉进行扫描检测来获得鱼粉的元素信息,将原始光谱进行预处理后,采用鲸鱼算法改进的自适应净信号权重局部超平面方法识别鱼粉样品的光谱向量,从而对其产地进行溯源判别。首先对产地来自辽宁和浙江的51份鱼粉样品进行压片,并在EDXRF谱仪的检测程序中设置不同的滤光片,得到51组(每组6条光谱)光谱。然后对光谱进行预处理,采用基于自适应迭代重加权惩罚最小二乘法算法（airPLS）进行基线校正,从而消除基线漂移的影响,提高精度。采用小波变换对光谱进行平滑,去除光谱曲线的高频噪声。选取每个鱼粉样品6条光谱的有效区段,计算谱峰面积,获得代表样品矿物质元素含量的16维向量。最后采取鲸鱼算法对自适应净信号权重局部超平面(ANWKH)方法的关键参数（近邻数、主成分数、调节参数）进行最优选择,再利用寻找到的最优参数建立自适应净信号权重局部超平面模型,随机选取每个产地鱼粉样品的70%作为训练集,30%作为测试集进行鱼粉产地判别。鱼粉样品分别来自辽宁和浙江两个产地,经预测模型识别正确率分别为94.3%和100%,总正确率为97.3%,均高于人工寻找参数的自适应净信号权重局部超平面分类准确率。结果表明,基于能量色散X射线荧光光谱的鱼粉溯源方法能够准确地实现鱼粉产地溯源,经鲸鱼算法改进后的自适应净信号权重局部超平面方法能够寻找到最优参数,建立分类准确度更高的模型,为以后进行更加详细的国内外鱼粉产地溯源提供了参考。