基于随机并行梯度下降方法的动态光束净化实验研究

高能激光系统中通常包含光束净化装置以对激光器出射光束的波前畸变进行连续校正.为研究随机并行梯度下降自适应光学方法在光束净化问题上的可行性,按算法运行时序连续改变37单元变形镜的面形,以在实验光路中引入高能激光器输出光束的常见动态波前畸变,同时采用随机并行梯度下降算法控制同一变形镜对此动态畸变进行校正.实验结果显示,在事先消除系统初始像差的情况下,系统分别以1 kHz和2 kHz的模拟迭代速率工作时,激光束的动态像差都得到了充分抑制,光束质量在整个校正时段内始终维持在较好水平.这表明随机并行梯度下降自适应光学方法应用在光束净化系统中是可行的.     

并行共焦显微探测高精度表面坐标信息获取方法

并行共焦显微术能够同时测量多个被测点,大大提高了测量效率,但同时也引入了较大的轴外点像差.已有的数据处理手段不能消除轴外光斑的横向偏移.针对其缺陷,提出了中心扩散法和光强重组法来获取被测光斑的光强位移曲线.实验结果表明,中心扩散法和光强重组法基本消除了轴外点光斑10 μm左右的横向偏移;与现有方法比较,这两种方法还将系统的测量稳定性分别提高了2倍和5倍,满足了并行共焦显微系统高精度快速测量的要求.     

三维面向对象的并行粒子模拟程序PLASIM3D

设计了基于区域分解的三维粒子模拟的并行算法,基于消息传递环境(MPI)编制了三维面向对象的并行粒子模拟程序PLASIM3D(PlasmaSimulator分别取前3个字母,3D表示三维).对激光与低密度等离子体薄靶相互作用问题作了粒子模拟计算,验证了该并行程序.最后在高性能并行机上测试并分析了并行性能,获得了接近线性的加速比.     

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。     

数值解自由交界面问题的一种并行迭代法

给出一种数值解自由交界面问题的异步迭代算法．它把交替相截断和区域分裂法结合起来，有利于避免困难的交界面计算，并且适合在多处理机系统上并行实现．     

融合改进梅尔谱特征和深信念网络的语音测谎算法

为实现非接触式谎言检测,特提出了以语谱特征为线索,结合深度学习的谎言检测方法。为提取谎言中微颤抖所引起的语谱局部能量变化,算法先对梅尔频谱进行了Hu矩处理,然后进行离散余弦变换去除相关性。该特征利用了Hu矩的正交不变性和平移不变性,能较好的体现出语谱中局部能量的集中方式。然后将所提取的特征作为改进深信念网络输入进行谎言识别。为提高受限玻尔兹曼机的并行回火训练算法中相邻温度链之间的交换率,训练算法先对Markov链的状态能量进行等能量的划分,使得每个能量环内的状态具有相似的能量,然后再进行交换以提高交换率从而优化整个网络的训练。在Columbia-SRI-Colorado数据库上的实验表明,谎言识别率达到了71.47%,比梅尔倒谱系数特征的识别率提高了3%,比传统的BayesNet分类算法提高了7%。      

基于JASMIN的并行CP-FDTD建模与屏蔽效能评估应用

时域有限差分(FDTD)中采用环路法(CP)进行复杂金属细缝结构建模,可突破细缝结构对空间步长的约束而大大减少计算资源的消耗。提出CP-FDTD在大规模并行化平台的建模方法,通过对工程金属细缝结构自动建模以及对CP算法的自动适配,实现CP-FDTD的并行化处理。利用所开发的并行CP-FDTD算法分析了开不同工程细缝金属腔在0.05~3.00 GHz内的电磁屏蔽效能,结果表明所开发的具有金属细缝建模功能的并行化CP-FDTD自动适配处理技术,与加密网格的传统FDTD(fine-FDTD)计算结果吻合良好,且计算效率显著提升。     

基于GPU的GPS信号并行捕获

针对计算机中央处理器上串行实现GPS捕获算法耗时长的缺点,利用具有强并行处理能力的图形处理器设计实现了两种分别适用于不同载噪比信号的并行捕获算法以提高捕获速度。所提算法基于计算机统一设备架构的设计思想,采用了并行码相位搜索捕获策略,通过对GPS星座32颗卫星多通道、多频点的并行搜索实现了强信号捕获,而对弱信号则采用非相关积分法,通过对单颗卫星多时段、多频点的并行搜索再进行通道的串行处理来实现并行捕获。仿真结果表明:两种并行捕获算法比串行实现的捕获算法速度提高了10倍;采用非相干积分提高了弱信号捕获能力,对于载噪比为40 dB的10 ms中频数据,在保证捕获速度的同时,仍能够有效实现正确捕获。     

A new method to retrieve aerosol optical thickness from satellite images on a parallel system

A wide variety of algorithms have been developed to monitor aerosol burden from satellite images. Still, few solutions currently allow for real-time and efficient retrieval of aerosol optical thickness （AOT）, mainly due to the extremely large volume of computation necessary for the numeric solution of atmospheric radiative transfer equations. Taking into account the efforts to exploit the SYNergy of Terra and Aqua Modis （SYNTAM, an AOT retrieval algorithm）, we present in this paper a novel method to retrieve AOT from Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer （MODIS） satellite images, in which the strategy of block partition and collective communication was taken, thereby maximizing load balance and reducing the overhead time during inter-processor communication. Experiments were carried out to retrieve AOT at 0.44, 0.55, and 0.67μm of MODIS/Terra and MODIS/Aqua data, using the parallel SYNTAM algorithm in the IBM System Cluster 1600 deployed at China Meteorological Administration （CMA）. Results showed that parallel implementation can greatly reduce computation time, and thus ensure high parallel efficiency. AOT derived by parallel algorithm was validated against measurements from ground-based sun-photometers; in all cases, the relative error range was within 20%, which demonstrated that the parallel algorithm was suitable for applications such as air quality monitoring and climate modeling.     

Simple Scheme for Directly Measuring Concurrence of Two-Qubit Pure States in One Step

In the present work, a simple scheme for the direct measurement of the concurrence of two-qubit pure states is proposed. The scheme is based on trapped ions and only needs one step when the two identical pure states are given. The vibrational mode in our proposal is only virtually excited, which is important in view of decoherence.Furthermore, the scheme is feasible based on current technologies.