NeuDATool：支持GPU硬件加速和计算机集群跨节点并行的开源中子散射数据分析软件

实验势精修是20世纪80年代英国散裂中子源无定型材料组开发的用于分析中子散射实验数据的软件. 实验势精修的目标是根据中子散射数据重建样品的三维原子结构. 在过去的几十年，实验势精修被广泛用于中子散射实验数据分析，为实验用户提供了可靠的分析结果. 但是实验势精修是基于共享内存并行计算(OpenMP)的Fortran程序，不支持计算机服务器集群跨节点并行加速和GPU加速；这限制了它的分析速度. 随着计算机服务器集群的广泛建设和GPU加速技术的普遍使用，有必要重新编写EPSR程序以提高运算速度. 本文使用面向对象的C++语言，开发了一套实现EPSR算法的开源软件包NeuDATool；软件通过MPI和CUDA C实现了计算机集群跨节点并行和GPU加速. 使用液态水和玻璃态二氧化硅的中子散射实验数据对软件进行了测试. 测试显示软件可以正确重建出样品的三维原子结构；并且模拟体系达到10万原子以上时，使用GPU加速可以比串行的CPU算法提高400倍以上的模拟速度. NeuDATool为中子实验用户尤其是对熟悉C++编程并希望定义特殊分析算法的实验科学家提供了一种新的选择.     

p-adic超几何函数与Dwork超曲面上的有理点

p-adic超几何函数是经典的Gauss超几何函数在有限域上的模拟,与许多数论问题都有联系.设Fq是q元有限域,λ∈Fq,n为正整数.本文研究了Dwork超曲面Dλ^n:x1^n+x2^n+…+xn^n=nλx1x2…xn及其推广形式上的Fq-有理点,并在n与q(q-1)互素时给出了由p-adic超几何函数表示的各种Fq-有理点个数的公式,从而修正和改进了Barman与Goodson等人的结论.     

基于粒子滤波和人工势场法的放射源搜寻方法

针对放射源搜寻过程中难度大、定位精度低等问题，提出了一种适用于移动机器人的自主寻源方法。该方法利用移动机器人搭载辐射探测器采集的剂量计数值，根据γ射线的衰减规律建立辐射衰减模型；在机器人前进的过程中利用粒子滤波算法对放射源的参数进行实时估计；采用高斯分布函数对重采样后的粒子进行自适应更新，保证重采样后的粒子具有多样性；根据辐射环境创建机器人路径规划模型，采用人工势场法规划机器人的自主寻源路径。实验在Matlab下进行了仿真验证，结果表明，该方法在有遮挡环境下能够搜寻到未知的单点源，同时自适应更新能够提高算法的稳定性，缩小寻源误差。     

传输线方程的高精度龙格−库塔数值求解方法

提出了一种求解传输线方程的高精度龙格-库塔(RK)方法。此方法在空间上采取高阶泰勒展开,提高了对空间微分的近似精度,减少了数值色散所带来的误差。与传统的时域有限差分法(FDTD)方法相比,在每波长采样数相同时,RK方法的计算精度更高。同时,根据Taylor模型,对外界平面波激励源进行离散,成功利用RK方法对外部场激励传输线进行求解,扩大了龙格-库塔方法在求解传输线方程时的应用范围。通过编程对平面波辐照下无限大地平面上的单导体与双导体的算例分别应用FDTD方法与RK方法进行了计算,验证了RK方法的正确性。结果表明同等计算条件下RK方法的计算精度更高。     

Adaptive integral sliding mode control with payload sway reduction for 4-DOF tower crane systems

Nonlinear Dynamics - An adaptive integral sliding mode control (AISMC) method with payload sway reduction is presented for 4-DOF tower cranes in this paper. The designed controller consists of...     

Global Regularity of the Logarithmically Supercritical MHD System in Two-dimensional Space

In this paper, we study the global regularity of logarithmically supercritical MHD equations in $2$ dimensional, in which the dissipation terms are $-\mu\Lambda^{2\alpha}u$ and $-\nu\mathcal{L}^{2\beta} b$. We show that global regular solutions in the cases $0<\alpha<\frac{1}{2},\beta>1,3\alpha+2\beta>3$.     

Microelectromechanical Systems for Nanomechanical Testing: Electrostatic Actuation and Capacitive Sensing for High-Strain-Rate Testing

Experimental Mechanics - There have been relatively few studies on mechanical properties of nanomaterials under high strain rates, mainly due to the lack of capable nanomechanical testing devices....     

一种轿车车轮应力状态测量与分析方法

基于台架应变测试试验方法,研究轿车车轮在疲劳试验中的应力状态。结果表明:车轮的径向疲劳试验时,轮胎会对车轮的载荷产生较大的影响,轮胎与转鼓的挤压变形以及正反转动都会对车轮的应力状态产生影响;车轮径向疲劳试验时,最大应变出现在轮辋与轮胎接触位置沿车轮圆周方向,而在靠近轮心位置的应变较小;车轮弯曲疲劳试验时,最大应变出现在轮辐靠近轮心的位置,最大应变出现在轮辐的长度方向;不同的载荷对车轮应变的变化规律并没有影响,但是会对最大和最小峰值产生影响。     

VEGA: visual comparison of phylogenetic trees for evolutionary genome analysis (ChinaVis 2019)

In the field of evolutionary genome analysis, biologists seek to identify important genes or chromosome regions by comparing phylogenetic trees and analyzing the mutation at which locus might affect phenotypic traits. Unfortunately, the tree comparison and accompanying analysis are often performed manually. In this paper, we characterize the workflow of evolutionary genome analysis and present a task analysis for the fundamental questions asked by biologists during the analysis procedure. We propose two algorithms to enable quantitative tree comparison. One is to measure the differences between corresponding leaf nodes on two trees, and the other is to compute the classification inconsistency of each leaf node by comparing tree structure with a given biological classification. Configuring with the obtained difference and inconsistency, we present a visual analysis system, visual comparison of phylogenetic trees for evolutionary genome analysis, which not only enables biologists to intuitively explore trees but also identify locus which affects their traits by comparing SNP variants of selected leaf nodes. We conclude with case studies from two biologists who used our system to augment their previous manual analysis workflow and demonstrate that our system can reveal more insight.