基于域分解法的大规模有限元数值计算

描述了在微机并行计算机群上用域分解法对大规模工程问题进行有限元并行分析的方法．为了节省内存和计算时间，开发的系统使用了动态载荷配平和等级分布式数据管理技术．本系统对120万自由度以上的切口拉伸模型顺利地应用并进行了有效的静态弹性应力分析．     

时空转换思想与算法并行化

通过对求解最优化问题计算的４种并行化方法的剖析，分析了数学思维过程中如何应用时空转换，把一个复杂问题的求解分解为在多个时空上的并行计算．加深了对设计并行算法的思维过程和多时空变换的理解，     

一种基于分块的遥感影像并行处理机制

高性能计算的基础是集群体系下的大规模并行计算.遥感图像处理效率的提高,依赖于并行计算技术的运用.在分析了已有网格计算环境下分布式任务分配方法的基础上,针对远海遥感影像目标物数量相对较少的特点,从软件角度利用四叉树结构对目标区域进行划分,同时采用动态负载均衡的任务分配策略与并行计算的思想,提出了对影像进行并行处理的集群体系任务分配算法模型,实验表明该集群体系下任务分配模型能有效提高图像并行处理的速度.     

基于集群系统的并行图像灰度匹配

针对传统数字图像处理中匹配方法虽然精确度高,但计算量大、时间长等特点,将基于MPI（Message Passing Interface）的集群并行处理引入到图像灰度匹配中,对待匹配图像采用数据分割处理,而将传统的图像灰度匹配算法进行并行化改进,结合并行处理对图像灰度匹配进行并行实现．实验结果表明：并行化处理能显著地缩短灰度匹配时间,达到较高的加速比和效率,对进一步研究基于集群系统下的并行图像处理有一定的指导意义．     

分支定界法及其自组织异步并行实现

在讨论分支定界法的并行计算的基础上，就分支定界法求解分段线性规划问题提出了一种具有自组织功能的并行计算过程，并给出了能提高并行效率的异步并行计算的实施方案．     

求解二维对流扩散方程的交替分带并行算法

根据saul’yev型非对称差分格式和Crank-Nicolson差分格式对二维的对流一扩散方程构造了一类新的并行算法，即交替分带的Crank-Nicolson方法．该方法具有并行性质，可以在高性能的并行计算机上直接计算，稳定性好．数值实验表明，该方法有很好的精度．     

一类椭圆型变分不等式的修正代数多重网格解法及并行计算

提出了一种修正的代数多重网格解法,来求解具有对称二阶椭圆算子的变分不等式的有限元离散问题.该方法基于离散椭圆型变分不等方程的线性互补性,运用积极集策略,对Gauss-Sidel光滑迭代后的近似解进行一个后处理,以满足不等式约束,从而解决了标准代数多重网格法在求解自适应网格上的变分不等式时不收敛的问题.数值实验表明了该算法在一致网格和h-自适应网格上的计算有效性和健壮性.为了减少计算时间,根据该修正算法内在的并行度,提出了一个并行计算格式,数值结果给出了该并行的加速比和效率.     

有限型多阶段决策问题的并行算法

讨论了在ＭＩＭＤ并行系统上，基于嘉量原理的摹矩阵连摹乘积求多阶段有向图最优路的并行算法．给出了选择顺推方式或逆推方式计算连摹乘的一个计算过程，提出了一个分派到各台处理机的任务基本均衡的ｐ一分划算法，并详细讨论了并行计算的实现，给出了数值试验实例．     

一个网络并行计算的性能预测模型

首先针对网络并行系统中的树状结构的计算提出了一个性能预测模型框架．在此框架的基础上，提出了一个针对分而治之并行程序设计范例的性能预测模型，并给出了应用实例．还讨论了如何使用这一模型评估性能以获得最佳计算规模．     

求解带状线性方程组的并行分割算法

讨论了求解带状线性方程组的并行分割算法．对影响算法并行效率的约化方程组采取了在多台处理机上重复求解的方法，减少了数据的通信次数，提高了算法的并行效率．算法在一些新的并行计算机系统上使用，达到高并行效率．     

“格网索引+MapReduce”策略下的地理国情统计分析研究

地理国情统计分析是深度研究地理国情普查数据的首要前提.针对现有单机集中式数据存储与处理方式存在耗时长、效率低甚至不支持的问题,设计了"格网索引+MapReduce"策略,基于规则格网设计普查数据文件的分块组织与分布式存储方式,研制了格网索引与空间分析相结合的双层过滤机制,构建基于MapReduce的地理国情并行统计算法.最后,与无索引MapReduce、ArcGIS平台进行性能对比测试,结果表明:"格网索引+MapReduce"方法的统计效率远高于ArcGIS平台,对无索引MapReduce方法亦有明显的效率优势,研究拟为地理国情普查数据的高性能、多类型、大批量统计分析提供优选方案.     

并行Pareto多目标演化算法

提出并实现了一个并行Pareto多目标演化算法(PPMEA)，PPMEA算法是一个通过演化算法来解决基于Pareto的多目标优化问题的并行计算模型。在这个算法中，采用了并行演化算法中常用的全局并行模型和粗粒度并行岛模型。构成每个岛的子群体以不同的杂交概率和变异概率各自独立的演化，但是每隔一定的代数它们要交换外部集中的个体。标准测试函数的数值实验结果表明，所提出的算法能够使找到的解集快速收敛到Pareto非劣最优目标域，并且解集沿着Pareto非劣最优目标域有很好的扩展性。     

求解函数优化问题的两种异步并行算法

对子空间搜索法（一类多父体重组搜索策略）与群体爬山法相结合的一种随机搜索新算法即郭涛算法的特点进行了分析与实例验证，并在此基础上提出两种异步并行算法，以适应各种类型的并行与分布计算环境。以Bump函数的优化问题为例在超级并行计算机上作了并行数值试验，得到了迄今最好的结果。     

面向Saber算法的并行乘法器

随着量子计算的发展, 现有密码系统的安全性将受到严重威胁. Saber算法是抵御量子计算攻击的后量子密码方案之一, 但存在多项式商环上模乘占据运算开销过大的问题. 鉴此, 本文通过对Karatsuba算法和Schoolbook相乘方式的剖析, 提出一种面向Saber算法的并行乘法器设计方案. 该方案首先利用Karatsuba算法分解模乘运算的关键路径, 结合乘法复用和加法替换的策略减少硬件开销, 然后采用并行运算电路压缩关键运算路径时长, 最后在TSMC 65nm工艺下, 利用Modelsim和DC软件仿真验证. 结果表明 该方案运算时长为137个时钟周期, 与传统方式相比速度提升46.50%, 功耗为87.83mW, 面积为927.32×103 ?m2.     

区域法立体匹配的实时性问题研究

立体匹配的一个关键问题是计算量大，实时性难以保证，作者从两个方面着手对立体匹配算法进行优化，首先是在算法结构上，应用盒滤波技术消除了冗余计算；其次在实现上，针对Intel Pentium4处理器的特性，从存储器组织和高速缓存的利用，SSE2多媒体扩展指令的应用以及基于超线程技术的并行处理等三个方面进行优化实现。实验结果表明，所提出的算法在实时性上有了很大的提高。     

基于特征系统实现算法的嵌入式桥梁远程索力检测系统

设计了一个基于模态分析技术的嵌入式索力检测系统.其选择使用具有较好性能及计算精度的特征系统实现算法识别拉索的各阶模态频率,并利用基于频域平滑的重采样技术和随机减量技术对振动信号预处理以得到自由响应信号;基于ARM芯片和Linux平台,使用嵌入式J2SE技术开发实现了监测系统,并进行了实际工程应用测试.结果表明:在嵌入式系统中实现的预处理算法和特征系统实现算法能够较精确地识别出大多数情况下拉索振动信号的基频值,并据此计算出索力值,设计的嵌入式索力检测系统具有有效性和实用性.     

电路参数对外电极气体放电过程影响的计算机分析

本文通过对外电极气体放电物理过程的计算机模拟,研究了一些主要电学参量(包括电源电压、外电路阻抗、介质层电容和介质层上的壁电荷等)对放电过程的影响.文中给出了关于放电电流、辐射亮度和电功损耗等项放电特性随外电路阻抗变化的一维数值分析实例.     

非齐次泊松过程模型的参数计算方法

在软件可靠性分析中，应用最大似然估计方法估计三参数非齐次油松过程模型的参数时，所得到的方程组出现奇异性．直接求解存在很多困难．本文针对这种奇异性，采用区间优选法解决了这一问题，并实现了计算机自动求解．     

解线性最小二乘问题的一个新并行算法

讨论了求解无约束线性最小二乘问题的一种并行单纯形法以及对它的改进算法并行共轭梯度—单纯形法 .算法本身具有很强的并行机制 ,能够充分地发挥并行机快速省时的特点 .本文也对算法做了理论分析 ,对算法的收敛性给予了证明 (在二维情形下 ) .最后做了数值实验 (由于软硬件条件的限制 ,并行算法未能在并行计算机上实现 ,鉴于这种情况 ,我们所做的数值实验均是在串行机上完成的 )     

金属损伤演化方程和层裂准则的确定

文中由唯象分析和细观统计相结合的方法给出了一种新的损伤演化方程．对两种金属，在试验结果和内变量理论的基础上得到了计及损伤的热-粘塑性本构关系．用有限差分数值计算研究了应力波传播规律、损伤发展及层裂．通过自由面速度历史的数值模拟，并基于计算结果与试验结果间的最佳一致性，得到了损伤演化方程和层裂准则中的材料参数．