一类新的随机三项共轭梯度算法

针对经验风险最小化(ERM)这一无约束优化问题,使用随机优化算法.为了提高损失函数值的下降速度,考虑三项共轭梯度法的优点,提出一类新的随机三项共轭梯度算法.并将新算法与经典的随机梯度下降(SGD)类算法和已有的随机共轭梯度算法CGVR进行比较,数值结果表明新算法比SGD类算法在求解ERM问题上更有优势.     

基于随机梯度下降算法实现对环上量子游走的动态完全控制

寻找如何实现幺正量子操作是量子计算领域的基本问题，主要研究通过环上的离散时间量子游走实现任意幺正量子操作的可能.首先推广引入了特殊的环上的离散时间量子游走模型，并对模型实现任意量子操作的有效性进行了探讨.对于两量子比特的量子系统，给出了通用量子门集合与量子傅里叶变换的构造解.由于高维情况构造解较难精确给出，引入机器学习中常用的随机梯度下降算法，得以在高维系统近似实现所需要的幺正量子操作.此外，如对算法进行进一步微调，可以在位置空间上的实现任意的幺正量子操作以及两结果半正定算子测量.在高维情况下，这意味着通过控制两能级的硬币系统即可控制位置空间上大型系统，从而实现小系统对大系统的间接完全控制.这些任务的完成表明，基于随机梯度下降算法可以实现对整个环上量子游走过程的动态完全控制.     

基于马尔可夫随机场和模糊C-均值聚类的DTI图像分割算法

传统的模糊C-均值聚类(FCM)算法只考虑了图像灰度信息,未考虑图像的邻域信息,抗噪性能不够理想.为了充分利用图像空间信息,提出一种结合马尔可夫随机场(MRF)的自适应加权FCM改进算法.该算法根据局部密度判断像素在其窗口邻域范围内的离散种类,将MRF空间约束场和隶属度场的权重根据像素离散种类进行自适应变化,在消除噪声影响的同时,尽可能保留弥散张量成像(DTI)的图像细节信息.实验结果表明:该算法可以准确分割DTI图像,得到边缘清晰且细节信息保留良好的分割结果,与FCM算法以及MRF和FCM融合算法相比,其分割系数至少提高了3%,分割熵至少降低了2%,分割聚类效果得到提高,且分割系数和分割熵都不易受噪声幅度的影响.     

基于3D Voronoi模型形状不规则度组合梯度泡沫金属的动态冲击力学性能研究

泡沫金属的力学性能与其细观结构参数密切相关。四个形状不规则度参数梯度组合的3D Voronoi结构模型被用于开展动态冲击数值仿真实验,探究不同冲击速度下形状不规则度梯度组合类型对泡沫金属的变形特性、荷载-位移和能量吸收特性的影响。结果表明,冲击速率仅在临界速度范围内时对形状不规则度梯度组合模型的力学性能有明显影响,沿着冲击方向形状不规则度从小到大梯度组合的模型具有最优的能量吸收能力。     

信息几何研究进展

随着人工智能的不断深入，基于欧氏框架的数学理论无法有效地解决信息领域中的一些非线性和随机性问题，而信息几何是解决非线性和随机性问题的有效工具。基于黎曼几何的信息几何由于其在统计推断、信号处理、图像处理、神经网络、机器学习等领域的广泛应用，受到了人们的关注，成为热门的研究领域。经过几十年的发展，信息几何已经从最初鲜为人知的领域发展成为研究非线性、随机性复杂信息的重要工具。将对信息几何研究进展做一个综述。首先介绍信息几何的理论框架，包括对偶联络、流形上的测地距离、以及黎曼梯度等，然后简要介绍信息几何在统计推断、神经网络、控制系统领域、信号处理、机器学习等领域的应用，最后介绍信息几何的展望，期望对信息几何感兴趣的学者有所帮助。通过该综述，读者可以了解到信息几何的基本理论框架，了解到信息几何的重要应用场景，为解决信息领域中的瓶颈问题提供一定的启发。     

一种自适应步长的复合梯度加速优化算法

自适应步长加速(Adam)类算法由于其计算效率高、兼容性好的特点，成为近期相关领域的研究热点.针对Adam收敛速度慢的问题，本文基于当前梯度、预测梯度以及历史动量梯度，提出一种新型Adam类一阶优化算法——复合梯度下降法(C-Adam)，并对其收敛性进行了理论证明.与其他加速算法的区别之处在于，C-Adam将预测梯度与历史动量区别开，通过一次真实的梯度更新找到下一次迭代更精准的搜索方向.利用两组常用测试数据集及45钢静拉伸破坏实验的实验数据对所提算法进行验证，实验结果表明C-Adam与其他流行算法相比较具有更快的收敛速度及更小的训练损失.     

带裂纹功能梯度材料薄板SIFs分析的广义参数Williams单元

根据Williams级数位移场，仅考虑弹性模量E为坐标的函数，通过改变裂尖奇异区微单元刚度集成方式，推导建立了功能梯度材料薄板平面断裂分析的广义参数Williams单元新格式.结合含中心斜裂纹和边界裂纹的功能梯度材料薄板，分析了弹性模量E的分布形式、裂纹倾角及裂纹长度对裂尖应力强度因子的影响.算例结果表明:该方法能够直接且高效求解带裂纹功能梯度材料薄板的裂尖应力强度因子；当弹性模量E呈单调变化且其梯度与荷载方向平行或垂直时，分别会使中心斜裂纹两个裂尖的I型或II型应力强度因子值产生差异，而应力强度因子随裂纹倾斜角度的分布规律并不受弹性模量E的分布形式影响.     

海底泵举升系统回流管道内钻井液举升效率

海底泵举升系统是无隔水管钻井液回收(riserless mud recovery,RMR)钻井技术的核心设备,该系统将钻井液和钻屑通过回流管道泵送至钻井平台,能够有效解决深水钻井作业所遇到的泥浆密度窗口过窄的难题,同时能够降低对海洋钻井平台的要求。回流管道作为钻井液和钻屑返出海面的通道,其设计的合理性关系到整个举升系统能否有效运行。结合由钻井液和钻屑组成的混合流体在回流管道内的流动特性,建立回流管道内混合流体流动的控制方程,探究混合流体的流态判别方式,分析回流管道内钻井液举升效率的影响因素。研究成果有望为海底泵举升系统回流管道的设计提供理论依据。     

河北省承德地区大地热流

地温监测孔长期地温监测资料显示，承德市地区恒温带深度是20m，恒温带温度是9.9℃。结合承德上板城镇CD-01地热地质勘探孔测温资料，本文利用恒温带温度、井底温度数据，通过回归分析方法，获取了钻孔真实地温分布信息。采集CD-01钻孔90块岩心样品，测试了岩石热物性参数。CD-01钻孔大地热流计算结果是46.4 mW/m2，高于早期承德地区大地热流研究成果（44.8 mW/m2和30.1 mW/m2），但都低于我国大陆地区平均热流值（60.4±12.3 mW/m2）和全球大陆地区平均热流值（65.0±1.6 mW/m2），为低热流值，反映了承德地区的低热流背景。