基于GPU的海面实时仿真的研究与实现

海面的仿真研究不仅在计算机图形学领域具有重要的意义,同时对于水力学、流体力学、波动力学、海洋学等都具有重要的实际意义.本文采用基于海洋统计和经验的模型,该模型采用大量正弦波的叠加来模拟海面,通过FFT合成一个类似海浪谱分布的高度场;通过实时纹理映射技术实现水面的反射和折射,从而增强水波动画的真实感;充分利用图形处理单元（Graphics Processing Unit,GPU）提供的可编程特性及强大的计算能力,用GPU来提高水面绘制速度,实现海面实时绘制.     

基于GPU的弹性图像配准方法

通常的弹性配准技术因其计算强度大,消耗时间长,难以满足实时应用的要求．新一代图形处理器（GPU）以其用户友好的可编程性和出色的并行计算能力,为解决该问题提供了新的途径．根据GPU的自身特点,以薄板样奈插值作为变换模型,构建了弹性配准计算平台．对二维单模态和多模态的两组图像进行实验,结果表明,相比于CPU,利用GPU可以更为迅速地获得变换参数,对于大尺寸、高分辨率或者多局部形变的图像,GPU的处理速度超出CPU 1个数量级以上．     

基于CUDA平台的时域有限差分算法研究

文章针对传统时域有限差分(FDTD)算法的不足,以图形加速卡为核心,通过理论分析和数值模拟,研究并实现了基于CUDA平台的FDTD并行算法。CUDA是最新的可编程多线程的通用计算GPU模型,由于FDTD算法在空间上具有天然的并行性,因此非常适合在GPU上实现并行算。文章描述了在CUDA编程模型上的FDTD算法的设计以及优化过程,并通过数值仿真实验结果证明了基于GPU的并行FDTD算法可以大大减少计算时间,基于GPU加速已成为电磁场数值计算的研究热点之一。     

基于图形处理器的格子Boltzmann方法计算

由于图形处理器(GPU)最近几年迅速发展,基于GPU的计算作为一个新的研究方向已经引起越来越多人的关注.在综述国内外最新文献的基础上,从介绍GPU的高性能开始,分析GPU本身的特性,介绍GPU的计算模型并分析其流水线结构,阐述如何对GPU进行编程,并初步实现基于GPU的格子Boltzmann方法（LBM）计算.     

基于网格自适应加密技术的 GPU 高效运行实现研究

针对传统解算器未能实现 GPU 上运行网格自适应加密过程，造成 GPU 与 CPU 之间繁琐的数据交换的问题，本文发展优化了一种 GPU 加速的基于非结构自适应加密网格的解算器 VA2DG。利用加密网格表的方式实现网格自适应加密过程在 GPU 上高速运行，并通过原子操作并行生成网格加密表，对废弃的网格及时回收，节约存储空间，加快运行速度。     

基于多GPU的深层神经网络快速训练方法

近年来,深层神经网络(deep neural network,DNN)被成功应用于语音识别领域,成为一种很具发展潜力的语音识别模型。然而,由于其训练算法复杂度高,随着训练数据和网络规模增大,DNN模型训练将非常耗时。为提高DNN的训练效率,该文研究了基于多图形处理器(graph-ic processing unit,GPU)的DNN快速训练算法。在TIMIT数据集上的音素识别实验显示:在基本保证识别性能的前提下,优化后的DNN快速训练方法在4个GPU下训练速度相比单GPU有约3.3倍的提升。实验结果表明该快速训练方法可以显著提升DNN模型的训练速度。     

Co-OLAP:CPU&GPU混合平台上面向星形模型基准的协同OLAP（英文）

当前GPU(图形处理器),即使是中端服务器配置的中端GPU也拥有强大的并行计算能力.不同于近期的研究成果,中端服务器可能配置有几块高端CPU和一块中端GPU,GPU能够提供额外的计算能力而不是提供比CPU更加强大的计算能力.本文以中端工作站上的CoOLAP(协同OLAP)为中心,描述如何使中端GPU与强大的CPU协同以及如何在计算均衡的异构平台上分布数据和计算以使Co-OLAP模型简单而高效.根据实际的配置,基于内存容量,GPU显存容量,数据集模式和订制的AIR(数组地址引用)算法提出了最大高性能数据分布模型.CoOLAP模型将数据划分为驻留于内存和GPU显存的数据集,OLAP计算也划分为CPU和GPU端的自适应计算负载来最小化CPU和GPU内存之间的数据传输代价.实验结果显示,在SF=20的SSB(星形模型基准)测试中,两块至强六核处理器的性能略优于一块NVIDA Quadra 5 000GPU(352个cuda核心)的处理性能,Co-OLAP模型可以将负载均衡分布在异构计算平台并使每个平台简单而高效.     

Co-OLAP:CPU&GPU混合平台上面向星形模型基准的协同OLAP

当前GPU(图形处理器),即使是中端服务器配置的中端GPU也拥有强大的并行计算能力.不同于近期的研究成果,中端服务器可能配置有几块高端CPU和一块中端GPU,GPU能够提供额外的计算能力而不是提供比CPU更加强大的计算能力.本文以中端工作站上的Co-OLAP(协同OLAP)为中心,描述如何使中端GPU与强大的CPU协同以及如何在计算均衡的异构平台上分布数据和计算以使Co-OLAP模型简单而高效.根据实际的配置,基于内存容量,GPU显存容量,数据集模式和订制的AIR(数组地址引用)算法提出了最大高性能数据分布模型.Co-OLAP模型将数据划分为驻留于内存和GPU显存的数据集,OLAP计算也划分为CPU和GPU端的自适应计算负载来最小化CPU和GPU内存之间的数据传输代价.实验结果显示,在SF=20的SSB(星形模型基准)测试中,两块至强六核处理器的性能略优于一块NVIDA Quadra 5 000GPU(352个cuda核心)的处理性能,Co-OLAP模型可以将负载均衡分布在异构计算平台并使每个平台简单而高效.     

基于AVX2指令集的深度学习混合运算策略

由于图形处理器(GPU)内存容量有限,其所能承载的深度学习网络模型规模受到很大限制。该文提出了一种深度学习混合运算策略,借助于Intel新的单指令多数据AVX2指令集,充分挖掘CPU对GPU的辅助支撑潜力。为节省GPU内存,将中间数据规模较大的网络层放在CPU端计算,并通过AVX2指令集提高CPU端的计算效率。核心技术点包括网络模型的切分与协调、基于AVX2指令的应用代码矢量化等。上述策略最终在Caffe上实现。在包括CIFAR-10、 ImageNet在内的典型数据集上的实验结果表明:采用混合运算策略后,Caffe能够正常运行更大型神经网络模型,并保持较高的执行效率。     

配电网的回路阻抗法潮流计算与仿真可视化

提出了一种用于配电网快速潮流计算和仿真信息可视化的新方法:结合十字链表与关联矩阵,给出了阻抗矩阵自动生成算法,并可以任意顺序求解各支路电流和各内节点电压;提出了基于right-looking LU分解法的并行高斯消去算法,利用GPU(图形处理器)加速求解复系数回路阻抗方程组;采用GIS(地理信息系统)和虚拟现实技术,对潮流计算结果进行仿真可视化.仿真算例表明,该方法对节点编号无特殊要求,适用于有环、无环的配电网潮流计算,具有计算速度快、精度高、仿真结果显示直观形象的优点.     

全球定位技术与精细农业

介绍了全球定位系统 (GPS)星座的建设与发展及GPS系统的组成 ,阐述了GPS技术的基本工作原理和方法 ,美国对其相关政策的变化及其最新进展情况 ;另一方面 ,从引入数字地球技术和世界可持续发展的战略思想出发 ,介绍了正在兴起的令世人关注的精细农业技术 ,阐明了其思想体系 ,基本技术及实施状况 ,并概述了其在国内外的发展现状和发展趋势 ,以及GPS技术在现代农业中的重要应用和发展前景     

可编程GPU技术的应用研究

本文主要介绍了GPU的工作原理和技术支持,研究了利用可编程GPU的体绘制技术,分析了利用可编程GPU进行图像编码与实时绘制的一种方法和算法．     

基于数据融合的高效可靠智能电网通信技术

随着智能电网的大规模部署,传感器等终端设备将会大量增加。面对随之产生的海量数据,高效可靠的通信方式成为新时代智能电网研究的热点。针对智能配电网中通信网络复杂、工作环比较混乱、通信点多的问题,本文提出了基于数据融合的新型融合组网方案。首先,采用边缘计算和有线无线相结合的新型融合组网方式,提高了组网融合的性能;然后结合了基于最佳权重分配的数据融合算法解决了数据冗余的问题,降低了能耗。最后通过理论分析和实验仿真验证了本文基于数据融合的新型融合组网方案的有效性,在性能上与传统加权算法对比更加优越。     

紫砂制品表面工艺研究

求文通过对紫砂制品表面工艺的研究，提出了较为理想的紫红色化妆土的配方，获得了良好的色彩和光泽度，并对其它色化妆土的组成及影响因素作了一定的探讨。     

基于耦合气候系统模式的中全新世黄、东海海表通量分析

对中全新世(6,ka时期)海洋和气候的研究可加深人们对现阶段气候变化和海洋环境的认识,为预测未来海洋与气候环境变化提供一个重要参照.文章分析一个耦合气候系统模式FGOALS-s2.0的模式结果,首先对其工业革命前(0,ka时期)东亚地区夏季降水及冬、夏季10,m风场的模拟结果进行评估,然后进一步对中全新世和工业革命前黄、东海海表大气强迫的季节变化进行了对比.结果显示:模式模拟出0,ka时期东亚夏季降水从东南洋面至西北内陆减少的空间分布特点,冬、夏季10,m风场亦与观测大体一致;6,ka时期夏季,黄、东海风速较0,ka时期增大约0.8,m/s,16%左右;黄海风应力旋度值为正,东海为负,与0,ka时期相比旋度绝对值均增大;同时,两海区接收的太阳短波辐射较0,ka时期均增加,短波辐射的差异是中全新世夏季黄、东海海表的净热吸收增加的主要因子.6,ka时期冬季,黄、东海北风加强,东海增加量在0.5~1.0,m/s,幅度约为10%,较黄海更为明显;两海区在冬季的净热释放也较0,ka时期增大,东海释放更甚;冬季黄、东海风应力旋度较0,ka时期则无太大差别.研究表明,由于6,ka时期太阳辐射季节循环的改变,造成了黄、东海夏季风增强,海表净热通量也发生相应变化,该时期大气强迫场的变化可能会使黄、东海表层水温分布趋势发生较大改变,进而影响陆架环流格局.     

网格技术研究与应用综述

在阐述网格基本概念及其特点的基础上,讨论了网格的标准并详细介绍了美国、欧洲和中国的大型网格研究计划和网格技术当前的研究状况.     

关于网格环境下电子商务的展望

伴随着互联网技术的迅速发展，电子网格应运而生。电子商务的发展和普及在局部区域存在着资源缺乏的问题，而资源共享则应是解决这一问题的重要方法，因此，针对网格环境下电子商务活动的分析，探讨电子商务应用的新模式——电子外包，将为电子商务的发展提供新的运作模式。     

海洋垂直混合系数对大洋环流影响的敏感性研究

利用美国地球流体实验室的Modular Ocean Model(MOM4)模式构建了一组全球实际大洋环流实验,以检验海洋环流形势及温度结构对海洋垂直混合系数的敏感性,并仔细分析了各实验中温度方程中各项的变化,讨论了垂直混合系数改变对海洋环流形势影响的物理机制。实验结果表明,海洋垂直混合系数对海温的空间分布和海洋流场结构都有很大影响,这种影响在赤道温跃层附近表现得最为明显。这说明大洋环流对垂直混合强度的变化是相当敏感的。一般来说,在混合系数取值大的实验中大洋中上层温度的垂直和水平梯度都较小,相应的南北赤道流强度较强,赤道潜流和南北赤道逆流强度较弱,在混合系数取值小的实验中大洋中上层的温度梯度较大,此时南北赤道流强度较弱,赤道潜流和南北赤道逆流强度较强,赤道流系的各分支在范围上也有相应变化。