基于多核并行计算技术的混合交通微观仿真

为提高混合交通微观仿真的运行速度,将多核并行计算技术应用于混合交通微观仿真中.提出混合交通微观仿真的并行化方法,包括基于对串行混合交通微观仿真中各个模块CPU运算时间的百分比分析,确定基于数据并行的任务分解方法,及结合多内核CPU架构特点确定Fork/Join的并行模式.提出基于多核技术的混合交通微观仿真的关键并行算法,包括初始路网分割算法、车辆穿越边界算法及动态负载平衡算法.通过仿真实验验证多核并行计算技术能够提高混合交通微观仿真的运行效率.     

一种利用互信息的多核并行医学图像配准算法

分析了利用互信息作为相似性测度进行医学图像配准的算法,给出了具体计算流程.针对其中互信息计算量大、耗时长的缺点,提出了一种运行于单机多核平台的快速并行配准算法.利用OpenMP(open multi-processing)构建了一个图像匹配的多核并行计算平台,并对配准程序中的互信息计算进行并行处理,最后完成配准.通过对图像匹配算法效率进行的评估实验,验证了多核并行计算技术能够提高医学图像配准的运行效率.结果表明,该方法既保证了配准精度,又能够较好解决配准速度慢的问题.     

大数据环境下的动态最短路径算法

数量庞大、类型复杂的海量数据给智能交通带来了新的挑战.文中对交通诱导中的动态最短路径问题进行了研究,提出了动态交通网络数学模型,在此基础上设计了考虑交叉口延时的动态最短路径算法,并使用当前流行的大数据技术,设计了基于Ha Loop MapReduce的动态最短路径并行计算模型,最后在连续流智能交通管控平台上对算法进行了测试.实验结果表明,文中设计的算法和基于大数据的并行计算模型可以有效地查找到大规模路网中的动态最短路径,同时能很好地满足实时性需求.     

一种改进的深度确定性策略梯度网络交通信号控制系统

交通信号系统控制着城市车辆运行秩序,其效率高低直接影响了社会经济的发展.以十字路口的交通信号控制系统为研究对象,基于深度确定性策略梯度网络DDPG提出了一种改进算法.结合交通环境的特点设计了特征增强和样本去重算法提高算法的性能.通过对实际交通系统运行情况进行调研,基于SUMO仿真环境搭建了交叉路口交通仿真平台.利用FEPG算法控制交通信号,实现了车辆的高效通行.实验结果表明,该算法能够有效地降低车辆等待时间,减少车辆的污染排放.     

求解旅行商问题的并行计算平台设计与实现

为有效提高混合优化算法对大规模旅行商问题实例的计算效果,开发了并行算法,提供了一个可视化并行计算平台.该平台可实现批量实例计算,调用Java相应的包实现SSH2协议,利用远程Linux命令实现任务提交,获取计算结果数据流,连接Excel实现计算结果统计,并将结果可视化.仿真结果表明:该方法可行,且性能优于相应的串行算法.     

基于多核的并行模拟退火放疗计划优化加速方法

为了满足图像导引(imaging guided radio therapy,IGRT)的实时四维适形调强逆向放疗计划在临床实施的需要,用一台HP桌面型工作站和OpenMP多线程库,试验了用多核并行计算技术实现的模拟退火逆向治疗计划快速全局优化算法,并将其应用在一个虚拟体模和4个临床病例的优化中。实验结果表明：基于多核的并行计算技术能大幅度提高逆向放疗技术的优化计算的效率;进一步选用更多核的并行计算机图像工作站,该技术可以满足目前大多数4D医学成像的临床需要。     

深圳"城市交通仿真与公用信息平台"设计与实践

深圳市城市交通仿真系统(SUTSS)是深圳"城市交通仿真与公用信息平台"的一期建设内容和启动工程,以城市智能交通公用信息平台为依托,以城市交通仿真为核心技术是本期建设的技术思想.系统包括:城市交通信息通信与传输网络;城市交通信息综合采集与处理系统;城市交通仿真(宏观、中观、微观)系统;城市智能交通公用信息平台和城市交通信息服务系统五个部分.如何从构架城市智能交通公用信息平台体系结构入手,将城市交通信息采集、城市交通信息通信与传输、城市交通仿真、城市交通信息服务等作为城市智能交通公用信息平台一体化设计与建设,是这一大型系统工程的关键之处.     

基于多核的并行模拟退火放疗计划优化加速方法

为了满足图像导引(imaging guided radiotherapy,IGRT)的实时四维适形调强逆向放疗计划在临床实施的需要,用一台HP桌面型工作站和OpenMP多线程库,试验了用多核并行计算技术实现的模拟退火逆向治疗计划快速全局优化算法,并将其应用在一个虚拟体模和4个临床病例的优化中。实验结果表明:基于多核的并行计算技术能大幅度提高逆向放疗技术的优化计算的效率;进一步选用更多核的并行计算机图像工作站,该技术可以满足目前大多数4D医学成像的临床需要。     

基于空间域分解的交通网络仿真并行化方法

为了提高交通网络微观仿真的速度,节省仿真运算时间,将并行计算技术应用于微观交通仿真中,建立了交通网络并行仿真模型并在工作站集群上实现.模型中采用了基于空间域分解的并行方法,该方法可以将不同地理位置的交通子网分配到集群中的每台结点机进行仿真运算.通过在5个不同规模路网上的并行仿真实验,对提出的交通并行仿真模型进行了测试.实验结果表明,该并行仿真模型可大大减少交通网络仿真计算时间,与单机仿真相比,并行仿真平均可节省62.9%的运行时间.同时由于随着结点机数量的增加,并行仿真中的通信开销也会相应增加,因此对于特定的交通网络方案及仿真逻辑,存在最优的结点机数量使得仿真运算时间最少.     

多核并行计算下的流量传感器流场模拟研究

多核并行小型集群系统给流量传感器流场模拟应用提供了方便可行的条件,文章将通过建立一个多核并行小型集群仿真系统为例来讨论多核并行计算对流量传感器流场模拟的支持,对其进行了测试,并实现了管道流量传感器流场的CFD模拟,取得较好结果。通过测试表明,我们的多核并行集群可扩展性能好,具有较高的并行计算性能,能满足一般并行计算的需要。     

基于OpenCL的图像灰度化并行算法研究

随着图像数据量的增加,传统单核处理器或多处理器结构的计算方式已无法满足图像灰度化实时处理需求.该文利用图像处理器(GPU)在异构并行计算的优势,提出了基于开放式计算语言(OpenCL)的图像灰度化并行算法.通过分析加权平均图像灰度化数据处理的并行性,对任务进行了层次化分解,设计了2级并行的并行算法并映射到“CPU+GPU”异构计算平台上.实验结果显示:图像灰度化并行算法在OpenCL架构下NVIDIA GPU计算平台上相比串行算法、多核CPU并行算法和CUDA并行算法的性能分别获得了27.04倍、4.96倍和1.21倍的加速比.该文提出的并行优化方法的有效性和性能可移植性得到了验证.     

设计并行智能算法优化认知无线电性能

为解决认知无线电系统中的载波间干扰问题,设计了智能算法获得认知用户的最优干扰子载波,屏蔽最优干扰子载波能消除认知无线电载波间干扰。由于智能算法的计算复杂度较高、速度较慢,因此,提出了载波间干扰抑制并行算法,并对智能算法进行并行化设计和改造,新的并行算法能在多核处理器上实现并行计算,从而提高了智能算法的计算速度,能更好地满足认知无线电系统的实际应用需求。仿真结果表明,在满足认知用户目标误码率条件下,新的干扰抑制并行算法能明显抑制影响授权用户的载波间干扰,使授权用户获得更好的误码率性能。     

高性能并行计算机的发展及其在石油勘探中的应用

 高性能计算机是推动工业发展的重要工具和手段。本文综述高性能计算机发展的几个关键问题,阐明处理器的发展趋势正在过渡到新一代多核心异构并行计算系统过程中,其中多核心缓存设计和多核心异构编程模型设计是关键因素,云计算技术可能成为将来高性能计算的重要推动因素。最后,结合石油勘探中对计算机的需求,以CPU+GPU 的异构计算系统为例,阐明高性能计算的重要推动作用。并行算法的开发平台和程序设计方法是影响石油勘探中的高性能计算应用的主要瓶颈;磁盘I/O、高速网络和并行文件系统是制约高性能计算的重要因素。     

多核计算环境下的LiDAR数据DEM内插方法研究

为了分析并提高在多核计算环境下大数据量激光雷达数据内插DEM效率问题,利用多线程技术,设计了在多核计算环境下DEM分块内插并行算法,讨论了并行算法的流程和技术要点,并实验分析了分块大小和搜索半径对并行算法的加速比影响.实验表明:在分块较小时,加速比与核数具有线性增长关系;而内插搜索半径越大,加速比越小,但影响不十分显著.总体上,多核并行算法一定程度上提高了DEM内插效率,但是会受到计算机内存速度的限制.     

多核平台的并行实时调度与内存分配算法

多核处理器凭借着低功耗高性能的优势占据了市场.针对多核平台上并行实时任务,提出局部与全局EDF相结合的调度算法,其中任务的截止期划分、执行预算以及迁移时机由所设计的处理器带宽预留服务器决定.同时,提出了内存分配算法,该算法能够更好地为并行实时任务管理内存资源.实验结果表明新的调度算法具有更高的调度成功率.另外,在内存资源竞争的前提下,内存分配算法可以保证并行任务的实时性与系统稳定性.     

混合并行计算在海洋水龄谱模拟中的应用研究

在海洋水龄谱数值模拟过程中应用并行计算技术可以显著提高运算效率。将适用于分布式存储环境的消息传递接口(Message Passing Interface,MPI)与适用于共享存储环境的开放式多处理(Open Multi-Processing,OpenMP)两种并行计算技术相结合,提出了一种适用于海洋水龄谱数值模拟的混合并行计算模型。对比了其与传统的纯MPI方式在多核心(Chip Muti-processors)集群上的运算效率,并在此基础上研究了混合模型的系统资源利用情况以进一步了解其扩展能力。实验结果表明,MPI+OpenMP混合并行水龄谱模型具有更高的运算效率,同时系统资源消耗明显低于纯MPI方式。     

LNG冷箱中降温过程的动态模拟并行计算

由于单核计算无法承担LNG冷箱中降温过程动态模拟的高负荷,采用共享内存模式下的对称多核并行计算方法实现带预冷的氮膨胀液化流程中冷箱降温过程的动态模拟。动态模型中,板翅式换热器采用一维模型,压缩机、膨胀机和节流阀按稳态元件处理;并行方法中,根据并行机特征和液化流程特点进行计算单元的划分及边界耦合,利用路障对每个积分步进行同步控制,通过显式的函数调用进行单元间通信。将模拟结果与试验数据进行对比,验证动态模型和并行方法的合理性。模拟结果表明:工质的降温速率主要取决于膨胀机多变效率;该并行方法使模拟进程加速23倍,计算结点效率是单核计算的3.83倍。     

移动计算环境下结构化存储查询优化算法的设计

移动结构化存储问题一直以来是移动PC产品研究的热点问题。为了更好地处理移动计算环境下断接等问题,采用多元连接的查询优化算法进行了设计。首先在理论上设计了改进算法在并行连接操作的优势及特点,同时利用Socket实现了移动Agent和服务器Agent的网络通信;并完成了移动环境下的无线网络模拟平台设计。实验结果表明改进算法传送到指定站点的集中装配消耗时间显著减少,在表属性列限制条件较多时,改进算法的总代价与普通算法相比明显要少,并行连接最多时改进的算法可以确保总代价最小。研究对移动数据存储的稳定性改进具有一定的意义。     

动态混合行为交通网络平衡的遗传算法求解

采用遗传算法对动态交通网络平衡微分博弈模型进行求解,将动态混合行为交通网络平衡模型构造为一个开环信息结构下N个局中人非合作非零和博弈,并考虑了一个单OD对之间有两个平行弧的简单网络和两类局中人——用户平衡(UE)和古诺-纳升(C-N)——在拥挤现象中的相互作用,针对此简单网络阐明了遗传算法求解模型的具体步骤。遗传算法求解不必要求目标函数连续可微,大大提高了模型的适用性。通过算例对所设计的算法进行了验证,在算例中将Wie BW(1993)的研究中部分参数取值作了修改,使其更加合乎交通实际,并将计算结果与Wie B W(1993)采用最小值原理计算结果进行了对比分析,通过对比分析表明,其计算结果更符合交通实际。     

SSDA并行算法在无纸化阅卷中空白题识别的应用

图像匹配是图像处理领域的一项重要技术。针对无纸化阅卷系统的主观题评阅,提出了一种结合自适应阈值SSDA(序贯相似性检测算法)和多核多线程并行技术的图像匹配方法,由电脑自动完成主观题空白题的评阅,以提高评阅工作效率。通过螺旋分配多核处理器资源,在多核处理器的每个核心上并行运行SSDA图像匹配,按行列顺序处理待匹配区域,每个核心的匹配结果不断更新阈值,达到提高匹配速度的目的。最后进行实验仿真,可见,与传统的串行算法相比较,本算法能够满足空白题识别中图像匹配的实时性要求,并且有较好的识别效果。