网络最优化中的一个扩容算法

提出了网络最小割集与网络瓶颈的关系。提出了解决网络瓶颈问题的一个优化容算法，并分析了算法复杂性，算法通过在给出了容量的网络中全局正向分段引入虚拟发点，构造扩容网络搜索全部最小割集；对于指定的网络最大流量，算法反向逐级计算各个最小割集弧组相应的调整量，通过增加调整最来重新布局各弧的容量，逐级回代直至恢复原网络拓扑结构，从而改善网络的通行能力，解决网络瓶颈问题。     

代谢网络流分析进展及应用

代谢网络的研究已经成为系统生物学研究的一个热门话题,基于代谢网络流分析的方法在寻求生物体代谢网络特征中具有很重要的作用.回顾了几种主要的代谢网络静态分析方法如:流平衡分析(FBA)、代谢调节最小化分析(MOMA)、调节的开关最小化(ROOM)、含有二次线性规划的动态流平衡分析方法(DFBA-LQR)等.另外,介绍了几种常用的代谢网络流分析软件,如FluxAnalyzer,COBRA Toolbox,PathwayAnalyser,并对这些软件的性能进行了比较.代谢网络的研究不仅能使人们更好地了解代谢网络性质,也在很多方面得到了应用,将代谢网络流分析和其他生化数据分析方法整合起来的理念逐渐形成并已有所进展,如代谢流与基因表达调控的结合、代谢流对蛋白质进化的影响、代谢流与拓扑特征的关联分析、代谢工程优化改造等.今后的研究方向可以将代谢流分析与网络拓扑特征分析以及动态建模等结合起来以获得更全面更准确的代谢网络性质.     

一种改进的适用于多相流SPH模拟的粒子位移修正算法

由于光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics, SPH)方法具有天然的拉格朗日特性,粒子常常沿着流线运动,易产生不均匀的粒子分布,导致计算精度和稳定性下降.作为一种粒子分布均匀化技术,粒子位移修正(shifting)算法凭借其原理简单、效果显著等优点在SPH水动力学模拟中得到广泛应用.但同时,应用于多相流动中的shifting算法的计算过程较为复杂.针对这一问题,本文提出了一种改进的适用于多相流模拟的粒子shifting算法.与文献中已有的多相流shifting算法相比,它在处理多相交界面时能够维持更加均匀的粒子分布,同时可以保持清晰的异相界面,且实施相对简单高效.数值算例表明,该shifting算法在多相流模拟中具有更高的精度和更好的能量守恒特性.     

汶川地震唐家山堰塞湖泄流过程的数值模拟

“5.12”汶川特大地震造成了重大人员伤亡和财产损失, 而山体滑坡形成的堰塞湖不稳定而易于发生溃决, 造成洪水灾害, 是震后急需防御的次生灾害重点和难点. 除了大量的现场勘测外, 对泄流及堰塞体冲刷过程的研究, 是制定下游避险、抢险方案的关键. 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室曾为规模最大、威胁最严重的唐家山堰塞湖抢险提供了及时的技术支持, 本文是部分工作的总结. 针对唐家山堰塞湖特定的泄流动力学过程, 开发了平面二维水沙数学模型, 扩展了基本方程, 考虑了堰塞体形成的河床变形对水流运动的影响, 提出了高精度且高效率的边界跟踪算法, 分析了堰塞湖泄流过程以及堰塞体冲刷发展的机制. 结果表明, 河床变形对泄流影响较大, 堰塞体以溯源冲刷为主, 计算得到的泄流流量、堰塞湖水位与 实际观测值吻合较好, 这些结果已经很好地服务于唐家山堰塞湖下游应对方案的确定.     

神经网络的学习和自组织(Ⅱ)

《神经网络的学习和自组织(Ⅰ)》一文分析了阶层型网络的学习算法。本文将介绍另一种主要网络——相互结合型网络的学习算法。与阶层型网络不同,相互结合型网络的任意两个节点之间都可以有连接,信号可以在网络中传来传去(图1),在70年代的时候,曾有人利用     

中国内地SARS输入输出流的疾病传播网络分析

关注传染病流行中个体在健康-受感染-发病-就诊-康复过程的时空变化模式以及区域之间的信息流与物质流的交互作用, 基于2002~2003年中国内地SARS流行病学调查数据, 选取SARS流行的3个典型个体空间位置信息: 工作单位或住址、发病地点以及报告单位, 定义SARS传播输入输出流, 并在此基础上构建了SARS输入流与输出流传播网络模型, 对SARS传播输入输出流的时空分布特征、节点特征参数的空间分布与时序变化以及网络结构特征等进行了全面系统的分析. 结果表明: (1) 北京和广东是输出病例和自传播病例最为严重的地区, 对于北京自传播病例的防控措施重点应是在SARS流行的后期; (2) 中国内地SARS传播网络具有明显的输出流聚集性质, 形成了以北京和广东为中心的两个输出聚集区域; (3) 广东是SARS传播扩散的起源中心与早期大部分区域感染病例的主要输入来源, 但没有对其周围形成显著辐射蔓延状况, 而北京直到流行中后期才与周围各区域产生输入输出的交互, 但却有显著空间辐射扩散能力; (4) 广东在整个SARS流行期具有大幅度的传播辐射范围, 而北京及其周围区域在流行中后期形成另一大幅度传播辐射范围, 尤其在后期河北等周围区域的辐射范围甚至略超北京; (5) 输入流网络辐射强度较低且辐射范围属中等水平, 而输出流网络辐射强度较高且辐射范围基本覆盖全国, 并且表现出逐渐增强的聚集性结构特征. 基于SARS传播输入输出流及其传播网络的分析有助于揭示SARS流行的潜在时空传播规律与整体时空演化特征, 为防控措施提供更有效的理论支持.     

中国内地SARS输入输出流的疾病传播网络分析

关注传染病流行中个体在健康-受感染-发病-就诊-康复过程的时空变化模式以及区域之间的信息流与物质流的交互作用,基于2002~2003年中国内地SARS流行病学调查数据,选取SARS流行的3个典型个体空间位置信息:工作单位或住址、发病地点以及报告单位,定义SARS传播输入输出流,并在此基础上构建了SARS输入流与输出流传播网络模型,对SARS传播输入输出流的时空分布特征、节点特征参数的空间分布与时序变化以及网络结构特征等进行了全面系统的分析.结果表明:(1)北京和广东是输出病例和自传播病例最为严重的地区,对于北京自传播病例的防控措施重点应是在SARS流行的后期;(2)中国内地SARS传播网络具有明显的输出流聚集性质,形成了以北京和广东为中心的两个输出聚集区域;(3)广东是SARS传播扩散的起源中心与早期大部分区域感染病例的主要输入来源,但没有对其周围形成显著辐射蔓延状况,而北京直到流行中后期才与周围各区域产生输入输出的交互,但却有显著空间辐射扩散能力;(4)广东在整个SARS流行期具有大幅度的传播辐射范围,而北京及其周围区域在流行中后期形成另一大幅度传播辐射范围,尤其在后期河北等周围区域的辐射范围甚至略超北京;(5)输入流网络辐射强度较低且辐射范围属中等水平,而输出流网络辐射强度较高且辐射范围基本覆盖全国,并且表现出逐渐增强的聚集性结构特征.基于SARS传播输入输出流及其传播网络的分析有助于揭示SARS流行的潜在时空传播规律与整体时空演化特征,为防控措施提供更有效的理论支持.     

基于CUDA的格子Boltzmann方法:算法设计与程序优化

格子Boltzmann方法(LBM)由于其具有计算简单,天然并行,易于程序实现,易于处理复杂边界等优点而成为流体建模和模拟的一种重要方法.LBM的上述优点也使得其非常适合利用图形处理单元(graphic processing unit,GPU)进行大规模流体计算.基于GPU的CUDA(compute unified device architecture)编程平台,首先设计了相应的LBM算法,并以二维方腔流、二维圆柱绕流以及三维方腔流为例,着重探讨了存储器访问优化等优化技术的作用;此外,本文也对程序的性能进行了详细分析.结果表明,本文的算法取得了理想的加速效果,证实了GPU与LBM的良好匹配关系.     

脑白质网络构建方案对拓扑属性个体差异的影响

为了深入研究构建方案对脑网络拓扑属性个体差异的影响,本文利用80名健康成年被试的弥散张量数据,采用2种节点定义方法、4种确定性纤维追踪算法和4种边的权重定义方法来构建脑白质网络.应用图论和层级聚类的分析方法,系统地评价了32种网络构建方案对个体差异的影响.具体研究的拓扑参数包括网络的全局效率、局部效率以及节点效率.结果发现:(1)基于相同分辨率构建的网络趋向于具有相对一致的节点效率的个体差异;(2)纤维追踪算法对全局效率和局部效率的个体差异影响较小,但在相同的节点分辨率下,基于相同的纤维追踪算法所构建的网络其节点效率的个体差异趋向于一致;(3)采用相同边的权重所构建的网络在全局效率和局部效率方面展现出了相对一致的个体差异.综上可见,网络构建方案在反映个体间差异层面的异同依赖于网络属性.以上这些研究结果为跨研究之间的比较分析提供了有价值的方法学参考依据.     

汾河平遥段清水复流的对策探讨

汾河是平遥县境内行洪、排水和灌溉农田的最大河流,在制定灌溉用水计划的基础上,从工程设施、灌溉方式、种植结构上分析了存在的问题,并提出了保障汾河清水复流应采取的主要措施,达到既不影响沿汾村庄的农业灌溉,又实现汾河清水复流的美好设想.     

基于退火期望最大化算法的电力系统负荷预测

对于电力系统负荷预测中的不确定性,使用EM算法训练全局收敛的特点,并在EM算法的基础上提出了一种训练随机多层前馈网络的A-EM算法.该算法利借鉴退火过程,引入温度参数,减小了初始参数对最终结果的影响来对负荷进行预测,定例计算表明,该模型具有良好的精确性和应用性.     

基于退火期望最大化算法的电力系统负荷预测

对于电力系统负荷预测中的不确定性,使用EM算法训练全局收敛的特点,并在EM算法的基础上提出了一种训练随机多层前馈网络的A—EM算法。该算法利借鉴退火过程,引入温度参数,减小了初始参数对最终结果的影响来对负荷进行预测,定例计算表明,该模型具有良好的精确性和应用性。     

基于人工神经网络的数字识别技术研究

文章概括地讨论了神经网络通用模型的特征,在对典型的网络即BP网络的发展动态和进展进行了系统的分析基础上讨论了BP算法的基本概念、运行机制和一些关键性技术。     

回转筒颗粒表面流的分子动力学模拟和连续理论

在考虑颗粒非弹性接触、滑动摩擦和滚动摩擦基础上发展了分子动力学模拟的算法, 实现了中高速(Fr = 0.1~0.2)回转筒内颗粒流的离散模拟. 回转筒内颗粒流由表面活性层和下部柱塞流区组成, 颗粒在活性层的停留时间约为柱塞流区的1/3~1/2, 对称线上活性层和柱塞流区的厚度比为0.57~0.61, 因而推断颗粒流动处于Rolling-Cascading过渡模式. 对称线上MD模拟的速度分布与正电子放射性测量实验结果十分吻合. 在模拟和实验结果基础上发展了连续理论: 柱塞流区内颗粒运动并非完全随着筒壁刚体转动, 而是存在着塑性蠕变, 这种速度变化过程符合指数函数规律; 而活性层内颗粒流动则符合简单的Couette切变流动分布. 最后探讨了颗粒温度和颗粒相对浓度分布的内在机理.     

基于人工神经网络的数字识别技术研究

文章概括地讨论了神经网络通用模型的特征.在对典型的网络即BP网络的发展动态和进展进行了系统的分析基础上讨论了BP算法的基本概念、运行机制和一些关键性技术.     

具有短时延特性的0.487算法

一、引言寻找随机多址信道分解信息包冲突的高效算法依然是一个值得探索的课题,就一种算法来说,首先总是研究最大的平均吞吐率,在泊松(Poisson)输入率、三元反馈、分隙信道,以及发后检测的假定条件下,目前巳知能达到的最大吞吐率为0.487,这一算法系由Gallager所提     

非线性流阻关系下流体流动输出功率装置的优化

Bejan最早指出了有限温差传热不可逆性与有限压降流体流动不可逆性之间的相似性,Radcenco作了进一步分析.最近,Bejan用内可逆热机的研究方法导出了流体流动作功装置最大功率输出时的效率.对线性流阻关系,其结论是正确的,而对非线性流阻关系,文献的结果是不正确的.Bejan考虑了一个不计摩擦效应的活塞、气缸     

一种快速生成和传输多分辨率三维模型的稳健算法

空间数据获取与建模技术的飞速发展使高分辨率、高精度三维模型的快速生成成为现实, 随之引起了一系列问题亟待解决, 如: 大数据量三维模型的快速可视化与快速网络传输. 根据不同的需要对高分辨率的三维模型进行多分辨率描述是解决上述问题的一个有效途径. 针对上述问题本文提出了一种快速、稳健的算法用于大数据量三维模型的多分辨率描述与网络传输. 实验结果表明: 该算法在运行效率、多分辨率模型的精度与解码以及三维模型的网络传输速度3个方面均取得了很好的效果. 该研究结果为海量三维模型的快速可视化以及快速网络传输打下了的坚实的技术基础.     

多层前向网络的全局最优化问题

本文对多层前向网络的全局最优化问题进行了系统的分析，给出了全局最优化算法应具备的基本条件和一种算法格式，对这种算法格式的合理性进行了论证，对该领域未来的研究热点作了说明。     

征订启事

Bejan最早指出了有限温差传热不可逆性与有限压降流体流动不可逆性之间的相似性，Radcenco作了进一步分析，最近，Bejan用内可逆热机的研究方法导出了流体流动作功装置最大功率输出时的效率，对线性流阻关系，其结论是正确的，而对非线性流阻关系，献的结果是不正确的。