科学计算中大数据可视化分析与应用

随着计算机软硬件的飞速发展及网络的迅速普及,科学计算中的数据量呈现爆炸式增长。大数据可视化已经成为科学计算中的重要研究内容之一。本文介绍了大数据的定义,阐述了可视化分析领域及科学计算中大数据可视化的重要意义;分析和讨论了传统的科学计算可视化研究方法,以研究数据场的类型为标准,对算法和技术进行了分类阐述;分析了大数据背景下,传统的科学计算可视化方法的不足,进而介绍了基于GPU环境的科学计算中大数据可视化的并行计算和绘制方法;最后结合本课题组在科学计算中针对大数据可视化领域取得的主要理论和应用成果,给出了大数据环境下的科学计算可视化进一步的发展及研究方向。     

科研大数据平台关键技术与实践

首先,以高能物理领域数据处理为例,分析了支撑科学研究的大数据平台在存储和处理能力、传输和共享等方面的挑战,说明现有技术已经难以满足日益快速增长的数据处理需求。然后,给出了科研大数据平台的典型架构,并讨论科研大数据平台的关键技术,包括数据采集与清洗、数据存储、数据处理、数据传输、数据共享与安全等技术,同时介绍了各种关键技术的研究现状或者主流系统。最后,介绍了中国科学院高能物理研究所科研大数据开放平台的建设思路和实现框架,该平台试图解决目前大数据发展过程中面临的一些问题,如数据开放和跨领域融合不够、跨地域数据传输性能低等,从而激活数据价值,降低应用门槛。     

高通量视频内容分析技术

大数据环境下,如何对高并发的视频数据进行实时地分析处理,是一个亟待解决的科学问题。本文介绍了面向互联网视频内容监管的高通量视频内容分析技术,着重对其中的四个主要关键技术(基于众核的视频高速解码和视频特征提取、基于分布式系统的高维索引和语义识别)的研究现状和发展趋势进行了综述和总结,并介绍了作者在这四个主要关键技术研究的最新成果,主要包括面向众核处理器的并行环路滤波、高鲁棒性和高并行度的局部特征提取与挖掘、分布式高维索引、面向大数据的集成学习方法,以充分发挥多粒度并行硬件平台的高并行计算能力,为互联网视频内容监管、视频搜索等重要应用提供关键技术支撑。     

国家水资源监控工程的大数据平台建设

随着国家信息化水平的提升,大数据方法被应用到越来越多的行业和领域,而传统水利行业此前较少运用大数据的技术和思路解决问题。国家水资源监控能力建设项目是我国为实施最严格水资源管理制度而建立的重大工程项目,该工程特别强调数据的整合共享以及大数据技术的应用并建设了水资源大数据平台,该平台构建了水资源行业主题数据库,并运用大数据的分析方法对水资源总量控制、水资源利用效率等问题进行了分析和预测。实践表明,该平台为国家水利部提供决策支持的同时也提升了水利部门的应急管理能力。     

深度学习:开启大数据时代的钥匙

随着大数据时代的到来,基于深度学习技术的机器学习方法被用于有效地分析和处理这些数据。本文首先概述了深度学习技术的由来,对比了浅层结构与深度结构模型的差异,分析了深度结构模型在大数据应用中的优势;认为深度学习取得成功的条件是,大规模训练数据集的支撑、先进的硬件平台支持、新的优化技术的提出;基于计算机视觉应用,从有监督特征学习和无监督特征学习两个方面分别介绍了当前深度学习研究的现状和典型的深度结构模型的基本原理和主要应用;针对当前深度学习的发展现状,总结了深度学习研究存在的挑战和未来的研究方向。     

大数据时代航天遥感系统的挑战和机遇

大数据在诸多热点领域开展了大量的研究工作,如信息通信领域的压缩感知理论、LDPC码、Turbo码、频分复用等调制技术及大气激光通信技术,海量数据存储领域的云存储技术和NoSQL数据库技术,高性能计算领域的MapReduce、FPGA和GPU计算技术,数据挖掘领域的关联规则法、分类法、聚类法及第四范式的科学思维,可视化展示领域的科学计算可视化、信息可视化和知识可视化。本文从星地数据传输、数据存储管理、数据预处理、数据分析应用、结果展示可视化等航天遥感系统的关键环节出发,分析了航天遥感系统的技术现状,探讨如何利用大数据研究方法解决航天遥感系统所面临的数据规模庞大、类型复杂、增长速度快等大数据难题,满足海量遥感数据的获取、存储、应用等需求,促进航天遥感科学技术的发展。     

大数据背景下工程投资估算指标编制方法研究

在现行估算指标逐渐不能满足市场变化需求的情况下,分析了传统估算指标编制方法目前存在的主要问题,提出一种基于大数据技术的估算指标编制方法。通过分析大数据技术在估算指标编制中的应用过程,提出了一种基于数据挖掘C4.5算法的估算指标编制方法,综合考虑时间因素对指标的影响,利用敏感性分析对估算指标做一定调整,最后通过算例验证了该方法的实用性,对理论与实践应用均有一定的指导作用。     

渤海油田钻完井大数据应用和发展方向

大数据和智能化油田应用于石油工程技术领域已引起石油界和学者的关注。目前渤海油田钻完井专业在建立健全数据采集硬件的基础上进行了大数据理论和技术应用的尝试,但仍亟待完善和丰富。通过对渤海钻完井技术调研,综述了渤海钻完井专业大数据应用现状。对目前已成熟应用的Wellview数据库、远程辅助决策系统、成本精细化管理、基于大数据的压裂预测等技术进行了介绍。从渤海油田钻完井专业数字化、智能化的难点等方面分析了渤海油田钻完井专业大数据和智能化油田面临的挑战和未来的发展方向,从国家能源需求、大数据和智能化油田先进技术的保障、前沿交叉学科、国外先进的经验等方面展望了渤海油田大数据和智能化油田开发前景,以期推动渤海钻完井大数据应用的快速发展。     

智能运输系统标准化及案例解析

总结了国际及主要发达国家的智能运输系统(ITS)标准的制定过程及特点,其制定热点随着技术发展及应用需求不断变换。在分析研究国际及发达国家ITS标准化的基础上提出了我国ITS标准体系,论述了标准体系的层次结构和标准要素集群,总结了我国相关标准化研究、标准制定情况及标准在推动技术应用方面的作用。我国相关工作虽然起步较晚,但有自己的思路和特色,标准化对推动ITS发展、节省投资等发面发挥了显著的作用。在电子不停车收费领域,制定了适应我国需求的双片式电子收费标准,并建立了配套的标准符合性检测系统,从而促进了技术进步和民族产业的发展。最后对我国智能运输标准的未来发展方向提出了建议。     

工程参数控制与工程知识的增长模型

通过对工程知识及其增长的哲学问题研究,结合工程案例分析,讨论了工程知识中的参数控制范畴,并根据知识的历史演进,探索了工程知识的增长模型——"选择-变换-集成",以及开放性特征的意义,认为工程知识的生成与增长表现为一个通过工程实践检验的"理性-技术逻辑-经验"的互动过程。     

大数据金融背景下商业银行客户信息保护研究

在大数据金融背景下,伴随新技术、新业务形态不断出现,客户信息保护成为商业银行面临的具有挑战性的新命题。本文结合国内的案例,首先分析了大数据金融对商业银行客户信息保护的影响机制,认为大数据技术背景下,客户信息被赋予了三大新的特点:数据量大、数据价值高、数据泄露破坏性强。客户信息数据流主要经过数据搜索、数据传输、数据存储三个环节,信息泄露主要通过信息脱敏处理、数据存储管理及内部违规三条渠道,存在黑客攻击、内部违规、管理疏漏三个主要原因。然后,结合信息泄露的环节、原因、结果进行了具体的案例分析。最后,从法律、管理和技术角度提出大数据金融背景下商业银行客户信息保护措施建议。     

城市化与工业化的因果关系——以安徽省宿州市为例

利用安徽省宿州市1999—2010年的统计数据,运用塞尔奎因-钱纳里标准法分析其城市化与工业化发展阶段,采用协整检验、Granger因果检验对其城市化与工业化的因果关系进行实证研究。结果表明：1）宿州工业化和城市化水平低于全国平均水平,均处于初期发展阶段;2）宿州城市化与工业化有高度相关关系,城市化滞后于工业化;3）宿州当前城市化发展是工业化发展的Granger原因,加快城市化发展有利于促进工业化水平提高;4）宿州城市化水平与第二产业增加值比重和第三产业增加值比重具有长期稳定的协整关系,但与非农就业人口比重不存在长期稳定的均衡关系;5）宿州城市化水平与第二产业增加值比重和第三产业增加值比重的弹性系数分别为0.21和0.86,说明其城市化水平对第三产业的拉动作用要比对第二产业的拉动作用更大一些。因此宿州市应促进人口向中心城区的集聚,发挥城市化对工业化的促进作用。     

论工程在科技及经济社会发展中的创新驱动作用

从工程与科学技术辩证关系的角度,在四个方面讨论了工程在创新驱动发展中的作用和意义.从劳动与劳动工具对人类进化和发展过程中的关键作用入手,讨论了工程的本质以及科学、技术、工程三者的关系,认为三者处于“无首尾逻辑”的不断循环的融合体状态,三者互相依赖、互相推动,而工程直接联系着技术的应用和科学的基础,在这一循环中起着“扳机”和载体的作用.以中国航天经历仿制阶段、自主研制阶段、跟踪发展阶段以及开始步入创新驱动发展新时期的58 年发展历程为例,论述了以重大工程带动科技发展对我国来说是一条成功之路.提出在未来的创新驱动发展中要坚持两项原则：一是坚持通过重大工程带动科技发展和社会进步;二是要将基础科研按其本身的特点并吸纳重大工程的成功经验制定发展规划.讨论了工程成果对于科学发展的基础作用,提出工程成果不仅是现代基础科学取得重大突破的必要手段和基础,还牵引着诸多基础学科的生成,完善和推动基础学科的发展;工程设施所提供的成果,既是设计成果、验证结果,也是运营的伴行装置;既是对象的物理表现,也是模型化认识的基础科学.对工程师的使命强调了三点认识：一是要依据系统工程的原则、方法和程序指导工程实践,一项重大工程系统在其运行中,必然要包括“非拥护性评审”以及相应的机会成本权衡;二是系统工程实施的第一步是工程需求论证,而复杂工程系统的需求论证必须是全域性的,涉及技术、经济、社会的诸多方面,否则可能造成巨大的损失;三是科技进步将人类社会推到高科技时代的同时,也把我们带进了为科技进步和工程建设而付出的各种代价之中,工程师要与科学家携手,通过“科学一技术一工程”无首尾逻辑的综合运用,共同解决当代民生难点课题,这是工程师的?     

新一代智能交通系统的技术特点和发展建议

智能交通系统(即ITS)是现代交通技术的前沿之一,在国内外已有大量应用。随着新一代信息技术的发展和出行者需求的变化,ITS领域出现了与以往不同的、特色鲜明的技术方向和服务应用。本文首先对近期国内外ITS技术发展的最新动态和应用案例进行了分析,特别强调了新一代信息技术带来的技术跨越和关注领域的变化,提出新一代智能交通系统已初步形成。然后对新一代智能交通系统的技术特征进行了分析:各交通参与单元之间的互联、车辆对周边复杂环境的识别、新型的交通信息采集和服务、交通大数据、自动驾驶等。最后就新一代智能交通系统发展提出了建议:加快市场化,建立智能交通系统标准化的新模式,加强前沿技术开发等。     

面向大数据的绿色IT框架能效分类机制

与分散处理相比较,大数据中心集中处理信息通信任务,在能效上已有巨大的提高。但大数据中心包括数以千万记的服务器,其能源消耗量甚至可以超过一座小型城镇。巨大的能源消耗、成吨的温室气体排放,使大数据中心在能效与减排方面面临诸多挑战,建立绿色高效的大数据中心势在必行。本文给出一个面向大数据的绿色IT框架,重点研究了能效分类问题,提出了一个基于度量模型的能效分类机制。根据工作量和能源消耗情况对设备和服务进行分类,无缝地划分为不同的资源池,将电力使用效率、数据中心工作效率和二氧化碳排放等综合计算衡量,制定可以实现并遵循的能效标准,使绘制大数据中心的碳足迹成为可能,并提供服务能效评估方案。     

北京近期雾霾污染的成因及控制对策分析

通过对北京近期雾霾形成的原因、PM2.5的组分特征及其来源进行分析,提出了不利气象条件是北京2013年初雾霾天形成的主要原因而空气污染物只是雾霾天形成的次要原因的观点。此次雾霾PM2.5的主要组分为二次粒子（42%）和有机碳粒子（21%）。主要受外地传输的影响,贡献率为27.6%,其次为本地污染源中的机动车和燃煤,贡献率分别为21.5%和18.7%。目前,空气自动监测站在高湿条件下获得的PM2.5监测数据会出现失真现象,认清高湿条件造成自动监测站PM2.5监测值虚高的本质,可消除公众对城市高湿雾霾天空气质量的过度解读,并减轻由此造成的公众恐慌状况。在现阶段大气污染物的减排局面得不到根本扭转的情况下,加强重污染日应急措施的研究与制定,并启动相应重污染日的各类应急措施,可部分抵消气象条件的不利影响。本文有针对性地提出了治理北京雾霾污染的主要措施和建议,并认为治理城市空气污染要坚持标本兼治,且当前要以治标为主,为治本赢得时间。