基于GPU的交叉相关外推并行化算法

为克服交叉相关外推算法时间复杂度高、运算时间过长的缺点,提出一种基于GPU的快速并行化算法,应用于地闪落点的外推预测。首先分析串行的算法流程,然后对算法进行并行化分析设计,再针对AMD系列GPU硬件架构特点,运用OpenCL技术从主存与设备内存之间的数据传输、显存访问模式等方面对算法进一步优化。最后将地闪监测实况数据与本算法外推计算结果进行比对,分析不同精度下串行与并行算法的计算效率。实验结果表明,该算法充分利用GPU强大的并行计算能力,计算速度提高了近17倍。     

基于并行计算的词共现衰减因子模型实现及评价

提出并实现了一种带衰减因子的词共现模型,可以自动生成包含词与词相关性信息的资源．由于该模型考虑了词与词之间距离的概念,同普通的词共现模型相比,该模型更能准确地描述词与词之间的相关性信息．但因该模型在大规模语料处理中的计算量非常巨大而难以在传统的串行环境下实现．克服这一困难的有效方法是建立并行计算环境下的词共现模型计算模式,通过MPI并行群集环境下成功地实现了该模型的计算,取得了理想的加速比和并行效率,为中文信息处理基础资源的建设迈出了实质性的一步．     

基于Calculix的船舶疲劳强度并行计算方法研究与应用

分析了船舶设计领域中基于有限元求解的大规模数值计算问题.在广州超算中心先导系统基础资源环境下对开源有限元求解器Calculix进行基于消息传递接口的并行化改造和移植.在兼容商业有限元分析软件前后处理文件格式的条件下,计算部分在超级计算机上采用多工况多结点并行计算完成.基于C/S模式搭建了船舶疲劳强度分析并行计算系统,实际算例和测试结果表明,同等条件下该Calculix并行化改造方法大大降低了船舶设计中数值分析部分的时间开销.     

化学反应流模拟的并行无网格方法

为进一步扩大无网格方法在复杂化学反应流场模拟中的计算规模,基于MPI(Message Passing Interface)并行环境,发展了耦合有限速率反应模型的并行无网格算法,其流体动力学采用包含反应源项的二维轴对称Euler方程建模,对流通量采用多组分HLLC(Harten Lax van Leer contact)格式计算,时间项运用4阶Runge Kutta法显式推进。分别采用2~8个进程对激波诱导燃烧流场以及高速运动弹丸诱导斜爆轰流场进行了数值模拟,其结果同实验以及网格方法获得的结果吻合较好,并且具有较理想的并行效率,验证了其在复杂化学反应流大规模计算中应用的正确性和有效性。     

Hadoop平台的海量数据并行随机抽样

在“信息爆炸”的当今社会,海量数据对数据挖掘提出新的挑战。在数据挖掘转向云计算平台实现并行化的同时,研究并行化数据随机抽样进一步降低处理的数据规模。提出一种单次扫描即可实现清理脏数据并实现等概率抽样的mapreduce并行抽样算法。在hadoop平台上实现并与普通随机抽样方法进行比较,得出其时间效率非常高,是一种行之有效的方法。为以后数据挖掘中的抽样研究和推动数据挖掘在海量数据下的发展奠定良好基础。     

水力压裂裂缝穿层及扭转扩展的三维模拟分析

 应用并行有限元程序对水力压裂过程进行真三维数值模拟,实现对压裂裂缝起裂、扩展及扩展中的穿层、扭转行为的全过程分析;数值计算中无需假定压裂裂缝的起裂位置和扩展路径,即可根据实际岩体水力学模型的力学、水力学等边界条件,自动标定出压裂裂缝的三维扩展模式,并显示出该并行有限元程序对复杂地质力学条件下水力压裂过程三维模拟分析的适用性。通过对压裂裂缝扩展过程中孔隙压力分布、裂缝几何形状和尺寸的演化进行了解读,显示出压裂裂缝的扩展模式与地层分布密切相关。当生产层很薄或生产层与上下阻挡层岩性差别较大时,裂缝穿层现象突出,可能会出现压裂实际缝长远远小于设计缝长的现象;近场地应力差异、地层分布特征及岩体细观非均匀性都有可能诱发压裂裂缝扭转扩张。分析结果对水力压裂施工设计具有一定的参考价值。     

多块结构化网格CFD并行计算和负载平衡研究

基于连续拼接多块结构化网格,通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程研究并行计算中的负载平衡问题。利用组合优化中的排序理论设计负载平衡算法,实现了网格数据的自动划分和各处理机上计算任务的自动分配。在工作站集群MPI并行环境下,通过实例考察了负载平衡算法和并行计算的性能,16个处理机上的负载均方差和负载相对均方差分别为0.0084和0.1347%,并行计算结果和实验数据吻合良好,并行效率高。本文算法具有良好的可扩展性,适用于MIMD结构计算机上基于多块结构化网格并行计算中的负载平衡问题。     

大型汽车覆盖件冲压仿真并行计算的研究与应用

由于有限元本身的缺陷,使得CAE软件在应用中仍存在不足之处,难以处理计算精度和速度这一矛盾.该文介绍了动态显式有限元冲压并行仿真系统的关键技术,并通过在大型汽车覆盖件冲压工艺分析中的应用,表明了冲压并行仿真系统的重要实际应用价值,对于促进冲压模具技术进步有重要意义.     

粒子方法并行计算通用化的研究与应用

引言 近年来,粒子方法作为一种直观而普适的方法,在化工、材料、能源等领域得到了广泛的应用.微观的分子[1-3]、介观的聚合物[4]以及宏观的颗粒[5]等都可以看成是一种粒子,因此,粒子方法涵盖了科学研究中的多个尺度,被越来越多的研究者用于模拟各种复杂系统,如离散颗粒系统[6]、气固两相流[7]以及胶体、乳化液[4-8]等.     

快速核密度估计算法研究进展

作为当前最先进有效的密度估计算法,核密度估计（KDE）得到了广泛的研究。但是其二次的计算复杂度严重阻碍了KDE在具有海量高维数据的实际问题中的应用。为了排除算法计算性能上的障碍,研究者从不同角度提出了多种解决方案。在简要介绍KDE基本算法的基础上,简要分析了近年来提出的一些KDE的快速计算和逼近算法,以便为进一步的研究提供一定的支持与帮助。