基于高性能计算的SWAT参数敏感度分析并行框架

随着大规模水文模拟需求的不断提高,如何解决计算需求问题逐渐成为水文研究的一个热点.SWAT(soil and water assessment tool)模型在进行大规模水文模拟时有着良好的适应性与准确度,但其敏感度分析模块由于计算量过高,计算时长往往长达数月之久.为了加快SWAT敏感度分析的运行速度,针对SWAT敏感度分析模块的特点,基于MPI提出了一种高效的主—从式并行计算框架,并在此框架的基础上,通过将正演过程并行化,在敏感度分析的主—从并行框架中引入通信子空间的操作,将并行化的正演与主—从式的外层并行框架相结合,得到一种混合式的敏感度分析并行框架,大大提高了对参数集合的敏感度分析速度,将SWAT敏感度分析模块使用的处理器数量从原始的单核串行一跃提升到百核的数量级.最后通过天山北坡流域的模拟验证了此并行框架的可行性.     

基于扩展Bcp指数的领域主题发展态势可视分析

通过对已发表论文的分析, 掌握研究领域的发展状况, 对研究人员具有重要意义. 面向此类需求, 提出一种基于扩展B_cp指数的领域主题发展态势可视分析方法. 首先, 从论文的标题、摘要以及作者提供的关键字中自动提取包含词组类型的关键词集合. 提取这些关键词之间的共现关系. 根据这些关键词使用LDA算法进行提取主题. 然后, 提出一种扩展B_cp指数来度量关键词的发展状态, 并据此对关键词和论文进行分类, 以确定发展状态类型. 基于此方法, 设计并实现了一个由需求驱动的领域主题发展态势可视分析工具VISExplorer. 该系统可以展现领域主题分布和发展趋势、可以按主题推荐高质量文章、可以浏览不同主题中的高产出作者和高引用作者. 最后, 以可视化领域为例, 根据1990年至2018年在可视化领域顶级会议IEEE VIS上发表的论文, 对VISExplorer进行了实际案例应用, 并通过用户反馈证明了方法的实用性和有效性.     

高精度湍流直接数值模拟程序的异构并行优化分析

在众核处理器应用中,主要难点在于异构并行应用模式和负载均衡的策略,对于计算流体力学,需要针对相关应用设计相应的方案。我们针对湍流直接数值模拟中串行程序含有部分并行度较高的子程序或函数的特点,设计了一种新的并行计算模式,给出了一种异构平台优化方案,并在中科院超级计算系统"元"上进行了测试和分析,对领域内的典型算例进行了性能测试,着重讨论了不同规模下采用offload模式的CPU和MIC异构并行的扩展性能。     

求解大规模矩阵特征问题的并行算法研究

基于数据并行的重启动Arnoldi并行算法,基于使用数据并行模型的重启动Arnoldi并行算法,提出一个精化重启动Arnoldi并行算法。为了降低弱扩展性对并行性能的负面影响,该算法使用任务图模型并行计算精化向量,减少处理器进程之间的通信次数,有效地实现并行计算。在KD-50-I万亿次机上的测试结果表明,该算法具有较好的可扩展性和并行 效率。     

基于GOS的国家网格集成环境及应用实例开发*

中国国家网格作为国内最主要的网格为用户提供了良好的计算服务.详细讨论了网格中间件系统软件GOS的功能和结构,以及基于GOS的中国国家网格集成环境,给出了生物信息软件MEME在国家网格环境下的集成实现,并提出了今后的工作方向.     

一类Stencil应用在众核NUMA架构的性能研究

【应用背景】模板计算是CFD（计算流体动力学,Computational Fluid Dynamics）等科学计算的典型算法,其访存性能受到关注。NUMA架构因扩展性好,在以鲲鹏920处理器为代表的ARM架构上普遍被应用。【方法】使用性能分析工具和benchmark程序,对鲲鹏平台的访存和通信子系统进行性能测试。针对典型stencil应用软件CCFD V3.0开展热点分析和性能测试,并建立Roofline模型。【结果】鲲鹏920处理器依托其众核NUMA架构,单节点浮点性能、内存带宽峰值,以及通信时延均优于Intel Xeon E5-2680v2与一款国产处理器。单节点时,CCFD V3.0在鲲鹏平台的运行速度约是Intel平台的2～3倍,是国产处理器的1.5～2倍。【结论】基于ARM架构的鲲鹏平台应用移植简单,其NUMA架构对模板计算一类访存密集性应用具有优势。     

国家网格步入佳境

中国国家网格是聚合了高性能计算和事务处理能力的新一代信息基础设施试验床。从2005年初起,中国国家网格步入推进应用与完善环境的新阶段,其任务重点是如何支持和促进网格应用。     

多维标度法(MDS)在构效关系分析中的应用

尝试在构效关系分析中引入新的数量化方法:林知己夫的准记量性多维标度(multi-dimensional scaling,MDS)法。并以芳氧基乙酰肼衍生物抑制单胺氧化酶的效率为例,说明该法的实现步骤和结果分析。该法的结果直观、生动,可以将样本分成明显的高活性区与低活性区,作为判别标准,可以在试验之前预测新样本化合物的活性,以指导新化合物的合成,为在药物分子设计中判断未知化合物的生物活性提供新思路。     

可伸缩的网格资源查找可视化方法研究

受笛卡尔坐标系的制约和资源数量的影响,大量资源的多变量显示与分析成为网格资源查找的难点之一。提出了一种基于平行坐标可视化技术的查找新方法,将资源多维状态数据映射到二维空间。提出了新的可视化度量：资源覆盖度、资源重叠度和资源相似度。对资源的可视化效果及聚类质量的评价及优化问题进行了研究。新方法克服了传统查找方法可伸缩性差的缺点。基于新度量的可视化可以动态调整坐标轴的数据分布,从视图结构角度对聚类质量进行定量分析。