摘要：科学正在进入一个新时代——第五范式——它被认为是知识整合到不同领域的主要特征,是基于无所不在的机器学习系统的计算社区中智能驱动的工作。在此,我们通过在天河一号超级计算机系统上构建的催化材料专门设计的典型平台案例,生动地阐明了第五范式的本质,旨在促进第五范式在其他领域的培养。第五范式平台主要包括模型自动构建(原始数据提取)、指纹自动构建(神经网络特征选择)以及跨学科知识串联的重复迭代(“火山图”)。与分解一起进行的是对迭代中实现的体系结构的性能评估。通过讨论,第五范式的智能驱动平台可以极大地简化和改进研究中极其繁琐和具有挑战性的工作,并通过补偿机器学习中缺少样本和替代一些由于计算资源不足而导致的数值计算来实现数值计算与机器学习之间的相互反馈,从而加速探索过程。在数据驱动的学科中,跨学科专家的协同作用和对动态数据需求的急剧增长仍然是一个挑战。我们相信,对第五范式平台的一瞥可以为其在其他领域的应用铺平道路。

摘要：以新型宽域发动机为动力的未来新一代飞行器的研发迫切需要CFD方法来进行高效高精度的辅助设计.文章把传统的火焰面/进度变量燃烧模型与深度学习和神经网络方法相结合,构建了新的智能化改进的燃烧模型并进行了算例测试与验证,在保证计算效率的同时提高了预测精度.首先,给出了人工神经网络的构建方法,包括数据库划分、数据归一化以及模型的训练等;然后,测试分析了不同函数结构对新建模型的影响,并讨论了基于CPU和GPU的求解器框架下内存占用优化问题;最后,把智能化模型耦合到GPU求解器上对飞行马赫数4~12的3个发动机算例进行了数值模拟.结果表明,智能化改进的模型可代替传统火焰面/进度变量数据库从而实现高维参数建模及模型改进,并可以成功运行在GPU上;智能化改进的模型比传统的模型平均误差减小量均超过了50%,算例误差最大减小值可达57.2%.

摘要：随着科技飞速发展,超级计算机系统不断向着更大规模迈进,给系统使用和维护带来困难.可视化技术以直观易懂的方式展示超级计算机系统的运行状态、异常情况等,让用户更加深入地理解系统内部运行机制,有助于更好地使用和优化系统.通过文献调研,分析了超级计算机系统可视化的相关工作,并根据系统使用流程将其分为状态监控、性能优化和系统维护3个方面.分析表明,可视化在状态监控方面可帮助分析系统运行时内部进程和数据的状态;在性能优化方面可帮助定位性能瓶颈并优化;在系统维护方面可帮助发现运行异常以及对异常溯源.最后,详细阐述了未来超级计算机系统可视化在大规模数据处理、全局优化、下游任务迁移等方向上面临的机遇和挑战.

摘要：适体酶是一种常用的人工核糖开关,被广泛用于基因表达调控,目前报道最多且更加成熟的仍是抑制类型(OFF)的适体酶,激活类型(ON)的适体酶报道较少且效率不高,为获得更多激活类型的适体酶,设计并验证可响应卡那霉素调节的激活型适体酶.通过理性设计适体酶linker部分,使用适体酶控制表达卡那霉素抗性基因和荧光蛋白,在大肠杆菌中进行验证及评估.设计了7个不同linker的适体酶结构,在通过大肠杆菌平台进行验证时,其中4个无法在卡那霉素抗性平板上正常生长,3个结构能够正常生长,引入荧光蛋白评估这3个结构发现,这3个结构都能够响应卡那霉素的调节,其调控效率分别为1.93倍、2.99倍和1.43倍.本研究成功实现了在大肠杆菌中对抗生素类型适体酶的验证和评估,并且通过这一策略获得了3个激活类型,响应卡那霉素调节的适体酶结构.

摘要：为研究细骨料对板式轨道充填层自密实混凝土(Self-compacting concrete,SCC)性能的影响,测试了不同级配的细骨料对SCC经时扩展度、含气量、抗压强度、电通量和应力−应变关系的影响,并建立了基于细骨料算术平均粒径的SCC本构模型。结果表明,细骨料中0.15 mm以下与0.15~0.3 mm粒径区间颗粒含量和相对比例对SCC的工作性能有重要影响,对抗压强度和电通量有一定影响。相比0.15~0.3 mm颗粒,0.15 mm以下粒径区间颗粒对工作性能影响更大,0.15 mm以下颗粒含量较高时,SCC的流动性经时损失显著增大。粒径为0~0.3 mm的颗粒含量增加,SCC的扩展度降低,扩展度经时损失增加,抗压强度增加,电通量降低,对含气量影响不显著。相比细度模数,算术平均粒径更能反映细骨料中细颗粒含量对SCC工作性能的影响。随细骨料算术平均粒径增加,SCC初始扩展度呈线性增加,扩展度经时损失呈幂函数降低。在本文配合比条件下,充填层SCC细骨料算术平均粒径在0.205~0.276范围时,能够保证SCC的工作性能和相应的力学性能。基于细骨料算术平均粒径建立的SCC应力−应变关系与试验结果较为符合,模型上升段参数和下降段参数与细骨料算术平均粒径分别呈现二次函数和线性函数关系,分别反映了SCC的弹性模量和脆性,上升段参数值越大,SCC弹性模量越大,下降段参数值越大,SCC脆性越大。

摘要：γ'相强化镍基高温合金以其良好的高温组织与性能稳定性被广泛应用于航空航天、石油化工、汽车能源等领域,激光增材制造可满足现代工程领域对零部件内部结构优化与自身轻量化的要求,成为镍基高温合金复杂结构零部件制造与修复的新兴技术。然而,传统牌号的高强镍基高温合金的成分及强化机制与激光增材制造快速非平衡凝固及固态相变过程不适配,较宽的凝固温度区间和失衡的高温强韧性易引起微裂纹缺陷,难以保证合金的组织完整性和力学性能,严重制约了激光增材制造技术在高性能高温合金中的应用推广。基于此,本文综述了激光增材制造γ'相强化镍基高温合金裂纹的形成原因和影响因素,根据开裂机理从成分修正、成形工艺参数优化、后处理制度调控等方面总结了裂纹控制相关研究进展,探讨了当前能从根源上抑制裂纹的专用合金成分开发策略,并对激光增材制造γ'相强化镍基高温合金的未来发展方向进行了展望。

摘要：随着人类社会的高速发展和工程建设的激增,地质环境扰动日益显著,极端气候因素影响日益增多,地质灾害日益频繁发生,对人类的威胁和造成的损失也随之日益加剧。滑坡是其中最主要的地质灾害,因此,研究滑坡发育、发展、发生整个地质过程中伴随的物理现象,研究其信号特征,从而间接获取滑坡发展变化的过程是地质灾害探测或监测的基础性研究,是值得深入探索的科学问题。但是专门用于滑坡探测的电磁仪器关键设计及具体实现的研究尚较缺乏。本研究以电子电路学、嵌入式计算机科学、数字信号处理技术、地球物理以及工程地质等多学科交叉的理论体系为基础,自主研发能用于滑坡探测电磁探测仪功能样机。本设计结合当前电子学科发展水平,将嵌入式多核达芬奇结构工业级计算机系统应用在地球探测仪器领域中,设计并实现了拥有自主知识产权的应用于滑坡探测的关键设备。若进一步完善并市场化,或可解决我国滑坡工程地质灾害监测领域业高端电磁仪器严重依赖进口的难题,可为滑坡不良地质勘察及防护提供强有力的技术支撑。

摘要：根据电子关锁在海关物流监控系统中的应用流程,本文设计一种无线定位关锁,在普通的射频电子关锁的基础上,融合了GPRS和GPS技术。系统可实现无线监控和快速通关功能。整个关锁终端包括zigbee模块、GPS模块、GPRS模块和MCU模块。文章介绍了关锁系统的各模块设计方案和运行方式,然后对软件设计和模块间的通信机制及格式进行了阐述。

摘要：完全依赖卫星导航信息融合的方案自主性差、完好性难以保证;而完全利用其它自主导航的方式,精度也难以保证,针对这些问题,提出了基于混合式架构的多源导航信息自主管理方法.利用联合故障检测方法,解决了对卫星干扰的有效检测,使完好性得到保证;设计了基于D–S证据推理的信息优选策略,针对典型无人机任务场景进行了仿真分析,结果表明信息优选策略降低了多故障检测方法同时应用的虚警率,提高了导航精度.

摘要：肝脏管道系统的肝静脉系、门静脉系、肝动脉及肝胆管的解剖结构交错重叠、关系复杂,是肝脏手术和介入治疗的难点。针对活体肝脏移植、肝脏肿瘤切除及肝内门体静脉分流手术构建肝脏虚拟手术模型和仿真系统的实现,具有重要的科研意义和实用价值。准确掌握肝内管道立体结构关系并精确设计手术路径是该手术成功的关键。随着可视化技术、虚拟仿真的迅速发展和可视化人体数据集的建立,使得在计算机上实现肝内管道三维数字模型构建和虚拟手术的仿真成为可能。本文简要介绍肝内管道系统三维可视化的进展情况及其在临床解剖教学和肝脏手术培训中的初步应用和发展前景。