摘要：AWP-ODC是基于有限差分数值方法来实现大规模三维地震模拟的软件。随着国外对我国高性能计算芯片的出口限制,我国急需发展自己的高性能计算芯片及其软件生态。早期的AWP-ODC加速主要基于NVIDIA GPU软硬件架构来设计优化,近年来,多种异构计算平台迅猛发展,如何基于新的异构计算软硬件平台来加速AWP-ODC具有重要研究价值。为此,本文在一种国产加速卡上对AWP-ODC进行移植。针对耗时较多的核函数dstrqc,通过GPU访存优化和网格参数优化等方式缩短了其运行时间。最后分别在国产类GPU单卡和双卡上,利用Fréchet Kernels地震和8·3鲁甸地震数据集进行性能测试。实验结果表明,在单卡计算环境下,两个数据集的FLOPS分别提高了30.51%和25.21%;在双卡计算环境下,两个数据集的FLOPS分别提高了9.42%和23.6%。

摘要：针对在实际中采样所需人力或设备数量受限的情况,为图信号优化设计了一种多阶段的采样集,使得在采样数量约束下尽可能减少信号估计误差。将采样集设计建模为组合优化问题,并通过松弛量化的方法求得原始优化问题的次优解,同时也给出了该松弛量化方法的适用条件和渐进最优性。不同于已有的图信号采样集设计方法,所提方法不仅得到了最优采样集还分析了影响节点采样重要性的因素,给出了节点采样重要性的评价指标和其物理意义。最后,提出了一种低复杂度的近似算法以解决大规模图信号的采样集设计问题,并能逼近原始优化方法的结果。

摘要：为对全陶瓷微封装燃料(FCM)芯块的热导率进行有效研究,利用有限元方法实现球体法预测具有多层包覆结构特征的TRISO颗粒等效热导率;同时,利用跨尺度等效代表性体积单元对FCM芯块的等效热导率进行计算及优化设计.模拟结果表明:利用有限元模拟实现球体法及跨尺度等效方法可以实现对TRISO颗粒及FCM芯块等效热导率的快速准确预测,TRISO颗粒等效热导率可通过调节SiC层厚度实现提升.提出了将TRISO颗粒设计为FCC填充结构,可使FCM芯块中的燃料颗粒填充量更高,并且其等效热导率可得到显著提升.

摘要：CO_(2)大量排放导致的全球气候变化对人类社会的发展造成不利影响,控制CO_(2)排放是摆在全人类面前的一项紧迫任务.利用太阳能等可再生能源获得的绿氢将CO_(2)转化为以甲醇为代表的燃料和化学品,即太阳燃料合成,不仅能够实现CO_(2)的减排利用,而且能够将可再生能源储存于液体燃料,对缓解全球气候变化和能源危机具有重要的战略意义.CO_(2)加氢制甲醇是衔接当下化石能源时代和未来可再生能源时代的重要桥梁,亦是实现碳达峰、碳中和目标切实可行的路径之一.高效、稳定的CO_(2)加氢制甲醇催化剂是实现这条路径的关键因素.在众多催化剂中,以ZnZrO_(x)为代表的固溶体催化剂因具有高甲醇选择性、良好热稳定性、可抗硫中毒特性而备受关注.因此,设计和开发更高效的ZnZrO_(x)固溶体催化剂对于CO_(2)加氢制甲醇规模化应用尤为重要.本文分别利用蒸氨法和共沉淀法制得了相同组成的ZnZrO_(x)固溶体催化剂,并用于催化CO_(2)加氢制甲醇.结果表明,蒸氨法制得的ZnZrO_(x)-RA催化剂比共沉淀法制得的ZnZrO_(x)-CP催化剂在低温下对甲醇合成更高效,且ZnZrO_(x)-RA催化剂在连续运行100 h后没有表现出失活迹象.动力学分析结果表明,ZnZrO_(x)-RA催化剂具有更低的甲醇合成表观活化能和更高的CO生成表观活化能,H_(2)和CO_(2)的反应级数分别接近一级和零级,并且高H_(2)分压和低CO_(2)分压有利于甲醇合成.X射线粉末衍射、高分辨透射电子显微镜、紫外可见漫反射、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外和CO程序升温脱附等表征结果表明,ZnZrO_(x)-RA和ZnZrO_(x)-CP催化剂均以固溶体形式存在,但前者表面富含更多以Zn-OH形式存在的羟基.H_(2)和CO_(2)程序升温脱附以及氘气-氢气同位素交换结果表明,ZnZrO_(x)-RA催化剂上的H_(2)和CO_(2)吸附能力强于ZnZrO_(x)CP催化剂,且ZnZrO_(x)-RA催化剂具有更强的H_(2)解离活化能力.原红外实验表明,ZnZrO_(x)-RA催化剂上CO_(2)经HCOO*和H3CO*中间体加氢生成甲醇,且ZnZrO_(x)-RA催化剂上的HCOO*和H3CO*物种浓度显著高于ZnZrO_(x)-CP催化剂.ZnZrO_(x)-RA催化剂中的Zn-OH不仅能促进H_(2)和CO_(2)的吸附与活化,而且能促进HCOO*物种生成以及稳定所生成的HCOO*物种,从而促进CO_(2)高选择性地加氢制甲醇.综上,本文为合理设计CO_(2)加氢制甲醇催化剂提供了新思路.

摘要：拓扑电子材料因为具有非平庸的拓扑态,所以会展现出许多奇异的物理性质.本文通过第一性原理计算对应变调控下的烧绿石三元氧化物Tl_(2)Ta_(2)O_(7)中的拓扑相变进行了研究.首先分析了原子轨道投影能带,发现体系费米能级附近O原子的(px+py)与pz轨道发生了能带反转,再构造了紧束缚模型计算得到体系的Z2拓扑不变量确定了其拓扑非平庸性,最后研究了表面态等拓扑性质.研究发现未施加应变的Tl_(2)Ta_(2)O_(7)是一个在费米能级处具有二次能带交叉点的半金属,而平面内应变会破缺晶体对称性进而使体系发生拓扑相变.当对体系施加-1%的压缩应变时,它会转变为狄拉克半金属;当对体系施加1%的拉伸应变时,体系相变为拓扑绝缘体.本研究对于在三维材料中调控拓扑相变有着较重要的指导意义,并且为低能耗电子器件的设计提供了良好的材料平台.

摘要：在电催化析氢反应中,Ni Mo(O)催化剂在高电流密度下通常表现为极低的过电位。然而,该优异电催化性能的真正起源尚不明确。一个新的角度,即研究钼镍催化剂结构/性能演变的规律,能够帮助深入理解镍钼催化剂具有高活性的本质原因。基于此,本文详细阐述了含有结晶水的钼酸镍的脱水和氧化过程,在随后的还原处理中,该演变过程也被证实对于衍生不同的催化剂相结构具有重要作用。文中通过热重-差热分析以及程序升温氢气还原的方法探究电催化剂的特征相结构演变过程。同时,借助X射线衍射仪、拉曼光谱和高分辨透射电子显微镜分析确认催化剂物相。原位电化学X射线衍射分析提供了电催化剂在反应过程中的晶相结构。本文合成了具有不同主体相结构的钼镍催化剂:MoNi4,β-NiMoO_(4)和α-NiMoO_(4),它们的析氢反应活性具有显著差异。其中,β-NiMoO_(4)作为主体相结构的NiMoO_(4)-400air-H_(2)催化剂在碱性水还原反应中显现出最差的析氢性能;与之相比,α-NiMoO_(4)作为主体相结构的NiMoO_(4)-500air-H_(2)催化剂的活性有所提升。而从NiMoO_(4)·(n-x)H_(2)O演变得到的以MoNi4为主体结构的NiMoO_(4)-300air-H_(2)催化剂具有最优异的电催化析氢反应活性。此外,通过电化学表面积归一化的活性与几何面积归一化的活性展现出相同的趋势。本文还通过密度泛函理论计算得到不同相结构的催化剂对于水还原反应中间物种(H_(2)O、OH和H)的吸附强度以及水解离能力。该研究发现不同的物相所导致的催化剂结构差异能够引起其对析氢反应中间物种的吸附能力的差异,进而具有不同的水解离能力,最终导致不同的析氢活性。在β-NiMoO_(4)上,其最差的析氢性能可归因于对三种中间物均最弱的吸附能力,阻碍了水解离过程。而对中间物种吸附能力提升,更有利于α-NiMoO_(4)表面的水还原动力学,从而改善其析氢反应活性。相比之下,表现为相对最强中间物种吸附能力的MoNi4具有最优异的催化性能。实验中β-NiMoO_(4),α-NiMoO_(4)和MoNi_(4)的析氢性能依次提升,与理论计算中各物相所对应的水解离能垒依次降低相一致,证实了析氢活性依赖于催化剂物相结构的本质。该研究为合理设计和优化Ni Mo(O)催化剂提供参考。

摘要：设计合成了一种ZnZrO_(x)/SAPO-18催化剂并将其用于CO_(2)加氢制低碳烯烃。利用XRD,TEM,HRTEM,STEM,FESEM,EDS元素分析等方法对ZnZrO_(x)/SAPO-18催化剂进行表征。实验结果表明,ZnZrO_(x)/SAPO-18催化剂的加入实现了90.6%的低碳烯烃选择性,其中丙烯和丁烯选择性大于67.8%;该催化剂还展现了良好的稳定性,在超过120 h的稳定性测试中没有明显失活;通过中间物种的迁移,ZnZrO_(x)/SAPO-18催化剂将CO_(2)加氢反应与C—C耦合过程在热力学和动力学上耦合起来,有利于反应正向进行。

摘要：目的 :搭建一个可有效接收智能手机端通过网络远程发送心电数据的服务器,该服务器程序同时具有数据存储、实时绘制心电波形、查看历史波形、作出初步的心电自诊断等功能。方法:采用C#语言在Visual Studio 2013平台下进行软件开发,主要应用到socket类实现网络传输功能,绘图类集合实现波形绘制功能,Dataset/Datareader工具实现数据存取,Thread类实现多线程编程等功能。在服务器程序中,采用5点平滑滤波进行心电信号的初步处理并且加入最常见的差分阈值算法以用于对接收到的心电数据进行波形分析,检出主要的QRS波,通过分析R-R间期等各类心电特征给出心电自诊断报告。结果:该服务器程序能够实现对手机心电数据的实时接收并且在上位机屏幕上显示出来,同时可绘制出准确的心电波形,作出心电自诊断。结论:该程序在对移动端(手机、平板计算机)数据接收方面有较好的性能,另外,在对数据处理、显示方面也有着不俗的表现和稳定性。

摘要：第一性原理材料计算模拟是化学、物理、材料等科学研究的重要手段,发展国产计算芯片及建设软件生态是提升我国材料计算模拟效率的重要环节之一。文中以极端条件下金刚石的结构优化和电子结构计算为典型算例,探究维也纳从头算模拟软件包(VASP)在国产中央处理器(CPU)和国产图形计算加速卡(GPU)上的计算可靠性及运行效率。计算结果表明,国产CPU和GPU在VASP计算模拟的各种算法中关联的数学库呈现极好的稳定性和优异的计算效率。不同芯片计算平台下相同计算任务消耗的时间对比结果表明,国产CPU芯片在体系价电子数小于500的计算模拟体系中能够取得更好的计算性能,而国产GPU计算加速卡在体系价电子数大于500的计算模拟体系中能够取得显著的加速效果,最高加速是常用Intel CPU计算平台的42倍。国产材料计算模拟平台已趋成熟,能够在我国催化反应机理、半导体器件设计、材料极端物性等领域发挥重要作用。

摘要：针对中分辨率遥感数据面向对象分类,以河北省北部山区和南部平原Landsat8 OLI,Landsat5 TM及高分一号(GF1)数据为研究对象,对支持向量机(support vector machine,SVM)、随机森林(random forest,RF)、决策树(decision tree,DT)及朴素贝叶斯(naive Bayes,NB)4种分类器的土地覆盖分类效果进行对比,并分析SVM,RF和DT中关键参数对分类结果的影响。结果表明:在2个研究区,各分类器结果略有差异,从整体上看其优劣排序为SVM,NB,RF和DT。其中SVM和DT分类精度随参数变化波动较大:对于SVM,当参数C取值不小于103且gamma不大于10^(-1)时,无论哪种情况其分类精度均优于90%;对于DT,当参数树深(Depth)大于3时,各情况下的分类精度相对较高且趋于稳定。RF分类精度随参数变化波动较小且没有明显的变化规律。研究结果可为中分辨率遥感数据面向对象土地覆盖分类研究提供参考。