检索结果-内蒙古大学图书馆

高能物理与核物理 2004年第4期28卷 431-436页

作者：孔巢城李泉凤杜泰斌程诚陈怀壁唐传祥朱立裴志刚明申金张辉清华大学工程物理系北京100084 清华大学辐射防护实验室北京100084

为解决电子直线加速器屏蔽室的空间散射计算相关问题 ,采用蒙特卡罗程序MCNP4B进行模拟 ,使用分步计算的方法 ,结合分裂和轮盘赌技巧 ,计算出 9MeV驻波直线加速器运行时的空间散射剂量率大小 .并实际测量了加速器运行时屏蔽室周围距地... 详细信息

为解决电子直线加速器屏蔽室的空间散射计算相关问题 ,采用蒙特卡罗程序MCNP4B进行模拟 ,使用分步计算的方法 ,结合分裂和轮盘赌技巧 ,计算出 9MeV驻波直线加速器运行时的空间散射剂量率大小 .并实际测量了加速器运行时屏蔽室周围距地面上方 1m处的空间散射剂量分布 .将计算得到的结果、计算空间散射的经验公式结果和实际测量的结果三者进行了比较分析 .结果表明 :蒙特卡罗方法计算值比较符合实际测量值 ,经验公式计算值则存在一定的偏差 .

关键词：电子加速器屏蔽室空间散射蒙特卡罗计算 MCNP4B模拟深穿透

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含钚材料测量中的中子增殖校正和蒙特卡罗计算

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原子能科学技术 1998年第3期32卷 245-249页

作者：刘功发王效忠李泽孙汉城中国科学技术大学四系中国原子能科学研究院放射化学研究所

运用蒙特卡罗方法计算了ＰｕＯ２标样的符合增殖校正因子。对含Ｐｕ量分别为２、１０、４０ｇ的３个标样，计算的校正响应接近常数，表明蒙特卡罗方法对ＰｕＯ２标样是有效的。将计算的符合响应与实验的符合响应相结合，得到了一条刻度... 详细信息

运用蒙特卡罗方法计算了ＰｕＯ２标样的符合增殖校正因子。对含Ｐｕ量分别为２、１０、４０ｇ的３个标样，计算的校正响应接近常数，表明蒙特卡罗方法对ＰｕＯ２标样是有效的。将计算的符合响应与实验的符合响应相结合，得到了一条刻度曲线，利用这条刻度曲线分析了低类炉渣的一个样品，结果偏高５．３％。计算的校正响应，对金属样品，与标样相差６．７％；对部分氧化的样品如高类炉渣和零类炉渣，与标样的差异较大，蒙特卡罗方法在这种情况下的有效性有待进一步实验验证。

关键词：中子增殖蒙特卡罗计算钚分析含钚材料

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快中子核次临界的多群蒙特卡罗计算

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四川大学学报（自然科学版） 1999年第6期36卷 1045-1051页

作者：徐家云张一云林理彬白立新范晓强周厚全四川大学物理系成都610064

给出了用多群蒙特卡罗方法计算核裂变系统有效增殖因子、中子通量能谱和中子泄漏谱等的方法 ,对球形快中子核裂变系统进行了多群蒙特卡罗次临界计算 .计算所得的不同次临界深度的Keff、中子寿命、活性区中子通量以及中子泄漏彼此相容 .... 详细信息

给出了用多群蒙特卡罗方法计算核裂变系统有效增殖因子、中子通量能谱和中子泄漏谱等的方法 ,对球形快中子核裂变系统进行了多群蒙特卡罗次临界计算 .计算所得的不同次临界深度的Keff、中子寿命、活性区中子通量以及中子泄漏彼此相容 .从次临界过渡到临界的有效增殖因子Keff计算值与实验结果符合 .以连续光滑曲线的形式给出了中子通量能谱和泄漏谱 ,谱图清晰地显示了符合中子输运规律的精细情况 .

关键词：次临界蒙特卡罗计算快中子核核裂变系统

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鼻咽癌患者蒙特卡罗计算的介质与水吸收剂量差异分析

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中华放射肿瘤学杂志 2015年第2期24卷 136-137页

作者：陈利黄晓延曹午飞姚杏红孙文钊中山大学肿瘤防治中心放疗科广州510060

临床应用中TPS计算到水的剂量Dw和计算到介质的剂量Dm之间差异会影响到放疗计划评价和剂量报告结果,同时也会影响到剂量验证结果.笔者以10例鼻咽癌患者为例,使用Monaco系统的蒙特卡罗算法分别计算Dm和Dw计划.通过DVH和调强验证软件分析... 详细信息

临床应用中TPS计算到水的剂量Dw和计算到介质的剂量Dm之间差异会影响到放疗计划评价和剂量报告结果,同时也会影响到剂量验证结果.笔者以10例鼻咽癌患者为例,使用Monaco系统的蒙特卡罗算法分别计算Dm和Dw计划.通过DVH和调强验证软件分析靶区及正常组织剂量信息,给出两种剂量差异,为临床应用提供一定的参考.

关键词：水吸收剂量鼻咽癌患者蒙特卡罗计算介质蒙特卡罗算法临床应用报告结果放疗计划

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NaI(Tl)闪烁谱仪峰总比的蒙特卡罗计算

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核电子学与探测技术 2002年第5期22卷 453-455页

作者：郭春营罗永锋林源根清河大楼卯北京100085

简单分析 Na I(Tl)闪烁谱仪探测原理的基础上 ,运用蒙特卡罗程序 MCNP计算了该谱仪对不同能量点源的峰总比 (或光分数 ) ,并同实验结果做了对比 ,解释了计算结果比实验值偏高的原因。

关键词： NaI(Tl)闪烁谱仪峰总比蒙特卡罗计算 MCNP程序碘化钠

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FPGA加速蒙特卡罗计算关键技术的研究与应用

FPGA加速蒙特卡罗计算关键技术的研究与应用

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作者：黎渊国防科学技术大学

学位级别：博士

蒙特卡罗模拟是一种广泛应用于分子物理学、金融工程学和生物医学等领域求解科学计算问题的重要方法。随着科学技术的发展,运用蒙特卡罗方法解决实际问题的复杂性不断增大,导致对计算设备运算能力的需求也在不断地增强。开发新的计算模... 详细信息

蒙特卡罗模拟是一种广泛应用于分子物理学、金融工程学和生物医学等领域求解科学计算问题的重要方法。随着科学技术的发展,运用蒙特卡罗方法解决实际问题的复杂性不断增大,导致对计算设备运算能力的需求也在不断地增强。开发新的计算模式以实现对蒙特卡罗模拟进行加速已成为现代科学计算急需解决的重要问题。近年来,FPGA芯片以其可重构、支持细粒度并行、高性能、低功耗等优势,已成为理想的计算加速平台。然而,FPGA加速蒙特卡罗计算还面临着算法特征多样性、算法并行结构设计困难、硬件结构优化复杂等挑战。已有的蒙特卡罗加速结构存在消耗FPGA资源过大、并行计算结构具有局限性、计算结构缺乏通用性等缺陷。为了应对这些问题与挑战,本文对蒙特卡罗计算的FPGA加速技术进行了深入地研究。集中解决了实现加速的几项关键技术,并在此基础上实现了对金融衍生产品定价模型的计算加速。本文的主要工作和创新点如下:1.提出了基于FPGA的长周期均匀分布随机数加速结构。本文在学术界首次提出基于WELL算法的均匀分布随机数FPGA加速结构。该结构能获得1拍产生1个随机数的吞吐率,并具有高质量、长周期、高性能、低硬件消耗等特点。本文针对WELL算法的访存特性,提出了一种6读/2写多端口RAM结构。该RAM采用Register-BRAMs混合架构,在充分利用FPGA内嵌BRAM存储器特性的基础上,仅需消耗1个32位寄存器和2个BRAMs即可支持6读/2写的并行访问,打破了BRAM最多支持双端口读写的限制,是整个系统获得目标吞吐率的关键部件。实验结果表明,本文所设计的随机数加速结构优于相关工作和通用处理器的软件实现。2.设计并实现了基于FPGA的浮点转定点自动位宽优化软件工具SATRANS。SATRANS能够将描述算法的浮点程序转换成定点程序并进行自动位宽优化。采用模拟退火算法作为位宽搜索引擎,相对于传统的贪心搜索算法能够获得更加优化的搜索结果。并能够获得一系列满足精度要求的位宽组合,使得设计者能够在性能、面积开销等设计因素间权衡,以选择最合适的结果应用到系统设计中。为了弥补模拟退火搜索迭代次数多,速度慢的缺点,SATRANS以C语言的无符号长整型表示定点操作数,并用相应的加减乘、移位、掩码等基本操作来模拟定点运算。相对于gfix,fi等定点程序包获得了巨大的性能提升。将SATRANS应用到IIR系统、高斯随机数发生器以及金融工程加速系统的设计中,取得了较好的效果。3.提出了基于FPGA的长周期高斯分布随机数发生框架。本文在充分研究各种高斯随机数生成算法共性的基础上,提出了基于FPGA的高斯随机数发生器的通用设计流程,并基于该设计流程对Box Muller和Monty Python两种高斯随机数生成算法进行了FPGA设计。对于Box Muller算法,采用分段多项式拟合法对基本函数运算进行硬件拟合,并采用SATRANS对结构进行位宽优化。实验结果表明,该结构能获得1拍产生2个随机数的吞吐率,相对于通用处理获得了12.5倍的性能提升,在周期、性能/面积消耗比等指标上均优于相关工作。在性能和面积消耗上均优于浮点实现。对于Monty Python算法,定制了一套高效的四段并行结构,能将处理高斯随机数PDF中主路径的全流水部件和处理Tail区域的专用迭代部件并行执行,有效地隐藏了循环迭代对高斯系统性能的影响。实验结果表明,该结构能获得接近1拍产生1个随机数的吞吐率,相对于通用处理器获得了24.8倍的性能提升,在周期和性能上优于相关工作。在性能和面积消耗上均要优于相应的浮点实现。4.提出了软硬件协同的并行均匀分布随机数生成框架。其中软件部分基于Fast Jump Ahead技术产生各子路随机数发生器的初始状态,以保证各子序列相互独立。在软件的支持下,硬件部分仅需简单复制单随机数发生器即可实现。为了提高软件部分的计算效率,本文提出了一种高效的矩阵特征多项式计算算法,能够快速计算出任意F2-Linear随机数算法状态矩阵的特征多项式。实验结果表明,该并行随机数发生框架能够产生任意路相互独立的均匀分布随机数序列,并且吞吐率和资源消耗均随着并行度的增加呈线性增长。以WELL19937算法为例在Virtex 5上实现并行框架,最多能集成149个随机数发生器。相对于同等工艺的CPU和GPU,吞吐率分别提高了9.8倍和2.5倍,效能(吞吐率/功耗)分别获得了194.9倍和21.1倍的提升。所产生的并行随机数序列通过了标准统计测试集对其相关性的检测,并成功应用到一个真实的蒙特卡罗模拟环境:π的蒙特卡罗模拟。本文还基于并行均匀分布随机数发生框架,提出了并行高斯分布随机数生成框架。该框架同样能够产生任意路相互独立的高斯分布随机数序列,具有很好的可扩展性,且在性能和效能上均优于同等工艺的CPU和GPU实现。5.提出了金融

关键词：蒙特卡罗计算 FPGA加速均匀分布随机数高斯随机数并行随机数发生器位宽优化 CDS定价模型

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β辐射剂量转换因子 H'(0.07)/D_a 的蒙特卡罗计算

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辐射防护 1989年第1期9卷 18-22页

作者：张少东毛用泽防化研究院

本文从 ICRU39号报告关于定向剂量当量的定义出发,编制了计算^(90)Sr-^(90)Y 源β辐射场中某一点处的定向剂量当量 H′(0.07)与该点处无受体时空气吸收剂量 D_a 间的转换因子的蒙卡程序。在 VAX-Ⅱ/785型计算机上运行该程序,给出了该转... 详细信息

本文从 ICRU39号报告关于定向剂量当量的定义出发,编制了计算^(90)Sr-^(90)Y 源β辐射场中某一点处的定向剂量当量 H′(0.07)与该点处无受体时空气吸收剂量 D_a 间的转换因子的蒙卡程序。在 VAX-Ⅱ/785型计算机上运行该程序,给出了该转换因子的理论计算值。计算值与联邦德国技术物理研究院(PTB)所给的实验值基本相符。

关键词： β辐射剂量转换因子蒙特卡罗计算

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面向蒙特卡罗计算的随机数生成FPGA加速器的研究与实现

面向蒙特卡罗计算的随机数生成FPGA加速器的研究与实现

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作者：伍盛菲上海交通大学

学位级别：硕士

高质量的随机数对于很多科学应用是极其重要的，其中一个应用甚广的例子就是蒙特卡罗技术，它在生物医学、计算物理学（如空气动力学计算等、粒子输运计算、量子热力学计算）、金融工程学、宏观经济学等众多领域都有十分重要的应用。在... 详细信息

高质量的随机数对于很多科学应用是极其重要的，其中一个应用甚广的例子就是蒙特卡罗技术，它在生物医学、计算物理学（如空气动力学计算等、粒子输运计算、量子热力学计算）、金融工程学、宏观经济学等众多领域都有十分重要的应用。在蒙特卡罗计算过程中，需要应用到大量随机性优秀的随机数，随机数的随机性取决于随机数的周期与分布性，这是蒙特卡罗计算能够正确进行的关键以及基础，会影响到蒙特卡罗德计算结果是否正确。相对于其他实现随机数生成器的方式，基于FPGA的随机数生成加速器在加速效果、功耗以及成本等很多方面上都具有出色的性能表现，并且符合应用FPGA实现大规模计算的趋势。本文的主要工作就是对面向蒙特卡罗计算的随机数生成FPGA加速器的研究，本文以提高随机数加速器硬件结构的并行性、减少硬件资源消耗、提高随机数加速器的可重构性为研究目标，对随机数生成FPGA加速器的并行化以及可重构性设计进行了深入的研究，主要贡献和创新之处有以下几方面： 1、为了提高基于FPGA的随机数加速器硬件结构的并行性，设计并实现了MTPRNG(Mersenne Twister Parallel Random NumberGenerator)硬件结构。MTPRNG硬件结构并行化的实现了MT19937算法，相对于其他基于FPGA的Mersenne Twister算法实现结构，MTPRNG在硬件资源消耗以及硬件资源利用率上具有比较好的性能。 2、为了实现可重构的随机数生成FPGA加速器，对Fast-jump-ahead快速跳变算法进行了深入的研究，结合Mersenne Twister算法的自身特点，在软件上实现了针对Mersenne Twister算法的Fast-jump-ahead快速跳变算法的计算过程，用于快速计算随机数子序列。 3、为了提高随机数生成FPGA加速器的可重构性，设计并实现了软硬件协同工作的可重构随机数生成FPGA加速器。加速器的硬件部分由若干个MTPRNG并行化硬件结构组成，软件部分采用Fast-jump-ahead快速跳变技术计算出随机数子序列的值，作为初始化数据提供给硬件部分，同时软件部分根据用户需求生成控制信号，来控制硬件部分中若干MTPRNG结构进行组合。相对于其他随机数生成器，这种可重构随机数生成FPGA加速器的设计方法，可实现出任意并行度的随机数生成FPGA加速器，并且在并行度改变时，不需要对硬件结构进行重新的布局布线。 4、为了验证本文设计的随机数生成FPGA加速器的性能，本文将可重构随机数生成FPGA加速器应用在实际的蒙特卡罗计算应用中，对π值进行估算。最终得到π值得精度达到99.99%。结果表明本文设计的结构是可以满足蒙特卡罗计算的需要的。

关键词：蒙特卡罗计算 FPGA 随机数加速器并行化可重构

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硬件加速蒙特卡罗计算中随机数产生关键技术研究

硬件加速蒙特卡罗计算中随机数产生关键技术研究

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作者：张坤云南大学

学位级别：硕士

蒙特卡罗算法在计算物理学、滤波问题、可靠性问题、生物医学、金融工程学和科学实验模拟等领域都有着重要的应用。但是,随着科学的发展,蒙特卡罗计算模型变得日益复杂,其计算量也随之增加,这将导致蒙特卡罗计算耗时较长。蒙特卡罗计算... 详细信息

蒙特卡罗算法在计算物理学、滤波问题、可靠性问题、生物医学、金融工程学和科学实验模拟等领域都有着重要的应用。但是,随着科学的发展,蒙特卡罗计算模型变得日益复杂,其计算量也随之增加,这将导致蒙特卡罗计算耗时较长。蒙特卡罗计算中随机数的产生是基础,实现了随机数产生的加速,即可实现整个蒙特卡罗计算的加速。因此,对蒙特卡罗计算中随机数的生成进行加速成为一个急需解决的问题。与CPU、GPU等通用计算平台相比,使用FPGA产生随机数在计算速度、硬件资源占用和功耗等方面表现更优。本文首先阐述了FPGA实现蒙特卡罗计算的研究现状,并针对随机数产生速度、质量和逻辑资源占用等方面的不足,提出了本文所研究的硬件加速关键技术。其次对比分析了不同随机数产生算法的优劣势,然后本文以减少硬件资源消耗、提高随机数的产生速度和质量为研究目标,对蒙特卡罗计算中均匀分布和高斯分布随机数的产生等关键技术进行了深入的研究。在均匀分布随机数产生技术中,提出了PMT19937硬件结构,设计并实现了能够在单主时钟周期内完成三读一写操作的四口BRAM,将四口BRAM模块应用于PMT19937结构中,加快了均匀分布随机数的产生速度。在高斯分布随机数产生技术中,提出了基于Box-Muller算法和中心极限定理的组合高斯随机数产生方案,运用贪心算法的思想,改进了角度重编码CORDIC算法,并应用在Box-Muller算法中计算三角函数。最后对本文设计的两种随机数发生器进行实验验证,结果表明,本文设计的两种随机数产生器硬件结构与同类设计相比在随机数质量、硬件资源占用和产生速度等方面具有更好的表现。另外,与通用处理器相比,均匀分布随机数发生器获得了约8倍的加速性能,高斯分布随机数发生器获得了约6.5倍的加速性能。本文的研究成果对基于FPGA的蒙特卡罗计算硬件加速器的发展具有一定的现实意义。

关键词：硬件加速器均分分布随机数高斯分布随机数 CORDIC算法蒙特卡罗计算 FPGA

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配电网可靠性的蒙特卡罗计算方法与研究

配电网可靠性的蒙特卡罗计算方法与研究

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作者：刘晋三峡大学

学位级别：硕士

配电系统可靠性对用户有着显著的影响。随着用户对供电质量要求的提高，配电系统的可靠性评估问题也越来越受到人们的重视。配电系统可靠性评估的基本方法有解析法和蒙特卡罗模拟法，解析法精度较高，但计算规模随着系统元件数目的增长... 详细信息

配电系统可靠性对用户有着显著的影响。随着用户对供电质量要求的提高，配电系统的可靠性评估问题也越来越受到人们的重视。配电系统可靠性评估的基本方法有解析法和蒙特卡罗模拟法，解析法精度较高，但计算规模随着系统元件数目的增长呈指数规律增加，适用于简单的配电系统；而蒙特卡罗法与系统规模无关，适用于复杂的配电系统。蒙特卡罗法的主要不足之处在于计算时间与计算精度的相关性，即为了获得很高精度的可靠性指标，需要模拟很长的时间。蒙特卡罗法在配电系统可靠性评估中具有良好的应用前景，由于工程实践中对评估算法计算精度的要求越来越高，研究各种改进的抽样算法来加快蒙特卡罗的计算效率已成为一个具有理论意义和应用价值的研究课题。\n 本文从系统结构入手，针对复杂的配电系统，给出了简化的网络等效模型；为了快速有效的进行故障影响分析，给出了两种方法，分别是基于节点故障的影响分析法和基于节点网络的分析法。由于每个自动隔离区节点的故障率相同以及每个手动隔离区节点的故障率和停运时间均相同，提出了配电系统可靠性评估的区域仿真法，以IEEE RBTS BUS6主馈线4为例，仿真结果表明，适当的对馈线进行分区等效，减少了元件节点数目并提高了仿真速度。另外从抽样方法入手，详细叙述了重要抽样法、最优抽样法、等分散抽样法这三种改进抽样法的原理和实现步骤，以IEEE RBTS BUS6主馈线4为例，仿真结果表明：当精度为0.01时，常规抽样法的抽样次数为13050次，而采用重要抽样法的抽样次数为10852次，最优抽样法的抽样次数为9422，等分散抽样法的抽样次数却减少到了3159次。数据显示采用改进的抽样法，在保证可靠性指标精度的前提下，能够减小样本方差，加快蒙特卡罗的收敛速度。最后考虑了负荷转移限制的配电系统可靠性评估，当发生负荷转移时，为了满足线路的传输容量约束和节点电压约束，提出了启发式的故障恢复算法，以IEEE RBTS BUS2为例，计算了负荷转移限制对配电系统可靠性的影响。

关键词：配电系统可靠性蒙特卡罗计算故障恢复

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