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2019年中国高性能计算机发展现状分析与展望

数据与计算发展前沿 2020年第1期2卷 18-26页

作者：张云泉袁良袁国兴李希代中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

【目的】本文根据2019年11月发布的中国高性能计算机TOP100排行榜的数据,对国内高性能计算机的发展现状从总体性能、制造商、行业领域等方面进行了深入分析。【结果】中国TOP100的平均Linpack性能继续保持比国际TOP500平均Linpack性能... 详细信息

【目的】本文根据2019年11月发布的中国高性能计算机TOP100排行榜的数据,对国内高性能计算机的发展现状从总体性能、制造商、行业领域等方面进行了深入分析。【结果】中国TOP100的平均Linpack性能继续保持比国际TOP500平均Linpack性能高的局面,且TOP100的入门性能门槛仍然超过TOP500。中国TOP100上的超级计算系统依然全部都是国产超算系统,曙光和联想并列为数量冠军,曙光、联想和浪潮三强争霸的局面继续保持和加强。【结论】在此基础上,本文根据十八届排行榜的性能数据,对未来中国大陆高性能计算机的发展趋势进行了分析预测。根据新的数据,我们认为:峰值Exaflops的机器将在2020年到2021年间出现;峰值10Exaflops的机器将在2022年到2023年间出现;峰值100Exaflops的机器将在2024年到2025年间出现。

关键词：高性能计算机 TOP100 排行榜性能分析

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Weibel不稳定性自生电磁场对探针质子束的偏转作用研究

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物理学报 2019年第18期68卷 199-207页

作者：杜报蔡洪波张文帅陈京邹士阳朱少平北京应用物理与计算数学研究所北京100094 北京大学应用物理与技术研究中心高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京100871 上海交通大学IFSA协同创新中心上海200240 中国工程物理研究院研究生院北京100088 中国工程物理研究院激光聚变研究中心等离子体物理重点实验室绵阳621900

Weibel不稳定性的自生电磁场对于等离子体能量输运、无碰撞冲击波形成等物理过程具有关键的影响.实验上往往采用质子束照相来诊断其电磁场结构.一般认为,探针质子束的轨迹偏转主要来自于磁场,而自生电场的作用被认为可忽略不计.本文利... 详细信息

Weibel不稳定性的自生电磁场对于等离子体能量输运、无碰撞冲击波形成等物理过程具有关键的影响.实验上往往采用质子束照相来诊断其电磁场结构.一般认为,探针质子束的轨迹偏转主要来自于磁场,而自生电场的作用被认为可忽略不计.本文利用三维粒子模拟程序研究了典型参数下的Weibel不稳定性发展过程,并使用径迹追踪法评估了Weibel不稳定性的质子束照相过程中电场和磁场对探针质子束的偏转作用.对比分析发现,引起探针质子束偏转的主要因素并不是磁场,而是过去研究中常被忽略的电场.主要原因为:Weibel不稳定性的自生磁场往往成管状结构,在使用探针质子束对其进行侧向照相时,磁场的作用会被自身中和并抵消.该认识将有助于深入理解Weibel不稳定性质子照相的实验结果.

关键词： Weibel不稳定性质子束照相电磁场诊断粒子模拟

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不协调决策形式背景的属性约简

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计算机科学 2019年第12期46卷 257-260页

作者：李仲玲米据生解滨河北师范大学汇华学院石家庄050091 河北师范大学数学与信息科学学院石家庄050024 河北省计算数学与应用重点实验室石家庄050024 数据科学与智能应用福建省高校重点实验室福建漳州363000

形式概念分析由德国数学家Wille于1982年提出,是刻画概念和概念之间层次化结构的数据分析工具,主要用于概念的发现、排序和显示。作为知识发现的有效工具,该理论已被成功地运用到信息检索、数据挖掘、模式识别等领域。而在实际问题中呈... 详细信息

形式概念分析由德国数学家Wille于1982年提出,是刻画概念和概念之间层次化结构的数据分析工具,主要用于概念的发现、排序和显示。作为知识发现的有效工具,该理论已被成功地运用到信息检索、数据挖掘、模式识别等领域。而在实际问题中呈现出的形式背景往往具有冗余的属性,使得所生成的概念格结构非常复杂。为了提取更加简洁有效的概念格,需要对形式背景中的属性进行约简。因此,寻找更高效的属性约简方法成为了形式概念分析中的一个重要研究问题。文中把基于粗糙集理论的属性约简思想引入到形式背景中,进一步研究不协调决策形式背景的属性约简问题。一些学者在不协调信息系统中基于等价类提出了分布约简、最大分布约简、分配约简、近似约简,并且讨论了4个约简之间的关系。而形式背景是一种特殊的信息系统,文中用粒集代替信息系统中的等价类,提出了4种基于包含度的属性约简,即分布约简、最大分布约简、分配约简与上近似和约简,并证明了分布协调集必为最大分布协调集,分布协调集必为分配协调集,分配协调集与上近似和协调集等价等结论。最后以分配约简为例,给出了分配协调集的判定定理,构建了不同粒集之间的可辨识属性集合,得到了求解分配约简的布尔计算方法。

关键词：辨识矩阵协调集属性约简决策形式背景

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泥河湾盆地综合禀赋与农村复兴发展关系研究

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地理研究 2019年第12期38卷 2846-2858页

作者：刘媛姚海芳刘劲松河北师范大学资源与环境科学学院石家庄050024 河北师范大学旅游系石家庄050024 河北师范大学数学与信息科学学院石家庄050024 河北省计算数学与应用重点实验室石家庄050024

选取地形起伏度、农地等级、年均降水量、地被指数、气候适宜度、交通通达度和经济区位等禀赋因子,采用主成分-聚类法,将泥河湾盆地划分为裸岩洪积区、碱滩分布区、厚层黄土分布区。基于禀赋分区和田野调查,探讨了区域禀赋与农村复兴发... 详细信息

选取地形起伏度、农地等级、年均降水量、地被指数、气候适宜度、交通通达度和经济区位等禀赋因子,采用主成分-聚类法,将泥河湾盆地划分为裸岩洪积区、碱滩分布区、厚层黄土分布区。基于禀赋分区和田野调查,探讨了区域禀赋与农村复兴发展的关系,认为:泥河湾盆地产业结构单一,受自然禀赋约束,单靠农业进步,农村复兴动能不足;农村劳动力大量流失,以户为单位的农业生产组织趋于解体,亟待孕育新型农业生产组织--合作社;光伏、风电等新型能源企业提高了土地生产效率,是克服自然和经济禀赋对农村复兴发展双重锁定的有效动能;村委会应立足自身禀赋,编制乡村空间发展规划,协调各方关系,谋划、组织、落实好乡村复兴的各项工作。

关键词：泥河湾盆地农村禀赋发展

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铜粉末动态压缩行为的多颗粒有限元分析

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高压物理学报 2019年第4期33卷 72-79页

作者：彭克锋潘昊赵凯郑志军虞吉林中国科学技术大学近代力学系中国科学院材料力学行为和设计重点实验室安徽合肥230026 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

颗粒金属材料的宏观力学性能与其细观特性密切相关,金属粉末的冲击压缩问题有待深入研究。选用实验结果较为丰富的铜粉末作为研究对象,基于多颗粒有限元法建立了颗粒金属材料的二维数值分析模型,研究了铜粉末在冲击压缩下的力学行为。... 详细信息

颗粒金属材料的宏观力学性能与其细观特性密切相关,金属粉末的冲击压缩问题有待深入研究。选用实验结果较为丰富的铜粉末作为研究对象,基于多颗粒有限元法建立了颗粒金属材料的二维数值分析模型,研究了铜粉末在冲击压缩下的力学行为。数值计算结果表明,在较高速度冲击下颗粒金属材料呈现出高度局部化的变形带,变形带如同冲击波一样从冲击端向支撑端传播。利用速度场计算方法,计算得到了塑性冲击波波阵面的位置,进而获得了不同孔隙率(0.25~0.60)铜粉末的粒子速度与冲击波波速之间的 Hugoniot 关系,其在较高冲击速度(200~300 m/s)下与实验结果吻合较好。发展了以动态锁定应变为唯一参数的冲击波模型,较好地表征了铜粉末在较高速度冲击下的 Hugoniot 关系和波后应力。

关键词：颗粒金属材料冲击压缩多颗粒有限元法冲击波模型 Hugoniot 关系

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共形转塔气动光学效应时空特性研究（英文）

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应用光学 2019年第6期40卷 1022-1032页

作者：路大举张凯董航徐明苏华中国工程物理研究院高能激光重点实验室四川绵阳621900 中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

研究了相同马赫数、相近雷诺数、不同口径(400 mm和2 000 mm)共形转塔的气动光学效应,系统地给出了发射方向不同时气动光学效应导致的光束倾斜角和光束质量因子的时间变化特性、统计特性以及时间相关特性。发现多数场景下气动光学效应... 详细信息

研究了相同马赫数、相近雷诺数、不同口径(400 mm和2 000 mm)共形转塔的气动光学效应,系统地给出了发射方向不同时气动光学效应导致的光束倾斜角和光束质量因子的时间变化特性、统计特性以及时间相关特性。发现多数场景下气动光学效应中平均流场效应占主要部分,平均流场效应的特征频率由绕流流场的特征频率决定。尺寸效应的研究表明,缩比实验可以有效模拟实际飞行状态下气动光学效应的统计特性,但无法准确模拟其时间相关特性。开展了前向发射时发射方向的优化选择,指出发射方向在中轴线上天顶角约为40°时,气动光学效应导致的波前畸变统计值和涨落值最小,并且发射光束半径增加会导致平均流场效应快速增加,但湍流效应基本不变。

关键词：砖塔半径平均流场效应湍流效应光束质量倾斜

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2019年中国高性能计算机发展现状分析

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计算机工程与科学 2019年第12期41卷 2095-2100页

作者：袁国兴张云泉袁良北京应用物理与计算数学研究所北京100088 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100191

根据2019年11月发布的中国高性能计算机性能TOP100排行榜的数据,对国内高性能计算机的发展现状从总体性能、制造商、行业领域、部署机构等方面进行了讨论分析,同时对未来发展进行了展望。

关键词：高性能计算机性能排行榜测评技术

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耦合Rayleigh-Taylor-Kelvin-Helmholtz不稳定性的形态学与非平衡分析

耦合Rayleigh-Taylor-Kelvin-Helmholtz不稳定性的形态学与非平衡...

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第十一届全国流体力学学术会议

作者：陈锋许爱国张玉东曾庆凯山东交通学院航空学院北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室郑州大学力学与安全工程学院

本文使用多松弛时间离散玻尔兹曼模型研究耦合瑞利-泰勒-开尔文-亥姆霍兹不稳定性(RTI,KHI和RTKHI)系统，引入形态学边界长度和热力学非平衡(TNE)强度，以探究其复杂动力学过程。模拟发现，在耦合系统后期RTI始终发挥主要作用，而早期... 详细信息

本文使用多松弛时间离散玻尔兹曼模型研究耦合瑞利-泰勒-开尔文-亥姆霍兹不稳定性(RTI,KHI和RTKHI)系统，引入形态学边界长度和热力学非平衡(TNE)强度，以探究其复杂动力学过程。模拟发现，在耦合系统后期RTI始终发挥主要作用，而早期的主要机制取决于浮力和剪切强度的对比。温度场的形态学边界长度L和平均热流强度D均可用于测量系统浮力与剪切强度之比，并定量地判断RTKHI系统早期的主要机制。具体来说，当KH(IRTI)占主导地位时，L> L(LD(D

关键词：离散Boltzmann方法 Rayleigh-Taylor不稳定性 Kelvin-Helmholtz不稳定性形态学非平衡

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固体热中子散射数据研制程序SIRIUS

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核动力工程 2018年第1期39卷 34-37页

作者：王佳胡泽华宋红州叶涛孙伟力北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国工程物理研究院中子物理学重点实验室绵阳621900

基于热中子散射的相干弹性散射、不相干弹性散射、相干非弹性散射、不相干非弹性散射4种机制,开发了可用于固体材料热中子散射数据库(TSL)研制的SIRIUS程序,并采用第一性原理晶格动力学方法计算固体材料的声子谱和声子能态密度。在此基... 详细信息

基于热中子散射的相干弹性散射、不相干弹性散射、相干非弹性散射、不相干非弹性散射4种机制,开发了可用于固体材料热中子散射数据库(TSL)研制的SIRIUS程序,并采用第一性原理晶格动力学方法计算固体材料的声子谱和声子能态密度。在此基础上计算了简单面心立方晶格(FCC)结构的金属^(27)Al的热中子散射数据,与ENDF/B-Ⅶ.1库中数据基本符合,验证了程序和方法的正确性。

关键词：热中子散射数据相干非弹性散射 SIRIUS程序第一性原理金属^(27)Al

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非平衡放热流体的离散玻耳兹曼方法研究

非平衡放热流体的离散玻耳兹曼方法研究

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中国核学会2019年学术年会

作者：林传栋许爱国马宇中山大学中法核工程与技术学院北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京大学应用物理与技术研究中心和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室

放热流体广泛存在于自然界和工程应用之中,尤其是在核能工程中,是一种非常重要的常见物理现象。放热流体系统大都涉及从微观尺度的分子碰撞到宏观流动尺度的大窝结构,并且包含复杂的流动力学和热力学非平衡行为,这往往使得传统模拟方法... 详细信息

放热流体广泛存在于自然界和工程应用之中,尤其是在核能工程中,是一种非常重要的常见物理现象。放热流体系统大都涉及从微观尺度的分子碰撞到宏观流动尺度的大窝结构,并且包含复杂的流动力学和热力学非平衡行为,这往往使得传统模拟方法的适用性面临挑战。传统宏观方法对非平衡效应显著的区域经常存在物理描述能力不足的问题,而微观粒子方法往往由于计算资源的限制难于模拟足够时空尺度的系统。本文构建并使用的离散玻耳兹曼方法(DBM)主要就是针对这一中间尺度(非平衡程度、连续程度)的流体行为。DBM自然继承了玻耳兹曼方程描述和测量非平衡物理系统的部分功能,不仅能够在连续性极限条件下得到与宏观控制方程一致的结果,还能够有效延伸至传统宏观控制方程失效时的更强非平衡区域。同时,该方法具有演化方程形式简单、易于编程处理、稳定性好、适用于并行化处理等优势特点。DBM在非平衡放热流体的应用研究,将有助于从微介观尺度深入理解非平衡物理系统的本质机制和特征规律,并且能够为传统计算方法的改进提供可靠的数值参考和理论支撑。

关键词：放热流体爆轰非平衡效应离散玻耳兹曼方法介观模拟

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