检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机科学 2024年第9期51卷 23-30页

作者：刘人僪陈欣商红慧张云泉大连海洋大学信息工程学院辽宁大连116023 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

核反应堆压力容器是核电站中最重要的部件之一,在使用过程中通常会受到辐照损伤,这极大影响了其使用寿命,给核电站的安全带来隐患。原子动力学蒙特卡洛方法(AKMC)是研究材料辐照损伤的有效理论方法,可以与计算机数值模拟进行结合来研究... 详细信息

核反应堆压力容器是核电站中最重要的部件之一,在使用过程中通常会受到辐照损伤,这极大影响了其使用寿命,给核电站的安全带来隐患。原子动力学蒙特卡洛方法(AKMC)是研究材料辐照损伤的有效理论方法,可以与计算机数值模拟进行结合来研究压力容器的微结构演变。辐照损伤的材料存在缺陷,原子间相互作用建模时需要考虑非球对称相互作用,但TensorKMC在计算时并没有考虑到原子的角向作用。文中针对该问题,提出了一种包含角向相互作用、可以与TensorKMC的三重编码完美结合的指纹建模方法,并可利用多重度对角向指纹的计算过程进行化简。文中在TensorKMC程序中实现了该方法,测试结果显示角向指纹对势函数的精度有显著影响,最大角动量越高,势函数越精准,程序的模拟耗时也会显著增加。同时,也针对TensorKMC的原子势函数的激活函数开展了测试,结果表明梯度光滑的Softplus和SquarePlus相比初版TensorKMC所用的ReLU在拟合高维势能面时有明显的优势,在最大角动量较低时ReLU有性能优势,但随着最大角动量的增大,不同激活函数对总体模拟时间几乎无特别影响。因此,在实际研究中推荐使用梯度光滑的激活函数。

关键词：动力学蒙特卡洛原子指纹神经网络势

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在质子照相中利用Abel逆变换反演等离子体自生磁场结构

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物理学报 2022年第24期71卷 312-318页

作者：邓娈杜报蔡洪波康洞国朱少平中国科学技术大学核科学技术学院合肥230026 中国工程物理研究院研究生院北京100088 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北京100871

质子照相是观测等离子体中自生磁场的常用实验诊断技术,对质子照相实验结果的有效解读依赖于反演方法的可靠性和可用性.传统质子照相反演方法往往只能提供自生磁场的一维或二维结构.本研究发现,在对具有柱对称结构的磁场进行侧向质子照... 详细信息

质子照相是观测等离子体中自生磁场的常用实验诊断技术,对质子照相实验结果的有效解读依赖于反演方法的可靠性和可用性.传统质子照相反演方法往往只能提供自生磁场的一维或二维结构.本研究发现,在对具有柱对称结构的磁场进行侧向质子照相时,偏转速度与磁场之间满足Abel变换关系,这使得从质子照相结果中反演重建出磁场的三维结构成为可能.通过数值模拟验证了该方法的可行性,并基于该反演方法,重新分析了Li等(2016 ***.713081)有关等离子体喷流自生磁场的质子照相实验结果,给出的最大磁场强度约为传统反演结果的1.9倍.本研究有助于对激光聚变和实验室天体物理相关的自生电磁场形成及其时空演化行为的认识更加清晰.

关键词：质子照相反演磁场诊断 Abel逆变换

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胶囊聚合注意力机制求解车辆路径规划问题

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Science China Mathematics 2024年

作者：师瑞阳牛凌峰戴彧虹中国科学院大学数学科学学院中国科学院虚拟经济与数据科学研究中心中国科学院大数据挖掘与知识管理重点实验室中国科学院大学经济与管理学院中国科学院数学与系统科学研究院计算数学与科学工程计算研究所

近年来,深度学习在求解车辆路径规划问题(vehicle routing problem, VRP)中展示出巨大潜力.注意力机制在其中发挥着重要作用,已成为提高求解质量的关键模块,但其加和聚合范式不足以充分捕捉VRP实例中丰富的信息.针对该问题,本文提出一... 详细信息

近年来,深度学习在求解车辆路径规划问题(vehicle routing problem, VRP)中展示出巨大潜力.注意力机制在其中发挥着重要作用,已成为提高求解质量的关键模块,但其加和聚合范式不足以充分捕捉VRP实例中丰富的信息.针对该问题,本文提出一种新的胶囊聚合注意力机制.它使用胶囊存储更多的信息,应用动态路由机制进行信息聚合,利用软门控胶囊选择器来区分不同胶囊的重要性,并修改解码过程中的上下文节点向量以反映状态变化.基于上述改进,本文设计了一种强化学习框架下求解VRP的新型图注意力网络,并通过大量数值实验证明了所提出方法的有效性.

关键词：车辆路径规划问题胶囊网络注意力机制

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模拟微观世界:从薛定谔方程到大原子模型

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物理 2024年第7期53卷 431-441页

作者：张林峰王涵北京科学智能研究院北京100080 北京深势科技有限公司北京100080 北京应用物理与计算数学研究所计算物理全国重点实验室北京100094 北京大学工学院应用物理与技术研究中心北京100871

随着人工智能技术的飞速发展,其与物理建模的结合为微观尺度的科学研究带来了革命性的工具。文章介绍了从薛定谔方程出发的量子力学近似求解方法到大原子模型(LAM)的发展历程,并特别关注机器学习技术在原子尺度模拟中的应用。文中首先... 详细信息

随着人工智能技术的飞速发展,其与物理建模的结合为微观尺度的科学研究带来了革命性的工具。文章介绍了从薛定谔方程出发的量子力学近似求解方法到大原子模型(LAM)的发展历程,并特别关注机器学习技术在原子尺度模拟中的应用。文中首先讨论人工智能与物理建模结合的理论基础,随后深入分析这一结合在原子尺度模拟中的实现方式,包括机器学习模型的构建和训练策略。还探讨了数据积累、软件工具和工程基础设施对推动该领域进步的重要性,并展望了大原子模型在未来科学研究和工业应用中的潜在影响。通过不断的技术创新和跨学科合作,大原子模型将在材料科学、化学工程、生物技术等多个领域发挥重要作用,推动科学研究和工业应用进入新的发展阶段。

关键词：人工智能物理建模量子力学大原子模型原子尺度模拟

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超热电子能量沉积的Fokker-Planck方程模拟

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计算物理 2023年第2期40卷 222-231页

作者：张华李明强彭力何民卿吴思忠周沧涛深圳技术大学先进材料测试技术研究中心广东深圳518118 深圳技术大学工程物理学院广东深圳518118 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

围绕超热电子在高密度等离子体中传输和能量沉积问题,从相对论粒子碰撞基本物理出发,综合考虑相对论库伦碰撞和集体效应下等能量损失过程、背景等离子体电子回流和升温过程,建立超热电子相对论Fokker-Planck混合模型;构造直角-动量球坐... 详细信息

围绕超热电子在高密度等离子体中传输和能量沉积问题,从相对论粒子碰撞基本物理出发,综合考虑相对论库伦碰撞和集体效应下等能量损失过程、背景等离子体电子回流和升温过程,建立超热电子相对论Fokker-Planck混合模型;构造直角-动量球坐标系下Fokker-Planck方程的有限体积算法,通过计算单能电子束在高密度等离子体中能量沉积和磁场产生过程,验证数值模拟程序。针对激光惯性聚变中超热电子的预加热效应,计算超热电子能量为单能和双麦氏分布情形下在靶丸中的能量沉积占比。

关键词：相对论Fokker-Planck方程电子束超热电子能量沉积

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一种求解特征值问题的广义共轭梯度算法

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中国科学：数学 2021年第8期51卷 1297-1320页

作者：张宁李瑜谢和虎徐然游春光中国科学院电工研究所北京100190 天津财经大学管理可计算建模协同创新中心天津300222 中国科学院数学与系统科学研究院计算数学与科学工程计算研究所北京100190 中国科学院科学与工程计算国家重点实验室北京100190 中国科学院国家数学与交叉科学研究中心北京100190 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088

本文基于阻尼块反幂法与子空间投影算法设计了一种求解特征值问题的广义共轭梯度算法,同时也实现了相应的计算软件包.然后对算法和计算过程进行一系列的优化来提高算法的稳定性、计算效率和并行可扩展性,使得本文的算法适合在并行计算... 详细信息

本文基于阻尼块反幂法与子空间投影算法设计了一种求解特征值问题的广义共轭梯度算法,同时也实现了相应的计算软件包.然后对算法和计算过程进行一系列的优化来提高算法的稳定性、计算效率和并行可扩展性,使得本文的算法适合在并行计算环境下求解大规模稀疏矩阵的特征值.所形成的软件包不依赖于矩阵和向量的具体结构,可以应用于任意的矩阵向量结构.针对几种典型矩阵的测试结果表明,本文的算法和软件包不但具有良好的数值稳定性和可扩展性,同时相比于SLEPc软件包中的LOBPCG (locally optimal block preconditioned conjugate gradient)和Jacobi-Davidson解法器有2至6倍的效率提升.软件包的网址是https://***/pase2017/GCGE-1.0.

关键词：特征值问题阻尼块反幂法广义共轭梯度法稳定性可拓展性

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复杂约束条件下的无线资源优化:AI视角下的方法和洞察

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移动通信 2024年第7期48卷 73-79页

作者：李洋徐凡张纵辉刘亚锋深圳市大数据研究院广东深圳518172 鹏城实验室广东深圳518071 香港中文大学(深圳)理工学院广东深圳518172 中国科学院数学与系统科学研究院计算数学与科学/工程计算研究所科学与工程计算国家重点实验室北京100190

针对无线资源优化问题中普遍存在的复杂约束条件,详细梳理了各种基于AI的优化方法。尽管现有基于AI的优化方法在各种功率分配和波束赋形设计问题上取得了巨大成功,但大多数方法考虑的问题都仅仅配备较为简单的约束条件(例如功率预算约... 详细信息

针对无线资源优化问题中普遍存在的复杂约束条件,详细梳理了各种基于AI的优化方法。尽管现有基于AI的优化方法在各种功率分配和波束赋形设计问题上取得了巨大成功,但大多数方法考虑的问题都仅仅配备较为简单的约束条件(例如功率预算约束条件),这些约束条件可以通过简单的投影操作得到满足。然而,对于更为复杂的约束条件,例如非凸的服务质量约束条件,其优化变量和无线信道通常是耦合的,如何有效处理非凸耦合的约束条件仍然是一个较大挑战。针对复杂约束条件下的无线资源优化问题,将现有基于AI的优化方法分为三类:监督学习方法、惩罚学习方法和拉格朗日对偶方法,并对这三类方法的适用性和不足作了细致的分析。最后,提出了一种基于增广拉格朗日法的惩罚-对偶学习框架,通过交替训练两个独立的神经网络,分别用以推断原问题的解和相应的拉格朗日乘子。此外,将所提出的惩罚-对偶学习框架应用于两个典型的无线资源优化问题上,并通过仿真实验表明,所提出的惩罚-对偶学习框架在约束违反和计算时间方面,分别优于当前最先进的AI和传统优化方法。

关键词：无线资源优化学习优化非凸优化惩罚对偶复杂约束

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聚变能源研究态势及展望

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中国工程科学 2024年第4期26卷 190-197页

作者：彭先觉高翔李建刚刘永邓建军李正宏周良骥师学明天府创新能源研究院成都610213 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所合肥230031 核工业西南物理研究院成都610213 中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院核物理与化学研究所四川绵阳621900

聚变能源开发有望重塑未来能源发展格局,正处于突破工程能量“得失相当”的关键阶段,机遇与挑战并存。本文总结了聚变能源研究的主要进展,凝练了能量平衡尚未实现、氚自持尚未得到验证、实现高可利用率难度极高、耐辐照材料开发进展缓... 详细信息

聚变能源开发有望重塑未来能源发展格局,正处于突破工程能量“得失相当”的关键阶段,机遇与挑战并存。本文总结了聚变能源研究的主要进展,凝练了能量平衡尚未实现、氚自持尚未得到验证、实现高可利用率难度极高、耐辐照材料开发进展缓慢、使用经济性普遍较差等发展挑战。在梳理国际热核聚变实验堆(ITER)计划的共性基础技术突破、成员国配套研究的基础上,归纳了我国磁约束聚变研究的整体规划、自主项目部署、技术路线跟踪等方面的进展。进一步,围绕我国自主提出的Z箍缩聚变裂变混合堆(Z-FFR)概念,阐述了基本原理、应用优势、系列进展,提出了面向2040年实现商业化供能目标的发展规划,涵盖关键技术攻关、工程演示、商业发电推广等阶段的任务目标。为了全面推进我国聚变能源开发进程,建议在磁约束聚变方面深入参与ITER计划和相关国际合作,攻克商用聚变堆关键物理与工程技术,开展中国聚变工程实验堆(CFETR)主机关键部件研发并适时建设和运营CFETR;在Z-FFR方面,加快“电磁驱动大科学装置”建设,开展聚变能源关键技术攻关,推进Z-FFR工程演示和商业应用。

关键词：聚变能源磁约束聚变中国聚变工程实验堆 Z箍缩聚变裂变混合堆商业化供能

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紧凑型反应堆中的单粒子动力学

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计算物理 2022年第3期39卷 253-260页

作者：于承新舒小芳刘杰北京应用物理与计算数学研究所北京100088 北京量子信息科学研究院北京100193 中国工程物理研究院研究生院北京100096

针对紧凑型聚变反应堆独特的磁势阱结构,使用蒙特卡罗方法研究单个高能带电粒子的约束动力学行为。考虑到磁场位型的局域平坦性,在足够小的计算区域或足够短的时间内,带电粒子基本上在一个常数磁场中的运动。基于此,给出精确保证能量守... 详细信息

针对紧凑型聚变反应堆独特的磁势阱结构,使用蒙特卡罗方法研究单个高能带电粒子的约束动力学行为。考虑到磁场位型的局域平坦性,在足够小的计算区域或足够短的时间内,带电粒子基本上在一个常数磁场中的运动。基于此,给出精确保证能量守恒的粒子运动方程逐点解析解,该计算方案具有长时间追踪的能力。模拟结果表明:对于初始位置和速度方向随机分布的具有1千电子伏能量的高能氘粒子,大约有7%的概率能够约束至10 ms量级。由于粒子运动方程的求解过程不依赖于具体的磁场位型,所以它可以方便地应用到具有任意位型的磁约束装置中。

关键词：紧凑型聚变反应装置单粒子运动磁势阱

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导引头量测故障下的增量式三维制导律设计

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宇航学报 2022年第4期43卷 508-517页

作者：方艺忠韩拓胡庆雷北京航天长征飞行器研究所试验物理与计算数学国家重点实验室北京100076 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

考虑导引头量测故障下拦截机动目标的末制导问题,以提高制导系统的鲁棒性、降低制导增益、减小系统残差、避免视线角速率剧烈振荡/发散为目的,基于增量式控制方法设计了一种具有鲁棒增强特性的三维末制导律。首先,将末制导问题转化为零... 详细信息

考虑导引头量测故障下拦截机动目标的末制导问题,以提高制导系统的鲁棒性、降低制导增益、减小系统残差、避免视线角速率剧烈振荡/发散为目的,基于增量式控制方法设计了一种具有鲁棒增强特性的三维末制导律。首先,将末制导问题转化为零化视线角速率的控制问题。其次,通过弹目相对距离及视线角速率定义辅助变量,给出传统的滑模制导律作为设计参考。然后,基于增量式非线性动态逆滑模控制方法,充分挖掘视线角加速度估计信息及上一采样时刻的制导指令,得到增量式三维鲁棒制导律。最后,在目标机动及导引头量测故障下,分析并比较了两种制导律所产生的系统残差。理论分析及多工况仿真结果表明,增量式制导律不仅对目标机动及大范围失效的导引头量测故障具有强鲁棒性,而且所需制导增益也较小,同时避免了末端视线角速率严重发散的问题。

关键词：三维制导律机动目标增量式非线性动态逆鲁棒性量测故障

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