《中国科学院》北京国家技术转移中心项目简介(新兴信息产业)

1高性能并行计算软件包项目概况随着处理器从单核到多核、众核的技术变迁,互联网海量数据的涌现和各个领域对更高效、更复杂计算需求的牵引,并行计算正成为可见未来的潮流和趋势。高效并行算法和并行软件实现方法是实验室的核心技术能力,并居于国内领先水平。本项目将基于已有的高性能数学库、PRIS求解器、并行数据压缩查询软件ParaMidQuery和可视化软件包Explorer等4项成果,经过充分调研,面向市场需求,集成研制高性能并行软件包。该软件产品将主要面向国内高性能计算市场,同时兼顾海量数据处理和并行可视化等非数值计算市场。其主要特点或竞争力在于:     

趋势观察：国际地球大数据领域研究态势与热点趋势

正地球科学研究大气、陆地和海洋等相关问题,已经产生了大量来自卫星观测、地面传感器网络和其他来源的地球大数据,为地球系统科学深入研究带来了新的机遇。地球大数据在未来促进地球科学的深入发展方面具有很大潜力,将对科学发现作出重要贡献。地球大数据具有海量、多源、异构、多时相、多尺度、高度复杂、非平稳、非结构化等特点,为地球科学中的数据密集型研究提供了支持。     

基于模糊核递归计算的海量Web数据访问优化算法

Web数据的访问一直是当前研究的热门话题。随着网络规模的扩大,海量Web数据访问受到了很大限制,高纬度的数据会大幅的打乱数据知识模式规则,数据可视化结构不能满足算法知识发展的要求,导致海量Web数据访问耗时。为此提出一种基于模糊核递归计算的海量Web数据访问优化算法。计算数据模糊核特征,利用隶属度函数表示模糊特征的归属,利用模糊核递归判别从这些海量数据中发现有用知识包括模式规则、可视化结构。实验表明,该方法能够较好地完成海量Web数据的优化方法,时间复杂度大幅降低。     

海量数据的分析研究

随着互联网的不断发展,网络信息量迅猛增加,面对海量杂乱无章的信息,用户很难从中快速搜寻到所关注的有用信息。将海量信息进行数据采集、预处理、清洗、分析,最后将分析结果以图表展示,使用户可以获得直观的信息分布十分必要。基于以上需求,本文以新闻数据为研究对象,通过采集器采集数据,数据预处理,并行框架的数据清洗,对数据结果进行分析,并将处理分析的结果以可视化形式来展示新闻信息热点分布状况,使用户高效快捷地了解社会信息焦点状况。     

高分辨质谱-互联网-地理信息系统三元融合技术绘制中国农药残留地图

如何获得海量农药残留检测结果数据并将其直观、实时地展现在地图上,是当前大数据时代背景下农药残留分析领域的重要研究内容。经过10多年的深入研究,在建立气相色谱-四极杆-飞行时间质谱(GC-Q-TOF/MS)485种和液相色谱-四极杆-飞行时间质谱(LC-Q-TOF/MS)525种农药精确质谱库的基础上,研究开发了非靶向、高通量GC-Q-TOF/MS和LC-Q-TOF/MS联用农药残留检测技术,可适用于1 200种残留农药检测。这使得农药残留检测效率得到了飞跃性的提高,为获得准确可靠的海量农药残留检测结果奠定了基础。文章将海量农药残留检测结果数据与互联网和地理信息技术相结合,研究建立了农药残留可视化系统,该系统由两部分构成:(1)在线制图系统。与Web-GIS技术相结合,并应用数据统计分析方法,创新性地以专题地图的形式,综合使用形象直观的地图、统计图表、报表等表达方式,多形式、多视角、多层次地呈现我国农药残留现状;(2)纸质地图。采用系统的思想集成表达了农药残留的空间分布、农药种类、农产品类型、残留量、毒性、超标情况等多种维度的信息。目前,农药残留可视化系统已经应用于2012—2015年采集于全国31省会/直辖市284县区638个采样点的22 278批水果和蔬菜样品的高分辨质谱农药残留筛查结果中。结果表明,基于三元融合技术构建的农药残留可视化系统,可以直观、实时展现海量农药残留数据,实现了农药残留结果的地图可视化,并将成为我国食品安全风险监控的强有力的工具。这项研究将为"十三五"国家战略发展规划中提出的实现"农药零增长"和"推进健康中国建设"提供技术和科学数据的支撑。     

超大规模地学数据多尺度并行抽取与远程可视化实现

集中并行可视化与远程可视化的优点,提出远程数据抽取与并行可视化分析诊断方案.针对地学研究对象具有多尺度的特点,借助于多尺度、多分辨率数据抽取工具,建立了超大规模地学数据多尺度抽取算法以及并行实现算法;并以海啸数据为例,基于VTK软件实现海啸数据的多尺度显示.     

推进数据密集科学发现 提升科技创新能力：新模式、新方法、新挑战——《第四范式：数据密集型科学发现》译著出版

海量科学数据正日益成为科学研究的有力工具及知识基础。文章从《第四范式:数据密集型科学发现》一书出发,通过地球与环境科学、生命与健康科学、数字信息基础设施和数字化学术信息交流等方面基于海量数据的科研活动的生动实例,揭示了这种数据密集型科学发现的新范式对科学研究带来的新模式、新方法,最后从科学数据的管理、互操作、数据权益管理、数据素养等方面提出了驾驭第四范式的挑战。     

三维可视化技术在油气田开发阶段的应用

随着计算机技术的飞速发展,海量数据的运算和应用成为了可能,三维可视化技术应运而生.三维可视化技术的应用打破了传统三维地震解释的流程和思路,为海上油气田快速、高效的勘探开发提供了新的应用平台.三维可视化技术在PH油气田开发阶段的应用取得良好效果.     

基于SOM聚类的电网可视化数据挖掘模型

面对电力系统中海量的多维数据,传统的可视化数据挖掘无法满足空间数据处理的需要,多维数据可视化也不利于用户获取知识。因此提出了基于SOM(自组织特征映射网络)聚类的电网可视化数据挖掘新模型VSDMmodel,模型利用改进的SOM聚类算法对高维电网数据进行降维,提出一种基于颜色映射的可视化方法,对聚类结果进行低维展现,加快了用户对挖掘结果的理解,并且允许用户对结果中感兴趣的区域加以深入分析,实现对电力系统海量数据的可视化挖掘。     

基于多GPU的千万级高维空间实时检索

海量高维数据的近邻检索一直是多媒体信息领域的重要研究课题。本文提出一种基于多GPU的并行高维空间距离检索排序算法,通过并行优化空间距离计算及排序过程,并充分利用GPU硬件特性和众多的流处理器单元,算法能实现百万级的高维数据的实时检索。在此基础上,研究并利用多GPU架构,提升并行效率,拓展实时数据查询的数据规模。实验结果表明,本文算法可达到千万级别高维数据的实时精确检索,极大地拓展了高维检索的应用范围。     

论地学科研信息化环境

地学科研信息化环境(e-Geoscience)是在传统地球信息科学基础上,利用新一代信息化基础设施和信息技术,发展起来的支撑地学创新研究及其政府决策服务的科学研究信息化环境。文章提出了e-Geoscience的核心要素及其概念模型,研究了e-Geoscience的典型特征,分析了在Web 2.0、物联网、移动通讯、语义网、云计算等新技术的支撑下,e-Geoscience的技术体系:地球信息资源多源化采集、存储技术、分布式/高效能地学计算技术、地学信息资源共享、精确发现与智能推荐技术、地学数据挖掘与可视化技术以及协同研究技术。最后讨论了地学信息资源持续共享、质量保障、智能发现以及e-Geoscience应用中存在的问题与挑战,并给出积极的应对策略。     

基于GIS的三维管线激光扫描建模专题研究

"加强供电质量和供电服务水平,实现供电管理系统可视化、精细化、深层化"是电力部门工作方向总体方针。三维仿真电网设备模型是实现管理可视化、精细化的基础,如何更好更快速的建立高仿真电力设备模型是电力部门一直在研究的课题。本文以"基于GIS的激光扫描建模"和"精细化模型与GIS可视化数据深层应用"两个方面讨论广州供电局供电可视化、精细化管理解决问题的方法;从广州局三维GIS系统建设现状出发,探讨解决建立高仿真三维模型的困难。通过现有科技手段,提出实施办法,建立高仿真三维模型库,完善集成各电网系统的数据接口,为广州供电局供电信息化管理提供科学的方法。     

基于ESI的地球科学学科动态监测分析

[目的/意义]旨在对地球科学学科进行全面画像,为机构、学科制定科技创新战略及"双一流"建设提供数据支撑和竞争力分析。[方法/过程]通过比较法,综合对比前人研究,从横向和纵向两个维度,利用2014年11月和2019年11月ESI两次更新数据,对比分析研究领域、国家或地区、研究机构、期刊等地球科学学科的动态发展情况。[结果/结论]全面揭示了2015-2019年是中国大陆地球科学学科快速发展的5年,不仅被引频次和篇均被引频次上升幅度较大,而且进入ESI排名的研究机构数上升了2.65倍。虽然研究机构仍以大学为主要研究阵地,但中国科学院下属研究所表现出了强劲的发展势头。培育世界一流科技期刊,让地球科学学科高水平论文写在祖国土地上,是今后研究者的追求和践行的目标。     

信息检索可视化技术

首先对可视化信息检索进行了简单介绍，然后讨论了可视化基本技术、面向不同信息类型的可视化技术以及面向网络及大规模信息资源的可视化技术，并在此基础上分析了两个具有代表性的可视化信息检索工具。     

可扩展大屏幕高分辨率并行显示系统的构建及其在地学中的应用

可扩展大屏幕高分辨率并行显示系统的构建,包括硬件环境、软件环境与软件技术、图形校正与颜色校正.基于SAGE和VizRoll大屏幕显示技术,利用PC-cluster及LCD构建了一个可扩展4×5高分辨率并行显示阵列,并实现了高分辨率并行显示系统在地学可视化中的几个典型应用.     

一种改进的数据网格资源调度技术研究

研究了网格资源调度技术。针对网格任务的瞬变性、随机性等特点,提出了一种改进的网格资源调度算法。由于数据网格任务数量庞大,本文采用了并行遗传算法优化网格资源调度。实验结果表明,提出的改进的算法能够对大规模的数据网格任务进行有效调度,是一种有效的方法。     

Towards plug and play filling of microfluidic devices by utilizing networks of capillary stop valves

Robust bubble-free priming of complex microfluidic chips represents a critical, yet often unmet prerequisite to enable their practical and widespread application. Towards this end, the usage of a network of capillary stop valves as a generic design feature is proposed. Design principles, numerical simulations, and their application in the development of a microfluidic cell culture device are presented. This chip comprises eight parallel chambers for the assembly and cultivation of human hepatocytes and endothelial cells. The inlet channel divides into cell chambers, after which the flows are reunited to a single chip outlet. Dimensions and geometry of channels and cell chambers are designed to yield capillary burst pressures sequentially increasing towards the chip outlet. Thus, progress of liquid flow through the device is predefined by design and enclosure of air bubbles inside the microfluidic structures is efficiently avoided. Capillary stop valves were designed using numerical simulations. Devices were fabricated in cyclic olefin polymer. Pressure during filling was determined experimentally and is in good agreement with data obtained from simulation.     

浅析基于HLA的基础平台构建

以现代计算机技术为支撑的仿真技术已在各个领域得到广泛地应用,该技术有效地弥补了产品实践性检验难度大的短板,大大降低了项目研发成本,并能够对产品进行可行性验证,极大程度提高了企业的决策与应变能力。然而仿真基础平台的建设是能否实现大规模集成仿真的关键因素,如何构建基础平台与联邦成员已成为实现大规模集成仿真急需解决的技术核心。     

中国第一个大学地学系的建立与解体

考察竺可桢创立中国第一个地学系的过程及该系的发展与解体,对于深入探寻现代科学本土化的一般进程具有重要意义,在对竺可桢建系的学术背景以及地学系解体原因进行深度挖掘的基础上,了解竺可桢在中国地学建制化进程中遇到的各种问题,对于我们今天的科学研究将有重要的借鉴作用。     

卫星网络可视化方案研究

针对空间网络的特点,分析了卫星网络可视化要素;提出了一种卫星网络可视化方案;给出卫星网络仿真及可视化架构:定义了小卫星协议可视化工具的输入、输出接口,设计了通用库、插件库及应用程序,并通过对一个低轨道小卫星网络可视化的实现,验证了卫星网络可视化方案的可行性和有效性.