導(dǎo)語：如何才能寫好一篇超級計算機(jī)技術(shù)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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而在國際創(chuàng)新大會展廳中，最搶人眼球的莫過于IBM公司展臺上那臺比人還高的黑色大柜子―藍(lán)色基因超級計算機(jī)的一個機(jī)架結(jié)構(gòu)，吸引了很多人前去觀看。

藍(lán)色基因系統(tǒng)是由大量運(yùn)算節(jié)點組成，將1024個計算節(jié)點（內(nèi)含2顆PowerPC嵌入式處理器）放在單一機(jī)架內(nèi)進(jìn)行密集封裝而成。

藍(lán)色基因最高可以擴(kuò)充到65,536個計算節(jié)點（共計131,072顆處理器），即64個機(jī)架，其峰值速度可達(dá)到367萬億次浮點運(yùn)算速度。

在全球最著名的超級計算權(quán)威機(jī)構(gòu)TOP500榜單上，IBM的藍(lán)色基因/L憑借空前的可持續(xù)計算性能，以每秒鐘280.6萬億次浮點運(yùn)算速度奪得冠軍位置。

“IBM一直致力于用創(chuàng)新技術(shù)推動行業(yè)發(fā)展，從藍(lán)色基因超級計算系統(tǒng)性能的空前提升，可以看到IBM如何推動超級計算領(lǐng)域的高速發(fā)展，甚至推動人類科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。藍(lán)色基因超級計算系統(tǒng)在TOP500排行榜上占有19個席位?！盜BM負(fù)責(zé)技術(shù)戰(zhàn)略和創(chuàng)新的全球副總裁Irving Wladawsky-Berger博士介紹。

Irving Wladawsky-Berger博士同時也坦言，對于IBM來說，藍(lán)色基因并不是一項革新技術(shù)，而是逐漸演進(jìn)而成的?！罢嬲母镄录夹g(shù)應(yīng)該是能夠廣泛地應(yīng)用在各個領(lǐng)域?！?/p>

目前，藍(lán)色基因有些領(lǐng)域已經(jīng)有成功地應(yīng)用，包括:

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【關(guān)鍵詞】監(jiān)控系統(tǒng);網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);PLC;改進(jìn)

引言

潮州供水樞紐工程位于韓江流域下游東、西溪河段內(nèi)，壩址距潮州市約3.8km，壩址控制集水面積29084km2，潮州供水樞紐電站為河床式水電站，分為東、西溪電站。東溪電站裝機(jī)容量2×9MW，西溪電站裝機(jī)容量2×14MW，總裝機(jī)容量為46MW，機(jī)組為燈泡貫流式。水庫正常蓄水位10.5米（珠基），最低運(yùn)行水位8.5米（珠基）。年設(shè)計發(fā)電量為20812萬kWh，潮州供水樞紐工程四臺機(jī)組于2006年1月正式投入運(yùn)行。

東、西溪兩電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)按“無人值班（少人值守）”原則設(shè)計[1]，采用分層分布式結(jié)構(gòu)，整個系統(tǒng)分為集控中心、電站分中心和電站現(xiàn)地控制單元三層?？刂频膬?yōu)先權(quán)為：電站現(xiàn)地控制單元最高，電站分中心與集控中心次之，兩者控制優(yōu)先權(quán)相同。集控中心負(fù)責(zé)東、西溪兩座電站及水利樞紐其它設(shè)備的集中監(jiān)視與控制。集控中心通過專用光纖以太網(wǎng)與東、西電站監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)相連，完成監(jiān)視及控制數(shù)據(jù)的交換，實現(xiàn)東、西溪電站數(shù)據(jù)集中采集與集中控制。

集控中心設(shè)在綜合辦公大樓集中控制室內(nèi)，電站分中心和電站現(xiàn)地控制單元設(shè)在電站廠房內(nèi)。計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用南瑞水利水電技術(shù)分公司的EC2000系統(tǒng)，現(xiàn)場控制單元LCU采用南瑞水利水電技術(shù)分公司SJ-500型微機(jī)監(jiān)控裝置，LCU核心控制器采用西門子S7-300系列PLC（CPU 315-2DP），輔機(jī)控制柜核心控制器采用西門子S7-200系列PLC（CPU 226）。

1.計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)概述

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

集控中心監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)主要由兩臺冗余操作員工作站、兩臺冗余攔河閘操作員工作站、兩臺數(shù)據(jù)服務(wù)器及一套磁盤陣列、一臺網(wǎng)管服務(wù)器、一臺工程師培訓(xùn)工作站、一臺通信工作站、一臺攔河閘通信機(jī)組成。集控中心配置兩臺冗余的赫思曼工業(yè)交換機(jī)，各上位機(jī)配置雙網(wǎng)卡分別與兩臺交換機(jī)連接，構(gòu)成雙星型以太網(wǎng)。東、西溪電站各配置1臺赫茲曼工業(yè)交換機(jī)，通過專用的單模光纖網(wǎng)絡(luò)與集控中心交換機(jī)連接。東、西溪電站分中心各配置1臺主機(jī)兼操作員工作站，分別負(fù)責(zé)東、西溪電站內(nèi)設(shè)備的監(jiān)視與控制。集控中心及電站分中心均配置UPS裝置，為上位機(jī)系統(tǒng)各計算機(jī)提供不間斷電源，以確保在廠用電源消失時，監(jiān)控系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。集控中心、電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)簡化圖如圖1所示。

電站現(xiàn)地控制單元層由兩套機(jī)組LCU和一套公用LCU組成。各LCU均配置百兆以太網(wǎng)模塊，通過網(wǎng)絡(luò)雙絞線接入設(shè)在電站內(nèi)的工業(yè)交換機(jī)，實現(xiàn)與集控中心及電站分中心上位機(jī)的高速通信;CPU自帶DP總線接口，機(jī)組LCU通過PROFIBUS總線與電站技術(shù)供水、油壓裝置等輔機(jī)LCU（采用S7200 PLC）通信，公用LCU通過PROFIBUS總線與高低氣機(jī)、消防系統(tǒng)等輔機(jī)LCU通信;LCU配置1塊串口通信模件及1套SJ30通信管理裝置，通過SJ30通信裝置與調(diào)速器系統(tǒng)、微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)、溫度巡檢儀SJ40C等進(jìn)行通信;PLC通過自帶的串口與觸摸屏進(jìn)行通信。電站現(xiàn)地控制單元層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.2 系統(tǒng)主要功能

集控中心上位機(jī)：

數(shù)據(jù)服務(wù)器及其磁盤陣列：實現(xiàn)電站、攔河閘監(jiān)控系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)的存儲與管理。

電站操作員工作站：實現(xiàn)東、西溪電站全廠設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)視與控制調(diào)節(jié)。

攔河閘操作員工作站：實現(xiàn)東、西溪攔河閘的運(yùn)行監(jiān)視與控制調(diào)節(jié)。

工程師培訓(xùn)工作站：進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)培訓(xùn)、演示及系統(tǒng)維護(hù)。

通信工作站：負(fù)責(zé)與電力調(diào)度通信、模擬屏通信、攔河閘通信機(jī)通信。

網(wǎng)管服務(wù)器：負(fù)責(zé)整個監(jiān)控系統(tǒng)以太網(wǎng)的管理，并預(yù)留web功能接口。

攔河閘通信機(jī)：實現(xiàn)與電站監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)、水情測報系統(tǒng)的通信（采用101通信規(guī)約），將攔河閘開度等參數(shù)送至電站監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)，將攔河閘開度、閘前、閘后水位等運(yùn)行參數(shù)送給水情測報系統(tǒng)。

電站分中心上位機(jī)：

電站操作員工作站：分別實現(xiàn)本電站全廠設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)視與控制調(diào)節(jié)，歷史數(shù)據(jù)的存儲與查詢。

圖2 改造前東/西溪電站現(xiàn)地監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.3 系統(tǒng)配置

（1）集控中心監(jiān)控系統(tǒng)

主要包括2臺數(shù)據(jù)服務(wù)器型號為DELL PowerEdge 2850;2臺操作員站、1臺工程師培訓(xùn)工作站、1臺通信工作站、1臺網(wǎng)管服務(wù)器型號均為為 DELL 370;2臺中心交換機(jī)型號為赫茲曼MACH 3000。

監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用南瑞水利水電技術(shù)分公司自主開發(fā)的EC2000專用監(jiān)控軟件。

（2）電站分中心監(jiān)控系統(tǒng)

主要包括1臺操作員工作站型號為DELL 360MT，1臺操作員工作站型號均為 DELL 370，1臺中心交換機(jī)型號為赫茲曼MS2108-2。

監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用南瑞公司自主開發(fā)的EC2000專用監(jiān)控軟件。

（3）電站現(xiàn)地控制單元LCU

主要包括2套機(jī)組LCU、1套開關(guān)站及公用LCU。LCU核心控制器采用西門子S7-300系列PLC[3]，觸摸屏采用Proface 10.4’液晶觸摸屏，其它還包括交直流雙供電裝置、交流采集裝置、溫度巡檢裝置、同期裝置、SJ30通信裝置等智能設(shè)備。

（4）輔機(jī)和公用設(shè)備自動控制系統(tǒng)：

主要包括技術(shù)供水、滲漏排水、消防供水、空壓機(jī)等系統(tǒng)控制柜?？刂乒窈诵目刂破鞑捎梦鏖T子S7-200系列PLC，人機(jī)界面采用WEINVIEW 5.7’液晶觸摸屏，其它還包括雙回路供電裝置、中間繼電器、電機(jī)啟動設(shè)備等。

2.計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)目前存在的問題

潮州供水工程計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)自2004年開始實施到2006年完成現(xiàn)場投運(yùn)，并于2008年完成最終驗收。計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的順利投運(yùn)為電站安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障，提高了電站的綜合管理水平、大大降低了人員成本。至今系統(tǒng)已投入運(yùn)行近7年，由于投運(yùn)時間較長及當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)也暴露了一些問題，主要有：

圖3 事故停機(jī)回路圖

2.1 東、西溪電站分中心上位機(jī)配置問題

工程實施初期，為節(jié)省工程投資，東、西電站分中心均只配置1臺上位機(jī)，實現(xiàn)本站內(nèi)所有設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)視與控制。一旦計算機(jī)出現(xiàn)故障，對電站運(yùn)行造成一定的影響。由于集控中心與東溪、西溪電站距離較遠(yuǎn)，目前運(yùn)行方式為集控中心設(shè)置兩人值班，東溪、西溪現(xiàn)地控制室各設(shè)置一人值班，在現(xiàn)地控制室實現(xiàn)互相監(jiān)視對側(cè)電站信息可以加強(qiáng)監(jiān)盤，值班人員能相互提醒，實時掌握東、西溪電站信息;且當(dāng)集控中心監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，仍能實現(xiàn)東、西溪電站實時監(jiān)視、數(shù)據(jù)采集、存儲，提高電站運(yùn)行的安全性。

2.2 東、西溪電站事故停機(jī)回路問題

由于系統(tǒng)投運(yùn)階段，因PLC開入模件配置數(shù)量限制，機(jī)組事故停機(jī)啟動信號采用并接的方式接入PLC，如機(jī)組所有軸承溫度過高信號并接為一個總溫度過高事故信號（如圖3所示），不利于故障分析，比如西溪電站就出現(xiàn)過溫度過高導(dǎo)致常規(guī)回路事故停機(jī)時，由于各個軸承溫度采用并聯(lián)方式接至一個總信號繼電器（軸承溫度過高），因此，當(dāng)此信號動作時，卻無法及時查找出具體是哪個軸承溫度告警信號引起的。

2.3 高位水池水位控制問題

高位水池?zé)o法實時監(jiān)視水位，只靠浮球式開關(guān)接點控制水泵的啟停。如果浮球式液位開關(guān)出現(xiàn)問題，或者動作不正常，將導(dǎo)致技術(shù)供水泵無法正常停止，就會出現(xiàn)高位水池水溢出，而流至廠房內(nèi)部，嚴(yán)重影響設(shè)備安全。

2.4 機(jī)組高頂油泵控制問題

高壓頂起油泵只有在開機(jī)過程中或者在停機(jī)過程中才會啟泵運(yùn)行，當(dāng)轉(zhuǎn)速大于95%時或者停機(jī)時停止。如果機(jī)組在運(yùn)行過程中，出現(xiàn)轉(zhuǎn)速下降，此時由于機(jī)組LCU沒有執(zhí)行流程，高頂泵不會自動投入運(yùn)行，就會較嚴(yán)重影響機(jī)組安全。

3.計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)問題分析及解決措施

3.1 東、西溪電站分中心上位機(jī)配置問題

東溪、西溪現(xiàn)地控制室各增加1臺主機(jī)兼操作員工作站，2臺工作站冗余運(yùn)行，互為熱備用，正常運(yùn)行時，1臺工作站作主機(jī)，1臺工作站作從機(jī)，當(dāng)主機(jī)故障或其它原因退出運(yùn)行時，從機(jī)自動切換為主機(jī)，實現(xiàn)全站設(shè)備的監(jiān)視與控制。同時利用原有的光纖網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)東、西溪電站兩臺工作站的互連，本站的工作站增加與對側(cè)電站各LCU的通信功能及運(yùn)行監(jiān)視畫面，實現(xiàn)對側(cè)電站各LCU實時數(shù)據(jù)的采集運(yùn)行及運(yùn)行畫面的監(jiān)視，但屏蔽對側(cè)電站設(shè)備控制操作功能，防止控制的混亂。改造后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。系統(tǒng)改造完成后，2臺工作站冗余運(yùn)行，大大增加了系統(tǒng)的可靠性和安全性，同時也因接入了對側(cè)電站的運(yùn)行狀態(tài)，方便了電站運(yùn)行人員的統(tǒng)一調(diào)度。

圖4 改造后東/西溪電站監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.2 東、西溪電站事故停機(jī)回路問題

對機(jī)組PLC硬件進(jìn)行擴(kuò)展配置，增加32點開入模件，將各溫度告警量獨立分開，接至PLC，修改PLC硬件組態(tài)和程序以及上位機(jī)組態(tài);機(jī)組事故停機(jī)流程進(jìn)行了修改，每個溫度過高信號均作為一個事故停機(jī)啟動源，啟動事故停機(jī)流程，控制流程結(jié)構(gòu)更清晰、啟動原因報警更具體、準(zhǔn)確。保證監(jiān)控系統(tǒng)能對單獨溫度量進(jìn)行實時監(jiān)視，這樣就可以方便、準(zhǔn)確地進(jìn)行判斷和故障分析。

3.3 高位水池水位控制問題

除了控制技術(shù)供水泵啟停的信號控制器外，在高位水池池壁安裝1套投入式水位計，水位計輸出信號為4-20mA模擬信號，該信號接入監(jiān)控系統(tǒng)公用LCU模擬量輸入通道[2]，并在監(jiān)控系統(tǒng)中作高低限的報警設(shè)置，實時監(jiān)視水池水位，當(dāng)達(dá)到報警值時能及時提醒運(yùn)行人員;此外，還加裝了工業(yè)視頻攝像頭，進(jìn)行實時圖像監(jiān)視。

3.4 機(jī)組高頂油泵控制問題

在高壓頂起油泵控制柜改造PLC程序。增加當(dāng)“轉(zhuǎn)速小于95%信號”且“非停機(jī)態(tài)信號”同時動作時，自動啟動高頂泵;當(dāng)轉(zhuǎn)速大于95%，自動停止高頂泵的程序段。這樣防止刮瓦，提高機(jī)組運(yùn)行的安全性。

4.結(jié)語

本文通過對潮州供水樞紐電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，加以詳細(xì)分析，并在系統(tǒng)年度維護(hù)檢修過程中進(jìn)行改進(jìn)，使監(jiān)控系統(tǒng)更加完善，為潮州樞紐電站的安全運(yùn)行、高效生產(chǎn)提供了非常重要的保障和技術(shù)支撐，發(fā)揮其最大效益[4]。

參考文獻(xiàn)

[1]方輝欽.現(xiàn)代水電廠計算機(jī)監(jiān)控技術(shù)與試驗[M]中國電力出版社，2004.

[2]王定一等.水電廠計算機(jī)監(jiān)視與控制[M].中國電力出版社，2001.

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討論頁面信息檢索中基于超鏈接分析技術(shù)的排序算法及其優(yōu)化。文章在分析傳統(tǒng)排序算法優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，引入了優(yōu)化的排序算法：基于超鏈接分析技術(shù)的排序算法。該算法在相同查全率的條件下具有更高的查準(zhǔn)率。pagerank超鏈接信息檢索點擊率信息檢索通?？煞殖蓛深悾阂活愂窍馟oogle、Baidu等搜索引擎，根據(jù)用戶輸入的信息，在Internet上搜索相關(guān)的網(wǎng)站鏈接，這種檢索方式通常要用戶進(jìn)一步瀏覽才能找到需要的信息。另一類檢索就是直接返回信息給用戶。用戶只需輸入關(guān)鍵詞，就能直接得到需要的信息而不需要遍歷很多網(wǎng)站。本文主要是對第一種方式進(jìn)行闡述：分析信息檢索的性能、優(yōu)化網(wǎng)頁排序的算法。本文重點不在討論單個網(wǎng)頁的權(quán)值，而是考慮整個網(wǎng)站或者網(wǎng)站中重要頁面的PageRank值。一、檢索性能公式化分析搜索引擎系統(tǒng)可以搜索Internet上所有的頁面，所以查全率是可以保證的。經(jīng)過對查準(zhǔn)率相關(guān)分析得出，一個搜索引擎要具有好的查準(zhǔn)率，這和搜索相關(guān)頁面的頁面等級（PageRank）有著重要的關(guān)系。傳統(tǒng)的網(wǎng)頁排序算法只考慮了網(wǎng)頁間的鏈接信息和網(wǎng)頁自身的內(nèi)容，忽略了返回結(jié)果集合中網(wǎng)頁所屬的網(wǎng)站的性能和搜索者的操作對頁面值的影響。二、pagerank算法原理PageRank的原理類似于論文中的引用機(jī)制：誰的論文被引用次數(shù)多，誰就是權(quán)威。在互聯(lián)網(wǎng)上，鏈接就相當(dāng)于“引用”，在B網(wǎng)頁中鏈接了A，相當(dāng)于B在談話時提到了A，如果在C、D、E、F中都鏈接了A，那么說明A網(wǎng)頁是最重要的，A網(wǎng)頁的PageRank值也就最高。其中：系數(shù)為一個大于0，小于1的數(shù)。一般設(shè)置為0.85。網(wǎng)頁1、網(wǎng)頁2至網(wǎng)頁N表示所有鏈接指向A的網(wǎng)頁。三、網(wǎng)頁排序算法的改進(jìn)網(wǎng)頁之間的鏈接和網(wǎng)頁內(nèi)容是傳統(tǒng)網(wǎng)頁排序的主要依據(jù)，這削減了信息檢索者交互的作用。PageRank算法主要缺陷是將PageRank值在所有的出鏈接上進(jìn)行平均分配，沒有很好地考慮網(wǎng)頁本身的特征和搜索者的相關(guān)操作。很容易受到無關(guān)鏈接的影響，產(chǎn)生主題漂移。下面結(jié)合已有的頁面算法，提出了一個簡單的優(yōu)化算法，改進(jìn)PageRank算法，該算法在平均分配的基礎(chǔ)之上，考慮了網(wǎng)站的相關(guān)的性能和用戶的點擊率對頁面等級的影響，并對其性能進(jìn)行分析。1.優(yōu)化網(wǎng)站性能，反饋用戶信息頁面載入時間是指從用戶發(fā)出指令到頁面被顯示所用的時間，這是影響網(wǎng)站性能最重要的因素之一。頁面載入時間過長容易招致訪問者的不滿，訪問者可能中斷操作或離開網(wǎng)站。在網(wǎng)絡(luò)非繁忙時間（23：00～8：00）對目前常用的中文搜索引擎Google和百度進(jìn)行15個隨機(jī)選取的關(guān)鍵詞，每個關(guān)鍵詞前100個檢索結(jié)果進(jìn)行了測試，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)頁不可達(dá)的情況達(dá)5～13%，另有1～2%的網(wǎng)站的頁面載入時間超過了8s。研究表明，在較慢的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度（小于3kb/s）或上網(wǎng)高峰時間，載入時間超過8s的網(wǎng)頁將會大大增加。對頁面x載入時間可以用t（x）來加以區(qū)別和標(biāo)記。如果搜索引擎返回較多的載入時間過長的頁面，會在一定程度上影響其用戶服務(wù)質(zhì)量（QOS）。這樣會影響用戶訪問頁面的次數(shù)，減少了頁面的點擊率，從而會減少PageRank值。在搜索引擎中，用戶的參與也很重要。用戶的選擇，即搜索引擎用戶對返回結(jié)果的每一次點擊，實際上就是對相應(yīng)網(wǎng)頁的一次選擇。用戶的選擇應(yīng)該作為評價網(wǎng)頁重要性的一個因素。針對這一問題，本文提出了改進(jìn)的算法，依照用戶的選擇來調(diào)整搜索返回結(jié)果集的排序。Pagerank算法（以及其他的基于鏈接分析的網(wǎng)頁處理技術(shù)）在計算時所使用的信息僅限于鏈接結(jié)構(gòu)（或者還有文本內(nèi)容），這些信息更新的周期較長，忽略了互聯(lián)網(wǎng)上每時每刻都在變化的大量的動態(tài)信息，這些信息的捕捉和利用十分困難，但是，如果成功地利用這些信息，必將獲得很大的收益。在搜索中，用戶的參與很重要，因此，將用戶選擇作為評價網(wǎng)頁重要性的一個重要因素是必要的。為了讓用戶比較關(guān)心的頁面（經(jīng)常點擊的頁面）在搜索引擎返回結(jié)果集中有比較好的排名，在服務(wù)器端把用戶的每一次點擊的網(wǎng)址都記錄下來，存入數(shù)據(jù)庫，在計算pagerank時考慮用戶的點擊次數(shù)占總點擊次數(shù)的百分比M，即用戶對這個網(wǎng)頁的推薦度。對經(jīng)常訪問的頁面M較大，反之M較小。加入M的值，能夠提高信息檢索的查準(zhǔn)率（對于特殊的頁面可以加上相應(yīng)的調(diào)整值；對于為了提高頁面的點擊率惡意刷新頁面的，要減去一個調(diào)整值）。對于網(wǎng)站的本身性能，可以根據(jù)搜索引擎統(tǒng)計的結(jié)果或?qū)I(yè)網(wǎng)站性能評測機(jī)構(gòu)的結(jié)果，對PageRank值或Authority值乘以一個網(wǎng)站性能因子p（x）進(jìn)行修正。對于性能好的網(wǎng)站p（x）較大，對于性能差的網(wǎng)站p（x）較小。對網(wǎng)站的平均頁面載入時間，搜索引擎可以根據(jù)自己的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)計，也可以借助專門的網(wǎng)站性能評測機(jī)構(gòu)的評測結(jié)果。2.性能分析由于時間和實驗條件的限制，檢驗算法的效果只能在WEB構(gòu)造圖的一個小的子圖上進(jìn)行。本實驗包括兩個部分：第一部分是考慮搜索引擎的通用排序因素的實驗結(jié)果，第二部分是結(jié)合用戶的點擊率和網(wǎng)站本身性能等因素的實驗結(jié)果。本文利用TRS提供的鏈接數(shù)據(jù)庫和硬件搭建一個實驗平臺，實驗完成于一臺具有Intel 1.8GHz的CPU，1G的內(nèi)存，80G硬盤的PC機(jī)上，采用的操作系統(tǒng)是Windows Server 2003系統(tǒng)。本文所用到的實驗數(shù)據(jù)取自TRS的采集工具在2008年5月份采集到的。對實驗數(shù)據(jù)的分析：根據(jù)上面的測試結(jié)果，可以看出， 該算法能夠及時的進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和索引的更新， 查準(zhǔn)率比較高， 能夠滿足用戶的需求。在增加網(wǎng)站的相關(guān)性能和用戶的點擊率后，檢索結(jié)果的數(shù)量變化很小，但是排序效果有明顯的改善，排序在前的文檔內(nèi)容與流行的主題很相關(guān)。該排序算法在目前階段是合理和可行的。四、算法評價及其前景展望搜索引擎的技術(shù)改進(jìn)和優(yōu)化都直接反應(yīng)到搜索結(jié)果的排序上。查準(zhǔn)率和檢索速度在一定程度得到了提高，使一些鏈接比較少的頁面的pagerank有了提高，達(dá)到了交互的目的。網(wǎng)頁排序技術(shù)給搜索引擎用戶帶來了極大的方便，提高了用戶對查詢結(jié)果的滿意度?？墒悄壳暗呐判蚣夹g(shù)仍然存在兩大不足：1.沒有真正解決相關(guān)性僅僅通過鏈接、錨文本、版式信息等表面特征，不能真正判斷搜索詞和文章的相關(guān)性，另外，有些網(wǎng)頁中沒有出現(xiàn)搜索詞，但網(wǎng)頁的內(nèi)容卻與搜索詞相關(guān)，一般搜索引擎無法搜到這些網(wǎng)頁。2.搜索結(jié)果單一化在搜索引擎上，任何人搜索同一個詞，搜索引擎所給的都是一樣的結(jié)果，這樣明顯不能滿足所有訪問者的要求。

參考文獻(xiàn)：

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超級計算機(jī)是指計算速度最快、處理能力最強(qiáng)的計算機(jī)，旨在解決一些特別復(fù)雜的科學(xué)工程問題。當(dāng)然這個“超級”的概念是相對的，一個時代的超級計算機(jī)到下一時代可能成為普通的計算機(jī)，其技術(shù)也可能轉(zhuǎn)化為通用的計算機(jī)技術(shù)。超級計算機(jī)集信息技術(shù)的大成，既是科技創(chuàng)新的高端基礎(chǔ)設(shè)施，也是一個國家或地區(qū)綜合實力的重要體現(xiàn)。

超級計算機(jī)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代。世界上第一臺超級計算機(jī)CDC6600誕生于1964年，由美國控制數(shù)據(jù)公司研制而成，其運(yùn)算速度為每秒300萬次浮點計算。數(shù)十年來，超級計算機(jī)技術(shù)呈現(xiàn)加速發(fā)展趨勢，目前數(shù)以萬計的處理器通過高速的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作構(gòu)成大規(guī)模并行計算系統(tǒng)成為主流，超級計算機(jī)已跨入每秒千萬億次時代，代表性的系統(tǒng)有美國的IBM“走鵑”、藍(lán)色基因，美國克雷公司的“美洲豹”，中國的“天河一號”，日本的“京”計算機(jī)等。

自1993年以來，國際上普遍采用Linpack基準(zhǔn)數(shù)值計算程序來衡量不同超級計算機(jī)的最大實際應(yīng)用能力，并以此建立了全球最快的500臺超級計算機(jī)排行榜，每年兩次，集中展現(xiàn)世界各國在超級計算系統(tǒng)研制上的最新成果。在這個排行榜上，美國長期占據(jù)領(lǐng)先地位，日本間或排行第一，歐洲占據(jù)較大的份額。2010年11月中國國防科技大學(xué)研制的“天河一號”排名世界第一，標(biāo)志著中國進(jìn)入了超級計算機(jī)研制的領(lǐng)先行列。

超級計算機(jī)主要用于能源、環(huán)境、材料科學(xué)、航空航天、生物醫(yī)學(xué)、物理、國家安全及其他領(lǐng)域的前沿研究。近年來相關(guān)技術(shù)也廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)與社會生活中，如經(jīng)濟(jì)預(yù)測、社會計算、風(fēng)險分析、電子商務(wù)服務(wù)、動漫創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)等。超級計算機(jī)和高性能應(yīng)用需求相伴相生。一方面，國民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)和國防領(lǐng)域的重大應(yīng)用需求不斷引領(lǐng)著超級計算機(jī)的發(fā)展；另一方面，超級計算機(jī)的重大技術(shù)進(jìn)步往往會對應(yīng)用領(lǐng)域的創(chuàng)新產(chǎn)生深刻的影響，催生一大批重大前沿科學(xué)突破與新技術(shù)變革，從而衍生出新的超級計算應(yīng)用發(fā)展需求。

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6月17日，在德國萊比錫召開的第41屆國際超級計算大會上，國際TOP500組織正式世界超算500強(qiáng)排名，國防科大研制的天河二號以每秒33.86千萬億次的浮點運(yùn)算速度，成為全球最快的超級計算機(jī)。這也意味著在時隔兩年半后，中國超級計算機(jī)運(yùn)算速度重返世界之巔。

“打個比方，天河二號運(yùn)算1小時，相當(dāng)于13億人同時用計算器計算1000年，其存儲總?cè)萘肯喈?dāng)于可存儲每冊10萬字的圖書600億冊?！碧旌佣柛笨傇O(shè)計師胡慶豐研究員介紹。

另一個更為生動的例子則是電影《阿凡達(dá)》。當(dāng)時《阿凡達(dá)》的動漫渲染制作動用了眾多超級計算機(jī)資源、耗時一年多才完成，如果用天河二號，1個月足矣。

天河二號內(nèi)存總?cè)萘?400萬億字節(jié)，存儲總?cè)萘?2400萬億字節(jié)，最大運(yùn)行功耗17.8兆瓦。相比此前排名世界第一的美國“泰坦”超級計算機(jī)，天河二號每秒33.86千萬億次的計算速度是“泰坦”的2倍，計算密度是“泰坦”的2.5倍，能效比相當(dāng)。與此前研制的天河一號相比，天河二號計算性能和計算密度均提升了10倍以上，能效比提升了2倍，二者占地面積相當(dāng)，執(zhí)行相同計算任務(wù)的耗電量只有天河一號的1/3。中國科學(xué)院超級計算中心主任遲學(xué)斌的統(tǒng)計表明，最近10年，美國超級計算機(jī)性能提升了500倍，而中國超級計算機(jī)性能則提升了5000倍。

2010年11月17日，國防科大研制的天河一號憑借每秒4700萬億次的峰值速度和每秒2566萬億次的持續(xù)速度，讓中國人首次站到了超級計算機(jī)世界冠軍的領(lǐng)獎臺上。

然而，僅過了不到8個月，日本超級計算機(jī)“京”就將天河一號擠下冠軍臺。之后，美國研制的 “紅杉”、“泰坦”超級計算機(jī)先后坐上世界第一的交椅，天河一號排名滑落至第8位。

從銀河到天河，從天河一號到天河二號……憑著雄厚的技術(shù)積累和預(yù)先研究取得的成果，國防科大成功立項國家科技部863計劃信息技術(shù)領(lǐng)域“高效能計算機(jī)研制”重大項目。今年5月，峰值速度達(dá)5.49億億次的天河二號亮相。

那么，王者歸來的天河二號能在世界第一的位置上維持多久？“相互超越很可能會成為今后世界超算強(qiáng)國競爭的常態(tài)。我們有能力也有信心，不斷縮小與發(fā)達(dá)國家的差距。” 天河二號工程總指揮、總設(shè)計師廖湘科研究員說。

“一是高性能，峰值速度和持續(xù)速度都創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。二是低能耗，能效比為每瓦特19億次，達(dá)到了世界先進(jìn)水平。三是應(yīng)用廣，主打科學(xué)工程計算，兼顧了云計算。四是易使用，創(chuàng)新發(fā)展了異構(gòu)融合體系結(jié)構(gòu)，提高了軟件兼容性和易編程性。五是性價比高。”

2013國際超級計算大會上，天河二號的介紹引來陣陣掌聲。

世界超級計算機(jī)的發(fā)展歷程表明，計算能力每提高一個量級，都需要體系結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新和一系列關(guān)鍵技術(shù)的新突破。盡管有天河一號研制的技術(shù)積累和工程經(jīng)驗，但要突破億億次級超級計算機(jī)關(guān)鍵技術(shù)并非易事。超級計算機(jī)運(yùn)算性能的提升，決不是量的簡單疊加，而是全系統(tǒng)質(zhì)的跨越。

體系結(jié)構(gòu)是高性能計算機(jī)的“筋骨”。研制人員在總結(jié)天河一號成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，自主創(chuàng)新了新型異構(gòu)多態(tài)體系結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了多類型計算資源、輸入輸出資源和服務(wù)資源的靈活配置，在強(qiáng)化科學(xué)工程計算的同時，可高效支持大數(shù)據(jù)處理、高吞吐率和高安全信息服務(wù)等多類應(yīng)用，顯著擴(kuò)大了天河二號的應(yīng)用領(lǐng)域。

隨著系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，用電量隨之大增。天河二號通過采用綜合化的能耗控制，設(shè)計實現(xiàn)了面向高效能計算的層次式優(yōu)化框架、自適應(yīng)能耗控制算法及低損耗、高效率的電源設(shè)計，有效提高了系統(tǒng)的能效比，達(dá)到了世界先進(jìn)水平。

科研人員還介紹，如果不能有效解決超級計算機(jī)的體積問題，系統(tǒng)的安裝調(diào)試、運(yùn)行管理等都將成為很大的難題。天河二號設(shè)計實現(xiàn)了高密度、高精度的結(jié)構(gòu)工藝，采用了多機(jī)柜封閉循環(huán)的水風(fēng)混合冷卻方案，有效縮減了系統(tǒng)體積，與美國“泰坦”相比，體積小了15%。

天河二號工程副總指揮李楠研究員介紹，天河二號的體系結(jié)構(gòu)、高速互連技術(shù)、操作系統(tǒng)等實現(xiàn)了中國創(chuàng)造，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，而CPU芯片和應(yīng)用軟件還沒有完全國產(chǎn)化。但值得一提的是，由國家重大專項支持、國防科大自主研制的新一代FT1500CPU，是當(dāng)前國內(nèi)主頻最高的通用CPU。

其實，利用“天河”渲染制作的國產(chǎn)電影《關(guān)云長》、新版電視劇《西游記》以及美國電影《生化危機(jī)2》等，早已走進(jìn)影院、搬上熒屏。這只是超算應(yīng)用于老百姓生活的一個縮影，“天河”已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食、醫(yī)、行、娛等領(lǐng)域。

據(jù)了解，2010年天河一號在國家超級計算天津中心投入使用后，“天河”超級計算機(jī)的用戶迄今已超過600個，在石油勘探、地震數(shù)據(jù)處理、土木工程設(shè)計、航空航天、生物醫(yī)藥、天氣預(yù)報與氣候研究、海洋環(huán)境研究、新能源、新材料、宇宙科學(xué)研究、動漫與影視渲染等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

而在天河二號上，若干典型應(yīng)用的運(yùn)算規(guī)模、計算效率、精細(xì)度均已超過天河一號。如研發(fā)一款新型車，采用傳統(tǒng)手段要經(jīng)過上百次的真實碰撞，歷時兩年多才能推出，而利用天河二號進(jìn)行碰撞模擬和空氣動力學(xué)模擬，只需3到5次真實碰撞，兩個月即可完成。

目前，天河二號已應(yīng)用于生物醫(yī)藥、新材料、工程設(shè)計與仿真分析、天氣預(yù)報、氣候模擬與海洋環(huán)境研究、數(shù)字媒體和動漫設(shè)計等多個領(lǐng)域，開始為多家用戶單位提供超級計算服務(wù)。

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關(guān)鍵詞：超高壓輸電 三維電場 頻域 矩量法 電力系統(tǒng)

1引言

運(yùn)行輸電線路附近存在較高的電場，這些電場可能對周圍物體和公用走廊的其他線路產(chǎn)生影響。電壓等級越高，影響越大。為了人身和設(shè)備的安全，超高壓輸電線路產(chǎn)生的電場正日益受到人們的重視。為了在輸電線路上進(jìn)行安全帶電作業(yè)，需選擇操作方式并采取絕緣防護(hù)措施，這就需要對輸電鐵塔附近的電場分布進(jìn)行研究。在電力鐵塔上同塔懸掛自承式全介質(zhì)光纜（ADSS）時，由于這種光纜在一定電場強(qiáng)度作用下會發(fā)生腐蝕（電蝕），這也需要分析鐵塔周圍的電場分布從而找出合適的懸掛范圍。對于即將建設(shè)的西北750kV輸電線路，研究輸電線路及鐵塔周圍的電場分布有著重要的現(xiàn)實意義。雖然可以現(xiàn)場實測輸電線路產(chǎn)生的電場，但由于工作環(huán)境的限制，具體測量難度較大，鐵塔附近的測量更加復(fù)雜，且不可能對所有鐵塔都進(jìn)行測量，因此需要進(jìn)行模擬計算。不考慮鐵塔時，某些簡單的輸電線路的電場也可以采用近似的解析公式進(jìn)行估計。但鐵塔附近的電場由于實際問題比較復(fù)雜，應(yīng)當(dāng)使用數(shù)值方法進(jìn)行計算。

國外出于高場強(qiáng)下帶電作業(yè)的需要，開始研究輸電線路產(chǎn)生的電場強(qiáng)度及由此引起的生物效應(yīng)，并取得了一定的成就[1]。我國目前對此問題也非常重視，但多數(shù)計算方法只考慮輸電線路本身的電場分布，未充分考慮鐵塔的影響[2，3]。然而實際輸電線路中鐵塔附近的工頻電場有較大的畸變，因此在計算輸電線路的電場時必須考慮鐵塔的影響。

通常模擬電荷法用于計算輸電線路產(chǎn)生的電場是比較有效的[1，4]。但將大地視為非完純導(dǎo)體或鐵塔沒有與架空地線相連及需要將鐵塔的接地部分同時考慮時，模擬電荷法計算電場比較復(fù)雜，且模擬電荷法一般用來分析直流模型。本文基于矩量法[5]提出了一種在頻域下計算輸電線路及鐵塔附近的三維電場分布的數(shù)值方法，將空氣視為多層介質(zhì)中的一層并考慮各層介質(zhì)的電阻率和介電常數(shù)，將各層介質(zhì)的電阻率在頻域下視為復(fù)數(shù)，各段導(dǎo)體的泄漏電流為待求變量，從而能夠?qū)㈣F塔、鐵塔接地系統(tǒng)、輸電線路和避雷線同時考慮。

2 基本方法

2.1 復(fù)電阻率及多層介質(zhì)中的格林函數(shù)

由于本文使用矩量法來計算頻域下輸電線路及鐵塔附近的電場分布，并以各段導(dǎo)體的泄漏電流為待求變量，因此需要首先得到包括空氣和多層土壤在內(nèi)的多層介質(zhì)中的格林函數(shù)。

空氣和土壤都具有一定的電阻率和介電常數(shù)，分析交流情況下鐵塔周圍的電場分布時它們都會起作用。由麥克斯韋方程組的第一式

式中H和E 分別為介質(zhì)的磁場強(qiáng)度和電場強(qiáng)度；ρ和ε分別為介質(zhì)的電阻率和電容率。引入新的電流密度 從而得到介質(zhì)的復(fù)電阻率

使用上面的復(fù)電阻率，也可以將空氣視為一層導(dǎo)電介質(zhì)，這樣得到的格林函數(shù)就可以用來同時分析由輸電線路鐵塔及其接地部分產(chǎn)生的電場。求此格林函數(shù)的方法與求多層土壤中的格林函數(shù)的方法類似[6]，但要注意拉普拉斯方程的邊界條件的設(shè)定。圖1為多層介質(zhì)示意圖。

1）空氣和土壤之間的分界面上的邊界條件與土壤層之間的分界面上的邊界條件相同，均為

2）當(dāng)縱坐標(biāo)z趨向于正無窮或負(fù)無窮時，電位V應(yīng)當(dāng)趨向于零。

本文采用計算速度快，計算精度高[7]的復(fù)鏡像法求解格林函數(shù)。

2.2 使用矩量法計算鐵塔的電場分布

作者已根據(jù)矩量法建立了多層土壤中的大型接地網(wǎng)的頻域分析模型[8]，該模型以各段導(dǎo)體的泄漏電流為待求變量，與目前國內(nèi)的計算方法和軟件相比待求量比較少，其計算結(jié)果與國外的接地分析軟件包的CDEGS[9]結(jié)果一致，一個小接地網(wǎng)上的測試結(jié)果也證明了該方法的實用性。采用這個模型和上面介紹的復(fù)電阻率的概念來分析超高壓輸電線路鐵塔附近的三維電場。本文與文獻(xiàn)[8]的相同之處是使用導(dǎo)體表面上電位的連續(xù)性來建立方程組，即導(dǎo)體段表面上兩點間的電位差是由各導(dǎo)體段上的泄漏電流決定的，而導(dǎo)體段內(nèi)這兩點間的電位差是由導(dǎo)體的自阻抗和流過導(dǎo)體段上的軸向電流產(chǎn)生的，這兩個電位差應(yīng)相等，且導(dǎo)體段上的軸向電流可用各導(dǎo)體段上的泄漏電流表示，從而建立了以各段導(dǎo)體的泄漏電流為待求變量的線性方程組，解之可得導(dǎo)體各段上的泄漏電流。通過這些泄漏電流可以求得超高壓輸電線路鐵塔附近的三維電場。本文與文獻(xiàn)[8]的區(qū)別在于使用的格林函數(shù)和激勵源的不同：

（1）文獻(xiàn)[8]使用的格林函數(shù)是多層土壤的格林函數(shù)，不考慮空氣，也無須使用復(fù)電阻率的概念；而本文推導(dǎo)多層導(dǎo)電媒質(zhì)中的格林函數(shù)時，將空氣考慮在內(nèi)，且使用2.1小節(jié)中推導(dǎo)得出的復(fù)電阻率。

（2）文獻(xiàn)[8]中的激勵源為電流源；本文的激勵源通常為電壓源，也可為電流源。使用電壓源做激勵源時，直接采用各段導(dǎo)體的泄漏電流表示電壓激勵導(dǎo)體段上的輸出電壓，從而建立方程

式中N為導(dǎo)體總分段數(shù)； 為第 j 段導(dǎo)體與第k 段導(dǎo)體中點間的轉(zhuǎn)移阻抗[8]； Inj為第j 段導(dǎo)體的泄漏電流； Uk為電壓激勵導(dǎo)體段的激勵電壓。

輸電線路和鐵塔模型中存在的每根懸浮導(dǎo)體至少應(yīng)分為三段，才能使這些懸浮導(dǎo)體上總的泄漏電流為零。如果懸浮導(dǎo)體只分一段，其上泄漏電流即為零，這相當(dāng)于該懸浮導(dǎo)體對周圍不產(chǎn)生影響，這與實際情況是相矛盾的；如果懸浮導(dǎo)體只分兩段，即為對稱結(jié)構(gòu)，也會遇到上面的情況。

由于電力系統(tǒng)所涉及的頻率較低，本文又忽略了導(dǎo)體間的互感，且各參數(shù)均在準(zhǔn)靜態(tài)場中求解，因而本文的方法不適用于頻率極高的情況。

3 計算結(jié)果的比較和驗證

為了驗證該算法的有效性，測試了實際工程中某500kV鐵塔附近的電場強(qiáng)度，測試點分布于如圖2所示的線1到線6箭頭所指方向上。每條線上的測試點均從距輸電線0.45m處開始，每隔0.5m測一個點。圖3為測試結(jié)果和本文計算結(jié)果及CDEGS軟件包計算結(jié)果的比較情況。

由圖3可見，在各相的水平方向上，本文方法計算結(jié)果與CDEGS軟件包的計算結(jié)果非常吻合，與實測結(jié)果也基本一致；在垂直方向上，由于計算中沒有考慮絕緣子串的影響，測量位置也存在一定的偏差，因而計算結(jié)果與測量結(jié)果有一定的誤差，但兩者的趨勢還是一致的。因此使用本文方法計算超高壓輸電線路鐵塔周圍三維電場是有效的。

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篇7

Abstract： Yuanba gas field is the largest marine gas field in our country， however there are many drilling difficulties in this region， such as its gas reservoir is very deep， acid gas content is high， formation pressure and lithology is complex and so on. This paper focuses on introducing the key drilling technology to increase drilling speed and their application on the basis of analysis for the drilling difficulties for Yuanba region， such as optimization technology for well structure， air drilling technology， torque impactor drilling technology， maintenance of drilling fluid properties， decrease casing wear technology and well-control. Finally this paper proposes a series of increasing drilling speed technology.

關(guān)鍵詞： 元壩氣田；超深高酸性；鉆井提速

Key words： Yuanba gas field；ultra deep and high acid gas；drilling speed increasing

中圖分類號：TE245 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）15-0001-03

0 引言

元壩氣田位于四川省廣元、南充、巴中境內(nèi)，第一期探明天然氣地質(zhì)儲量1592.53億立方米，氣藏平均埋深6673米，較其他氣田平均深度要深1000～2000米，是迄今為止國內(nèi)埋藏最深的海相大氣田。然而，該氣田地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、氣藏埋藏深且高含H2S和CO2酸性氣體，給氣田的超深水平井及大斜度定向井的鉆井施工帶來了一系列工程技術(shù)及安全難題。元壩氣田以高科技戰(zhàn)勝高難度，配套應(yīng)用了超深高酸性氣田鉆井技術(shù)，在第一期產(chǎn)能建設(shè)井的鉆井過程中取得了豐碩的成果。產(chǎn)能建設(shè)井所配套應(yīng)用的超深高酸性氣田鉆井技術(shù)系列，為元壩氣田的高效勘探、開發(fā)做出了極其重要的貢獻(xiàn)，為我國超深高酸性氣田的鉆井整體技術(shù)達(dá)到世界級先進(jìn)水平奠定了基礎(chǔ)。

1 地質(zhì)特征及鉆井技術(shù)難點

元壩地區(qū)構(gòu)造平緩，褶皺輕微，發(fā)育一些小規(guī)模、低幅度構(gòu)造，整體表現(xiàn)為向NE傾斜的單斜構(gòu)造。該地區(qū)鉆遇地層自上而下依次為白堊系，三疊系，二疊系，石炭系，志留系。其中劍門關(guān)組至須家河組地層為陸相沉積，巖性以砂、泥質(zhì)巖性為主；二疊系雷口坡組及以下地層為海相沉積，巖性以碳酸鹽巖為主。該地區(qū)勘探開發(fā)難度極大，鉆井過程中存在“深、硬、斜、漏、噴、卡、毒”等世界級工程技術(shù)難題，具體表現(xiàn)在：①氣藏超深，水平井、定向井施工難度大。②酸性氣體含量高、鉆井風(fēng)險大。③存在多套壓力層系且地層壓力預(yù)測難度大，地層漏失嚴(yán)重。④地層巖性復(fù)雜，鉆井提速困難。

2 提速技術(shù)

元壩氣田針對區(qū)塊存在的鉆井難點在第一期產(chǎn)能建設(shè)井的鉆井過程中大量采用新技術(shù)新工藝，從科技提速、安全提速、管理提速三方面提高元壩氣田產(chǎn)能建設(shè)井的鉆井速度。

2.1 科技提速

2.1.1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù) 科學(xué)合理的井身結(jié)構(gòu)是能以盡可能少的套管程序封隔地層必封點，并采用合理的井眼尺寸以避免鉆井復(fù)雜事故，提高鉆井速度，有效保護(hù)油氣層的井身結(jié)構(gòu)。元壩地區(qū)第一期產(chǎn)能建設(shè)井均采用五開制井身結(jié)構(gòu)，其示意圖如圖1所示。

該井身結(jié)構(gòu)一開采用Ф660.4mm鉆頭開孔，泡沫鉆井至井深500～700m左右，下入Ф508.0mm套管，封隔上部劍門關(guān)組、蓬萊鎮(zhèn)組易漏、易坍塌及淺部水層；二開采用Ф444.5mm鉆頭，采用氣體鉆井鉆至上沙溪廟底部垮塌層，下入Ф346.1mm套管，封隔上部易塌、易漏地層；三開采用Ф314.1mm鉆頭鉆進(jìn)至雷三段60m左右，下入Ф273.1mm+Ф282.6mm復(fù)合套管，封隔雷四頂部氣層以上高壓地層；四開采用Ф241.3mm鉆頭鉆進(jìn)長興組5m左右，先懸掛Ф193.7mm+Ф203.1mm復(fù)合套管固井，封隔長興組頂部以淺地層，并在嘉四和嘉五地層選用厚壁套管，再回接Ф193.7mm油層套管；五開采用Ф165.1mm鉆頭，使用低密度鉆井液鉆至目的層，采用襯管完井，再回接Ф193.7mm油層套管固井。在井身結(jié)構(gòu)確定的基礎(chǔ)上，元壩氣田在套管的選材上實現(xiàn)了系列化、程序化、標(biāo)準(zhǔn)化，具體選材標(biāo)準(zhǔn)見表1。

元壩氣田在套管的選材上主要注重了套管的防硫特性以及氣密封性。另外，在鹽巖地層段增加了套管的壁厚，以提高套管的抗外擠強(qiáng)度。元壩氣田采用此井身結(jié)構(gòu)，合理封隔住了各地層的必封點和壓力系數(shù)差別較大的地層，不僅利于科技鉆井提速技術(shù)的連續(xù)應(yīng)用，也為減少復(fù)雜情況和保護(hù)儲層提供了保障。

2.1.2 氣體鉆井技術(shù) 氣體鉆井技術(shù)具有提高機(jī)械鉆速、延長鉆頭壽命、防止井漏井斜、降低鉆井綜合成本的技術(shù)優(yōu)勢，對于元壩氣田的鉆井提速來說極具針對性。元壩氣田11口第一期產(chǎn)能建設(shè)井在一開和二開均應(yīng)用了氣體鉆井技術(shù)，累計鉆進(jìn)進(jìn)尺34876.04m，累計使用鉆頭37只，純鉆時間3856.93h，平均單只鉆頭進(jìn)尺942.60米/只，平均機(jī)械鉆速9.04m/h；平均每口井用時28.20天，平均日進(jìn)尺112.43米。氣體鉆井有效解決了元壩氣田陸相地層巖石可鉆性差、機(jī)械鉆速低的難題，其平均機(jī)械鉆速是常規(guī)泥漿鉆井方式機(jī)械鉆速的6.27倍，對整個氣田的鉆井提速具有重要意義。

2.1.3 高速渦輪鉆進(jìn)技術(shù) 元壩氣田千佛崖底至須家河組地層，礫石含量高，巖石堅硬，研磨性強(qiáng)，使用常規(guī)方式鉆進(jìn)，平均機(jī)械鉆速只有0.76m/h，單只鉆頭平均進(jìn)尺僅60m。元壩氣田5口產(chǎn)能建設(shè)井使用了渦輪+孕鑲金剛石鉆頭鉆井技術(shù)，其平均機(jī)械鉆速達(dá)到1.45m/h，平均單只鉆頭進(jìn)尺達(dá)到225.79m，累計進(jìn)尺3386.86m，累計工作時間（除去異常情況處理時間）118.55天，純鉆進(jìn)時間97.25天。若使用常規(guī)鉆井技術(shù)，同樣鉆進(jìn)3386.86m，累計工作時間需265.84天，純鉆進(jìn)時間為185.68天。因此，使用高速渦輪+孕鑲金剛石鉆頭技術(shù)，有效提高了元壩氣田鉆井的機(jī)械鉆速和行程鉆速。

2.1.4 扭力沖擊器鉆進(jìn)技術(shù) 扭力沖擊器能將鉆井液的流體能量轉(zhuǎn)換成高頻、均勻穩(wěn)定的扭向機(jī)械沖擊能量并直接傳遞給PDC鉆頭實現(xiàn)瞬時破巖。這種破巖方式使得PDC鉆頭在轉(zhuǎn)盤提供的扭力和扭力發(fā)生器提供的扭向沖擊力的共同作用下消除“卡-滑”現(xiàn)象，可連續(xù)切削地層，能大幅度提高機(jī)械鉆速，延長鉆柱壽命。元壩氣田的沙溪廟組底部至自流井組頂部地層巖石可鉆性差，研磨性強(qiáng)，使用常規(guī)鉆井技術(shù)的平均機(jī)械鉆速僅為1.44m/h，單只鉆頭平均進(jìn)尺僅114m。元壩氣田在2口產(chǎn)能建設(shè)井中使用扭力發(fā)生器鉆進(jìn)技術(shù)后，平均機(jī)械鉆速達(dá)到3.05m/h，單只鉆頭平均進(jìn)尺達(dá)到257.37米，其機(jī)械鉆速和行程鉆速都得到了大幅度提高。

2.1.5 干法固井技術(shù) 干法固井技術(shù)是指氣體鉆井結(jié)束后直接下套管固井，不轉(zhuǎn)換鉆井液程序的固井技術(shù)，可節(jié)省施工時間，避免轉(zhuǎn)換鉆井液時可能發(fā)生的井漏、井壁失穩(wěn)等復(fù)雜情況。元壩氣田11口產(chǎn)能建設(shè)井在一開表層套管固井中，全部應(yīng)用了干法固井技術(shù)，一開中完時間平均為8.94天，較沒有采用干法固井技術(shù)的先期開發(fā)井一開中完時間減少了17.09天。統(tǒng)計計算表明，若除去其它因素延長的固井時間，干法固井技術(shù)較常規(guī)固井技術(shù)可節(jié)約8天的固井時間。

2.2 安全提速 元壩氣田在科技提速的基礎(chǔ)上針對超深高酸性氣田的特性，不僅從人身和地面設(shè)備安全上加強(qiáng)了監(jiān)管，加強(qiáng)技術(shù)檢查、督察力度；嚴(yán)格審核鉆井工程設(shè)計和方案，從源頭上保障安全施工；完善和落實應(yīng)急預(yù)案，有效處理突況；現(xiàn)場監(jiān)督，對重點井、復(fù)雜井、關(guān)鍵環(huán)節(jié)實行重點監(jiān)控，對隨時可能出現(xiàn)的井下復(fù)雜情況及時判斷，果斷處理，杜絕和避免重大鉆井故障發(fā)生，從整體上提高了生產(chǎn)的安全性和時效性。

2.2.1 鉆井液性能維護(hù) 在超深高酸性氣田的鉆井過程中，對鉆井液性能的維護(hù)主要就是保持鉆井液PH值的穩(wěn)定和避免溢流、井漏等復(fù)雜情況的發(fā)生。元壩氣田在鉆海相地層的鉆井過程中常常通過添加除硫劑堿式碳酸鋅或海綿鐵以保證鉆井液PH值不低于11，同時調(diào)整鉆井液密度以壓穩(wěn)地層流體，確保鉆井液中H2S含量不高于50mg/m3，但也注意了鉆井液的漏失問題，鉆井過程中對易漏失地層做出了及時的判斷，并在鉆井液中加入適量的隨鉆堵漏劑，以便及時堵住易漏地層。

2.2.2 井控技術(shù) 對高酸性氣田而言，井控技術(shù)的關(guān)鍵在于防止H2S從地層或井筒中溢出。元壩氣田首先在合理井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)了氣層壓力及其物理性質(zhì)的預(yù)測，重點監(jiān)測與處理溢流、又漏又噴等復(fù)雜情況；其次在井控裝置的組合形式上采用了“環(huán)形防噴器+雙閘板防噴器+雙閘板”的組合方式，保證了井控裝置能夠同時擁有2個半封閘板，1個全封閘板和1個剪切閘板；最后在井控設(shè)備的選材上做了嚴(yán)格要求，對金屬材料和非金屬材料的防硫特性均按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

2.2.3 套管防磨技術(shù) 超深高酸性氣田的鉆井過程中，套管的防磨、防腐蝕是一個應(yīng)高度重視的問題。元壩氣田在防磨防腐方面除采用了鉆桿保護(hù)器、減磨接頭、鉆桿接頭耐磨帶等常用技術(shù)措施外[7]，主要在鉆井工程設(shè)計和施工方面做了相應(yīng)的工作，以防磨損與腐蝕的交互作用。如在套管選材上注重了套管的抗硫、抗擠性能；在鉆進(jìn)過程中嚴(yán)格控制井身質(zhì)量，直井段采用了輕壓吊打等防斜打直技術(shù)，斜井段控制全角變化率，減少套管與鉆桿的接觸面積和接觸應(yīng)力，不同井段采取鉆具上加防磨接頭等措施；優(yōu)選鉆井液體系，增強(qiáng)鉆井液的性能。

元壩氣田實施安全提速后，11口產(chǎn)能建設(shè)井累計發(fā)生各類鉆井故障14次，損失鉆井時間134.30天，其故障時效2.75%，復(fù)雜時效1.62%，萬米故障發(fā)生次數(shù)1.68次/萬米，故障損失時間16.12天/萬米，分別較前期評價井減少了3.36個百分點、2.53個百分點、0.31次/萬米、30.36天/萬米，使得產(chǎn)能建設(shè)井在提速的同時更達(dá)到了提效的目的。

2.3 管理提速 元壩氣田在第一期產(chǎn)能建設(shè)井的鉆井過程中除重視井下復(fù)雜情況的預(yù)防，保證人身、設(shè)備安全外，更是從健全工程技術(shù)管理機(jī)構(gòu)、建立元壩地區(qū)技術(shù)管理機(jī)制、完善技術(shù)支撐體系、改善鉆井監(jiān)管體系、強(qiáng)化精細(xì)管理等方面來提高整體鉆井速度和鉆井效益。元壩氣田實施管理提速后減少了非生產(chǎn)時間的耽擱，使各個鉆井環(huán)節(jié)更加緊湊，避免了如停工待料等類似不必要時間的浪費(fèi)，在整個工區(qū)內(nèi)形成了“一體化”的管理模式，整體上提高了生產(chǎn)時效，使得整個鉆井作業(yè)高效運(yùn)行，降低了鉆井成本。元壩氣田10口已完井的產(chǎn)能建設(shè)井生產(chǎn)時效達(dá)到了93.24%，較提速前探井和開發(fā)評價井分別提高了12.5和10.43個百分點；純鉆時間達(dá)到了36.59%，較提速前探井和開發(fā)評價井分別提高了3.13和5.72個百分點，管理提速效果明顯。

3 應(yīng)用效果分析

元壩氣田在清楚認(rèn)識超深高酸性氣田鉆井難點的基礎(chǔ)上，結(jié)合具有針對性的鉆井技術(shù)措施，形成了元壩氣田超深高酸性配套鉆井提速技術(shù)系列，見表2所示。

元壩氣田應(yīng)用該鉆井提速技術(shù)系列，在元壩氣田產(chǎn)能建設(shè)井的鉆井過程中取得了顯著的提速效果，具體指標(biāo)見表3。

從整體上看，已完井的10口井的平均完鉆井深7595.12米、平均鉆井周期391.15天、平均機(jī)械鉆速2m/h、平均建井周期458.56天，與元壩地區(qū)平均井深7534.7米的評價井相比，其鉆井周期縮短了138.77天，平均機(jī)械鉆速提高了0.17m/h，建井周期縮短了142.31天，提速效果明顯。生產(chǎn)時效及純鉆時效較前期評價井有大幅度提高，復(fù)雜時效及故障時效有明顯降低，提效顯著。另外，元壩氣田經(jīng)提速后多口井創(chuàng)造了優(yōu)勝指標(biāo)，如元壩205-1井完鉆井深7116米，鉆井周期326.77天，建井周期384.79天，創(chuàng)川東北地區(qū)海相大斜度井最短鉆井周期和建井周期紀(jì)錄；元壩101-1H井四開鉆井周期和建井周期分別為34.25天、57.54天，均創(chuàng)元壩地區(qū)水平井四開作業(yè)的最高紀(jì)錄。

4 結(jié)論與認(rèn)識

①元壩氣田存在井深、酸性氣體含量高、井底溫度高、壓力層系多、地層巖性復(fù)雜等世界技術(shù)難題，致使井身結(jié)構(gòu)設(shè)計、井控工作及井眼軌跡控制難度大，給元壩氣田水平井、定向井的鉆井施工帶來了較大的困難。

②元壩氣田從科技提速、安全提速、管理提速三方面著手，確定了適用性較強(qiáng)的五開井身結(jié)構(gòu)、套管選材標(biāo)準(zhǔn)以及鉆井提速配套技術(shù)系列，為超深高酸性氣田的開發(fā)積累了成功經(jīng)驗。

③目前元壩氣田雖取得了較好的提速效果，但還有改進(jìn)的空間，如拓展扭力發(fā)生器和干法固井的應(yīng)用深度；增大現(xiàn)行三開井身結(jié)構(gòu)Ф282.6mm套管的環(huán)空間隙；加強(qiáng)井眼軌跡控制精度；加大對國產(chǎn)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)的應(yīng)用，以降低成本。

④元壩氣田鉆井施工過程中不可預(yù)見因素多，安全施工和井控風(fēng)險大，應(yīng)加強(qiáng)地層壓力預(yù)測、井控溢流機(jī)理基礎(chǔ)研究以及超深高酸性水平井、定向井鉆井技術(shù)研究，為超深高酸性氣田的鉆井施工提供理論支撐與技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈琛.川東北超深高酸性氣田勘探開發(fā)工程技術(shù)[J].中國工程科學(xué)，2010，12（10）：29-34.

篇8

針對傳統(tǒng)基于稀疏字典對的超分辨率（SR）算法訓(xùn)練速度慢、字典質(zhì)量差、特征匹配準(zhǔn)確性低的缺點，提出一種基于改進(jìn)稀疏編碼的圖像超分辨率算法。該算法使用自適應(yīng)閾值的形態(tài)組成分析（MCA）方法提取圖像特征，并采用主成分分析算法對訓(xùn)練集進(jìn)行降維，提高特征提取的有效性，縮短字典訓(xùn)練時間，減少過擬合現(xiàn)象。在字典訓(xùn)練階段，使用改進(jìn)的稀疏K-奇異值分解（K-SVD）算法訓(xùn)練低分辨率字典，結(jié)合圖像塊的重疊關(guān)系求解高分辨率字典，增強(qiáng)字典的有效性和自適應(yīng)能力，同時極大地提高了字典的訓(xùn)練速度。在Lab顏色空間對彩色圖像進(jìn)行重建，避免由于顏色通道相關(guān)性造成的重建圖像質(zhì)量下降。與傳統(tǒng)方法相比，該算法重建圖像質(zhì)量和計算效率更優(yōu)。

關(guān)鍵詞：

超分辨率；稀疏表示；形態(tài)組成分析；主成分分析；顏色空間；機(jī)器學(xué)習(xí)

中圖分類號：

TP391.41

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Image super-resolution algorithm based on improved sparse coding

Abstract：

The traditional Super-Resolution （SR） algorithm， based on sparse dictionary pairs， is slow in training speed， poor in dictionary quality and low in feature matching accuracy. In view of these disadvantages， a super-resolution algorithm based on the improved sparse coding was proposed. In this algorithm， a Morphological Component Analysis （MCA） method with adaptive threshold was used to extract picture feature， and Principal Component Analysis （PCA） algorithm was employed to reduce the dimensionality of training sets. In this way， the effectiveness of the feature extraction was improved， the training time of dictionary was shortened and the over-fitting phenomenon was reduced. An improved sparse K-Singular Value Decomposition （K-SVD） algorithm was adopted to train low-resolution dictionary， and the super-resolution dictionary was solved by utilizing overlapping relation， which enforced the effectiveness and self-adaptability of the dictionary. Meanwhile， the training speed was greatly increased. Through the reconstruction of color images in the Lab color space， the degradation of the reconstructed image quality， which may be caused by the color channels correlation， was avoided. Compared with traditional methods， this proposed approach can get better high-resolution images and higher computational efficiency.

Key words：

super-resolution； sparse representation； Morphological Component Analysis （MCA）； Principal Component Analysis （PCA）； color space； machine learning

0 引言

超分辨率（Super-Resolution， SR） 即通過硬件或軟件的方法提高原有圖像的分辨率，通過一系列低分辨率圖像來得到一幅或多幅高分辨率的圖像過程。因其能夠提供更高的像素密度和更多的細(xì)節(jié)，超分辨率技術(shù)在醫(yī)學(xué)圖像、衛(wèi)星圖像、監(jiān)控等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。由于成本較高、工藝水平限制等原因，通過硬件提升獲取高分辨率圖像并不是經(jīng)濟(jì)的手段，所以現(xiàn)有的SR方法主要集中在軟件領(lǐng)域，主要分為三類：基于插值的方法、基于重建的方法和基于學(xué)習(xí)的方法。

基于插值的方法簡潔快速，但易產(chǎn)生模糊的邊緣和不清晰的細(xì)節(jié)。常見方法有：雙線性插值、雙立方插值、基于自適應(yīng)的2-D回歸模型[1]等?；谥亟ǖ姆椒ǜ鶕?jù)圖像降質(zhì)模型，利用各種先驗知識來估計超分辨率圖像，這類算法可以重建出較好的邊緣，降低鋸齒效應(yīng)，但其使用的先驗知識往往具有局限性，如輪廓梯度信息[2]、邊緣信息[3]等。

基于學(xué)習(xí)的方法使用高分辨率和低分辨率圖片訓(xùn)練集來預(yù)測低分辨圖像中丟失的高頻信息。通過訓(xùn)練字典，這類算法可以產(chǎn)生低分率圖像中沒有的細(xì)節(jié)信息，但是對訓(xùn)練集的依存度比較高，同時對噪聲的抑制能力差。Freeman等[4]利用馬爾可夫隨機(jī)場，通過置信傳播來建立低分辨圖像塊和高分辨率圖像塊之間的映射關(guān)系，需要的圖片數(shù)量較大，且訓(xùn)練時間較長。Chang等[5]則采用流形學(xué)習(xí)算法，使用局部線性嵌入（Local Linear Embedding， LLE）規(guī)則，映射低分辨率圖像塊的局部特征到高分辨率圖像塊，然后通過近鄰的線性組合來產(chǎn)生高分辨率圖像塊；該方法雖需要較少的樣本圖片，但易產(chǎn)生欠擬合或過擬合現(xiàn)象。Gao等[6]在LLE的基礎(chǔ)上，提出了一種稀疏鄰域選擇算法來重建圖像，該算法雖然解決了欠擬合和過擬合現(xiàn)象，但對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)圖像的重建效果差。Yang等[7-9] 使用稀疏表示算法，利用高、低分辨率圖像塊之間的稀疏關(guān)聯(lián)建立詞典對，低分辨率的稀疏表示可用來重建高分辨圖像；雖然這種方法重建效果較好，但訓(xùn)練時間過長，字典缺乏有效性。楊玲等[9]使用K-奇異值分解（K-Singular Value Decomposition， K-SVD）方法訓(xùn)練字典，利用RGB顏色通道的稀疏表示提取彩色圖像塊，訓(xùn)練速度較快；然而直接使用低分辨率圖像本身作為訓(xùn)練集，雖保持了顏色信息，但造成特征冗余，易出現(xiàn)過擬合現(xiàn)象。Wang等[10]結(jié)合Yang[7]和Freeman[4]方法的優(yōu)點，采用稀疏表示方法對圖像中的中、低頻信息進(jìn)行編碼，雖然提高了字典的有效性，但自適應(yīng)能力差，訓(xùn)練時間長。

針對傳統(tǒng)方法的缺點，本文提出一種使用改進(jìn)稀疏編碼的單張圖像超分辨率算法。使用自適應(yīng)閾值的

形態(tài)組成分析（Morphological Component Analysis， MCA）方法提取低分辨率圖像的紋理和幾何結(jié)構(gòu)特征，采用高分辨率的高頻分量構(gòu)建訓(xùn)練集。針對訓(xùn)練集過大的缺點，使用主成分分析（Principal Components Analysis， PCA）算法對訓(xùn)練集進(jìn)行降維，降低計算復(fù)雜度和字典尺寸。為了提高訓(xùn)練速度，使用改進(jìn)的稀疏K-SVD算法進(jìn)行稀疏字典的訓(xùn)練。同時，字典具有很好的靈活性和自適應(yīng)性。根據(jù)圖像塊的重疊關(guān)系，優(yōu)化求解高分辨率字典，所得字典質(zhì)量更好。在圖像重建時，利用Lab顏色空間的特點，避免顏色通道的操作對圖像一致性造成的影響。

2 本文算法

基于稀疏表示的超分辨率模型的主要內(nèi)容包含三個方面：特征提取、訓(xùn)練稀疏字典和重建超分辨率圖像。本文使用自適應(yīng)閾值的MCA方法提取低分辨圖像特征與高分辨率圖像塊的高頻分量作為訓(xùn)練集，用PCA方法對訓(xùn)練集進(jìn)行降維；使用改進(jìn)的稀疏K-SVD算法訓(xùn)練低分辨率字典，然后利用圖像塊的重疊關(guān)系求解高分辨率字典；在Lab顏色空間重建圖像，所得圖像質(zhì)量更優(yōu)。

2.1 稀疏字典學(xué)習(xí)

稀疏字典的訓(xùn)練方法可以分為兩類：基于分析的方法和基于學(xué)習(xí)的方法?；诜治龅姆椒ㄒ话闶紫葮?gòu)建數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)模型，然后使用一個分析結(jié)構(gòu)去表示這個模型，Wavelets、Contourlets等均屬于這類方法。在基于學(xué)習(xí)的方法中，稀疏字典是采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法，從訓(xùn)練集中學(xué)習(xí)得到。這類方法具有很好的自適應(yīng)能力，實際應(yīng)用表現(xiàn)更好，但具有較高的計算復(fù)雜度，較多的限制條件和冗余，這類方法包含PCA、K-SVD等。

2.1.1 改進(jìn)的稀疏K-SVD算法

Rubinstein等[13]在K-SVD[12]算法的基礎(chǔ)上，提出了稀疏K-SVD算法。這種算法結(jié)合了兩類學(xué)習(xí)方法的優(yōu)點，采用加入“基字典”的稀疏模型，使用這個新的參數(shù)框架訓(xùn)練字典，具有較低的計算復(fù)雜度、更好的自適應(yīng)性和穩(wěn)定性；而且稀疏K-SVD可以和任意追蹤算法組合使用，便于進(jìn)行改進(jìn)。

針對超分辨率傳統(tǒng)字典訓(xùn)練方法耗時長、字典質(zhì)量差的缺點，本文對使用類似Smith等[14]的方法對稀疏K-SVD進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)一步提高其訓(xùn)練效率，當(dāng)處理規(guī)模較大的訓(xùn)練集時，優(yōu)勢明顯。改進(jìn)措施在稀疏K-SVD的兩個主要部分進(jìn)行：字典更新階段和稀疏編碼階段。在字典更新階段，通過引入“更新循環(huán)”機(jī)制，即將僅循環(huán)一次的字典更新過程循環(huán)多次。這是因為字典訓(xùn)練時間大部分消耗在稀疏編碼階段，僅進(jìn)行一次更新循環(huán)往往并不能得到最優(yōu)的結(jié)果，而循環(huán)多次，也并不會明顯增加訓(xùn)練時間，反而能夠降低稀疏編碼階段的負(fù)荷，提高字典學(xué)習(xí)的效率。改進(jìn)的稀疏K-SVD過程見算法2。

在稀疏編碼階段，使用上輪追蹤過程后得到的k/3個（k為系數(shù)稀疏度）最大的系數(shù)進(jìn)行初始化，然后計算剩余的2k/3個系數(shù)。系數(shù)重用操作更改OMP（Orthogonal Matching Pursuit）算法并不能帶來明顯的速度提升，當(dāng)加入類似CoSaMP（Compressive Sampling Matching Pursuit）[15]中的“支集合并”和“剪枝”操作，改進(jìn)Batch-OMP[17]就可以明顯地提高編碼的效率，達(dá)到快速執(zhí)行編碼的目標(biāo)。“支集合并”操作：將當(dāng)輪近似過程計算的結(jié)果與已經(jīng)計算出的集合進(jìn)行合并，然后計算稀疏表示?！凹糁Α辈僮鳎簭挠勺钚《朔ㄓ嬎愠龅慕平Y(jié)果中選出最大的k（或者小于k）個系數(shù)。具體過程見算法1。

算法1 改進(jìn)Batch-OMP算法

2.2 圖像特征提取與訓(xùn)練集構(gòu)建

由于人眼對高頻信息更加敏感，傳統(tǒng)方法一般選擇低分辨率圖像的高頻信息作為特征，例如拉普拉斯算子、高斯微分函數(shù)和梯度提取算子等。但是，它們通常只考慮到圖像的幾何特征，圖像的紋理特性被忽略掉了，無法完整地體現(xiàn)圖像的視覺特征。本文使用自適應(yīng)閾值的MCA[17]來解決這個問題。

4 結(jié)語

本文提出了一種基于改進(jìn)稀疏編碼的圖像超分辨率新方法。使用MCA/MOM方法提取低分辨率特征和高分辨率的高頻分量作為訓(xùn)練集，對訓(xùn)練集進(jìn)行降維，減少所需樣本數(shù)量與字典訓(xùn)練所需時間，降低字典尺寸。使用改進(jìn)的稀疏K-SVD算法和優(yōu)化的字典對求解過程，能快速高效地得到超分辨重建所需字典。在Lab顏色空間重建所得圖像能夠保持顏色通道的一致性。雖然本文方法可以有效提高圖像重建質(zhì)量和計算效率，但利用圖片本身的相似性來減少訓(xùn)練所需樣本數(shù)量，提高特征提取效率；進(jìn)一步提高該算法以應(yīng)用到實時系統(tǒng)中；如何應(yīng)用該算法到視頻的超分辨率重建中都將是下一步的研究方向。

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篇9

【關(guān)鍵詞】傳輸技術(shù)；辦公自動化；云計算；應(yīng)用趨勢

政府辦公自動化系統(tǒng)的主要是在黨委服務(wù)，政府及其所屬部門，委員會，辦公室，黨和政府機(jī)關(guān)的局，如日常事務(wù)的管理，是政府機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)，它是各政府機(jī)構(gòu)能否積極有效地發(fā)揮其職能的重要因素，是政府機(jī)構(gòu)急需的計算機(jī)輔助業(yè)務(wù)系統(tǒng)。在技術(shù)先進(jìn)成熟的計算機(jī)和通信技術(shù)之間建立一個高質(zhì)量，高效率，智能辦公自動化（OA）系統(tǒng)，對領(lǐng)導(dǎo)決策和信息服務(wù)部辦公，提高辦公效率，減輕工作人員的工作量，節(jié)約寶貴的辦公費(fèi)用，從而實現(xiàn)行政機(jī)關(guān)的辦公自動化、無紙化、資源信息化、決策科學(xué)化。

一、計算機(jī)信息傳輸技術(shù)與辦公自動化融合的內(nèi)涵

計算機(jī)信息傳輸技術(shù)，是指通過網(wǎng)絡(luò)通信，將分散在各個領(lǐng)域的計算機(jī)的信息互相傳遞的方法，從而達(dá)到一種科技資源共享的目的的一種技術(shù)。而辦公自動化則是結(jié)合了計算機(jī)信息傳輸功能和現(xiàn)代化辦公功能的一種辦公方式。建立在現(xiàn)代計算機(jī)信息傳輸技術(shù)之上的辦公自動化中的應(yīng)用，在優(yōu)化管理信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，調(diào)整管理系統(tǒng)中起著重要的作用，在提高辦公協(xié)調(diào)，結(jié)合部門決策，加強(qiáng)決策能力執(zhí)行起著非常重要的作用，真正從各個層面提高單位工作效率。典型的例子是SAS，ERP和電子政務(wù)中的應(yīng)用。

二、政府辦公自動化系統(tǒng)特點

根據(jù)應(yīng)用對象的辦公自動化系統(tǒng)都有其不同的特點，政府辦公自動化系統(tǒng)，政府委員會，辦公或部門為服務(wù)對象，主要特點如下：對復(fù)雜的文件（收文、發(fā)文）流程，考察有嚴(yán)格的要求；對于信息有更高的要求（匯編），確保信息上傳進(jìn)展的順利；實現(xiàn)無紙化辦公系統(tǒng)，提高辦公效率，在此基礎(chǔ)上應(yīng)注意為領(lǐng)導(dǎo)提供服務(wù)；系統(tǒng)應(yīng)提供移動辦公，遠(yuǎn)程辦公能力；以為領(lǐng)導(dǎo)服務(wù)為要求，系統(tǒng)應(yīng)提供領(lǐng)導(dǎo)講話管理和領(lǐng)導(dǎo)平日計劃等功能模塊；系統(tǒng)應(yīng)該為用戶提供地方用以互相溝通；應(yīng)用軟件體系結(jié)構(gòu)應(yīng)具有提供與上級單位、兄弟單位、下級單位連接的開放接口；對保證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全，用戶權(quán)限控制有嚴(yán)格的要求。并對系統(tǒng)的研究和開發(fā)的同時使系統(tǒng)具有較高的安全性，可靠性和可操作性等等

按照政府的辦公流程和文檔管理措施的設(shè)計要求，保證設(shè)計規(guī)范；并通過辦公自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用，反過來對實際操作流程又有規(guī)范作用。靈活的流程處理接口，適用于電子和紙質(zhì)混合的辦公模式，方便推廣應(yīng)用。能進(jìn)行遠(yuǎn)程辦公，具有授權(quán)功能，確保辦公業(yè)務(wù)流程的連續(xù)性。對不同地區(qū)的辦公業(yè)務(wù)的支持，實現(xiàn)了總部管理和直屬單位的文件的快速運(yùn)轉(zhuǎn)。功能強(qiáng)大，內(nèi)容具有多樣性，基本滿足了政府辦公業(yè)務(wù)的要求。與一個強(qiáng)大的全面的安全管理和控制機(jī)制分不開。實施電子公文流轉(zhuǎn)，網(wǎng)絡(luò)管理和操作，節(jié)省了大量的人力物力，提高了辦公效率。具有流程跟蹤，預(yù)留校正，文件共享，變更控制，自動登記等特點，規(guī)范業(yè)務(wù)的同時，也給辦公人員提供了方便。

三、計算機(jī)信息傳輸技術(shù)在辦公自動化中的應(yīng)用趨勢

（一）辦公自動化將更加人性化、智能化，人性化、智能化

一是設(shè)計更突出人性化的理念，將辦公自動化的穩(wěn)定性、開放性和易用性放在突出位置，對信息來源的整合能力進(jìn)行了一系列的強(qiáng)調(diào)，更對于可開拓的管理平臺進(jìn)行構(gòu)建，從而改變對現(xiàn)在人來適應(yīng)系統(tǒng)的尷尬處境，進(jìn)而實現(xiàn)系統(tǒng)來適應(yīng)人的全新的理念。二是辦公工具智能化。越來越多的數(shù)據(jù)需要處理的情況下，用戶可以使用不痛的辦公設(shè)施，比如手機(jī)、平板和電腦及其他終端設(shè)備與云計算服務(wù)端的無縫接入，并在同一時間，辦公軟件，云服務(wù)器技術(shù)提供的數(shù)據(jù)和文件將實現(xiàn)數(shù)據(jù)調(diào)取的提供，規(guī)劃分析，可視化的交互，幫助用戶進(jìn)行智能的判斷，大大提高用戶的工作效率。三是圍墻在智能無線辦公環(huán)境中將完全消失。隨著信息終端應(yīng)用綜合集成，無線移動技術(shù)在應(yīng)用工作中的普及，超級計算機(jī)技術(shù)、云計算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通訊技術(shù)的融合成為的各種移動設(shè)備將成為辦公室必備的信息終端。

（二）超級計算機(jī)及云計算技術(shù)的興起

隨著超級計算機(jī)與云計算技術(shù)的興起和發(fā)展，服務(wù)器技術(shù)與各類終端技術(shù)的融合，在各種方面都促進(jìn)了辦公自動化建設(shè)向著智能化、視覺化、通用化、一體化方向發(fā)展。超級計算機(jī)與云計算技術(shù)不僅將手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦、家用電器等其他新興與傳統(tǒng)硬件結(jié)合從而實現(xiàn)真正的全面的物聯(lián)模式，更將融合Windows，Apple，Android，UNIX服務(wù)器和終端軟件，促進(jìn)組織信息系統(tǒng)的改革，以高度的壓縮和扁平化，特別是目前的云計算技術(shù)的逐步成熟和廣泛應(yīng)用將進(jìn)一步推動了辦公自動化水平的智能化，整合視覺化，通用化，全面改造，就可以看到辦公自動化水平將有驚人的改進(jìn)。

（三）3G 技術(shù)的成熟與廣泛運(yùn)用

CDMA，TD-SCDMA，TD-SCDMA及3G技術(shù)的成熟和推廣應(yīng)用，以及4G技術(shù)的生成，將完全顛覆了傳統(tǒng)辦公室的固定的形象，為辦公人員超遠(yuǎn)距離的辦公、政府及其部分在全球范圍內(nèi)的辦公和協(xié)作以及全數(shù)字化的辦公室提供條件，如WiFi無線傳輸技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和推廣應(yīng)用將推動辦公自動化領(lǐng)域向多樣化方向發(fā)展，，如辦公模式的多樣性，實施人員的多樣性，計算設(shè)備的多樣性等等。

總而言之，政府辦公自動化將實現(xiàn)辦公廳與國務(wù)院、省委、省人大和政協(xié)、各省直廳局、各市地人民政府、各直報點市縣等單位之間的文件轉(zhuǎn)換、信息交流和信息共享，不僅能夠為用戶提供方便快捷的獲取方式，而且同時還為領(lǐng)導(dǎo)決策和工作人員的日常生活等一系列提供基本服務(wù)。

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篇10

EW：回溯近20年來中國超級計算機(jī)的發(fā)展歷程，你覺得中間哪幾個重要轉(zhuǎn)折點不能不提？

LJ：20年前，中國高性能計算機(jī)是被西方禁運(yùn)的，而現(xiàn)在我們已經(jīng)基本實現(xiàn)了自主可控。這其中經(jīng)歷了四個階段：第一個階段是上世紀(jì)90年代中期，我們只能實現(xiàn)軟件層面的自主，器件層面還是大量采購國外的部件來做機(jī)器。這也是現(xiàn)在中國高性能計算機(jī)生態(tài)環(huán)境不好的緣由之一，無法標(biāo)準(zhǔn)化，導(dǎo)致很多應(yīng)用有問題，在商業(yè)化市場上，大家習(xí)慣的軟件很難被應(yīng)用。

第二個階段是上世紀(jì)90年代后期，國家開始重視工業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)，很多器件甚至軟件就都得用國外廠商的，離自主又遠(yuǎn)了一點。那個時候大部件都通過進(jìn)口，就像汽車，可能分成幾大塊進(jìn)口，只在國內(nèi)組裝。

第三個階段是本世紀(jì)初期。2005年，我們就開始大量地把過去從國外進(jìn)口的大部件自己進(jìn)行設(shè)計。大概到2007年、2008年的時候，這些大部件已經(jīng)完全可以自己設(shè)計，但是核心的那些器件、軟件模塊還是用國外的，這個問題一直延續(xù)到今天。

第四個階段就是要真正地實現(xiàn)對所有技術(shù)的掌握和突破，而且讓它能和今天的工業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)很好地銜接。如果最后這一步走出去了，我想中國這個產(chǎn)業(yè)就能跑到全球的潮頭。

EW：目前中國超算行業(yè)格局是怎樣的？

LJ：國內(nèi)有三支隊伍在做：國防科技大學(xué)、江南計算所、中科曙光。其他兩家更多地可能是在某一領(lǐng)域去完成它的任務(wù)，它們能獲得很多國家的資源支撐。而曙光則是跟外國企業(yè)在市場上靠商業(yè)競爭，且人力成本要高于其他兩家。企業(yè)的特點是，它做什么東西，都要有市場價值。

在核心優(yōu)勢方面，國防科技大學(xué)有很好的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在自主高性能互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)方面也非常獨到；江南計算所有很好的CPU技術(shù)，在其他自主技術(shù)方面也很好；曙光則有很好的應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計能力、工程設(shè)計能力、用戶推廣能力等，此外，曙光是三家機(jī)構(gòu)中唯一完全市場化運(yùn)作的企業(yè)，在商業(yè)化方面，曙光是做得比較好的，更加注重高性能計算機(jī)的產(chǎn)品化和市場占有率。

在與國際上的IBM等公司的市場競爭中，我們的策略是，產(chǎn)品做好、技術(shù)做好、做得穩(wěn)定可靠，讓機(jī)器好用又耐用，價格適中。市場競爭就是這么回事。

EW：中科曙光在超算業(yè)務(wù)上有哪些關(guān)鍵產(chǎn)品？

LJ：十多年前，“曙光4000A”是中國第一個進(jìn)入全球高性能計算機(jī)TOP500排行榜且位列前十名的系統(tǒng)。這對于那時的我們來說，已經(jīng)是非常好的成績了，因為從過去的默默無名，突然排到了前十。后來到“曙光5000A”，也是排到了全球前十名。在“曙光6000”出來的時候，已經(jīng)是全球第二名。“曙光6000”的設(shè)計目標(biāo)是市場化的需求，所以它的應(yīng)用非常好用，裝在深圳超算中心，一年能收取兩個億的服務(wù)費(fèi)，非常完美。

現(xiàn)在，曙光新一代高性能計算機(jī)正在研發(fā)。它是一款面向某一類特殊應(yīng)用的機(jī)器，比如氣象、航空航天等，大概明年就能完成。它針對某一族應(yīng)用去做優(yōu)化，因為不同類型的應(yīng)用所需的架構(gòu)都不一樣。曙光新一代高性能計算機(jī)經(jīng)歷了長時間研制的原因就在于，它不斷地根據(jù)應(yīng)用的變化在調(diào)整。

EW：之前《華爾街日報》 報道“神威?太湖之光”時曾稱，中國的超算已經(jīng)超過了美國。對此，你怎么看？

LJ：雖然中國的“神威?太湖之光”的性能超過了美國現(xiàn)有計算機(jī)的性能，但這個性能是指Linpack的性能，這個話得說嚴(yán)謹(jǐn)。

從行業(yè)角度來說，我不認(rèn)為中國超算已經(jīng)超越美國。美國超算做得非常扎實，它的機(jī)器跟應(yīng)用匹配著做，應(yīng)用層面我們盡管在快速追趕，但仍然稍有脫節(jié)。系統(tǒng)和應(yīng)用的結(jié)合、和應(yīng)用的匹配，這是最重要的。這也是我們現(xiàn)在跟人家相比最大的短板：一方面，中國超算對應(yīng)用的支持還不是很好；另一方面，它的應(yīng)用領(lǐng)域也太窄，僅限于科學(xué)計算，還沒有延伸到信息服務(wù)領(lǐng)域中去。

“神威?太湖之光”雖然在TOP500中已經(jīng)排名第一，但它是獨立自己做的CPU，很多市面上的應(yīng)用它跑不了，而且本身架構(gòu)不適合做信息的處理，它主要還是在解方程。

EW：能否詳細(xì)講述一下，超算是如何應(yīng)用在這些科學(xué)尖端領(lǐng)域的，對我們?nèi)粘Ｉ钣钟心男┯绊懀?/p>

LJ：超算在包括航空航天、石油、電力、水利、生物、制藥、環(huán)境、國防、教育、醫(yī)療、金融、電信、政務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)、云計算等各個領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。在這些領(lǐng)域，以數(shù)字形式存在的海量信息，只有依靠這種大型計算機(jī)，才能進(jìn)行處理和分析。

在尖端科學(xué)領(lǐng)域，以氣象為例，由中科院大氣物理所、曙光公司、中科院計算所、中科院計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心聯(lián)合研發(fā)和創(chuàng)制的“地球數(shù)值模擬裝置”原型系統(tǒng)，讓科學(xué)家可以實現(xiàn)對大氣、洋流、地殼、生態(tài)等的仿真研究，用于還原或預(yù)測地球自然變化過程，可用于應(yīng)對全球變化、防災(zāi)減災(zāi)和環(huán)境治理等問題。

此外，2013年“嫦娥三號”在月面成功軟著陸。這個過程中，曙光高性能計算機(jī)對“嫦娥三號”的軌道設(shè)計、實時計算、預(yù)報等也起到了非常重要的保障作用。

再舉幾個跟我們?nèi)粘Ｉ钕嚓P(guān)的例子。高性能計算集群能夠助力霧霾預(yù)報，通過對污染源、區(qū)域污染數(shù)據(jù)的精細(xì)化分析，為污染防控提供決策指導(dǎo)。如大家熟悉的去年9月抗戰(zhàn)勝利 70 周年閱兵期間的“閱兵藍(lán)”和G20的“西湖藍(lán)”都是基于超算的預(yù)測分析和追因溯源才得以實現(xiàn)的。

去年閱兵期間，以曙光高性能計算集群為核心的中國環(huán)境監(jiān)測總站針對京津冀及周邊區(qū)域大氣污染過程進(jìn)行不少于未來7天的預(yù)報預(yù)警、潛勢預(yù)測以及污染源貢獻(xiàn)追因。今年9月在杭州舉辦的 G20，曙光高性能計算機(jī)系統(tǒng)建立了適用于浙江省及杭州市的區(qū)域空氣質(zhì)量數(shù)值模型。利用這個模型，再結(jié)合氣象條件、監(jiān)測數(shù)據(jù)和大氣污染物排放清單，制定了 G20 峰會空氣質(zhì)量保障控制措施。

從超算到E級超算

EW：時下超算已成為深度學(xué)習(xí)的引擎。曙光在人工智能方面有哪些想法？

LJ：當(dāng)我們把這個超級計算機(jī)的應(yīng)用擴(kuò)展到信息服務(wù)、信息處理這個領(lǐng)域，包括大數(shù)據(jù)平臺，大數(shù)據(jù)的處理、分析、挖掘，再加上一些新的技術(shù)，它就變成了人工智能，變成了可以通過機(jī)器去深度地學(xué)習(xí)。它的脈絡(luò)就是這么過來的。不過，對于人工智能來說，雖然計算能力很重要，但更重要的還是算法、模型、軟件等。二者相結(jié)合，加上市場上有商業(yè)利益驅(qū)動，我相信會發(fā)展得非?？臁?/p>

對曙光自身來說，今年4月跟寒武紀(jì)簽約合作，此前也跟如NVIDIA、致生聯(lián)發(fā)等公司在人工智能方面有合作。以寒武紀(jì)為例，它的芯片技術(shù)在人工智能領(lǐng)域是比較優(yōu)秀的，但因為人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，只一個寒武紀(jì)是不行的，所以我們也在積極地跟其他企業(yè)尋求合作，面向E級機(jī)開發(fā)新一代的所謂的加速部件。比如，我們還跟NVIDIA一起合作進(jìn)行這方面的研究，以便讓我們的E級機(jī)在推出的時候能有非常好的面向人工智能應(yīng)用的性能。

EW：“十三五”規(guī)劃里面，國家對E級超算十分重視。研制E級超算的時間表是怎樣的？

LJ：大型計算機(jī)的研制周期平均約為3～5年。E級超算還有一段相當(dāng)長的路要走，計劃在2020年去完成一臺有百億億次計算能力的機(jī)器，其研發(fā)經(jīng)費(fèi)預(yù)計約為30億元。

預(yù)計在2018年，能夠拿出一個原型系統(tǒng)。它是一個縮小比例的、1/16計算能力的機(jī)器，但內(nèi)部構(gòu)造基本相同。按照預(yù)期目標(biāo)，該原型系統(tǒng)能效比為10GFlops/W以上，保證可擴(kuò)展至10萬節(jié)點、PUE（Power Usage Effectiveness，是評價數(shù)據(jù)中心能源效率的指標(biāo)）低至一定水平。在完成原型機(jī)的過程中，所有相關(guān)的技術(shù)就基本都完成了，再花兩年左右的時間進(jìn)一步完善，然后把規(guī)模做大。

在“十三五”規(guī)劃里面，江南計算所、國防科技大學(xué)、中科曙光三家會一起來推動E級超算。最后根據(jù)對這三家原型系統(tǒng)的評估，誰的架構(gòu)最優(yōu)就以誰為主，另外兩家合作。比如“十二五”規(guī)劃的無錫那臺超級計算機(jī)，雖然主計算分區(qū)是由江南計算所搭建，但服務(wù)分區(qū)是曙光搭建的。

EW：如今在全球范圍內(nèi)超算性能排第一的“神威?太湖之光”，它的性能峰值達(dá)到了125Pflops。如果再邁到E級超算，性能再提高一個數(shù)量級，會不會面臨性能過剩而應(yīng)用跟不上的情況？

LJ：現(xiàn)在的問題就是超級計算機(jī)的技術(shù)發(fā)展正面臨左右兩難的狀況。很多超級計算機(jī)一味地去追求性能，而這種性能的測算體系是以一道題做基準(zhǔn)去測出來的。比方如Linpack，它是一種數(shù)學(xué)方法，解一個方程組，看誰用的時間短，決定它的效率。但是在今天看，這一臺大型計算機(jī)會解方程組，不代表它會做別的，超級計算機(jī)在面對不同算法、不同應(yīng)用時，效率差距極大。

100Pflops級別的性能已經(jīng)很好了，而未來的E級機(jī)，性能又高了10倍，如果依然像現(xiàn)在這樣，應(yīng)用層面依然做不好的話，等于弄了一堆廢鐵，肯定是不行的。所以要在追求應(yīng)用靈活性、廣泛性的基礎(chǔ)上，兼顧它的性能峰值，這才是未來的方向。

EW：相較你剛才提到的Linpack測試，有沒有更加能反映機(jī)器實際性能的測試方法？

LJ：Linpack的方法已經(jīng)使用20年了。在20年前，因為超級計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域很窄，基本上是以解代數(shù)方程為最主要的應(yīng)用，所以那時的測試方法就用了Linpack?？墒窃诮裉欤売嬎銠C(jī)的應(yīng)用已經(jīng)五花八門，用一個指標(biāo)已經(jīng)不能完全衡量其性能了?，F(xiàn)在又出來如HPCG等一系列的測試方法，它們是一個綜合體系，用一組應(yīng)用進(jìn)行測試，每個應(yīng)用的測試結(jié)果最后進(jìn)行加權(quán)，用一個算法平均出其綜合的性能，這就更容易反映機(jī)器在復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境里面的真實性能。

EW：之前“神威?太湖之光”能效比是6GFlops/W，而按照當(dāng)前國際公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)， E級超算的能效比至少要達(dá)到50GFlops/W。實現(xiàn)這一跨越，會面臨哪些方面的困難？

LJ：整個計算機(jī)里面，最耗電的就是CPU，其他如內(nèi)存等相對耗電量很小。對于我們來說，似乎唯一的方法就是在相同功耗的情況下提高芯片的性能，或者說提高它的集成度?，F(xiàn)在芯片都是用28納米的工藝，很快就要用到14納米甚至7納米的工藝。在摩爾定律下，線寬越來越窄，它集成電路的數(shù)量就越來越多，并行起來的性能就越來越高。

此外，業(yè)界也有討論用異構(gòu)加速或異構(gòu)綜合的方式來降低功耗。目前有大量的算法是通過軟件迭代來產(chǎn)生結(jié)果的，耗時非常長。異構(gòu)加速這種加速部件，里面是硬件的CPU單元，它用硬件來處理一些特定的應(yīng)用，能將耗時的、效率很低的東西，更高速地去進(jìn)行處理和計算。未來超級計算機(jī)的架構(gòu)，既要滿足工業(yè)的通用標(biāo)準(zhǔn)，又要滿足性能要求，這種異構(gòu)的通過高性能加速部件來構(gòu)成的超級計算機(jī)，在我看來是未來的主流。

最后，在能耗這方面還有一個名詞叫PUE，“1”是最好的，我們追求的目標(biāo)就是讓它趨近于1，即不需要花額外的能耗去處理冷卻的問題，這是一個終極目標(biāo)。我想，我們的E級機(jī)在這個上面會有重要的突破，讓PUE趨近于“1”，讓機(jī)器自己來冷卻自己。

EW：與現(xiàn)在相比，E級超算在應(yīng)用層面會有哪些不同？

LJ：一方面，現(xiàn)在的超算在應(yīng)用層面問題依然突出；另一方面，不同用戶對應(yīng)用的需求也不一樣。這都是我們正在面臨的挑戰(zhàn)。

但在E級超算出來后，通過軟件定義系統(tǒng)，一個大機(jī)器可以分成若干個適應(yīng)不同應(yīng)用的區(qū)域，通過軟件來定義這個區(qū)域。比如如果是人工智能應(yīng)用的話，我們的加速部件的性能和數(shù)量就要更多，這樣的話，就可以通過軟件在實時應(yīng)用場景下去重新配置這個機(jī)器，讓它更適合這類應(yīng)用。

這樣一來，在應(yīng)用層面將幾乎沒有限制。在全球范圍內(nèi)，99%的科學(xué)計算應(yīng)用，它都能良好地支持；同時能夠支持采用全球工業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)的云計算、大數(shù)據(jù)，云服務(wù)、云存儲等方面的應(yīng)用。如果騰訊愿意，甚至微信也可以在這上面得到支持，但這里面就涉及一系列的技術(shù)，不在芯片上做文章是很難實現(xiàn)的。

戰(zhàn)略布局再縱深

EW：國產(chǎn)芯片這個行業(yè)，它跟國外的差距到底有多大？

LJ：這就是全面的差距了。英特爾從1968年就開始了。在這幾十年當(dāng)中，數(shù)千億美元、數(shù)萬名工程師的投入，才造就了他們的現(xiàn)在。中國的龍芯是1998年開始，差30年，投入了數(shù)億元人民幣、數(shù)百名工程師，這個差距是顯然的。但是從趨勢上來看，國內(nèi)芯片行業(yè)是越來越好了。

EW：未來在E級超算研發(fā)方面，中科曙光還有哪些重要舉措？

LJ：我們目前一系列的技術(shù)創(chuàng)新都圍繞著E級機(jī)在展開，這里面包括高性能的冷卻系統(tǒng)、高性能的網(wǎng)絡(luò)、高性能的計算部件等，都有不同的團(tuán)隊在工作。預(yù)計到明年年底，可以公布成果。

EW：這些團(tuán)隊的人才從何而來？

LJ：這里面就有中科院的優(yōu)勢，人才是中科院對這個產(chǎn)業(yè)的重大貢獻(xiàn)之一。超算這個東西不僅要懂計算機(jī)，還得懂化學(xué)、力學(xué)等各個學(xué)科的知識，才能去幫助人家做一些事。而中科院有那么多不同領(lǐng)域的研究所和學(xué)習(xí)不同學(xué)科的學(xué)生，我們會從各個研究所找來這些跨界的人才。

EW：除了高端計算機(jī)，中科曙光其他業(yè)務(wù)現(xiàn)在發(fā)展得如何？

LJ：在存儲方面，像今天互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，大規(guī)模的、高可靠性的數(shù)據(jù)存儲，是并行存儲的。曙光有一個分布式存儲系統(tǒng)，完全自主，性能也非常好。這個東西我們做了接近10年的時間，一直在不斷地發(fā)展，存儲業(yè)務(wù)營收今年上半年增長了14.53%。另外，我們在信息安全等領(lǐng)域也都有不同的團(tuán)隊在做。

EW：據(jù)8月23日公布的中科曙光2016年中報，軟件、系統(tǒng)集成及技術(shù)服務(wù)營收增速比較快，相較上年，增幅達(dá)到了60.63%。這和云計算以及智慧城市發(fā)展有關(guān)系嗎？

LJ：有關(guān)系。2008年，我們在成都建立了全國第一個云計算中心。后來，隨著我們“數(shù)據(jù)中國”戰(zhàn)略往前發(fā)展，目前，曙光已在全國20多個城市建成了云計算中心，運(yùn)行的政務(wù)應(yīng)用和智慧城市應(yīng)用種類超過了1000個。此外，中科曙光已經(jīng)參與了30多個城市云的建設(shè)，匯集數(shù)據(jù)達(dá)30多PB。城市云和行業(yè)云的建設(shè)使得公司在全國范圍初步建成了一個云數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

包括云計算，包括大數(shù)據(jù)，市場上也有其他的一些公司在做，但中科曙光有自己的優(yōu)勢：第一是軟硬件的體系，都是我們自己的，這使得我們能夠更高效、更快速地提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)；第二是我們的城市云，它不是萬金油，而是完全針對這個城市的應(yīng)用需求去設(shè)計，所以它涉及的目標(biāo)極其明確，是非常收斂的系統(tǒng)。

EW：你是如何定義智慧城市這一概念的，它能夠幫助人們改變生活中的哪些事情？

LJ：我們不叫智慧城市，就叫城市云――城市的數(shù)據(jù)體系。今天所謂的人工智能大部分是基于歷史的數(shù)據(jù)記錄，然后去預(yù)測未來，這樣的人工智能，僅僅靠數(shù)學(xué)模型，它的精度還比較差。

我們的“數(shù)據(jù)中國”戰(zhàn)略希望把超級計算機(jī)技術(shù)、今天的云計算技術(shù)以及大數(shù)據(jù)處理技術(shù)能做一個充分地融合。我們打算在各處，比方說在全國，在百個城市分別建立以城市云計算中心為載體的一個城市大腦，把一個城市所有信息放在里面，形成一個大的數(shù)據(jù)平臺。

這個數(shù)據(jù)平臺是一個可視化地理信息系統(tǒng)，簡單來說就是一張大地圖，在地圖上有各種數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)分為不同的圖層，一類數(shù)據(jù)就是一個圖層，比如，老年人的住址、公交路線數(shù)據(jù)、天氣狀況等都可以成為一個圖層。

在這樣的大數(shù)據(jù)體系里面，通過應(yīng)用把不同圖層之間的數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，這些數(shù)據(jù)就像真的神經(jīng)元，等這樣的神經(jīng)元聯(lián)系建立得足夠多，它就是個大腦了。今天已經(jīng)能使用一些了，但還要邊使用邊完善，這是一個動態(tài)的過程。

EW：之前曙光還提出過“云和計劃”，這是怎樣一個體系呢？

LJ：在城市云的推動過程中，一家企業(yè)的力量還是太單薄了，所以我們希望在一個城市里面找到合作伙伴，能夠并行地處理一些事。我們自己做，一年建設(shè)5個、7個已經(jīng)是很大的工作量了，但請一些合伙人一起建設(shè)，這樣能快一點。曙光也會為加盟者提供統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計，包括當(dāng)?shù)刂腔鄢鞘许椖康捻攲釉O(shè)計、技術(shù)架構(gòu)，以及城市云中心的業(yè)務(wù)范圍、發(fā)展規(guī)劃等方面。

EW：在信息安全方面，目前國內(nèi)整體發(fā)展?fàn)顟B(tài)是怎樣的？

LJ：我們以前提“全面自主”，但全面自主并不意味著安全?，F(xiàn)在已經(jīng)開始提“安全可控”。信息安全這個東西最重要的一點是可控。可控指的是，發(fā)現(xiàn)問題后，我們有對策解決。對于我們產(chǎn)業(yè)界來說，就是要有自己的設(shè)計能力，這樣一來，應(yīng)對安全威脅的能力就大幅度提高了。

此外，安全也分不同的級別。不同的部門，不同的機(jī)構(gòu)，對安全級別的要求千差萬別。比方說國家的機(jī)要系統(tǒng)，對安全級別要求較高，而信息安全的威脅其中之一就是入侵，通過你的各種漏洞，軟件的漏洞、硬件的漏洞入侵，去偷走你的數(shù)據(jù)。對這些系統(tǒng)來說，使用龍芯的機(jī)器就很難入侵，因為那些入口別人都不知道，因為標(biāo)準(zhǔn)是我們自己的而非通用的。不過，需要這一安全級別的機(jī)器占比不多，曙光的產(chǎn)品中每年約1萬臺，占比不到10%。

EW：對于超算來說，安全也是很重要的一個方面嗎？

LJ：超級計算機(jī)最重要的追求倒不是信息安全，它更多的是從產(chǎn)業(yè)安全的角度出發(fā)。比如，在“神威?太湖之光”之前的“天河二號”使用了英特爾公司研發(fā)的芯片，而去年出臺的一項美國出口禁令使該系統(tǒng)未能獲得升級所需芯片?，F(xiàn)在要做的就是，突破這些技術(shù)，達(dá)到自主可控。如果再給你禁運(yùn)怎么辦？不怕，可以自己做。