复杂系统高效能仿真技术研究

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数字化模型在生物系统建模和仿真中的应用研究

数字化模型在生物系统建模和仿真中的应用研究随着科技的发展和计算机的普及应用，数字化模型逐渐成为生物系统建模和仿真的重要工具。

数字化模型通过数学方程和计算算法，对生物系统进行抽象和描述，能够模拟和预测生物系统的运行状态和行为。

本文将从基本概念、应用领域、优势和挑战等方面，来探讨数字化模型在生物系统建模和仿真中的应用研究。

一、基本概念数字化模型是基于数学和计算机技术的一种模型，通过量化和离散化生物系统的特征和规律，来描述和解释生物系统的行为和功能。

数字化模型由数学方程和计算算法构成，能够将复杂的生物系统简化为可计算的形式。

数字化模型的建立过程通常分为以下几个步骤：1. 问题定义：明确研究问题的目标和假设，确定研究对象和范围。

2. 数据采集：收集与研究对象相关的数据，包括实验数据、观测数据等。

3. 数据处理：对采集到的数据进行整理、清洗和分析，为后续的模型构建做准备。

4. 模型构建：选择适当的数学模型和算法，将数据转化为数学方程或计算模型，并进行模型参数的估计和验证。

5. 模拟和预测：通过模型进行仿真和预测，得到生物系统的运行状态和行为。

6. 结果分析：对模拟和预测的结果进行分析和解释，评估模型的准确性和可靠性。

二、应用领域数字化模型在生物系统建模和仿真中广泛应用于多个领域，包括生物医学、生态学、农业等。

以下是一些常见的应用领域的具体案例：1. 生物医学：数字化模型可以用于研究人体各个器官和系统的功能和疾病机制。

例如，心脏数字化模型可以对心脏的电活动和心脏病的发生机制进行研究，为临床诊断和治疗提供支持。

2. 生态学：数字化模型可以用于分析和预测生态系统的演变和生物多样性的变化。

例如，气候模型可以模拟未来气候变化对生态系统的影响，为环境保护和资源管理提供决策依据。

3. 农业：数字化模型可以用于农作物的生长和产量预测。

例如，作物生长模型可以根据气象数据和土壤信息，预测不同条件下的农作物产量，为农业生产提供指导。

电动汽车动力系统设计及仿真研究

电动汽车动力系统设计及仿真研究一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重，电动汽车作为一种清洁、高效的交通方式，正受到越来越多的关注和追捧。

电动汽车动力系统是电动汽车的核心组成部分，其性能直接决定了电动汽车的动力性、经济性和环保性。

因此，对电动汽车动力系统的设计及仿真研究具有非常重要的意义。

本文旨在探讨电动汽车动力系统的设计原则、关键技术及仿真方法，并通过案例分析，为电动汽车动力系统的优化设计提供理论支持和实践指导。

我们将介绍电动汽车动力系统的基本组成和工作原理，分析当前电动汽车动力系统的发展趋势和挑战。

我们将详细讨论电动汽车动力系统的关键技术，包括电池技术、电机技术、控制技术等，并分析这些技术如何影响动力系统的性能。

我们将介绍电动汽车动力系统的仿真方法，包括建模、仿真和优化等步骤，并通过实例展示仿真技术在电动汽车动力系统设计和优化中的应用。

本文期望能够为电动汽车动力系统的设计者和研究者提供有价值的参考信息，推动电动汽车动力系统的技术进步和应用发展，为实现可持续交通和绿色发展做出贡献。

二、电动汽车动力系统基础知识电动汽车动力系统作为电动汽车的核心组件，决定了车辆的性能表现和行驶效率。

了解和掌握电动汽车动力系统的基础知识，对于研究和设计高性能的电动汽车至关重要。

电动汽车动力系统主要由电池组、电机、控制器和传动系统等部分组成。

电池组作为动力源，为电机提供直流电能。

电机则将电能转化为机械能，驱动车辆行驶。

控制器则负责调节电机的运行状态，以满足车辆加速、减速和制动等需求。

传动系统则负责将电机的动力传递到车轮上，使车辆得以行驶。

在电动汽车动力系统中，电池组的性能直接影响到车辆的续航里程和充电时间。

目前常见的电池类型包括锂离子电池、镍氢电池和燃料电池等。

其中，锂离子电池因其高能量密度、长寿命和较低的自放电率等优点，被广泛应用于电动汽车中。

电机作为电动汽车的驱动核心，其性能对车辆的动力性、经济性和舒适性等方面都有重要影响。

2017第十二届中国系统建模与仿真技术高层论坛会议纪要

宋献忠总工程师：仿真技术在模拟训练中的应用
姚益平教授：面向复杂系统的高效能仿真支撑技术研究
战晓苏研究员：基于开源大数据分析的战略态势预测仿真方法研究张秀山教授：增强现实技术现状与潜在军事应用
张柯技术总监：关于ＬＶＣ一体化仿真的一点思考
２０１７第十二届中国系统建模与仿真技术高层论坛
会议纪要
第十二届中国系统建模与仿真技术高层论坛于２０１７年ｌＯＹ］１８日至２０日在武
汉隆重举行。主办单位是中国计算机用户协会仿真应用分会、中国指挥与控制学
会建模与仿真专业委员会和中国自动化学会仿真专业委员会。承办单位是北京国
科装信科技发展中心。
１９日上午１８：３０由组委会主任吴连伟主持开幕式，并一一介绍到会嘉宾。王岜
声研究员致开幕词，湖北省国防科学技术．ｘ－＿，ｌｋ办公室周峰副主任、陆军武汉军代局高峻副局长、和广州市长程软件有限公司吴杰总经理致了贺词。本次论坛赞助
王月平研究员：陆军转型中建模与仿真的机遇与挑战
李蔚清教授：智能交互技术在作战信息服务中的应用郭宇研究员：虚拟现实技术在实战化训练中的应用需求浅析
岳曾坤高工：海战场建模仿真及其应用的研究与展望
马瑞主任：三维地理平台开发与水利水电仿真孙靖副总经理：战场环境仿真的思考与实践

拟解决的关键科学问题和主要研究内容

拟解决的关键科学问题和主要研究内容来源：973国家重点科研项目点击率：3829 发布时间：2007-08-31 15:431. 关键科学问题计算系统的资源规模不断扩展、处理能力快速增强、资源种类日益丰富，但是计算能力的快速增长并未带来计算资源利用效率和灵活性的提升，计算系统也越来越复杂，软件支撑环境类型多、版本多，管理配置困难，使用不方便，计算资源难以有效利用。

计算系统日趋强大的计算能力和相对落后的计算模式之间的矛盾不断加剧，寻求新型的计算机理与模式，有效组织现存的和正在发展的计算设施和信息资源，在快速发展的硬件系统、多种类型和版本的软件支撑、复杂多变的应用需求之间寻找新的平衡点，对外提供高效、透明、普适、安全的服务，已成为信息技术领域面临的重大挑战。

计算系统虚拟化为该问题的解决提供了一个良好的契机,它能够动态组织多种计算资源，隔离具体的硬件体系结构和软件系统之间的紧密依赖关系，实现透明化的可伸缩计算系统架构，从而灵活构建满足多种应用需求的计算环境，提高计算资源的使用效率，发挥计算资源的聚合效能，并为用户提供个性化和普适化的计算资源使用环境。

虚拟计算系统可以更加充分合理地利用计算资源，满足日益多样的计算需求，使人们能够透明、高效、可定制地使用计算资源，从而真正实现灵活构建、按需计算的理念。

传统理论与方法难以描述计算系统虚拟化所体现的计算资源的优化、体系结构的透明化、应用的个性化、计算结果的可视化和可信化等基本特征。

本项目将运用系统科学的相关理论，探索计算系统虚拟化内在的基本规律，面向计算系统虚拟化这样一个新的研究对象，以计算系统的高效性、透明性、自组织性、协同普适性为目标，创建一套新型的理论、方法和技术体系。

为适应新型计算系统的发展需求，针对国内外计算系统的多核化发展趋势，本项围绕下列三个重要科学问题对计算系统虚拟化的基础理论与方法展开研究：科学问题一：计算系统的动态构建为解决计算系统体系结构的紧耦合特性与多粒度资源使用需求之间的矛盾，应从系统结构的角度，按照应用任务的需求，将资源进行共享和动态划分，以便于动态建立起基于多核的虚拟计算机或者基于分布式计算资源的虚拟计算环境。

高效能源转换系统的稳定运行技术

高效能源转换系统的稳定运行技术高效能源转换系统的稳定运行技术在当今全球能源转型的背景下，显得尤为重要。

随着人们对清洁能源的需求不断增加，高效能源转换系统的稳定运行技术已成为学术界和工程界的研究热点之一。

本文将重点探讨高效能源转换系统的稳定运行技术，并结合实际案例进行分析，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。

首先，我们需要明确高效能源转换系统的定义及其在能源领域中的重要性。

高效能源转换系统是指通过一系列工程技术手段，将原始能源（如煤炭、石油、天然气等）转化成可利用能源（如电能、热能等）的系统。

在全球温室气体排放不断增加的情况下，提高能源转换效率，减少能源消耗，已成为人类共同的挑战。

因此，研究高效能源转换系统的稳定运行技术对于推动清洁能源发展、降低能源消耗具有重要意义。

高效能源转换系统的稳定运行技术涉及多个方面，从材料选择、工艺优化到系统控制等各个环节都需要做到严谨细致。

一方面，材料的选取直接影响到系统的热传导、化学反应等性能，关系到整个系统的稳定性和效率。

因此，在设计高效能源转换系统时，必须选用耐高温、导热性好、化学稳定性高的材料，以确保系统长期稳定运行。

另一方面，工艺优化也是确保高效能源转换系统稳定运行的重要环节。

通过对系统内部流体动力学、热力学等过程进行优化调控，可以提高系统能效，减少能源浪费。

例如，在太阳能光伏发电系统中，优化光伏板的布局和角度可以提高光伏板的接收效率，从而提高整个系统的发电效率。

因此，工艺优化是高效能源转换系统稳定运行技术的重要组成部分。

除了材料选择和工艺优化外，系统控制也是确保高效能源转换系统稳定运行的关键。

通过合理设计系统的控制策略，可以有效地监测系统运行状态，及时调整系统参数，保证系统在各种工况下都能够保持稳定运行。

在风力发电系统中，控制系统可以根据风机叶片的转速和风速实时调整叶片的角度，以最大化发电效率。

因此，系统控制技术在高效能源转换系统稳定运行中扮演着至关重要的角色。

仿真科学中高性能计算系统的优化方法

仿真科学中高性能计算系统的优化方法高性能计算系统是仿真科学中的重要工具，它能够对复杂的科学问题进行模拟和分析，帮助科学家们加快研究进展。

然而，随着仿真科学问题的复杂化和数据规模的不断增大，高性能计算系统的优化变得尤为重要。

本文将介绍几种常用的优化方法，以提高高性能计算系统的性能和效率。

首先，优化节点和处理器的配置是提高高性能计算系统性能的重要手段。

节点是高性能计算系统的基本组成单元，而处理器是节点的核心组件。

通过合理配置节点和处理器的数量和性能，可以适应不同的仿真科学问题和数据规模。

此外，优化处理器的使用也包括合理地分配任务和并行计算等。

通过优化节点和处理器的配置，可以最大程度地提高高性能计算系统的并行计算能力。

其次，优化存储器层次结构是提高高性能计算系统性能的另一重要手段。

存储器是高性能计算系统的核心资源，存储器的层次结构包括寄存器、高速缓存、内存和磁盘等。

通过合理地使用存储器层次结构，可以降低存储器访问延迟和增加存储带宽。

例如，可以通过使用高速缓存技术、优化数据布局以及使用合适的数据结构等，提高数据访问的效率。

此外，还可以通过使用磁盘阵列等技术，扩展高性能计算系统的存储容量。

通过优化存储器层次结构，可以提高高性能计算系统的访问速度和数据处理能力。

再次，优化算法和并行计算模型是提高高性能计算系统性能的关键方法。

算法是高性能计算系统解决科学问题的数学模型，而并行计算模型是高性能计算系统实现并行计算的方法。

通过选择合适的算法和并行计算模型，可以使得高性能计算系统能够更好地适应科学问题和数据规模。

同时，还可以通过优化算法和并行计算模型，进一步提高高性能计算系统的计算速度和效率。

例如，可以使用分治法、动态规划等高效的算法，以及MPI、OpenMP等并行计算模型，降低计算复杂度和提高并行计算效率。

最后，优化网络通信是提高高性能计算系统性能的必要手段。

高性能计算系统中的节点通常通过网络进行数据传输和通信。

曹建国：航空发动机仿真技术研究现状、挑战和展望

曹建国：航空发动机仿真技术研究现状、挑战和展望仿真技术是支撑航空发动机自主研发的重要手段，体现了一个国家的高端装备研发水平，可大幅提高航空发动机的研发效率和质量，减少实物试验反复，缩短研制周期，降低研制成本。

本文论述了仿真技术在航空发动机学科领域维、产品层次维和全生命周期维三个方面的发展与应用现状，分析了航空发动机仿真技术发展存在的问题，提出了提升仿真能力的战略措施。

信息源：[J]. 推进技术, 2018, 39(5): 961-970.中国航发集团党组书记、董事长曹建国1 引言仿真是一门基于控制论、系统论、相似原理和信息技术的多学科综合性技术。

它以计算机系统和专用设备为工具，利用模型对实际或设想的系统和过程进行模拟，是支撑产品研发的重要手段。

航空发动机正向研发是一项复杂的系统工程。

传统的航空发动机研制通常依靠实物试验暴露设计问题，采用“设计-试验验证-修改设计-再试验”反复迭代的串行研制模式，造成研制周期长、耗资大、风险高。

未来航空发动机技术复杂程度和性能指标要求越来越高，产品研发难度显著增大，研制进度愈加紧迫，传统的研发模式已难以满足发展需求，需要实现从“传统设计”到“预测设计”的模式变革，而仿真是助推航空发动机研发模式变革的重要手段。

航空发动机仿真融合了先进航空发动机设计技术和信息技术的最新成果，是在计算机虚拟环境中，实现对航空发动机整机、部件或系统等的高精度、高保真多学科耦合数值模拟。

通过仿真，可深化对航空发动机内部运行本质和规律的认识，提前暴露可能出现的故障、发现设计缺陷，大幅提高研制效率和质量，减少实物试验反复，降低研制风险和成本，加快研制进程。

航空发动机的仿真对象包含气动/燃烧/结构/强度/材料等学科领域维、部件/子系统/系统等产品结构层次维，以及设计/试验/制造/维修等全生命周期维等对象。

普惠公司工程模块中心副总裁曾说[1]：“过去，普惠公司只在发动机的后期设计分析与验证中运用仿真技术。

面向未来的5G通信系统仿真与研究

面向未来的5G通信系统仿真与研究随着科技的迅猛发展，越来越多的设备和应用需要高速、高效的通信网络来支持。

而5G通信系统作为下一代通信技术，正在不断发展和完善。

而在这个过程中，系统仿真与研究则扮演着至关重要的角色。

本文旨在深入探讨面向未来的5G通信系统仿真与研究的重要性、现状与发展趋势。

一、重要性5G通信系统的大规模商用是一项复杂的系统工程，需要多层次、多维度、多场景的仿真研究才能保证系统稳定性、性能优化、安全保障。

面向未来的5G通信系统，其支持的应用场景将不仅仅局限于人与人之间的通讯，还会覆盖人与物、物与物之间的通讯，也会应用于安防、交通、医疗等多个领域。

这也意味着，我们将面临着更复杂、更多样化、更要求高可靠性的通信需求。

在这样的背景下，系统仿真与研究不仅能够有效加快5G通信系统的商用进程，还能帮助企业、研究机构等更好地理解和挖掘5G通信技术的潜在市场机会，也有利于提高5G通信系统产业的竞争力，有助于推动整个通信领域、物联网领域的发展进程。

二、现状目前，5G通信系统的仿真与研究已经成为学术研究、产业实践中非常热门的话题。

不少企业、高校、研究机构等都投入了大量的资源和精力来开展相关工作。

5G通信系统的仿真主要分为两个方向：一是宏观仿真，主要包括系统设计、网络布局、无线信道等方面的仿真；二是微观仿真，主要包括调度算法、信道估计、传输控制等方面的仿真。

在实现5G通信系统的仿真方面，也有很多模拟工具和平台被开发出来，像MATLAB、NS-3、OMNeT++等。

这些工具和平台不仅能够快速实现通信系统的仿真，还能帮助研究人员深入了解5G通信系统的优化方向和瓶颈问题。

三、发展趋势面向未来的5G通信系统仿真与研究将会呈现出多项发展趋势，其中几个主要趋势如下：1. 多场景仿真未来的5G通信系统将会面临多种复杂的网络场景，例如高速车载通信、高密度人员通讯、广域覆盖等。

对于不同场景，需要选择不同的系统设计、网络规划、信道分配等方案。

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（．北京仿真中心，１北京１０５０８４；
２．北京航空航天大学，北京
３．国防科技大学，沙长
１０９；０１１
４０７）１０３来自摘要：首先给出了复杂系统高效能仿真技术的内涵和重要作用，并从复杂系统高端建模仿真及为
４高效能仿真硬件优化技术；））５高效能仿真软件支撑技术；）６高效能云仿真技术；）杂系统高效能７复
仿真系统Ｖ＆ＶＡ技术；）８海量数据管理技术；）杂系统仿真实验及结果分析与评估技术等技术，９复包
括其研究内容和作者所在团队的研究成果与进一步的研究方向。最后给出几点结论与建议。
Ａｂｓｒｃ：ＴｈｏｎｔｔｎａｄｔｅｉｏｔｎｏｅｏｈｉｈｅｃｅｃｉｌｔｏｅｈｏｏｙｏｈＯｔａｔｅｃｎｏａｉｎｈｍｐｒａｔｒｌｆｔｅｈｇｆｉｎｙｓｍｕａｉｎｔｃｎｌｇｆｔｅＣＢ— ｏｉ
海量用户按需提供云仿真服务两类应用需求的角度，论了发展复杂系统高效能仿真技术的技术讨
需求及介绍了相关的国内外技术概况。接着，高效能仿真建模技术、从高效能仿真系统及支撑技术、高效能仿真应用工程技术等三个方面论述了当前复杂系统高效能仿真技术研究中值得关注的９类技术：）１复杂系统高效能仿真语言；）杂系统高效能仿真算法；）２复３高效能仿真系统体系结构；
ｔｎｍｏｅｉｇｔｃｎｌｇｉｄｌｎｅｈｏｏｙ．ｈｇｆｃｅｃｉｌｔｏｙｔｍ＆ｓｐｏｉｇｔｃｎｌｇｎｇｆｃｅｃｏｉｈｅｉｎｙｓｍｕａｉｎｓｓｅｉｕｐｒｎｅｈｏｏｔｙａｄｈｉｈｅｉｉｎｙ
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关键词：杂系统；复高效能仿真；高端建模仿真；云仿真
中图分类号：Ｐ９Ｔ３
文献标识码：Ａ
文章编号：６３５９（０２０．２－８１７ —６２２１）３２１０
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中鼋纠譬阪学瓤Ｉ雹；研宪
第３期２１０２年６月
Ｖｏ．．１７Ｎｏ３
ＪｕｎｌｏＡＥＴｏｒａｆＣＩ
Ｊｎ２１ｕ．０２
复杂系统高效能仿真技术研究
李伯虎，柴旭东，李潭侯宝存林廷宇邢驰姚益平。张霖，，，，，