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1. chinaXiv:202206.00180 [pdf]

基于智慧原生理念的智慧图书馆建设研究.pdf

漆月; 丁恩俊
Subjects: Library Science,Information Science >> Library Science

[目的/意义]响应“十四五”规划中制定的数字中国战略目标,论文提出了一种基于智慧原生理念的智慧图书馆建设途径。[方法/过程]通过对图书馆数字化建设历程的梳理,分析当前发展需求下图书馆智慧化建设的不足与瓶颈,并从智慧原生理念出发探讨相应的解决方案。[结果/结论] 展望了智慧原生体系带来的图书馆服务范式转变,并以新技术为支撑提出了分布式数据治理、中台化知识管理、零信任安全架构以及馆员全局智慧培养的智慧图书馆构建策略。

submitted time 2022-06-29 Hits14Downloads4 Comment 0

2. chinaXiv:202206.00187 [pdf]

SKA低频成像管线并行优化

韦建文; 张晨飞; 劳保强; 林新华; 安涛
Subjects: Computer Science >> Other Disciplines of Computer Science

平方公里阵列 (Square Kilometre Array, SKA) 射电望远镜的数据处理是通过管线方式进行的, 管 线的执行效率是 SKA 区域中心考虑的重要因素. 连续谱成像观测是 SKA 的主要观测模式之一, 也是许 多科学工作的基础. 本文以 SKA 低频先导设备 (Murchison Widefield Array, MWA) 的成像管线为例, 在 中国 SKA 区域中心原型机 (China SKA Regional Centre prototype, CSRC-P) 上进行并行处理管线优化. 以往的优化方案都集中在少数性能热点, 缺乏对整体管线的系统优化, 导致整体加速比相对较低. 针对这一 问题, 本文提出了一种全局优化方案, 针对管线使用多种编程语言、图像数据可独立处理的特点, 综合使用 C + + 多线程、Python 多进程、Shell 多任务并行等优化方法, 并验证了优化结果的准确性. 实验表明, 优 化后的代码在 CSRC-P 的 x86 节点和 ARM 节点上分别获得了 2.7 和 2.4 倍加速. ARM 计算节点展现出 对 SKA 应用良好的适应性. 本文的优化策略和方法也适用于其他 SKA 科学应用, 对 SKA 先导望远镜的 科学运行和未来的运行有帮助.

submitted time 2022-06-28 Hits15Downloads6 Comment 0

3. chinaXiv:202206.00186 [pdf]

低频射电脉冲星搜索的性能优化方法

韦建文; 张晨飞; 张仲莉; 余婷; 林新华; 安涛
Subjects: Computer Science >> Other Disciplines of Computer Science

随着平方公里阵列射电望远镜(SKA)等大科学装置的建设和运行,以及大数据和高性能计算创 新平台的提出,天文学与高性能计算之间的联系日趋紧密. 天文学计算,特别是作为 SKA 的主要科学方 向之一的脉冲星搜索,具有数据量大、计算量多的特点. 本文介绍了一种基于 OpenMP 多线程和多进程 技术来加速脉冲星搜索流程的方案,提出了一种解决负载不平衡问题的方法,并成功的将优化流程安装于 中国 SKA 区域中心原型机的 x86 和 ARM 计算节点. 通过默奇森大视场阵列望远镜(MWA)的脉冲星观 测数据搜寻测试,与原始单线程方法相比,流程分别获得 10.4–12.2 和 24.5–27.6 倍的加速比. 其中 ARM 平台比 x86 平台的计算快 1.1–1.3 倍,显示出其在 SKA 数据处理方面的巨大潜力. 在中国 SKA 区域中心 原型机上部署的脉冲星优化搜索流程,近期将重点应用于 MWA 南天快速两米巡天(SMART)项目的低 频脉冲星搜寻,以满足包括引力波探测计时阵在内的多种科学需要。

submitted time 2022-06-28 Hits16Downloads5 Comment 0

4. chinaXiv:202206.00181 [pdf]

地平式太阳望远镜库德焦面指向跟踪误差建模研究

刘荣辉; 刘辉; 穆恒宇; 柳光乾1
Subjects: Astronomy >> Astrophysical processes

为提高地平式太阳望远镜库德焦面的指向跟踪精度,文章首先仿真了库德光路中主光轴、方位轴、高度轴、消旋轴不同心时在库德焦面上引入的跟踪误差,分析了库德焦面指向跟踪误差的复杂性,这一问题无法用夜天文望远镜卡焦指向模型解决。然后文章提出了一种基于机器学习的支持向量回归方法来构建太阳望远镜库德焦面的指向跟踪模型,并在NVST望远镜进行了实测建模和实验论证。实验结果表明:在模型改正之前,NVST在库德焦面的指向误差最大值是650.55角秒、RMS是115.88角秒,30分钟跟踪误差是6.46角秒;模型改正之后,指向误差最大值是25.02角秒、RMS值是3.98角秒,30分钟跟踪误差是1.10角秒。由此可见,基于机器学习的支持向量回归建模方法能有效提高地平式太阳望远镜库德焦面的指向跟踪精度。

submitted time 2022-06-28 Cooperative journals:《天文研究与技术》 Hits9Downloads4 Comment 0

5. chinaXiv:202206.00182 [pdf]

一种用于空间VLBI的射电源条纹搜索算法

朱晓娜; 童 力; 郑为民; 张 娟
Subjects: Astronomy >> Astrophysical processes

我国探月工程嫦娥七号将构建由中继星上4.1m口径抛物面天线及地基射电望远镜组成的首个月地空间甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry, VLBI)试验系统。不同于地基甚长基线干涉测量望远镜,受中继星轨道扰动和设备时延影响,射电源预报时延模型和实际时延有时可能会有较大差异,导致无法引导VLBI相关处理机正常工作,需要通过射电源条纹搜索方法寻找实际时延模型才能解决这一问题。由于4.1m空间天线口径较小,接收信号能力弱。为提高信噪比,需要长时间积分,而线性时延模型无法保证长时间的时延精度。针对这一问题,提出了一种用于空间甚长基线干涉测量的射电源条纹搜索算法,首先通过建立时延和时延率的二维搜索网格,使用每个网格点对应的先验时延和时延率构建线性时延模型;再使用该线性时延模型对原始数据分时段相关处理;然后采用二维傅里叶变换搜索残余时延和时延率,确定最大的相关幅度值对应的网格点;最后使用该网格点的先验时延和时延率以及残余时延和时延率重构二次项时延模型。通过对RadioAstron空间甚长基线干涉测量的地空基线实际数据处理,验证了该射电源条纹搜索算法的正确性。

submitted time 2022-06-28 Cooperative journals:《天文研究与技术》 Hits11Downloads6 Comment 0

6. chinaXiv:202206.00183 [pdf]

银河画卷巡天实测数据分子云核智能仿真与检测系统

周光荣; 曾祥云; 曾曙光; 黄瑶; 郑胜; 罗骁域; 陈志维; 江治波
Subjects: Astronomy >> Astrophysical processes

现代天文学认为分子云核是恒星诞生的区域,对分子云核的检测和其性质的全方面研究有利于理解恒星的形成过程以及星系和宇宙的演化。随着银河画卷巡天项目 (Milky Way Imaging Scroll Painting, MWISP)的开展和实测数据的快速积累,开发分子云核智能仿真与检测系统成为必要。系统提供分子云核智能检测、仿真建模、参数还原、三维可视化、数据存储等功能。借助该系统,科研人员可以方便快捷的对MWISP实测数据开展分子云核的检测和三维可视化,更好地研究其物理性质。

submitted time 2022-06-28 Cooperative journals:《天文研究与技术》 Hits12Downloads6 Comment 0

7. chinaXiv:202206.00184 [pdf]

面向SKA1时代的科学数据流及阵列模拟分析

郭绍光; 陆扬; 安涛; 劳保强; 徐志骏; 伍筱聪; 吕唯佳
Subjects: Astronomy >> Astrophysical processes

作为下一代射电望远镜,平方公里阵列望远镜(SKA)经过多年的筹备,第一阶段(SKA1) 已经在2021年7月开工建设,SKA1正式运行后预计每年将产生750PB的科学归档数据,这些数据将存储在世界各地的SKA区域中心供科研工作者使用。本文将SKA观测台站、中央信号处理器、科学数据处理及区域中心等各个阶段的模型进行量化分析,以SKA1的高优先级科学观测为主要依据,得出每个阶段的数据流评估情况,以及对科学数据处理算力的需求。以当前SKA1-Low和 SKA1-Mid的阵列为例,总结了包括分辨率、灵敏度、UV覆盖等影响干涉阵列布局的关键因素;最后使用OSKAR进行干涉阵列的数据模拟,通过对SKA1-Mid的模拟得出系统的可扩展性和稳定性,通过对SKA1-Low在CSRC-P上的模拟,可以看出中国SKA区域中心原型机设计经过了充分的论证和优化,并得出了详细的算力需求以及数据量的详细信息。SKA对数据处理、计算、存储等的需求,将需要电子、通信、信息、计算机等技术和交叉学科的联合推动。

submitted time 2022-06-28 Hits13Downloads6 Comment 0

8. chinaXiv:202206.00188 [pdf]

中国SKA区域中心跨洲际高速数据传输进展及展望

郭绍光; 安涛; 徐志骏; 劳保强; 陆扬; 吕唯佳; 伍筱聪
Subjects: Astronomy >> Astrophysical processes

平方公里阵列望远镜(SKA)作为最大的射电望远镜,其观测产生的数据将首先由澳大利亚和南非两个台址国传输到百公里左右的科学数据处理中心,然后通过高速网络分发到上万公里距离的各个SKA区域中心。具有SKA 10%规模的SKA1阶段,每年预计有750PB的数据需要通过至少100Gbps的网络分发到各个SKA区域中心(SRC),如此高的网络带宽和数据规模对数据的传输分发带来极大挑战。本文通过对TCP/UDP/HTTP等不同网络协议的分析,并使用当前射电天文领域不同的软件进行测试和研究,得出了目前在10Gbps网络的基础设施下最佳的传输方案参数,文中讨论了影响高速传输的因素,给出了相应的性能优化的策略,在SKA1真正的观测数据产生之前,将为中国SKA区域中心的网络建设和布局提供技术基础。描述的技术细节和方法可供相关科学应用参考和使用。最后讨论并展望了未来SKA网络需求的挑战。

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9. chinaXiv:202206.00185 [pdf]

一个面向原始数据搜寻的快速射电暴数据集

徐志骏; 安涛; 郭绍光; 劳保强; 吕唯佳; 伍筱聪
Subjects: Astronomy >> Astronomical Instruments and Techniques

快速射电暴是目前国际天文学新兴前沿热点,随着海量观测数据带来的处理和分析的挑战,亟需开展快速射电暴信号智能搜寻和甄别的研究。为了加速快速射电暴搜寻研究,我们开发了一套基于机器学习的快速射电暴数据集,它可以训练机器学习算法以搜寻原始数据中的快速射电暴。目前数据集有8020个快速射电暴仿真图像、4010个非快速射电暴和4010个射频干扰仿真图像,这些图像是根据开放的快速射电暴观测结果构建的,并可根据需要扩展数量。本研究旨在为最先进的人工智能算法提供开源数据集,以测试和比较快速射电暴识别算法。该数据集为卷积神经网络和经典机器学习算法提供图像和numpy格式的文件。数据集可以实现快速射电暴和非快速射电暴分类,或快速射电暴、射频干扰和背景噪声分类。在本例中,我们使用预先训练过的31种经典卷积神经网络(CNN)。在快速射电暴/非快速射电暴分类中,在第一个历元训练中达到90-92%的准确率,在真实数据测试中达到99.8%的最大准确率。

submitted time 2022-06-28 Hits12Downloads4 Comment 0

10. chinaXiv:202205.00179 [pdf]

关于信息容量的研究

许建峰
Subjects: Information Science and Systems Science >> Basic Disciplines of Information Science and Systems Science

[目的] 分析基于信息六元组模型的信息容量定义和性质,提出信息与物质、能量和时间的关系公式,为信息科学特别是量子信息科技应用提供理论参照。

[方法] 基于客观信息论提出的信息六元组模型,结合量子信息理论,通过严格的数学公理化方法,研究了多种组合条件下的信息容量效应,推导了信息容量与质量、能量和时间的关系。

[结果] 证明了利用信息熵定义信息容量仅仅是客观信息论所定义信息容量的一种特例,估算了单个量子载体所能承载的信息容量,推导给出信息与物质、能量和时间的关系公式,并以此计算和分析了迄今为止宇宙可能承载的信息容量。

[局限] 相关理论方法需要在物理学实证研究和复杂信息系统科学应用中得到验证。

[结论] 客观信息论的信息容量内涵能够较为深刻和准确地揭示客观世界物质、能量、和信息三大组成要素之间的相互关系,具有很好的普适意义和应用前景。

submitted time 2022-06-27 Hits732Downloads303 Comment 0

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