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关键词： 飞行器测控   综控软件   计算中间件   数据处理   高性能计算  

摘要： 综控结构化通用平台采用软件化飞行器测控的思想,解决现有飞行器测试中组件难复用、测试周期长和硬件耦合深的缺点。从功能角度来看,综控结构化通用平台涉及的各个功能模块采用低耦合高聚合的集成和支持策略,单个模块独立自主,各模块之间耦合度低,在保证功能完善性和可用性的前提下,同时又整合在一个平台之下使其具有规模性和效率性;从控制角度来讲,综控结构化通用平台对测控涉及到的各个流程进行规范化处理,整体流程具有一定的范式无二义性,使得一个规范化的设置集合能够唯一得到一个确定的操作集合。从兼容性角度来看,综控结构化通用平台抽象化处理并且集成涉及到的多种类软硬件设备、串口、总线和协议,底层支持对上层屏蔽,使得整个系统具备在通用计算机和通用系统平台上运行的能力。其中综控结构化通用平台计算中间件保证了平台涉及到的数据处理的运行完成,是平台架构和功能方面重要的一部分。 本文开始介绍和分析了综控结构化平台中计算中间件研究现状和综控结构化通用平台出现的背景和意义,指出研究设计计算中间件的必要性。同时对弹载代码自动生成和综控主机做了简要介绍,说明了弹载代码自动生成的架构、包含的子模块信息和相互关系、自动生成的基本操作和基本流程。并且对于综控主机的功能、操作使用和串口模式进行了介绍。清楚论述了本文工作的基础。 在此基础上详细分析了综控结构化通用平台计算中间件的功能性需求和性能性需求,并根据需求进行计算中间的整体设计和架构设计。提出基于操作集的状态转移模型,给出模型的定义、基本规范和形式化表示,将数据集、输入数据和数据处理函数统一在该模型中。在此范式上使用状态转移来表示数据处理,状态转移链作为具体实现的数据结构。实现计算中间件的数据处理的功能需求和可扩展的性能需求。并且按照性能需求对计算中间件的功能模块分别提出了多线程同步-数据转换、SIMD-字段线性计算和Open MP-比特位逻辑计算三个详细的性能优化方案。最后进行计算中间件功能正确性验证实验和优化前后性能对比实验,其中多线程同步-数据转换功能以速率优化比衡量,优化效果在63%左右;SIMD-字段线性计算功能以速率优化比衡量,优化效果在55%左右;Open MP-比特位逻辑计算功能以速率优化比衡量,优化效果在46%左右。通过实验结果证明,计算中间件的实验满足功能需求,同时证明优化方案在速率提升上是可行的。对综控结构化平台中的数据处理和计算进行计算模型设计、提出通用的接入规范和标准以及优化方案满足高性能和高扩展的需求,以平台计算中间件的形式给出。

关键词： 深度学习   结构化文本   问答系统   多任务学习  

摘要： 随着信息时代的到来,互联网上充斥着大量的不同类型的数据,其中包含大量的结构化文本数据,如许多大规模的知识库,这些结构化文本数据内容丰富,可用性高,方便了检索系统从大量数据中对知识进行抽取、组织和管理。如何从这些结构化数据中提取可用的信息成为一个值得关注的课题。问答系统是信息检索的一种高级形式,能够满足人们快速、准确地获取信息的需求。结构化文本问答系统,是在给定查询的情况下,从结构化文本数据中抽取与查询相关的内容作为答案,相比较自由文本,其特点为文本短,缺乏上下文,需要解决的关键问题是获取有效的文本表示以及对候选答案进行更好的排序。基于以上两个关键问题,本课题提出两种方法。首先,本课题提出了采用listwise方法进行排序训练的算法。模型采用预训练模型对文本进行编码,利用预训练模型中已经学习过的大规模语料库中的词语共现等信息,达到数据增强的效果,缓解文本信息缺乏的问题,之后训练时充分利用候选集中原有的排序信息,并且在训练时采用Transformer对候选答案信息进行交互,针对任务数据集的特点将其转换为多分类问题,最终获取相关性最高的答案作为结果。最后在真实数据集上测试并证明了其有效性。其次,本课题提出了一种采用生成任务提升判别模型的多任务训练模型,同时训练文本生成任务和判别任务,提升编码器的编码能力。判别模型建模目的为类别边界,目的是为了寻找不同类别数据之间的最优分类面,能够清晰地分辨出某一类或者多个类与其他类别之间的差异特征,生成模型是从统计学的角度表示数据的分布情况,能够反映同类数据之间本身的相似性,关注在类内特征。两者优势各不相同,模型同时利用这两种优势,尽可能多地获取文本语义信息,从而获取更通用的文本表示,缓解文本缺失的问题。最后在真实数据集上进行测试并证明了该思路的有效性。最后,本课题基于提出的两种方法,设计并实现了基于深度学习的结构化文本问答系统的原型系统,介绍了系统的设计思路并进行了系统展示。

关键词： 结构化产品   收益凭证   沪深300指数   波动率交易  

摘要： 随着资管新规的过渡期完成,在“打破刚兑、回归本源”的监管背景下,保本类理财产品开始逐渐淡出历史舞台,理财市场由此进入净值化时代。而在当下,市场上可供投资者选择的保本类结构化金融产品仅剩商业银行结构性存款以及券商收益凭证。但是由于银行存款产品与实体经济的紧密联系,为防止存款利率市场的无序竞争,监管机构加大了对商业银行结构性存款的整治力度,其规模与收益都受到了不同程度地压降。这样一来,券商收益凭证就几乎成为当前市场上追求保本金融产品的投资者们唯一的选择,更多的产品急需被开发出来以满足投资者旺盛的需求。以券商收益凭证市场需求剧增的预期为前提,本文基于波动率交易理论并立足国内衍生品市场现状,围绕投资者关心的股票市场,自主设计了一款挂钩沪深300指数的券商收益凭证产品,以便满足投资者的个性化需求,让投资者可以从市场的波动中获利,而无需进行价格涨跌的单向赌博。本文首先总结了国内外学术界对于波动率和结构化金融产品的有关研究成果,在波动率交易原理的基础之上,总结出波动率交易型结构化金融产品的基本设计理念,同时给出波动率分析预测的基本框架。接着,本文借助我国现有的金融衍生品市场,给出挂钩沪深300指数的券商收益凭证产品具体设计方案。在波动率交易方向分析环节,本文采用了三种方法结合的方式对未来实际波动率进行预测,即先使用波动率锥方法考察期权隐含波动率在过去历史的分布情况,初步判断出有做多的交易机会;再使用GRACH类模型对未来实际波动率进行量化分析和预测,通过对基于沪深300对数收益率序列构建出的ARMA（3,3）-GARCH（1,1）模型进行拟合,发现拟合效果较好,并在此基础上对未来20交易日的波动率做估计;最后使用基本面分析法进一步增强决策合理性。在此之后,本文通过公式运算对募集资金进行合理分配,分别投到固定收益和衍生组合中,同时根据波动率交易双向受益的特性尝试进行产品收益结构的设计,以便给出投资者能够直观理解和判断的收益条款。最后,本文进行了产品的可行性分析和推广研究,并对本文此次将国外理论应用到国内金融产品市场的创新实践进行了总结。

关键词： 非结构化数据   数据管理   全生命周期管理   数据孤岛  

摘要： 随着多媒体技术的普及和推广,例如网页、文档、图片等非结构化数据在数据量级上呈爆发式增长。不同类型的非结构化数据,目前尚未出现通解式的数据存储和管理方案。针对数据特点选取不同存储策略,虽是一种解决方式,然而却更容易产生数据孤岛问题。而消除数据孤岛、将非结构化数据进行统一管理,是一种能够挖掘数据潜在财富价值、打通业务间数据壁垒的重要手段。针对上述问题,本文首先介绍了课题背景,明确了企业面临的两类数据孤岛情况,分析了能够从软件层面解决的问题,并挑选了两类典型非结构化数据作为例子进行非结构化数据管理系统的设计与实现工作。两类数据分别为具有时序特征、体量较大的日志数据以及具有高信息密度、体量较小的合同文档数据。接着根据企业实际业务需求和使用人群进行系统的需求分析工作,通过模块化思想将系统划分为数据导入、数据检索、全生命周期管理以及后台管理四个模块。在数据导入模块的实现中,本文提出了一种针对企业Java系统对内部代码不具有侵入性的日志收集方式,在数据检索模块的实现中,本文设计了一种方便用户检索的方式,在全生命周期化管理模块的实现中,本文对两类数据根据其特征设计了不同的策略,并利用Elastalert框架进行二次开发,完成对数据的监控告警功能。在后台管理模块的实现中,利用RBAC策略使系统权限控制变得更加方便。系统的开发过程中使用了前后端分离的架构,利用***搭建用户交互页面,后端则使用Tornado框架进行搭建。该系统已通过相关测试,在某企业进行实际应用。系统在一定程度上消除数据孤岛并解决两类非结构化数据访问难、描述难、检索难的问题之后,能够为后续对数据强依赖的研究打下数据基础。

关键词： 观念建构   电离平衡   结构化  

摘要： 基于真实的情景任务化设计教学过程，引导培育学生主动建构科学的化学观念，从微观出发分析物质的转化及其宏观性质、应用，是落实素养指向课堂的基本途径。基于此立意，本文以“醋酸溶液的电离”的教学过程为例，立足化学观念建构思维模型、结构化设计教学主题、配合教师预设的教学环节，分析弱电解质溶液的电离平衡特点，结合真实课堂的生成性，引导学生主动参与建构，实现学生学习方式的转变，达到提升学生化学知识结构化水平，实现发展化学核心素养的教学目标。

关键词： 化学学科核心素养   知识结构化教学   教学设计  

摘要： 《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》提出了以发展化学学科核心素养为主旨,强调开展以“素养为本”的教学。知识结构化教学将知识按特定的思路进行分类整理,使零散、孤立的知识变成一个互相关联的有机整体,将分散的知识系统化、结构化,帮助学生建立系统的知识体系,有效解决当前化学教学中知识点零散的问题,提高教学的效率,落实学科核心素养的培养,体现素养为本的教学理念。论文分析了化学学科核心素养、知识结构化、金属及其化合物教学研究现状,对知识结构化进行了概念界定。通过学生问卷调查和教师访谈法,了解高一年级对金属及其化合物知识的教与学情况,提出金属及其化合物知识结构化的教学策略。通过绘制知识结构图,构建合理知识网络;利用问题情境,促进学生知识系统化。在知识结构化教学策略的指导下,以“钠、铁及其化合物”为内容,进行具体的知识结构化教学设计,并在呼和浩特市某重点中学高一年级进行了教学实践。实践过程中,根据教师和学生的反馈,对教学设计进行完善,帮助学生建构以“钠及其化合物”和“铁及其化合物”为核心的知识体系。实践结束后,通过教师访谈、学生前后测试成绩和学生访谈三方面收集事实证据,落实知识结构化教学模式对学生学科核心素养能力的达成情况,并根据实践操作结果,分析教材、学情以及教学重难点,力求在实践中形成持续的优化与改进。研究结果表明:将知识结构化应用于化学教学中,激发了学生学习化学的兴趣,提高了学生学习化学的主动性和积极性,培养了学生组合整理,归纳等能力,提升了学生的学科核心素养。同时,知识结构化教学的开发拓宽了教师对于金属及其化合物教学设计的思路,丰富了结构化教学的内涵,为进一步研究结构化教学提供了信息。

ISBN: (纸本)1550665447

关键词： 航天信息软件   形式化方法   CPN&Z方法   树结构   形式化验证  

摘要： 我国航天技术不断向高水平迈进,信息软件复杂程度不断加深,提高航天领域信息软件可靠性成为重要任务。然而,针对我国航天信息软件可靠、自主可控的发展需求,缺乏完整的软硬件资源调配规范方法,使航天信息软件在建设与运维过程中面临语义不准、结构混乱等问题,进而引起软件故障。形式化方法是一种基于严格数学理论、抽象系统规范的方法,通过形式化方法对软件进行建模,将有效避免因非形式化描述造成的歧义和错误。针对上述背景和研究问题,本文建立了一套从方法、工具、建模到验证的形式化框架,以“航天信息推送系统”课题为背景案例进行研究,旨在形成一套完整的规范体系,保证航天信息软件可靠性。本文主要研究工作与创新点如下:（1）集成形式化新方法—CPN&Z方法研究集成有色petri网（Color Petri Net,CPN）和Z方法定义了一种兼有静态精确语义和动态可靠结构的新形式化方法—CPN&Z方法;通过对其后置条件的推理,证明了CPN&Z模型相对需求规格要求的正确性。基于PIPE和Z规格说明生成器设计实现CPN&Z工具,简化了建模过程中的图形编辑和文字规约。提出一种“用树的子节点表示不同资源状态及操作行为,用结构拓扑表示资源状态与操作行为之间的联系”的辅助建模方法—树结构（CPN&Z-SV）,用于辅助航天信息推送系统CPN&Z模型的构造,实现了从自然语言到形式规约语言及模型的转换过渡,降低了工作人员对CPN&Z方法的使用难度。（2）航天信息推送平台研究及CPN&Z方法应用依据推荐性国家标准（GB/T）、国军标（GJB）对航天信息推送系统深入研究,归纳出包含组成结构、环境配置、接口、关键技术等在内的系统建设框架,对框架内容进行分析与设计。针对高并发、空间物体三维展示、数据与计算持久化技术问题提出解决方案;针对系统可视化模块构成要素复杂问题,以“用户集、场景集、数据集”三个关键要素为着力点,从由浅深入研究,避免了要素遗漏。使用CPN&Z方法对上述内容进行建模,解决了需求分析与设计过程中的二义性问题和结构不清晰问题,同时为系统实现提供依据,为后续的验证工作提供模型案例。（3）航天信息推送系统模型合理性验证与实现结合普通网模型的基本性质和形式化模型的合理性概念,提出了满足CPN&Z模型合理性的条件。基于可达树和关联矩阵分别提出了关于CPN&Z模型合理性验证的证明策略,构建了航天信息推送系统可视化模块CPN&Z模型的可达树和关联矩阵。结果证明:可视化模块CPN&Z模型可达树M0可以通过不同路径到达新标记状态,初始标记资源可以直接或间接触发任意行为操作,该树所有叶子结点的元素值都为1或0,无其它值出现;可视化模块CPN&Z模型的关联矩阵值小于0的情况下,任何To＿向量的分向量都有大于或等于0的取值,关联矩阵W能够将所有资源状态元素和行为操作元素间的关系表示出来。基于上述研究证明系统可视化模块CPN&Z模型合理。该研究已运用在我国航天项目中,为空间碎片监测任务提供保障。本文最后阐述了航天信息推送系统部分功能实现情况,为文章所有方法与模型的正确性与合理性提供了实例证明,达到了期望目标。

关键词： MES系统   离散制造行业   UML建模   生产调度   改进的混合遗传算法  

摘要： 离散制造行业作为制造业的重要一环,其行业特点导致其信息化起步阶段较晚,不过目前受到国家越来越多的关注与重视。由于离散制造行业生产过程的复杂性,其生产数据信息量庞大、采集困难;管理层与车间层信息无法及时互通,出现“信息孤岛”问题,影响生产效率;产品生产工艺及工序繁杂,车间生产情况多变,难以实现高效率的生产调度。本文通过收集大量离散制造行业存在的难题及痛点,认真分析相关离散制造型企业生产特点及功能需求,设计了一款应用于离散制造行业的MES系统,可以完成车间生产管理的基本需求以及解决车间生产调度的问题。本文主要研究内容如下:(1)分析了离散制造行业车间的生产特点,总结并提出了面向离散制造行业的MES系统功能需求。根据离散制造行业MES系统的功能需求,设计了离散制造行业的MES系统总体框架。(2)分析了统一建模语言(UML)对MES系统进行建模的优越性,采用UML建模对MES系统各个功能模块的业务流程及功能需求进行分析与设计,完成了系统的静态建模和动态建模。(3)分析了离散制造行业生产调度的难点,研究了用于解决生产调度的相关算法,基于模拟退火算法与遗传算法,提出了一种改进的混合遗传算法,开展了调度算法对比实验,验证了所提算法在离散制造行业中生产调度的优越性。(4)开发了离散制造行业MES系统软件,测试软件各个功能模块,验证了软件运行的可行性;在离散制造型企业进行软件的工业性测试,进一步验证了软件各功能模块运行的可行性。本文共有图58幅,表13个,参考文献87篇。