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《中国科学院研究生院(软件研究所)》 2005年
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并行最优化算法与软件设计及数值软件移植

王建  
【摘要】:高性能计算为求解既耗时间又需要很大存储空间的大规模问题提供了强有力的工具,具有很强的实用性和高效性,并且能完成仅仅依靠个人计算机所不能达到的效果。二十年来,人们致力于研究并行最优化问题,特别是最近十年,在一些特殊的应用和对最优化问题探索更普通的并行方案中已经取得了丰硕的成果。 在实际应用中,最优化问题会以不同的形式出现,可能是线性的,也可能是非线性的,可能是有约束的,也可能是无约束的。由于最优化问题的多样性,这意味着需要设计不同的并行算法和不同的计算机体系结构来求解。目前有两个代表并行最优化领域最新研究动态的方向是:(1)问题的规模和组合本质推动设计新的全局最优化问题并行求解技术,或者针对特定的问题或者针对通用的问题,针对具体的体系结构设计适当的优化算法;(2)把并行的线性代数软件和算法封装到优化代码中,因为在最优化问题中,其中的线性代数运算占有很重要的地位。特别是实现内点技术的代码,线性代数问题对其更重要。 由于并行计算有其与串行计算不同的自身规律,研究最优化问题的并行算法,特别是大规模最优化问题的并行算法,应该考虑并行算法的本质和需要求解问题的特性。在计算问题的过程中发现,计算搜索步长花费的时间占求解一个问题60%-70%的时间,这个比例是相当可观的。如果对计算搜索步长的方法进行改进,降低在这方面的时间消耗对于求解大规模问题十分重要。围绕着并行算法的设计与实现以及并行程序的设计、调试,本文取得了如下成果: 1.本文给出了无约束最优化算法—非线性共轭梯度法(NCG)在不需线搜索(NLS)和用强Wolfe条件下以及用Goldstein非精确线搜索产生搜索步长情况下的全局收敛性证明。NLS-NCG是用一个固定的公式来计算搜索步长,而不用迭代产生搜索步长,降低了求解问题时的计算量,特别适合求解在计算搜索步长消耗很长时间的问题。 2.本文以TAO为依托,因为其解法器还不完善,本着提高其性能、扩充其解法器的目的,向其添加新的解法器—cg_dyl,cg_dy2和cg_nls_fr,通过数值试验,发现新的解法器性能较原来的有很大提高。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(软件研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TP311.52

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 宋黔;多领域模型仿真优化的并行化研究[D];华中科技大学;2009年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 戴晓明,许超,龚向阳,邵惠鹤;并行遗传算法收敛性分析及优化运算[J];计算机工程;2002年06期
2 张云泉,孙家昶,迟学斌,唐志敏;数值计算程序的存储复杂性分析[J];计算机学报;2000年04期
3 连淑君,韩莉莉,徐衍聪;Armijo搜索下共轭梯度算法的全局收敛性[J];曲阜师范大学学报(自然科学版);2000年02期
4 安虹,陈国良;并行程序设计模型和语言[J];软件学报;2002年01期
5 杨芙清,朱冰,梅宏;软件复用[J];软件学报;1995年09期
6 费浦生,陈忠;最优化问题的并行算法[J];数学进展;1996年04期
7 李宝秀,沈愉,于再华;无约束最优化的高度并行算法[J];数值计算与计算机应用;1993年01期
8 林梦雄;非线性约束最优化并行算法综述[J];数值计算与计算机应用;1993年01期
9 康立山,陈毓屏;演化计算[J];数值计算与计算机应用;1995年03期
10 林广明;;最优化的并行计算[J];深圳大学学报;1989年Z1期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张伟林;网络并行计算及在计算力学中的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2003年01期
2 章文;物探数据处理网络并行计算环境的设计和实现[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2002年02期
3 章文,罗清磊,李璟;机群的可扩展性研究[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2003年01期
4 徐礼富,郭海峰;光子传输扩散方程求解的有限元方法[J];兵工自动化;2004年04期
5 金渝筌;吴志杰;陶以政;;一种基于MVC模式的构件模型[J];兵工自动化;2009年03期
6 衣育红;求解球面Helmholtz型方程的非均匀假谱方法[J];北京大学学报(自然科学版);1990年05期
7 康彤;陈涛;涂中华;赵孟洲;;基于PML和有限元法求解二维时谐散射问题[J];中国传媒大学学报(自然科学版);2009年03期
8 吕晓斌,朱自强;二维跨音速Euler方程分区并行算法[J];北京航空航天大学学报;2000年02期
9 唐文忠;邓婧文;;可复用的需求建模方法[J];北京航空航天大学学报;2010年04期
10 段雅丽,张晓丹;一种求解二维热传导方程的高效算法──ETF-FDS-MG方法[J];北京科技大学学报;2001年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 葛宝珊;刘锋;李旭杰;;积木式多DSP并行处理系统路由算法研究[A];现代振动与噪声技术(第九卷)[C];2011年
2 穆穆;王家城;;非线性全局及局部最优扰动和第一类可预报性[A];自然、工业与流动——第六届全国流体力学学术会议论文集[C];2001年
3 邢誉峰;冯伟;;李级数法与Runge-Kutta法[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
4 何学军;张良欣;任爱娣;;横向补给系统高架索参数振动研究[A];第十二届全国非线性振动暨第九届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2009年
5 罗英伟;汪小林;熊国民;万钧;许卓群;;GIS的合作与并行[A];中国地理信息系统协会第三次代表大会暨第七届年会论文集[C];2003年
6 郑芳英;韩丛英;贺国平;;异步PVT算法[A];中国运筹学会第七届学术交流会论文集(上卷)[C];2004年
7 连淑君;王长钰;;在Armijo型线搜索下共轭梯度法簇的全局收敛性[A];中国运筹学会第七届学术交流会论文集(上卷)[C];2004年
8 刘吉霞;殷洪友;;非单调线搜索下的混合HS-DY算法[A];中国运筹学会第九届学术交流会论文集[C];2008年
9 张锦雄;;矩阵相乘并行算法的MPI实现[A];广西计算机学会2004年学术年会论文集[C];2004年
10 洪悦;;基于WEB的企业通用查询构件的设计与实现[A];全国第十届企业信息化与工业工程学术年会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张琦;多核系统中的程序性能优化研究[D];中国科学技术大学;2010年
2 李曼荔;求解组合优化问题的神经计算方法[D];电子科技大学;2010年
3 胡亮;基于边界法向磁通密度逐点测量的无旋磁场重构方法及其应用[D];浙江大学;2010年
4 张明明;面向量子可逆逻辑自动综合的多目标进化算法研究[D];东华大学;2010年
5 张克俊;基因表达式编程理论及其监督机器学习模型研究[D];浙江大学;2010年
6 韩书谟;1100kV GIS中SF6断路器关键技术研究[D];沈阳工业大学;2010年
7 龙柏;并行计算平台上的数据索引技术研究[D];中国科学技术大学;2011年
8 吴超;信息检索中top-k问题的并行算法及优化研究[D];中国科学技术大学;2011年
9 刘志文;基于外网等值的多区域电力系统无功优化计算[D];华南理工大学;2011年
10 唐嘉;互补问题的算法研究[D];西安电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐芳芳;优化问题的PVD算法研究[D];山东科技大学;2010年
2 程李晴;非线性共轭梯度法的收敛性[D];郑州大学;2010年
3 李秀芳;基于多核的多线程算法并行优化[D];郑州大学;2010年
4 景涛;多核环境下基于L2 Cache的目录一致性协议的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 何璐;零码平台业务自动建模的研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 高和东;GPU并行计算在LSSVM建模中的研究与应用[D];大连理工大学;2010年
7 郜晓亚;水电站(群)长期优化调度多核并行算法与应用[D];大连理工大学;2010年
8 李磊;分裂Bregman方法在图像处理中的应用[D];大连理工大学;2010年
9 顾慧;基于异构平台的并行计算性能可视化研究[D];辽宁师范大学;2010年
10 李鹤鹏;基于搜索算法的煤矿生产系统可靠性优化研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 刘文红;杨小亮;张宏科;;带权快速Max-Min公平分配算法[J];北京交通大学学报;2006年02期
2 周洋;蒋昌俊;方钰;;异构环境下独立任务调度算法的研究[J];计算机科学;2008年08期
3 孟宪福;张晓燕;;对等网络环境下多目标约束的并行任务调度策略研究[J];计算机集成制造系统;2008年04期
4 黄金贵,陈建二,陈松乔;网络集群计算系统中的并行任务调度[J];计算机学报;2004年06期
5 韩霜;;THE MATHWORKS公司实现并行MATLAB发布并拓展并行程序语言[J];世界电子元器件;2009年01期
6 张帆,邵之江,仲卫涛,钱积新;基于Matlab的分布式并行优化计算环境[J];系统仿真学报;2002年09期
7 徐洪智;李仁发;张彬连;覃遵跃;;一种快速平衡任务的网格调度算法[J];系统仿真学报;2007年11期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张艳;分布并行算法设计、分析与实现[D];电子科技大学;2001年
2 何琨;多任务调度问题的研究与实现[D];华中科技大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 张仲广;优化计算服务:并行处理和分布式体系[D];浙江大学;2004年
2 郑芳英;优化问题的若干并行算法研究[D];山东科技大学;2004年
3 徐小东;基于socket技术的数据交换平台的设计与实现[D];上海交通大学;2006年
4 周坤;计算机远程终端监控系统[D];南京信息工程大学;2008年
5 张昌杰;基于多领域模型分析的参数优化设计[D];华中科技大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邓乃扬,陈志;关于共轭程度与搜索效果定理的新证明[J];高等学校计算数学学报;1984年04期
2 沈守范,万金保;用向量组共轭化方法改进Powell法[J];高校应用数学学报A辑(中文版);1989年03期
3 杨大军,张鸣,吕建;并发面向对象程序设计语言研究与进展[J];计算机研究与发展;1998年09期
4 詹永照;谢立;孙钟秀;;使用CORBA实现各种分布式应用系统的策略[J];计算机科学;1999年04期
5 费景高;;梯度投影并行拟牛顿算法[J];计算机工程与科学;1982年01期
6 邓乃扬,诸梅芳;关于Powell方法理论基础的探讨[J];科学通报;1979年10期
7 郭文英,徐大川,申贵成;Hestenes-Stiefel共轭梯度法的全局收敛性[J];科学通报;1995年23期
8 张菊亮,徐泽水,李群;HS与PR共轭梯度算法的整体收敛性[J];曲阜师范大学学报(自然科学版);1998年02期
9 戚后铎,韩继业,刘光辉;修正Hestenes-Stiefel共轭梯度算法[J];数学年刊A辑(中文版);1996年03期
10 费景高;梯度投影并行拟牛顿算法的终端收敛速度[J];数值计算与计算机应用;1983年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈国良 ,孙广中 ,徐云 ,吴俊敏;并行计算课程的教学方法[J];中国大学教学;2004年02期
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3 徐金秀;张天刚;;NCC区域气候模式算法分析及并行化实现[J];微电子学与计算机;2006年09期
4 郭晓光;郭东明;康仁科;金洙吉;;基于深腾1800机群系统的分子动力学并行仿真研究[J];大连理工大学学报;2007年06期
5 汪维录;马劲松;于晓艳;;栅格数据多源成本距离分析并行算法及实现[J];微计算机信息;2011年06期
6 倪敏;;针对性是移动搜索的最大优势——访指点通公司总裁张福清[J];互联网天地;2007年02期
7 郭晓光;郭东明;康仁科;金洙吉;;单晶硅磨削过程分子动力学仿真并行算法[J];机械工程学报;2008年02期
8 校灵;;网通推出“灵通知道”发力无线搜索市场[J];互联网天地;2008年04期
9 李林;;移动搜索市场战火燃起 运营商插足搅乱一潭浑水[J];IT时代周刊;2007年13期
10 李庆华;马丹;张薇;;表调度算法的并行化研究[J];计算机科学;2004年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杜云飞;王攀峰;富弘毅;周海芳;杨学军;;矩阵LU分解的容错并行算法设计与实现[A];2008年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(下册)[C];2008年
2 曹丽娟;王小明;;快速训练支持向量机的并行结构[A];2006年全国开放式分布与并行计算学术会议论文集(二)[C];2006年
3 王元元;曾建潮;谭瑛;;基于并行计算模型的并行微粒群算法的性能分析[A];2007年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(上册)[C];2007年
4 王轶;席裕庚;;并行的极点配置算法及其新构想[A];1994年中国控制会议论文集[C];1994年
5 曹淑瑛;郭圣权;樊水康;;并行极点配置算法探讨[A];1995年中国控制会议论文集(下)[C];1995年
6 王韶娟;曾国荪;;分形维数的一个并行算法[A];2005年全国开放式分布与并行计算学术会议论文集[C];2005年
7 陈宁涛;王能超;施保昌;;生物多序列比对的并行算法[A];2005年全国开放式分布与并行计算学术会议论文集[C];2005年
8 孙明珠;王鹏;邱枫;杨玉良;;自洽场理论的实空间求解方法的并行算法以及在嵌段共聚物相分离中的应用[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
9 李朝鹏;李肯立;;基于分层聚类的并行数据预处理算法[A];2007年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(下册)[C];2007年
10 姜弘道;余天堂;;有限元并行分析的进展——第九届全国结构工程学术会议特邀报告[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2000年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;无线搜索市场竞争日趋激烈[N];人民邮电;2007年
2 刘伟兵;百度无线搜索悄然浮出水面[N];民营经济报;2008年
3 本报记者 张韬;互联网巨头布局“无线搜索”迎3G时代[N];上海证券报;2008年
4 李娜;GOGO率先推出手机无线搜索引擎[N];科技日报;2004年
5 ;无线搜索:成长迅速竞争激烈[N];计算机世界;2008年
6 诺盛电信高级项目经理 王晓莉;无线搜索市场抢夺战拉开帷幕[N];中国电子报;2007年
7 杨国强;无线搜索开局初露3G业务撒手锏之势[N];第一财经日报;2006年
8 郎晓黎;此搜索,非彼搜索[N];通信产业报;2007年
9 毛涛涛;无线搜索业面临调整[N];北京商报;2007年
10 本报记者 徐丹;宜搜逆市扩张 无线搜索“老大”的野心[N];21世纪经济报道;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王建;并行最优化算法与软件设计及数值软件移植[D];中国科学院研究生院(软件研究所);2005年
2 王祝君;非线性优化问题的过滤线搜索方法[D];上海师范大学;2010年
3 王庆;面向嵌入式多核系统的并行程序优化技术研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
4 戚晶晶;热物性反问题高效并行算法研究[D];武汉理工大学;2013年
5 方维;面向数据通信优化的并行程序执行模型[D];中国科学技术大学;2011年
6 付红;量子动力学中并行算法的发展与应用[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2013年
7 吴超;信息检索中top-k问题的并行算法及优化研究[D];中国科学技术大学;2011年
8 胡朝明;几类谱共轭梯度方法理论及数值行为研究[D];中南大学;2012年
9 韩丛英;若干优化问题的并行算法研究[D];上海交通大学;2008年
10 张永彬;岩石破裂过程分析并行计算方法研究[D];东北大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李世桥;单晶硅超精密磨削分子动力学并行仿真的研究[D];大连理工大学;2006年
2 辛师勃;并行信号处理系统研究[D];南京理工大学;2004年
3 吴青;基于地理信息系统的配电网优化规划的研究[D];广西大学;2004年
4 刘淼;基于平衡分割的并行序列比对[D];西安电子科技大学;2007年
5 潘海琳;高拱坝体形优化决策系统研究[D];河海大学;2006年
6 焦建英;求解微分方程的区域分解两重网格算法[D];西安理工大学;2007年
7 游聪伟;基于GPU平台的KLU并行算法的研究:对角线块的LU分解[D];内蒙古大学;2011年
8 于战华;跨声速欧拉方程并行算法研究及应用[D];南京航空航天大学;2004年
9 平晓慧;最短路径问题的并行算法研究[D];大连理工大学;2006年
10 孙超;快速分形图像压缩并行算法研究与实现[D];曲阜师范大学;2011年
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