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基于渐进式蚁群优化的多处理器任务分配 Article

Hamid Reza BOVEIRI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第4期页码 498-510 doi: 10.1631/FITEE.1500394

摘要：任务调度优化是多处理器环境（如并行和分布式系统）取得良好性能所面临的最重要挑战之一。目前大多数任务调度算法基于列表调度法，该方法的基本思路是，以列表的形式准备一系列待调度的节点，赋予这些节点不同优先级，然后不断去除列表中优先级最高的节点，并将其分配给具有最早开始时间（Earlieststart time, EST）的处理器。由此可见，该算法的完成时间主要由两大因素决定：（1）任务分配顺序的选择（次序子问题）；（2）选定顺序的任务如何分配给处理器（分配子问题）。本文研究结果显示：传统的按照最早开始时间分配任务的方法并非最优；基于蚁群优化算法，得到一种新的方法，可以获得高效得多的调度方案。

关键词：蚁群优化；列表调度；多处理器任务图调度；并行与分布式系统

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机载机电系统总线管理研究

王占林,裘丽华

《中国工程科学》 2001年第3卷第6期页码 48-52

摘要：

各种运载体中都有很多机电系统，目前多按独立子系统方式进行管理。文章提出通过总线进行综合管理的方案，使各子系统除完成各自独立功能外还具有余度、容错功能；着重介绍了如何通过仿真平台进行综合管理的研究，给出了平台的硬软件结构及任务分配与调度的策略。

关键词：分布式多处理机仿真平台任务分配任务调度余度

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多处理器系统中的数据局部性及其优化技术研究

杨学军,戴华东,夏军

《中国工程科学》 2002年第4卷第5期页码 44-52

摘要：

数据局部性是多处理器系统中的重要研究方向之一。结合该领域目前国内外研究现状和我们近一阶段的研究进展，讨论了多处理器系统中的数据局部性及其优化问题。针对现有局部性度量模型存在的不足，提出了一种增强的可用于层次式并行计算机体系结构的局部性度量模型。在静态和动态局部性优化技术方面，分别探讨了基于投影分层的数据变换框架和基于瞬时访问信息的动态页迁移策略，并展开了系列相关的讨论。另外，针对利用数据局部性时必须解决的一个关键问题——存储一致性问题，进行了深入的研究，提出了以操作系统为中心的线程存储一致性模型。

关键词：计算机多处理器系统数据局部性局部性度量模型数据变换框架页迁移线程一致性模型

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智能电网中分布式经济调度研究进展：综述 Review Articles

温广辉1,余星火2,刘智伟3

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第1期页码 1-140 doi: 10.1631/FITEE.2000205

摘要：设计一种高效的分布式经济调度策略对具有多台发电机的智能电网具有重要意义，将使得新一代电力系统获取多种益处，如易于实施、低维护成本、高能源效率、对各种不确定性的强鲁棒性。本文综述智能电网分布式经济调度的理论研究最新进展，重点关注2015年以来发表的文献。系统回顾该主题的最新研究结果，并将其分为分布式离散时间和分布式连续时间经济调度算法两类。在回顾相关文献的基础上，简要介绍未来研究方向，包括智能电网的分布式安全经济调度、具有实际约束的分布式快速经济调度、高效无初值分布式经济调度、具有智能储能电池和灵活负载的分布式经济调度以及结合人工智能技术的分布式经济调度

关键词：分布式经济调度；分布式优化；智能电网；连续时间优化算法；离散优化算法

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DoS攻击下信息物理电网系统的弹性分布式经济调度 Research Articles

杨飞生1,2,梁旭辉2,管晓宏1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第1期页码 1-140 doi: 10.1631/FITEE.2000201

摘要：本文研究焦点是恶意拒绝服务（DoS）攻击下智能电网经济调度问题。以发电实际情况为出发点，建立考虑环境污染代价的新型分布式优化模型。为节省有限的带宽资源，提出一种新的分布式事件触发方案，以在通信网络遭受恶意DoS攻击时保持信息物理电网系统的弹性和经济性。然后，根据梯度下降算法设计一种多智能体一致性协议解决最小化问题，并从最优性和稳定性角度分析系统发电成本最小化的前提。最后，通过单区域10发电机组模拟实验验证了理论结果。

关键词：经济调度；拒绝服务（DoS）攻击；弹性事件触发方案；分布式优化

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我国风电高效利用技术趋势及发展建议

石文辉,白宏,屈姬贤,王伟胜,黄其励

《中国工程科学》 2018年第20卷第3期页码 51-57 doi: 10.15302/J-SSCAE-2018.03.008

摘要：为实现未来我国高比例新能源发展目标，促进风电可持续发展，本文围绕实现我国风电高效利用，阐述了我国目前风电利用现状及存在的问题，从大规模风电集群控制与优化调度、风电综合利用、多能互补利用、分布式接入与控制等几个技术方向，提出了未来我国风电高效利用的技术趋势，从风电与大能源电力系统发展、市场机制建立、行业管理和技术标准制定等方面提出促进风电高效利用的相关建议。

关键词：风电高效利用优化调度与控制多能互补系统风电综合利用分布式接入与控制

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运动规划的高效配置空间构建与优化 Article

潘佳, Dinesh Manocha

《工程（英文）》 2015年第1卷第1期页码 46-57 doi: 10.15302/J-ENG-2015009

摘要：机器人学、计算机辅助设计与相关领域的诸多应用都可归类为配置空间方面的计算问题。本文将对近期与配置空间相关的两项重大挑战的解决方案成果进行探讨：①如何高效计算高维配置空间的近似表达；②如何在高维配置空间内高效执行几何学接近度与运动规划查询。基于机器学习与几何学近似技术，笔者在此提出几种新型配置空间构建算法。上述算法对多个配置样本进行碰撞查询。得出的碰撞查询结果将用来计算配置空间的近似表达，可快速聚合至准确的配置空间；同时还提出了基于并行图形处理器（GPU）的算法，以便加速配置空间优化与搜索计算的性能情况。笔者特别设计出了基于GPU的并行k最近邻算法与并行碰撞检测算法，并使用这些算法来加快运动规划。

关键词：配置空间运动规划图形处理器（GPU）并行算法

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基于梯度跟踪和分布式重球加速的分布式随机优化算法 Research Articles

孙碧皓1,胡锦辉1,夏大文2,李华青1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第11期页码 1463-1476 doi: 10.1631/FITEE.2000615

摘要：由于在机器学习和信号处理中的广泛应用，近年来分布式优化得到良好发展。本文致力于研究分布式优化以求解目标函数全局最小值。该目标是分布在个节点的无向网络上的平滑且强凸的局部成本函数总和。与已有工作不同的是，我们使用分布式重球项以提高算法的收敛性能。为使现有分布式随机一阶梯度算法的收敛加速，将动量项与梯度跟踪技术结合。

关键词：分布式优化；高性能算法；多智能体系统；机器学习问题；随机梯度

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大数据的分布式机器学习的策略与原则 Review

Eric P. Xing,Qirong Ho,Pengtao Xie,Dai Wei

《工程（英文）》 2016年第2卷第2期页码 179-195 doi: 10.1016/J.ENG.2016.02.008

摘要：为了在这样的尺度上，在成百上千台的分布式机器集群中运行机器学习算法，关键往往是要投入显著的工程性的努力——有人可能会问，这样的工程是否还属于机器学习的研究领域？考虑到如此“大”的机器学习系统可以极大地从根植于机器学习的统计和算法的理解中受益——因此，机器学习的研究人员应该不会回避这样的系统设计—&mdash这些原则和策略从机器学习的应用连续跨越到它的工程和理论研究，以及大型机器学习的系统和架构的发展，目标是了解如何使其有效、广泛地适用，并以收敛和缩放保证支持。它们关注的是机器学习研究传统上注意较少的四个关键问题：一个机器学习程序怎样能分布到一个集群中去？机器学习计算怎样能通过机器间的交流连接起来？这样的交流是如何被执行的？机器间应该交流的内容是什么？通过揭示机器学习程序所独有的，而非常见于传统计算机程序中的基础性的统计和算法上的特点，并通过剖析成功案例，以揭示我们如何利用这些原则来同时设计和开发高性能的分布式机器学习软件以及通用的机器学习框架，我们为机器学习的研究人员和从业者提供了进一步塑造并扩大机器学习与系统之间的领域的机会

关键词：机器学习人工智能大数据大型模型分布式系统原则理论数据并行性模型并行性

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关于大规模并行处理机系统可扩展性设计

卢锡城

《中国工程科学》 2000年第2卷第10期页码 105-109

摘要：

大规模并行处理系统旨在满足国防和国民经济许多重要应用领域对高性能计算能力的需求。长期以来，结构上的可扩性和编程上的友好性一直是并行计算机系统设计中追求的重要而又互相矛盾的两个目标。文章结合研究实践，对大规模并行处理机系统（MPP)可扩展性设计的若干问题进行探讨。

关键词：体系结构大规模并行处理机（MPP) 对称多处理机（SMP) 基于Cache—致性的非一致存储访问（CC-NUMA) 群机（duster) 超结点

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分布式能量系统浅析

宋之平

《中国工程科学》 2004年第6卷第12期页码 78-84

摘要：

现代分布式能量系统的出现是能源领域涉及可持续发展战略的一件大事。讨论了有关这一系统的一些基本概念，把它定义为“位于或临近用户中心、不以大规模、远距离输送电力为目的并具有环境相容性的电力总能系统”。分布式能量系统为热电联产和多联产的有效实施提供了最有利的系统形式，以分布式能量系统的方式耗用天然气可提高其经济性和与环境的相容性。认为，从长远的观点应把洁净煤也视为分布式能量系统的重要一次能源。选择在发展大型集中式能量系统过程的同时不失时机、因地制宜地发展分布式能量系统，把它放在与之并行不悖且相辅相成的地位，以促进我国能源事业的可持续化发展。

关键词：分布式能量系统可持续发展战略热电联产多联产

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带约束的矩阵值分布式随机优化

夏子聪,刘洋,卢文联,桂卫华

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第9期页码 1239-1252 doi: 10.1631/FITEE.2200381

摘要：本文研究带有不等式约束和等式约束的矩阵值分布随机优化问题。其中，问题的目标函数是具有随机变量的多个矩阵值函数的和，并以分布式方式解决了该问题。本文推导了处理约束的惩罚方法，并提出选择可行惩罚函数和惩罚增益的原则。针对随机优化问题，提出一种基于gossip模型的分布式优化算法，并对其收敛性进行证明和分析。

关键词：分布式优化矩阵值优化随机优化罚函数法 Gossip模型

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群智进化理论及其在智能机器人中的应用

戚骁亚,刘创,富宸,甘中学

《中国工程科学》 2018年第20卷第4期页码 101-111 doi: 10.15302/J-SSCAE-2018.04.017

摘要：最知名的CI算法就是蚁群算法（ACO），它被用来通过CI涌现解决复杂的路径搜索问题。作为这个概念的验证，一个焊接机器人的焊接参数优化智能模型已经在云端平台上实现。

关键词：群体智能涌现进化正反馈蚁群算法蒙特卡洛树搜索分布式人工智能云端平台智能机器人

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港口集装箱码头轮胎式龙门吊优化调度研究

魏众,申金升,肖荣娜,张智文,石定寰

《中国工程科学》 2007年第9卷第8期页码 47-51

摘要：轮胎式龙门吊体积大，作业效率低，该环节已经成为码头作业的瓶颈。提出了轮胎式龙门吊优化调度混合整数规划模型，研究了定量作业条件下的龙门吊优化调度问题，通过实际案例分析为码头管理者提供决策支持。

关键词：集装箱码头堆场轮胎式龙门吊优化调度

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负载均衡的分布式指纹识别系统 Article

Yun-xiang ZHAO,Wan-xin ZHANG,Dong-sheng LI,Zhen HUANG,Min-ne LI,Xi-cheng LU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2016年第17卷第8期页码 766-780 doi: 10.1631/FITEE.1500487

摘要：指纹的唯一性和不变性使得它在各类生物识别系统中得到了广泛的应用。随着指纹识别技术的发展，大规模的指纹存储和系统高并发的需求给指纹识别系统带来了新的挑战。面对这种挑战，我们设计并实现了一个负载均衡的分布式指纹识别系统，它包括分布式指纹特征提取子系统和分布式指纹特征存储子系统两部分。在指纹特征提取的过程中，特征提取与Hadoop图片处理接口（HIPI）的结合使得特征提取的效率得到大幅度提升；特征存储子系统对MongoDB默认的负载均衡策略进行了优化，使得鲁棒性得到了明显提高。相关的试验和模拟表明，相比于Hadoop默认的小文件处理机制，我们的系统可以在指纹特征提取的过程中减少约70%的处理时间；优化后的MongoDB负载均衡策略可以将分布式MongoDB系统的前端mongos

关键词：分布式指纹识别系统；分布式MongoDB；负载均衡