激光聚变数值模拟中的大规模数据可视分析 被引量：6

1

作者 肖丽 曹小林 +3 位作者 王华维 艾志玮 刘旭 郭红 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期675-686,共12页

数值模拟是激光聚变物理研究的重要手段.在千万亿次计算机上,实际模拟输出的数据具有规模大、数据结构复杂等特征;其网格单元数达到数十亿,单时间步数据量达数十GB,并涵盖多块变形结构网格、多层自适应网格等复杂网格类型.针对这些特征... 数值模拟是激光聚变物理研究的重要手段.在千万亿次计算机上,实际模拟输出的数据具有规模大、数据结构复杂等特征;其网格单元数达到数十亿,单时间步数据量达数十GB,并涵盖多块变形结构网格、多层自适应网格等复杂网格类型.针对这些特征,围绕激光聚变物理分析需求,着眼于可视分析过程的各个方面,系统地研究了复杂数据分解、可扩展的并行可视分析流程、数值模拟与可视分析高效耦合模式、高表现力的可视化方法等4项关键技术;并通过4个大规模实际模拟结果的可视分析来验证研究成果的有效性. 展开更多

关键词 大规模数据 数据分析 可视化 数值模拟 激光聚变

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大规模计算系统的主动故障管理方法 被引量：5

2

作者 武林平 罗红兵 +1 位作者 艾志玮 沈岳 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第S1期20-24,共5页

为了提供稳定的计算资源以提高网格用户作业的完成率,针对高性能计算系统的稳定性问题,提出了故障的主动管理方法,该方法的实施可分为三步:首先,根据系统运行历史数据,提炼出系统主要故障模式集合;然后从软件、硬件角度实现系统状态的... 为了提供稳定的计算资源以提高网格用户作业的完成率,针对高性能计算系统的稳定性问题,提出了故障的主动管理方法,该方法的实施可分为三步:首先,根据系统运行历史数据,提炼出系统主要故障模式集合;然后从软件、硬件角度实现系统状态的实时监控,根据监控数据完成对系统故障的诊断;最后,根据诊断结果实施故障部件的隔离,避免故障的传播,从而减少底层故障对上层应用的影响.该方法在某实际生产性系统上取得较好效果:系统全局故障时间间隔由原来的8 d提高到28 d;故障修复时间由原来的平均10 h缩短到16 min;节点故障引起的失败作业比例由4.6%降低为1.3%.实践证明主动故障管理方法能够降低系统故障开销、提高并行作业的完成率,部署到CNGrid节点的高性能计算系统上,可进一步提高CNGrid的服务质量. 展开更多

关键词 大规模计算系统 中国国家网格 故障隔离 主动故障管理

原文传递

数千上万核上模拟结果的并行可视化 被引量：4

3

作者 肖丽 艾志玮 王弘堃 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2012年第8期160-165,共6页

在科学与工程计算中,在数千上万核上,模拟包含上亿网格单元的模型通常输出TB量级的时变数据集。这些数据集包含多个时刻的数据,每个时刻的数据分布存储在数千个文件,单时刻的数据量达到几GB甚至几十GB。为了并行地可视化这种时变数据集... 在科学与工程计算中,在数千上万核上,模拟包含上亿网格单元的模型通常输出TB量级的时变数据集。这些数据集包含多个时刻的数据,每个时刻的数据分布存储在数千个文件,单时刻的数据量达到几GB甚至几十GB。为了并行地可视化这种时变数据集,本文设计了基于网格片的层次化数据结构,基于该数据结构改进和优化了并行可视化流程和数据通信算法。在集成到可视化软件后,实现了两个应用的模拟结果可视化。实测数据表明,对于单时刻5GB和32GB的数据,在数十上百个处理器核上,从数据读入到获得体绘制结果的时间分别为19秒和80秒,交互操作为2秒到10秒;三维面绘制在数秒钟内,切片分析在2秒以内。 展开更多

关键词 时变数据集 并行可视化 网格片

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并行应用程序的远程实时跟踪可视化系统的设计及实现 被引量：3

4

作者 艾志玮 金其杰 +1 位作者 王弘堃 肖丽 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2004年第5期853-860,共8页

并行应用程序的远程实时跟踪可视化技术通过实现对并行应用程序的实时监控 ,帮助科研人员更进一步地了解和控制并行数值模拟的计算过程 介绍一个面向并行应用程序的远程实时跟踪可视化系统 该系统远程实时访问运行在分布存储并行机上... 并行应用程序的远程实时跟踪可视化技术通过实现对并行应用程序的实时监控 ,帮助科研人员更进一步地了解和控制并行数值模拟的计算过程 介绍一个面向并行应用程序的远程实时跟踪可视化系统 该系统远程实时访问运行在分布存储并行机上的并行程序中的变量 ,将计算的中间结果实时地显示在客户端图形工作站上 ,从而实现程序的远程实时跟踪 从设计目标、体系结构及其实现等几个方面来介绍该系统 ,着重讲述该系统中的核心部分———数据传输模块的实现 。 展开更多

关键词 并行处理 可视化 实时跟踪

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针对大规模复杂几何表面的三维数据探查技术 被引量：3

5

作者 艾志玮 曹轶 +1 位作者 肖丽 王华维 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第9期2002-2008,共7页

针对大规模复杂几何表面的物理场三维可视探查,在三维电磁仿真模拟应用中具有重要应用价值。提出一种适用于大规模并行处理的三维数据探查技术:它通过引入探测体和被探测数据集的双数据源概念和基于合约的数据预筛选策略,在可视化底层... 针对大规模复杂几何表面的物理场三维可视探查,在三维电磁仿真模拟应用中具有重要应用价值。提出一种适用于大规模并行处理的三维数据探查技术:它通过引入探测体和被探测数据集的双数据源概念和基于合约的数据预筛选策略,在可视化底层实现了针对大规模三维数据探查的高效支撑;针对任意复杂几何表面的精确三维探查,则是基于空间包围盒的探测体切割算法和基于探测体几何表面的数据探测算法。研究成果已被成功应用于机身蒙皮电场的特征分布分析和导引头高价值目标电磁损伤精确评估等复杂电磁环境重大实际应用之中。 展开更多

关键词 数据探查 并行处理 可视化 几何构型

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实体建模数值反应堆的高质量绘制 被引量：2

6

作者 曹轶 肖丽 +2 位作者 王华维 艾志玮 夏芳 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第11期1924-1932,共9页

针对传统体绘制算法采用全局实体网格化和光线均匀采样策略,难以适应大规模数值反应堆数据的可视分析问题,提出一种面向实体特征的数值反应堆可视化方法.首先利用高重复性的组件特征设计按需网格化的绘制流水线,支撑网格高效重建;然后... 针对传统体绘制算法采用全局实体网格化和光线均匀采样策略,难以适应大规模数值反应堆数据的可视分析问题,提出一种面向实体特征的数值反应堆可视化方法.首先利用高重复性的组件特征设计按需网格化的绘制流水线,支撑网格高效重建;然后采用均质属性的实体特征,提出基于表面的非结构网格体绘制加速算法;最后耦合轮廓线等表意性绘制增强效果.实验结果表明,该方法能够可扩展地处理大规模反应堆数据,高质量地表现反应堆结构和关键介质界面. 展开更多

关键词 反应堆模拟 构造实体几何 图形绘制流水线 体绘制

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面向大规模科学计算的可视分析模式 被引量：1

7

作者 王弘堃 肖丽 +2 位作者 邵京云 廖丽 艾志玮 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2012年第8期142-146,共5页

可视分析是大规模科学计算重要的辅助工具,面对不断增长的计算规模,需要高分辨率显示来提高可视化结果的可信度。合理配置可视化硬件系统,建立拥有独立研究、团队讨论、专家会诊模式的协调可视分析环境,结合具有对比、查询和多变量分析... 可视分析是大规模科学计算重要的辅助工具,面对不断增长的计算规模,需要高分辨率显示来提高可视化结果的可信度。合理配置可视化硬件系统,建立拥有独立研究、团队讨论、专家会诊模式的协调可视分析环境,结合具有对比、查询和多变量分析能力的并行分布可视分析软件平台,为大规模科学计算提供有效的辅助分析环境,提高研究效率。 展开更多

关键词 可视分析 大屏幕投影 科学计算

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图形驱动感知的异构硬件高效绘制模型

8

作者 艾志玮 曹轶 +1 位作者 肖丽 王华维 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期2394-2399,共6页

随着图形3D加速硬件技术的日益成熟,异构硬件高效绘制模型是提高大规模数据可视化交互性能的有效手段之一。它提出一种图形驱动智能感知的异构硬件高效绘制模型,采用运行时虚拟层技术、冗余式图形驱动池、运行时智能感知方法和图形驱动... 随着图形3D加速硬件技术的日益成熟,异构硬件高效绘制模型是提高大规模数据可视化交互性能的有效手段之一。它提出一种图形驱动智能感知的异构硬件高效绘制模型,采用运行时虚拟层技术、冗余式图形驱动池、运行时智能感知方法和图形驱动库动态加载技术等关键技术,实现复杂环境驱动架构和图形驱动库的自适应匹配,提高图形绘制的交互性能。在高置信度核反应堆中子体平均通量的可视分析实际应用中,异构硬件绘制模型的交互性能可获得约为14倍加速比,具有一定的实用性。 展开更多

关键词 智能感知 虚拟层 图形驱动架构 绘制模型

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多分辨率并行等值面绘制

9

作者 艾志玮 王弘堃 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2005年第9期2188-2191,共4页

文中介绍一个多分辨率并行等值面绘制系统的设计与实现。通过显示调度策略实现基于多层次细节的实时等值面绘制。着重讲述并行处理、网格简化和多分辨率显示技术。实验结果表明,该系统能在并行分布式环境下动态生成等值面的多分辨率模型... 文中介绍一个多分辨率并行等值面绘制系统的设计与实现。通过显示调度策略实现基于多层次细节的实时等值面绘制。着重讲述并行处理、网格简化和多分辨率显示技术。实验结果表明,该系统能在并行分布式环境下动态生成等值面的多分辨率模型,实现等值面的远程快速绘制。 展开更多

关键词 并行处理 可视化 等值面 多层次细节

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大规模数据场的并行可视化

10

作者 王弘堃 廖丽 艾志玮 《中国工程物理研究院科技年报》 2003年第1期434-435,共2页

计算机数值模拟已经成为一种主要的科学研究手段。随着计算机性能的不断提高和并行化技术的广泛使用，计算规模得到了大大的提高，不仅给数据存储带来了压力，也给数据可视化带来了挑战。可视化是—个交互的数据分析过程，当数据规模增... 计算机数值模拟已经成为一种主要的科学研究手段。随着计算机性能的不断提高和并行化技术的广泛使用，计算规模得到了大大的提高，不仅给数据存储带来了压力，也给数据可视化带来了挑战。可视化是—个交互的数据分析过程，当数据规模增大时，数据的读入和处理都因为数据庞大而难于实现交互，硬件性能的改进和串行算法的优化难以提供较大的性能改进空间，在目前的软硬件环境下，并行I/O和并行可视化处理是有效的解决途径。 展开更多

关键词 数据场 并行可视化 计算机数值模拟 几何生成

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基于多绘制管线的大规模并行体绘制性能优化技术

11

作者 王华维 刘若妍 +1 位作者 艾志玮 曹轶 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期207-215,共9页

针对数值模拟输出的大规模科学数据,体绘制方法为了刻画复杂物理特征,会进行高密度光线采样,但由此带来了极大的计算开销和数据增量。在国产自主CPU高性能计算机上,由于处理器单核的计算能力低于商业CPU,只能使用更多的处理器核来分担... 针对数值模拟输出的大规模科学数据,体绘制方法为了刻画复杂物理特征,会进行高密度光线采样,但由此带来了极大的计算开销和数据增量。在国产自主CPU高性能计算机上,由于处理器单核的计算能力低于商业CPU,只能使用更多的处理器核来分担体绘制任务,从而引起了采样数据并行通信的可扩展性瓶颈。为充分利用国产自主CPU高性能计算机来高效完成体绘制任务,针对大规模并行体绘制提出一种基于多绘制管线的性能优化技术,通过多管线、多进程的两级并行模式来降低单条管线的并行规模。在大规模并行体绘制中,该技术将绘制目标图像划分成多个子区域,绘制进程则相应分组,每个进程组独立执行一条绘制管线,以完成图像相应子区域的绘制,最后再收集所有的图像子区域,形成完整图像并输出。实验结果表明,优化后的体绘制算法在国产自主CPU高性能计算机上可以扩展到万核规模,并能有效完成体绘制任务。 展开更多

关键词 体绘制 多管线 两级并行 并行可扩展性 性能优化

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通过包络面重构的大规模粒子并行绘制算法

12

作者 王华维 艾志玮 曹轶 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期219-227,共9页

针对大规模粒子高表现可视化需求,提出基于包络面重构的大规模粒子并行绘制算法。该算法以连续曲面的形式表示,绘制大规模粒子的团簇表面及其物理量分布。对算法进行了分布式并行化,从而可以通过大规模并行来处理亿以上规模的粒子数据... 针对大规模粒子高表现可视化需求,提出基于包络面重构的大规模粒子并行绘制算法。该算法以连续曲面的形式表示,绘制大规模粒子的团簇表面及其物理量分布。对算法进行了分布式并行化,从而可以通过大规模并行来处理亿以上规模的粒子数据。在算法实现上,还解决了并行计算时的块间裂缝问题,并提出了快速查找邻域粒子的方法,同时,基于可见性对粒子数据进行剔除,提高了绘制效率。由此,可以通过带光照效果的光滑曲面来高表现展示大规模粒子数据中的团簇结构及其物理量分布。实验结果表明,该算法在512核上可在5 s内完成上亿粒子的绘制,并行效率可达60%。该算法已成功应用到大规模并行非平衡分子动力学模拟等实际模拟应用中。 展开更多

关键词 粒子可视化 包络面 距离场 分布式并行化 可见性剔除

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面向高性能工业仿真的交互可视分析引擎 被引量：2

13

作者 曹轶 王华维 +4 位作者 夏芳 张哲 艾志玮 吴付坤 曹斯铭 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期1803-1810,共8页

针对大规模仿真数据对仿真设计分析造成的前后连贯交互力弱、可视交互力低的问题,提出一个面向高性能工业仿真的交互可视分析引擎.首先构建可高效耦合几何模型和计算网格的三维混合数据模型;然后提出面向前后连贯仿真设计的并行可视分... 针对大规模仿真数据对仿真设计分析造成的前后连贯交互力弱、可视交互力低的问题,提出一个面向高性能工业仿真的交互可视分析引擎.首先构建可高效耦合几何模型和计算网格的三维混合数据模型;然后提出面向前后连贯仿真设计的并行可视分析流程;最后通过体网格外表面提取的图元数据轻量化方法,耦合GPU真实感绘制,以支撑实时高质量的仿真设计与分析.该引擎已集成到国产航空发动机仿真软件中,结果表明,可流畅地支持大规模仿真应用的设计分析,Trent-1000发动机模型数千万非结构网格的一键导入交互性能高出ANSYS商业软件8倍以上. 展开更多

关键词 可视化 计算机辅助工程 高性能计算 实时交互

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面向效应场数值模拟的颜色映射自动调优框架 被引量：1

14

作者 王晓华 曹轶 +3 位作者 王华维 艾志玮 张哲 吴付坤 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期623-635,共13页

在科学计算的效应场数值模拟中,变量数据的数值分布通常极不均匀,且存在大量背景噪声.针对传统数据到颜色的可视化线性映射难以获得清晰的物理特征的问题,提出一个基于颜色控制点自动调优的颜色映射框架.首先基于信息熵和高斯混合分布... 在科学计算的效应场数值模拟中,变量数据的数值分布通常极不均匀,且存在大量背景噪声.针对传统数据到颜色的可视化线性映射难以获得清晰的物理特征的问题,提出一个基于颜色控制点自动调优的颜色映射框架.首先基于信息熵和高斯混合分布自动去除背景数据,然后基于累积分布函数自动调整颜色控制点位置,再基于分段亮度参数增强颜色表感知辨识性,最终生成自适应数据分布特征的颜色映射.采用爆轰冲击波、电磁辐射和高功率微波3类典型效应场模拟数据的实验结果表明,相比线性映射方法,所提框架能够获得具有高质量细节特征的可视结果,颜色辨识性可提升一个数量级,该框架是有效的. 展开更多

关键词 颜色映射 效应场模拟 数据分布

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面向精度可控的大规模结构化数据集约减方法 被引量：1

15

作者 艾志玮 冷珏琳 +2 位作者 夏芳 王华维 曹轶 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期1795-1802,共8页

科学与工程模拟产生的数据规模可达TB甚至PB量级,数据约减已成为降低I/O时间开销和存储成本的重要手段.为实现高精度的科学可视化和数据分析,面向大规模结构化数据集,提出一个精度可控的数据约减方法.该方法首先以可视分析数据的插值误... 科学与工程模拟产生的数据规模可达TB甚至PB量级,数据约减已成为降低I/O时间开销和存储成本的重要手段.为实现高精度的科学可视化和数据分析,面向大规模结构化数据集,提出一个精度可控的数据约减方法.该方法首先以可视分析数据的插值误差为约束条件,根据物理场量的空间分布特征构造多层嵌套的自适应背景网格;然后,将原始数据插值映射到轻量化的背景网格,减少冗余数据的存储;最后,将约减后的数据集并行输出至高效存储的可视化文件.数据约减算法基于并行编程框架JASMIN实现,能够无缝对接基于JASMIN框架研发的数值模拟程序.经测试,并行算法可扩展至上万CPU核.数据约减方法已成功应用于无人机辐照电磁模拟,在不超过10%的相对误差范围内,将千亿结构网格数据集的规模降低了99.8%.基于约减数据绘制的图像与原始数据图像之间的峰值信噪比为47.08 dB,具有较高的相似度,满足可视分析的分辨率要求. 展开更多

关键词 数据约减 结构化数据集 精度可控 自适应细化 多分辨率技术

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多分辨率并行等值面绘制

16

作者 艾志玮 《中国工程物理研究院科技年报》 2004年第1期337-337,共1页

多分辨率并行等值面绘制技术的研究与开发成为提高数据处理规模和效率的一个重要途径。本文提出基于C／S工作模式的并行等值面绘制的解决方案，即在高性能并行机上实现等值面并行提取，在远程图形工作站上实现等值面的显示。该解决方案... 多分辨率并行等值面绘制技术的研究与开发成为提高数据处理规模和效率的一个重要途径。本文提出基于C／S工作模式的并行等值面绘制的解决方案，即在高性能并行机上实现等值面并行提取，在远程图形工作站上实现等值面的显示。该解决方案采用并行处理、网格简化和制定显示调度策略等关键技术，实现分布式环境下远程可视化及动态多分辨率显示。并行处理加快等值面的提取，获得良好的加速性能；利用层次细节模型（LOD）技术对等值面表面进行简化，制定显示调度策略实现模型的局部选择显示和动态多分辨率显示，提高系统的交互性能。 展开更多

关键词 多分辨率显示 等值面 并行机 面绘制 绘制技术 层次细节模型 并行处理 调度策略

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并行分布可视化系统JaVis的系统结构

17

作者 艾志玮 《中国工程物理研究院科技年报》 2006年第1期394-394,共1页

并行分布式可视化系统是解决大规模数据集科学可视化与分析的有效工具。JaVis系统是在LLNL实验室VisIt可视化系统基础上集成开发的面向大规模数据集的并行分布式可视化系统，它提供丰富的可视化手段和强大的数据分析功能。基于并行工作... 并行分布式可视化系统是解决大规模数据集科学可视化与分析的有效工具。JaVis系统是在LLNL实验室VisIt可视化系统基础上集成开发的面向大规模数据集的并行分布式可视化系统，它提供丰富的可视化手段和强大的数据分析功能。基于并行工作模式、负载平衡和插件等关键技术，JaVis系统实现大规模数据集的高效可视化处理，并具有良好的扩展性能。 展开更多

关键词 可视化系统 并行分布式 结构 is系统 科学可视化 可视化处理 数据集 有效工具

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