并行教学 篇1
一、理想教育和爱国主义教育
目前学校教育的主要形式是授课型的, 以教师讲授为主, 所以教师要充分利用课堂阵地进行德育渗透。其中, 德育的主要内容是对学生进行理想教育和爱国主义教育。语文教材选编的都是一些文质兼美的文章, 而这些文章往往凝结着作者的情感精华。因此, 每次上新课之前, 教师应该抓住“作者简介”这一环节, 把理想教育和爱国主义教育巧妙地溶于作者简介之中。
1. 采用提问启发式。
对于学生比较熟悉的作者, 教师可采用提问启发式, 让学生共同回忆作者生平中的突出事迹, 并从中得到启迪。如《记念刘和珍君》一文, 其作者是大家熟悉的鲁迅, 学生在初中阶段就学过他的文章。于是, 上课一开始, 教师可以问学生:鲁迅年轻时本是学医的, 可为什么后来要弃医从文, 终于成为我国一大文豪?通过共同回忆, 教师补充, 学生会明白, 他弃医从文的目的是为了唤醒国民, 拯救祖国。最后教师进行总结性:作为学生———祖国未来的建设者, 我们也应该像鲁迅那样, 把个人的理想与祖国的需要结合起来。在社会主义市场经济发展的今天, 我们应把为社会进步、国富民强而献身作为自己的理想。
2. 采用对比式。
一个作家在其一生中往往写过不少作品, 在讲授作者简介时, 教师可以利用同一作家的不同作品进行对比, 使学生从中受到爱国主义教育。例如教育讲授龚自珍《病梅馆记》一文时, 教师可以先在黑板上板书他的另一首有名的诗———《己亥杂诗》:“九州生气恃风雷, 万马齐暗究可哀。我劝天公重抖擞, 不拘一格降人才。”简析本诗后, 点明本诗是作者直抒胸臆, 大声疾呼要爱才、用才。而课文《病梅馆记》则用的是曲笔, 但其所要表达的意思则一样———珍惜人才。在此, 教师可以作进一步的发挥:作为一名普通知识分子, 在当时的历史条件下, 他能有勇气这样振臂高呼, 几次反复地表明心迹, 他那种渴望人才的精神, 不正是他关心国家兴亡的爱国主义思想的具体表现吗?
总之, 作者简介这一环, 既不能花过多的时间去讲故事, 以免喧宾夺主, 但又不能忽视这一环, 关键在于一个“巧”字。
二、将第二课堂与第一课堂并列, 渗透道德教育
所谓道德教育, 是指一定阶级或社会, 根据一定目的, 有组织地对教育对象进行系统的道德品质的培养过程。它是在以情动人、以形感人、以理导人、以境育人的方式中, 即在情、形、理、境等因素中实现对人的品质培养。学校不是一个封闭式的庄园, 尤其是随着信息社会的到来, 教师在课堂上所传授的知识和思想远远不能满足青少年学生成长的需要。传统的语文教学偏重教师的主导作用, 忽视了学生的主体作用。随着青少年自我意识的增强, 他们必然会产生一种关心自己才能和品格发展的要求。因此, 语文教学, 关键在于一个“活”字。寓德育于语文教学之中, 其特点就在于灵活性和随意性。要做到这一点, 积极开展第二课堂活动, 势在必行。
在语文教学中, 第二课堂活动越来越受到学生的欢迎, 因为它打破了传统的教学模式, 能较大地发挥学生的主观能动性。而现在的学生, 大都有一种自我推销的欲望, 参与意识较浓, 总想在各种场合表现自己。针对他们这种心理特征, 教师因势利导, 既可以培养他们读和说的能力, 又可以让他们在娱乐中受到良好的道德品质的熏陶, 实现寓德于教的目的, 可谓一举两得。究竟怎样开展第二课堂的活动?我们可以采用以下一些行之有效的办法。
1. 开展影视欣赏活动。
影视片是一种表现社会生活的艺术, 它渗透着作者对生活的认识和评价, 具有丰富的德育内涵。它通过表现美的心灵、美的行为、美的意境来感染人, 使人们在欣赏评论影视片的过程中, 潜移默化地接受道德品质教育。作为大众化的影视艺术, 它以其直观性和反映生活的真实性吸引着广大青少年。正因为这样, 语文教师应多开展一些影视欣赏活动。教师应该选择学生乐意观看和值得观看的影视作品作为教材, 因为优秀影视作品对于人心灵的净化功能可与语文教学实现相通, 从而促进情感交流。如学习《荷塘月色》时, 教师先放一段本文的配乐电视散文, 月色中荷塘画面和抒情的音乐营造了一个具体生动的情境, 让音乐电视以它特有的魅力唤起学生学习的热情。精彩的画面, 鲜明的色彩, 深情的朗诵, 优美的音乐, 使学生求知生动, 获知愉快, 这正是教学的理想境界。这里, 音乐电视把静止、平面、单一的课堂优化为活动、立体、多维的情境, 从而给学生以全方位的视听冲击和强烈的心灵震撼, 使语文课堂成为一个独特的教学磁场, 激起学生情感的共鸣, 引发无穷的想象。当学生在观看影片《药》中夏瑜劝牢头阿义觉醒反遭其殴打时, 内心涌动的爱国情感并不是语文教师的说教可以达到的;当观看电视专题片《抗震救灾, 众志成城》时, 学生无不增强自信心, 增加克服困难的勇气, 同时在抗震救灾中涌现的无数先进事迹也是学生写作引用的好材料。总而言之, 影视作品种类繁多, 教师用善于发现美的眼睛去挖掘, 就能增强学生学好语文的动力。
2. 举办小型故事会, 将读和说的能力培养与道德品质的形成相结合。
语文教师利用课余时间举办小型故事会, 可以引导学生多读、多说。要做到言之有物、会说, 必须多读。开卷有益, 只有多读, 才能丰富自己, 提高自己。这样的活动, 既能培养学生的口头表达能力, 又能丰富学生的知识, 增长他们的见识, 同时也使学生在不知不觉中受到爱国主义教育和道德情操教育。
并行教学 篇2
关键词：园林制图,双线并行式,教学改革,能力培养
1引言
作为高职院校的一线教师,笔者发现,在企业只需几个月就能熟练掌握的技能,学生在职业院校学习了三年却仍然没有掌握。因此,许多院校、教师为了提升学生的就业能力,开始积极的探索职业教育专业课程改革新思路。在这项改革中,最具广泛性的就是项目课程教学。河南林业职业学院采取的就是双线并行式项目教学改革,即完全打破学科课程体系,课上依据课程所面向的工作岗位设置课程项目,在课程教学实施过程中融入企业元素,课下再安排学生独立完成与课上项目类似的工作任务。
2改革前的课程情况
课改前教材还是传统的章节式教材,理论内容多且难,上课主要采取教师讲授为主,学生练习为辅,配合综合实习的方式进行,学生对知识体系的掌握较完整,有一定的制图能力,但是识图能力比较差,并且传统的教学方式在一定程度上限制了学生自己发现问题与解决问题的能力。
3双线并行式课改的简要思路
3.1精简教学内容,与实际工作任务相融合
传统的制图教学重视系统性和完整性,各部分内容都要讲,内容繁杂,对于高职学生来说缺乏实践教学,其结果是学生对制图的条条框框记得很多,而实际绘图能力较差,不利于专业素质的提高。为此,依据教学目标和教学时数的要求,结合专业特点对课程内容进行了优化精简,提高实践教学时数的比例,使《园林制图》课程的教学内容重点突出、主次分明。在教学实践中收到了事半功倍的效果。
课程内容包括“制图基本知识”、“识读和绘制投影图”和“识读和绘制园林专业图纸”三部分,各部分内容调整如下。
(1)制图基本知识部分。传统教学包括绘图工具的使用方法、园林制图的相关标准及几何作图和徒手作图的方法等内容。在新的教学中只重点讲授制图标准,其他内容不讲或略讲,由学生通过作业来掌握。
(2)识读和绘制投影图部分。传统教学中全面系统介绍了正投影(点、线、面、体的投影)、轴测投影、标高投影和透视投影的做法。在新的教学中重点讲授集中投影图的基本作图方法,略过一些复杂的图解作图内容如几何元素的旋转、复杂曲线和曲面的画法、标高投影等。
(3)识读和绘制园林专业图纸部分。传统教学中只讲授园林设计图的绘制与识读,但是园林专业图内容复杂广泛,学生难以融会贯通。因此,在新的教学中结合具体的园林工程设计实例,详细的讲授了各种园林设计图的作用、内容和绘制要求。
在教学过程中通过实地“识读和绘制某个小广场的一整套图纸”这个典型工作任务使三部分内容融入到实践教学过程中,以图纸间的相互联系与知识的递进关系来安排课程的实施过程,并对图纸成果进行考核、展示和评价。课程设计了6个课上完成的子项目,同时又设计了6个与课上相对应的课下独立完成项目,全课采用双项目并行模式,层层递进,环环相扣。这样既提高了学生的学习兴趣,又提升了他们的专业制图和识图能力及独立完成任务的能力。
3.2改进教学方法,提高教学效果
在传统的制图教学中,全部内容由教师讲授,学生被动地听讲,缺乏学习主动性,课堂学生参与不够,师生之间、学生之间缺少沟通,不利于学生沟通能力、协调能力及表达能力的培养。并且学生课下总反映课上都能听懂,但是做作业时又无从下手。为此,采取了分组教学模式,将班级学生按人数多少分组,四人一组,并选一位组长,每次课先由教师布置任务,再由组长带领组员去探索实践完成任务,接着每组来展示并汇报各组的任务完成情况,最后教师再针对学生完成任务过程中出现的共性问题进行讲解和归纳,对个别问题给予个别辅导。学生在课堂上在教师的引导下经常能各抒己见、相互交流,达到认识上的一致和深化。多种教学形式结合,不仅活跃了课堂气氛,而且学生的思维也活跃了,绘图作业和口头表达能力都明显提高。以前课堂提问无人举手,现在大家都争相发言,因为要互相评比,所以学生从之前的做作业敷衍了事到现在互相比着学,图纸作业都较以前更规范、整洁,谁也不想落于人后,极大地调动了学生的学习积极性,课下任务完成过程也很好地体现了团队意识,从而培养了学生的团队合作能力及分析问题解决问题的能力。有很多学生都反映现在的课程教学让他们知道了如何学习,学了有什么用,学习目标都更加明确了。
3.3调整课程考核方案,注重过程考核
传统的制图考核主要以期末考试为主,考试形式也是卷面考核,期末考试的分数占比总分的70%,很多学生平时作业应付了事,绘图极不规范,图纸脏乱差,期末考试只要稍加复习都能考及格,仅仅是为了及格而考试,严重不利于学生职业能力的提高。为此,对考核方案进行了调整,分为过程考核和期末考核两项,前者占比70%,后者占比30%。过程考核中包括素质能力(15分)和专业能力(55分),期末考核以卷面考试为主(30分)。素质能力考核又分为合作能力、工作纪律、严谨态度各5分,专业能力考核又分为项目过程实施40分,实际操作15分。每次任务实施后,教师、学生小组根据实施情况进行打分,最后成绩取六次任务的平均分。
3.4结合实际,编写园林制图教材
教材的好坏直接关系到教学效果的优劣。传统的制图教材学时多,内容难。为此,结合近几年的教学改革实践,密切联系园林专业对制图课的要求,作为主编单位参加编写了国家高职高专园林类工学结合“十二五”规划教材《园林制图》及其配套使用的《园林制图习题集》。新教材在体系和内容上将重点放在学生实践能力和专业技能的培养上,精选了大量的园林图实例,体现了园林制图课程教学改革的思路和方法。
4实施效果
4.1知识、能力目标的提高
《园林制图》课程的改革思路得到了很多兄弟院校专家老师的认可,并且在教学检查工作中学生满意度达到了90%以上;制图作业的规范率也由原来的55%提高到了85%;《园林制图》课程考试的通过率由先前的71%提高到了92%。此外,从其他学科的作业上来看,园林制图水平确实在提高,园林设计、园林工程等老师普遍反映学生作业质量提高很多。
4.2素质目标的提高
通过在课程的实施过程中培养了学生各方面的素质:通过各项目的实施,培养了学生发现问题、解决问题的能力;通过设计任务书和并行项目的学习,培养了自我学习能力;通过对图纸绘制标准的严格执行,在完成各个项目的过程中,培养了工作的严谨性和吃苦耐劳精神;通过以小组合作作为评比的方式,培养了学生团体合作能力与集体主义精神;通过组间互评,培养了学生与人沟通能力和表达能力,提高了学生的竞争意识。
5结语
教学改革是一个永恒的课题,只要社会在发展,改革就必然不可停歇。教学内容、教学方法与教学体系也应及时进行改革与探索。上述的课程改革实践只是目前现阶段的一个教学总结。今后,在教学工作中将继续针对教学过程中出现的新问题、新情况进行大胆的探索与实践,不断前进,全面提高教学质量。只有这样,才能培养出符合社会主义市场经济下的高素质、高能力的人才,更好的为社会主义现代化建设服务。
参考文献
[1]段大娟,张涛,杜鸿云.《园林制图》课程教学改革探索与实践[J].河北农业大学学报,2006(12):20~23.
思品教学 并行策略 篇3
1.图文并行策略。 不充分利用插图既浪费教学资源，又使课堂变得枯燥无味，学生学习乏味，也不利于学生观察分析能力的培养。人教版初中政治教材插，它不仅是对课文内容的补充，而且发挥了教材中文字所不能发挥的作用，并以形象生动，直观的方式表达出丰富的信息，能使学生获得极为丰富、生动、形象的感性认识，有利于学生对知识点的理解和掌握，有利于解决课堂中重点、难点，，有利于培养学生观察分析能力。然而，在教学实践中，我们很多教师却忽视了它的这些功能，不引导学生仔细观察、深入分析，走马观花，使优质的教学资源失去了应有的意义。
2 正辅文并行策略。新教材中，正文为教学的主要内容，辅助文顾名思义主要辅助作用。正辅文结合有利于加深对疑难问题的理解，拓展学生思维空间；有助于学生理论联系实际，提高学生运用能力。例如，讲我国人口现状时引导学生阅读相关链接“男女比为118：100”就说明了男女性别比失衡的特点。若没有这具体的数据，学生就只知其然而不知所以然了。因此，在教学实践中将正文与辅助并行。特别农村地区的学生，知识面不广，生活阅历贫乏，面对生活中的实际问题，他们难以用所学知识去处理。纵观历年的初中思想品德考试考查情况，学生失分率最高的就是材料分析说明题。甚至，有些学生对材料分析说明题产生了恐惧心理，这可是学习之“大忌”。因此，为提高学生分析材料，解决问题的能力，农村地区的思想品德教学更不可忽视辅助材料部分的教学。
3 教材内外事例并行策略。教材中的事例典型且说明指向明确，教材之外的生活实例、实政事例既能说明问题又不乏鲜活。然而在教学中，有的教师重书本事例而轻课外事例，有的教师重课外事例而轻书本事例，二者各具其短。首先，教学要以教材为中心，教师不能离开教材进行教学，学生也不能离开教材而学。只重课外事例而轻教材内容，会使学生只记起课外新鲜的事例，对文中所列举的例子则不以理解，以致教学的又一“大忌”。 因此，在教学书本事例的同时，也要让学生多了解生活、多了解时事，并用所学知识加以评析。
4.课内外练习并行策略。新版本教材增加了很多“小栏目”并都附有一些思考题，这是新版教材的一大亮点，充分利用好它对我们的教学是很有帮助的。例如，我在教学九年级教材（人教版）“学会理财，合理消费”时，启发学生用理性消费等相关知识点独立思考：“一些同学拥有某件名牌商品，怂恿你也买，你怎么办？”这样的问题学生很乐意表达自己的观点，争先恐后地发表自己的看法，活跃了课堂气氛，促进学生积极思考，并从中锻炼其思维。因此，教师应充分利用教材中的有利资源，精心组织学生探究“小栏目”中的问题，正确引导学生积极思考，锻炼他们的答题思维，培养他们独立思考问题的能力。同样，也有教师不够重视课后作业的布置和讲解，以致学生在课堂上似乎收获了不少知识，过后又知之甚少。这是由于初中学生学习的自觉性还不高，缺乏课后复习巩固的意识，而教师并没有安排课后相应的任务加以巩固。因此，教师在课后给学生布置一些与本节课相关的练习加以巩固提高是十分必要的。同时，教师还可以通过学生的作业情况总结课堂的得失，以便及时查缺补漏。
5.知识传授与情感培养并行 教育不但是帮助人们取得成功的一种手段，更为重要的是它还是一个个人社会化的过程，是塑造完善人格的过程。培养人健康、和谐的情感，塑造他们的完美人格，是未来教育的重要主题和使命。初中思想政治课的情感教育应符合中学生思维活跃、感情强烈、易受感染的特点。如，在教学中可以引用一些精彩的诗词、歌曲、先进的榜样，名人名言，适当地运用多媒体（电影、电视、戏剧、音乐等艺术形式），将有关政治课教学内容的基本原理与之联系起来，会使情感教育取得更好的效果。通过教学过程中的艺术形式能使学生在潜移默化中接受教师所预先设计的情感教育目标，在艺术美的熏陶下使自己的情感得到自由的释放和陶冶，不知不觉地逐渐排除急躁、轻浮、粗野的性情，从而有利于学生良好情感的养成。这样既有利于学生深人浅出理解教材，加深记忆，又有利于激发学生兴趣，增强课堂的趣味性和感染力，使学生经由丰富有趣、有血有肉的感性材料步入理性知识的殿堂，从而达到教学目的。
并行教学 篇4
经济全球化和信息全球化时代的到来，让地球成为了联系更加紧密的有机整体，伴随着我国对外开放步伐的日益加快和各国之间交往的日趋频繁，以汉、英两种语言作为交流媒介的双语教学在国内幼儿教育行业蓬勃兴起，掌握双语就是拥有了通向世界的护照。
作为国内幼儿教育行业领头羊的伊顿国际双语幼儿园，对于幼儿的双语教学一直有着自己独特的体系和成功经验。我们知道，由于缺乏充分的语言环境，英语学习对于中国的孩子来说并不是那么简单。再者，中文和英语分属于两大截然不同的语系，所以在两种语言教学的过程中也要格外注意教学方式的转变。在伊顿国际双语幼儿园中，建立良好的英语学习环境是双语教学中的重要一环。伊顿的语言教育专家认为，英语教学与汉语教学犹如天平的两端，需要平衡和互相辅助的。只有科学配置双语教学的比重，让孩子们得到最“高效有序”的双语学习环境，天平才不会倾斜。
（伊顿双语教学天平英汉双语同等重要)
伊顿双语教学 天平左端的中文教学
“中文热”已经席卷了全球各地，文明古国散发的独特文化魅力和令世界惊叹的崛起速度，让中国正逐渐成为世界经济文化的中心。在中国人火热地学习英语以融入世界经济一体化之时，越来越多的外国人也同样在学习中文。在伊顿幼儿园的双语教学中，除了基础的语言学习，更加注重“双语品格教育”。作为中国的未来之星，让孩子们学习中国传统文化，了解中国传统美德，不仅是对孩子们的品格培养，也是对中国文化的传承延续。
0-6岁是孩子最为关键的语言学习阶段，是接受语言训练的最佳时期。只要采取科学的教学方法，他们所表现出的学习潜力是非常巨大的。很多家长都会考虑将来送孩子出国留学，所以特别关注孩子的英语学习情况而对中文有所忽视。其实，不管孩子今后是在国内还是国外发展，汉语对孩子未来的发展都会起到至关重要的作用。
伊顿双语教学 天平右端的英文教学
英文教学是伊顿国际双语幼儿园的另一大特色，接受中国传统文化熏陶的同时，感受国外截然不同的语言体系和文化脉络，对于孩子来说是拓展视野的绝好机会。尤其处在目前这样一个互换国际化人才的时代，从小对孩子进行英语的熏陶也成为大多数家长的选择。熟练地掌握英语，就是给了孩子一把开启未来走向世界之门的钥匙。
并行教学 篇5
e作为数学常数,是自然对数函数的底数。它就像圆周率π和虚数单位i,是数学中最重要的常数之一,也是第一个被获证为超越数的非故意构造的数。自然对数底e是数学分析中使用非常广泛的无理数之一,它在金融、数学等领域[1,2]有着重要的应用。
对于自然对数底的计算,尚晓明[3]介绍了三种在教学中的常见的计算方法,而张新仁,徐化忠[4]介绍了计算机串行计算自然对数底的方法和实现。虽然自然对数底的值已经内置在很多的计算软件中,但是对于自然对数底的并行计算方法缺少相关的介绍。对自然对数底进行并行结构分析,不仅可以了解这一重要的数学常数,还可以分析不同的并行计算模式的优缺点。
2 e值计算算法分析
对于自然对数底e的计算公式有很多,在文中只讨论一种计算公式(1)。
2.1 串行算法分析
自然对数的公式如下:
对于(1)式分析可得,计算量主要由阶乘决定。但是在串行下,我们在计算阶乘时要充分利用已计算的数值,来减少计算量。基于这种考虑,实现了串行下的计算E的算法:
对于以上算法,当N=10000000时,运行时间为78ms。但是对于多CPU的电脑,计算e时存在着资源浪费,没有利用多CPU的优势。
2.2 并行算法分析
考虑到式(1)的结构特点,它是由有限个多项式构成,在计算上有一定的独立性,结合多CPU的架构,在这里讨论两种计算e值的并行算法。
2.2.1 多项式分段并行算法
根据算法2.1的思想,利用计算阶乘的顺序性,可以将多项式隔项相加。对多项式(1)进行如下分割(假设n为偶数):
(2)式是基于奇偶分成两段,即e值得计算结果是两者之和,两者的计算过程是独立的。在这里可以根据CPU的个数分成合适的段数来提高计算效率。具体的算法实现如下:
2.2.2 基于提取公因式的并行算法
考虑到(1)式计算阶乘的特点,可以通过提取公因式方法来把多项式分割,分割成相互独立的计算过程,分配到不同的CPU上计算。
对于(3)式,可看出将(1)式分成了两段,两段多项式独立计算完成后进行整理合并。在具体的计算中可以根据CPU的个数将多项式分成合适的个数。以下是算法实现。
3 并行实现
在上一节中,讨论了自然对数底e的两种并行计算结构,分析了并行计算的可行性。下面分别通过四种并行语言实现自然对数底e的计算,其中前三种语言多线程、openMP和MPI基于CPU设备,openCL是基于GPU设备。
3.1 多线程实现
最开始,线程只是用于分配单个处理器的处理时间的一种工具。程序在逻辑意义上被分割为数个线程;假如机器本身安装了多个处理器,那么程序会运行得更快,毋需作出任何特殊的调校。在多线程设计中需要注意资源共享和同步,对于自然对数底的计算,(2)和(3)式中避免了线程之间的数据竞争。对于(2)式,数据计算结构具有独立性和相同性,因此在每个线程中需要给定初值,并传回计算结果。在这里,初值是线程号,具体线程函数实现见(线程函数3.1.1),同时,每个线程计算结束后将结果传回。对于(3)式,与(2)式相比,除要传回每一个线程的计算结果外,还需要传回每一个线程所计算的阶乘,最后进行数据整理。为了方便起见,在这里将计算所得数据存放在全局数组中,具体的线程函数见(线程函数3.1.2)。相比上式,这里还要对数据进行整理,这里不再给出。
线程函数3.1.1线程函数3.1.2
3.2 OpenMP实现
OpenMP[5]提供了对并行算法的高层的抽象描述,程序员通过在源代码中加入专用pragma来指明自己的意图,由此编译器可以自动将程序进行并行化,并在必要之处加入同步互斥以及通信。相比于多线程,openMP更加简单和灵活。利用openMP的编译指导语句,实现了自然对数底e的并行计算,这两种方式都是拷贝复制执行,所以要在程序中合理的利用线程号,对多项式进行分段。如下,算法3.2.1和算法3.2.2分别对应计算公式(2)和(3)。
算法3.2.1
{
}
}
}
算法3.2.2
{
}
}
循环并行化是使用OpemMP来并行化程序的重要部分,它是并行区域编程的一个特例。使用parallel for编译指导语句能将for循环中的工作分配到一个线程组中,而每个线程组中的每一个线程将完成循环中的一部分。对于算法3.2.2,还可以利用openMP的编译指导语parallel for进行简化。这样可以简化程序,方便串行程序到并行程序的转换。
3.3 MPI实现
MPI是基于消息传递的并行计算模式,建立消息传递标准的主要优点是可移植性和易于使用。以低级消息传递程序为基础的较高级和(或)抽象程序所构成的分布存储通信环境中,标准化的效益特别明显。随着高性能计算技术的普及,MPI标准如今已经成为事实意义上的消息传递并行编程标准,也是最为流行的并行编程接口。
算法3.3.1
MPI_Init(&argc,&argv);
MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&numprocs);
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&myid);
MPI_Bcast(&n,1,MPI_INT,0,MPI_COMM_WORLD);
{
}
MPI_Reduce(&e,&myE,1,MPI_DOUBLE,MPI_SUM,0,MPI_COMM_WORLD);
在这里,我们只实现自然对数底e的第一种计算模式(即式(2))。通过分析式(2)的计算结构,利用MPI的广播机制和规约机制,可以实现自然对数底e值的计算。广播机制是一对多的传送消息,它的作用是从一个root进程向组内所有其它进程发送一条消息。而规约机制则可以将子线程计算的数据存入root进程数据中,即在计算e值得公式中,对多段多项式的结果进行规约。具体的代码见(算法3.3.1)。
3.4 OpenCL实现
随着GPGPU在超级计算环境中的日益普及,它在应用领域表现出优秀的性能功效比和性价比优势。OpenCL作为GPGPU的并行语言的一种,OpenCL[6]是一个为异构平台编写程序的框架,此异构平台可由CPU,GPU或其他类型的处理器组成。OpenCL基于kerels函数运行,执行时也是拷贝复制执行模式。参考上面三种语言的并行实现计算自然对数底e,可以很快的得到所对应Kernel函数,在kernels中要注意合理利用线程ID号来分配多项式的起始位置。
对于OpenCL而言,在运行Kernel函数时,要完成一系列的初始化工作[2],同时需要选取合适的维数和大小,在这里我们采用一维的线程映射。以下是对应的kernel函数。
算法3.4.1
{
{
{
}
}
};
算法3.4.2
{
{
}
barrier(CLK_LOCAL_MEM_FENCE);
};
4 分析与讨论
上文中,我们分析了自然对数底e的并行计算结构和具体语言实现。为了分析四种并行计算语言的优缺点,我们在特定的设备(AMD 2*1)上进行数值试验。由于自然对数底E的计算精度不是关注的重点,在这里不考虑计算机的精度截断(即计算机精度不够,导致无用计算)。
4.1 两种并行算法比较
分析自然对数底e的两种并行计算结构,可以发现式(2)的并行结构相互独立,没用利用阶乘计算的依赖性。式(3)虽然考虑了阶乘的依赖性,但是增加了线程之间的数据传递。为了分析两种并行计算结构的效率,采用了前两种并行语言进行数值试验,结果如表1(步数1000000)。
由表4.1.1可以看出,第二种并行结构在并行模式下具有更高的计算效率,数据传输所用的时间相对于重复阶乘的计算所用的时间很小。因此,在并行算法设计时,要对比减少通讯和增加通讯所用的时间多少,合理设计算法达到良好的并行计算效率。
4.2 并行语言分析
在文中,采用四种并行语言实现了自然对数底e值的计算,四种并行语言在实现方式上各有不同。为了对比它们的各自优势,对两种并行并行计算模式进行数值试验。为了分析的方便,以下的数值试验所采取的计算步数为1000000000,数值试验结果如表2。
由上表的实验数据可知,多线程和OpenMP结果大体差不多,这与实际是相符合的,OpenMP是对多线程的封装,两者在实现原理上是一样的。在CPU上,区别于前两者的并行实现,MPI是基于通信的并行实现,对于大数据的传输要考虑数据传输的时间,合理调整程序。不同于前者三种并行语言,OpenCL在GPU上的实现是基于显卡的,GPU的计算能力是低于GPU的,但是GPU的众核计算效率是大于单一GPU的。
5 结论
本文通过自然对数底e值并行计算的四种语言实现,分析了四种并行语言的实现特点和计算优势。由实验结果可以看出,CPU和GPU的并行计算还是有一定差异的,需要根据各自的特点进行协调配合,可达到更好的计算效率。
参考文献
[1]陈仁政.不可思议的e[M].北京:科学出版社,2005:1-88.
[2]BRIAN J M.e:数中之大师[J].余敏安,译.数学译林.2007(3):213-226.
[3]尚晓明.超越数π与e的计算方法及其应用[J].焦作大学学报,2012(1):73-74.
[4]张新仁,徐化忠.自然对数的近似计算[J].山东电大学报,2012(3):64.
[5]多核系列编写组.多核程序设计[M].北京:清华大学出版社,2007.
电力系统并行计算研究 篇6
关键词：并行算法,PC机群,潮流计算
随着全国性联网工程的推进,已形成规模巨大的超高压、大机组和大电网的全国性互联电网。为了保证互联电网安全稳定运行,需要进行全网一体化仿真计算。传统的串行潮流计算方法在计算速度上已无法满足大电网模拟和实时控制的仿真要求,高性能PC计算机群以其巨大的存储容量和非常快的计算速度得到了人们的广泛重视,在PC计算机群上快速有效地计算电力系统潮流成了一个新课题。通过研究基于节点分割的网络分块法,结合PC机群环境的特点,提出基于网络数学分块的电力系统潮流分解协调算法,在分析原有串行牛顿-拉夫逊法潮流计算数学模型的基础上选取合理的数据元素作为协调变量,并在IEEEl4节点和IEEEll8节点系统对此算法进行仿真测试。
l网络分块方法的分类和分割原则
1.1按切割元素分类
网络分块方法,按切割元素分为2种:支路切割法,即在子网络之间的联络线处加入电流源以代替各子网络之间状态变量的耦合影响,电流源矢量作为此方法的协调变量;节点分割法,即将原网络分割为子网络后在分割处加入电压源以代替各子网络之间状态变量的耦合影响,电压源矢量作为此方法的协调变量。
1.2按物理意义分类
网络分块法,按物理意义也分为2种:物理分块法,即将整个互联网络人为地强行分割为几个部分,分割之后再通过各个网络的分割处协调变量进行交换迭代,此方法在一定程度上破坏了整个网络的整体性;数学分块法,此方法其实并不是真正的分割,主要通过将表征网络特点的系数矩阵分解为通过协调部分互连的多个子矩阵,各个子矩阵能独立求解,从而开发潮流求解的并行性。
网络的物理分块方法破坏了整个网络的关联性,造成网络的迭代收敛速度变慢,特别是边界协调部分非常慢,更有时若是分割方法不恰当,会造成最后不收敛。而网络的数学分块方法延续了电网的整体性,并没有破坏原始的数学结构,只是尽量开发数学计算上的并行性,所以它的收敛效果和精度与原有串行程序几乎一样,但是它的并行度可开发性需要进一步研究。
网络分块方法和并行算法的基本意义都在于降低潮流计算中雅可比矩阵的阶数以缩短计算时间。并行算法还能通过其它技术方法来达到缩短计算时间的目的。
1.3分割原则
网络分块方法都必须遵循以下基本原则:
(1)切割支路或者分割节点的规模应尽可能小。因为各个计算节点(处理器)间的必需数据通信量与之息息相关,减少协调变量的数目,能减少计算节点之间的交互通信量,降低网络通信时间对计算速度的影响。
(2)各个子网络规模大小要尽量一致,即各个子网络节点数、支路数尽量接近,保证各计算节点的计算负载相对平衡,因为计算时间与导纳元素成比例,所以网络的规模由节点数和支路数共同衡量。
另外,通过并行所获得的效率常常会被分块所引起的非零注入元抵消一部分,所以应尽量减少非零注入元。
采用基于节点分割的网络数学分块方法。
2 分解协调并行计算模型
2.1 线性方程组分解并行计算模型
通过节点优化和因子路径树方法确定网络的分割节点,而其它节点则按优化后排序依次排列,分割节点排在节点编号末尾。通过这一步的前期工作,导纳矩阵和雅可比矩阵的系数方程变换成:
按照潮流计算的功率注入模型分析可知,要着重分析的是雅可比系数矩阵。
经过合理的节点优化和分块之后,修正方程转变为对角块加边形式BBDF,即:
式中,A11,…,Ai1是子系统的稀疏矩阵;Ac是协调系统矩阵。
式(1)中第1～k个子系统矩阵块所对应的该行的方程组能化成:
而协调块矩阵所对应行的方程组为:
消去xi,保留xc,得到协调系统方程组:
其中:
2.2 网络协调与分解
基于BBDF模型的潮流网络分解与协调计算分解如图1所示。
每一个子系统的对角元及下边和右边的边界协调元再加上右端向量被分在一个处理单元,而右下角的边界协调元和它对应的右端向量被分配于协调处理单元。
3 潮流并行算法数学模型和流程
3.1 潮流三角分解协调数学模型
在以上基础上进一步运用雅可比矩阵的因子表进行网络分块计算:
在每一个子系统(即分解图中虚框内的部分)中能同时进行并行分解计算,即:
将式(6)分别代入式(5)中即可得
在分解过程中能用消去法求出Li1、Di1、Ui1、Lci和Uic,并且在消去的同时进行前代运算求出Wi=Lii-1b1,即可运用矩阵简单乘法运算求出需要进行通信的Ai和Δb,其中:
在直角坐标下,由牛顿-拉夫逊法求解潮流的修正方程式中PQ节点所对应的雅可比矩阵元素和右端向量H、N、M、L、△P、△Q的表达式可知:非对角元素仅和节点各自的互导纳和节点自身电压有关,而对角元素则和节点各自互导纳和与节点通过支路互连的所有节点电压有关。而右端向量求取表达式中△P和△Q都同对角元素一样和节点各自互导纳和与节点通过支路互连的所有节点电压有关。即修正方程雅可比矩阵的对角元素与右端向量通过ai、bi产生联系:
因为ai和bi与整个网络都有关联,难以分割,所以在程序实现时,必须采取一定的策略。
对于各个子系统(子网络),一般采取的策略是对每一个分块加上相应的边界块,在求取该部分导纳矩阵时,直接求取每一行的ai和bi进行单独存储。在每一个分块子系统中,因为任何两个子系统之间无联系(不计及切割节点),因而ai和bi易于求取。
但是在协调系统(协调网络)中求取则不一样,先分开求取ai和bi,然后再进行块的累加求取最终值。即:
对于PV节点,因为节点电压已知,经过分析可知雅可比元素R、s与右端向量△U2没有关联。
在每个子系统中进行分解计算之后,要得到Ai、△bi、a1i、b1i的值传送至协调系统。
在协调系统,需要通过输入协调系统的信息获得协调系统雅可比矩阵Ac。根据各个子系统传送来的数据计算∑Ai、∑△bi和bc,对式(4)进行分解计算:
求解t并将它传送至各个子系统,在各个子系统中同时进行各个xi的求解,即:
将式(6)代入式(10)即可求解xi。
通过这一整个过程,即完成一次迭代,判断收敛性即可进入下一次迭代。
3.2 潮流分解计算流程
整个潮流分解计算的流程如图2所示。
4 通信
在算法数学模型中,一次迭代所需要的传输数据量与分割节点数目N有关,为(2N+1)2个数据。因为在分割中所选择的分割方案充分考虑了分割节点数尽量小这一关键问题,所以传输数据总量也相对比较小。
5 算例分析
5.1 测试结果
因为网络规模限制,运行时间非常短,为了便于比较,所测时间都是程序连续运行30次后的时间,单位为s。
对于IEEEl4节点系统,按照合理的分区方案,把标准系统原始节点号为5和9的节点作为分割节点,网络分为上、下两个子网来测试运行时间,其测试结果见表1。
对于IEEEll8节点系统,按照合理的分区方案,将标准系统原始节点号为17、19、30、37、49、65、69、77、80和100的10个节点作为分割节点,将整个网络经过分裂和整合成5个子网,其测试结果见表2。
5.2 结果分析
通过测试可以看出,对于IEEEl4节点系统,所用的并行算法效果并不显著,甚至有时速度会更慢;而对于IEEEll8节点系统,有显著的并行效率。
其原因分析:IEEEl4节点系统中,系统规模小,节点数和支路数也非常少,所以在串行程序中能获得非常快的速度,而在并行程序中,因为应用分割网络的方法,程序中多了一些分解协调的计算,另外数据的读写也比较费时;在IEEEll8节电系统中,因为网络的规模已大到一定程度,完全足以抵消上述多花费的时间,因而取得了可观的加速比。由此可见,随着网络规模的逐渐扩大,并行程序的加速比将获得提升,并行效率也将提高。
6 结语
研究了基于PC机群的电力系统粗粒度并行潮流计算方法,提出了一种适用于PC机群计算环境的基于网络分割的电力系统潮流分解协调并行算法。对IEEE标准系统的测试结果表明,此算法计算精度与普通串行牛顿-拉夫逊法一样高,并且具有客观的加速度。
参考文献
[1]Chan KW.Efficient heuristic partitioning algorithm for parallel processing of large power systems network equations[J].1EE Proceedings:Generation,Transmission and Distribution,2005,142(6):625-630
[2]沈明.求解大型稀疏线性方程组的一种并行算法及其在并行潮流计算中的应用[J].武汉水利电力大学学报,20010,33(4):29-34
油气管道并行敷设技术研究现状 篇7
关键词：油气管道,并行敷设,管道间距,热力影响,管道施工
随着我国经济的不断发展和对能源需求的持续增长,油气管道作为石油天然气行业公认的最为经济合理的油气输送方式,已经迎来了一个建设高峰期。在某些地区,由于受地形、交通、环保等因素的影响,适合油气管道建设的路线有限,管道通常敷设在一个较为狭窄的走廊带中,多条管道并行敷设甚至同沟敷设的情况在所难免。管道并行敷设不仅可以满足多种流体介质输送的需求,而且已建管道在其前期进行的一系列地质工作对后建管道能够起到很好的借鉴作用,从而提高设计效率,减少工程建设费用[1]。目前,并行油气管道越来越多,随之而来的是并行敷设的安全性和经济性问题。如何处理好并行敷设管道在建设中的关系,确保并行段管道的施工及运营安全,合理规划管线及站场用地,同时为可预见的油气管道做出合理预留及衔接,已经成为并行管道研究工作的重点。
1 国内建设实例
西部原油成品油管道工程西起乌鲁木齐,东至甘肃兰州,全长3 690 km,总投资近150亿元,是我国目前输送路程最长、设计压力最大、年输量最多、自动化程度最高的输油管道之一。原油管道与成品油管道同步建设,为节约建设投资和便于运行管理,对两条管道中的近千米管段进行同沟敷设,两条管道的净间距为1.2 m;在通过公路、铁路穿越的地段,净间距不小于0.5 m。
中卫—贵阳联络线输气管道工程起于宁夏中卫,经甘肃、陕西、四川、重庆,止于贵州贵阳,干线全长1 598 km,管线输气能力达到150亿m3/年。中卫—贵阳输气管道是中国石油设计建设的又一骨干管道,与西气东输二线、兰成原油管道、兰成渝成品油管道、中缅原油管道并行敷设。
兰成原油管道起于兰州,途经广元、绵阳、德阳,终于成都,全长882 km,设计年输量1 000万t。该管道是罕见的大落差、高压输油管道,所经之处地质地貌复杂,包括黄土湿陷地区、地质灾害频发的秦巴山区以及人口稠密和水网纵横的四川地区。此外,该管道与多条在役和在建高压油气管道并行。其中,与兰成渝管道并行129 km,与兰郑长管道并行14 km。
2 油气管道并行敷设研究
国内外对管道并行敷设正在深入研究,获得了大量研究成果。像俄罗斯、美国和加拿大等,均出台了相应设计规范,但考虑到我国特有的土地政策和技术水平,这些规范并不能直接应用到我国管道建设中。国内大量学者和工程技术人员针对我国管道建设具体情况,从各种角度进行了油气管道并行敷设研究。
2.1 管道安全间距
罗宁等[2]总结国内外相关标准和规范,提出大型油气管道伴行距离的确定原则和思路:新建管道施工时,尽量利用现有交通等设施,不对已建管道运行构成不良影响和破坏;管道运行中,某条管道发生事故不对其它管道造成破坏。以上原则缺乏管间距对并行管道敷设施工和运行管理影响的定量分析,并且没有提出具有指导意义的管间距。
代以斌等[3]深入分析影响管道安全间距的施工、维抢修、阴极保护、管道爆炸等因素,提出长输油气管道并行敷设合理间距:采用机械化施工的一般地段其合理间距为施工间距;无法采用机械化施工的地段其合理间距为维抢修间距;局部难点段在采取安全措施后可以采用同沟敷设。
许砚新等[4]考虑了热传导效应、带压封堵操作空间、输气管道破裂失效等对管道的影响,结合沿线地形特点,给出了两条管道并行敷设的间距要求:开阔谷地、黄土丘陵及低山地段,间距不小于10 m;坡积地的狭窄沟谷地段,间距不小于6 m;空间受限,一侧傍山(高山陡坡)、一侧邻河的V形沟谷地段,净间距不小于1.5 m。
牛振宇等[5]参考国内外已建管道经验,针对河西走廊在役运行油气管道及规划建设的油气管道,从管道的运行管理、现场施工、防腐性设计及交叉角度等方面对多条管道并行间距进行了研究论证,提出多条管道并行敷设的可能性,并给出了有关管道并行敷设的合理建议。
上述对于并行敷设管道间距的研究,逐渐从对现有规范的思考和探索,走向对各种影响管道安全间距的因素进行分析。然而,以上研究并没有关于同沟敷设和对多条油气管道并行敷设管道间距确定方法的探讨。
2.2 管间热力影响
叶栋文等[6]对成品油管道与热油管道的能量传递过程进行研究。研究表明,随着地表温度周期性变化,冷成品油管道对热油管道周围土壤温度场影响程度不同,且对远离冷成品油管道一侧的热油管道周围土壤温度场影响较小,随运行时间增加,冷成品油管道的影响减弱。该模拟没有考虑土壤中水分迁移及冰水相变对土壤温度场的影响。计算结果与实际有一定偏差,有待进一步研究。
田娜等[7]研究了土壤中水分冻结发生相变对同沟敷设原油和成品油管道周围土壤温度场的影响。分析发现:冻结开始很长时间内,土壤中水分冻结释放大量相变潜热,土壤温度高于无相变时土壤温度,管道散热损失比无相变时小;冻结后期,土壤导热系数增加,出现与上述相反的情况。该研究对同沟敷设原油和成品油管道在冬季安全、经济运行有重大的指导意义。
吴琦等[8]对同沟敷设中热油管道停输过程进行了模拟分析。数值计算结果表明,对于西部管道的土质环境及敷设方案,2月份停输72 h无输送危险;敷设间距为1.2 m时,成品油管道对原油管道停输温降的影响较小。计算中多次进行简化,对某些物性参数及地质气象等采用统计处理,均为一般性结果,需进一步掌握实测数据修正上述结论。
王乾坤等[9]以热油管道与输气管道和热油管道与冷油管道并行敷设为例,对比分析不同工况的热力分布情况。分析可知:两种敷设方式下,热油管道最大温差变化相差不大。但受输送介质物性和管径差异影响,冷油管道对热油管道温降的影响,在管距较小时,较输气管道对热油管道温降的影响要大,而在管距较大时要小。
对于管间热力影响,上述研究多采用数值模拟对管道及周围土壤温度场进行计算,对所建模型进行大量简化,模拟计算结果与实际有一定偏差,并且主要是研究原油管道和成品油管道同沟敷设,对输气管道和输油管道同沟敷设的研究则很少。
2.3 管道施工与维护
徐春明[10]详细叙述了西部原油成品油管道的爆破试验成果,标志着管道建设实施爆破技术向更规模、更科学的方向迈进,具有相当的权威性。由此引出对施工爆破间距的思考。他指出在管道设计中,应根据岩石的土石工程分级,进行精确计算,只要采取必要的爆破措施,爆破作业可以适当减小与已建管道的间距,且不会对管道安全产生威胁,由此可采用缩小石方段爆破间距的方法。
马学海等[11]以中卫—贵阳天然气管道与兰州—成都原油管道并行段为例,对并行管道保护措施进行研究,分析并行管道失效的原因及失效形式,从同沟敷设段设置、施工要求、预防第三方破坏、地质灾害治理等方面提出了安全措施,为其他并行管道设计提供了参考。
姜斌[12]针对某LNG天然气并行管道巷道穿越工程,通过对比分析目前三种主要的管道穿越巷道施工方法,提出了一种工序简单且成本较低的施工方案,对管道预制、巷道填沙、管口封堵、管道试压及巷道两侧封堵等进行了分析和阐述,强调了施工过程中需注意的事项,为今后巷道及隧道穿越积累了宝贵的施工经验。
张志强[13]结合西气东输二线工程,研究了在役管道近距离并行管沟的爆破施工,对爆破作业的方式选择、参数确定、技术措施和安全要求、爆破网路连接等爆破作业技术要领进行了总结,为今后类似爆破作业提供了有效的理论和实践参考。
以上研究主要针对并行敷设的具体施工和管线维护问题进行了分析和探讨,给出了一些合理的建议和应当注意的问题,提出了许多新的施工方法和保护措施,为今后油气管道并行敷设的施工和维护打好了基础。
3 存在的问题与发展趋势
我国学者与工程人员对管道并行敷设探索与研究后得出大量结论和成果。许多结论与成果被应用到工程建设(例如中卫—贵阳天然气管道、兰州—成都原油管道等)中,在实践中得到了检验,取得经济和社会效益的同时暴露出不足并逐渐得到补充和完善。
(1)油气管道并行敷设技术研究中,对管道安全间距的确定原则、管道热力影响分析及管道施工与维护方案等,考虑并不全面,许多因素的综合影响没有被考虑,一些结论是从单一角度研究后所得的成果。
(2)许多研究在建立模型后大量简化,例如将三维流动视为一维流动,将油品的各项参数视为某一截面上的平均值,等等。这使得所建模型与实际相差较大,得出的结论自然不能与实际完全相符。
(3)油气管道同沟敷设比单管敷设有显著的优势,其应用和研究也就更加受到人们的重视。目前,多数研究主要针对液液同沟敷设,而对气液或气气同沟敷设涉及并不多。输气管道一般压力较高,发生事故时对与其同沟敷设的管道有很大危害性,应对此作进一步的相关研究。
(4)多条油气管道并行敷设甚至同沟敷设时,由于各管道输送流体性质不同,其敷设位置关系及相邻管道间距的确定将会非常复杂,如何对其进行优化布局,亦将成为该领域的又一研究课题。
未来几年,我国油气管道建设将进入大发展时期,形成密集的油气输送管网。作为一项发展和完善中的管道技术,管道并行敷设技术将会在其不断的应用中突显出高效性、节能性以及环保性。随着对油气管道并行敷设技术的深入研究,并行管道技术在设计、施工和运行管理方面将会得到长足发展。
“时尚”与“工艺”并行 篇8
探究该学院珠宝首饰设计专业一直以来稳妥发展的根本原因，莫过于工艺实验教学体系的完善和技术实践的应用，金工基础工艺室、珠宝首饰工艺室、首饰珐琅与铸造工艺室、首饰精密仪器工艺室、珠宝鉴定实验室，构筑了学科坚实的工艺发展平台，使学生不仅在工艺实际操作中增强了设计实践的能力，更重要的是教师们对于金属锻造、镶嵌、铸造等工艺的科研成果，形成了行业内强劲的核心竞争力。这样的实验创新平台，吸引了珠宝行业在工艺制作以及设计开发上，向本专业寻求帮助。例如，2003年与施华洛世奇有限公司合作进行施华洛世奇珠宝ACESSERY的开发设计；2006年、2008年为爱慕内衣有限公司进行“爱慕金质镶宝石文胸”“爱慕铁质仿古束胸”的设计及研究合作。当设计华丽并且镶嵌宝石的金属胸衣穿在模特身上亮相“时装周”时，产生了强烈的视觉冲击力。首次全金属胸衣的打造引来行业赞叹一片。在这里，对金工技术的教学而形成的深度工艺开发，从而形成创新机制的作用，是显而易见的。另外，由于装饰专业在木纹金属、褶皱、锤压等手造表面装饰的设计及工艺的领先研究，使得教师们能自觉主动地、满怀信心地接受专业的挑战，因此受邀担任了多家国内顶级珠宝企业的设计及工艺顾司，并尝试在上述工艺中寻求设计的商业应用的值，与批量生产科学、合理地结合，并在市场中尝试推广。事实证明，技术深度研发的能力是完成上述课题的有力依托。对特定工艺技术探究能力的培养，还使教研室的老师们有能力先后承担了“唐代錾刻技法在现代金属工艺作品中的应用”、“铸胎珐琅工艺研究”、“宝石款式设计研究”、“藏族传统锤碟技术在现代金工教学中的应用”等以工艺研究为主的校内科研，并在深圳戴丽尔珠宝公司的资源支持下有实力组建“北服一戴丽尔珠宝设计研究所”，公司为该专业在工艺的创新优势“添砖加瓦”。
在传统工艺与现代设计的碰撞上，始终没有减弱其对于传统工艺文化的重视与实践，十分注重将民族、民间传统工艺注入实践教学。一方面大力拓展专业的国际视野、支持青年教师前往国外访问和培训，从而达到与先进零距离，同时又聘请苗族工匠走入实验课堂，展示素朴、纯真的制作工艺，以真情和和谐展示时尚之美。这些年来，教师们带着现代的思维和眼光去往少数民族地区进行田野式调查。与原始和本真相结台，在云南、西藏等地实地研究，记录了大量宝贵的苗族银饰制作工艺与藏饰制作工艺的实演过程，并应用于教学。通过工艺手段和教学实践表达现代与传统之间的传承与创新，而成果是国际化的。2007年，该首饰设计专业教师受到比利时皇家美术学院珠宝首饰与银器设计专业的邀请，进行中国传统民族工艺的讲座，将中国特有的魅力工艺传播给国外的同行。
在这里，对待民族文化，专业的作为不仅仅是传统工艺的研究与传承。当民族传统文化元素与现代设计在珠宝中交汇时，将会赢得更多。专业将传统切入现代的一贯核心指导思想也有动人的成果，如：2005年、2C07年连续两届的HRD国际钻饰设计大赛中，珠宝首饰设计专业的师生运用了诸多中国元素的设计，在国际设计舞台上赢得了盛赞：在2005年HRD国际钻饰设计大赛中，面对2000多名全球的竞争者，9件入围的中国作品设计者中有8位来自北京服装学院的师生，并以出众的设计理念与工艺获得“安特卫普城市奖”；在2007年的HRD比赛中，一件象征民族传统文化并镶嵌钻石的“肚兜”获得了“中西文化交流特别奖”，8件中国八围作品中有6件出自北京服装学院。由于北京服装学院的高入选率，使中国连续两次成为了入围比率最高的国家。
创建优质珠宝设计教育，不仅要促进硬件投入，而最重要的其实是软件建设。国际化教学和办学思路以及与现代设计潮流的交互，完全摈弃排他的狭隘情结。完全的开放心态，努力做一个地球人，中国的珠宝设计才能在走向未来中而不灭。借鉴西方的服饰教学体系和经验是本专业一贯强调的方面，扩展专业的国际化视野，积极搭建珠宝设计的国际化平台是专业办学的既定方针。自2004年，该学院聘请了国际著名金工专家、比利时皇家美术学院教授马可斯·德寇克先生为客座教授，共同进行关于世界最新珠宝工艺和现代珠宝设计教育思路的研究与探讨，在一些前缘的课题上，如《痕迹之相对于肌理》、《WABI SABI——设计师的禅意》、《头脑风暴法之于珠宝创意》、《钛与个性珠宝》等，大家都达成了思维上的共识。作为成果2006年8月首饰设计专业组织了以“有魅力的男人”为主题的国内有史以来第一届国际艺术珠宝展，诠释了与前卫零距离能达到的创新效果。
职级并行个人工作总结 篇9
本人自?年?月任正科级干部以来，先后担任?乡乡长、区物价局、统计局、发改局局长。在任职期间，我能加强学习、提升素质、立足岗位、认真履职、廉洁从政，较好地完成了以下工作：
一、抓学习提升，提高履职尽责能力
作为部门负责人，要带领全体干部完成好各项工作，需要有较强的预见性和前瞻性，知识更新、了解政策对我而言是必备的素质，显得尤为重要。为此，我能不断强化学习，树立正确的世界观、人生观、价值观，以党纪政纪条规为准绳，严格规范自己行为，提高拒腐防变能力。通过有针对性开展学习活动，创新理念、开拓进取、在推进科学发展上有新突破，联系群众、关注民生、在促进社会和谐上有新进展，求真务实、真抓实干、在增强“执行力”上有新提高。在依法行政能力和依法行政上有新提升。在拥护党的领导、廉洁从政、高效行政上有了新成效。
二、抓科学决策，落实岗位工作职责
任职以来，本人多数负责经济部门的工作，为准确把握宏观经济运行状况和全区经济运行走势，切实当好区委、区政府参谋助手。我始终坚持把调研分析工作常态化，把科学决策、民主决策贯穿工作的全过程，精心编制近、中、远期规划，精心安排工作，为区委、区政府各个时期的目标出主意、提建议、举措施。对区委、区政府部署的各项工作能不折不扣、全力以赴地完成。在工作中能主动适应新常态应对新挑战，通过抓制度创新、抓机制政策、抓队伍建设、抓难题突破，实现经济提速发展，经济总量扩张，有效投资增长，重点产业突破，产业结构优化，民生工程推进。为推动？科学发展、跨越发展，做大市区经济发挥应有的作用。
三、抓规范管理，确保服务提质增效
为企业、群众提供便捷、优质的服务，是地方经济社会发展的要求，我顺利服务对象的要求，着力在优化环境、减化审批环节上下功夫，狠抓单位内部的规范管理。一是进一步提高工作效率。对符合政策、手续齐全的项目，做到即来即办；对条件成熟、资料尚不齐全、项目建设符合国家产业政策和发展方向的项目，率先开展“容缺审批”。二是优化项目审批环境。对属区内审批的事项，在依法依规前提下指导项目业主交叉推进前期工作，开通绿色审批通道，缩短审批时间，积极帮助解决项目业主和基层反映的困难和问题；对需报请省、市审批的事项，及时审核转报，做好汇报沟通和跟踪促批工作，为项目建设营造良好环境。三是放宽项目投资政策。落实鼓励和引导民间投资健康发展的有关政策措施，按照“非禁即入”原则，大力吸引民间资本进入城乡基础设施建设领域；研究推出一批重点项目向社会公开推介，吸引有实力的企业特别是民营企业通过独资、合资或控股参股以及BOT等方式参与建设和运营。自觉践行、依法履职，提高服务实效。
四、抓机制完善，强化勤政廉政建设
1.认真落实党风廉政建设责任制，认真履行“一岗双责。”制定了《实行党风廉政建设责任制实施意见》，完善了党建和 党风廉政建设工作领导小组，制定了《？区发改局党建工作计划》、《？区发改局党风廉政建设工作意见》；按时召开了专题工作会议，结合发改工作职责，重点强调了发改局党建和党风廉政建设目标责任。
2.着力解决廉洁从政方面存在的突出问题。一是深入治理工程建设领域问题。未存在以备案代替核准等问题。二是狠抓干部队伍廉政建设，要求全局干部职工认真遵守八项规定，认真执行党员干部廉政准则。三是抓好自身廉洁自律。在工作中，能严格按照党员的标准，规范言行。以自身模范遵守各项制度，带领全局干部廉洁从政。
五、抓准当前，认真完成工作
2015年是“十二五”的收官之年，按区委、区政府的要求，认真完成工作目标。
在计划规划工作方面：一是做好计划的编制和落实。认真编制我区2015年国民经济和社会发展各项预期目标的分解工作。加强经济指标监测，做好经济运行分析工作，开展经济形势分析、预测和计划执行情况的跟踪与调研，及时掌握经济运行动态和计划执行中出现的问题、困难，提出对策和建议，供区领导决策。二是抓好“十三五”规划编制工作。经多次征求意见建议和研究修改，现提交人大审议。三是抓好“十三五”项目策划。区“十三五”规划项目147项，其中申报省、市“十三五”规划重点项目7个大类73个项目，总投资695.4亿元，“十三五”期间计划投资465.8亿元。
在重点项目工作方面：一是抓好省、市级重点项目建设。10个项目列入省级重点建设项目，已累计完成投资21.17亿 元，占年计划的105.6%。二是全力推进重点领域及重点项目工作。制定《项目管理协调推进机制》，全年重点实施项目77个，总投资471.9亿元，完成投资77.06亿元。三是贯彻落实“三比一看”活动。制定具体操作办法，细化活动的主要任务、具体指标、工作措施和推进进度。四是牵头组织福建“6.18”项目成果交易会。共促成项目对接51项，总投资11.69亿元；征集技术难题和技术需求10个；5家企业的产品参加三明馆展示；邀请高校专家、教授11人；完成2个典型对接项目。
在积极争取资金工作方面：全年申报争取资金项目10项，拟争取资金2425万元，获批项目7项，下达资金886万元。共策划基金储备项目58个，总投资330亿元，2015年已争取建设基金3.02亿元。
在项目报批工作方面：累计审批机关、事业单位及国有企业固定资产投资项目立项、可研、初设共35项，总投资20.75亿元；核准不使用政府投资项目1项，投资0.1亿元；核准项目招投标事项34项，投资12.82亿元；不使用政府性资金企业、组织投资建设项目备案20项，总投资27.68亿元。
六、存在问题
本人履职过程中，较好地完成了各项工作任务，但是与组织要求仍存在差距，主要表现在：一是规划的编制和实施还有差距。我区“十二五”规划经济指标完成情况良好，而社会事业项目建设相对滞后。二是经济监测分析还有待加强。经济形势分析是把握经济脉动，及时发现、化解经济运行中的问题，促进经济持续稳定健康发展的有效手段，也是我局 重要职能。但经济分析只停留在数据分析层面上，缺乏深入实际调研，分析的针对性、预见性不够，提出的对策措施的可操作性不能满足实际需求，与当好区委、区政府参谋助手要求还有差距。三是争取扶持资金仍有提升空间，不能惠及所有符合条件建设项目。这些缺点，都有待于在今后的工作中不断加强，提升工作成效。
并行量子进化算法的研究与实现 篇10
进化计算是一类模拟生物进化过程与机制求解问题的自组织、自适应人工智能技术,进化算法[1,3,5,6,8]是模拟自然进化过程而产生的一类随机搜索技术,已在人工智能、神经网络及众多的工程应用领域中显示了其解决复杂问题的特别能力。笔者也曾对算法进行改进,提出基于免疫原理的量子进化算法[2](MQEA),并基于Markov随机过程理论,证明了此算法的收敛性。
但无论如何对于大规模或超大规模的求解任务,串行进化算法显然力不从心。进化算法具有天然的并行性,非常适合于在大规模并行计算机上实现,而大规模并行计算机的日益普及,为并行进化算法PEA(Parallel Evolutionary Algorithm)奠定了物质基础。目前典型的并行进化算法主要有全局、粗粒度和细粒度等几种.近些年,许多学者在这方面做了大量研究[4,7]并取得了可喜的进展。然而,如何突破通信瓶颈,充分发挥硬件资源,提高算法性能以及如何使并行进化算法具有更好的可扩展性等问题依然困扰着并行进化算法的进一步发展。
本文分析讨论了并行进化模型理论及性能,将量子的多宇宙特性和进化算法相结合,提出了基于学习的多宇宙并行免疫量子进化算法,算法中将种群分成若干个独立的子群体,称为宇宙。并给出了多宇宙的并行拓扑结构,提出了宇宙内采用免疫量子进化算法,宇宙之间采用基于学习的移民和模拟量子纠缠的交互策略进行信息交换。即在多宇宙并行结构中,宇宙中个体向着各自的目标演化,宇宙之间采用基于学习机制的移民和模拟量子纠缠的交互策略交换不同进化环境下的优秀个体和优秀模式,这样能提高种群多样性有效克服早熟收敛现象,使得搜索效率和搜索能力得到更进一步提高。我们用典型的测试函数验证了算法的并行效果。
1 并行计算模型及理论
使用并行计算机解决一个应用问题时,并行算法的设计是非常重要的。而并行算法最终要成为一个由程序实现的结构依赖的算法,就特别需要一个抽象的并行计算机结构作为研究高效的结构依赖性算法的基础,以保证并行算法适应于广泛的并行计算机结构,并能够依照抽象的结构分析并行算法的效率,以及指导与并行机结构相匹配的并行算法的设计。并行计算模型就是为并行算法的设计、分析而研究出的并行计算机的抽象结构。
当前对进化计算所进行的理论研究工作主要包括如下几类:表示理论、操作子理论、结构化算法、收敛性理论、适应值景象理论、一致性理论、工作模型理论和物种形成理论与小生境,其中,结构化算法、一致性理论与工作模型理论和并行进化计算直接相关。无论是串行算法还是并行算法,计算复杂性都是算法效率的度量尺度,是评价算法优劣的重要依据。一个算法复杂性的高低体现在运行该算法所需要的计算机资源的多少上面,所需的资源越多,算法的复杂性越高;反之,所需的资源越少,则算法的复杂性越低。下面我们介绍度量并行算法性能的一些基本概念:算法复杂度、加速比和效率等。
1) 运行时间
定义1 并行算法的运行时间是指算法在并行计算机上求解一个问题所需的时间。即表示算法开始执行到执行结束的这一段时间。如果多个处理机不能同时开始或同时结束时,则算法的运行时间定义为:从最早开始执行的处理机开始执行算起直到最后一台处理机执行完所经过的时间。
2) 加速比和效率
并行加速比是表示采用多个处理器计算速度所能得到的加速倍数。设tseq表示用串行机求解某个计算问题所需的时间,tp是用P个处理器求解该问题所需的时间。
定义2 并行加速比Sp=tseq/tp,这里tseq是表示用串行机求解该问题所需的时间。并行程序的效率定义为:Ep=Sp/p,其中P为处理器个数,加速比Sp接近P时,效率易接近于1,影响并行效率的因素很多。
2 并行免疫量子进化算法研究
MQEA引入了量子比特的概率描述和量子旋转门演化机制,通过应用免疫算子能有效地提高算法的运算效率,但MQEA并没有利用生物界物种演化的并行及小生境特点。本文提出了多宇宙并行免疫量子进化算法(MPMQEA)。MPMQEA采用多宇宙并行结构,不同的宇宙向着各自的目标演化,宇宙之间采用基于学习的移民和模拟量子纠缠的交互策略交换信息,具有比MQEA 更快的收敛速度。
2.1 多宇宙并行拓扑结构
并行算法的基本思想是将一个复杂任务分解为多个较简单的子任务,然后将各自任务分配给多个处理器并行执行求解.PEA的三种基本模型:全局并行模型、粗粒度模型和细粒度模型。MQEA 的内在并行性使得它特别适合粗粒度的并行计算。粗粒度模型又称作分布式模型或孤岛模型.是目前最流行的一种并行进化算法.它将整个种群划分为多个子种群,每个子种群独自运行一个串行进化算法。在每个子种群内部进行选择、交叉、变异等遗传操作,且每经过一定遗传代数再在各子种群间交换优秀个体(迁移算子)来丰富各子种群的多样性,减小了未成熟收敛的可能性。
在PEA中,一个重要问题是如何降低通信开销,包括:1)迁移率的确定;2)拓扑结构的确定;3)迁移间隔,表示两次迁移之间间隔的演化代数;4)迁移策略。这4个主要参量对迁移的效果和性能起到不同程度的作用,共同决定了迁移算子的行为特性。其中拓扑结构对并行遗传算法的整体性能是非常重要的,它控制着优质遗传信息在各个子种群中的传播方式和速度,也就影响了整个算法的收敛速度。许多学者试图通过比较在不同的拓扑结构上并行进化算法的实验结果寻求算法性能的提升[7]。粗粒度模型中,采用随机选择方式来进行岛屿之间的迁移缺乏一定的导向,不利于各岛屿向着自己最有利的方向发展。
本文采用改进的粗粒度模型,如图1所示。在各宇宙中选择一虚拟服务器,称为master种群,其余处理器称为slave种群,master种群保存各slave种群中的优秀个体。slave种群和master种群间迁移优秀个体,形成星状结构,而各宇宙的master服务器以环状相连,这样可以有效减少在各宇宙间的通信开销。特别是基于学习的个体迁移能引导各宇宙向着自己最有利的方向发展。
2.2 多宇宙之间信息的交换
本文采用基于学习的移民(图2)和模拟量子纠缠的交互两种策略来实现多宇宙之间信息的交换。 通过各宇宙之间的移民和交互,使得一个宇宙内的信息发生变化,能迅速引起其他宇宙的信息发生变化。
2.2.1 宇宙间学习算子
宇宙间学习算子是通过控制slave种群内部部分个体对master种群的全局最优模式的学习来实现的。基于学习的个体迁移策略,能根据种群的平均适应度调节学习频率。通过slave种群向master种群迁移最优个体以及低平均适应值的slave种群向master种群的优秀模式学习加快了算法的收敛进程。考虑到算法本身的仿生学特征,利用生物学的观点解决群间学习频率的选取问题。当一个种群的平均适应度较低时,该种群为了赶超其他种群,应更有必要向优秀模式学习,因此设定低平均适应度的种群的群间学习频率高。
宇宙间学习操作算法如下:
1) 生成[0,1]之间的随机数rand,如果rand<Ps(Ps为slave种群的学习频率),则执行下面的操作;
2) 向master发送宇宙间学习请求,在可能的情况下获取master上的全局最优模式;
3) 计算宇宙中个体的适应度,并调整Ps,Ps可如下计算:
maxfitness,minfitness,avefitness分别为宇宙中的最大适应度,最小适应度,平均适应度,μ为调整系数,一般取1.0。
2.2.2 种群交互
在MPMQEA 中最能体现各宇宙结构信息的是各宇宙的演化目标。于是我们提出了一种种群交互操作。通过在两宇宙之间暂时交换各自的演化目标,使得本宇宙的结构信息有效地传递给另一参加交互的宇宙,并对对方宇宙的演化方向产生影响,同时本宇宙也从对方宇宙的演化目标中获得对方的演化信息。具体实现如下:
(1) 按确定的选择概率从宇宙中选取若干个体;
(2) 再随机选取若干其他宇宙,分别以各宇宙的演化目标作为若干个体当前的演化目标,对个体进行一次量子旋转门演化操作;
(3) 重复(1)和(2) 操作,直至全部宇宙都进行量子纠缠交互操作。
移民操作和量子交互操作都可实现宇宙间信息的交互,但两者侧重点不同。前者是将最佳个体按确定的拓扑结构和移民策略,在各宇宙中传递;后者是将各宇宙的演化目标通过量子交互的方式进行交互。 两者相辅相成,使得整个系统的收敛速度加快,运算效率提高,且能有效地避免早熟收敛。
2.3 多宇宙并行免疫量子进化算法的算法流程
MPMQEA算法的具体步骤如下:
1.初始化各宇宙中的所有子种群:按照宇宙的数目将整个种群分成若干个子种群,并将所有的子种群进行初始化。
2.选择一master种群作为虚拟主服务器,其余种群为slave种群。
3.进入循环:
(1) 每个子种群单独进化若干代。
(2) 在master种群和slave种群之间执行基于学习的移民,在宇宙间执行模拟量子纠缠的交互。
(3) 重新循环,直至规定的遗传代数或演化目标。
MPMQEA所需的种群规模小,只需在master种群和slave种群间迁移最佳个体,从而通信开销很小,master种群能及时获得全局最佳个体。若计算规模大可以选择多个master种群,各master种群间以环形结构相连,master种群中可再选择一种群作为虚拟主服务器,以交换和保存各master种群中的最优个体。slave种群需要学习时可获取此master种群中的最优个体。
3 实验结果及分析
本文选取了Ackley函数f1,对多宇宙并行免疫量子进化算法(MPMQEA)的并行性能进行测试。
f1(x1,x2)
c1=20 c2=0.2 c3=20 e=2.71282
f1是一个多峰值函数具有许多的局部极小点,其中只有一个是全局极小点,全局极小值为f(0,0)=0。利用传统的优化方法往往容易陷人局部最优,因此该函数成为进化算法能否实现全局最优搜索的测试函数。局域网的普及为并行性能的测试提供了平台,我们将种群分成若干子群,每个子群在局域网的一台PC机上运行,表1为实验结果。
由表1 可以看出多个子群并行执行可显著减少执行时间,例如:3个结点比一个结点的总执行时间减少43秒,但是当子群数目继续增加时,执行时间几乎不再减少,例如:8个结点比4个结点的总执行时间仅仅减少2秒,因为子群数目太多则结点间的通信代价会急剧增加。实验表明子群数目一般为3至5个效率较高。
4 结束语
分析讨论并行进化模型理论及性能,结合笔者曾经提出的基于免疫原理的量子进化算法,又设计了多宇宙并行免疫量子进化算法(MPMQEA),MPMQEA所需的种群规模小、收敛速度快、运算效率高且能有效地避免早熟收敛,基于学习的移民和模拟量子纠缠的交互策略导致通信开销很小。我们用典型的测试函数验证了它的并行性能。接下来要进一步充分挖掘和利用量子的并行机制,探索更高效合理的并行进化模型,研究其中参数(包括子群数目)设置的合理性。
摘要：分析讨论并行进化模型理论及性能,提出了基于学习的多宇宙并行免疫量子进化算法,算法中将种群分成若干个独立的子群体,称为宇宙。并给出了多宇宙的并行拓扑结构,提出了宇宙内采用免疫量子进化算法,宇宙之间采用基于学习的移民和模拟量子纠缠的交互策略进行信息交换。这样能提高种群多样性,有效克服早熟收敛现象。算法综合了量子计算的天然并行性和免疫算法的充分自适应性,它比传统的进化算法具有更好的种群多样性,更快的收敛速度。通过并行实验验证了该算法的优越性。
关键词：并行进化模型,量子进化算法,免疫算子,交叉变异
参考文献
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