N-body simulation for self-gravitating collisional systems with a new SIMD instruction set extension to the x86 architecture, Advanced Vector eXtensions

We present a high-performance N-body code for self-gravitating collisional systems accelerated with the aid of a new SIMD instruction set extension of the x86 architecture: Advanced Vector eXtensions (AVX), an enhanced version of the Streaming SIMD Extensions (SSE). With one processor core of Intel Core i7-2600 processor (8 MB cache and 3.40 GHz) based on Sandy Bridge micro-architecture, we implemented a fourth-order Hermite scheme with individual timestep scheme (Makino and Aarseth, 1992), and achieved the performance of ∼20 giga floating point number operations per second (GFLOPS) for double-precision accuracy, which is two times and five times higher than that of the previously developed code implemented with the SSE instructions (Nitadori et al., 2006b), and that of a code implemented without any explicit use of SIMD instructions with the same processor core, respectively. We have parallelized the code by using so-called NINJA scheme (Nitadori et al., 2006a), and achieved ∼90 GFLOPS for a system containing more than N = 8192 particles with 8 MPI processes on four cores. We expect to achieve about 10 tera FLOPS (TFLOPS) for a self-gravitating collisional system with N ∼ 10⁵ on massively parallel systems with at most 800 cores with Sandy Bridge micro-architecture. This performance will be comparable to that of Graphic Processing Unit (GPU) cluster systems, such as the one with about 200 Tesla C1070 GPUs (Spurzem et al., 2010). This paper offers an alternative to collisional N-body simulations with GRAPEs and GPUs.     

Relationship between pulse width and energy in GRB 060124: from X-ray to γ-ray bands

GRB 060124 is the first event that both prompt and afterglow emission were observed simultaneously by the three Swift instruments. Its main peak also triggered Konus-Wind and HETE-II. Therefore, investigation on both the temporal and spectral properties of the prompt emission can be extended to X-ray bands. We perform a detailed analysis on the two well identified pulses of this burst, and find that the pulses are narrower at higher energies, and both X-rays and γ-rays follow the same w–E relation for an individual pulse. However, there is no a universal power-law index of the w–E relation among pulses. We find also that the rise-to-decay ratio r/d seems not to evolve with E and the r/d values are well consistent with that observed in typical GRBs. The broadband spectral energy distribution also suggests that the X-rays are consistent with the spectral behavior of the γ-rays. These results indicate that the X-ray emission tracks the γ-ray emission and the emissions in the two energy bands are likely to be originated from the same physical mechanism.     

基于离散元方法对走滑拉分盆地演化及次级断裂扩展过程研究

拉分盆地是一种与走滑断裂带密切相关的特殊拉张构造,因其重要的构造意义,及其与火山活动、中小地震群集、特殊的成矿作用间的伴生关系而受到研究者的高度重视。关于拉分盆地的形成演化过程,已有较多的研究成果,但是由于研究手段的限制,缺少对盆地演化中次级断裂扩展过程的研究。基于离散元的数值计算方法是研究断裂扩展方式的理想方法。本文采用基于离散元的颗粒流方法,揭示纯走滑拉分盆地发育过程中的断裂扩展和连接过程,为拉分盆地演化机理和断裂扩展提供新的研究方法。同时,根据主走滑断层与块体运动方向的夹角不同,建立不同的张扭性拉分盆地模型,系统研究张扭性盆地的断裂扩展和演化机理。将上述理论研究结果与死海盆地等经典拉分盆地实例相结合,探讨了死海盆地、土耳其Cinarcik盆地、哥伦比亚El Paraiso盆地等的形成演化机理和断裂扩展方式。      

基于GIS的承德乡村地名文化景观空间分布特征

将承德地区乡村地名作为离散点,以GIS中移动搜索法的点距离空间平滑分析法为支撑,从地理区域这一角度分析地名文化景观空间分布特征。研究发现：承德地区自然类景观,以“山”、“水文”、“动植物”命名的地名分布主要位于中低海拔高度的平坦地区;承德地区乡村地名文化景观划分为军事活动类、经济活动类、房屋建筑类、美愿与纪念类、满蒙少数民族语言及方言类,其空间分布特征与当地历史时期的军事、生产生活、社会变迁的相对频繁程度以及人口稠密情况基本上相符合。     

京津冀国家级经开区地位作用评估

从科技引领、产业支撑、经济带动3个维度构建京津冀国家级经开区地位作用的指标评估系统,运用全排列多边形综合图示法,测度2011~2014年京津冀13个国家级经开区的地位作用及演化趋势。研究表明,京津冀各经开区发展不断优化,逐步进入“深度调整、转型升级”的新阶段;各经开区发展各有千秋、各有短板,初步形成“差异化、非均衡化”的发展格局;各经开区发展差距逐渐缩小,初步呈现“全面崛起、协同并进”发展趋势;各经开区发展指数和位序将会不断调整,但总体发展格局不会太大改变。研究发现,京津冀经开区也面临一些突出问题,如资源集约利用不高,产业转型升级缓慢,企业创新动能不足,区域发展差距悬殊。为此,应激活企业创新活力,增强科技引领能力;促进产业集群集约发展,加快经开区转型升级;培育经济增长新动力,发挥区域带动作用。     

基于MODE对模式预报强风风场的检验分析

基于专业气象服务领域十分关注的模式强风预报性能的客观检验和致灾性强风预警服务效果的合理性判别问题,利用一次强风过程对电网专业气象预警服务效果的检验示范,探讨基于目标(面向对象)的诊断检验方法(Method for ObjectBased Diagnostic Evaluation,MODE)对强风事件检验的适用性。通过对强风空间检验的各个关键参数的选择确定、匹配分析,发现:(1)MODE检验的卷积半径、诊断量权重和匹配阈值等参数的选择,将影响检验目标的适度聚焦和误差表达的客观性,因此需要综合考虑预报和实况场的水平分辨率、用户对该类强天气预报误差的空间和时间冗余度等;(2)MODE检验可较好地量化给出模式预报的整体效果,包括:强风落区的范围大小和位置偏差、强风过程的时间相位差等,从而可量化判别出模式在各个时刻的空报和漏报区域以及对强风过程移动速度和生命周期长度的预报性能。     

Kalman滤波方法在黑河出山径流年平均流量预报中的应用

应用Kalman滤波方法,以流域平均降水量、气温、太阳黑子相对数及莺落峡站6年显著周期序列等为控制参数,对黑河出山径流年平均流量的预测问题进行了初步研究和探讨。     

气球施放安全与风险评估方法初探

根据有关法律、法规,阐述了气球施放安全与风险评估的必要性,并结合工作实际,介绍气球施放安全与风险评估应包括的主要内容和具体的操作流程。研究结果认为,适当而足够的风险评估方法应包括6个方面的内容：一是识别所有的危险源;二是评估事故出现的机会和几率;三是对事故可能引发的后果进行分析、分级;四是判断风险是否可以被容忍,辨别事关重大的风险;五是如果风险或潜在后果不可以被容忍的话,辨别出必须做些什么,如何落实防范风险措施;六是为制定在一段相当的时期内保持有效的控制方法提供依据,对不能通过控制活动降低事故发生几率的,依法对气球施放申请作出不批准的决定。     

大地电磁测深二维地形影响及其校正方法研究

采用有限元法实现ＭＴ二维模型的正演模拟,将地形条件下的二维地电模型的ＭＴ响应分解为地形引起的畸变场和与测点高程位置有关的稳定场两部分进行分析。用有限元法模拟二维地形条件下地电结构的ＭＴ 响应和纯地形的ＭＴ响应,采用比值法消除地形引起的干扰场,然后,将消除地形影响后的视电阻率值通过延拓方法获水平地形条件下二维地电结构的视电阻率分布,完善大地电磁测深视电阻率曲线的地形校正。     

激发极化法在石英脉型金矿探测中的应用

利用激发极化法中的视电阻率ρｓ参数确定石英脉的分布范围和利用视幅频率Ｆｓ参数进一步区分石英脉中的黄铁矿化程度及其类型,达到间接探测金矿的目的,效果显著。