導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇超級(jí)計(jì)算機(jī)技術(shù)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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而在國(guó)際創(chuàng)新大會(huì)展廳中，最搶人眼球的莫過(guò)于IBM公司展臺(tái)上那臺(tái)比人還高的黑色大柜子―藍(lán)色基因超級(jí)計(jì)算機(jī)的一個(gè)機(jī)架結(jié)構(gòu)，吸引了很多人前去觀看。

藍(lán)色基因系統(tǒng)是由大量運(yùn)算節(jié)點(diǎn)組成，將1024個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)（內(nèi)含2顆PowerPC嵌入式處理器）放在單一機(jī)架內(nèi)進(jìn)行密集封裝而成。

藍(lán)色基因最高可以擴(kuò)充到65,536個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)（共計(jì)131,072顆處理器），即64個(gè)機(jī)架，其峰值速度可達(dá)到367萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算速度。

在全球最著名的超級(jí)計(jì)算權(quán)威機(jī)構(gòu)TOP500榜單上，IBM的藍(lán)色基因/L憑借空前的可持續(xù)計(jì)算性能，以每秒鐘280.6萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算速度奪得冠軍位置。

“IBM一直致力于用創(chuàng)新技術(shù)推動(dòng)行業(yè)發(fā)展，從藍(lán)色基因超級(jí)計(jì)算系統(tǒng)性能的空前提升，可以看到IBM如何推動(dòng)超級(jí)計(jì)算領(lǐng)域的高速發(fā)展，甚至推動(dòng)人類(lèi)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。藍(lán)色基因超級(jí)計(jì)算系統(tǒng)在TOP500排行榜上占有19個(gè)席位?！盜BM負(fù)責(zé)技術(shù)戰(zhàn)略和創(chuàng)新的全球副總裁Irving Wladawsky-Berger博士介紹。

Irving Wladawsky-Berger博士同時(shí)也坦言，對(duì)于IBM來(lái)說(shuō)，藍(lán)色基因并不是一項(xiàng)革新技術(shù)，而是逐漸演進(jìn)而成的?！罢嬲母镄录夹g(shù)應(yīng)該是能夠廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域?！?/p>

目前，藍(lán)色基因有些領(lǐng)域已經(jīng)有成功地應(yīng)用，包括:

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【關(guān)鍵詞】監(jiān)控系統(tǒng);網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);PLC;改進(jìn)

引言

潮州供水樞紐工程位于韓江流域下游東、西溪河段內(nèi)，壩址距潮州市約3.8km，壩址控制集水面積29084km2，潮州供水樞紐電站為河床式水電站，分為東、西溪電站。東溪電站裝機(jī)容量2×9MW，西溪電站裝機(jī)容量2×14MW，總裝機(jī)容量為46MW，機(jī)組為燈泡貫流式。水庫(kù)正常蓄水位10.5米（珠基），最低運(yùn)行水位8.5米（珠基）。年設(shè)計(jì)發(fā)電量為20812萬(wàn)kWh，潮州供水樞紐工程四臺(tái)機(jī)組于2006年1月正式投入運(yùn)行。

東、西溪兩電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)按“無(wú)人值班（少人值守）”原則設(shè)計(jì)[1]，采用分層分布式結(jié)構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)分為集控中心、電站分中心和電站現(xiàn)地控制單元三層。控制的優(yōu)先權(quán)為：電站現(xiàn)地控制單元最高，電站分中心與集控中心次之，兩者控制優(yōu)先權(quán)相同。集控中心負(fù)責(zé)東、西溪兩座電站及水利樞紐其它設(shè)備的集中監(jiān)視與控制。集控中心通過(guò)專(zhuān)用光纖以太網(wǎng)與東、西電站監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)相連，完成監(jiān)視及控制數(shù)據(jù)的交換，實(shí)現(xiàn)東、西溪電站數(shù)據(jù)集中采集與集中控制。

集控中心設(shè)在綜合辦公大樓集中控制室內(nèi)，電站分中心和電站現(xiàn)地控制單元設(shè)在電站廠房?jī)?nèi)。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用南瑞水利水電技術(shù)分公司的EC2000系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)控制單元LCU采用南瑞水利水電技術(shù)分公司SJ-500型微機(jī)監(jiān)控裝置，LCU核心控制器采用西門(mén)子S7-300系列PLC（CPU 315-2DP），輔機(jī)控制柜核心控制器采用西門(mén)子S7-200系列PLC（CPU 226）。

1.計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)概述

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

集控中心監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)主要由兩臺(tái)冗余操作員工作站、兩臺(tái)冗余攔河閘操作員工作站、兩臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器及一套磁盤(pán)陣列、一臺(tái)網(wǎng)管服務(wù)器、一臺(tái)工程師培訓(xùn)工作站、一臺(tái)通信工作站、一臺(tái)攔河閘通信機(jī)組成。集控中心配置兩臺(tái)冗余的赫思曼工業(yè)交換機(jī)，各上位機(jī)配置雙網(wǎng)卡分別與兩臺(tái)交換機(jī)連接，構(gòu)成雙星型以太網(wǎng)。東、西溪電站各配置1臺(tái)赫茲曼工業(yè)交換機(jī)，通過(guò)專(zhuān)用的單模光纖網(wǎng)絡(luò)與集控中心交換機(jī)連接。東、西溪電站分中心各配置1臺(tái)主機(jī)兼操作員工作站，分別負(fù)責(zé)東、西溪電站內(nèi)設(shè)備的監(jiān)視與控制。集控中心及電站分中心均配置UPS裝置，為上位機(jī)系統(tǒng)各計(jì)算機(jī)提供不間斷電源，以確保在廠用電源消失時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。集控中心、電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)化圖如圖1所示。

電站現(xiàn)地控制單元層由兩套機(jī)組LCU和一套公用LCU組成。各LCU均配置百兆以太網(wǎng)模塊，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)雙絞線接入設(shè)在電站內(nèi)的工業(yè)交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)與集控中心及電站分中心上位機(jī)的高速通信;CPU自帶DP總線接口，機(jī)組LCU通過(guò)PROFIBUS總線與電站技術(shù)供水、油壓裝置等輔機(jī)LCU（采用S7200 PLC）通信，公用LCU通過(guò)PROFIBUS總線與高低氣機(jī)、消防系統(tǒng)等輔機(jī)LCU通信;LCU配置1塊串口通信模件及1套SJ30通信管理裝置，通過(guò)SJ30通信裝置與調(diào)速器系統(tǒng)、微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)、溫度巡檢儀SJ40C等進(jìn)行通信;PLC通過(guò)自帶的串口與觸摸屏進(jìn)行通信。電站現(xiàn)地控制單元層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.2 系統(tǒng)主要功能

集控中心上位機(jī)：

數(shù)據(jù)服務(wù)器及其磁盤(pán)陣列：實(shí)現(xiàn)電站、攔河閘監(jiān)控系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理。

電站操作員工作站：實(shí)現(xiàn)東、西溪電站全廠設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)視與控制調(diào)節(jié)。

攔河閘操作員工作站：實(shí)現(xiàn)東、西溪攔河閘的運(yùn)行監(jiān)視與控制調(diào)節(jié)。

工程師培訓(xùn)工作站：進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)培訓(xùn)、演示及系統(tǒng)維護(hù)。

通信工作站：負(fù)責(zé)與電力調(diào)度通信、模擬屏通信、攔河閘通信機(jī)通信。

網(wǎng)管服務(wù)器：負(fù)責(zé)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)以太網(wǎng)的管理，并預(yù)留web功能接口。

攔河閘通信機(jī)：實(shí)現(xiàn)與電站監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)、水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)的通信（采用101通信規(guī)約），將攔河閘開(kāi)度等參數(shù)送至電站監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)，將攔河閘開(kāi)度、閘前、閘后水位等運(yùn)行參數(shù)送給水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)。

電站分中心上位機(jī)：

電站操作員工作站：分別實(shí)現(xiàn)本電站全廠設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)視與控制調(diào)節(jié)，歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與查詢(xún)。

圖2 改造前東/西溪電站現(xiàn)地監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.3 系統(tǒng)配置

（1）集控中心監(jiān)控系統(tǒng)

主要包括2臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器型號(hào)為DELL PowerEdge 2850;2臺(tái)操作員站、1臺(tái)工程師培訓(xùn)工作站、1臺(tái)通信工作站、1臺(tái)網(wǎng)管服務(wù)器型號(hào)均為為 DELL 370;2臺(tái)中心交換機(jī)型號(hào)為赫茲曼MACH 3000。

監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用南瑞水利水電技術(shù)分公司自主開(kāi)發(fā)的EC2000專(zhuān)用監(jiān)控軟件。

（2）電站分中心監(jiān)控系統(tǒng)

主要包括1臺(tái)操作員工作站型號(hào)為DELL 360MT，1臺(tái)操作員工作站型號(hào)均為 DELL 370，1臺(tái)中心交換機(jī)型號(hào)為赫茲曼MS2108-2。

監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用南瑞公司自主開(kāi)發(fā)的EC2000專(zhuān)用監(jiān)控軟件。

（3）電站現(xiàn)地控制單元LCU

主要包括2套機(jī)組LCU、1套開(kāi)關(guān)站及公用LCU。LCU核心控制器采用西門(mén)子S7-300系列PLC[3]，觸摸屏采用Proface 10.4’液晶觸摸屏，其它還包括交直流雙供電裝置、交流采集裝置、溫度巡檢裝置、同期裝置、SJ30通信裝置等智能設(shè)備。

（4）輔機(jī)和公用設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)：

主要包括技術(shù)供水、滲漏排水、消防供水、空壓機(jī)等系統(tǒng)控制柜。控制柜核心控制器采用西門(mén)子S7-200系列PLC，人機(jī)界面采用WEINVIEW 5.7’液晶觸摸屏，其它還包括雙回路供電裝置、中間繼電器、電機(jī)啟動(dòng)設(shè)備等。

2.計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)目前存在的問(wèn)題

潮州供水工程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)自2004年開(kāi)始實(shí)施到2006年完成現(xiàn)場(chǎng)投運(yùn)，并于2008年完成最終驗(yàn)收。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的順利投運(yùn)為電站安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障，提高了電站的綜合管理水平、大大降低了人員成本。至今系統(tǒng)已投入運(yùn)行近7年，由于投運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)及當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)也暴露了一些問(wèn)題，主要有：

圖3 事故停機(jī)回路圖

2.1 東、西溪電站分中心上位機(jī)配置問(wèn)題

工程實(shí)施初期，為節(jié)省工程投資，東、西電站分中心均只配置1臺(tái)上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)本站內(nèi)所有設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)視與控制。一旦計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，對(duì)電站運(yùn)行造成一定的影響。由于集控中心與東溪、西溪電站距離較遠(yuǎn)，目前運(yùn)行方式為集控中心設(shè)置兩人值班，東溪、西溪現(xiàn)地控制室各設(shè)置一人值班，在現(xiàn)地控制室實(shí)現(xiàn)互相監(jiān)視對(duì)側(cè)電站信息可以加強(qiáng)監(jiān)盤(pán)，值班人員能相互提醒，實(shí)時(shí)掌握東、西溪電站信息;且當(dāng)集控中心監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，仍能實(shí)現(xiàn)東、西溪電站實(shí)時(shí)監(jiān)視、數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)，提高電站運(yùn)行的安全性。

2.2 東、西溪電站事故停機(jī)回路問(wèn)題

由于系統(tǒng)投運(yùn)階段，因PLC開(kāi)入模件配置數(shù)量限制，機(jī)組事故停機(jī)啟動(dòng)信號(hào)采用并接的方式接入PLC，如機(jī)組所有軸承溫度過(guò)高信號(hào)并接為一個(gè)總溫度過(guò)高事故信號(hào)（如圖3所示），不利于故障分析，比如西溪電站就出現(xiàn)過(guò)溫度過(guò)高導(dǎo)致常規(guī)回路事故停機(jī)時(shí)，由于各個(gè)軸承溫度采用并聯(lián)方式接至一個(gè)總信號(hào)繼電器（軸承溫度過(guò)高），因此，當(dāng)此信號(hào)動(dòng)作時(shí)，卻無(wú)法及時(shí)查找出具體是哪個(gè)軸承溫度告警信號(hào)引起的。

2.3 高位水池水位控制問(wèn)題

高位水池?zé)o法實(shí)時(shí)監(jiān)視水位，只靠浮球式開(kāi)關(guān)接點(diǎn)控制水泵的啟停。如果浮球式液位開(kāi)關(guān)出現(xiàn)問(wèn)題，或者動(dòng)作不正常，將導(dǎo)致技術(shù)供水泵無(wú)法正常停止，就會(huì)出現(xiàn)高位水池水溢出，而流至廠房?jī)?nèi)部，嚴(yán)重影響設(shè)備安全。

2.4 機(jī)組高頂油泵控制問(wèn)題

高壓頂起油泵只有在開(kāi)機(jī)過(guò)程中或者在停機(jī)過(guò)程中才會(huì)啟泵運(yùn)行，當(dāng)轉(zhuǎn)速大于95%時(shí)或者停機(jī)時(shí)停止。如果機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)轉(zhuǎn)速下降，此時(shí)由于機(jī)組LCU沒(méi)有執(zhí)行流程，高頂泵不會(huì)自動(dòng)投入運(yùn)行，就會(huì)較嚴(yán)重影響機(jī)組安全。

3.計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)問(wèn)題分析及解決措施

3.1 東、西溪電站分中心上位機(jī)配置問(wèn)題

東溪、西溪現(xiàn)地控制室各增加1臺(tái)主機(jī)兼操作員工作站，2臺(tái)工作站冗余運(yùn)行，互為熱備用，正常運(yùn)行時(shí)，1臺(tái)工作站作主機(jī)，1臺(tái)工作站作從機(jī)，當(dāng)主機(jī)故障或其它原因退出運(yùn)行時(shí)，從機(jī)自動(dòng)切換為主機(jī)，實(shí)現(xiàn)全站設(shè)備的監(jiān)視與控制。同時(shí)利用原有的光纖網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)東、西溪電站兩臺(tái)工作站的互連，本站的工作站增加與對(duì)側(cè)電站各LCU的通信功能及運(yùn)行監(jiān)視畫(huà)面，實(shí)現(xiàn)對(duì)側(cè)電站各LCU實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集運(yùn)行及運(yùn)行畫(huà)面的監(jiān)視，但屏蔽對(duì)側(cè)電站設(shè)備控制操作功能，防止控制的混亂。改造后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。系統(tǒng)改造完成后，2臺(tái)工作站冗余運(yùn)行，大大增加了系統(tǒng)的可靠性和安全性，同時(shí)也因接入了對(duì)側(cè)電站的運(yùn)行狀態(tài)，方便了電站運(yùn)行人員的統(tǒng)一調(diào)度。

圖4 改造后東/西溪電站監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.2 東、西溪電站事故停機(jī)回路問(wèn)題

對(duì)機(jī)組PLC硬件進(jìn)行擴(kuò)展配置，增加32點(diǎn)開(kāi)入模件，將各溫度告警量獨(dú)立分開(kāi)，接至PLC，修改PLC硬件組態(tài)和程序以及上位機(jī)組態(tài);機(jī)組事故停機(jī)流程進(jìn)行了修改，每個(gè)溫度過(guò)高信號(hào)均作為一個(gè)事故停機(jī)啟動(dòng)源，啟動(dòng)事故停機(jī)流程，控制流程結(jié)構(gòu)更清晰、啟動(dòng)原因報(bào)警更具體、準(zhǔn)確。保證監(jiān)控系統(tǒng)能對(duì)單獨(dú)溫度量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，這樣就可以方便、準(zhǔn)確地進(jìn)行判斷和故障分析。

3.3 高位水池水位控制問(wèn)題

除了控制技術(shù)供水泵啟停的信號(hào)控制器外，在高位水池池壁安裝1套投入式水位計(jì)，水位計(jì)輸出信號(hào)為4-20mA模擬信號(hào)，該信號(hào)接入監(jiān)控系統(tǒng)公用LCU模擬量輸入通道[2]，并在監(jiān)控系統(tǒng)中作高低限的報(bào)警設(shè)置，實(shí)時(shí)監(jiān)視水池水位，當(dāng)達(dá)到報(bào)警值時(shí)能及時(shí)提醒運(yùn)行人員;此外，還加裝了工業(yè)視頻攝像頭，進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像監(jiān)視。

3.4 機(jī)組高頂油泵控制問(wèn)題

在高壓頂起油泵控制柜改造PLC程序。增加當(dāng)“轉(zhuǎn)速小于95%信號(hào)”且“非停機(jī)態(tài)信號(hào)”同時(shí)動(dòng)作時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)高頂泵;當(dāng)轉(zhuǎn)速大于95%，自動(dòng)停止高頂泵的程序段。這樣防止刮瓦，提高機(jī)組運(yùn)行的安全性。

4.結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)潮州供水樞紐電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，加以詳細(xì)分析，并在系統(tǒng)年度維護(hù)檢修過(guò)程中進(jìn)行改進(jìn)，使監(jiān)控系統(tǒng)更加完善，為潮州樞紐電站的安全運(yùn)行、高效生產(chǎn)提供了非常重要的保障和技術(shù)支撐，發(fā)揮其最大效益[4]。

參考文獻(xiàn)

[1]方輝欽.現(xiàn)代水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)與試驗(yàn)[M]中國(guó)電力出版社，2004.

[2]王定一等.水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)視與控制[M].中國(guó)電力出版社，2001.

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討論頁(yè)面信息檢索中基于超鏈接分析技術(shù)的排序算法及其優(yōu)化。文章在分析傳統(tǒng)排序算法優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，引入了優(yōu)化的排序算法：基于超鏈接分析技術(shù)的排序算法。該算法在相同查全率的條件下具有更高的查準(zhǔn)率。pagerank超鏈接信息檢索點(diǎn)擊率信息檢索通?？煞殖蓛深?lèi)：一類(lèi)是像Google、Baidu等搜索引擎，根據(jù)用戶(hù)輸入的信息，在Internet上搜索相關(guān)的網(wǎng)站鏈接，這種檢索方式通常要用戶(hù)進(jìn)一步瀏覽才能找到需要的信息。另一類(lèi)檢索就是直接返回信息給用戶(hù)。用戶(hù)只需輸入關(guān)鍵詞，就能直接得到需要的信息而不需要遍歷很多網(wǎng)站。本文主要是對(duì)第一種方式進(jìn)行闡述：分析信息檢索的性能、優(yōu)化網(wǎng)頁(yè)排序的算法。本文重點(diǎn)不在討論單個(gè)網(wǎng)頁(yè)的權(quán)值，而是考慮整個(gè)網(wǎng)站或者網(wǎng)站中重要頁(yè)面的PageRank值。一、檢索性能公式化分析搜索引擎系統(tǒng)可以搜索Internet上所有的頁(yè)面，所以查全率是可以保證的。經(jīng)過(guò)對(duì)查準(zhǔn)率相關(guān)分析得出，一個(gè)搜索引擎要具有好的查準(zhǔn)率，這和搜索相關(guān)頁(yè)面的頁(yè)面等級(jí)（PageRank）有著重要的關(guān)系。傳統(tǒng)的網(wǎng)頁(yè)排序算法只考慮了網(wǎng)頁(yè)間的鏈接信息和網(wǎng)頁(yè)自身的內(nèi)容，忽略了返回結(jié)果集合中網(wǎng)頁(yè)所屬的網(wǎng)站的性能和搜索者的操作對(duì)頁(yè)面值的影響。二、pagerank算法原理PageRank的原理類(lèi)似于論文中的引用機(jī)制：誰(shuí)的論文被引用次數(shù)多，誰(shuí)就是權(quán)威。在互聯(lián)網(wǎng)上，鏈接就相當(dāng)于“引用”，在B網(wǎng)頁(yè)中鏈接了A，相當(dāng)于B在談話(huà)時(shí)提到了A，如果在C、D、E、F中都鏈接了A，那么說(shuō)明A網(wǎng)頁(yè)是最重要的，A網(wǎng)頁(yè)的PageRank值也就最高。其中：系數(shù)為一個(gè)大于0，小于1的數(shù)。一般設(shè)置為0.85。網(wǎng)頁(yè)1、網(wǎng)頁(yè)2至網(wǎng)頁(yè)N表示所有鏈接指向A的網(wǎng)頁(yè)。三、網(wǎng)頁(yè)排序算法的改進(jìn)網(wǎng)頁(yè)之間的鏈接和網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容是傳統(tǒng)網(wǎng)頁(yè)排序的主要依據(jù)，這削減了信息檢索者交互的作用。PageRank算法主要缺陷是將PageRank值在所有的出鏈接上進(jìn)行平均分配，沒(méi)有很好地考慮網(wǎng)頁(yè)本身的特征和搜索者的相關(guān)操作。很容易受到無(wú)關(guān)鏈接的影響，產(chǎn)生主題漂移。下面結(jié)合已有的頁(yè)面算法，提出了一個(gè)簡(jiǎn)單的優(yōu)化算法，改進(jìn)PageRank算法，該算法在平均分配的基礎(chǔ)之上，考慮了網(wǎng)站的相關(guān)的性能和用戶(hù)的點(diǎn)擊率對(duì)頁(yè)面等級(jí)的影響，并對(duì)其性能進(jìn)行分析。1.優(yōu)化網(wǎng)站性能，反饋用戶(hù)信息頁(yè)面載入時(shí)間是指從用戶(hù)發(fā)出指令到頁(yè)面被顯示所用的時(shí)間，這是影響網(wǎng)站性能最重要的因素之一。頁(yè)面載入時(shí)間過(guò)長(zhǎng)容易招致訪問(wèn)者的不滿(mǎn)，訪問(wèn)者可能中斷操作或離開(kāi)網(wǎng)站。在網(wǎng)絡(luò)非繁忙時(shí)間（23：00～8：00）對(duì)目前常用的中文搜索引擎Google和百度進(jìn)行15個(gè)隨機(jī)選取的關(guān)鍵詞，每個(gè)關(guān)鍵詞前100個(gè)檢索結(jié)果進(jìn)行了測(cè)試，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)不可達(dá)的情況達(dá)5～13%，另有1～2%的網(wǎng)站的頁(yè)面載入時(shí)間超過(guò)了8s。研究表明，在較慢的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度（小于3kb/s）或上網(wǎng)高峰時(shí)間，載入時(shí)間超過(guò)8s的網(wǎng)頁(yè)將會(huì)大大增加。對(duì)頁(yè)面x載入時(shí)間可以用t（x）來(lái)加以區(qū)別和標(biāo)記。如果搜索引擎返回較多的載入時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的頁(yè)面，會(huì)在一定程度上影響其用戶(hù)服務(wù)質(zhì)量（QOS）。這樣會(huì)影響用戶(hù)訪問(wèn)頁(yè)面的次數(shù)，減少了頁(yè)面的點(diǎn)擊率，從而會(huì)減少PageRank值。在搜索引擎中，用戶(hù)的參與也很重要。用戶(hù)的選擇，即搜索引擎用戶(hù)對(duì)返回結(jié)果的每一次點(diǎn)擊，實(shí)際上就是對(duì)相應(yīng)網(wǎng)頁(yè)的一次選擇。用戶(hù)的選擇應(yīng)該作為評(píng)價(jià)網(wǎng)頁(yè)重要性的一個(gè)因素。針對(duì)這一問(wèn)題，本文提出了改進(jìn)的算法，依照用戶(hù)的選擇來(lái)調(diào)整搜索返回結(jié)果集的排序。Pagerank算法（以及其他的基于鏈接分析的網(wǎng)頁(yè)處理技術(shù)）在計(jì)算時(shí)所使用的信息僅限于鏈接結(jié)構(gòu)（或者還有文本內(nèi)容），這些信息更新的周期較長(zhǎng)，忽略了互聯(lián)網(wǎng)上每時(shí)每刻都在變化的大量的動(dòng)態(tài)信息，這些信息的捕捉和利用十分困難，但是，如果成功地利用這些信息，必將獲得很大的收益。在搜索中，用戶(hù)的參與很重要，因此，將用戶(hù)選擇作為評(píng)價(jià)網(wǎng)頁(yè)重要性的一個(gè)重要因素是必要的。為了讓用戶(hù)比較關(guān)心的頁(yè)面（經(jīng)常點(diǎn)擊的頁(yè)面）在搜索引擎返回結(jié)果集中有比較好的排名，在服務(wù)器端把用戶(hù)的每一次點(diǎn)擊的網(wǎng)址都記錄下來(lái)，存入數(shù)據(jù)庫(kù)，在計(jì)算pagerank時(shí)考慮用戶(hù)的點(diǎn)擊次數(shù)占總點(diǎn)擊次數(shù)的百分比M，即用戶(hù)對(duì)這個(gè)網(wǎng)頁(yè)的推薦度。對(duì)經(jīng)常訪問(wèn)的頁(yè)面M較大，反之M較小。加入M的值，能夠提高信息檢索的查準(zhǔn)率（對(duì)于特殊的頁(yè)面可以加上相應(yīng)的調(diào)整值；對(duì)于為了提高頁(yè)面的點(diǎn)擊率惡意刷新頁(yè)面的，要減去一個(gè)調(diào)整值）。對(duì)于網(wǎng)站的本身性能，可以根據(jù)搜索引擎統(tǒng)計(jì)的結(jié)果或?qū)I(yè)網(wǎng)站性能評(píng)測(cè)機(jī)構(gòu)的結(jié)果，對(duì)PageRank值或Authority值乘以一個(gè)網(wǎng)站性能因子p（x）進(jìn)行修正。對(duì)于性能好的網(wǎng)站p（x）較大，對(duì)于性能差的網(wǎng)站p（x）較小。對(duì)網(wǎng)站的平均頁(yè)面載入時(shí)間，搜索引擎可以根據(jù)自己的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，也可以借助專(zhuān)門(mén)的網(wǎng)站性能評(píng)測(cè)機(jī)構(gòu)的評(píng)測(cè)結(jié)果。2.性能分析由于時(shí)間和實(shí)驗(yàn)條件的限制，檢驗(yàn)算法的效果只能在WEB構(gòu)造圖的一個(gè)小的子圖上進(jìn)行。本實(shí)驗(yàn)包括兩個(gè)部分：第一部分是考慮搜索引擎的通用排序因素的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，第二部分是結(jié)合用戶(hù)的點(diǎn)擊率和網(wǎng)站本身性能等因素的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本文利用TRS提供的鏈接數(shù)據(jù)庫(kù)和硬件搭建一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)完成于一臺(tái)具有Intel 1.8GHz的CPU，1G的內(nèi)存，80G硬盤(pán)的PC機(jī)上，采用的操作系統(tǒng)是Windows Server 2003系統(tǒng)。本文所用到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取自TRS的采集工具在2008年5月份采集到的。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析：根據(jù)上面的測(cè)試結(jié)果，可以看出， 該算法能夠及時(shí)的進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和索引的更新， 查準(zhǔn)率比較高， 能夠滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。在增加網(wǎng)站的相關(guān)性能和用戶(hù)的點(diǎn)擊率后，檢索結(jié)果的數(shù)量變化很小，但是排序效果有明顯的改善，排序在前的文檔內(nèi)容與流行的主題很相關(guān)。該排序算法在目前階段是合理和可行的。四、算法評(píng)價(jià)及其前景展望搜索引擎的技術(shù)改進(jìn)和優(yōu)化都直接反應(yīng)到搜索結(jié)果的排序上。查準(zhǔn)率和檢索速度在一定程度得到了提高，使一些鏈接比較少的頁(yè)面的pagerank有了提高，達(dá)到了交互的目的。網(wǎng)頁(yè)排序技術(shù)給搜索引擎用戶(hù)帶來(lái)了極大的方便，提高了用戶(hù)對(duì)查詢(xún)結(jié)果的滿(mǎn)意度?？墒悄壳暗呐判蚣夹g(shù)仍然存在兩大不足：1.沒(méi)有真正解決相關(guān)性?xún)H僅通過(guò)鏈接、錨文本、版式信息等表面特征，不能真正判斷搜索詞和文章的相關(guān)性，另外，有些網(wǎng)頁(yè)中沒(méi)有出現(xiàn)搜索詞，但網(wǎng)頁(yè)的內(nèi)容卻與搜索詞相關(guān)，一般搜索引擎無(wú)法搜到這些網(wǎng)頁(yè)。2.搜索結(jié)果單一化在搜索引擎上，任何人搜索同一個(gè)詞，搜索引擎所給的都是一樣的結(jié)果，這樣明顯不能滿(mǎn)足所有訪問(wèn)者的要求。

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超級(jí)計(jì)算機(jī)是指計(jì)算速度最快、處理能力最強(qiáng)的計(jì)算機(jī)，旨在解決一些特別復(fù)雜的科學(xué)工程問(wèn)題。當(dāng)然這個(gè)“超級(jí)”的概念是相對(duì)的，一個(gè)時(shí)代的超級(jí)計(jì)算機(jī)到下一時(shí)代可能成為普通的計(jì)算機(jī)，其技術(shù)也可能轉(zhuǎn)化為通用的計(jì)算機(jī)技術(shù)。超級(jí)計(jì)算機(jī)集信息技術(shù)的大成，既是科技創(chuàng)新的高端基礎(chǔ)設(shè)施，也是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)綜合實(shí)力的重要體現(xiàn)。

超級(jí)計(jì)算機(jī)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代。世界上第一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)CDC6600誕生于1964年，由美國(guó)控制數(shù)據(jù)公司研制而成，其運(yùn)算速度為每秒300萬(wàn)次浮點(diǎn)計(jì)算。數(shù)十年來(lái)，超級(jí)計(jì)算機(jī)技術(shù)呈現(xiàn)加速發(fā)展趨勢(shì)，目前數(shù)以萬(wàn)計(jì)的處理器通過(guò)高速的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作構(gòu)成大規(guī)模并行計(jì)算系統(tǒng)成為主流，超級(jí)計(jì)算機(jī)已跨入每秒千萬(wàn)億次時(shí)代，代表性的系統(tǒng)有美國(guó)的IBM“走鵑”、藍(lán)色基因，美國(guó)克雷公司的“美洲豹”，中國(guó)的“天河一號(hào)”，日本的“京”計(jì)算機(jī)等。

自1993年以來(lái)，國(guó)際上普遍采用Linpack基準(zhǔn)數(shù)值計(jì)算程序來(lái)衡量不同超級(jí)計(jì)算機(jī)的最大實(shí)際應(yīng)用能力，并以此建立了全球最快的500臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜，每年兩次，集中展現(xiàn)世界各國(guó)在超級(jí)計(jì)算系統(tǒng)研制上的最新成果。在這個(gè)排行榜上，美國(guó)長(zhǎng)期占據(jù)領(lǐng)先地位，日本間或排行第一，歐洲占據(jù)較大的份額。2010年11月中國(guó)國(guó)防科技大學(xué)研制的“天河一號(hào)”排名世界第一，標(biāo)志著中國(guó)進(jìn)入了超級(jí)計(jì)算機(jī)研制的領(lǐng)先行列。

超級(jí)計(jì)算機(jī)主要用于能源、環(huán)境、材料科學(xué)、航空航天、生物醫(yī)學(xué)、物理、國(guó)家安全及其他領(lǐng)域的前沿研究。近年來(lái)相關(guān)技術(shù)也廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)與社會(huì)生活中，如經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)、社會(huì)計(jì)算、風(fēng)險(xiǎn)分析、電子商務(wù)服務(wù)、動(dòng)漫創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)等。超級(jí)計(jì)算機(jī)和高性能應(yīng)用需求相伴相生。一方面，國(guó)民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)和國(guó)防領(lǐng)域的重大應(yīng)用需求不斷引領(lǐng)著超級(jí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展；另一方面，超級(jí)計(jì)算機(jī)的重大技術(shù)進(jìn)步往往會(huì)對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域的創(chuàng)新產(chǎn)生深刻的影響，催生一大批重大前沿科學(xué)突破與新技術(shù)變革，從而衍生出新的超級(jí)計(jì)算應(yīng)用發(fā)展需求。

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6月17日，在德國(guó)萊比錫召開(kāi)的第41屆國(guó)際超級(jí)計(jì)算大會(huì)上，國(guó)際TOP500組織正式世界超算500強(qiáng)排名，國(guó)防科大研制的天河二號(hào)以每秒33.86千萬(wàn)億次的浮點(diǎn)運(yùn)算速度，成為全球最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)。這也意味著在時(shí)隔兩年半后，中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度重返世界之巔。

“打個(gè)比方，天河二號(hào)運(yùn)算1小時(shí)，相當(dāng)于13億人同時(shí)用計(jì)算器計(jì)算1000年，其存儲(chǔ)總?cè)萘肯喈?dāng)于可存儲(chǔ)每?jī)?cè)10萬(wàn)字的圖書(shū)600億冊(cè)?！碧旌佣?hào)副總設(shè)計(jì)師胡慶豐研究員介紹。

另一個(gè)更為生動(dòng)的例子則是電影《阿凡達(dá)》。當(dāng)時(shí)《阿凡達(dá)》的動(dòng)漫渲染制作動(dòng)用了眾多超級(jí)計(jì)算機(jī)資源、耗時(shí)一年多才完成，如果用天河二號(hào)，1個(gè)月足矣。

天河二號(hào)內(nèi)存總?cè)萘?400萬(wàn)億字節(jié)，存儲(chǔ)總?cè)萘?2400萬(wàn)億字節(jié)，最大運(yùn)行功耗17.8兆瓦。相比此前排名世界第一的美國(guó)“泰坦”超級(jí)計(jì)算機(jī)，天河二號(hào)每秒33.86千萬(wàn)億次的計(jì)算速度是“泰坦”的2倍，計(jì)算密度是“泰坦”的2.5倍，能效比相當(dāng)。與此前研制的天河一號(hào)相比，天河二號(hào)計(jì)算性能和計(jì)算密度均提升了10倍以上，能效比提升了2倍，二者占地面積相當(dāng)，執(zhí)行相同計(jì)算任務(wù)的耗電量只有天河一號(hào)的1/3。中國(guó)科學(xué)院超級(jí)計(jì)算中心主任遲學(xué)斌的統(tǒng)計(jì)表明，最近10年，美國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)性能提升了500倍，而中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)性能則提升了5000倍。

2010年11月17日，國(guó)防科大研制的天河一號(hào)憑借每秒4700萬(wàn)億次的峰值速度和每秒2566萬(wàn)億次的持續(xù)速度，讓中國(guó)人首次站到了超級(jí)計(jì)算機(jī)世界冠軍的領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)上。

然而，僅過(guò)了不到8個(gè)月，日本超級(jí)計(jì)算機(jī)“京”就將天河一號(hào)擠下冠軍臺(tái)。之后，美國(guó)研制的 “紅杉”、“泰坦”超級(jí)計(jì)算機(jī)先后坐上世界第一的交椅，天河一號(hào)排名滑落至第8位。

從銀河到天河，從天河一號(hào)到天河二號(hào)……憑著雄厚的技術(shù)積累和預(yù)先研究取得的成果，國(guó)防科大成功立項(xiàng)國(guó)家科技部863計(jì)劃信息技術(shù)領(lǐng)域“高效能計(jì)算機(jī)研制”重大項(xiàng)目。今年5月，峰值速度達(dá)5.49億億次的天河二號(hào)亮相。

那么，王者歸來(lái)的天河二號(hào)能在世界第一的位置上維持多久？“相互超越很可能會(huì)成為今后世界超算強(qiáng)國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的常態(tài)。我們有能力也有信心，不斷縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距?！?天河二號(hào)工程總指揮、總設(shè)計(jì)師廖湘科研究員說(shuō)。

“一是高性能，峰值速度和持續(xù)速度都創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。二是低能耗，能效比為每瓦特19億次，達(dá)到了世界先進(jìn)水平。三是應(yīng)用廣，主打科學(xué)工程計(jì)算，兼顧了云計(jì)算。四是易使用，創(chuàng)新發(fā)展了異構(gòu)融合體系結(jié)構(gòu)，提高了軟件兼容性和易編程性。五是性?xún)r(jià)比高?！?/p>

2013國(guó)際超級(jí)計(jì)算大會(huì)上，天河二號(hào)的介紹引來(lái)陣陣掌聲。

世界超級(jí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程表明，計(jì)算能力每提高一個(gè)量級(jí)，都需要體系結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新和一系列關(guān)鍵技術(shù)的新突破。盡管有天河一號(hào)研制的技術(shù)積累和工程經(jīng)驗(yàn)，但要突破億億次級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)關(guān)鍵技術(shù)并非易事。超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)算性能的提升，決不是量的簡(jiǎn)單疊加，而是全系統(tǒng)質(zhì)的跨越。

體系結(jié)構(gòu)是高性能計(jì)算機(jī)的“筋骨”。研制人員在總結(jié)天河一號(hào)成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，自主創(chuàng)新了新型異構(gòu)多態(tài)體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了多類(lèi)型計(jì)算資源、輸入輸出資源和服務(wù)資源的靈活配置，在強(qiáng)化科學(xué)工程計(jì)算的同時(shí)，可高效支持大數(shù)據(jù)處理、高吞吐率和高安全信息服務(wù)等多類(lèi)應(yīng)用，顯著擴(kuò)大了天河二號(hào)的應(yīng)用領(lǐng)域。

隨著系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，用電量隨之大增。天河二號(hào)通過(guò)采用綜合化的能耗控制，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了面向高效能計(jì)算的層次式優(yōu)化框架、自適應(yīng)能耗控制算法及低損耗、高效率的電源設(shè)計(jì)，有效提高了系統(tǒng)的能效比，達(dá)到了世界先進(jìn)水平。

科研人員還介紹，如果不能有效解決超級(jí)計(jì)算機(jī)的體積問(wèn)題，系統(tǒng)的安裝調(diào)試、運(yùn)行管理等都將成為很大的難題。天河二號(hào)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了高密度、高精度的結(jié)構(gòu)工藝，采用了多機(jī)柜封閉循環(huán)的水風(fēng)混合冷卻方案，有效縮減了系統(tǒng)體積，與美國(guó)“泰坦”相比，體積小了15%。

天河二號(hào)工程副總指揮李楠研究員介紹，天河二號(hào)的體系結(jié)構(gòu)、高速互連技術(shù)、操作系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)了中國(guó)創(chuàng)造，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，而CPU芯片和應(yīng)用軟件還沒(méi)有完全國(guó)產(chǎn)化。但值得一提的是，由國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)支持、國(guó)防科大自主研制的新一代FT1500CPU，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)主頻最高的通用CPU。

其實(shí)，利用“天河”渲染制作的國(guó)產(chǎn)電影《關(guān)云長(zhǎng)》、新版電視劇《西游記》以及美國(guó)電影《生化危機(jī)2》等，早已走進(jìn)影院、搬上熒屏。這只是超算應(yīng)用于老百姓生活的一個(gè)縮影，“天河”已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食、醫(yī)、行、娛等領(lǐng)域。

據(jù)了解，2010年天河一號(hào)在國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心投入使用后，“天河”超級(jí)計(jì)算機(jī)的用戶(hù)迄今已超過(guò)600個(gè)，在石油勘探、地震數(shù)據(jù)處理、土木工程設(shè)計(jì)、航空航天、生物醫(yī)藥、天氣預(yù)報(bào)與氣候研究、海洋環(huán)境研究、新能源、新材料、宇宙科學(xué)研究、動(dòng)漫與影視渲染等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

而在天河二號(hào)上，若干典型應(yīng)用的運(yùn)算規(guī)模、計(jì)算效率、精細(xì)度均已超過(guò)天河一號(hào)。如研發(fā)一款新型車(chē)，采用傳統(tǒng)手段要經(jīng)過(guò)上百次的真實(shí)碰撞，歷時(shí)兩年多才能推出，而利用天河二號(hào)進(jìn)行碰撞模擬和空氣動(dòng)力學(xué)模擬，只需3到5次真實(shí)碰撞，兩個(gè)月即可完成。

目前，天河二號(hào)已應(yīng)用于生物醫(yī)藥、新材料、工程設(shè)計(jì)與仿真分析、天氣預(yù)報(bào)、氣候模擬與海洋環(huán)境研究、數(shù)字媒體和動(dòng)漫設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域，開(kāi)始為多家用戶(hù)單位提供超級(jí)計(jì)算服務(wù)。

篇6

關(guān)鍵詞：超高壓輸電 三維電場(chǎng) 頻域 矩量法 電力系統(tǒng)

1引言

運(yùn)行輸電線路附近存在較高的電場(chǎng)，這些電場(chǎng)可能對(duì)周?chē)矬w和公用走廊的其他線路產(chǎn)生影響。電壓等級(jí)越高，影響越大。為了人身和設(shè)備的安全，超高壓輸電線路產(chǎn)生的電場(chǎng)正日益受到人們的重視。為了在輸電線路上進(jìn)行安全帶電作業(yè)，需選擇操作方式并采取絕緣防護(hù)措施，這就需要對(duì)輸電鐵塔附近的電場(chǎng)分布進(jìn)行研究。在電力鐵塔上同塔懸掛自承式全介質(zhì)光纜（ADSS）時(shí)，由于這種光纜在一定電場(chǎng)強(qiáng)度作用下會(huì)發(fā)生腐蝕（電蝕），這也需要分析鐵塔周?chē)碾妶?chǎng)分布從而找出合適的懸掛范圍。對(duì)于即將建設(shè)的西北750kV輸電線路，研究輸電線路及鐵塔周?chē)碾妶?chǎng)分布有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。雖然可以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)輸電線路產(chǎn)生的電場(chǎng)，但由于工作環(huán)境的限制，具體測(cè)量難度較大，鐵塔附近的測(cè)量更加復(fù)雜，且不可能對(duì)所有鐵塔都進(jìn)行測(cè)量，因此需要進(jìn)行模擬計(jì)算。不考慮鐵塔時(shí)，某些簡(jiǎn)單的輸電線路的電場(chǎng)也可以采用近似的解析公式進(jìn)行估計(jì)。但鐵塔附近的電場(chǎng)由于實(shí)際問(wèn)題比較復(fù)雜，應(yīng)當(dāng)使用數(shù)值方法進(jìn)行計(jì)算。

國(guó)外出于高場(chǎng)強(qiáng)下帶電作業(yè)的需要，開(kāi)始研究輸電線路產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度及由此引起的生物效應(yīng)，并取得了一定的成就[1]。我國(guó)目前對(duì)此問(wèn)題也非常重視，但多數(shù)計(jì)算方法只考慮輸電線路本身的電場(chǎng)分布，未充分考慮鐵塔的影響[2，3]。然而實(shí)際輸電線路中鐵塔附近的工頻電場(chǎng)有較大的畸變，因此在計(jì)算輸電線路的電場(chǎng)時(shí)必須考慮鐵塔的影響。

通常模擬電荷法用于計(jì)算輸電線路產(chǎn)生的電場(chǎng)是比較有效的[1，4]。但將大地視為非完純導(dǎo)體或鐵塔沒(méi)有與架空地線相連及需要將鐵塔的接地部分同時(shí)考慮時(shí)，模擬電荷法計(jì)算電場(chǎng)比較復(fù)雜，且模擬電荷法一般用來(lái)分析直流模型。本文基于矩量法[5]提出了一種在頻域下計(jì)算輸電線路及鐵塔附近的三維電場(chǎng)分布的數(shù)值方法，將空氣視為多層介質(zhì)中的一層并考慮各層介質(zhì)的電阻率和介電常數(shù)，將各層介質(zhì)的電阻率在頻域下視為復(fù)數(shù)，各段導(dǎo)體的泄漏電流為待求變量，從而能夠?qū)㈣F塔、鐵塔接地系統(tǒng)、輸電線路和避雷線同時(shí)考慮。

2 基本方法

2.1 復(fù)電阻率及多層介質(zhì)中的格林函數(shù)

由于本文使用矩量法來(lái)計(jì)算頻域下輸電線路及鐵塔附近的電場(chǎng)分布，并以各段導(dǎo)體的泄漏電流為待求變量，因此需要首先得到包括空氣和多層土壤在內(nèi)的多層介質(zhì)中的格林函數(shù)。

空氣和土壤都具有一定的電阻率和介電常數(shù)，分析交流情況下鐵塔周?chē)碾妶?chǎng)分布時(shí)它們都會(huì)起作用。由麥克斯韋方程組的第一式

式中H和E 分別為介質(zhì)的磁場(chǎng)強(qiáng)度和電場(chǎng)強(qiáng)度；ρ和ε分別為介質(zhì)的電阻率和電容率。引入新的電流密度 從而得到介質(zhì)的復(fù)電阻率

使用上面的復(fù)電阻率，也可以將空氣視為一層導(dǎo)電介質(zhì)，這樣得到的格林函數(shù)就可以用來(lái)同時(shí)分析由輸電線路鐵塔及其接地部分產(chǎn)生的電場(chǎng)。求此格林函數(shù)的方法與求多層土壤中的格林函數(shù)的方法類(lèi)似[6]，但要注意拉普拉斯方程的邊界條件的設(shè)定。圖1為多層介質(zhì)示意圖。

1）空氣和土壤之間的分界面上的邊界條件與土壤層之間的分界面上的邊界條件相同，均為

2）當(dāng)縱坐標(biāo)z趨向于正無(wú)窮或負(fù)無(wú)窮時(shí)，電位V應(yīng)當(dāng)趨向于零。

本文采用計(jì)算速度快，計(jì)算精度高[7]的復(fù)鏡像法求解格林函數(shù)。

2.2 使用矩量法計(jì)算鐵塔的電場(chǎng)分布

作者已根據(jù)矩量法建立了多層土壤中的大型接地網(wǎng)的頻域分析模型[8]，該模型以各段導(dǎo)體的泄漏電流為待求變量，與目前國(guó)內(nèi)的計(jì)算方法和軟件相比待求量比較少，其計(jì)算結(jié)果與國(guó)外的接地分析軟件包的CDEGS[9]結(jié)果一致，一個(gè)小接地網(wǎng)上的測(cè)試結(jié)果也證明了該方法的實(shí)用性。采用這個(gè)模型和上面介紹的復(fù)電阻率的概念來(lái)分析超高壓輸電線路鐵塔附近的三維電場(chǎng)。本文與文獻(xiàn)[8]的相同之處是使用導(dǎo)體表面上電位的連續(xù)性來(lái)建立方程組，即導(dǎo)體段表面上兩點(diǎn)間的電位差是由各導(dǎo)體段上的泄漏電流決定的，而導(dǎo)體段內(nèi)這兩點(diǎn)間的電位差是由導(dǎo)體的自阻抗和流過(guò)導(dǎo)體段上的軸向電流產(chǎn)生的，這兩個(gè)電位差應(yīng)相等，且導(dǎo)體段上的軸向電流可用各導(dǎo)體段上的泄漏電流表示，從而建立了以各段導(dǎo)體的泄漏電流為待求變量的線性方程組，解之可得導(dǎo)體各段上的泄漏電流。通過(guò)這些泄漏電流可以求得超高壓輸電線路鐵塔附近的三維電場(chǎng)。本文與文獻(xiàn)[8]的區(qū)別在于使用的格林函數(shù)和激勵(lì)源的不同：

（1）文獻(xiàn)[8]使用的格林函數(shù)是多層土壤的格林函數(shù)，不考慮空氣，也無(wú)須使用復(fù)電阻率的概念；而本文推導(dǎo)多層導(dǎo)電媒質(zhì)中的格林函數(shù)時(shí)，將空氣考慮在內(nèi)，且使用2.1小節(jié)中推導(dǎo)得出的復(fù)電阻率。

（2）文獻(xiàn)[8]中的激勵(lì)源為電流源；本文的激勵(lì)源通常為電壓源，也可為電流源。使用電壓源做激勵(lì)源時(shí)，直接采用各段導(dǎo)體的泄漏電流表示電壓激勵(lì)導(dǎo)體段上的輸出電壓，從而建立方程

式中N為導(dǎo)體總分段數(shù)； 為第 j 段導(dǎo)體與第k 段導(dǎo)體中點(diǎn)間的轉(zhuǎn)移阻抗[8]； Inj為第j 段導(dǎo)體的泄漏電流； Uk為電壓激勵(lì)導(dǎo)體段的激勵(lì)電壓。

輸電線路和鐵塔模型中存在的每根懸浮導(dǎo)體至少應(yīng)分為三段，才能使這些懸浮導(dǎo)體上總的泄漏電流為零。如果懸浮導(dǎo)體只分一段，其上泄漏電流即為零，這相當(dāng)于該懸浮導(dǎo)體對(duì)周?chē)划a(chǎn)生影響，這與實(shí)際情況是相矛盾的；如果懸浮導(dǎo)體只分兩段，即為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，也會(huì)遇到上面的情況。

由于電力系統(tǒng)所涉及的頻率較低，本文又忽略了導(dǎo)體間的互感，且各參數(shù)均在準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)中求解，因而本文的方法不適用于頻率極高的情況。

3 計(jì)算結(jié)果的比較和驗(yàn)證

為了驗(yàn)證該算法的有效性，測(cè)試了實(shí)際工程中某500kV鐵塔附近的電場(chǎng)強(qiáng)度，測(cè)試點(diǎn)分布于如圖2所示的線1到線6箭頭所指方向上。每條線上的測(cè)試點(diǎn)均從距輸電線0.45m處開(kāi)始，每隔0.5m測(cè)一個(gè)點(diǎn)。圖3為測(cè)試結(jié)果和本文計(jì)算結(jié)果及CDEGS軟件包計(jì)算結(jié)果的比較情況。

由圖3可見(jiàn)，在各相的水平方向上，本文方法計(jì)算結(jié)果與CDEGS軟件包的計(jì)算結(jié)果非常吻合，與實(shí)測(cè)結(jié)果也基本一致；在垂直方向上，由于計(jì)算中沒(méi)有考慮絕緣子串的影響，測(cè)量位置也存在一定的偏差，因而計(jì)算結(jié)果與測(cè)量結(jié)果有一定的誤差，但兩者的趨勢(shì)還是一致的。因此使用本文方法計(jì)算超高壓輸電線路鐵塔周?chē)S電場(chǎng)是有效的。

轉(zhuǎn)貼于

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Abstract： Yuanba gas field is the largest marine gas field in our country， however there are many drilling difficulties in this region， such as its gas reservoir is very deep， acid gas content is high， formation pressure and lithology is complex and so on. This paper focuses on introducing the key drilling technology to increase drilling speed and their application on the basis of analysis for the drilling difficulties for Yuanba region， such as optimization technology for well structure， air drilling technology， torque impactor drilling technology， maintenance of drilling fluid properties， decrease casing wear technology and well-control. Finally this paper proposes a series of increasing drilling speed technology.

關(guān)鍵詞： 元壩氣田；超深高酸性；鉆井提速

Key words： Yuanba gas field；ultra deep and high acid gas；drilling speed increasing

中圖分類(lèi)號(hào)：TE245 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）15-0001-03

0 引言

元壩氣田位于四川省廣元、南充、巴中境內(nèi)，第一期探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量1592.53億立方米，氣藏平均埋深6673米，較其他氣田平均深度要深1000～2000米，是迄今為止國(guó)內(nèi)埋藏最深的海相大氣田。然而，該氣田地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、氣藏埋藏深且高含H2S和CO2酸性氣體，給氣田的超深水平井及大斜度定向井的鉆井施工帶來(lái)了一系列工程技術(shù)及安全難題。元壩氣田以高科技戰(zhàn)勝高難度，配套應(yīng)用了超深高酸性氣田鉆井技術(shù)，在第一期產(chǎn)能建設(shè)井的鉆井過(guò)程中取得了豐碩的成果。產(chǎn)能建設(shè)井所配套應(yīng)用的超深高酸性氣田鉆井技術(shù)系列，為元壩氣田的高效勘探、開(kāi)發(fā)做出了極其重要的貢獻(xiàn)，為我國(guó)超深高酸性氣田的鉆井整體技術(shù)達(dá)到世界級(jí)先進(jìn)水平奠定了基礎(chǔ)。

1 地質(zhì)特征及鉆井技術(shù)難點(diǎn)

元壩地區(qū)構(gòu)造平緩，褶皺輕微，發(fā)育一些小規(guī)模、低幅度構(gòu)造，整體表現(xiàn)為向NE傾斜的單斜構(gòu)造。該地區(qū)鉆遇地層自上而下依次為白堊系，三疊系，二疊系，石炭系，志留系。其中劍門(mén)關(guān)組至須家河組地層為陸相沉積，巖性以砂、泥質(zhì)巖性為主；二疊系雷口坡組及以下地層為海相沉積，巖性以碳酸鹽巖為主。該地區(qū)勘探開(kāi)發(fā)難度極大，鉆井過(guò)程中存在“深、硬、斜、漏、噴、卡、毒”等世界級(jí)工程技術(shù)難題，具體表現(xiàn)在：①氣藏超深，水平井、定向井施工難度大。②酸性氣體含量高、鉆井風(fēng)險(xiǎn)大。③存在多套壓力層系且地層壓力預(yù)測(cè)難度大，地層漏失嚴(yán)重。④地層巖性復(fù)雜，鉆井提速困難。

2 提速技術(shù)

元壩氣田針對(duì)區(qū)塊存在的鉆井難點(diǎn)在第一期產(chǎn)能建設(shè)井的鉆井過(guò)程中大量采用新技術(shù)新工藝，從科技提速、安全提速、管理提速三方面提高元壩氣田產(chǎn)能建設(shè)井的鉆井速度。

2.1 科技提速

2.1.1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù) 科學(xué)合理的井身結(jié)構(gòu)是能以盡可能少的套管程序封隔地層必封點(diǎn)，并采用合理的井眼尺寸以避免鉆井復(fù)雜事故，提高鉆井速度，有效保護(hù)油氣層的井身結(jié)構(gòu)。元壩地區(qū)第一期產(chǎn)能建設(shè)井均采用五開(kāi)制井身結(jié)構(gòu)，其示意圖如圖1所示。

該井身結(jié)構(gòu)一開(kāi)采用Ф660.4mm鉆頭開(kāi)孔，泡沫鉆井至井深500～700m左右，下入Ф508.0mm套管，封隔上部劍門(mén)關(guān)組、蓬萊鎮(zhèn)組易漏、易坍塌及淺部水層；二開(kāi)采用Ф444.5mm鉆頭，采用氣體鉆井鉆至上沙溪廟底部垮塌層，下入Ф346.1mm套管，封隔上部易塌、易漏地層；三開(kāi)采用Ф314.1mm鉆頭鉆進(jìn)至雷三段60m左右，下入Ф273.1mm+Ф282.6mm復(fù)合套管，封隔雷四頂部氣層以上高壓地層；四開(kāi)采用Ф241.3mm鉆頭鉆進(jìn)長(zhǎng)興組5m左右，先懸掛Ф193.7mm+Ф203.1mm復(fù)合套管固井，封隔長(zhǎng)興組頂部以淺地層，并在嘉四和嘉五地層選用厚壁套管，再回接Ф193.7mm油層套管；五開(kāi)采用Ф165.1mm鉆頭，使用低密度鉆井液鉆至目的層，采用襯管完井，再回接Ф193.7mm油層套管固井。在井身結(jié)構(gòu)確定的基礎(chǔ)上，元壩氣田在套管的選材上實(shí)現(xiàn)了系列化、程序化、標(biāo)準(zhǔn)化，具體選材標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

元壩氣田在套管的選材上主要注重了套管的防硫特性以及氣密封性。另外，在鹽巖地層段增加了套管的壁厚，以提高套管的抗外擠強(qiáng)度。元壩氣田采用此井身結(jié)構(gòu)，合理封隔住了各地層的必封點(diǎn)和壓力系數(shù)差別較大的地層，不僅利于科技鉆井提速技術(shù)的連續(xù)應(yīng)用，也為減少?gòu)?fù)雜情況和保護(hù)儲(chǔ)層提供了保障。

2.1.2 氣體鉆井技術(shù) 氣體鉆井技術(shù)具有提高機(jī)械鉆速、延長(zhǎng)鉆頭壽命、防止井漏井斜、降低鉆井綜合成本的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)于元壩氣田的鉆井提速來(lái)說(shuō)極具針對(duì)性。元壩氣田11口第一期產(chǎn)能建設(shè)井在一開(kāi)和二開(kāi)均應(yīng)用了氣體鉆井技術(shù)，累計(jì)鉆進(jìn)進(jìn)尺34876.04m，累計(jì)使用鉆頭37只，純鉆時(shí)間3856.93h，平均單只鉆頭進(jìn)尺942.60米/只，平均機(jī)械鉆速9.04m/h；平均每口井用時(shí)28.20天，平均日進(jìn)尺112.43米。氣體鉆井有效解決了元壩氣田陸相地層巖石可鉆性差、機(jī)械鉆速低的難題，其平均機(jī)械鉆速是常規(guī)泥漿鉆井方式機(jī)械鉆速的6.27倍，對(duì)整個(gè)氣田的鉆井提速具有重要意義。

2.1.3 高速渦輪鉆進(jìn)技術(shù) 元壩氣田千佛崖底至須家河組地層，礫石含量高，巖石堅(jiān)硬，研磨性強(qiáng)，使用常規(guī)方式鉆進(jìn)，平均機(jī)械鉆速只有0.76m/h，單只鉆頭平均進(jìn)尺僅60m。元壩氣田5口產(chǎn)能建設(shè)井使用了渦輪+孕鑲金剛石鉆頭鉆井技術(shù)，其平均機(jī)械鉆速達(dá)到1.45m/h，平均單只鉆頭進(jìn)尺達(dá)到225.79m，累計(jì)進(jìn)尺3386.86m，累計(jì)工作時(shí)間（除去異常情況處理時(shí)間）118.55天，純鉆進(jìn)時(shí)間97.25天。若使用常規(guī)鉆井技術(shù)，同樣鉆進(jìn)3386.86m，累計(jì)工作時(shí)間需265.84天，純鉆進(jìn)時(shí)間為185.68天。因此，使用高速渦輪+孕鑲金剛石鉆頭技術(shù)，有效提高了元壩氣田鉆井的機(jī)械鉆速和行程鉆速。

2.1.4 扭力沖擊器鉆進(jìn)技術(shù) 扭力沖擊器能將鉆井液的流體能量轉(zhuǎn)換成高頻、均勻穩(wěn)定的扭向機(jī)械沖擊能量并直接傳遞給PDC鉆頭實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)破巖。這種破巖方式使得PDC鉆頭在轉(zhuǎn)盤(pán)提供的扭力和扭力發(fā)生器提供的扭向沖擊力的共同作用下消除“卡-滑”現(xiàn)象，可連續(xù)切削地層，能大幅度提高機(jī)械鉆速，延長(zhǎng)鉆柱壽命。元壩氣田的沙溪廟組底部至自流井組頂部地層巖石可鉆性差，研磨性強(qiáng)，使用常規(guī)鉆井技術(shù)的平均機(jī)械鉆速僅為1.44m/h，單只鉆頭平均進(jìn)尺僅114m。元壩氣田在2口產(chǎn)能建設(shè)井中使用扭力發(fā)生器鉆進(jìn)技術(shù)后，平均機(jī)械鉆速達(dá)到3.05m/h，單只鉆頭平均進(jìn)尺達(dá)到257.37米，其機(jī)械鉆速和行程鉆速都得到了大幅度提高。

2.1.5 干法固井技術(shù) 干法固井技術(shù)是指氣體鉆井結(jié)束后直接下套管固井，不轉(zhuǎn)換鉆井液程序的固井技術(shù)，可節(jié)省施工時(shí)間，避免轉(zhuǎn)換鉆井液時(shí)可能發(fā)生的井漏、井壁失穩(wěn)等復(fù)雜情況。元壩氣田11口產(chǎn)能建設(shè)井在一開(kāi)表層套管固井中，全部應(yīng)用了干法固井技術(shù)，一開(kāi)中完時(shí)間平均為8.94天，較沒(méi)有采用干法固井技術(shù)的先期開(kāi)發(fā)井一開(kāi)中完時(shí)間減少了17.09天。統(tǒng)計(jì)計(jì)算表明，若除去其它因素延長(zhǎng)的固井時(shí)間，干法固井技術(shù)較常規(guī)固井技術(shù)可節(jié)約8天的固井時(shí)間。

2.2 安全提速 元壩氣田在科技提速的基礎(chǔ)上針對(duì)超深高酸性氣田的特性，不僅從人身和地面設(shè)備安全上加強(qiáng)了監(jiān)管，加強(qiáng)技術(shù)檢查、督察力度；嚴(yán)格審核鉆井工程設(shè)計(jì)和方案，從源頭上保障安全施工；完善和落實(shí)應(yīng)急預(yù)案，有效處理突況；現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督，對(duì)重點(diǎn)井、復(fù)雜井、關(guān)鍵環(huán)節(jié)實(shí)行重點(diǎn)監(jiān)控，對(duì)隨時(shí)可能出現(xiàn)的井下復(fù)雜情況及時(shí)判斷，果斷處理，杜絕和避免重大鉆井故障發(fā)生，從整體上提高了生產(chǎn)的安全性和時(shí)效性。

2.2.1 鉆井液性能維護(hù) 在超深高酸性氣田的鉆井過(guò)程中，對(duì)鉆井液性能的維護(hù)主要就是保持鉆井液PH值的穩(wěn)定和避免溢流、井漏等復(fù)雜情況的發(fā)生。元壩氣田在鉆海相地層的鉆井過(guò)程中常常通過(guò)添加除硫劑堿式碳酸鋅或海綿鐵以保證鉆井液PH值不低于11，同時(shí)調(diào)整鉆井液密度以壓穩(wěn)地層流體，確保鉆井液中H2S含量不高于50mg/m3，但也注意了鉆井液的漏失問(wèn)題，鉆井過(guò)程中對(duì)易漏失地層做出了及時(shí)的判斷，并在鉆井液中加入適量的隨鉆堵漏劑，以便及時(shí)堵住易漏地層。

2.2.2 井控技術(shù) 對(duì)高酸性氣田而言，井控技術(shù)的關(guān)鍵在于防止H2S從地層或井筒中溢出。元壩氣田首先在合理井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)了氣層壓力及其物理性質(zhì)的預(yù)測(cè)，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)與處理溢流、又漏又噴等復(fù)雜情況；其次在井控裝置的組合形式上采用了“環(huán)形防噴器+雙閘板防噴器+雙閘板”的組合方式，保證了井控裝置能夠同時(shí)擁有2個(gè)半封閘板，1個(gè)全封閘板和1個(gè)剪切閘板；最后在井控設(shè)備的選材上做了嚴(yán)格要求，對(duì)金屬材料和非金屬材料的防硫特性均按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

2.2.3 套管防磨技術(shù) 超深高酸性氣田的鉆井過(guò)程中，套管的防磨、防腐蝕是一個(gè)應(yīng)高度重視的問(wèn)題。元壩氣田在防磨防腐方面除采用了鉆桿保護(hù)器、減磨接頭、鉆桿接頭耐磨帶等常用技術(shù)措施外[7]，主要在鉆井工程設(shè)計(jì)和施工方面做了相應(yīng)的工作，以防磨損與腐蝕的交互作用。如在套管選材上注重了套管的抗硫、抗擠性能；在鉆進(jìn)過(guò)程中嚴(yán)格控制井身質(zhì)量，直井段采用了輕壓吊打等防斜打直技術(shù)，斜井段控制全角變化率，減少套管與鉆桿的接觸面積和接觸應(yīng)力，不同井段采取鉆具上加防磨接頭等措施；優(yōu)選鉆井液體系，增強(qiáng)鉆井液的性能。

元壩氣田實(shí)施安全提速后，11口產(chǎn)能建設(shè)井累計(jì)發(fā)生各類(lèi)鉆井故障14次，損失鉆井時(shí)間134.30天，其故障時(shí)效2.75%，復(fù)雜時(shí)效1.62%，萬(wàn)米故障發(fā)生次數(shù)1.68次/萬(wàn)米，故障損失時(shí)間16.12天/萬(wàn)米，分別較前期評(píng)價(jià)井減少了3.36個(gè)百分點(diǎn)、2.53個(gè)百分點(diǎn)、0.31次/萬(wàn)米、30.36天/萬(wàn)米，使得產(chǎn)能建設(shè)井在提速的同時(shí)更達(dá)到了提效的目的。

2.3 管理提速 元壩氣田在第一期產(chǎn)能建設(shè)井的鉆井過(guò)程中除重視井下復(fù)雜情況的預(yù)防，保證人身、設(shè)備安全外，更是從健全工程技術(shù)管理機(jī)構(gòu)、建立元壩地區(qū)技術(shù)管理機(jī)制、完善技術(shù)支撐體系、改善鉆井監(jiān)管體系、強(qiáng)化精細(xì)管理等方面來(lái)提高整體鉆井速度和鉆井效益。元壩氣田實(shí)施管理提速后減少了非生產(chǎn)時(shí)間的耽擱，使各個(gè)鉆井環(huán)節(jié)更加緊湊，避免了如停工待料等類(lèi)似不必要時(shí)間的浪費(fèi)，在整個(gè)工區(qū)內(nèi)形成了“一體化”的管理模式，整體上提高了生產(chǎn)時(shí)效，使得整個(gè)鉆井作業(yè)高效運(yùn)行，降低了鉆井成本。元壩氣田10口已完井的產(chǎn)能建設(shè)井生產(chǎn)時(shí)效達(dá)到了93.24%，較提速前探井和開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)井分別提高了12.5和10.43個(gè)百分點(diǎn)；純鉆時(shí)間達(dá)到了36.59%，較提速前探井和開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)井分別提高了3.13和5.72個(gè)百分點(diǎn)，管理提速效果明顯。

3 應(yīng)用效果分析

元壩氣田在清楚認(rèn)識(shí)超深高酸性氣田鉆井難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合具有針對(duì)性的鉆井技術(shù)措施，形成了元壩氣田超深高酸性配套鉆井提速技術(shù)系列，見(jiàn)表2所示。

元壩氣田應(yīng)用該鉆井提速技術(shù)系列，在元壩氣田產(chǎn)能建設(shè)井的鉆井過(guò)程中取得了顯著的提速效果，具體指標(biāo)見(jiàn)表3。

從整體上看，已完井的10口井的平均完鉆井深7595.12米、平均鉆井周期391.15天、平均機(jī)械鉆速2m/h、平均建井周期458.56天，與元壩地區(qū)平均井深7534.7米的評(píng)價(jià)井相比，其鉆井周期縮短了138.77天，平均機(jī)械鉆速提高了0.17m/h，建井周期縮短了142.31天，提速效果明顯。生產(chǎn)時(shí)效及純鉆時(shí)效較前期評(píng)價(jià)井有大幅度提高，復(fù)雜時(shí)效及故障時(shí)效有明顯降低，提效顯著。另外，元壩氣田經(jīng)提速后多口井創(chuàng)造了優(yōu)勝指標(biāo)，如元壩205-1井完鉆井深7116米，鉆井周期326.77天，建井周期384.79天，創(chuàng)川東北地區(qū)海相大斜度井最短鉆井周期和建井周期紀(jì)錄；元壩101-1H井四開(kāi)鉆井周期和建井周期分別為34.25天、57.54天，均創(chuàng)元壩地區(qū)水平井四開(kāi)作業(yè)的最高紀(jì)錄。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

①元壩氣田存在井深、酸性氣體含量高、井底溫度高、壓力層系多、地層巖性復(fù)雜等世界技術(shù)難題，致使井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、井控工作及井眼軌跡控制難度大，給元壩氣田水平井、定向井的鉆井施工帶來(lái)了較大的困難。

②元壩氣田從科技提速、安全提速、管理提速三方面著手，確定了適用性較強(qiáng)的五開(kāi)井身結(jié)構(gòu)、套管選材標(biāo)準(zhǔn)以及鉆井提速配套技術(shù)系列，為超深高酸性氣田的開(kāi)發(fā)積累了成功經(jīng)驗(yàn)。

③目前元壩氣田雖取得了較好的提速效果，但還有改進(jìn)的空間，如拓展扭力發(fā)生器和干法固井的應(yīng)用深度；增大現(xiàn)行三開(kāi)井身結(jié)構(gòu)Ф282.6mm套管的環(huán)空間隙；加強(qiáng)井眼軌跡控制精度；加大對(duì)國(guó)產(chǎn)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)的應(yīng)用，以降低成本。

④元壩氣田鉆井施工過(guò)程中不可預(yù)見(jiàn)因素多，安全施工和井控風(fēng)險(xiǎn)大，應(yīng)加強(qiáng)地層壓力預(yù)測(cè)、井控溢流機(jī)理基礎(chǔ)研究以及超深高酸性水平井、定向井鉆井技術(shù)研究，為超深高酸性氣田的鉆井施工提供理論支撐與技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈琛.川東北超深高酸性氣田勘探開(kāi)發(fā)工程技術(shù)[J].中國(guó)工程科學(xué)，2010，12（10）：29-34.

篇8

Abstract: How to construct an appropriate partitioning hyperplane in test node is the key to construct a decision tree. Different from decision tree with a single variable， the multi-variable (tilted) decision tree can find a hyperplane which is not perpendicular to the characteristic shaft. This paper will explain the process of constructing the test node and propose a two-stage decision tree algorithm.

關(guān)鍵詞：超平面；兩階段；決策樹(shù)

0引言

決策樹(shù)有著許多不同的應(yīng)用，其中包括診斷學(xué)里面的長(zhǎng)度衰退[1]、分等級(jí)的多級(jí)標(biāo)簽的分類(lèi)[2]等。在機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)采集方面，決策樹(shù)已經(jīng)成為一種最廣泛的模型。一些決策樹(shù)分類(lèi)器的算法，比如ID3[3]，C4.5[4]，CART等，經(jīng)常被作為評(píng)價(jià)其他分類(lèi)器性能的基準(zhǔn)。它之所以流行，是因?yàn)槠湫问胶?jiǎn)單、判斷迅速、解釋容易和精確度高。

1兩階段決策樹(shù)算法

1.1 兩階段構(gòu)造超平面構(gòu)造多變量決策樹(shù)的中心問(wèn)題是，在每個(gè)測(cè)試節(jié)點(diǎn)內(nèi)對(duì)于連續(xù)的屬性如何研究分割超平面函數(shù)如式（1）：w1x1+w2x2+…+wnxn+threshold（閾值）=0，這里的X=（x1，x2…xn，1）是一個(gè)圖形向量，它是由一個(gè)常數(shù)和n個(gè)描敘實(shí)例的特征組成的。WT=（w1，w2，…，wn，wn+1）是一個(gè)X的參數(shù)向量，也可以稱(chēng)為權(quán)向量（本文中假設(shè)WT是一個(gè)單位向量）。為了研究在每個(gè)測(cè)試決策樹(shù)節(jié)點(diǎn)內(nèi)構(gòu)造超平面的過(guò)程，首先調(diào)整方程式（2）：1w1x1+w2x2+…+wnxn=threshold，權(quán)向量WT=（w1，w2…wn）可以看作是用函數(shù)2構(gòu)造的超平面的法線方向，然后我們可以將尋找超平面函數(shù)2的過(guò)程分為兩個(gè)步驟：首先找出標(biāo)準(zhǔn)向量WT，然后再找出參數(shù)閾值。使WT中至少有一個(gè)參數(shù)不等于0，得到的超平面就會(huì)向特征軸傾斜；使WT中只有一個(gè)參數(shù)不為0，例如WT=（0，0，…，wi，…，0），得到的超平面就會(huì)與特征軸垂直。顯然，如果在每個(gè)超平面的WT中只有一個(gè)參數(shù)不為0，構(gòu)造的決策樹(shù)將會(huì)退化為單變量樹(shù)。為了深入研究這個(gè)問(wèn)題，首先我們作了一個(gè)定義1。

定義1設(shè)V=（v1，v2…vn）（單位向量）是實(shí)例空間P內(nèi)的一個(gè)方向向量，a=（a1，a2…an）是實(shí)例空間P內(nèi)的一點(diǎn)。?坌a，如果a′=∑1?燮i?燮naivi，我們就說(shuō)a′是a的V成分。

根據(jù)定義1可知，如把V當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)軸，那么a′就是V軸上的值。

命題1設(shè)H是用函數(shù)（2）構(gòu)造的分割超平面，假設(shè)A和H的交點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)成分是v，那么v=threshold（閾值）。

證明設(shè)a=（a1，a2，…，an）是實(shí)例空間內(nèi)的一點(diǎn)，?坌a∈P，a的標(biāo)準(zhǔn)成分b=∑1?燮i?燮nwiai。設(shè)a′=（a，a，…，a）是從a到標(biāo)準(zhǔn)軸的映射點(diǎn)，得到式（3）：b=∑1?燮i?燮nwiai=∑1?燮i?燮nwia。

設(shè)t=（t1，t2，…，tn）是A和實(shí)例空間P的交點(diǎn)，因?yàn)閃T是實(shí)例空間p內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)向量，所以t=a′。聯(lián)合（3）式，可以得到：b=∑1?燮i?燮nwia=∑1?燮i?燮nwiti=v。根據(jù)方程式（2），得到v=threshold（閾值）。

在權(quán)重向量WT內(nèi)，如果只有一個(gè)參數(shù)不是0，例如WT=（0，0，…，wi，…，0），那么命題1中法線方向是準(zhǔn)確的一個(gè)實(shí)例空間特征。因此，單變量決策樹(shù)滿(mǎn)足命題1。從這個(gè)角度來(lái)看，我們的框架是單變量決策樹(shù)的延伸。此外，一旦發(fā)現(xiàn)有法線方向，就可以簡(jiǎn)單地解決超平面閾值：計(jì)算每個(gè)實(shí)例的標(biāo)準(zhǔn)成分作為一維空間值，然后根據(jù)一些標(biāo)準(zhǔn)（如基尼），尋找作為函數(shù)（2）閾值的最佳分割閾值。

1.2 兩階段決策樹(shù)算法通過(guò)在1.1內(nèi)的分析，尋找超平面函數(shù)的過(guò)程可以劃分為兩個(gè)階段。基于這個(gè)，介紹兩階段決策樹(shù)算法，這種算法通過(guò)兩個(gè)階段為每個(gè)測(cè)試節(jié)點(diǎn)構(gòu)造超平面，如圖1。除了步驟2和3，此算法和其他決策樹(shù)算法沒(méi)有什么區(qū)別。步驟2（第一階段），候選超平面的標(biāo)準(zhǔn)列表是用某種研究函數(shù)構(gòu)造的。許多著名的方法可直接用在這里尋找法線方向，如主成分分析，合作聯(lián)盟等。步驟3（第二階段）分為兩個(gè)階段：在第一階段中，每個(gè)候選超平面閾值是基于一些純判斷標(biāo)準(zhǔn)（如信息增益率和基尼）。在尋找連續(xù)屬性分割點(diǎn)方面，這個(gè)階段類(lèi)似于單變量決策樹(shù)算法。在第二階段，此模型根據(jù)判斷標(biāo)準(zhǔn)從候選列表中選出最佳分割超平面。

在圖2中給出了構(gòu)造兩階段決策樹(shù)的控制算法。許多算法只能處理一組特定的數(shù)據(jù)。為了簡(jiǎn)化問(wèn)題分析的復(fù)雜性，步驟1對(duì)輸入數(shù)據(jù)集進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理數(shù)據(jù)集之后，步驟2構(gòu)造一個(gè)使用算法1的構(gòu)造決策樹(shù)樹(shù)（參見(jiàn)圖1）。一旦決策樹(shù)被構(gòu)造，它就會(huì)被修剪回來(lái)。在修剪階段有兩項(xiàng)措施用以評(píng)估每個(gè)測(cè)試節(jié)點(diǎn)：如果它是葉指數(shù)，則在測(cè)試節(jié)點(diǎn)下對(duì)一些子樹(shù)指標(biāo)（如錯(cuò)誤率）和測(cè)試節(jié)點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估。如果是前者且后者滿(mǎn)足一些條件（如后者的錯(cuò)誤率小于前者），則其根是節(jié)點(diǎn)的整個(gè)樹(shù)，由葉取代。不同的算法，采用不同的修剪指標(biāo)。Quinlan使用錯(cuò)誤率評(píng)估基于統(tǒng)計(jì)界的評(píng)估[4]，BrEiman等人使用成本復(fù)雜性評(píng)估基于錯(cuò)誤率和樹(shù)的規(guī)模（由葉節(jié)點(diǎn)數(shù)量來(lái)衡量）。但是我們采用EBP C4.5[4]和CCP CART來(lái)測(cè)試已修剪的構(gòu)造決策樹(shù)的性能和修剪算法的影響。

2結(jié)論

在本文中，首先從幾何學(xué)角度重新解釋了構(gòu)造測(cè)試節(jié)點(diǎn)的過(guò)程，并在此基礎(chǔ)上，提出了兩階段方法來(lái)為決策樹(shù)的每個(gè)測(cè)試節(jié)點(diǎn)構(gòu)造超平面。第一階段尋找基于無(wú)監(jiān)督或監(jiān)督方法的合適的法線方向?；谝恍┤缁岷驮鲩L(zhǎng)比的標(biāo)準(zhǔn)，第二階段找出在法線方向上的超平面的截距。最后提出了兩階段的構(gòu)造決策樹(shù)算法。

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篇9

【關(guān)鍵詞】傳輸技術(shù)；辦公自動(dòng)化；云計(jì)算；應(yīng)用趨勢(shì)

政府辦公自動(dòng)化系統(tǒng)的主要是在黨委服務(wù)，政府及其所屬部門(mén)，委員會(huì)，辦公室，黨和政府機(jī)關(guān)的局，如日常事務(wù)的管理，是政府機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)，它是各政府機(jī)構(gòu)能否積極有效地發(fā)揮其職能的重要因素，是政府機(jī)構(gòu)急需的計(jì)算機(jī)輔助業(yè)務(wù)系統(tǒng)。在技術(shù)先進(jìn)成熟的計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)之間建立一個(gè)高質(zhì)量，高效率，智能辦公自動(dòng)化（OA）系統(tǒng)，對(duì)領(lǐng)導(dǎo)決策和信息服務(wù)部辦公，提高辦公效率，減輕工作人員的工作量，節(jié)約寶貴的辦公費(fèi)用，從而實(shí)現(xiàn)行政機(jī)關(guān)的辦公自動(dòng)化、無(wú)紙化、資源信息化、決策科學(xué)化。

一、計(jì)算機(jī)信息傳輸技術(shù)與辦公自動(dòng)化融合的內(nèi)涵

計(jì)算機(jī)信息傳輸技術(shù)，是指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信，將分散在各個(gè)領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)的信息互相傳遞的方法，從而達(dá)到一種科技資源共享的目的的一種技術(shù)。而辦公自動(dòng)化則是結(jié)合了計(jì)算機(jī)信息傳輸功能和現(xiàn)代化辦公功能的一種辦公方式。建立在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息傳輸技術(shù)之上的辦公自動(dòng)化中的應(yīng)用，在優(yōu)化管理信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，調(diào)整管理系統(tǒng)中起著重要的作用，在提高辦公協(xié)調(diào)，結(jié)合部門(mén)決策，加強(qiáng)決策能力執(zhí)行起著非常重要的作用，真正從各個(gè)層面提高單位工作效率。典型的例子是SAS，ERP和電子政務(wù)中的應(yīng)用。

二、政府辦公自動(dòng)化系統(tǒng)特點(diǎn)

根據(jù)應(yīng)用對(duì)象的辦公自動(dòng)化系統(tǒng)都有其不同的特點(diǎn)，政府辦公自動(dòng)化系統(tǒng)，政府委員會(huì)，辦公或部門(mén)為服務(wù)對(duì)象，主要特點(diǎn)如下：對(duì)復(fù)雜的文件（收文、發(fā)文）流程，考察有嚴(yán)格的要求；對(duì)于信息有更高的要求（匯編），確保信息上傳進(jìn)展的順利；實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化辦公系統(tǒng)，提高辦公效率，在此基礎(chǔ)上應(yīng)注意為領(lǐng)導(dǎo)提供服務(wù)；系統(tǒng)應(yīng)提供移動(dòng)辦公，遠(yuǎn)程辦公能力；以為領(lǐng)導(dǎo)服務(wù)為要求，系統(tǒng)應(yīng)提供領(lǐng)導(dǎo)講話(huà)管理和領(lǐng)導(dǎo)平日計(jì)劃等功能模塊；系統(tǒng)應(yīng)該為用戶(hù)提供地方用以互相溝通；應(yīng)用軟件體系結(jié)構(gòu)應(yīng)具有提供與上級(jí)單位、兄弟單位、下級(jí)單位連接的開(kāi)放接口；對(duì)保證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全，用戶(hù)權(quán)限控制有嚴(yán)格的要求。并對(duì)系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)的同時(shí)使系統(tǒng)具有較高的安全性，可靠性和可操作性等等

按照政府的辦公流程和文檔管理措施的設(shè)計(jì)要求，保證設(shè)計(jì)規(guī)范；并通過(guò)辦公自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用，反過(guò)來(lái)對(duì)實(shí)際操作流程又有規(guī)范作用。靈活的流程處理接口，適用于電子和紙質(zhì)混合的辦公模式，方便推廣應(yīng)用。能進(jìn)行遠(yuǎn)程辦公，具有授權(quán)功能，確保辦公業(yè)務(wù)流程的連續(xù)性。對(duì)不同地區(qū)的辦公業(yè)務(wù)的支持，實(shí)現(xiàn)了總部管理和直屬單位的文件的快速運(yùn)轉(zhuǎn)。功能強(qiáng)大，內(nèi)容具有多樣性，基本滿(mǎn)足了政府辦公業(yè)務(wù)的要求。與一個(gè)強(qiáng)大的全面的安全管理和控制機(jī)制分不開(kāi)。實(shí)施電子公文流轉(zhuǎn)，網(wǎng)絡(luò)管理和操作，節(jié)省了大量的人力物力，提高了辦公效率。具有流程跟蹤，預(yù)留校正，文件共享，變更控制，自動(dòng)登記等特點(diǎn)，規(guī)范業(yè)務(wù)的同時(shí)，也給辦公人員提供了方便。

三、計(jì)算機(jī)信息傳輸技術(shù)在辦公自動(dòng)化中的應(yīng)用趨勢(shì)

（一）辦公自動(dòng)化將更加人性化、智能化，人性化、智能化

一是設(shè)計(jì)更突出人性化的理念，將辦公自動(dòng)化的穩(wěn)定性、開(kāi)放性和易用性放在突出位置，對(duì)信息來(lái)源的整合能力進(jìn)行了一系列的強(qiáng)調(diào)，更對(duì)于可開(kāi)拓的管理平臺(tái)進(jìn)行構(gòu)建，從而改變對(duì)現(xiàn)在人來(lái)適應(yīng)系統(tǒng)的尷尬處境，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)來(lái)適應(yīng)人的全新的理念。二是辦公工具智能化。越來(lái)越多的數(shù)據(jù)需要處理的情況下，用戶(hù)可以使用不痛的辦公設(shè)施，比如手機(jī)、平板和電腦及其他終端設(shè)備與云計(jì)算服務(wù)端的無(wú)縫接入，并在同一時(shí)間，辦公軟件，云服務(wù)器技術(shù)提供的數(shù)據(jù)和文件將實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)調(diào)取的提供，規(guī)劃分析，可視化的交互，幫助用戶(hù)進(jìn)行智能的判斷，大大提高用戶(hù)的工作效率。三是圍墻在智能無(wú)線辦公環(huán)境中將完全消失。隨著信息終端應(yīng)用綜合集成，無(wú)線移動(dòng)技術(shù)在應(yīng)用工作中的普及，超級(jí)計(jì)算機(jī)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通訊技術(shù)的融合成為的各種移動(dòng)設(shè)備將成為辦公室必備的信息終端。

（二）超級(jí)計(jì)算機(jī)及云計(jì)算技術(shù)的興起

隨著超級(jí)計(jì)算機(jī)與云計(jì)算技術(shù)的興起和發(fā)展，服務(wù)器技術(shù)與各類(lèi)終端技術(shù)的融合，在各種方面都促進(jìn)了辦公自動(dòng)化建設(shè)向著智能化、視覺(jué)化、通用化、一體化方向發(fā)展。超級(jí)計(jì)算機(jī)與云計(jì)算技術(shù)不僅將手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦、家用電器等其他新興與傳統(tǒng)硬件結(jié)合從而實(shí)現(xiàn)真正的全面的物聯(lián)模式，更將融合Windows，Apple，Android，UNIX服務(wù)器和終端軟件，促進(jìn)組織信息系統(tǒng)的改革，以高度的壓縮和扁平化，特別是目前的云計(jì)算技術(shù)的逐步成熟和廣泛應(yīng)用將進(jìn)一步推動(dòng)了辦公自動(dòng)化水平的智能化，整合視覺(jué)化，通用化，全面改造，就可以看到辦公自動(dòng)化水平將有驚人的改進(jìn)。

（三）3G 技術(shù)的成熟與廣泛運(yùn)用

CDMA，TD-SCDMA，TD-SCDMA及3G技術(shù)的成熟和推廣應(yīng)用，以及4G技術(shù)的生成，將完全顛覆了傳統(tǒng)辦公室的固定的形象，為辦公人員超遠(yuǎn)距離的辦公、政府及其部分在全球范圍內(nèi)的辦公和協(xié)作以及全數(shù)字化的辦公室提供條件，如WiFi無(wú)線傳輸技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和推廣應(yīng)用將推動(dòng)辦公自動(dòng)化領(lǐng)域向多樣化方向發(fā)展，，如辦公模式的多樣性，實(shí)施人員的多樣性，計(jì)算設(shè)備的多樣性等等。

總而言之，政府辦公自動(dòng)化將實(shí)現(xiàn)辦公廳與國(guó)務(wù)院、省委、省人大和政協(xié)、各省直廳局、各市地人民政府、各直報(bào)點(diǎn)市縣等單位之間的文件轉(zhuǎn)換、信息交流和信息共享，不僅能夠?yàn)橛脩?hù)提供方便快捷的獲取方式，而且同時(shí)還為領(lǐng)導(dǎo)決策和工作人員的日常生活等一系列提供基本服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉晶晶.辦公自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)管理策略探討[J].現(xiàn)代政府部門(mén)教育，2010（2）.

篇10

EW：回溯近20年來(lái)中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程，你覺(jué)得中間哪幾個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)不能不提？

LJ：20年前，中國(guó)高性能計(jì)算機(jī)是被西方禁運(yùn)的，而現(xiàn)在我們已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了自主可控。這其中經(jīng)歷了四個(gè)階段：第一個(gè)階段是上世紀(jì)90年代中期，我們只能實(shí)現(xiàn)軟件層面的自主，器件層面還是大量采購(gòu)國(guó)外的部件來(lái)做機(jī)器。這也是現(xiàn)在中國(guó)高性能計(jì)算機(jī)生態(tài)環(huán)境不好的緣由之一，無(wú)法標(biāo)準(zhǔn)化，導(dǎo)致很多應(yīng)用有問(wèn)題，在商業(yè)化市場(chǎng)上，大家習(xí)慣的軟件很難被應(yīng)用。

第二個(gè)階段是上世紀(jì)90年代后期，國(guó)家開(kāi)始重視工業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)，很多器件甚至軟件就都得用國(guó)外廠商的，離自主又遠(yuǎn)了一點(diǎn)。那個(gè)時(shí)候大部件都通過(guò)進(jìn)口，就像汽車(chē)，可能分成幾大塊進(jìn)口，只在國(guó)內(nèi)組裝。

第三個(gè)階段是本世紀(jì)初期。2005年，我們就開(kāi)始大量地把過(guò)去從國(guó)外進(jìn)口的大部件自己進(jìn)行設(shè)計(jì)。大概到2007年、2008年的時(shí)候，這些大部件已經(jīng)完全可以自己設(shè)計(jì)，但是核心的那些器件、軟件模塊還是用國(guó)外的，這個(gè)問(wèn)題一直延續(xù)到今天。

第四個(gè)階段就是要真正地實(shí)現(xiàn)對(duì)所有技術(shù)的掌握和突破，而且讓它能和今天的工業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)很好地銜接。如果最后這一步走出去了，我想中國(guó)這個(gè)產(chǎn)業(yè)就能跑到全球的潮頭。

EW：目前中國(guó)超算行業(yè)格局是怎樣的？

LJ：國(guó)內(nèi)有三支隊(duì)伍在做：國(guó)防科技大學(xué)、江南計(jì)算所、中科曙光。其他兩家更多地可能是在某一領(lǐng)域去完成它的任務(wù)，它們能獲得很多國(guó)家的資源支撐。而曙光則是跟外國(guó)企業(yè)在市場(chǎng)上靠商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，且人力成本要高于其他兩家。企業(yè)的特點(diǎn)是，它做什么東西，都要有市場(chǎng)價(jià)值。

在核心優(yōu)勢(shì)方面，國(guó)防科技大學(xué)有很好的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在自主高性能互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)方面也非常獨(dú)到；江南計(jì)算所有很好的CPU技術(shù)，在其他自主技術(shù)方面也很好；曙光則有很好的應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計(jì)能力、工程設(shè)計(jì)能力、用戶(hù)推廣能力等，此外，曙光是三家機(jī)構(gòu)中唯一完全市場(chǎng)化運(yùn)作的企業(yè)，在商業(yè)化方面，曙光是做得比較好的，更加注重高性能計(jì)算機(jī)的產(chǎn)品化和市場(chǎng)占有率。

在與國(guó)際上的IBM等公司的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，我們的策略是，產(chǎn)品做好、技術(shù)做好、做得穩(wěn)定可靠，讓機(jī)器好用又耐用，價(jià)格適中。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)就是這么回事。

EW：中科曙光在超算業(yè)務(wù)上有哪些關(guān)鍵產(chǎn)品？

LJ：十多年前，“曙光4000A”是中國(guó)第一個(gè)進(jìn)入全球高性能計(jì)算機(jī)TOP500排行榜且位列前十名的系統(tǒng)。這對(duì)于那時(shí)的我們來(lái)說(shuō)，已經(jīng)是非常好的成績(jī)了，因?yàn)閺倪^(guò)去的默默無(wú)名，突然排到了前十。后來(lái)到“曙光5000A”，也是排到了全球前十名。在“曙光6000”出來(lái)的時(shí)候，已經(jīng)是全球第二名?！笆锕?000”的設(shè)計(jì)目標(biāo)是市場(chǎng)化的需求，所以它的應(yīng)用非常好用，裝在深圳超算中心，一年能收取兩個(gè)億的服務(wù)費(fèi)，非常完美。

現(xiàn)在，曙光新一代高性能計(jì)算機(jī)正在研發(fā)。它是一款面向某一類(lèi)特殊應(yīng)用的機(jī)器，比如氣象、航空航天等，大概明年就能完成。它針對(duì)某一族應(yīng)用去做優(yōu)化，因?yàn)椴煌?lèi)型的應(yīng)用所需的架構(gòu)都不一樣。曙光新一代高性能計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間研制的原因就在于，它不斷地根據(jù)應(yīng)用的變化在調(diào)整。

EW：之前《華爾街日?qǐng)?bào)》 報(bào)道“神威?太湖之光”時(shí)曾稱(chēng)，中國(guó)的超算已經(jīng)超過(guò)了美國(guó)。對(duì)此，你怎么看？

LJ：雖然中國(guó)的“神威?太湖之光”的性能超過(guò)了美國(guó)現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的性能，但這個(gè)性能是指Linpack的性能，這個(gè)話(huà)得說(shuō)嚴(yán)謹(jǐn)。

從行業(yè)角度來(lái)說(shuō)，我不認(rèn)為中國(guó)超算已經(jīng)超越美國(guó)。美國(guó)超算做得非常扎實(shí)，它的機(jī)器跟應(yīng)用匹配著做，應(yīng)用層面我們盡管在快速追趕，但仍然稍有脫節(jié)。系統(tǒng)和應(yīng)用的結(jié)合、和應(yīng)用的匹配，這是最重要的。這也是我們現(xiàn)在跟人家相比最大的短板：一方面，中國(guó)超算對(duì)應(yīng)用的支持還不是很好；另一方面，它的應(yīng)用領(lǐng)域也太窄，僅限于科學(xué)計(jì)算，還沒(méi)有延伸到信息服務(wù)領(lǐng)域中去。

“神威?太湖之光”雖然在TOP500中已經(jīng)排名第一，但它是獨(dú)立自己做的CPU，很多市面上的應(yīng)用它跑不了，而且本身架構(gòu)不適合做信息的處理，它主要還是在解方程。

EW：能否詳細(xì)講述一下，超算是如何應(yīng)用在這些科學(xué)尖端領(lǐng)域的，對(duì)我們?nèi)粘Ｉ钣钟心男┯绊懀?/p>

LJ：超算在包括航空航天、石油、電力、水利、生物、制藥、環(huán)境、國(guó)防、教育、醫(yī)療、金融、電信、政務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等各個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。在這些領(lǐng)域，以數(shù)字形式存在的海量信息，只有依靠這種大型計(jì)算機(jī)，才能進(jìn)行處理和分析。

在尖端科學(xué)領(lǐng)域，以氣象為例，由中科院大氣物理所、曙光公司、中科院計(jì)算所、中科院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心聯(lián)合研發(fā)和創(chuàng)制的“地球數(shù)值模擬裝置”原型系統(tǒng)，讓科學(xué)家可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣、洋流、地殼、生態(tài)等的仿真研究，用于還原或預(yù)測(cè)地球自然變化過(guò)程，可用于應(yīng)對(duì)全球變化、防災(zāi)減災(zāi)和環(huán)境治理等問(wèn)題。

此外，2013年“嫦娥三號(hào)”在月面成功軟著陸。這個(gè)過(guò)程中，曙光高性能計(jì)算機(jī)對(duì)“嫦娥三號(hào)”的軌道設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)計(jì)算、預(yù)報(bào)等也起到了非常重要的保障作用。

再舉幾個(gè)跟我們?nèi)粘Ｉ钕嚓P(guān)的例子。高性能計(jì)算集群能夠助力霧霾預(yù)報(bào)，通過(guò)對(duì)污染源、區(qū)域污染數(shù)據(jù)的精細(xì)化分析，為污染防控提供決策指導(dǎo)。如大家熟悉的去年9月抗戰(zhàn)勝利 70 周年閱兵期間的“閱兵藍(lán)”和G20的“西湖藍(lán)”都是基于超算的預(yù)測(cè)分析和追因溯源才得以實(shí)現(xiàn)的。

去年閱兵期間，以曙光高性能計(jì)算集群為核心的中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站針對(duì)京津冀及周邊區(qū)域大氣污染過(guò)程進(jìn)行不少于未來(lái)7天的預(yù)報(bào)預(yù)警、潛勢(shì)預(yù)測(cè)以及污染源貢獻(xiàn)追因。今年9月在杭州舉辦的 G20，曙光高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建立了適用于浙江省及杭州市的區(qū)域空氣質(zhì)量數(shù)值模型。利用這個(gè)模型，再結(jié)合氣象條件、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和大氣污染物排放清單，制定了 G20 峰會(huì)空氣質(zhì)量保障控制措施。

從超算到E級(jí)超算

EW：時(shí)下超算已成為深度學(xué)習(xí)的引擎。曙光在人工智能方面有哪些想法？

LJ：當(dāng)我們把這個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用擴(kuò)展到信息服務(wù)、信息處理這個(gè)領(lǐng)域，包括大數(shù)據(jù)平臺(tái)，大數(shù)據(jù)的處理、分析、挖掘，再加上一些新的技術(shù)，它就變成了人工智能，變成了可以通過(guò)機(jī)器去深度地學(xué)習(xí)。它的脈絡(luò)就是這么過(guò)來(lái)的。不過(guò)，對(duì)于人工智能來(lái)說(shuō)，雖然計(jì)算能力很重要，但更重要的還是算法、模型、軟件等。二者相結(jié)合，加上市場(chǎng)上有商業(yè)利益驅(qū)動(dòng)，我相信會(huì)發(fā)展得非?？?。

對(duì)曙光自身來(lái)說(shuō)，今年4月跟寒武紀(jì)簽約合作，此前也跟如NVIDIA、致生聯(lián)發(fā)等公司在人工智能方面有合作。以寒武紀(jì)為例，它的芯片技術(shù)在人工智能領(lǐng)域是比較優(yōu)秀的，但因?yàn)槿斯ぶ悄艿膽?yīng)用領(lǐng)域很廣泛，只一個(gè)寒武紀(jì)是不行的，所以我們也在積極地跟其他企業(yè)尋求合作，面向E級(jí)機(jī)開(kāi)發(fā)新一代的所謂的加速部件。比如，我們還跟NVIDIA一起合作進(jìn)行這方面的研究，以便讓我們的E級(jí)機(jī)在推出的時(shí)候能有非常好的面向人工智能應(yīng)用的性能。

EW：“十三五”規(guī)劃里面，國(guó)家對(duì)E級(jí)超算十分重視。研制E級(jí)超算的時(shí)間表是怎樣的？

LJ：大型計(jì)算機(jī)的研制周期平均約為3～5年。E級(jí)超算還有一段相當(dāng)長(zhǎng)的路要走，計(jì)劃在2020年去完成一臺(tái)有百億億次計(jì)算能力的機(jī)器，其研發(fā)經(jīng)費(fèi)預(yù)計(jì)約為30億元。

預(yù)計(jì)在2018年，能夠拿出一個(gè)原型系統(tǒng)。它是一個(gè)縮小比例的、1/16計(jì)算能力的機(jī)器，但內(nèi)部構(gòu)造基本相同。按照預(yù)期目標(biāo)，該原型系統(tǒng)能效比為10GFlops/W以上，保證可擴(kuò)展至10萬(wàn)節(jié)點(diǎn)、PUE（Power Usage Effectiveness，是評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)中心能源效率的指標(biāo)）低至一定水平。在完成原型機(jī)的過(guò)程中，所有相關(guān)的技術(shù)就基本都完成了，再花兩年左右的時(shí)間進(jìn)一步完善，然后把規(guī)模做大。

在“十三五”規(guī)劃里面，江南計(jì)算所、國(guó)防科技大學(xué)、中科曙光三家會(huì)一起來(lái)推動(dòng)E級(jí)超算。最后根據(jù)對(duì)這三家原型系統(tǒng)的評(píng)估，誰(shuí)的架構(gòu)最優(yōu)就以誰(shuí)為主，另外兩家合作。比如“十二五”規(guī)劃的無(wú)錫那臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)，雖然主計(jì)算分區(qū)是由江南計(jì)算所搭建，但服務(wù)分區(qū)是曙光搭建的。

EW：如今在全球范圍內(nèi)超算性能排第一的“神威?太湖之光”，它的性能峰值達(dá)到了125Pflops。如果再邁到E級(jí)超算，性能再提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，會(huì)不會(huì)面臨性能過(guò)剩而應(yīng)用跟不上的情況？

LJ：現(xiàn)在的問(wèn)題就是超級(jí)計(jì)算機(jī)的技術(shù)發(fā)展正面臨左右兩難的狀況。很多超級(jí)計(jì)算機(jī)一味地去追求性能，而這種性能的測(cè)算體系是以一道題做基準(zhǔn)去測(cè)出來(lái)的。比方如Linpack，它是一種數(shù)學(xué)方法，解一個(gè)方程組，看誰(shuí)用的時(shí)間短，決定它的效率。但是在今天看，這一臺(tái)大型計(jì)算機(jī)會(huì)解方程組，不代表它會(huì)做別的，超級(jí)計(jì)算機(jī)在面對(duì)不同算法、不同應(yīng)用時(shí)，效率差距極大。

100Pflops級(jí)別的性能已經(jīng)很好了，而未來(lái)的E級(jí)機(jī)，性能又高了10倍，如果依然像現(xiàn)在這樣，應(yīng)用層面依然做不好的話(huà)，等于弄了一堆廢鐵，肯定是不行的。所以要在追求應(yīng)用靈活性、廣泛性的基礎(chǔ)上，兼顧它的性能峰值，這才是未來(lái)的方向。

EW：相較你剛才提到的Linpack測(cè)試，有沒(méi)有更加能反映機(jī)器實(shí)際性能的測(cè)試方法？

LJ：Linpack的方法已經(jīng)使用20年了。在20年前，因?yàn)槌?jí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域很窄，基本上是以解代數(shù)方程為最主要的應(yīng)用，所以那時(shí)的測(cè)試方法就用了Linpack?？墒窃诮裉欤?jí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)五花八門(mén)，用一個(gè)指標(biāo)已經(jīng)不能完全衡量其性能了?，F(xiàn)在又出來(lái)如HPCG等一系列的測(cè)試方法，它們是一個(gè)綜合體系，用一組應(yīng)用進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)應(yīng)用的測(cè)試結(jié)果最后進(jìn)行加權(quán)，用一個(gè)算法平均出其綜合的性能，這就更容易反映機(jī)器在復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境里面的真實(shí)性能。

EW：之前“神威?太湖之光”能效比是6GFlops/W，而按照當(dāng)前國(guó)際公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)， E級(jí)超算的能效比至少要達(dá)到50GFlops/W。實(shí)現(xiàn)這一跨越，會(huì)面臨哪些方面的困難？

LJ：整個(gè)計(jì)算機(jī)里面，最耗電的就是CPU，其他如內(nèi)存等相對(duì)耗電量很小。對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，似乎唯一的方法就是在相同功耗的情況下提高芯片的性能，或者說(shuō)提高它的集成度。現(xiàn)在芯片都是用28納米的工藝，很快就要用到14納米甚至7納米的工藝。在摩爾定律下，線寬越來(lái)越窄，它集成電路的數(shù)量就越來(lái)越多，并行起來(lái)的性能就越來(lái)越高。

此外，業(yè)界也有討論用異構(gòu)加速或異構(gòu)綜合的方式來(lái)降低功耗。目前有大量的算法是通過(guò)軟件迭代來(lái)產(chǎn)生結(jié)果的，耗時(shí)非常長(zhǎng)。異構(gòu)加速這種加速部件，里面是硬件的CPU單元，它用硬件來(lái)處理一些特定的應(yīng)用，能將耗時(shí)的、效率很低的東西，更高速地去進(jìn)行處理和計(jì)算。未來(lái)超級(jí)計(jì)算機(jī)的架構(gòu)，既要滿(mǎn)足工業(yè)的通用標(biāo)準(zhǔn)，又要滿(mǎn)足性能要求，這種異構(gòu)的通過(guò)高性能加速部件來(lái)構(gòu)成的超級(jí)計(jì)算機(jī)，在我看來(lái)是未來(lái)的主流。

最后，在能耗這方面還有一個(gè)名詞叫PUE，“1”是最好的，我們追求的目標(biāo)就是讓它趨近于1，即不需要花額外的能耗去處理冷卻的問(wèn)題，這是一個(gè)終極目標(biāo)。我想，我們的E級(jí)機(jī)在這個(gè)上面會(huì)有重要的突破，讓PUE趨近于“1”，讓機(jī)器自己來(lái)冷卻自己。

EW：與現(xiàn)在相比，E級(jí)超算在應(yīng)用層面會(huì)有哪些不同？

LJ：一方面，現(xiàn)在的超算在應(yīng)用層面問(wèn)題依然突出；另一方面，不同用戶(hù)對(duì)應(yīng)用的需求也不一樣。這都是我們正在面臨的挑戰(zhàn)。

但在E級(jí)超算出來(lái)后，通過(guò)軟件定義系統(tǒng)，一個(gè)大機(jī)器可以分成若干個(gè)適應(yīng)不同應(yīng)用的區(qū)域，通過(guò)軟件來(lái)定義這個(gè)區(qū)域。比如如果是人工智能應(yīng)用的話(huà)，我們的加速部件的性能和數(shù)量就要更多，這樣的話(huà)，就可以通過(guò)軟件在實(shí)時(shí)應(yīng)用場(chǎng)景下去重新配置這個(gè)機(jī)器，讓它更適合這類(lèi)應(yīng)用。

這樣一來(lái)，在應(yīng)用層面將幾乎沒(méi)有限制。在全球范圍內(nèi)，99%的科學(xué)計(jì)算應(yīng)用，它都能良好地支持；同時(shí)能夠支持采用全球工業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)的云計(jì)算、大數(shù)據(jù)，云服務(wù)、云存儲(chǔ)等方面的應(yīng)用。如果騰訊愿意，甚至微信也可以在這上面得到支持，但這里面就涉及一系列的技術(shù)，不在芯片上做文章是很難實(shí)現(xiàn)的。

戰(zhàn)略布局再縱深

EW：國(guó)產(chǎn)芯片這個(gè)行業(yè)，它跟國(guó)外的差距到底有多大？

LJ：這就是全面的差距了。英特爾從1968年就開(kāi)始了。在這幾十年當(dāng)中，數(shù)千億美元、數(shù)萬(wàn)名工程師的投入，才造就了他們的現(xiàn)在。中國(guó)的龍芯是1998年開(kāi)始，差30年，投入了數(shù)億元人民幣、數(shù)百名工程師，這個(gè)差距是顯然的。但是從趨勢(shì)上來(lái)看，國(guó)內(nèi)芯片行業(yè)是越來(lái)越好了。

EW：未來(lái)在E級(jí)超算研發(fā)方面，中科曙光還有哪些重要舉措？

LJ：我們目前一系列的技術(shù)創(chuàng)新都圍繞著E級(jí)機(jī)在展開(kāi)，這里面包括高性能的冷卻系統(tǒng)、高性能的網(wǎng)絡(luò)、高性能的計(jì)算部件等，都有不同的團(tuán)隊(duì)在工作。預(yù)計(jì)到明年年底，可以公布成果。

EW：這些團(tuán)隊(duì)的人才從何而來(lái)？

LJ：這里面就有中科院的優(yōu)勢(shì)，人才是中科院對(duì)這個(gè)產(chǎn)業(yè)的重大貢獻(xiàn)之一。超算這個(gè)東西不僅要懂計(jì)算機(jī)，還得懂化學(xué)、力學(xué)等各個(gè)學(xué)科的知識(shí)，才能去幫助人家做一些事。而中科院有那么多不同領(lǐng)域的研究所和學(xué)習(xí)不同學(xué)科的學(xué)生，我們會(huì)從各個(gè)研究所找來(lái)這些跨界的人才。

EW：除了高端計(jì)算機(jī)，中科曙光其他業(yè)務(wù)現(xiàn)在發(fā)展得如何？

LJ：在存儲(chǔ)方面，像今天互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，大規(guī)模的、高可靠性的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，是并行存儲(chǔ)的。曙光有一個(gè)分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)，完全自主，性能也非常好。這個(gè)東西我們做了接近10年的時(shí)間，一直在不斷地發(fā)展，存儲(chǔ)業(yè)務(wù)營(yíng)收今年上半年增長(zhǎng)了14.53%。另外，我們?cè)谛畔踩阮I(lǐng)域也都有不同的團(tuán)隊(duì)在做。

EW：據(jù)8月23日公布的中科曙光2016年中報(bào)，軟件、系統(tǒng)集成及技術(shù)服務(wù)營(yíng)收增速比較快，相較上年，增幅達(dá)到了60.63%。這和云計(jì)算以及智慧城市發(fā)展有關(guān)系嗎？

LJ：有關(guān)系。2008年，我們?cè)诔啥冀⒘巳珖?guó)第一個(gè)云計(jì)算中心。后來(lái)，隨著我們“數(shù)據(jù)中國(guó)”戰(zhàn)略往前發(fā)展，目前，曙光已在全國(guó)20多個(gè)城市建成了云計(jì)算中心，運(yùn)行的政務(wù)應(yīng)用和智慧城市應(yīng)用種類(lèi)超過(guò)了1000個(gè)。此外，中科曙光已經(jīng)參與了30多個(gè)城市云的建設(shè)，匯集數(shù)據(jù)達(dá)30多PB。城市云和行業(yè)云的建設(shè)使得公司在全國(guó)范圍初步建成了一個(gè)云數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

包括云計(jì)算，包括大數(shù)據(jù)，市場(chǎng)上也有其他的一些公司在做，但中科曙光有自己的優(yōu)勢(shì)：第一是軟硬件的體系，都是我們自己的，這使得我們能夠更高效、更快速地提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)；第二是我們的城市云，它不是萬(wàn)金油，而是完全針對(duì)這個(gè)城市的應(yīng)用需求去設(shè)計(jì)，所以它涉及的目標(biāo)極其明確，是非常收斂的系統(tǒng)。

EW：你是如何定義智慧城市這一概念的，它能夠幫助人們改變生活中的哪些事情？

LJ：我們不叫智慧城市，就叫城市云――城市的數(shù)據(jù)體系。今天所謂的人工智能大部分是基于歷史的數(shù)據(jù)記錄，然后去預(yù)測(cè)未來(lái)，這樣的人工智能，僅僅靠數(shù)學(xué)模型，它的精度還比較差。

我們的“數(shù)據(jù)中國(guó)”戰(zhàn)略希望把超級(jí)計(jì)算機(jī)技術(shù)、今天的云計(jì)算技術(shù)以及大數(shù)據(jù)處理技術(shù)能做一個(gè)充分地融合。我們打算在各處，比方說(shuō)在全國(guó)，在百個(gè)城市分別建立以城市云計(jì)算中心為載體的一個(gè)城市大腦，把一個(gè)城市所有信息放在里面，形成一個(gè)大的數(shù)據(jù)平臺(tái)。

這個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)是一個(gè)可視化地理信息系統(tǒng)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是一張大地圖，在地圖上有各種數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)分為不同的圖層，一類(lèi)數(shù)據(jù)就是一個(gè)圖層，比如，老年人的住址、公交路線數(shù)據(jù)、天氣狀況等都可以成為一個(gè)圖層。

在這樣的大數(shù)據(jù)體系里面，通過(guò)應(yīng)用把不同圖層之間的數(shù)據(jù)聯(lián)系起來(lái)，這些數(shù)據(jù)就像真的神經(jīng)元，等這樣的神經(jīng)元聯(lián)系建立得足夠多，它就是個(gè)大腦了。今天已經(jīng)能使用一些了，但還要邊使用邊完善，這是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程。

EW：之前曙光還提出過(guò)“云和計(jì)劃”，這是怎樣一個(gè)體系呢？

LJ：在城市云的推動(dòng)過(guò)程中，一家企業(yè)的力量還是太單薄了，所以我們希望在一個(gè)城市里面找到合作伙伴，能夠并行地處理一些事。我們自己做，一年建設(shè)5個(gè)、7個(gè)已經(jīng)是很大的工作量了，但請(qǐng)一些合伙人一起建設(shè)，這樣能快一點(diǎn)。曙光也會(huì)為加盟者提供統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)，包括當(dāng)?shù)刂腔鄢鞘许?xiàng)目的頂層設(shè)計(jì)、技術(shù)架構(gòu)，以及城市云中心的業(yè)務(wù)范圍、發(fā)展規(guī)劃等方面。

EW：在信息安全方面，目前國(guó)內(nèi)整體發(fā)展?fàn)顟B(tài)是怎樣的？

LJ：我們以前提“全面自主”，但全面自主并不意味著安全?，F(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始提“安全可控”。信息安全這個(gè)東西最重要的一點(diǎn)是可控。可控指的是，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，我們有對(duì)策解決。對(duì)于我們產(chǎn)業(yè)界來(lái)說(shuō)，就是要有自己的設(shè)計(jì)能力，這樣一來(lái)，應(yīng)對(duì)安全威脅的能力就大幅度提高了。

此外，安全也分不同的級(jí)別。不同的部門(mén)，不同的機(jī)構(gòu)，對(duì)安全級(jí)別的要求千差萬(wàn)別。比方說(shuō)國(guó)家的機(jī)要系統(tǒng)，對(duì)安全級(jí)別要求較高，而信息安全的威脅其中之一就是入侵，通過(guò)你的各種漏洞，軟件的漏洞、硬件的漏洞入侵，去偷走你的數(shù)據(jù)。對(duì)這些系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，使用龍芯的機(jī)器就很難入侵，因?yàn)槟切┤肟趧e人都不知道，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)是我們自己的而非通用的。不過(guò)，需要這一安全級(jí)別的機(jī)器占比不多，曙光的產(chǎn)品中每年約1萬(wàn)臺(tái)，占比不到10%。

EW：對(duì)于超算來(lái)說(shuō)，安全也是很重要的一個(gè)方面嗎？

LJ：超級(jí)計(jì)算機(jī)最重要的追求倒不是信息安全，它更多的是從產(chǎn)業(yè)安全的角度出發(fā)。比如，在“神威?太湖之光”之前的“天河二號(hào)”使用了英特爾公司研發(fā)的芯片，而去年出臺(tái)的一項(xiàng)美國(guó)出口禁令使該系統(tǒng)未能獲得升級(jí)所需芯片?，F(xiàn)在要做的就是，突破這些技術(shù)，達(dá)到自主可控。如果再給你禁運(yùn)怎么辦？不怕，可以自己做。