超算环境科学工作流应用的容错

超算环境中科学工作流技术广泛应用于科学研究和工程仿真领域。复杂多物理过程数值模拟、多阶段数据处理等应用往往需要使用多种应用软件相互协作,构建业务流程自动执行来提升工作效率。然而在超算环境中执行科学工作流应用面临着资源失效、任务配置错误等异常情况,造成工作流执行中断,严重影响完成效率,故容错功能对超算工作流应用的稳定持续运行有重要意义。介绍了科学工作流的容错设计分类,并对典型工作流系统的容错设计进行分析评述;提出了基于决策树的事件-条件-动作容错模型,设计了非侵入式可扩展的容错架构,并针对自主研发的部署在超算环境下的科学工作流应用平台HSWAP,实现了运行时可配置的容错策略。在实际的工程仿真任务中,基于所提出模型和架构实现的容错机制为提高工作流执行效率发挥了重要作用。     

世界最小的自主机器人

美国能源部桑迪阿国家实验室研制成据称是世界最小的无外接电缆的自主机器人,该机器人体积为4.1厘米~3、重量不到30克,以三个手表电池作为动力,安装在履带式轮子上,由一个8千比特ROM处理机、一个温度传感器和两台驱动履带轮的电动机组成。这种微机器人能以8.5毫米/秒的速度移动。 据负责机器人微电子系统开发的Heller介绍,这种机器人或许将成为未来的机器人,今天比它大得多的机器人在做的有难度的工作,如查明陆地矿物资源或探测生化武     

CacheFI: 一种片上缓存的体系架构级故障注入工具

与逻辑电路相比,SRAM存储单元更易受工艺偏差和老化磨损的影响,体系架构级的缓存容错技术被认为是应对永久位故障率较高时的有效手段,但片上缓存故障注入工具尚不多见,影响了对这些缓存容错机制的验证,测试和评估。因此,提出了CacheFI,它是一个基于Simics的缓存故障注入工具,采用了故障生成和注入分离的设计,故障生成是随机分布,模式和时序三个方面的结合,故障注入则考虑了故障可重现性和模块化的需要。在全系统模拟器Simics上,针对15个选自SPEC CPU2000的测试程序,通过CacheFI进行片上缓存故障注入,演示了对Buddy,MAEP等典型的体系架构级缓存容错机制的容错能力和性能的评估。     

无人系统安全防护研究

当前,无人作战系统在大规模、高烈度、高科技体系对抗中的安全防护能力尚显不足,需从多方面加以提升。本文首先从自然环境、协同运用、综合对抗以及自主权限给无人系统带来的安全风险为出发点,深入分析了无人系统的安全防护需求;其次,根据需求,总结了无人系统安全防护的目标,并分别从提升无人系统环境适应性能、降低无人系统可探测概率、强化无人系统抗毁伤能力、夯实无人系统自主作战安全性设计等四方面详述了无人系统可采取的安全防范措施;再次,利用体系防护资源,结合无人平台和载荷的防护基础,提出了内外一体的、控制与防护分离的协同安全架构;最后,对无人系统安全防护的未来发展趋势进行了展望。     

神经计算机容错能力分析

容错能力是计算机(传统计算机或神经计算机)能力的一个极重要的方面。本文从研究传统计算机容错技术和人脑容错特性出发,着重研究了神经计算机的容错能力,并得出了对神经计算机设计极有价值的结论。     

航天器智能能力的构建

为解决航天器智能能力的构建和智能技术的引入问题,从能力部署视角提出了智能等级的划分,从定性的自动、自治、自主的等级出发,自底向上分解为数据注入接收能力、任务执行能力、自学习能力、系统自我管理能力、任务自我管理和思考能力,其程度分为底层反应、中层程序和高层思考。对照上述能力给出可实施的5阶模型和人字架构。人字架构是以即插即用技术加自主控制技术来支持上层智能能力的模型。该模型基于航天器接口业务架构和欧洲空间局的包应用标准业务,采用管理信息库和电子数据单技术进行数据化设计。对应星上的智能能力等级讨论相适应的地面系统能力。人字架构具有层次化、业务模型化和自底向上归一化构建的特点,对上层智能技术的引入是开放的。     

CacheFI:基于架构级故障注入的片上缓存容错评估工具

体系架构级缓存容错技术被认为是应对较高的永久位故障率的有效手段,但目前缓存容错机制的体系架构级评估工具较少。针对这个问题,提出CacheFI,即基于Simics的缓存故障注入工具,采用故障生成和注入分离的设计,故障生成是随机分布、模式和时序三个方面的结合,故障注入则考虑了故障可重现性和模块化的需要。在全系统模拟器Simics上,基于15个选自SPEC CPU2000的测试程序,利用CacheFI对Buddy和MAEP等典型的体系架构级缓存容错机制进行评估,展现了其弱点和典型的片上缓存容错机制存在的问题。     

水域无人系统平台自主航行及协同控制研究进展

水域无人系统平台是指可通过远程遥控、无人驾驶、自主航行等方式达成任务的一类平台,涵盖无人船艇及其所配备的无人机、自主水下机器人等.自主航行及协同控制理论技术水平是水域无人系统平台的核心所在,已成为船舶与海洋工程及水上交通等领域的热点研究方向.为掌握水域无人系统平台的自主航行及协同控制方面的发展动态和趋势,综述了水域无人...     

国外军用机器人发展概况

一概述近几年来,国外比较重视发展军用机器人,从目前的实际研制情况来看,主要是研制军用机器人车辆。目前国外研制军用机器人车辆的主要目的是在战场上执行危害严重、危险性大的任务,例如,利用遥控车辆或自主式车辆,在核生化地区自动探测和清除污染,并且完成困难的侦察、监视和情报搜集任     

国内首款基于机器人的数字相控阵天线测试系统投入使用

<正>近日,中船重工七二四所自主研发的基于工业机器人的数字相控阵天线平面近场测试系统正式投入使用。该系统既可作为平面近场测量系统,又可作为柱面、球面测量系统,是目前国内市场上其他测试系统所不具备的。据悉,国际知名天线测试系统供应商,美国NSI公司在2016年第二季度发布了一型基于工业机器人的天线近场测试系统设备,但其仅能用于无源天线测试,而七二四所开发的机器人系统同时具备无源和有源天线测量能力。     

关于机器人力控制器计算机系统的设计方案探讨

本文从机器人力反馈依从控制的任务和要求出发,对机器人控制多处理机系统设计中的几个主要问题,包括总的系统结构、存储器结构、机间互连结构、中断系统结构、并发实时操作系统、处理机选型和多处理机系统的调试等,进行了探讨。     

对象Petri网在反导防空体系建模中的应用

反导防空体系包含的对象多、作战过程复杂。Petri网模型综合了数据流、控制流和状态转移,能方便地描述系统的分布、并发、同步、异步、冲突等特性,既能表示系统的静态功能和结构,又能表现其执行、交互等动态行为。基于对象Petri网的建模仿真环境,采用面向过程和面向对象建模相结合的方法,能够很好地满足对反导防空体系的建模、仿真以及体系结构分析。     

Adaptive fault-tolerant control based on boundary estimation for space robot under joint actuator faults and uncertain parameters

Since the joint actuator of the space robot executes the control instructions frequently in the harsh space environment, it is prone to the partial loss of control effectiveness (PLCE) fault. An adaptive fault-tolerant control algorithm is designed for a space robot system with the uncertain parameters and the PLCE actuator faults. The mathematical model of the system is established based on the Lagrange method, and the PLCE actuator fault is described as an effectiveness factor. The lower bound of the effectiveness factors and the upper bound of the uncertain parameters are estimated by an adaptive strategy, and the estimated value is fed back to the control algorithm. Compared with the traditional fault-tolerant algorithms, the proposed algorithm does not need to predetermine the lower bound of the effectiveness factor, hence it is more in line with the actual engineering application. It is proved that the algorithm can guarantee the stability of the closed-loop system based on the Lyapunov function method. The numerical simulation results show that the proposed algorithm can not only compensate for the uncertain parameters, but also can tolerate the PLCE actuator faults effectively, which verifies the effectiveness and superiority of the control scheme.     

机器人集群路径规划技术研究现状

受社会型生物群体行为启发,群体智能得到日益广泛的关注,机器人集群作为群体智能的重要承载者得到了大量研发和广泛应用。机器人集群路径规划技术作为一项核心关键技术也得到快速发展。为此全面深入地调研了机器人集群路径规划的技术发展现状,创新性地归纳了适用于不同集群规模、可扩展性要求、通信需求以及算法要求的集群规划基础计算架构,包括冗余计算架构、分布计算架构和分层计算架构。从可扩展性和适用性角度,分类梳理了最适用于机器人集群的路径规划方法,包括仿生学方法、人工势场法、几何学方法、经典搜索法和进化学习法,并为集群仿真验证研究提供了七款可免费下载或开源的机器人集群仿真验证平台。     

基于ABM方法的空间碎片网捕体系结构建模

空间碎片网捕是一种新型的空间碎片清理方式。首先介绍了基于活动的建模方法(ABM)以及进行体系结构建模的流程,之后基于系统的基本工作流程,使用System Architect软件对空间碎片网捕任务的体系结构进行了可视化建模,得到了典型的作战视图,并进行了任务流程的仿真;对理解空间目标网捕系统的功能、研究空间碎片网捕任务的流程,提出系统构建需求具有一定的参考价值。。     

INS 故障模型和推理方法的研究与设计

讨论了某型惯导 ( INS)设备的结构、工作流程和故障特点 ,分析了基于知识的专家系统 ( ES)常用的诊断模型和推理方法 ,在此基础上 ,设计了具体的基于对象的惯导综合层次模型及其推理机 .该模型和推理机已实际应用于该型 INS的故障诊断专家系统的设计     

模糊Petri网在故障诊断知识表示和推理中的应用

针对传统的模糊产生式规则知识表示复杂、推理效率低、单一阈值设定不能满足复杂故障诊断需求的问题,给出了模糊产生式规则转换为模糊Petri网的一般方法和故障诊断模型,以及基于双阈值设定的两级故障诊断推理算法,并将其应用于某型柴油机遥控系统故障诊断之中。通过设置双阈值提高了故障诊断的推理速度和推理效率,同时又能对系统的准故障状态进行检测,及时发现潜在故障,排除故障隐患。     

基于系统分层与故障树的故障诊断方法

提出了一种新的故障诊断与定位方法 ,该方法利用产品在结构和功能上具有一定层次的特点进行结构和功能的分解 ,这样将故障缩小在一定的功能范围内 ,然后在一个较小范围内利用故障树进行诊断和故障定位。该方法比较适合于电子系统的故障诊断和定位 ,具有简洁、高效的特点。     

舰船中央冷却系统多智能体自治控制

面向下一代舰船电力推进装置的分布式冷却需求，针对复杂情况下系统自重构与自愈控制问题，提出以某型中央冷却系统为控制对象的多智能体自治控制体系。设计各类智能体的个体结构和多智能体的分布式结构,采用智能体联盟和熟人机制对合同网协作模型进行改进，并优化自动任务分配和故障恢复过程中的多智能体协作流程。在此基础上，设计中央冷却系统原理性装置，建立以多智能体控制系统为核心的自治控制试验研究平台，对控制系统效能进行分析验证。试验结果表明：所设计的多智能体自治控制体系能够自主地完成系统动态重构和故障恢复控制，使电力推进装置中央冷却系统具备自重构和自愈的能力。     

可扩展通用并行声纳信号处理系统设计

针对水声领域中高速大容量的实时信号处理任务,为了提高处理系统的通用性,设计并实现了一种基于DSP芯片的并行声纳信号处理系统。系统采用TI公司的高性能处理芯片TMS320C6416作为其处理内核,并采用松耦合式的静态结点互连网络结构,能够在保证结点具有一定处理能力的同时进行方便高效的互连。为通用并行信号处理平台的设计提供了一种新的思路。