分布式文件系统Hadoop HDFS与传统文件系统Linux FS的比较与分析

对现有HDFS的设计架构进行分析,并借与LinuxFS架构的对比凸显HDFS的分布式特性。通过分析得出:现有的HDFS架构使用Java的Map界面,不利于任务的分解和并行处理,因此HDFS仅在数据的存储上实现分布式,数据处理依然是集中式的,这就形成了对NameNode的依赖,随着集群的扩大,NameNode的性能成为系统瓶颈,并提出了解决方向。

MPICH同步通信程序死锁检测研究

MPI是分布式内存并行处理计算机上开发基于消息传递应用系统的事实标准，主要用于并行计算机和集群的高性能运算，MPICH是其重要实现。MPI程序可能发生死锁，而且调试困难，国际上主要采用运行时动态调试方法。但是，这些方法的致命缺陷是发现死锁后，死锁造成的损失已无可挽回；况且，它们无法用于全节点空间上。为解决这些问题，针对MPICH点对点同步通信程序，本文提出了一种静态方法。 根据静态方法程序建模的需要，开发了一种基于JavaCC技术的编译器前端工具，该工具对MPICH程序进行编译产生程序语法树。 提出一种MPICH同步通信程序的建模方法，并设计出一种模型构造器遍历语法树来构造模型。根据程序性质，模型构造器可构造出三种模型：无参数模型，一次参数化模型和二次参数化模型。无参数模型不含任何参数；一次参数化模型含有一个并行节点ID的参数；二次参数化模型含有并行节点ID以及并行节点数量两个参数。构造出一种优化算法将全节点空间上的一次参数化模型转化为无参数模型之后进行死锁判定；对二次参数化模型，采用穷举方法转化为无参数模型后进行死锁判定。 针对非对称条件程序死锁性质的不确定性，提出对称条件假设。根据该假设，无参数模型被转化为循环嵌套模型之后再进行死锁判定。 为提高循环嵌套模型死锁判定效率，提出比例方程组概念。设计出建立并求解比例方程组的线性时空复杂度算法。比例方程组无解有两种情况：比例方程组包含第一类或者第二类比例冲突。提出比例冲突相关的方法，在常数时间内通过分析循环模型中产生冲突的几个循环的循环次数是否满足死锁条件来判断死锁。在比例方程组有解的情况下，给出了一种算法截取该模型的常数个循环片断进行死锁判定。为对循环片断进行死锁判定，开发了一种线性时空复杂度算法将片断顺序化后进行死锁判定。 为进一步提高算法效率，对Java哈希表类库进行了优化，使该库能够完全避免由于存取比例数据而产生的哈希碰撞。 理论证明，实验表明，该方法能够在运行前，最坏情况下以线性时空复杂度，判定点对点MPICH同步通信程序在全节点空间的死锁性质。

Long-Wave Dynamics of Sea Level Variations during Indian Ocean Dipole Events

Long-wave dynamics of the interannual variations of the equatorial Indian Ocean circulation are studied using an ocean general circulation model forced by the assimilated surface winds and heat flux of the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts. The simulation has reproduced the sea level anomalies of the Ocean Topography Experiment (TOPEX)/Poseidon altimeter observations well. The equatorial Kelvin and Rossby waves decomposed from the model simulation show that western boundary reflections provide important negative feedbacks to the evolution of the upwelling currents off the Java coast during Indian Ocean dipole (IOD) events. Two downwelling Kelvin wave pulses are generated at the western boundary during IOD events: the first is reflected from the equatorial Rossby waves and the second from the off-equatorial Rossby waves in the southern Indian Ocean. The upwelling in the eastern basin during the 1997-98 IOD event is weakened by the first Kelvin wave pulse and terminated by the second. In comparison, the upwelling during the 1994 IOD event is terminated by the first Kelvin wave pulse because the southeasterly winds off the Java coast are weak at the end of 1994. The atmospheric intraseasonal forcing, which plays an important role in inducing Java upwelling during the early stage of an IOD event, is found to play a minor role in terminating the upwelling off the Java coast because the intraseasonal winds are either weak or absent during the IOD mature phase. The equatorial wave analyses suggest that the upwelling off the Java coast during IOD events is terminated primarily by western boundary reflections.

热带印度洋低频Rossby波及其对上层热结构的影响

Rossby波是地球物理流体动力学中非常重要的一种波动，海洋斜压长Rossby波在海洋动力过程中起着相当重要的作用。它维持并影响强西边界流，是海盆内能量传播的主要机制，它所携带的变异信号从大洋的东边界传播到内部，对海气耦合系统起到很重要的作用。热带印度洋是季风爆发的源地，对季风的年际变化具有重要影响。研究热带印度洋对理解季风变率和提高季风预测水平有重要的科学和应用价值。 本文利用TOPEX/Poseidon等高度计资料、美国国家海洋数据中心（NODC）的世界海洋图集（WOA05）长期气候态水文资料、美国Scripps海洋研究所的上层海温资料、中国Argo资料中心提供的Argo资料、美国国家环境预测中心（NCEP）的海表面温度、FSU（Florida State University）月平均风场和海气界面热通量等观测数据，全面分析了热带印度洋低频Rossby波的基本特征，并深入研究了低频Rossby波的生成机制及其对上层海洋热结构的影响。 采用相关分析等统计方法，结合1.5层约化重力模式，研究了热带南印度洋低频Rossby波的生成机制。结果表明： （1）热带南印度洋低频Rossby波分为东边界扰动产生的Rossby波和南印度洋中部风强迫Rossby波；东边界激发的为自由Rossby波，沿12°S波速大约13 cm/s，向西最远传播到80°E左右，之后被局地变量调整；强迫Rossby波在西传的过程中不断加强，波速较快，沿12°S能超过20 cm/s； （2）东边界扰动由印度尼西亚贯通流（ITF）导致的地转调整过程引起；内区风强迫Rossby波生成和加强的关键区为（70°E–95°E，15°S–5°S）；显著的西传Rossby波同太平洋上的厄尔尼诺/南方涛动（ENSO）事件紧密相连，ENSO通过大气的遥驱动机制激发热带南印度洋低频Rossby波； （3）作为东边界低频变量扰动的一个重要因子，ITF的变化与ENSO事件密切相关，总的来讲，El Niño年ITF偏弱，La Niña年ITF偏强，这与前人的研究结果一致；但它在ENSO的不同位相时期，存在一定差异，并具有夏季锁相特征：El Niño事件发生年的春季到秋季，ITF偏强，夏季最强；从El Niño盛期（冬季）到次年秋季，ITF持续偏弱，夏季最弱。上述夏季锁相特征与夏季风的强弱变化相对应。La Niña期间情况相反。 西南印度洋（SWIO）（50°E–75°E，15°S–5°S）以及苏门答腊-爪哇沿岸地区是海表面高度异常（SSHA）和海表面温度异常（SSTA）相关显著的区域，表明内部海洋动力过程在次表层和表层变量的相互关系中起重要作用。本文以2006–2008年期间三个连续的同El Niño或者La Niña同时发生的正印度洋偶极子（IOD）事件为背景，基于Argo观测资料研究了表层和次表层IOD的演变以及二者的区别和联系，并首次采用垂直模态分解方法探讨了Rossby波对上层海洋热力结构影响的动力学特征，得到如下主要结论： （1）在热带印度洋，海洋动力过程一般主要由第一和第二低阶垂直斜压模态控制，而第一斜压模态处于主导地位——在SWIO海区，第一斜压模态运动的方差解释率为第二模态的2–3倍，在赤道和东南印度洋也达到2倍左右；另外，赤道印度洋地区高阶斜压模态运动对该地区的海洋动力过程也具有一定的贡献； （2）低频斜压Rossby波能影响海洋的垂直层结，尤其是强暖Rossby波使同第二斜压模态运动紧密相连的海洋上层层结减弱，加强第二斜压模态的贡献量，导致上层各等压线向下垂直位移增大，最终通过垂直混合过程调整上层海洋的热力结构；而低频斜压冷Rossby波会加强上层垂直层结，抑制该层内变量变化，因此第二斜压模态的贡献依然很小； （3）表层IOD和次表层IOD分布形态不同：表层东部冷异常主要集中在东南印度洋Sumatra-Java沿岸，次表层冷异常基本关于赤道对称；表层西部暖异常基本关于赤道对称，而在次表层赤道以南海温扰动强度远远大于赤道以北； （4）正IOD事件中，东南印度洋冷SSTA首先出现于Java沿岸，沿岸东南风引起的潜热释放增加以及沿岸上升流是该初始冷异常建立的主要机制，与之相关的SSTA东西梯度加强大气环流变化，并进一步强迫随后的海洋运动；1–2个月后，SST冷异常中心北跳到Sumatra沿岸并向西扩展，同时不断增强，其中Sumatra沿岸上升流、来自赤道印度洋的冷Kelvin波及其反射的西传冷Rossby波是这一演变过程的动力机制，而沿岸上升流起决定作用。

基于B/S模式的机器人监控平台的研究

针对目前移动机器人本体研究平台存在局限性的问题,设计出一种基于B/S模式的机器人软件控制系统。系统的实现采用了Java和Vc相结合的方式,在利用Java语言的JNI技术解决接口问题的同时,为了充分利用现有软件模块,提出了一种新型的控制架构,使得整个系统更加完善。通过实验验证了此方法的有效性,有效的提高了系统的可维护性,可扩展性以及可复用性,最终很好实现了控制机器人的目的。

可重构装配系统中智能体的开发

为了实现可重构装配系统的快速重构能力,在分析了传统控制结构的基础上,结合分层递阶和分布式控制的优点,提出了基于多智能体系统的混合控制体系结构。这种结构具有低复杂性、强鲁棒性、易维护性、可扩展性以及可重用性等特点,能够适应重构系统的要求。在遵守智能物理代理基金会规范的前提下,以Java智能体开发平台进行了装配系统中各层智能体的实例开发。

基于网络的家庭服务机器人控制系统的研究

随着社会的进步和发展，人们不断追求舒适和安逸的生活，不愿意从事一些枯燥甚至不安全的工作，因此，能够代替人类完成简单工作并可以与人进行沟通的家庭服务机器人越来越受到人们的青睐，有着非常好的应用前景。 家庭服务机器人服务的对象是普通人群，不仅需要为用户提供一种友好、自然的人机交互手段，更为重要的是需要为不同位置、不同环境的人们提供所需求的服务。因此，本文研究的重点在于通过网络和机器人技术开发能够满足人们目前生活要求的基于网络的机器人控制系统。 本文以新松机器人股份有限公司的“家庭服务机器人项目”为背景，在对传统的机器人网络控制技术分析的基础上，主要从控制和视频两大部分展开研究。在控制部分，如何既能实现机器人的网络控制又能实现本地控制是本部分的主要研究内容。为此，本文采用模块化设计思想，分别对客户端模块、服务器端模块、机器人控制端模块进行了详细分析与设计，并且采用JNI（Java Native Interface）技术解决了不同语言的接口问题。针对如何实现代码的复用性以及扩展性问题上，本文提出了一种Applet-Servlet-Win32DLL-MFCDLL（Dynamic Link Library）模式的新型控制架构，实现了机器人的网络控制和本地控制。在视频部分，如何实现视频图像的实时传输是视频方面研究的重点。本文采用JMF（Java Media Frame）技术及RTP（Real Transport Protocol）/RTCP（Real Transport Control Protocol）协议，分别从视频发送模块、视频接收与播放模块进行了设计，达到了很好的实时效果。并且采用双缓冲、多线程技术解决了视频传输过程存在的闪烁、抖动等问题，通过实验验证了该方法的有效性。 最后，本文对机器人网络控制系统进行了实验验证，运行效果良好，并且在对本课题研究的基础上，对网络时延进行了分析及实验测试，简要分析了解决方案。

利用JDBC技术实现异构数据库的访问

地幔柱与岩浆成矿-峨嵋山大火成岩省地震波速层物相解释及典型PGE矿床成岩成矿机制研究

地幔柱概念在19世纪60至70年代就被提出，但是由于板块构造理论在解释地球上岩浆活动的分布规律时取得了空前的成功，在当时这一理论是被排斥的。板块边界概念可以解释地球上绝大部分的岩浆产出，但在解释板内岩浆的成因时往往显得力不从心，尽管这些岩浆的体积只占地球岩浆总量的2％。地幔柱理论模型发展到现在得到不同学科的支持。地质学、地球化学、地球物理学、古生物学、比较行星学、实验岩石学等等都提供了直接或间接的证据，证明地幔柱几乎存在整个地：质历史时期。当前地幔柱理论中在地球化学领域有两大研究热点：高钦低钦玄武岩的起源以及地幔柱中是否存在循环俯冲洋壳物质。完全解决这些问题才可能深入系统地建立地慢柱成矿作用模型。现在已经建立了一些矿床类型与地慢柱作用的联系：如现在认为赋存在金伯利岩中的金刚石矿床的形成与地慢柱作用密不可分，一些岩浆硫化物矿床和岩浆氧化物矿床很显然是地慢柱岩浆作用形成的，如西伯利亚火成岩省的Noril'sk-Talnakh铜镍铂族元素矿床以及KeweenawaJI大陆裂谷体系的Dultlth杂岩体的Cu-Ni矿床。另外还有赋存在大型基性一超基性层状岩体中的PGE、Ni和cu矿床，如Great Dyke和布什维尔德杂岩体。一些超大型热液矿床也与地慢柱有可能的联系（Pirajno，2000）：如270oMa形成的超大型Kidd Creek火山成因块状硫化物矿床（Bleeker et al.，1 999；Wynan et al.，1999）和南澳大利亚1600Ma形成的超大型olymPicD翻矿床。本文的研究工作包含两方面内容：通过热力学计算峨眉山玄武岩在深部的结晶分异，对峨眉山大火成岩省的岩浆量分布和岩浆氧化物矿床（华Ti磁铁矿矿床）的分布以及下地壳高波速层的物相进行理论解释；对峨眉山大火成岩省金宝山PGE典型矿床进行成岩成矿的地球化学研究，预测整个大火成岩省的岩浆硫化物矿床产出位置。大多数峨眉山玄武岩的 MgO＜7％，Ni为4-232ppm，它们是原始岩浆结晶分异后的产物。峨眉山玄武岩省下地壳和上地幔之间存在厚度为：8-25km1，P彼速为7.1-7.8km／s的附加层（高地震波速层）。滇西地区出露的洲套第三纪富碱斑岩，地球化学和同位素研究表明斑岩的岩浆源是来自“壳一慢混合层”，源区的形成时代为220-25Ma，与峨眉山玄武岩的形成时代一致。所以有理由认为该附加层是由峨眉山玄武岩在此结晶分异形成的。与地慢柱有关的洋岛Hawaii、Marquesas Islands；海底高原Oniong Java、大陆火山岩省ColumbiaRiver Plateaus地震彼研究都表明在上地慢顶部有一高速附加层，Farnetani etal.（1996）的研歼表明高速附加层是由来自地幔柱的岩浆在此结晶分异形成的。玄武岩是一种混合的部分熔融产物，是不同成分的地幔橄榄岩在不同的压力下熔出的。这种降压熔融高温高压实验是做不到的。熔出的熔体成分是温度、压力及橄榄岩成分（源区）的函数，形成的岩浆是一个多压熔融的集合体。热力学计算能够较为精确地计算出生成的岩浆成分和约束岩浆产生的过程。岩浆的结晶分异也是同样的情形，尤其是分离结晶过程，实验岩石学是很精确难模拟其过程的。热力学计算使用的MELTS程序，MELTS适用范围很广，适用于模拟岩石熔融生成岩浆和岩浆的冷却结晶。现今峨眉山大火成岩省的地壳厚度为40恤，这被认为是后期褶皱加厚的缘故。根据峨眉山玄武岩中辉石斑晶成分和玄武岩本身成分计算出分异结晶的压力为6kb，那么当时的地壳厚度约为20km：选择氧逸度为QFM，这一氧逸度范围认为是大多数大陆溢流玄武岩结晶分异时的氧化还原环境。热力学计算结果通过峨眉山玄武岩成分进行约束和验证。Al2O3、NaZO＋K 20、CaO与MgO计算的演化趋势线与实际观察的演化符合较好，橄榄石和斜方辉石的结晶使得CaO随着MgO的降低而增高；当单斜辉石成为液相线矿物时，cao也随着Mgo的降低而降低了。单斜辉石在岩浆演化到MgO＝10．3％时成为液相线矿物。整个计算过程中斜长石未成为液相线矿物，这与大多数玄武岩不具有Eu异常是一致的，并月＿Al2O3随着MgO的减小单调增加也说明了这点。不过大多数峨眉山玄武岩常含有斜长石斑晶，这是低压下结晶分异的结果。由于斜长石密度小，所有很难与高铁玄武岩分离。整个计算的难点也是创新点是波速计算。通过分离的堆晶矿物组合中各种矿物的成分和质量分数计算的附加层波速比观察值高，不过堆积岩体常常会有残留岩浆存在矿物晶粒间，这样会降低岩石的压缩波速。大型基性一超基性岩体常常会残留有或者捕获5-30％的岩浆。假定两个高波速附加层分别捕获7叭，和巧％的残留岩浆，计算的结果就大体等于观察值。热力学和质量平衡计算研究表明：高地震波速层为橄榄辉石岩一辉石岩的巨型侵入岩体；峨眉山中岩区的岩浆量最大也符合含V-Ti磁铁矿矿床只产在中岩区，如太和、白马、攀枝花、红格等岩体；西岩区的岩浆量最小表明几乎没有可能在西岩区形成有规模的V-Ti磁铁矿矿床，实际观察仅仅只见到数量少而小的岩体；东岩区下地壳厚达20灿1的高波速层暗示东岩区上地壳的侵入岩体积也应该具有相当规模，应该是V－Ti磁铁矿矿床成矿区。目前在东岩区很少发现与峨眉山玄武岩有关的岩浆矿床的主要原因是：东岩区的剥蚀深度不够，没有可观的侵入岩体出露，而中岩区侵入岩都侵入在元古代地层中。按照质量平衡的计算方法，最保守的估算整个峨眉地慢柱岩浆事件产生的岩浆量为8.9*106km3，上地壳峨眉山玄武岩和侵入岩体积为3.9*106km3。如果按照初始覆盖面积5x106km2计算（与西伯利亚暗色岩初始覆盖面积相当），喷发高峰期为2Ma，计算的喷发速率为3.9km3／year。这并不亚于西伯利亚暗色岩的喷发速率4km3／year。这对于研究峨眉山大火成岩浆事件与二叠·三叠交界或end-QuadaluPian生物灭绝之间的可能联系具有重要意义。本文另一方面的研究工作是：首先系统地介绍了岩浆硫化物矿床的基本原理，然后通过金宝山PGE矿床实例研究，提出金宝山岩体成岩模式，并且对整个峨眉山大火成岩省的岩浆硫化物矿床产出位置进行理论预测。详细地球化学研究表明金宝山镁铁一超镁铁岩是峨眉山大火成岩省古老火山岩浆房的残留物。岩体主要由底部超镁铁岩和上部镁铁岩组成，两种岩石的质量大致相同。根据超镁铁岩的矿物组合计算的成岩时的氧逸度较高，热力学方法计算的成岩压力为2kb左右。超镁铁岩的包嵌结构和铁铁岩的微晶一细晶结构说明超镁铁岩为镁铁岩结晶的矿物堆积形成的。镁铁一超镁铁岩的蚀变程度不同以及Sc、Sr、Eu等元素在两类岩石中的不同特征指示了整个成岩过程。金宝山岩体的原始岩浆 MgO=8％说明高镁玄武岩并不是形成PGE矿床的必要条件。金宝山的成岩模式是：在火山喷发前，岩浆侵位时橄榄石和少量铬尖晶石先结晶，沉淀在岩浆房底部；随后结晶的是斜方辉石和斜长石，斜方辉石也沉淀在岩浆房底部，斜长石由于密度较小集中中岩浆房上部，岩浆房的中部是：少量的斜长石小斑晶。由于斜方辉石和斜长石的结晶，这样岩浆中的Sc、Sr和Eu就会亏损，也是岩浆房底部堆积岩的原始捕获岩浆。火山喷发后，由于压力的突然降低，岩浆房底部的堆晶会发生再熔融，几乎消耗掉所有的斜方辉石，橄榄石也呈熔蚀状浑圆形态，重新熔融的斜方辉石导致超镁铁岩中残留岩浆比原始捕获岩浆更加富Sc，这种岩浆由于富MgO和在快速冷却的环境下同时结晶，最终形成光性方位一致的单刹辉石。喷发后岩浆房空间的剩余导致围岩-灰岩进入，造成岩浆房中剩余岩浆强烈的碳酸盐化。峨眉山玄武岩Cr-Mg#的相关关系定义一条正常玄武岩演化线。大多数这些玄武岩的Ni也保持了这种演化关系，其中低钦玄武岩和过渡型高钦玄武岩Ni-Mg＃相关关系远离了正常演化线，这些玄武岩的Cu-Mg#相关关系也有类似的情形。峨眉山低钦和过渡类型高钦玄武岩Ni和 Cu的非正常亏损，表明它们在地表下经历了硫饱和事件。金宝山岩浆硫化物矿床成岩模型的建立，为在整个大火成岩省寻找岩浆硫化物矿床提供了一种新认识。低钦和过渡型高钦玄武岩的古老火山口下部是岩浆硫化物矿床的所在地。