高密度高性能并行计算平台是将CPU刀片、DSP卡、GPU卡通过高速总线进行互联；采用异构并行计算框架，实现多机、多卡、多核的资源分配和负载均衡；提供适合大规模并行计算的算法平台。用户在该平台上采用传统的串行思路编程即可实现大规模的并行计算。

成果与项目的背景及主要用途：电能损失率（又称线损率）是电力系统运行 经济性的一项重要指标，电能损失量的分析和计算是电力系统规划、设计和运行 管理中经常进行的工作。采用手工计算，工作量大，时间长，而且计算结果误差 较大，不能满足电网管理中高效性和精确性的要求。因而如何用计算机有效的管 理各类数据，并快速而准确的进行电能损失量的分析和计算是十分重要的问题。 电力网网损计算系统是以保证线损计算的准确性、减少线损工作者强度、提 高线损管理工作效率为目的而开发的一套应用软件。该系统是根据吉林省电力公 司对网损计算的具体要求，并吸收了以往此类系统的开发经验而开发的，具有很 强的数据管理功能和方便的图形界面维护功能，并可生成丰富的报表。在精确计 算的同时，为线损管理工作者提供了更为友好、适用的图形维护界面。天津大学科技成果选编 99 技术原理与工艺流程简介：在高压理论线损计算中，以小时作为时间段，近 似认为在一个小时内负荷值和发电机出力恒定，对功率损耗进行累加。 在中压理论线损计算中，以月作为时间段，用迭代算法计算各段线路的损耗。 在低压理论线损计算中，以月作为时间段，把变台后的损耗分为低压干线损 耗，单、三相接户线的损耗，单、三相表损。低压干线损耗是由通过的电量和干 线两端的电压差计算而得，接户线的损耗则由其带的户数，计算其所带电量，进 而计算其损耗。 技术水平及专利与获奖情况：本系统已经在吉林省电力公司实际应用，并且 顺利通过评审，受到用户的好评，综合其有点包括： 数据全部采用通用格式，易于与其他系统接口； 采用了科学而实用的模型与算法； 用户界面从用户角度进行设计，使操作大大简化； 数据统计与分析功能强大，数据报表丰富； 全面严格的测试，运行可靠、稳定。 应用前景分析及效益预测：电能损失率是电力系统运行经济性的一项重要指 标，电能损失量的分析和计算是电力系统规划、设计和运行管理中经常进行的工 作。采用手工计算，工作量大，时间长，而且计算结果误差较大，不能满足电网 管理中高效性和精确性的要求。 该系统利用先进的计算技术很好的解决了这一问题，作为一个通用的系统， 可以广泛的应用于国内所有电力公司的网损计算工作当中，经济效益可观。 应用领域：电力系统网损理论计算。

随着物联网设备的指数型增长，传统云计算的集中式处理方法已不能满足数据处理和数据安全等需求，边缘计算应运而生。边缘计算可以提升物联网的智能化，促使物联网在各个垂直行业落地生根。但是，一般的应用都默认只支持一种物联网组网协议或使用一种边缘计算框架，且组网协议跟边缘计算框架的接入十分繁琐，用户使用操作不便，耗时长。   一种集成多组网协议多边缘计算框架的边缘计算处理平台可同时兼容多种组网协议和集成多种边缘计算框架，简化接入步骤，大幅度降低用户的操作步骤和时长。同时，部署简单快捷，通过配置文件执行一键启动脚本即可实现平台的自动化部署及统一管理。与现有技术相比，该平台配置变更灵活。针对不同的服务器，不同的设备，只需要修改配置文件就可以直接部署生效。无须重新编译代码，无须重新创建镜像。此外，该平台具有良好的扩展性，极高的并发处理能力和很强的稳定性。可利用硬件加速数据处理，通过对FPGA、GPU和ASIC等的加速算法实现对数据的加速处。

基于分布式人工智能和优化方法，对大规模社会网络群体的行为模式与潜在机理进行建模分析，最终实现群体交互、协作等问题的系统性优化，研究内容主要包括：手机用户群体的群集行为模式与群智感知，手机用户群体的信息传播与多重社会网络分析等

技术成熟度：技术突破 本成套设备，以电供暖的各个电暖气为控制对象，以建筑内不同房间不同区域的取暖温度为控制参数，自下而上，组成了由单片机现场控制器（控制室单独使用PLC控制器）、PLC中间层算法控制器、工控机为上位机构成监控界面的DCS控制系统，从而实现分散控制集中管理的控制系统。此系统的目的在于替换传统水暖系统，利用合理科学的软件算法，实现节能、环保、减排的效果。设备兼具教学、实验、科研及实用的功能。 成果技术特点：本套装置由四个单片机组成现场控制器，一个PLC组成的控制室控制器，与中间层面的S7-300PLC控制系统，以及顶层监控层的工控机装置，统一安装到了一个整体的平台上。此平台便于实地集中实验、研究，也有利于集中编程与项目演示。 图1 设备实物图 图2 为智能控制系统电脑操作界面

本成果来自有重大应用前景的横向项目。该成果是一个集车站分布方案比选、运营费计算、列车牵引计算系统于一体的计算机辅助设计系统，它解决了轨道线路运输组织设计过程中因为设计和计算工作量大、过程复杂、各环节之间数据孤立而严重影响项目设计进度的问题，实现了自动列车牵引计算、运营费自动计算，大幅提高了工作效率、设计精度、为设计工作提供辅助决策功能。该成果已在铁一院部分线路设计项目中应用。

小试阶段/n该平台继承了目前主流计算框架和编程模式，尤其是内存计算框架， 通用性强、时效性高。该平台从根本上解决了目前大数据处理中耗时过 长的问题，通过优化大数据处理系统的任务管理和内存管理，对用户提 供主流的简洁编程接口，与目前国际上主流系统对比，该平台可以大量 减少内存占用，最高性能提升可达 41 倍，。该平台同时从根本上解决了 大数据系统自动管理内存的开销，减少 90%以上的开销。该技术平台是一 种通用数据处理平台，不影响上层生态应用，可以适用于各类大数据生 态系统，包括机器学习与深度学习领域

针对上述社会安全事件综合研判的难题，本成果利用系统工程的综合集成研讨方法论，综合公安学、管理科学、计算机科学等相关学科理论、方法与技术，提出了基于多时空线索链的社会安全事件智能综合研判关键技术以及面向社会安全警情事件的警务资源指挥调度方法。 ①基于多时空线索链的社会安全事件智能综合研判关键技术以群体性聚集事件作为典型社会安全事件，构建基于六空间的社会安全事件综合集成研讨厅体系：融合构建“情景数据-元数据-知识-实体模型-形式模型-算子”六空间体系，提出多时空线索链生成技术，抽取知识空间中共性的时空线索链模式；基于知识和数据共同驱动的思想，提出了社会安全事件的研判支持方法，包括基于知识图谱的推理方法、基于相似案例的推理方法、以及基于贝叶斯网络的推理方法等；进而结合专家研判，实现典型社会安全事件智能综合研判。 ②面向社会安全警情事件的警务资源指挥调度方法是在层次任务网络规划（Hierarchical Task Network, HTN）的基础上，实现任务执行时间、空间和资源约束的推理，解决考虑多任务类型、多警种、多出警地点、任务带有时效性、考虑交通和处置时间等实际因素的警务资源调度方案制定问题；进而考虑执行时间等不确定因素的影响，在规划过程中处理不确定性，制定柔性调度方案，使生成的调度方案更好地适应不确定的执行环境。 ③在此上述关键技术基础上，运用系统工程方法，研究了基于云计算与边缘计算的端网云的网络结构、通讯协议及协同计算模型，综合考虑各方面因素对平台体系架构进行了设计，从顶层设计层面解决信息孤岛、资源有限等难题，构建了基于云计算于边缘计算的社会安全事件智慧化立体综合预警与指挥平台。整体技术路线如下图所示： 图 1 社会安全事件智慧化立体综合预警与智慧平台整体技术路线 研制的基于云计算于边缘计算的社会安全事件智慧化立体综合预警与指挥平台，主要由四个系统组成。其中，融合“人、车、物、网、地”的警情大数据支撑平台与公安部门现有的业务系统相对接，关联研发的目标识别与警情事件监测预警结果，实现警情数据的采集、整理和分析。社会安全事件智慧化综合预警与分析系统基于大数据支撑平台提供的公安业务数据、网络舆情信息和研判结果数据等，提供了公安部门需要的事件分析和研判功能。面向社会安全事件的警务资源指挥调度系统基于研判结果，具有领域知识管理、调度方案生成和执行异常识别等功能，为指导指挥员进行调度方案制定提供辅助决策能力。最后，基于研发的系统间及与公安相关业务系统间的互操作模式、资源可伸缩的并发处理技术，由应用集成管理平台提供应用集成和服务集成功能，包括统一的用户管理和认证、工作界面、应用云服务管理等，实现各系统间的有机集成，平台体系架构如下图所示。 图 2 社会安全事件智慧化立体综合预警与指挥平台体系结构 成果相关图片展示： 图 3 社会安全事件智慧化综合预警与分析系统驾驶舱 图 4 时空大数据查询模块 图 5 研判规则管理模块 图 6 预案管理模块

完成人简介：耿国华教授，全国优秀科技工作者，享受国家政府特殊津贴，现任全国高等院校计算机基础教育研究会副会长，教育部大学计算机教委委员，中国计算机学会理事且杰出会员。长期从事智能信息处理与模式识别等领域创新性研究，近年主持完成973前期预研、中奥合作项目、国科金面上项目5项等多个项目，合作完成国科金重点及863目标导向项目，在文化遗产数字化保护、智能信息处理方面取得多项成果，获国家科技奖1项，省部级科技奖16项。 成果内容： 针对文物形状的特殊性，结合计算机图形学技术，进行破碎文物的计算机辅助复原。本系统采用形状匹配技术，通过三维输入设备实现文物碎片的数字化，研究其空间曲面轮廓线的提取，并根据轮廓线的匹配结果实现破碎文物的拼接复原。实现了曲面模型的匹配拼接、三维曲面模型的融合和复原后曲面的三维编辑，构造了自动拼接与手工调整相结合的文物复原过程模型，为文物研究及文物保护提供了准确的科学的数据。系统主要功能包括：文物的三维数字化；破碎物体的自动拼接；友好的人机交互环境；破碎物体拼接方案的输出；修复后三维模型的三维展示。 成果用途：本项目研究为考古文物及古生物学遗物的复原、修复、仿制提供依据，填补国内空白，开辟计算机辅助复原的新领域，另外还可应用于工业检测过程中的工业件识别及医学领域的外科手术导航。 成果成熟度：市场化产品阶段（技术完全成熟，缺乏资金进行产业化） 投资方式：企业出资采购，学校为主体和企业共同实施转化；学校以该科技成果作价投资，与其他单位共同实施转化。 预期成果收益： 平台进一步优化推广后，预计每年新增产值5亿元以上。 成果知识产权情况： 专利号 专利名称 专利状态 知识产权权属 ZL201510072633.8 一种压缩感知矢量几何模型的压缩及恢复方法 授权 自有 2013SR090796 兵马俑文物数字化管理系统 获批 自有

它能够自动化地读取心脏CT、MRI影像，重建人体心脏各组织的立体结构, 计算任意部位的体积以及心功能参数，将医生从繁重的人工分析中解放出来，节 省计算时间，提高计算精度，辅助临床医生进行快速精确的诊断。本系统可以读 取存储在医学影像数据管理平台中的DIC0M格式及mha, nii等图像，自动去除 隐私信息，三维重建，并返回关键性的诊断指标和三维打印模型。本系统主要服 务于心脏疾病辅助诊断，医学教育和心脏知识健康教育，心脏医疗器械研发等。动态心脏影像重构云计算系统的核心价值：医生参考重构模型进行手术设计、手术模拟、手术会诊、术中对照等一系列 操作，突破现有影像工作站对于对超声、CT断面、MR断面均存在视角盲区的局 限。解决了临床心脏病诊疗中依靠医生从二维平面推断病员三维心脏结构的难 题。2） 医院无需增加额外设备，无需改变现有治疗流程，通过云服务的方式无 缝融合到现有的诊疗流程。3） 基于300例中国人临床影像经过深度学习而构建，重构精度达到3mm。4）高性能的并行计算集群和专业的3D医用打印机，1.5小时获得计算结果，12 小时实现心脏模型直达。市场及经济效益分析：本项目市场规模巨大。按照《中国心血管病报告2017 （概要）》最新发布, 心血管病死亡占居民疾病死亡构成40%以上，中国心血管病患病率及死亡率仍处 于上升阶段。推算心血管病现患人数2. 9亿，其中脑卒中1300万，冠心病1100 万，肺原性心脏病500万，心力衰竭450万，风湿性心脏病250万，先天性心脏 病200万，高血压2. 7亿。在各类心脏病诊治中，获取心脏的精细结构是必不可 少的一个步骤。由于技术难度受限，本领域目前尚无主导型产品。本项目产生的直接效益：按照全国2232个三级医院的10%来计算，每天10人次, 平均每例利润20元等保守估计，每年产生持续稳定的直接效益为1600万元，尚 不计算本系统对于心脏诊治疗的深度服务。且本系统具有大数据和云计算平台的 核心优势，运营成本低，无需医院添加任何设备。