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3 2015 科 年 报 二 一 六 年 五 月 中 国 科 学 院 计 算 技 术 究 所 科 处 编

4 编 委 任 : 孙 凝 晖 编 委 : 李 锦 涛 隋 雪 青 陈 熙 霖 程 学 旗 编 : 罗 瑞 丽 责 任 编 辑 : 吴 金 凤 编 辑 : 孙 愿 李 丹 梁 丽 支 天 通 讯 员 : 董 慧 何 玉 晓 王 春 颖 黄 治 孙 晓 茜 李 晓 宇 田 卫 平 何 文 静 宋 艳 梅 任 菲

5 计 算 所 简 介 中 国 科 学 院 计 算 技 术 究 所 ( 简 称 计 算 所 ) 创 建 于 1956 年, 是 中 国 第 一 个 专 门 从 事 计 算 机 科 学 技 术 综 合 性 究 的 学 术 机 构 计 算 所 制 功 了 我 国 第 一 台 通 用 数 字 电 子 计 算 机, 并 形 了 我 国 高 性 能 计 算 机 的 发 基 地, 我 国 首 枚 通 用 CPU 芯 片 也 诞 生 在 这 里 在 过 去 的 五 十 多 年 里, 计 算 所 是 我 国 计 算 机 事 业 的 摇 篮 一 直 到 2030 年, 计 算 所 的 定 位 是 建 引 领 创 新 型 战 略 高 技 术 究 所, 保 障 国 家 信 息 安 全, 引 领 产 业 技 术 方 向, 为 中 国 计 算 机 产 业 人 才 技 术 的 源 头 在 计 算 技 术 学 科 的 计 算 机 系 统 网 络 智 能 技 术 三 个 究 领 域, 开 以 体 系 结 构 算 法 为 特 色 的 学 术 究 技 术 创 新 技 术 应 用 技 术 转 移, 重 点 在 龙 芯 处 理 器 曙 光 高 性 能 计 算 机 天 玑 网 络 数 据 引 擎 上 取 得 重 大 突 破 截 至 2015 年 底, 计 算 所 获 得 国 家 院 市 部 级 科 技 奖 励 219 项, 其 中, 国 家 级 科 技 奖 励 47 项 ( 含 非 第 一 完 单 位 10 项 ), 院 市 部 级 科 技 奖 励 172 项 ( 含 非 第 一 完 单 位 13 项 ) 计 算 所 坚 持 基 础 性 战 略 性 前 瞻 性 的 三 性 原 则, 坚 持 新 时 期 办 院 方 针, 以 跻 身 国 际 前 沿, 关 注 国 计 民 生, 引 领 中 国 信 息 产 业 为 己 任, 落 实 创 新 求 实 的 理 念, 率 先 为 世 界 一 流 的 科 学 术 机 构

6 目 录 年 度 科 概 况 1 科 5 重 点 / 重 大 科 任 务 5 海 云 计 算 系 统 关 键 技 术 系 统 究 5 神 经 网 络 处 理 器 结 构 设 计 及 应 用 究 7 非 精 确 计 算 的 加 速 器 结 构 编 程 方 法 究 9 医 学 影 像 大 数 据 可 计 算 性 科 学 问 题 关 键 技 术 究 11 面 向 工 业 产 品 全 生 命 周 期 的 仿 真 公 共 服 务 平 台 13 面 向 融 合 通 信 的 多 媒 体 内 容 审 计 平 台 15 面 向 LTE-Advanced 的 终 端 软 基 带 技 术 17 面 向 C-RAN 的 低 功 耗 通 用 处 理 器 平 台 发 20 面 向 服 务 的 未 来 互 联 网 体 系 结 构 机 制 究 22 网 络 大 数 据 计 算 的 基 础 理 论 及 其 应 用 究 24 E 级 超 级 计 算 机 新 型 体 系 结 构 及 关 键 技 术 路 线 究 27 异 构 媒 体 数 据 的 关 联 挖 掘 究 29 高 精 度 低 本 低 功 耗 的 海 水 电 导 率 传 感 器 究 设 计 31 基 于 信 息 流 的 多 粒 度 云 安 全 管 控 追 责 技 术 33 云 环 境 下 的 图 像 视 频 群 体 协 同 表 达 处 理 35 在 线 社 会 关 系 网 络 的 挖 掘 分 析 37 动 态 可 配 置 的 压 缩 感 知 像 系 统 39 数 据 并 行 线 程 并 行 合 一 的 可 伸 缩 处 理 器 体 系 结 构 41 高 效 通 用 数 据 中 心 体 系 结 构 究 43 易 编 程 的 异 构 并 行 处 理 器 结 构 45 差 错 容 忍 计 算 器 件 基 础 理 论 方 法 46 面 向 气 候 和 湍 流 模 拟 的 百 万 量 级 异 构 众 核 可 扩 并 行 算 法 优 化 方 法 48 大 数 据 结 构 关 系 的 度 量 简 约 计 算 50 Web 信 息 检 索 数 据 挖 掘 52 多 媒 体 内 容 分 析 54 煤 矿 信 息 化 关 键 技 术 及 集 装 备 联 合 发 基 地 56 新 华 社 713 实 验 室 技 术 究 项 目 - 大 数 据 智 能 信 息 处 理 58 究 方 向 科 60 获 奖 72 视 觉 模 式 的 局 部 建 模 及 非 线 性 特 征 获 取 理 论 方 法 究 72 社 会 化 媒 体 数 据 的 感 知 处 理 关 键 技 术 及 应 用 74 远 程 信 息 无 障 碍 交 互 关 键 技 术 及 应 用 76 结 题 验 收 的 代 表 性 78 高 通 量 计 算 系 统 的 构 建 原 理 支 撑 技 术 及 云 服 务 应 用 78 3D 内 容 视 觉 获 取 技 术 及 设 备 80 超 并 行 高 效 能 计 算 机 体 系 结 构 设 计 方 法 究 82 理 论 计 算 机 科 学 85 计 算 机 体 系 结 构 87 视 觉 模 式 分 析 识 别 88 大 规 模 图 像 的 内 容 分 析 理 解 及 其 智 能 服 务 技 术 89 多 核 编 程 框 架 究 项 目 91 面 向 残 疾 人 信 息 化 的 远 程 维 权 终 端 系 统 93 基 础 究 项 目 群 95 龙 芯 GS464E 处 理 器 核 的 验 证 究 97 科 基 地 99 计 算 机 体 系 结 构 国 家 重 点 实 验 室 99 移 动 计 算 新 型 终 端 北 京 市 重 点 实 验 室 102 中 科 院 智 能 信 息 处 理 重 点 实 验 室 105 中 科 院 网 络 数 据 科 学 技 术 重 点 实 验 室 107 学 术 活 动 109 知 识 产 权 119 学 位 论 文 140

7 年 度 科 概 况 年 度 科 概 况 一 承 担 课 题 概 况 2015 年, 计 算 所 共 有 在 项 目 781 项 ( 包 括 新 增 项 目 214 项 ) 其 中, 持 或 参 中 科 院 战 略 性 先 导 科 技 专 项 课 题 A 类 1 项 B 类 3 项 ( 新 增 ) 中 科 院 STS 项 目 3 项 ( 新 增 1 项 ) 院 重 点 部 署 项 目 5 项 ( 新 增 1 项 ); 持 或 参 工 信 部 国 家 重 大 科 技 专 项 课 题 34 项 ( 新 增 2 项 ); 持 科 技 部 国 家 973 项 目 3 项 承 担 课 题 22 项 ( 新 增 2 项 ), 持 或 参 科 技 部 国 家 863 课 题 44 项 ( 新 增 14 项 ) 国 家 科 技 支 撑 课 题 17 项 ( 新 增 3 项 ); 持 国 家 自 然 科 学 基 金 委 创 新 群 体 项 目 1 项 重 大 项 目 1 项 重 点 类 项 目 9 项 ( 新 增 5 项 ) 国 家 杰 出 青 年 科 学 基 金 项 目 1 项 优 秀 青 年 科 学 基 金 项 目 4 项 ; 承 担 横 向 项 目 200 余 项 二 圆 满 完 所 层 面 战 略 性 工 作 2015 年, 中 科 院 对 计 算 所 十 二 五 期 间 一 三 五 任 务 完 情 况 的 评 价 是 : 定 位 准 确 合 理, 布 局 合 理, 高 质 量 完 目 标 任 务, 取 得 了 有 重 大 影 响 的, 保 障 措 施 重 大 改 革 举 措 合 理 其 中, 重 大 突 破 曙 光 高 性 能 计 算 机 被 评 为 优 秀 突 破, 重 点 培 育 云 计 算 服 务 器 被 评 为 优 秀 培 育, 科 技 布 局 组 织 模 式 被 评 为 亮 点 工 作 作 为 科 教 融 合 单 元 承 办 国 科 大 计 算 机 控 制 学 院, 一 年 来, 工 作 已 经 步 入 正 轨 建 立 了 院 务 会 学 术 委 员 会 教 学 委 员 会, 立 了 教 室, 出 台 了 计 算 机 控 制 学 院 管 理 条 例 制 定 了 本 科 生 课 程 体 系, 建 了 一 批 核 心 精 品 课 程 并 修 订 完 善 了 究 生 课 程 体 系, 规 范 了 教 材 开 设 了 2 门 公 共 必 修 课 3 门 专 业 基 础 课 4 次 科 学 讲 座 创 新 究 院 申 请 获 得 批 准 立 项, 入 方 案 论 证 阶 段 按 照 院 里 的 统 一 部 署, 开 始 制 定 计 算 所 的 十 三 五 战 略 规 划 三 基 础 究 再 夺 硕 国 家 基 金 委 创 新 群 体 项 目 超 并 行 高 效 能 计 算 机 体 系 结 构 设 计 方 法 究 功 获 得 6 年 晋 级 9 年 的 延 续 支 持 科 技 部 973 项 目 高 通 量 计 算 系 统 的 构 建 原 理 支 撑 技 术 云 服 务 应 用 顺 利 通 过 科 技 部 验 收 基 础 前 沿 究 在 细 分 领 域 走 在 了 世 界 最 前 列 首 个 深 度 神 经 网 络 处 理 器 寒 武 纪, 每 秒 能 处 理 160 亿 神 经 元 和 2.56 万 亿 突 触,65nm 验 证 片 比 Intel Xeon-E5 能 效 比 提 升 100 倍, 在 1 年 度 科 概 况

8 年 度 科 概 况 2015 科 年 报 2015 年 就 形 了 十 余 篇 CCF A 类 顶 级 国 际 会 议 / 期 刊 论 文, 突 破 本 领 域 最 高 期 刊 TOCS( 大 陆 首 次 ), 入 选 了 Communication of the ACM 评 出 的 究 焦 点 ( 大 陆 首 次 ), 并 受 到 了 Intel 斯 坦 福 大 学,UCLA 苏 黎 世 理 工 等 欧 美 高 水 平 机 构 的 广 泛 引 用, 开 创 的 究 方 向 吸 引 了 领 域 顶 会 ISCA 5% 的 投 稿 2015 年 在 基 础 究 方 面 取 得 的 包 括 :(1) 面 向 5G 的 超 级 基 站 究 连 续 10 个 月 在 领 域 顶 刊 IEEE Wireless Communications Letters 月 下 载 量 排 名 TOP10;(2) 人 体 运 动 虚 拟 仿 真 发 表 在 ACM SIGGRAPH 2015, 同 时 全 文 被 ACM Transaction On Graphics 期 刊 收 录 ( 中 科 院 一 区 );(3) 高 通 量 冷 冻 电 镜 数 据 处 理 发 表 在 Journal of Structural Biology 上, 相 关 软 件 Markerauto 在 生 物 物 理 所 清 华 大 学 UCSD NCMIR 等 国 内 外 20 余 家 单 位 安 装 应 用 ;(4) 面 向 NVM 存 的 数 据 管 理 究 发 表 在 VLDB;(5) 社 会 媒 体 大 数 据 传 播 分 析 的 发 表 在 Science PNAS SIGIR WWW AAAI 上, 近 两 年 被 包 括 Nature Science 等 刊 物 引 用 300 余 次 ;(6) 在 多 个 竞 赛 中 取 得 优 异 绩, 如 获 得 阿 里 大 规 模 图 像 搜 索 竞 赛 第 1 名 ; 获 得 ICCV2015 举 办 的 社 会 事 件 分 类 竞 赛 第 1 名 和 表 观 年 龄 估 计 竞 赛 第 2 名 ; 获 得 FG2015 举 办 的 视 频 人 脸 识 别 竞 赛 第 1 名 ; 获 得 IJCAI 数 据 挖 掘 竞 赛 第 1 名 ; 获 得 NIST 汉 英 机 器 翻 译 竞 赛 第 4 名 ; 获 得 ImageNet 视 觉 识 别 竞 赛 第 4 名 目 的 法 人 建 设 单 位, 将 承 担 SDN 干 网 络 总 体 设 计 核 心 设 备 制 联 邦 试 验 管 理 系 统 制 等 重 工 作 面 向 服 务 未 来 网 络 体 系 结 构 在 网 络 模 型 路 由 机 制 取 得, 在 CCF A 类 会 议 期 刊 发 表 10 多 篇 学 术 论 文, 相 关 关 键 技 术 在 工 业 界 逐 步 得 到 应 用, 仅 华 为 2015 年 就 本 方 向 启 动 了 8 项 合 作 究 项 目,TCP 优 化 协 议 已 经 在 华 为 4K 高 清 项 目 获 得 应 用, 吞 吐 量 提 升 了 7 倍 以 服 务 路 由 器 为 基 础, 正 相 关 单 位 合 作 制 星 载 路 由 器 五 移 动 通 信 技 术 取 得 系 统 性 面 向 天 地 一 体 化 信 息 网 络 的 重 大 需 求, 形 从 地 面 终 端 基 站 到 测 试 系 统 的 地 面 系 统 整 套 核 心 装 备, 并 功 应 用 于 某 卫 星 通 信 系 统 2015 年 卫 星 终 端 芯 片 流 片 功, 同 时 完 了 专 用 测 试 系 统 的 制, 用 于 终 端 和 芯 片 的 认 证 测 试 六 海 洋 数 据 融 合 系 统 脱 颖 而 出 面 向 海 洋 信 息 化, 制 的 海 洋 数 据 融 合 系 统 汇 聚 全 球 近 百 万 船 只 实 时 船 位 数 据 海 洋 水 文 气 象 数 据, 全 球 船 只 档 案 数 据 近 五 年 历 史 航 迹 及 海 洋 锚 地 水 道 码 头 气 象 等 数 据, 来 自 20 多 颗 海 洋 观 测 卫 星 16 个 国 际 地 面 站 及 数 千 岸 基 站 信 息, 通 过 数 据 清 洗 特 征 抽 取 特 征 关 联 异 常 发 现 及 目 标 融 合 处 理 等 关 键 技 术, 形 按 时 间 区 域 船 型 国 别 行 业 等 定 制 实 时 分 发 能 力, 可 为 海 军 海 警 渔 政 海 关 等 涉 海 重 大 应 用 提 供 数 据 引 擎 四 未 来 网 络 究 迈 上 新 台 阶 计 算 所 作 为 单 位 共 建 的 江 苏 未 来 网 络 创 新 究 院, 为 国 家 重 大 科 技 基 础 设 施 CENI 项 七 高 通 量 DPU 取 得 可 喜 DPU-m 芯 片 面 向 数 据 中 心 的 视 频 编 解 码 应 用, 片 上 集 高 效 的 视 频 编 解 码 单 元, 以 较 低 功 2

9 年 度 科 概 况 耗 提 供 超 高 性 能, 在 高 密 度 视 频 处 理 场 景 下, 跟 Intel 方 案 相 比, 在 芯 片 级 具 有 20 倍 以 上 的 能 效 比, 在 系 统 级 具 有 50 倍 以 上 的 能 效 比 通 过 国 家 网 络 安 全 中 心 合 作,DPU-m 加 速 卡 入 高 通 量 视 频 监 控 平 台 ; 通 过 歌 华 有 线 视 博 云 公 司 合 作, 推 出 了 高 通 量 有 线 电 视 平 台 八 创 新 人 才 不 断 涌 现 陈 熙 霖 究 员 当 选 IEEE Fellow, 张 勇 东 究 员 入 选 国 家 基 金 委 杰 青, 韩 银 和 究 员 侯 锐 究 员 陈 天 石 副 究 员 入 选 国 家 基 金 委 优 青, 陈 云 霁 究 员 入 选 2015 年 度 MIT TR35( 全 球 35 位 35 岁 以 下 杰 出 青 年 创 新 者 ), 蒋 树 强 究 员 入 选 中 组 部 万 人 青 年 拔 尖 人 才 计 划, 程 学 旗 究 员 和 季 统 凯 高 工 入 选 科 技 部 创 新 人 才 推 计 划, 程 学 旗 究 员 和 谢 高 岗 究 员 入 选 百 千 万 人 才 工 程 国 家 级 人 选, 山 世 光 究 员 获 CCF 青 年 科 学 家 奖 引 的 孙 贤 和 教 授 入 选 国 家 千 人 计 划 B 类, 李 炼 究 员 获 得 中 科 院 百 人 计 划 择 优 资 助, 此 外, 今 年 还 引 了 王 元 陶 究 员, 欧 阳 文 涛 韩 琥 郭 琦 三 位 副 究 员 和 刘 宇 航 助 理 究 员 等 海 外 人 才 九 科 技 奖 励 硕 累 累 2015 年 获 得 的 科 技 奖 励 包 括 :(1) 视 觉 模 式 的 局 部 建 模 及 非 线 性 特 征 获 取 理 论 方 法 究 获 得 国 家 自 然 科 学 奖 二 等 奖 ;(2) 32 位 星 载 容 错 控 制 计 算 机 系 统 关 键 技 术 及 应 用 获 得 国 家 科 技 步 二 等 奖 ( 第 二 完 单 位 );(3) 基 于 大 数 据 的 互 联 网 机 器 翻 译 核 心 技 术 及 产 业 化 获 得 国 家 科 技 步 二 等 奖 ( 第 五 完 单 位 ); (4) 普 适 计 算 关 键 技 术 及 支 撑 平 台 获 得 国 家 科 技 步 二 等 奖 ( 第 六 完 单 位 );(5) 社 会 化 媒 体 数 据 的 感 知 处 理 关 键 技 术 及 应 用 获 得 北 京 市 科 学 技 术 奖 ( 技 术 发 明 类 ) 二 等 奖 ;(6) 远 程 信 息 无 障 碍 交 互 关 键 技 术 及 应 用 获 得 北 京 市 科 学 技 术 奖 ( 社 会 公 益 类 ) 二 等 奖 ;(7) 互 联 网 支 付 体 系 风 险 防 控 的 行 为 分 析 技 术 及 应 用 获 得 上 海 市 科 技 步 一 等 奖 ( 第 三 完 单 位 );(8) 龙 芯 处 理 器 抗 辐 照 设 计 关 键 技 术 获 得 CCF 科 技 步 一 等 奖 ;(9) 大 数 据 挖 掘 算 法 云 服 务 获 得 吴 文 俊 人 工 智 能 科 学 技 术 二 等 奖 此 外, 一 种 四 路 服 务 器 板 获 得 国 家 知 识 产 权 局 中 国 专 利 奖 ( 优 秀 奖 ) 十 技 术 转 移 全 面 开 花 计 算 所 今 年 为 中 科 晶 上 公 司 和 中 科 天 玑 公 司 分 别 融 资 4000 万 和 1.5 亿 龙 芯 中 科 公 司 销 售 首 次 过 亿 元, 实 现 盈 利 ; 龙 芯 3B 占 据 党 政 公 文 办 公 一 期 试 点 85% 以 上 份 额, 销 售 芯 片 1 万 多 颗 ; 龙 芯 1H 耐 175 超 高 温, 是 石 油 勘 探 钻 头 的 专 用 芯 片, 打 破 了 国 外 的 垄 断 曙 光 公 司 合 作 制 了 地 球 系 统 数 值 模 拟 系 统 原 型 硅 立 方, 在 北 京 中 关 村 软 件 园 正 式 落, 原 型 系 统 的 建 设 为 国 家 大 装 置 的 建 设 提 供 了 坚 实 的 基 础 基 于 SimICT 平 台 的 模 拟 产 品 在 航 天 领 域 的 应 用 一 步 取 得 突 破, 为 我 国 自 制 航 天 操 作 系 统 提 供 验 证 设 计 平 台 中 科 睿 芯 公 司 荣 获 首 届 德 勤 - 中 关 村 明 日 之 星 奖 中 科 蓝 鲸 公 司 面 向 全 球 提 供 大 数 据 存 储 产 品 及 解 决 方 案, 服 务 超 过 80 多 个 国 家 的 海 外 用 户, 在 意 大 利 国 家 电 视 台 (RAI) 和 瑞 士 SwissTV 部 署 容 量 约 500TB, 服 务 超 过 3 万 个 用 户, 在 印 度 ViaCom18 集 团 部 署 容 量 超 过 1PB 在 鼓 励 创 新 创 业 方 面, 有 9 位 员 工 行 创 业 3 年 度 科 概 况

10 年 度 科 概 况 2015 科 年 报 或 参 创 业 团 队, 计 算 所 向 下 属 企 业 输 送 了 12 位 员 工 抓 住 新 的 促 科 技 转 化 法 10 月 1 日 颁 布 实 施 的 机 遇, 以 180 万 的 总 价 功 出 售 9 件 专 利 华 为 联 合 实 验 室 2015 年 新 达 项 目 9 项, 额 度 超 过 2700 万 十 一 分 所 工 作 服 务 创 新 驱 动 战 略 浙 江 分 所 以 高 性 能 永 磁 交 流 伺 服 电 机 为 市 场 切 入 口, 配 套 发 了 电 机 的 核 心 部 件 自 伺 服 驱 动, 形 数 字 化 工 厂 核 心 体 系, 年 销 售 超 过 数 万 台 济 宁 分 所 开 发 的 G+ 智 慧 家 居 战 略 平 台 是 支 持 格 兰 仕 全 品 系 家 电 的 云 接 入 服 务 平 台, 依 托 智 城 云 数 据 中 心 能 实 现 百 万 级 并 发 智 能 家 居 宁 波 分 所 创 客 空 间 激 发 了 宁 波 地 区 的 创 新 基 因, 打 造 了 创 新 氛 围 太 仓 分 所 奥 视 佳 数 字 影 棚 以 绿 幕 棚 为 基 础, 解 决 了 前 期 拍 摄 后 期 制 作 的 分 离 问 题, 先 后 支 持 了 央 视 第 N 度 空 间, 湖 南 卫 视 偶 像 来 了, TFboy MV 等 节 目 的 拍 摄 十 二 国 际 合 作 交 流 日 益 活 跃 计 算 所 支 持 鼓 励 科 人 员 既 走 出 去, 参 加 各 类 学 术 会 议, 又 请 来, 邀 请 国 内 外 知 名 学 者 到 计 算 所 来 交 流 讨 论, 举 办 高 水 平 国 际 学 术 会 议 等 本 年 度 出 访 196 人 次, 参 加 各 类 国 际 学 术 会 议 109 人 次 并 作 报 告 111 人 次 ; 邀 请 国 内 外 知 名 学 者 来 所 作 学 术 报 告 86 人 次, 举 办 4 场 国 际 学 术 会 议 ; 程 学 旗 究 员 应 邀 担 任 WSDM'15 大 会 席, 陈 云 霁 究 员 应 邀 将 担 任 ASPLOS 2017 大 会 席 ; 继 续 引 国 外 专 家 和 青 年 学 者 开 合 作 究,2015 年 引 了 比 利 时 的 Mathy Laurent 教 授, 被 纳 入 中 科 院 国 际 人 才 项 目 访 问 学 者 计 划 此 外, 计 算 所 科 人 员 还 积 极 承 担 或 参 国 家 基 金 委 和 科 技 部 的 相 关 国 际 合 作 项 目 创 新 人 才 创 新 文 化 创 新 环 境 4

11 海 云 计 算 系 统 关 键 技 术 系 统 究 科 重 点 / 重 大 科 任 务 海 云 计 算 系 统 关 键 技 术 系 统 究 海 云 计 算 系 统 关 键 技 术 系 统 究 为 中 国 科 学 院 战 略 性 先 导 科 技 专 项 A 类 项 目 课 题 ( 批 准 号 :XDA ), 起 止 时 间 是 2012 年 1 月 至 2016 年 12 月 以 云 计 算 模 式 为 核 心 的 现 有 信 息 服 务 系 统 在 数 据 处 理 性 能 和 能 耗 方 面 无 法 应 对 由 终 端 规 模 急 剧 增 长 所 带 来 的 挑 战 为 适 应 人 - 机 - 物 三 元 融 合 的 趋 势, 以 建 立 感 知 中 国 信 息 网 络 为 背 景, 本 任 务 提 出 海 云 计 算 系 统 的 理 念 和 关 键 技 术, 搭 建 海 端 和 云 端 设 备 共 同 参 任 务 执 行 的 计 算 系 统, 用 以 构 筑 一 个 海 云 协 同 计 算 和 数 据 处 理 环 境, 从 而 为 实 现 计 算 处 理 系 统 千 倍 效 能 比 提 升 的 目 标 探 索 一 条 有 益 途 径 2015 年, 本 课 题 在 计 算 领 域 取 得 了 国 际 领 先 的 技 术 突 破, 产 生 了 重 的 学 术 影 响 和 产 业 影 响 首 先, 通 过 可 重 塑 处 理 器 设 计 思 路, 在 国 际 上 首 次 验 证 了 性 能 功 耗 比 提 升 千 倍 (1000 GOPS/W) 的 可 行 性, 从 部 件 层 次 破 解 了 性 能 能 耗 挑 战 在 2015 年 可 重 塑 处 理 器 功 行 功 能 测 试 片 流 片, 采 用 65nm 工 艺, 功 耗 不 超 过 20 瓦 完 了 基 于 FPGA 的 可 重 塑 处 理 器 样 机, 能 运 行 CNN/MLP/DNN 类 神 经 网 络 算 法, 相 比 流 CPU 提 高 了 100 倍 性 能 功 耗 比 其 次, 在 2015 年 海 云 服 务 器 持 续 行 关 键 技 术 优 化 和 系 统 集 通 过 消 息 式 内 存 一 体 化 存 储 数 据 中 心 网 络 资 源 按 需 管 理 可 编 程 体 系 结 构 及 资 源 共 享 互 连 等 技 术 原 型, 用 以 缓 解 数 据 中 心 资 源 利 用 率 低, 应 对 应 用 多 样 性, 提 高 数 据 中 心 服 务 器 内 部 各 组 件 及 整 体 性 能 其 中, 采 用 消 息 式 内 存 的 程 序 执 行 速 度 达 到 标 准 DDR3 总 线 的 4 倍 为 降 低 远 程 资 源 的 访 问 开 销, 海 云 服 务 器 提 出 了 支 持 细 粒 度 粗 粒 度 全 局 高 效 共 享 访 问 的 远 程 设 备 资 源 访 问 机 制, 结 表 明 在 自 FPGA 平 台 上 应 用 级 别 跨 芯 片 内 存 访 问 的 通 路 延 迟 性 能 优 于 商 业 高 端 互 连 系 统 第 三, 海 云 存 储 完 高 可 靠 低 冗 余 开 销 5 科

12 科 2015 科 年 报 高 访 问 性 能 的 网 络 盘 阵 系 统, 空 间 冗 余 开 销 相 比 谷 歌 GFS 的 3 倍 降 低 了 1.66 倍 通 过 将 冗 余 处 理 用 户 IO 访 问 解 耦, 以 副 本 的 方 式 处 理 用 户 写, 在 后 台 异 步 低 开 销 转 换 为 纠 删 码 方 式 存 储, 避 免 了 纯 纠 删 码 固 有 的 低 访 问 性 能 冷 数 据 冗 余 转 化 高 额 的 性 能 开 销, 有 效 解 决 了 存 储 系 统 的 高 可 靠 高 性 能 及 存 储 资 源 利 用 率 三 大 目 标 间 的 矛 盾 问 题 该 系 统 已 达 到 产 品 级 可 应 用 的 熟 形 态, 在 电 信 环 境 中 已 有 应 用, 并 获 得 了 包 括 Intel 的 国 内 外 投 资 人 的 投 资 上 述 部 分 科 已 发 表 于 2015 年 的 ISCA ASPLOS CGO 等 多 个 顶 级 国 际 会 议, 申 请 了 多 项 国 内 外 专 利, 其 中 代 表 性 工 作 参 了 2015 年 8 月 的 院 先 导 中 期 检 查 示, 并 获 得 了 由 国 内 知 名 高 校 和 相 关 行 业 的 院 士 和 专 家 所 组 的 评 审 专 家 组 高 度 认 可 图 年 8 月 院 先 导 中 期 检 查 示 现 场 图 2 可 重 塑 处 理 器 功 能 验 证 片 样 片 图 3 海 云 存 储 高 可 靠 网 络 盘 阵 系 统 6

13 神 经 网 络 处 理 器 结 构 设 计 及 应 用 究 重 点 / 重 大 科 任 务 神 经 网 络 处 理 器 结 构 设 计 及 应 用 究 神 经 网 络 处 理 器 结 构 设 计 及 应 用 究 是 中 国 科 学 院 战 略 性 先 导 科 技 专 项 B 类 项 目 子 课 题 ( 批 准 号 :XDB ), 起 止 时 间 是 2015 年 1 月 至 2016 年 12 月 2015 年 度, 在 神 经 网 络 处 理 器 体 系 结 构 究 设 计 实 现 及 测 试 等 方 面 行 了 探 索 究, 取 得 了 一 系 列, 完 了 预 期 目 标 下 面 介 绍 本 项 目 各 课 题 本 年 度 取 得 的 突 出 在 本 项 目 中 的 神 经 网 络 处 理 器 的 编 程 关 键 技 术 究 中, 本 项 目 究 了 如 何 让 程 序 员 克 服 编 程 墙, 方 便 地 让 多 个 处 理 器 核 高 效 协 同 工 作 深 度 神 经 网 络 规 模 大 结 构 复 杂, 不 可 能 直 接 映 射 到 处 理 器 上 行 运 算, 而 需 分 块 分 时 映 射 到 不 同 处 理 器 核 行 处 理 不 当 的 分 块 方 案 可 能 影 响 整 个 处 理 器 的 实 际 性 能, 而 普 通 程 序 员 直 接 对 神 经 网 络 行 分 块 很 难 获 得 好 的 效 率 因 此, 我 们 提 出 了 自 动 化 分 块 调 度 技 术 以 解 决 上 述 问 题, 通 过 对 神 经 网 络 算 法 的 自 动 化 分 析, 提 取 出 数 据 重 用 特 性, 以 此 为 基 础 行 分 块 在 2015 年 度, 本 项 目 在 核 心 科 学 问 题 的 究 方 面 完 了 预 期 目 标 共 发 表 论 文 14 篇, 其 中,SCI 收 录 11 篇, 包 括 IEEE Transactions on Computers IEEE Micro ACM Transactions on Architecture and Code IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems ACM Transactions on Design Automation of Electronic IEEE Transactions on Circuits and Systems IEEE Transactions on Evolutionary Computation IEEE Transactions on Parallel and Distributed 等 国 际 期 刊 和 ISCA The International Symposium on Code Generation and Optimization Design Automation & Test in Europe 等 国 际 会 议 申 请 并 受 理 发 明 专 利 15 项 所 取 得 的 阶 段 性 究 对 本 项 目 明 年 的 究 奠 定 了 坚 实 基 础 产 生 的 学 术 影 响 : 2015 年, 在 神 经 网 络 处 理 器 结 构 设 计 这 一 领 域 的 不 同 方 面 行 了 深 入 究 其 中 发 表 的 14 篇 文 章 中, 包 括 了 CCF 的 A 类 国 际 学 术 期 刊 TOCS 一 篇,TOC 两 篇,TCAD 一 篇,CCF 的 B 类 国 际 学 术 期 刊 TACO 一 篇,TODAES 一 篇, 发 7 科

14 科 2015 科 年 报 表 的 国 际 会 议 文 章 包 括 了 CCF 的 A 类 国 际 会 议 ISCA 一 篇,ASPLOS 一 篇,MICRO 一 篇,CCF 的 B 类 国 际 会 议 DATE 一 篇 这 些 发 表 在 国 际 顶 级 期 刊 和 会 议 上 的 众 多 文 章, 具 有 很 大 影 响 力 因 此 陈 云 霁 究 员 入 选 2015 年 度 MIT TR35, 并 受 邀 担 任 了 CCF 的 A 类 国 际 会 议 国 际 微 体 系 结 构 会 议 (MICRO) 程 序 委 员 会 员 和 IEEE 国 际 计 算 机 体 系 结 构 (ISCA) 技 术 程 序 委 员 会 员 其 中 在 神 经 网 络 处 理 器 的 体 系 结 构 究 中 的 产 生 的 论 文 PuDianNao: A Polyvalent Machine Learning Accelerator 发 表 在 了 ASPLOS 2015(CCF 评 级 A 类 的 国 际 会 议 ) 上, 在 已 有 的 面 向 单 一 场 景 和 单 一 算 法 的 神 经 网 络 处 理 器 的 基 础 上, 选 择 差 异 化 的 算 法 行 加 速, 并 根 据 了 算 法 的 计 算 模 式 和 数 据 局 部 性 行 了 体 系 结 构 加 速 设 计, 设 计 出 的 加 速 器 架 构 可 以 适 用 于 通 用 神 经 网 络 处 理 应 用 中 另 两 篇 论 文 ShiDianNao: shifting vision processing closer to the sensor 和 Neuromorphic Accelerators: A Comparison Between Neuroscience and Machine-Learning Approaches 发 表 在 了 ISCA 2015(CCF 评 级 A 类 的 国 际 会 议 ) 和 MICRO 2015(CCF 评 级 A 类 的 国 际 会 议 ) 上, 其 针 对 于 特 定 相 关 神 经 网 络 应 用 领 域 行 了 加 速, 取 得 了 突 出 以 上 在 神 经 网 络 处 理 器 领 域 的 究 取 得 了 突 出 性 的, 在 热 门 的 人 工 智 能 领 域 究 的 体 系 结 构 设 计 领 域, 得 到 了 国 内 外 同 行 的 认 可 坚 持 基 础 性 战 略 性 前 瞻 性 的 三 性 原 则 8

15 非 精 确 计 算 的 加 速 器 结 构 编 程 方 法 究 重 点 / 重 大 科 任 务 非 精 确 计 算 的 加 速 器 结 构 编 程 方 法 究 非 精 确 计 算 的 加 速 器 结 构 编 程 方 法 究 是 中 国 科 学 院 国 际 合 作 局 对 外 合 作 重 点 项 目 ( 批 准 号 :171111KYSB ), 起 止 时 间 是 2014 年 1 月 至 2016 年 12 月 2015 年 度, 在 非 精 确 计 算 的 高 能 效 加 速 器 的 结 构 设 计 原 理 方 法, 以 及 之 相 适 应 的 编 程 方 法 和 系 统 等 方 面 行 了 探 索 究, 取 得 了 一 系 列, 完 了 预 期 目 标 下 面 介 绍 本 项 目 各 课 题 本 年 度 取 得 的 突 出 在 2015 年 度, 在 面 向 非 精 确 计 算 的 加 速 器 结 构 编 程 方 法 究 领 域 中, 对 于 误 差 传 播 理 论 模 型, 误 差 控 制 方 法 和 误 差 反 推 技 术 行 了 深 入 究 通 过 误 差 的 局 部 化, 确 保 在 非 精 确 电 路 达 到 一 定 规 模 的 前 提 下 依 然 能 将 误 差 控 制 在 给 定 范 围 内 实 现 了 通 过 对 电 路 的 行 为 的 究, 从 而 了 解 误 差 的 传 播 规 律, 并 能 根 据 加 速 器 的 最 终 误 差 输 出, 结 合 加 速 器 结 构, 反 推 出 各 个 子 模 块 边 界 处 的 误 差 累 计 情 况 在 2015 年 度, 本 项 目 在 核 心 科 学 问 题 的 究 方 面 完 了 预 期 目 标 共 发 表 论 文 14 篇, 其 中,SCI 收 录 11 篇, 包 括 IEEE Transactions on Computers IEEE Micro ACM Transactions on Architecture and Code IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems ACM Transactions on Design Automation of Electronic IEEE Transactions on Circuits and Systems IEEE Transactions on Evolutionary Computation IEEE Transactions on Parallel and Distributed 等 国 际 期 刊 和 ISCA The International Symposium on Code Generation and Optimization Design Automation & Test in Europe 等 国 际 会 议 申 请 并 受 理 发 明 专 利 15 项 所 取 得 的 阶 段 性 究 对 本 项 目 明 年 的 究 奠 定 了 坚 实 基 础 产 生 的 学 术 影 响 : 2015 年, 在 非 精 确 计 算 的 加 速 器 结 构 编 程 方 法 这 一 领 域 的 不 同 方 面 行 了 深 入 究 其 中 发 表 的 14 篇 文 章 中, 包 括 了 CCF 的 A 类 国 际 学 术 期 刊 TOCS 一 篇,TOC 两 篇,TCAD 一 篇, CCF 的 B 类 国 际 学 术 期 刊 TACO 一 篇,TODAES 一 篇, 发 表 的 国 际 会 议 文 章 包 括 了 CCF 的 A 类 9 科

16 科 2015 科 年 报 国 际 会 议 ISCA 一 篇,ASPLOS 一 篇,MICRO 一 篇,CCF 的 B 类 国 际 会 议 DATE 一 篇 这 些 发 表 在 国 际 顶 级 期 刊 和 会 议 上 的 众 多 文 章, 具 有 很 大 影 响 力 因 此 陈 云 霁 究 员 入 选 2015 年 度 MIT TR35, 并 受 邀 担 任 了 CCF 的 A 类 国 际 会 议 国 际 微 体 系 结 构 会 议 (MICRO) 程 序 委 员 会 员 和 IEEE 国 际 计 算 机 体 系 结 构 (ISCA) 技 术 程 序 委 员 会 员 在 非 精 确 计 算 的 加 速 器 结 构 编 程 方 法 究 的 课 题 下, 陈 云 霁 究 员 和 陈 天 石 副 究 员 带 领 的 课 题 组 完 了 非 精 确 计 算 神 经 网 络 多 核 处 理 器 (Neural Network Multicore Processor, NNMP) 的 体 系 结 构 设 计, 提 出 适 用 于 神 经 网 络 多 核 处 理 器 的 编 程 关 键 技 术, 为 其 实 用 化 铺 路 目 前 以 上 论 文 及 专 利 究 的 已 经 行 了 流 片, 并 通 过 了 基 本 功 能 测 试 并 搭 建 了 非 精 确 加 速 器 的 RTL 设 计 及 验 证 体 系 机 构 模 型, 构 建 非 精 确 加 速 器 软 件 抽 象 层 以 上 在 处 理 器 结 构 设 计 的 创 新, 有 望 在 未 来 使 得 每 个 手 机 这 样 的 移 动 终 端 具 备 谷 歌 大 脑 级 别 的 认 知 处 理 能 力 跻 身 国 际 前 沿 关 注 国 计 民 生 引 领 中 国 信 息 产 业 10

17 医 学 影 像 大 数 据 可 计 算 性 科 学 问 题 关 键 技 术 究 重 点 / 重 大 科 任 务 医 学 影 像 大 数 据 可 计 算 性 科 学 问 题 关 键 技 术 究 本 课 题 是 院 重 点 部 署 项 目 医 学 影 像 信 息 大 数 据 若 干 关 键 科 学 问 题 究 的 子 课 题 ( 批 准 号 : KGZD-EW-T03-2), 起 止 时 间 是 2014 年 5 月 至 2017 年 4 月 旨 在 通 过 对 医 学 影 像 信 息 大 数 据 的 可 计 算 性 关 键 科 学 问 题 的 深 入 究, 突 破 制 约 影 像 信 息 大 数 据 在 临 床 诊 治 应 用 医 疗 资 源 共 享 及 医 疗 新 技 术 发 方 面 的 底 层 高 效 计 算 框 架 并 行 存 储 关 键 技 术 和 快 速 访 问 技 术 瓶 颈, 为 医 学 影 像 大 数 据 技 术 的 发 提 供 高 效 存 储 计 算 框 架 的 支 撑 2015 年 度 究 内 容 如 下 : 1. 键 值 存 储 系 统 ICTBase 性 能 和 功 能 优 化 ICTBase 系 统 设 计 的 初 衷 是 满 足 大 规 模 图 像 医 疗 相 关 联 多 维 信 息 的 高 效 存 取, 基 于 分 布 式 K-V 模 型 和 类 SQL 分 布 式 关 系 存 储 模 型,ICTBase 拥 有 良 好 的 性 能 扩 性 和 灵 活 性, 在 内 层 存 储 架 构 上,ICTBase 选 用 LSM 树 作 为 存 储 引 擎 为 了 一 步 满 足 ICTBase 对 大 规 模 影 像 数 据 存 储 的 场 景 需 求, 一 方 面, 本 课 题 针 对 ICTBase 既 有 LSM 存 储 引 擎 在 查 询 性 能 上 的 不 足, 究 了 一 种 新 的 可 动 态 适 应 的 合 并 算 法, 该 合 并 算 法 通 过 减 少 每 次 查 询 涉 及 的 文 件 数 量, 而 提 高 查 询 效 率, 另 一 方 面, 针 对 ICTBase 系 统 索 引 单 一 依 靠 键 来 支 持 定 位 目 标 数 据, 系 统 原 有 的 查 询 方 式 不 支 持 全 文 查 询, 本 课 题 究 并 开 发 了 ICTBase 系 统 的 全 文 索 引, 由 此 支 持 存 储 医 疗 相 关 数 据 的 内 置 全 文 检 索 2. 通 用 大 规 模 并 行 计 算 平 台 架 构 体 系 大 规 模 医 学 影 像 数 据 处 理 应 用 对 并 行 计 算 框 架 提 出 了 很 高 的 求, 不 仅 需 解 决 批 量 数 据 的 处 理 问 题, 还 需 解 决 实 时 数 据 的 大 规 模 计 算 问 题 本 年 度 课 题 组 究 了 一 套 支 持 离 线 计 算 实 时 计 算 分 布 式 内 存 计 算 等 多 种 分 布 式 计 算 模 式 的 大 数 据 计 算 框 架, 并 在 此 基 础 上 形 了 天 玑 大 数 据 分 析 引 擎 系 统 (Big Data Analysis, BDA) BDA 系 统 将 大 数 据 分 析 计 算 所 需 的 ETL 模 型 训 练 评 估 和 在 线 预 测 整 合 流 水 线, 并 提 供 图 形 化 配 置 和 运 行 监 控 界 面, 实 现 大 数 据 分 析 任 务 一 站 式 配 置 和 运 行 同 时, 系 统 提 供 离 线 数 据 批 量 分 析 流 数 据 分 析 在 线 数 据 实 时 分 析 等 多 种 应 用 模 式, 帮 助 用 户 快 速 实 现 大 数 据 处 理 流 程, 降 低 普 通 用 户 开 发 大 数 据 分 析 应 用 的 门 槛, 提 高 开 发 效 率 11 科

18 科 2015 科 年 报 3. 大 规 模 医 学 图 像 并 行 计 算 应 用 究 课 题 在 上 述 大 数 据 并 行 处 理 技 术 的 基 础 上 开 了 基 于 内 容 的 医 学 影 像 检 索 应 用 究 基 于 内 容 的 医 学 影 像 检 索 (Content-Based Mdeical Image Retrieval,CBMIR) 利 用 图 像 处 理 技 术 从 医 学 影 像 中 提 取 灰 度 分 布 纹 理 形 状 和 拓 扑 等 底 层 特 征, 构 建 能 有 效 表 征 影 像 特 征 的 数 据 向 量, 而 通 过 特 征 匹 配 相 似 度 计 算 等 找 出 相 似 的 医 学 影 像 该 方 法 可 以 实 现 影 像 之 间 的 量 化 分 析 比 较, 具 有 较 强 的 客 观 性, 能 快 速 有 效 地 行 大 量 数 据 的 分 析 搜 索, 可 以 广 泛 应 用 于 PACES HIS RIS 等 医 院 信 息 网 络 系 统 图 1 CBMIR 系 统 的 分 布 式 架 构 设 计 图 2 医 学 影 像 样 本 索 引 建 立 分 布 式 算 法 执 行 图 3 医 学 影 像 图 像 搜 索 分 布 式 算 法 执 行 12

19 面 向 工 业 产 品 全 生 命 周 期 的 仿 真 公 共 服 务 平 台 重 点 / 重 大 科 任 务 面 向 工 业 产 品 全 生 命 周 期 的 仿 真 公 共 服 务 平 台 面 向 工 业 产 品 全 生 命 周 期 的 仿 真 公 共 服 务 平 台 是 中 国 科 学 院 科 技 服 务 网 络 计 划 的 专 项 课 题 ( 批 准 号 :KFJ-EW-STS-045), 起 止 时 间 为 2014 年 5 月 至 2015 年 12 月, 任 务 是 通 过 搭 建 工 业 产 品 全 生 命 周 期 仿 真 公 共 服 务 平 台, 构 建 能 覆 盖 产 品 全 生 命 周 期 的 仿 真 公 共 服 务 能 力 体 系 2015 年 该 项 目 的 和 如 下 : 1. 面 向 工 业 产 品 全 生 命 周 期 的 资 源 池 建 设 在 软 硬 件 资 源 方 面 : 项 目 组 已 购 置 1 台 工 业 级 3D 打 印 机 和 1 台 工 业 级 3D 扫 描 仪 ; 在 数 据 资 源 建 设 方 面 : 项 目 组 搭 建 了 规 范 库, 涵 盖 机 械 制 造 业 国 家 标 准 和 行 业 标 准, 共 计 900 多 条 ; 项 目 组 为 工 业 典 型 产 品 的 结 构 流 体 以 及 热 等 多 物 理 场 的 仿 真 构 建 了 案 例 库, 共 计 257 个 ; 建 设 零 部 件 3D 模 型 库, 涵 盖 1102 个 工 业 常 规 零 部 件 ; 在 智 力 资 源 建 设 方 面 : 完 业 内 6 家 究 院 10 所 高 校 的 智 力 资 源 共 享 整 合, 平 台 现 有 的 专 家 库 中 约 358 位 专 家 2. 面 向 工 业 产 品 的 全 生 命 周 期 仿 真 云 服 务 平 台 基 于 计 算 机 辅 助 工 程 (CAE) 仿 真 结 构 优 化 技 术 快 速 型 以 及 虚 拟 示 技 术, 项 目 组 构 建 了 一 个 面 向 工 业 产 品 全 生 命 周 期 仿 真 的 云 服 务 体 系 内 容 如 下 : 1) 面 向 工 业 产 品 设 计 的 智 慧 仿 真 云 模 块 该 模 块 提 供 产 品 几 何 设 计 结 构 仿 真 优 化 服 务 以 及 个 性 化 定 制 设 计 仿 真 以 及 报 告 书 的 平 台 化 接 口, 设 计 师 对 产 品 的 外 观 结 构 功 能 提 出 设 计 方 案, 用 户 在 该 模 块 按 提 示 行 操 作, 下 载 计 算 报 告 书, 获 取 对 该 设 计 方 案 的 合 理 性 评 价 的 相 关 信 息 以 及 对 产 品 原 始 设 计 方 案 的 优 化 方 法 2) 面 向 工 业 产 品 生 产 的 智 慧 工 业 云 服 务 网 络 系 统 智 慧 工 业 云 服 务 网 络 系 统 ( 图 1) 嵌 入 到 企 业 接 单 设 计 生 产 销 售 的 全 产 业 链, 用 户 通 过 云 服 务 终 端, 能 随 时 随 地 按 需 获 取 制 造 资 源 和 能 力, 最 终 实 现 对 产 品 全 生 命 周 期 涉 及 的 人 及 物 行 智 慧 地 感 知 互 联 协 同 分 析 3) 面 向 工 业 产 品 交 易 的 奥 视 景 三 维 虚 13 科

20 科 拟 示 系 统 2015 科 年 报 奥 视 景 三 维 虚 拟 示 系 统 ( 图 2) 由 云 服 务 奥 视 景 软 件 智 能 转 盘 专 业 摄 影 灯 箱 组 可 实 现 快 速 拍 摄 制 作 产 品 的 全 方 位 示 动 画, 同 时, 通 过 奥 视 景 云 服 务 快 速 对 接 现 有 移 动 互 联 网 营 销 平 台, 实 现 即 时 制 作 快 速 分 享 3. 构 建 了 面 向 工 业 产 品 全 生 命 周 期 的 仿 真 公 共 服 务 体 系 为 推 动 平 台 在 本 地 区 一 步 落 地, 联 合 苏 州 市 优 质 工 业 企 业 资 源, 立 了 苏 州 市 工 业 设 计 3D 打 印 产 业 联 盟, 依 托 立 的 联 盟, 项 目 组 为 一 百 多 家 企 业 客 户, 针 对 产 品 从 发 设 计 生 产 销 售 等 相 关 的 产 业 链, 提 供 了 技 术 服 务 图 1 智 慧 工 业 云 嵌 入 全 产 业 链 图 2 奥 视 景 三 维 虚 拟 示 系 统 14

21 面 向 融 合 通 信 的 多 媒 体 内 容 审 计 平 台 重 点 / 重 大 科 任 务 面 向 融 合 通 信 的 多 媒 体 内 容 审 计 平 台 面 向 融 合 通 信 的 多 媒 体 内 容 审 计 平 台 是 中 国 科 学 院 科 技 服 务 网 络 计 划 的 专 项 课 题, 起 止 时 间 为 2015 年 1 月 至 2016 年 12 月 中 央 全 面 深 化 改 革 领 导 小 组 第 四 次 会 议 上 通 过 的 关 于 推 动 传 统 媒 体 和 新 兴 媒 体 融 合 发 的 指 导 意 见 明 确 指 出 : 以 微 博 微 信 为 代 表 的 网 络 媒 体 已 经 为 舆 论 斗 争 的 战 场, 直 接 关 系 我 国 意 识 形 态 安 全 和 政 权 安 全 所 以 加 强 对 网 络 媒 体 的 监 管 已 经 迫 在 眉 睫 本 课 题 针 对 网 络 媒 体 发 现 难 处 置 难 的 特 点, 有 针 对 性 的 提 出 一 个 面 向 融 合 通 信 的 多 媒 体 内 容 审 计 平 台, 如 图 1 所 示, 对 融 合 通 信 中 的 多 媒 体 数 据 实 现 自 动 审 计, 提 高 融 合 通 信 中 多 媒 体 数 据 内 容 监 管 效 率, 降 低 劳 动 力 本, 提 高 融 合 通 信 的 服 务 质 量, 确 保 融 合 通 信 业 务 的 健 康 发 此 平 台 已 完 的 两 项 核 心 技 术 : 1. 符 合 融 合 通 信 规 范 的 数 据 接 入 技 术 融 合 通 信 业 务 数 据 格 式 来 自 中 国 移 动 的 相 应 的 一 个 或 多 个 业 务 系 统, 其 中 可 能 包 含 不 同 类 型 的 数 据 传 输 协 议 压 缩 格 式, 在 接 入 内 容 审 计 平 台 前 需 行 统 一 的 协 议 剥 离, 格 式 转 换 转 换 后 的 数 据 格 式 规 范 由 中 国 科 学 院 大 学 中 国 科 学 院 计 算 技 术 究 所 共 同 协 商 制 定, 并 形 统 一 的 数 据 接 口 传 输 规 范 文 档 最 后 由 双 方 共 同 开 发 符 合 规 范 文 档 的 数 据 交 互 系 统 模 块 2. 高 性 能 视 频 解 码 技 术 高 效 的 视 频 解 码 算 法 是 提 高 系 统 吞 吐 能 力 的 先 决 条 件 随 着 视 频 解 码 标 准 的 发, 解 码 算 法 的 复 杂 度 持 续 提 升, 目 前 传 统 的 单 核 处 理 器 已 经 很 难 满 足 先 的 视 频 解 码 技 术 对 计 算 能 力 的 求 在 这 种 情 况 下, 我 们 历 经 多 年 究, 功 制 出 基 于 众 核 (Many-core) 处 理 器 的 并 行 视 频 解 码 专 用 设 备, 实 现 了 软 硬 件 协 同 的 高 效 多 媒 体 数 据 解 码, 如 图 2 同 时, 为 应 对 计 算 能 力 受 限 问 题, 提 出 了 复 杂 度 可 分 级 多 媒 体 数 据 解 码 技 术 ; 为 应 对 网 络 数 据 丢 包 错 包 问 题, 提 出 了 基 于 多 级 语 法 校 验 的 容 错 解 码 技 术 这 些 技 术 能 够 有 效 保 证 审 计 平 台 的 数 据 解 码 的 效 率 和 准 确 率 目 前 本 课 题 已 经 部 署 在 线 网 应 用,a. 在 中 国 移 动 ( 洛 阳 ) 信 息 安 全 运 营 中 心 系 统 所 处 理 流 量 的 20%,b. 行 多 媒 体 内 容 审 计 试 运 营 ;c. 单 节 点 处 理 能 力 达 到 100MBps,d. 并 发 任 务 数 24; 15 科

22 科 2015 科 年 报 e. 多 媒 体 格 式 覆 盖 常 见 音 视 频 的 封 装 及 压 缩 格 式 ;f. 基 于 视 觉 特 征 的 审 计 准 确 率 达 到 90%, 特 征 库 规 模 可 达 10 万 小 时 ;g. 基 于 视 觉 特 征 的 审 计 准 确 率 提 高 到 99%, 视 觉 语 义 概 念 检 测 准 确 率 达 到 90% 除 此 之 外, 本 课 题 在 视 频 编 解 码 相 似 图 像 视 频 检 测 视 觉 语 义 检 测 等 核 心 技 术 方 面 具 有 自 知 识 产 权 和 国 际 先 水 平 图 1 面 向 融 合 通 信 的 多 媒 体 内 容 综 合 分 析 平 台 架 构 图 图 2 基 于 众 核 处 理 器 的 并 行 音 视 频 解 码 卡 16

23 面 向 LTE-Advanced 的 终 端 软 基 带 技 术 重 点 / 重 大 科 任 务 面 向 LTE-Advanced 的 终 端 软 基 带 技 术 面 向 LTE-Advanced 的 终 端 软 基 带 技 术 是 计 算 所 牵 头 的 国 家 科 技 重 大 专 项 新 一 代 宽 带 无 线 移 动 通 信 网 课 题 ( 批 准 号 : 2013ZX ), 课 题 执 行 时 间 为 2013 年 6 月 至 2015 年 12 月 本 课 题 以 矢 量 处 理 器 内 核 的 究 和 相 关 工 具 链 开 发 为 基 础, 对 2G/3G/4G/LTE-Advanced 的 基 带 处 理 算 法 的 并 行 化 和 矢 量 化 矢 量 和 标 量 处 理 的 优 化 等 开 究, 设 计 并 实 现 多 模 终 端 软 基 带 处 理 器 芯 片 架 构, 并 通 过 原 型 验 证 平 台 和 工 程 样 片 制 对 课 题 究 行 验 证 和 测 试 目 前, 本 课 题 已 完 全 部 究 内 容, 入 课 题 验 收 阶 段 2015 年 度, 本 课 题 取 得 的 究 如 下 : 1. 高 性 能 的 自 矢 量 处 理 器 内 核 课 题 组 根 据 2G/3G/4G/LTE-Advanced 基 带 算 法 运 算 特 点, 设 计 了 基 带 专 用 矢 量 处 理 器 核 及 工 具 链 该 自 矢 量 处 理 器 核 在 指 令 集 上 支 持 200 余 条 标 量 和 矢 量 指 令, 其 中 近 150 条 是 针 对 基 带 处 理 优 化 的 矢 量 指 令 集 ; 在 微 结 构 上 采 用 SIMD+VLIW 混 合 架 构, 支 持 一 条 矢 量 运 算 指 令 完 512bit 数 据 的 并 行 运 算, 以 及 6 条 标 量 和 向 量 指 令 的 并 行 执 行 在 SIMC 55nm 工 艺 下, 单 个 矢 量 处 理 器 核 频 在 400MHz 时 处 理 能 力 高 达 100GOPS, 完 全 满 足 LTE-Advanced 的 基 带 处 理 能 力 求 矢 量 处 理 器 核 的 具 体 技 术 指 标 如 下 表 所 示 17 科

24 科 2015 科 年 报 设 计 架 构 性 能 指 标 微 结 构 指 令 集 SIMD/VLIW 混 合 架 构 6 VLIW 数 据 通 路,512-bit SIMD 9 级 流 水 线 512-bit 矢 量 运 算 ;32 路 16-bit 复 数 定 点 MAC 运 算 硬 件 循 环 控 制 多 路 Load/store 结 构, 增 强 I/O AMBA AXI 接 口 增 强 DMA 200 条 指 令 近 150 条 基 带 优 化 的 矢 量 指 令 50 余 条 对 程 序 流 程 优 化 的 控 制 指 令 130 万 逻 辑 门 面 积 336K/208K Byte 紧 耦 合 RAM 5.37 mm 55nm CMOS 工 艺 功 耗 430MHz, 55nm CMOS 工 艺 时 序 55nm CMOS 工 艺 2. 多 核 软 基 带 处 理 器 芯 片 课 题 组 在 矢 量 处 理 器 内 核 及 工 具 链 发 的 基 础 上, 通 过 集 7 个 并 行 处 理 的 矢 量 处 理 器 核 和 硬 件 加 速 单 元, 设 计 并 实 现 了 面 向 LTE- Advanced 的 多 模 软 基 带 芯 片 该 芯 片 的 硬 件 架 构 如 图 1 所 示, 并 在 SIMC 55nm 工 艺 下 流 片 功, 工 程 样 片 如 图 2 所 示 单 颗 多 模 软 基 带 处 理 器 芯 片 在 430MHz 频 下 提 供 高 达 1100GOPS 的 定 点 运 算 能 力 ( 含 硬 件 加 速 单 元 的 运 算 能 力 ), 满 足 2G/3G/4G/LTE-A 对 基 带 芯 片 运 算 能 力 的 求, 达 到 了 业 界 先 水 平 课 题 发 的 终 端 软 基 带 芯 片 在 如 下 三 个 方 面 图 1 LTE-A 基 带 芯 片 架 构 18

25 面 向 LTE-Advanced 的 终 端 软 基 带 技 术 图 2 动 芯 系 列 终 端 软 基 带 芯 片 的 工 程 样 片 取 得 了 技 术 突 破 : 1) 性 能 : 课 题 组 从 任 务 级 指 令 级 和 数 据 级 对 基 带 处 理 算 法 行 了 矢 量 化 和 并 行 化 设 计, 以 及 标 量 和 矢 量 运 算 的 优 化 分 配 调 度, 在 LTE- Advanced 的 四 载 波 聚 合 模 式 实 现 了 下 行 接 收 600Mbps 上 行 发 送 300Mbps 的 峰 值 数 据 速 率, 是 国 内 首 颗 支 持 如 此 高 速 率 的 自 化 的 软 基 带 芯 片 2) 功 耗 : 课 题 组 综 合 运 用 电 路 级 结 构 级 和 系 统 级 的 低 功 耗 设 计 技 术 对 芯 片 功 耗 行 优 化, 在 峰 值 速 率 下 芯 片 平 均 功 耗 小 于 3W, 达 到 了 课 题 指 标 和 实 用 化 的 求 3) 灵 活 性 : 软 基 带 芯 片 可 通 过 动 态 加 载 2G/3G/4G/LTE-Advanced 等 协 议 标 准 的 基 带 软 件 来 支 持 多 模 可 重 构 计 算, 满 足 终 端 低 本 和 平 滑 设 计 的 需 创 新 求 实 团 结 高 效 19 科

26 科 2015 科 年 报 重 点 / 重 大 科 任 务 面 向 C-RAN 的 低 功 耗 通 用 处 理 器 平 台 发 面 向 C-RAN 的 低 功 耗 通 用 处 理 器 平 台 发 是 计 算 所 牵 头 承 担 的 新 一 代 宽 带 无 线 移 动 通 信 网 国 家 科 技 重 大 专 项 课 题 ( 批 准 号 : 2014ZX ), 起 止 时 间 为 2014 年 1 月 至 2016 年 12 月 本 课 题 目 标 为 面 向 新 型 集 中 式 RAN 架 构, 究 并 实 现 基 于 通 用 处 理 器 平 台 的 C-RAN 系 统 基 站 池 关 键 技 术, 包 括 : 软 基 带 DSP 的 物 理 层 硬 件 加 速 器 制 基 于 集 中 式 基 站 池 的 实 时 虚 拟 化 技 术 载 波 的 动 态 迁 移 及 扩 容, 突 破 目 前 在 通 用 处 理 器 平 台 上 实 现 C-RAN 基 站 池 面 临 的 功 耗 高 等 技 术 瓶 颈, 提 高 系 统 单 位 功 耗 载 波 处 理 能 力, 降 低 系 统 功 耗, 从 而 满 足 未 来 异 构 融 合 绿 色 智 能 蜂 窝 通 信 网 络 建 设 和 运 营 的 需 求 2015 年 度 的 工 作 如 下 : 面 行 了 发, 并 从 协 议 和 管 控 两 个 层 面 完 善 了 异 常 处 理 和 故 障 处 理 机 制, 提 升 了 系 统 稳 定 性 和 可 靠 性 目 前, 该 工 程 样 机 已 经 通 过 了 第 三 方 测 试, 在 功 能 接 口 异 常 压 力 时 延 等 各 项 测 试 中 均 超 出 制 指 标 求 同 时, 基 于 已 完 的 超 级 基 站 工 程 样 机, 本 年 度 完 了 面 向 未 来 移 动 通 信 系 统 的 教 学 实 训 原 型 平 台 ; 采 用 软 件 无 线 电 和 软 硬 件 解 耦 的 思 想, 提 供 面 向 移 动 通 信 系 统 的 开 放 集 的 开 发 环 境 ; 支 持 2G/3G/4G/5G/ 宽 带 无 线 接 入 / 卫 星 等 各 种 无 线 通 信 标 准 的 实 现 实 验 网 络 的 快 速 部 署 相 关 技 术 验 证 ; 支 持 射 频 基 带 协 议 核 心 网 等 不 同 层 次 的 灵 活 可 配 置 可 替 换 可 扩 1. 超 级 基 站 原 型 制 本 课 题 提 出 的 超 级 基 站 设 备 面 向 未 来 移 动 通 信 产 业 发 需 求, 融 合 了 超 级 计 算 技 术 无 线 通 信 技 术, 属 于 移 动 通 信 网 络 架 构 创 新 课 题 组 已 经 完 了 超 级 基 站 工 程 样 机 ( 如 图 1 所 示 ) 的 发, 本 年 度 在 支 持 资 源 虚 拟 化 系 统 动 态 可 重 构 等 方 图 1 超 级 基 站 工 程 样 机 系 统 20

27 面 向 C-RAN 的 低 功 耗 通 用 处 理 器 平 台 发 2. 超 级 基 站 资 源 智 能 管 控 基 于 超 级 基 站 架 构, 针 对 潮 汐 效 应 带 来 的 负 载 差 异 性 和 负 载 动 态 变 化, 以 及 资 源 在 虚 拟 映 射 时 的 资 源 利 用 率 等 问 题, 行 了 如 下 究 : 首 先, 提 出 一 种 和 网 络 负 载 变 化 相 适 应 的 处 理 资 源 分 配 方 法, 究 了 负 载 差 异 性 条 件 下 的 集 中 式 最 优 资 源 映 射 机 制 ; 第 二, 提 出 了 多 协 议 处 理 实 体 在 同 一 个 处 理 器 上 执 行 时 的 协 议 组 织 和 运 行 机 制, 通 过 动 态 地 对 下 行 数 据 处 理 行 提 前, 在 不 降 低 处 理 资 源 利 用 率 的 前 提 下, 保 证 协 议 处 理 的 实 时 性 ; 第 三, 究 了 小 区 休 眠 技 术 在 超 级 基 站 中 的 实 现 方 法, 如 图 2 所 示, 超 级 基 站 可 以 通 过 集 中 式 管 控 单 元 (OMU) 对 高 虚 拟 化 程 度 的 处 理 资 源 和 RRH 行 动 态 映 射 和 开 关, 同 时, 对 比 传 统 分 布 式 蜂 窝 网 络 架 构 下 的 traffic-aware 休 眠 机 制, 提 出 了 centralized-best 休 眠 机 制, 不 仅 能 够 通 过 优 化 算 法 得 到 全 局 最 优 部 署 方 案, 而 且 通 过 对 业 务 的 预 测 和 休 眠 模 型 的 建 立, 降 低 了 休 眠 检 测 决 策 的 系 统 开 销, 减 少 了 频 繁 切 换 带 来 的 问 题, 提 高 了 整 体 系 统 的 稳 定 性 图 2 超 级 基 站 休 眠 机 制 示 意 图 21 科

28 科 2015 科 年 报 重 点 / 重 大 科 任 务 面 向 服 务 的 未 来 互 联 网 体 系 结 构 机 制 究 面 向 服 务 的 未 来 互 联 网 体 系 结 构 机 制 究 是 计 算 所 牵 头 的 国 家 973 计 划 项 目 ( 批 准 号 : 2012CB315800), 起 止 时 间 为 2012 年 1 月 至 2016 年 8 月 本 项 目 针 对 互 联 网 面 临 的 可 扩 性 动 态 性 安 全 可 控 性 等 问 题, 围 绕 着 传 输 服 务 的 动 态 复 杂 耦 合 海 量 差 异 化 服 务 的 透 明 映 射 以 及 可 扩 服 务 路 由 高 效 传 输 等 三 个 关 键 科 学 问 题, 究 未 来 互 联 网 体 系 结 构, 在 网 络 设 计 运 行 机 理 层 面 取 得 重 大 突 破, 形 一 系 列 核 心 理 论 和 机 理 方 法 截 止 2015 年 12 月, 本 项 目 在 体 系 结 构 模 型 关 键 技 术 发 究 平 台 建 设 等 三 个 方 面 取 得 的 如 下 : 1. 未 来 互 联 网 体 系 结 构 的 理 论 模 型 方 面 通 过 对 互 联 网 最 为 典 型 的 内 容 分 发 应 用 的 深 入 分 析 测 量 建 模, 推 导 出 能 够 反 映 内 容 流 行 度 分 布 和 变 化 趋 势 的 理 论 模 型, 在 此 基 础 上 创 新 性 提 出 了 面 向 服 务 的 未 来 互 联 网 体 系 结 构, 其 核 心 思 想 是 将 网 络 中 对 数 据 的 处 理 抽 象 为 服 务, 通 过 灵 活 的 服 务 命 名 寻 址 和 实 例 化 等 实 现 用 户 对 服 务 的 高 效 获 取, 推 动 互 联 网 从 以 地 址 为 中 心 逐 步 演 化 到 以 服 务 为 中 心, 从 而 更 好 地 支 持 互 联 网 应 用 模 式 的 创 新, 有 效 应 对 现 行 互 联 网 面 临 的 挑 战 2. 未 来 互 联 网 体 系 结 构 的 核 心 机 制 方 面 以 服 务 为 中 心 的 互 联 网 体 系 结 构 需 解 决 服 务 命 名 寻 址 最 优 化 服 务 部 署 高 效 服 务 缓 存 等 核 心 机 制 针 对 服 务 命 名 寻 址 问 题, 提 出 了 SAIL 高 效 名 字 查 找 算 法, 将 整 个 路 由 查 找 按 照 处 理 过 程 和 名 字 前 缀 长 度 行 分 类, 可 有 效 减 少 核 心 路 由 器 片 上 内 存 使 用, 极 大 提 升 名 字 查 找 效 率 ; 针 对 最 优 化 服 务 部 署 问 题, 提 出 了 基 于 全 局 视 图 的 服 务 部 署 策 略, 通 过 节 点 间 的 有 效 协 同 行 服 务 部 署, 实 现 全 网 最 优 的 服 务 访 问 效 率 ; 针 对 服 务 实 例 的 缓 存 效 率 问 题, 提 出 了 基 于 网 络 编 码 的 缓 存 机 制, 通 过 中 间 网 络 节 点 对 服 务 请 求 的 随 机 转 发 和 对 数 据 块 的 随 机 编 码, 实 现 最 优 的 隐 式 协 同 缓 存 效 率 3. 未 来 互 联 网 体 系 结 构 的 验 证 应 用 方 面 试 验 验 证 是 网 络 技 术 究 的 最 基 本 手 段 在 究 平 台 建 设 方 面, 针 对 未 来 互 联 网 的 性 能 评 估 22

29 面 向 服 务 的 未 来 互 联 网 体 系 结 构 机 制 究 和 验 证 需 求, 项 目 建 设 了 支 持 软 件 定 义 虚 拟 化 的 未 来 互 联 网 试 验 床, 满 足 在 真 实 网 络 环 境 中 对 项 目 提 出 的 体 系 结 构 及 核 心 机 制 行 实 验 验 证 的 需 求 试 验 床 部 署 了 网 络 功 能 虚 拟 化 系 统, 能 够 对 用 户 提 供 定 制 化 网 络 服 务, 目 前 已 经 支 持 网 络 安 全 检 测 和 防 御 面 向 服 务 缓 存 的 文 件 传 输 等 多 项 技 术 试 验, 为 项 目 的 综 合 集 应 用 提 供 了 重 的 基 础 平 台 基 于 上 述 究, 本 年 度 共 发 表 国 际 论 文 84 篇 国 内 论 文 36 篇 ( 其 中 SCI 收 录 45 篇 EI 收 录 59 篇 ); 申 请 国 家 发 明 专 利 21 项, 获 专 利 授 权 5 项 在 本 项 目 资 助 下, 共 累 计 培 养 博 士 究 生 37 名 硕 士 究 生 105 名 后 续 将 重 点 在 流 量 的 智 能 调 度 传 输 恶 意 流 量 的 检 测 识 别 新 型 服 务 的 商 业 模 式 等 方 面 开 究, 并 将 项 目 在 未 来 网 络 试 验 床 上 行 部 署 验 证 一 流 人 才 一 流 管 理 一 流 一 流 效 益 23 科

30 科 2015 科 年 报 重 点 / 重 大 科 任 务 网 络 大 数 据 计 算 的 基 础 理 论 及 其 应 用 究 网 络 大 数 据 计 算 的 基 础 理 论 及 其 应 用 究 是 计 算 所 牵 头 的 国 家 973 计 划 项 目 ( 批 准 号 : 2014CB340400) 本 项 目 从 网 络 大 数 据 计 算 的 面 临 的 数 据 复 杂 性 计 算 复 杂 性 以 及 系 统 复 杂 性 三 个 挑 战 性 问 题 出 发, 提 出 网 络 大 数 据 复 杂 性 的 内 在 机 理 网 络 大 数 据 可 计 算 性 及 新 型 计 算 范 式 网 络 大 数 据 处 理 系 统 的 效 能 评 价 优 化 三 个 关 键 科 学 问 题, 并 设 置 了 6 个 课 题 今 年 完 项 目 的 中 期 评 估 和 后 三 年 调 整 方 案 2015 年 度, 在 国 际 国 内 期 刊 会 议 上 共 发 表 论 文 117 篇, 其 中 SCI 收 录 论 文 27 篇,EI 收 录 论 文 35 篇, 在 国 际 著 名 期 刊 如 TKDE PNAS 等 上 发 表 论 文 12 篇, 顶 级 国 际 会 议 论 文 38 篇 国 际 / 国 内 会 议 特 邀 报 告 3 篇, 一 般 学 术 报 告 19 次, 申 请 专 利 18 项 ( 其 中 4 项 已 授 权 ), 软 著 1 项, 培 养 博 士 后 1 名, 博 士 生 35 名, 硕 士 生 41 名 课 题 二 负 责 人 郑 纬 民 教 授 获 得 ISO/IEC 系 列 标 准 特 别 贡 献 奖 项 目 组 承 办 了 国 内 大 数 据 相 关 会 议 2 次, 包 括 2015 年 全 国 信 息 检 索 学 术 会 议 (CCIR 2014) 大 数 据 技 术 学 术 大 会 (BDTC 2015), 其 中 大 数 据 技 术 学 术 大 会 参 会 人 数 超 过 了 1500 人 举 办 的 第 三 届 中 国 大 数 据 技 术 创 新 大 赛 有 800 多 只 队 伍 参 赛, 涵 盖 了 国 内 所 有 的 985 高 校 和 大 部 分 211 高 校, 大 会 还 发 布 了 中 国 大 数 据 技 术 产 业 发 白 皮 书 (2015), 吸 引 了 学 术 界 产 业 界 的 共 同 关 注 以 及 众 多 媒 体 的 报 道 ; 组 织 了 国 际 讨 会 (workshop)2 次 ; 组 织 了 其 他 技 术 讨 交 流 会 5 次, 邀 请 了 包 括 裴 键 邢 波 翟 祥 等 国 际 知 名 学 者 访 问 和 交 流 6 人 次 1. 大 数 据 基 础 理 论 方 面 针 对 网 络 大 数 据 复 杂 性 规 律 发 现 核 数 据 导 向 的 网 络 大 数 据 约 简 深 度 学 习 和 基 于 核 数 据 的 简 约 计 算 这 四 个 究 中 都 有 所 收 获 在 网 络 大 数 据 复 杂 规 律 发 现 方 面, 重 点 究 了 社 交 网 络 中 的 信 息 传 播 存 在 什 么 样 的 内 在 规 律, 发 现 了 其 中 用 户 间 的 每 次 交 互 会 带 来 新 的 激 励, 使 消 息 传 播 呈 现 出 级 联 效 应 ; 在 核 数 据 导 向 的 网 络 大 数 据 约 简 方 面, 究 了 核 数 据 的 挖 掘 方 法 和 如 何 对 冗 余 特 征 行 约 简, 提 出 了 双 重 网 络 中 核 数 据 的 约 简 方 24

31 网 络 大 数 据 计 算 的 基 础 理 论 及 其 应 用 究 法 以 及 基 于 filter 特 征 的 特 征 约 简 方 法 ; 在 深 度 学 习 方 面, 究 了 文 本 大 数 据 的 表 达 学 习 以 及 匹 配, 提 出 了 大 规 模 文 本 数 据 的 词 表 示 方 法 和 匹 配 特 征 学 习 方 法 等 ; 在 基 于 核 数 据 的 简 约 计 算 方 面, 究 了 面 向 机 器 学 习 任 务 的 近 似 计 算 和 优 化 算 法, 提 出 了 面 向 不 平 衡 数 据, 非 独 立 同 分 布 数 据 和 组 合 优 化 NP 难 问 题 的 近 似 优 化 算 法 2. 大 数 据 计 算 系 统 方 面 针 对 流 式 大 数 据 计 算 系 统, 提 出 了 一 种 流 式 大 数 据 计 算 中 的 资 源 调 度 方 法 ; 提 出 了 采 用 源 节 点 目 标 节 点 两 级 混 洗 划 分 的 大 图 数 据 快 速 计 算 方 法, 提 高 了 图 数 据 访 问 的 局 部 性 ; 提 出 了 使 用 GPU 设 备 的 迭 代 计 算 并 行 加 速 方 法, 在 保 持 计 算 精 度 不 变 的 情 况 下, 采 用 CPU 的 计 算 模 式 相 比, 计 算 效 率 提 高 6-10 倍 量 深 度 学 习 方 法 基 于 稀 疏 和 连 通 约 束 的 增 量 视 频 目 标 感 知 算 法 5. 大 数 据 内 容 建 模 语 义 理 解 方 面 究 特 征 结 构 模 型 上 的 语 义 操 作 问 题, 通 过 扩 本 体 代 数 的 逻 辑 运 算 集 合 运 算, 定 义 特 征 语 义 获 取 特 征 语 义 更 新 和 特 征 语 义 查 询 算 子, 利 用 迁 移 学 习 技 术, 提 出 了 一 种 基 于 维 基 百 科 词 条 的 Web 服 务 聚 类 方 法, 引 入 标 签 辅 助 的 双 作 者 题 模 型, 解 决 服 务 描 述 数 据 和 维 基 百 科 辅 助 数 据 的 不 一 致 性 问 题 ; 开 基 于 网 络 大 数 据 的 属 性 学 习 理 论 究, 提 出 了 一 种 扩 的 中 文 分 词 算 法, 抽 取 出 多 种 题 知 识 及 其 结 构 化 信 息 ; 开 面 向 知 识 图 谱 的 领 域 知 识 迭 代 式 获 取 究, 通 过 文 本 图 像 的 联 合 语 义 标 注, 实 现 对 网 络 大 数 据 的 深 层 内 容 理 解 3. 大 数 据 计 算 的 基 准 测 试 方 法 方 面 建 立 了 有 代 表 性 的 大 数 据 基 准 测 试 程 序 集, 提 出 一 种 应 用 负 载 的 特 征 表 达 及 状 态 约 简 方 法, 将 77 个 大 数 据 应 用 负 载 约 简 为 17 个 代 表 性 负 载, 比 大 数 据 测 试 集 CloudSuite 等 覆 盖 面 更 广, 且 更 精 简 4. 大 数 据 感 知 获 取 方 面 建 立 了 一 个 实 时 智 能 收 集 题 相 关 的 网 络 数 据 的 感 知 和 获 取 框 架 的 互 联 网 传 感 器, 并 究 了 实 用 的 网 络 大 数 据 信 息 抽 取 算 法 ; 提 出 了 基 于 深 度 学 习 稀 疏 学 习 的 图 文 表 示 学 习 方 法 ; 基 于 图 文 统 一 表 示, 还 提 出 了 解 决 图 像 语 义 分 割 视 频 目 标 检 测 等 难 题 的 新 方 法 ; 针 对 结 构 非 结 构 化 数 据 的 融 合 表 示, 提 出 了 基 于 超 球 相 关 性 保 持 的 网 络 图 像 重 排 序 方 法 基 于 跨 尺 度 滤 波 器 共 享 的 张 6. 网 络 大 数 据 关 联 关 系 方 面 针 对 网 络 大 数 据 关 联 关 系 分 析 和 挖 掘, 以 推 荐 系 统 和 社 交 网 络 为 究 载 体, 开 了 多 个 层 面 的 究, 给 出 了 关 系 推 导 隐 性 关 联 发 现 信 息 有 效 融 合 的 方 法 针 对 网 络 大 数 据 的 模 式 发 现 和 演 化, 对 不 同 性 质 网 络 ( 如 同 构 和 异 构 网 络 ) 的 静 态 特 点 和 动 态 变 化 规 律 行 了 究, 并 对 网 络 演 化 中 的 稳 定 性 行 了 分 析 ; 同 时 还 发 现 信 息 传 播 的 中 观 分 析 可 以 取 得 很 好 的 效 7. 平 台 建 设 和 大 数 据 引 擎 开 发 方 面 发 了 MPP 海 量 大 数 据 仓 BDE-DSQL, 支 持 对 多 源 异 构 数 据 的 融 合 查 询, 可 在 同 一 条 SQL 语 句 中 整 合 HDFS RDBMS Hive Hbase LocalFS 等 数 据 源, 同 时 支 持 诸 如 join groupby 等 关 联 操 作, 实 现 基 于 SQL 模 25 科

32 科 2015 科 年 报 型 的 数 据 整 合 可 支 持 千 亿 级 数 据 记 录, 在 项 目 PoC 测 试 中, 基 于 实 际 200 亿 条 数 据 条 件 查 询 时 延 <0.6s 完 流 式 处 理 引 擎 中 动 态 自 适 应 滑 动 窗 口 技 术 发, 有 效 兼 顾 吞 吐 率 和 处 理 时 延, 在 保 证 数 据 不 丢 的 情 况 下 达 到 最 快 的 响 应 速 度, 从 而 实 现 高 吞 吐 率 流 式 处 理 引 擎 目 前 HTS1.0 单 节 点 吞 吐 率 达 到 4.6Gbps; 流 式 分 析 结 1s 内 可 见 实 现 了 面 向 海 量 多 通 道 网 络 信 息 的 分 布 式 可 扩 的 高 性 能 获 取 系 统 架 构, 解 决 了 JavaScript AJAX 等 Deep Web 动 态 网 页 的 采 集 解 析 还 原 问 题, 支 持 新 闻 论 坛 博 客 微 博 社 交 网 络 等 多 通 道 网 络 信 息 中 特 定 网 络 犯 罪 行 为 数 据 的 动 采 集 和 网 页 结 构 化 特 征 抽 取 项 目 的 学 术 交 流 会 三 届 数 据 科 学 大 数 据 分 析 Workshop(DSBDA-2015) 在 国 际 顶 级 会 议 ICDM-2015 上 顺 利 召 开, 共 收 到 论 文 35 篇, 录 用 11 篇 所 有 被 录 用 文 章 的 作 者 都 到 场 做 了 报 告, 每 个 报 告 包 括 提 问 的 30 分 钟 都 很 充 实 参 加 本 届 Workshop 的 学 者 学 生 共 有 50 多 人, 大 家 在 交 流 讨 论 中 畅 所 欲 言, 开 阔 了 学 术 视 野, 拓 宽 了 究 思 路 项 目 中 期 总 结 会 在 中 科 院 计 算 所 召 开, 项 目 首 席 科 学 家 华 云 生 教 授 持 了 此 次 会 议 科 技 部 基 础 司 重 大 项 目 处 的 副 处 长 李 非 莅 临 会 议 并 致 辞 参 加 会 议 的 还 有 中 科 院 前 沿 局 技 术 科 学 处 处 长 孔 明 辉, 项 目 特 邀 专 家 李 国 杰 院 士 梅 宏 院 士, 973 项 目 责 任 专 家 戴 国 忠 究 员 唐 常 杰 教 授 彭 群 生 教 授, 项 目 专 家 李 学 龙 究 员 李 忠 诚 究 员 刘 志 勇 究 员 过 敏 意 教 授 周 傲 英 教 授, 以 及 各 课 题 负 责 人 和 学 术 骨 干 共 计 50 余 人 会 议 期 间, 各 个 课 题 负 责 人 向 专 家 组 汇 报 了 课 题 和 遇 到 的 问 题 挑 战, 会 专 家 对 各 个 课 题 的 行 了 讨 论, 明 确 了 项 目 的 究 方 向, 并 对 后 三 年 项 目 实 施 方 案 等 提 出 了 建 设 性 意 见 项 目 中 期 总 结 全 体 人 员 合 影 26

33 E 级 超 级 计 算 机 新 型 体 系 结 构 及 关 键 技 术 路 线 究 重 点 / 重 大 科 任 务 E 级 超 级 计 算 机 新 型 体 系 结 构 及 关 键 技 术 路 线 究 E 级 超 级 计 算 机 新 型 体 系 结 构 及 关 键 技 术 路 线 究 是 国 家 863 计 划 课 题 ( 批 准 号 : 2015AA01A301), 由 计 算 所 牵 头, 联 合 江 南 计 算 技 术 究 所 国 防 科 技 大 学 北 京 航 空 航 天 大 学 清 华 大 学 等 单 位 共 同 承 担, 起 止 时 间 为 2015 年 1 月 至 2016 年 12 月 2015 年 度 重 点 开 了 E 级 应 用 E 级 硬 件 系 统 E 级 软 件 系 统 等 的 究 工 作, 并 顺 利 通 过 了 863 专 家 组 组 织 的 课 题 中 期 检 查 本 年 度 课 题 完 的 创 新 如 下 图 所 示, 具 体 包 括 : 1.E 级 应 用 分 析 方 面 包 括 E 级 应 用 特 征 分 析 和 benchmark 构 建 我 们 结 合 国 际 E 计 算 社 区 共 同 关 注 的 问 题 和 中 国 高 性 能 计 算 的 实 际 应 用 战 略 需 求, 选 取 了 具 有 E 级 计 算 需 求 的 应 用, 包 括 大 气 环 流 模 式 模 拟 激 光 聚 变 模 拟 湍 流 模 拟 材 料 损 伤 性 能 模 拟 生 物 信 息 数 据 分 析 等 本 年 度 完 了 针 对 上 述 应 用 的 计 算 存 储 通 信 等 方 面 特 征 及 可 扩 性 分 析, 并 基 于 典 型 应 用, 构 建 了 支 持 容 错 的 E 级 benchmark 27 科

34 科 2015 科 年 报 2.E 级 硬 件 系 统 究 方 面 从 处 理 器 结 构 互 连 网 络 整 机 基 础 架 构 三 个 方 面 开 了 究 处 理 器 究 的 核 心 是 能 效 比 约 束, 本 课 题 提 出 了 高 性 能 GPDSP 数 据 流 SPU 异 构 通 用 众 核 等 多 种 不 同 技 术 路 线 分 别 开 究, 在 14nm 工 艺 下, 处 理 器 能 效 比 有 望 达 到 30-60GFLOPS/W 互 连 网 络 究 提 出 了 两 种 不 同 的 技 术 路 线, 分 别 是 高 维 可 扩 互 连 网 络 和 光 电 混 合 互 连 网 络, 基 于 两 种 不 同 架 构 分 别 提 出 了 有 效 支 持 10 万 个 节 点 规 模 的 高 速 互 连 方 案 整 机 基 础 架 构 方 面 重 点 针 对 散 热 技 术 开 了 究, 提 出 了 包 括 肋 片 型 强 化 换 热 液 冷 冷 板 和 相 变 冷 板 等 新 型 散 热 技 术, 可 以 有 效 满 足 E 级 环 境 下 系 统 散 热 体 积 功 耗 密 度 达 到 100KW/M 3 以 上 的 求 3.E 级 软 件 系 统 究 方 面 本 年 度 从 操 作 系 统 和 运 行 时 系 统 编 程 环 境 系 统 管 控 容 错 软 件 调 试 和 性 能 分 析 这 四 个 部 分 开 究 工 作 操 作 系 统 究 方 面, 完 了 面 向 海 量 IO 并 发 的 用 户 级 多 层 存 储 文 件 系 统 和 高 效 的 用 户 级 存 储 中 间 件 技 术 发, 可 以 支 持 高 效 的 海 量 IO 并 发 请 求, 相 关 技 术 已 在 O(1000+) 规 模 机 群 系 统 上 得 到 实 测 验 证 在 编 程 模 型 方 面, 提 出 了 面 向 E 级 计 算 的 HPC 中 间 件 技 术, 包 括 面 向 E 级 的 软 件 编 程 及 调 优 架 构, 可 以 有 效 屏 蔽 E 级 计 算 系 统 硬 件 的 多 样 化 确 保 HPC 用 户 不 丢 失 在 系 统 管 控 容 错 方 面, 提 出 了 动 态 按 需 的 系 统 管 控 动 式 动 态 故 障 检 测 以 及 基 于 PCA 的 快 速 故 障 诊 断 技 术, 有 效 应 对 硬 件 系 统 多 层 异 构 故 障 难 以 定 位 的 问 题 在 软 件 调 试 和 性 能 分 析 究 方 面, 提 出 了 以 快 照 序 列 为 基 础 行 逐 步 细 化 和 错 误 定 位 技 术 行 软 件 确 定 性 调 试 支 持, 提 出 了 基 于 低 效 行 为 模 式 的 在 线 过 滤 方 法 以 减 少 性 能 数 据 规 模 科 为 国 分 忧 创 新 民 造 福 28

35 异 构 媒 体 数 据 的 关 联 挖 掘 究 重 点 / 重 大 科 任 务 异 构 媒 体 数 据 的 关 联 挖 掘 究 异 构 媒 体 数 据 的 关 联 挖 掘 究 是 计 算 所 牵 头 承 担 的 国 家 863 课 题 ( 批 准 号 : 2014AA015202), 起 止 时 间 是 2014 年 1 月 至 2016 年 12 月 本 课 题 的 总 体 目 标 紧 密 围 绕 基 于 媒 体 大 数 据 的 信 息 消 费 服 务 的 需 求, 开 异 构 媒 体 数 据 的 关 联 挖 掘 技 术 究, 力 争 有 效 突 破 异 构 媒 体 数 据 的 关 联 挖 掘 技 术, 为 基 于 媒 体 大 数 据 的 信 息 消 费 服 务 提 供 关 键 技 术 支 撑 2015 年 度 本 课 题 按 照 预 定 计 划 重 点 开 了 异 构 媒 体 数 据 的 多 模 态 关 联 分 析 和 层 次 化 语 义 关 联 分 析 究, 以 及 构 建 相 应 的 验 证 系 统 究 如 下 : 1. 多 模 态 关 联 分 析 方 面 提 出 了 基 于 局 部 感 染 免 疫 过 程 的 抗 噪 并 行 聚 类 方 法 基 于 稀 疏 表 示 的 大 规 模 检 索 方 法, 以 及 一 种 规 整 化 的 多 模 态 关 联 图 构 建 方 法 ; 在 此 基 础 上, 着 重 究 了 异 构 媒 体 的 视 觉 文 本 和 音 频 模 态 及 社 交 媒 体 上 下 文 信 息 的 关 联 挖 掘, 提 出 了 相 应 的 异 构 媒 体 关 联 挖 掘 方 法 和 基 于 统 一 表 达 的 跨 模 态 哈 希 检 索 方 法 2. 层 次 化 关 联 分 析 方 面 提 出 了 基 于 层 次 化 语 义 的 复 杂 多 层 特 征 学 习 方 法 多 源 融 合 和 跨 模 态 层 次 化 语 义 关 联 挖 掘 方 法, 以 及 基 于 深 度 学 习 的 视 频 复 杂 事 件 检 测 方 法 3. 系 统 构 建 方 面 究 开 发 了 基 于 稀 疏 表 示 的 大 规 模 检 索 系 统 基 于 深 度 稀 疏 集 学 习 的 语 义 概 念 检 测 系 统 基 于 复 杂 语 义 表 示 的 跨 模 态 相 关 学 习 系 统 COLAR 和 TINA 发 的 多 项 相 关 系 统 已 经 在 工 信 部 国 家 广 电 总 局 西 南 电 子 电 信 技 术 究 所 新 华 社 以 及 国 内 多 家 公 司 等 获 得 大 规 模 应 用, 应 用 效 显 著 在 2015 年 度, 本 课 题 发 表 ( 含 录 用 ) 学 术 论 文 33 篇, 包 括 国 际 顶 级 期 刊 (CCF A 类 期 刊 ) IEEE TIP 2 篇,CCF B 类 期 刊 IEEE TMM 2 篇 和 ACM TOMCCAP 1 篇 ; 国 际 顶 级 会 议 (CCF A 类 会 议 )CVPR 2 篇 ICCV 1 篇 VLDB 1 篇 一 篇 论 文 获 IEEE 多 媒 体 信 号 处 理 国 际 会 议 MMSP 2015 Top 10% 论 文 奖 通 过 课 题 究, 培 养 博 士 究 生 4 名 硕 士 究 生 4 名 ; 锻 炼 和 培 养 了 中 青 年 学 术 骨 干, 增 强 了 究 队 伍 的 整 体 实 力 在 本 课 题 的 发 过 程 中, 课 题 组 所 属 863 项 目 基 于 媒 体 大 数 据 的 信 息 消 费 服 务 关 键 技 术 及 应 用 示 范 的 其 它 课 题 承 担 单 位 如 西 北 大 学 29 科

36 科 2015 科 年 报 北 京 航 空 航 天 大 学 央 视 国 际 和 浙 大 网 新 中 科 院 高 能 所 等 单 位, 多 次 召 开 技 术 交 流 会, 共 同 商 讨 各 课 题 承 担 单 位 之 间 如 何 协 作 行 系 统 对 接, 以 构 建 异 构 媒 体 关 联 挖 掘 实 验 验 证 系 统 综 上 所 述, 本 课 题 遵 循 既 定 究 思 路, 已 圆 满 完 了 2015 年 度 计 划 的 究 任 务 课 题 于 2015 年 10 月 顺 利 通 过 了 项 目 中 期 检 查, 专 家 组 的 考 核 结 论 为 课 题 执 行 情 况 良 好, 为 一 步 深 入 开 课 题 究 工 作 打 下 了 良 好 的 基 础 863 项 目 五 个 课 题 承 担 单 位 之 间 的 中 期 合 作 交 流 会 议 ( 西 安 ) 30

37 高 精 度 低 本 低 功 耗 的 海 水 电 导 率 传 感 器 究 设 计 重 点 / 重 大 科 任 务 高 精 度 低 本 低 功 耗 的 海 水 电 导 率 传 感 器 究 设 计 高 精 度 低 本 低 功 耗 的 海 水 电 导 率 传 感 器 究 设 计 是 计 算 所 独 立 承 担 的 国 家 863 计 划 课 题 ( 批 准 号 :2014AA093402), 起 止 时 间 为 2014 年 1 月 至 2016 年 12 月 2015 年 度 课 题 重 点 开 了 的 传 感 器 样 机 的 稳 定 性 测 试 标 定 校 准 以 及 实 地 部 署 测 试 等 究 工 作, 并 顺 利 通 过 项 目 组 的 中 期 考 评 有 : 行 了 3 天 的 一 致 性 测 试, 测 试 结 如 图 1 所 示 由 图 可 见 两 个 传 感 器 测 量 的 盐 度 值 具 有 很 好 的 一 致 性, 整 体 差 别 在 ±0.005psu 之 内, 并 且 没 有 明 显 的 漂 移 趋 势, 能 够 满 足 课 题 ±0.02psu 测 量 准 确 度 的 求 1. 稳 定 性 测 试 在 本 年 度 的 工 作 中, 我 们 重 点 解 决 了 传 感 器 的 测 量 漂 移 问 题 在 测 试 过 程 中, 我 们 发 现 传 感 器 样 机 存 在 银 基 底 氯 化 铂 电 极 厚 度 不 足 以 及 在 低 盐 度 条 件 下 电 极 表 面 发 生 电 化 学 反 应 等 问 题 这 些 问 题 影 响 了 传 感 器 的 测 量 稳 定 性, 造 较 大 漂 移 为 此, 我 们 通 过 数 个 月 时 间, 改 了 打 磨 清 洁 工 艺, 解 决 了 银 基 底 氯 化 问 题 ; 并 通 过 大 量 实 验 测 试, 最 后 发 现 将 电 镀 时 间 设 定 在 1 个 小 时, 将 测 量 频 率 设 定 在 7.8kHz, 将 测 量 电 流 设 定 在 125uA 时, 能 够 有 效 避 免 电 极 损 耗 和 电 化 学 反 应 的 问 题 经 过 上 述 改 后, 我 们 将 两 个 样 机 在 水 箱 中 图 1 两 个 传 感 器 的 一 致 性 测 试 数 据 2. 标 定 校 准 在 取 得 上 述 稳 定 性 测 试 结 之 后, 我 们 在 国 家 海 洋 技 术 中 心 的 恒 温 水 槽 中 对 样 机 行 了 标 定 校 准 和 水 下 持 续 测 试 测 试 照 片 结 如 图 2 所 示 恒 温 水 槽 通 过 改 变 内 置 海 水 的 温 度 来 改 变 海 31 科

38 科 2015 科 年 报 水 的 电 导 率, 并 通 过 一 个 SeaBird SBE49 CTD 传 感 器 提 供 温 盐 对 比 数 据 我 们 的 样 机 在 9 月 29 日 10 月 9 日 和 10 月 15 日 共 行 了 三 次 校 准 测 试 我 们 将 9 月 29 日 的 数 据 用 于 传 感 器 的 初 始 校 准, 并 用 其 余 两 次 的 测 试 数 据 用 于 测 定 传 感 器 的 重 复 性 误 差 如 图 2 所 示, 在 采 用 2 阶 多 项 式 对 电 导 率 传 感 器 行 拟 合 校 准 时, 样 机 的 盐 度 校 准 误 差 在 ±0.003psu 之 内, 而 重 复 性 测 试 误 差 在 ±0.01psu 之 内, 能 够 达 到 课 题 中 ±0.02psu 的 考 核 指 标, 并 且 测 量 结 没 有 明 显 的 漂 移 趋 势 保 持 相 对 稳 定, 而 深 度 数 据 则 体 现 了 潮 汐 造 的 深 度 变 化, 这 表 明 本 课 题 制 的 传 感 器 能 够 在 实 际 海 洋 环 境 中 正 常 工 作 3. 传 感 器 实 地 部 署 测 试 为 测 试 传 感 器 在 实 际 海 洋 环 境 中 的 运 行 情 况, 我 们 和 中 科 院 电 子 所 合 作, 向 其 提 供 了 5 套 CTD 传 感 器 样 机, 参 其 在 南 海 的 实 地 部 署 测 试 如 图 3 所 示, 样 机 在 200 米 深 的 海 床 上 部 署 5 天 后, 其 外 观 保 持 完 好, 未 受 水 压 的 破 坏, 并 且 传 感 器 表 面 未 受 到 海 洋 生 物 污 染 样 机 采 集 到 的 温 度 盐 度 深 度 等 数 据 历 史 经 验 值 接 近, 其 中, 在 温 度 快 速 变 化 超 过 1oC 时, 盐 度 测 量 数 据 仍 然 图 2 传 感 器 样 机 校 准 测 试 照 片 ( 上 ) 测 试 数 据 ( 下 ) 图 3 参 实 地 部 署 测 试 后 的 传 感 器 样 机 照 片 ( 左 ) 测 试 数 据 ( 右 ) 32

39 基 于 信 息 流 的 多 粒 度 云 安 全 管 控 追 责 技 术 重 点 / 重 大 科 任 务 基 于 信 息 流 的 多 粒 度 云 安 全 管 控 追 责 技 术 基 于 信 息 流 的 多 粒 度 云 安 全 管 控 追 责 技 术 是 计 算 所 牵 头 承 担 的 国 家 863 计 划 信 息 技 术 领 域 课 题 ( 批 准 号 :2015AA016005), 起 止 时 间 为 2015 年 4 月 至 2018 年 4 月 该 项 目 的 总 体 究 目 标 是 究 基 于 信 息 流 的 云 安 全 追 责 管 控 技 术 ; 通 过 程 序 级 系 统 级 网 络 级 的 三 层 管 控 体 系, 实 现 以 数 据 安 全 为 中 心 的 多 粒 度 全 程 式 信 息 流 管 控 和 追 责 突 破 数 据 安 全 标 记 快 速 生 检 索 虚 拟 机 内 细 粒 度 信 息 流 透 明 跟 踪 虚 拟 机 间 的 数 据 操 作 行 为 判 基 于 标 记 的 事 件 检 测 引 擎 基 于 海 量 管 控 日 志 的 追 责 证 据 链 生 等 一 批 关 键 技 术, 获 得 一 批 具 有 自 知 识 产 权 的, 为 我 国 云 计 算 平 台 的 可 控 安 全 提 供 有 力 的 技 术 支 撑 2015 年 度 已 开 的 工 作 包 括 : 1. 云 数 据 安 全 标 记 规 范 草 案 该 草 案 将 数 据 安 全 标 记 引 入 云 平 台, 定 义 了 云 数 据 安 全 标 记 格 式, 规 范 了 安 全 标 记 的 生 和 管 理, 并 结 合 PaaS 平 台 特 点 建 立 了 云 数 据 安 全 标 记 框 架, 提 出 了 一 种 云 数 据 安 全 标 记 系 统 的 实 现 方 法, 该 方 法 有 效 降 低 了 标 记 操 作 对 虚 拟 机 执 行 效 率 的 影 响 目 前 该 草 案 正 在 通 标 协 云 安 全 子 组 行 讨 论 2. 细 粒 度 的 标 签 能 力 传 播 模 型 究 本 年 度 提 出 了 一 种 多 层 次 多 粒 度 的 标 签 能 力 传 播 模 型, 该 模 型 克 服 了 传 统 分 布 式 信 息 流 模 型 中 无 法 实 现 细 粒 度 授 权, 以 及 无 法 对 能 力 行 撤 销 的 缺 陷 3. 虚 拟 机 自 省 技 术 究 虚 拟 机 自 省 是 在 底 层 对 虚 拟 机 的 状 态 事 件 等 行 观 测, 并 从 获 取 的 原 始 二 制 数 据 中 抽 取 还 原 出 操 作 系 统 级 相 应 的 状 态 信 息 以 行 监 控 的 过 程 由 于 虚 拟 机 状 态 事 件 在 宿 机 中 是 以 二 制 形 式 呈 现 的, 无 法 反 映 操 作 系 统 级 相 应 的 语 义 信 息, 称 此 语 义 之 间 的 差 异 为 语 义 鸿 沟, 跨 越 此 鸿 沟 是 虚 拟 机 自 省 的 核 心 关 键 技 术 本 年 度 对 跨 越 语 义 鸿 沟 的 原 理 及 实 现 方 法 行 了 分 析, 将 虚 拟 机 自 省 技 术 分 为 守 株 待 兔 法 顺 藤 摸 瓜 法 以 及 按 图 索 骥 三 种 方 法 4. 网 络 级 标 记 过 滤 系 统 框 架 设 计 该 框 架 由 NISG vfw NTAM SCM CTM 等 五 个 功 能 模 块 构, 其 中 涉 及 负 载 均 衡 vguard 33 科

40 科 2015 科 年 报 虚 拟 化 防 护 NEL 网 络 事 件 描 述 语 言 等 关 键 技 术 负 载 均 衡 技 术 提 升 了 网 络 级 管 控 子 系 统 的 可 靠 性 和 性 能 vguard 虚 拟 化 防 护 技 术 简 化 了 网 络 级 管 控 子 系 统 的 部 署, 同 时 增 强 了 网 络 级 管 控 子 系 统 在 虚 拟 化 环 境 中 的 防 护 能 力 NEL 将 规 则 内 部 组 织 方 式 大 幅 优 化, 将 运 行 时 所 必 需 的 运 算 降 低 到 最 低 限 度, 大 大 提 高 了 引 擎 的 执 行 效 率 5. 基 于 云 平 台 信 息 流 的 追 责 技 术 究 信 息 流 管 控 日 志 分 析 追 责 针 对 云 平 台 信 息 流 管 控 过 程 中 出 现 的 信 息 泄 漏 程 阻 断, 网 络 截 流 等 管 控 行 为 行 发 现 和 还 原, 并 依 据 统 一 的 规 范 形 追 责 证 据, 包 括 日 志 采 集 日 志 聚 类 冗 余 过 滤 噪 声 过 滤 关 联 分 析 证 据 链 生 等 几 个 步 骤 本 年 度 完 了 日 志 信 息 的 采 集 预 处 理 存 储 关 联 分 析 关 键 技 术 的 究, 包 括 基 于 时 空 过 滤 日 志 压 缩 技 术 基 于 语 义 关 联 压 缩 日 志 技 术 基 于 特 征 属 性 的 日 志 流 关 联 分 析 技 术 等 截 止 目 前, 该 项 目 已 发 表 论 文 9 篇, 其 中 SCI 收 录 1 篇,EI 收 录 6 篇, 申 请 专 利 5 项, 申 请 行 业 标 准 1 项 本 项 目 各 参 单 位 在 2015 年 4 月 召 开 了 项 目 启 动 会, 在 2015 年 开 了 云 数 据 标 记 方 法 技 术 分 布 式 信 息 流 控 制 模 型 虚 拟 机 自 省 技 术 网 络 级 标 记 过 滤 系 统 框 架 基 于 云 平 台 信 息 流 的 追 责 等 关 键 技 术 的 究 在 下 一 步 究 中, 将 一 步 加 强 项 目 中 各 单 位 之 间 的 交 流 合 作, 建 立 原 型 系 统, 开 云 计 算 安 全 示 范 应 用 一 流 人 才 一 流 管 理 一 流 一 流 效 益 34

41 云 环 境 下 的 图 像 视 频 群 体 协 同 表 达 处 理 重 点 / 重 大 科 任 务 云 环 境 下 的 图 像 视 频 群 体 协 同 表 达 处 理 国 家 自 然 科 学 基 金 重 大 项 目 云 环 境 下 的 图 像 视 频 群 体 协 同 表 达 处 理 ( 批 准 号 : ) 执 行 时 间 是 2014 年 1 月 至 2018 年 12 月 该 项 目 由 五 个 课 题 构, 承 担 单 位 分 别 为 中 国 科 学 院 计 算 技 术 究 所 北 京 工 业 大 学 同 济 大 学 中 国 科 学 技 术 大 学 北 京 大 学 本 项 目 旨 在 究 云 环 境 下 的 图 像 视 频 群 体 协 同 表 达 处 理, 发 以 群 体 化 感 知 化 为 基 础 的 信 息 理 论, 建 立 云 环 境 下 图 像 视 频 群 体 表 达 编 码 传 输 评 价 方 法, 形 具 有 自 知 识 产 权 的 AVS 云 媒 体 标 准, 促 我 国 信 息 产 业 由 制 造 优 势 向 技 术 优 势 数 据 优 势 的 转 变 在 过 去 一 年 中, 各 课 题 均 按 照 预 定 计 划 顺 利, 如 下 : 1. 在 图 像 视 频 的 群 体 数 据 协 同 结 构 化 表 达 处 理 方 面, 提 出 了 一 种 新 型 黎 曼 流 形 度 量 学 习 框 架, 有 效 保 持 了 黎 曼 流 形 的 几 何 结 构 ; 提 出 了 采 用 混 合 高 斯 模 型 行 稳 定 的 集 合 建 模, 将 集 合 间 的 匹 配 问 题 形 式 化 为 高 斯 分 布 黎 曼 流 形 上 的 判 别 学 习 ; 针 对 不 同 领 域 间 的 知 识 迁 移 问 题, 提 出 了 可 双 向 迁 移 的 自 编 码 网 络, 实 现 领 域 间 样 本 的 相 互 转 换 知 识 迁 移 ; 提 出 一 种 跨 欧 氏 - 黎 曼 空 间 的 异 质 哈 希 学 习 框 架, 支 持 图 像 和 视 频 在 统 一 的 二 值 编 码 空 间 中 行 精 简 表 示 和 高 效 比 对 ; 一 步, 提 出 一 种 嵌 入 语 义 属 性 的 多 功 能 二 值 编 码 联 合 学 习 方 法, 有 效 支 持 多 层 次 多 粒 度 的 图 像 检 索 和 属 性 预 测 任 务 2. 在 群 体 化 图 像 视 频 编 码 方 面, 提 出 了 一 种 通 过 比 较 预 测 候 选 块 和 当 前 图 像 块 的 哈 希 特 征 实 现 快 速 运 动 估 计 的 方 法, 显 著 减 少 了 运 动 估 计 时 间, 通 过 使 用 保 距 的 哈 希 函 数, 改 善 了 量 化 噪 声 和 采 集 噪 声 对 图 像 块 的 影 响 ; 提 出 了 一 种 混 合 的 图 像 超 分 辨 率 重 建 方 法 来 同 时 兼 顾 数 据 和 模 型 驱 动 的 机 制 ; 将 二 维 稀 疏 表 示 模 型 非 局 部 相 似 性 相 结 合, 给 出 了 二 维 非 局 部 稀 疏 表 示 模 型, 并 在 图 像 去 噪 单 帧 图 像 超 分 辨 率 重 建 等 方 面 验 证 了 该 模 型 的 有 效 性 ; 提 出 了 利 用 拉 普 拉 斯 尺 度 混 合 模 型 对 多 维 稀 疏 信 号 行 建 模 3. 在 群 体 化 图 像 视 频 传 输 方 面, 围 绕 视 觉 失 真 可 容 忍 的 群 体 化 图 像 视 频 传 输 开 究 针 35 科

42 科 2015 科 年 报 对 多 用 户 下 的 伪 模 拟 传 输 场 景, 提 出 了 不 同 优 化 分 配 目 标 下 的 资 源 分 配 提 出 的 无 线 视 频 层 播 框 架 LayerCast; 提 出 了 一 种 联 合 使 用 分 层 的 陪 集 编 码 和 群 体 信 息 下 的 图 像 降 噪 行 群 体 信 息 辅 助 下 的 图 像 传 输 方 法 在 发 送 功 率 固 定 的 情 况 下, 可 以 有 效 的 将 低 频 大 系 数 节 省 下 来 的 能 量 分 配 给 高 频 系 数, 因 此 更 加 有 效 的 保 护 高 频 系 数 ; 提 出 一 种 基 于 群 体 相 关 的 无 线 视 频 传 输 技 术 (KMV-Cast), 将 海 量 视 频 中 的 相 关 数 据 融 合 了 先 验 信 息, 从 而 最 大 化 接 收 端 恢 复 视 频 质 量 此 外, 完 了 自 的 2x2MIMO 软 件 无 线 电 平 台 调 试, 解 决 了 敏 捷 无 线 收 发 芯 片 AD9361 的 配 置 及 校 准 等 关 键 技 术 问 题 4. 在 图 像 视 频 质 量 评 价 方 面, 旨 在 发 观 感 知 一 致 的 图 像 质 量 评 价 理 论 方 法, 为 图 像 视 频 编 码 图 像 视 频 检 索 等 应 用 提 供 评 价 准 则 和 优 化 目 标 提 出 了 一 种 无 参 考 的 锐 利 度 评 估 准 则 用 于 盲 图 像 模 糊 评 价 方 法, 并 扩 到 基 于 双 目 竞 争 的 立 体 图 像 中 ; 提 出 了 一 种 基 于 稀 疏 分 解 的 全 参 考 的 图 像 质 量 评 价 方 法, 以 此 获 得 测 试 图 像 的 观 质 量 ; 提 出 一 种 有 参 考 的 重 定 向 图 像 的 质 量 评 价 算 法, 考 虑 了 图 像 局 部 相 似 性 图 像 内 容 重 信 息 丢 失 以 及 结 构 失 真 三 个 方 面, 分 别 对 应 图 像 重 定 向 算 法 的 三 个 目 标 提 出 一 种 将 图 像 的 语 义 元 素 融 入 图 像 质 量 评 价 的 方 法, 融 入 了 目 标 检 测 得 分 非 极 大 值 抑 制 局 部 特 征 信 息 等, 并 且 可 整 合 到 现 有 方 法 里, 显 著 提 高 其 性 能 5. 在 面 向 群 体 数 据 的 AVS 云 媒 体 标 准 及 验 证 平 台 方 面, 导 制 定 的 国 际 标 准 MPEG CDVS 正 式 颁 布,CDVS 国 际 标 准 简 化 了 视 觉 特 征 抽 取 算 法, 不 同 大 小 的 紧 凑 视 觉 特 征 可 以 互 操 作, 带 宽 适 应 性 强 面 向 大 规 模 视 觉 词 典 的 高 性 能 检 索 问 题, 提 出 了 兼 容 汉 明 距 离 度 量 的 特 征 量 化 方 法 HCQ; 提 出 了 亲 和 保 持 的 特 征 量 化 方 法 APQ, 应 对 高 维 浮 点 特 征 向 量 投 影 空 间 的 非 自 适 应 划 分 问 题 ; 在 基 于 背 景 模 型 的 监 控 视 频 高 效 编 码 方 面, 提 出 了 背 景 图 像 质 量 可 伸 缩 编 码 方 法 ; 探 索 了 基 于 背 景 库 的 监 控 视 频 编 码 算 法 ; 提 出 了 基 于 互 补 显 著 先 验 学 习 的 对 象 分 割 算 法 ; 基 于 背 景 模 型 的 监 控 视 频 编 码 技 术 已 经 被 新 一 代 视 频 编 解 码 标 准 AVS2 采 纳, 目 前 标 准 已 经 送 审 上 述 究,2015 年 度 共 发 表 国 际 刊 物 论 文 26 篇, 国 际 会 议 论 文 40 篇, 申 请 专 利 10 项, 相 关 前 期 究 获 得 国 家 自 然 科 学 奖 二 等 奖 两 项, 电 子 学 会 技 术 发 明 一 等 奖 一 项 从 群 体 图 像 建 模 和 理 解 视 觉 对 象 36

43 在 线 社 会 关 系 网 络 的 挖 掘 分 析 重 点 / 重 大 科 任 务 在 线 社 会 关 系 网 络 的 挖 掘 分 析 本 项 目 为 国 家 基 金 重 点 项 目 ( 批 准 号 : ), 起 止 时 间 是 2013 年 1 月 至 2017 年 12 月 本 年 度 在 网 络 信 息 传 播 网 络 社 区 发 现 排 序 学 习 表 达 学 习 推 荐 算 法 情 感 分 类 高 维 视 觉 信 息 处 理 等 方 面 开 了 究 并 形 了 一 系 列 有 国 际 学 术 影 响 的 究 1. 网 络 信 息 传 播 方 面 针 对 传 统 信 息 传 播 点 对 型 模 型 极 易 遇 到 过 表 达 和 过 拟 合 的 问 题, 提 出 了 一 种 基 于 用 户 隐 影 响 力 和 易 感 性 的 信 息 传 播 模 型, 解 决 了 传 统 建 模 方 式 的 问 题, 并 克 服 了 传 统 模 型 依 赖 社 交 网 络 的 限 制 针 对 传 统 的 消 息 流 行 度 模 型 无 法 处 理 社 交 网 络 中 消 息 级 联 效 应 的 问 题, 提 出 了 基 于 自 激 励 霍 克 斯 过 程 的 流 行 度 动 力 学 模 型, 刻 画 了 消 息 传 播 过 程 中 每 一 次 转 发 所 带 来 的 激 励 作 用, 更 好 地 预 测 了 消 息 的 流 行 度 针 对 传 统 图 聚 类 网 络 社 区 发 现 方 法 找 到 的 种 子 节 点 集 合 中 存 在 冗 余 或 边 缘 节 点 的 问 题, 提 出 了 一 种 新 的 模 型, 利 用 多 样 性 图 排 序 的 方 法 选 择 排 序 top-k 的 节 点 作 为 种 子 节 点 集 合, 克 服 了 传 统 算 法 在 随 机 种 子 节 点 选 择 方 面 的 问 题 究 发 表 在 WWW 2015 AAAI 2015 等 网 络 信 息 检 索 和 人 工 智 能 领 域 的 国 际 会 议 上 2. 排 序 表 达 学 习 方 面 针 对 传 统 信 息 检 索 中 多 样 化 排 序 学 习 算 法 无 法 同 时 满 足 在 线 约 束 和 离 线 优 化 的 问 题, 提 出 了 一 种 新 的 排 序 学 习 算 法, 在 排 序 过 程 中 遵 循 最 大 边 际 相 关 度 约 束, 同 时 将 多 样 化 排 序 问 题 转 化 为 文 档 列 表 上 的 二 值 分 类 问 题, 并 可 以 采 用 任 意 的 多 样 化 排 序 评 价 指 标 作 为 目 标 函 数 行 优 化 针 对 信 息 检 索 中 传 统 单 词 表 达 学 习 模 型 仅 考 虑 单 词 在 上 下 文 中 的 共 现 关 系 或 单 词 具 有 相 似 上 下 文 的 替 代 关 系 的 问 题, 提 出 了 一 种 新 的 表 达 学 习 模 型, 以 并 列 或 层 次 的 方 式 同 时 建 模 单 词 间 的 两 种 关 系, 并 在 单 词 相 似 度 语 义 句 法 等 任 务 中 的 效 显 著 超 越 了 传 统 模 型 究 发 表 在 SIGIR 2015 ACL 2015 等 信 息 检 索 和 自 然 语 言 处 理 领 域 的 国 际 会 议 上 3. 高 维 视 觉 信 息 处 理 方 面 针 对 传 统 高 维 视 觉 数 据 分 析 从 数 据 的 统 计 37 科

44 科 2015 科 年 报 假 设 出 发, 忽 略 了 数 据 固 有 结 构 关 系 的 问 题, 提 出 了 基 于 数 据 结 构 分 布 采 用 流 形 排 序 挖 掘 数 据 的 显 著 程 度 的 方 法, 提 高 了 社 交 网 络 数 据 中 高 维 信 息 表 达 的 准 确 性 针 对 传 统 高 维 视 觉 数 据 分 析 中 邻 域 结 构 信 息 难 以 有 效 表 征 个 体 群 体 的 关 系 的 问 题, 构 建 了 数 据 间 的 顶 点 - 边 缘 权 重 图 模 型, 增 强 了 异 常 检 测 中 目 标 和 背 景 像 素 的 辨 别 性 针 对 传 统 多 模 型 数 据 处 理 方 法 仅 考 虑 不 同 模 型 之 间 的 差 异 分 布, 较 少 考 虑 模 型 内 部 的 分 布 结 构 的 问 题, 依 据 物 理 学 中 粒 子 间 作 用 力 模 型 构 建 了 结 构 描 述 子, 增 强 了 个 体 群 体 的 差 异 信 息, 准 确 描 述 了 场 景 全 局 信 息 究 发 表 在 IEEE Transactions on Cybernetics IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 等 SCI 检 索 国 际 期 刊 上 4. 学 术 活 动 1) 项 目 负 责 人 程 学 旗 究 员 组 织 了 中 英 中 澳 中 韩 大 数 据 论 坛, 推 动 各 方 之 间 的 学 术 和 技 术 交 流 合 作, 建 立 了 良 好 的 沟 通 通 道 和 合 作 机 制 2) 项 目 负 责 人 程 学 旗 究 员 组 织 了 第 三 届 数 据 科 学 和 大 数 据 分 析 学 术 讨 会 (DSBDA) 3) 项 目 负 责 人 程 学 旗 究 员 共 同 组 织 了 第 二 十 一 届 全 国 信 息 检 索 学 会 会 议 (CCIR 2015) 4) 项 目 负 责 人 程 学 旗 究 员 应 邀 在 国 内 多 家 科 单 位 做 了 关 于 在 线 社 会 关 系 网 络 挖 掘 分 析 的 学 术 报 告, 扩 大 了 本 项 目 在 国 内 的 影 响 力 5) 项 目 负 责 人 程 学 旗 究 员 组 织 和 参 加 了 一 系 列 大 数 据 分 析 相 关 的 学 术 会 议 和 高 峰 论 坛, 介 绍 了 本 项 目 的 究 6) 项 目 骨 干 员 沈 华 伟 副 究 员 作 为 青 年 科 学 家 共 同 组 织 了 中 德 前 沿 技 术 探 索 圆 桌 会 议 (ERTC 2015) 创 新 求 实 团 结 高 效 38

45 动 态 可 配 置 的 压 缩 感 知 像 系 统 重 点 / 重 大 科 任 务 动 态 可 配 置 的 压 缩 感 知 像 系 统 本 项 目 是 国 家 自 然 科 学 基 金 科 学 仪 器 基 础 究 专 项 ( 批 准 号 : ), 起 止 时 间 是 2014 年 1 月 至 2017 年 12 月, 前 期 得 到 中 科 院 装 备 制 项 目 的 支 持 本 项 目 旨 在 面 向 压 缩 感 知 像 究 的 实 际 需 求, 提 供 任 意 值 测 量 矩 阵 的 配 置, 用 以 验 证 不 同 的 测 量 矩 阵 在 光 学 像 中 的 实 际 效 ; 实 现 图 像 采 集 恢 复, 呈 现 一 体 化, 让 究 人 员 高 效 快 捷 地 验 证 自 己 的 恢 复 算 法 和 像 效 2015 年 究 如 下 : 1. 初 步 实 现 了 动 态 可 配 置 的 压 缩 感 知 像 装 置, 采 集 方 式 包 括 和 单 像 素 像, 阵 面 像 ; 像 方 式 包 括 无 透 镜 像 和 有 透 镜 像 ; 采 集 对 象 包 括 图 像 和 视 频 ; 测 量 矩 阵 实 现 包 括 液 晶 DMD; 采 集 频 谱 包 括 红 外 可 见 光 并 且 实 现 了 采 集 恢 复 流 程 一 体 化 2. 对 压 缩 感 知 图 像 重 建 算 法 方 面 行 了 深 入 的 究, 提 出 了 全 局 测 量 局 部 稀 疏 的 压 缩 感 知 图 像 恢 复 算 法, 基 于 非 局 部 相 似 度 模 型 的 压 缩 感 知 图 像 恢 复 算 法, 基 于 秩 极 小 化 理 论 的 压 缩 感 知 图 像 恢 复 算 法 等 压 缩 感 知 图 像 恢 复 算 法, 提 高 压 缩 感 知 图 像 重 建 质 量 10%~20% 3. 对 压 缩 感 知 重 建 算 法 行 了 深 入 究, 提 出 了 给 定 的 标 准 AGCM 原 子 的 OMP 算 法, AGCM 原 子 的 自 适 应 无 字 典 OMP 算 法, 低 秩 矩 阵 拟 合 算 法 和 正 交 秩 1 矩 阵 追 踪 法 等 压 缩 感 知 重 建 算 法, 已 经 广 泛 应 用 于 地 震 波 信 号 的 恢 复 4. 在 压 缩 感 知 图 像 重 建 硬 件 加 速 方 面, 实 现 了 GPU 并 行 的 压 缩 感 知 图 像 恢 复 算 法, CPU 相 比, 恢 复 速 度 提 高 了 100 倍 以 上 基 于 Xilinx V7 2000T, 实 现 了 一 套 完 整 的 硬 件 化 压 缩 感 知 数 据 采 集 重 建 架 构, 实 现 从 数 据 采 集 到 重 建 全 过 程 的 硬 件 化, 数 据 同 步 和 控 制 精 度 达 到 纳 秒 级, 对 外 数 据 带 宽 达 到 10Gbps, 实 现 高 速 采 集 和 重 建 结 高 速 回 传 目 前 项 目 组 在 压 缩 感 知 像 方 面 发 表 论 文 11 篇, 其 中 在 SCI 期 刊 上 发 表 论 文 7 篇, 在 国 际 会 议 上 发 表 论 文 4 篇 培 养 究 生 5 名, 申 请 5 项 国 家 发 明 专 利 提 出 新 的 问 题 和 究 思 路 功 申 请 了 国 家 自 然 基 金 面 上 项 目 ( ) 在 项 目 实 施 过 程 中, 项 目 组 国 内 外 究 机 构 紧 密 合 作, 美 国 德 州 大 学 奥 斯 汀 分 校, 加 拿 大 阿 尔 伯 39 科