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本發(fā)明公開一種瀝青路面模量反算方法，包括：對瀝青路面的路面結構層進行簡化，將相鄰且材料類型相同的路面結構層視為簡化層，并且每一簡化層所包含的結構層之間的模量差值不大于N MPa，將土基單獨視為土基層；在土基層及各簡化層中布置垂直應變傳感器，且保證布置完成的所有垂直應變傳感器位于同一垂直方向；在瀝青路面表層施加荷載，且該荷載位于各垂直應變傳感的正上方，并通過垂直應變傳感器采集土基層及簡化層的垂直應變數(shù)據(jù)；將采集到的垂直應變數(shù)據(jù)作為反算參數(shù)進行模量反算；N的取值為250～350。通過該方法將原結構組合簡化從而優(yōu)化了模量反算計算過程，解決了反算模量與實際狀態(tài)不符的技術難題。

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新一代信息技術興起，數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)爆炸式增長，傳統(tǒng)計算系統(tǒng)的算力難以滿足海量數(shù)據(jù)的計算需求。與此同時，摩爾定律逐漸放緩，單純依靠提高集成度、縮小晶體管尺寸來提升芯片及系統(tǒng)性能的路徑正面臨技術極限，通過引入憶阻器新器件、模擬計算新范式、存算一體新架構，將拓展出全新的高性能人工智能芯片與系統(tǒng)，實現(xiàn)計算能力的飛躍。 目前被廣泛使用的經(jīng)典馮·諾依曼計算架構下數(shù)據(jù)存儲與處理是分離的，存儲器與處理器之間通過數(shù)據(jù)總線進行數(shù)據(jù)傳輸，在面向大數(shù)據(jù)分析等應用場景中，這種計算架構已成為高性能低功耗計算系統(tǒng)的主要瓶頸之一：數(shù)據(jù)總線的有限帶寬嚴重制約了處理器的性能與效率，且存儲器與處理器之間存在嚴重性能不匹配問題。憶阻器存算一體系統(tǒng)把傳統(tǒng)以計算為中心的架構轉(zhuǎn)變?yōu)橐詳?shù)據(jù)為中心的架構，其直接利用阻變器件進行數(shù)據(jù)存儲與處理，通過將器件組織成為交叉陣列形式，實現(xiàn)存算一體的矩陣向量乘計算。憶阻器存算一體系統(tǒng)可以避免數(shù)據(jù)在存儲和計算中反復搬移帶來的時間和能量開銷，消除了傳統(tǒng)計算系統(tǒng)中的“存儲墻”與“功耗墻”問題，可以高效、并行的完成基礎的矩陣向量乘計算，未來極有潛力成為支撐人工智能等新興應用的核心技術。 清華大學吳華強教授團隊實現(xiàn)了材料與器件、電路設計、架構和算法的軟硬件協(xié)同等多方面原始創(chuàng)新，解決了系統(tǒng)精度損失等被廣泛關注的難題： 材料與器件創(chuàng)新。科研團隊選擇了電學特性穩(wěn)定的二氧化鉿作為憶阻層核心材料，提出了通過插入少量氧化鋁層來固定離子分布、抑制晶粒間界形成的新理論，提出了引入熱增強層的新原理器件結構，成功抑制了憶阻器非理想特性的產(chǎn)生。 電路設計創(chuàng)新。開發(fā)了一套憶阻器與晶體管的混合電路設計方法，提出“差分電阻”設計思想，采取源線電流鏡限流設計，抑制了憶阻器電路中可能產(chǎn)生的各種計算誤差。 算法創(chuàng)新。提出了混合訓練算法，僅用小數(shù)據(jù)量訓練神經(jīng)網(wǎng)絡并只更新最后一層網(wǎng)絡的權重，即可將存算一體硬件系統(tǒng)的計算精度達到與軟件理論值相同的水平。 “技術鏈”創(chuàng)新。從“單點技術突破”拓展到“技術鏈突破”，開發(fā)了針對憶阻器存算一體芯片的電子設計自動化（EDA）工具，打通了從電路模塊設計到系統(tǒng)綜合再到芯片驗證的設計全流程。 上述理論和方法發(fā)表于《自然》《自然·納米技術》《自然·通訊》等國際頂級期刊，以及被譽為“集成電路奧林匹克”的“國際固態(tài)電路大會”等頂級學術會議。研究成果被“國際半導體技術路線圖”和30多部綜述文章長篇幅引用。團隊已在該研究方向申請國內(nèi)外專利72項，其中30項已獲得授權，知識產(chǎn)權完全自主可控。 團隊已研制出全球首款憶阻器存算一體芯片和系統(tǒng)，集成了8個憶阻器陣列和完整的外圍控制電路，以更小的功耗和更低的硬件成本大幅提升了計算設備的算力。全系統(tǒng)的計算能效比當前主流的人工智能計算平臺——圖形處理器（GPU）高兩個數(shù)量級。團隊還設計了一款基于130nm工藝研制的完整憶阻器存算一體芯片，在MNIST數(shù)據(jù)集上計算速度已超過市面上28nm工藝的四核CPU產(chǎn)品近20倍，能效有近千倍的優(yōu)勢。

項目成果/簡介:隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新一代信息技術興起，數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)爆炸式增長，傳統(tǒng)計算系統(tǒng)的算力難以滿足海量數(shù)據(jù)的計算需求。與此同時，摩爾定律逐漸放緩，單純依靠提高集成度、縮小晶體管尺寸來提升芯片及系統(tǒng)性能的路徑正面臨技術極限，通過引入憶阻器新器件、模擬計算新范式、存算一體新架構，將拓展出全新的高性能人工智能芯片與系統(tǒng)，實現(xiàn)計算能力的飛躍。

01項目背景 片上網(wǎng)絡將片上路由器按照一定的拓撲結構互連，從而構成一個片上微網(wǎng)絡結構。不同功能的IP核通過網(wǎng)絡接口NI接入到片上網(wǎng)絡中來，網(wǎng)絡接口對IP核發(fā)送的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)封裝，形成固定格式的分組。片上路由器根據(jù)分組的目的地址信息，將數(shù)據(jù)分組在網(wǎng)絡中正確的傳輸?shù)侥康腎P核。片上網(wǎng)絡可以為系統(tǒng)中任意一對IP核之間實現(xiàn)透明的數(shù)據(jù)通信。互連網(wǎng)絡中的一些控制協(xié)議，例如流量控制機制、路由算法、任務調(diào)度機制、服務保障機制等，都可以應用到片上網(wǎng)絡中來，以提高系統(tǒng)的通信效率。由于片上網(wǎng)絡采用分組交換，IP核之間數(shù)據(jù)通信的基本數(shù)據(jù)單元是分組，不同的分組根據(jù)目的地址信息在網(wǎng)絡中獨立傳輸。片上網(wǎng)絡技術能夠有效的克服基于總線結構的片上系統(tǒng)在大規(guī)模集成下的瓶頸，在時延、吞吐、功耗、可擴展性和可靠性等方面體現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢。多核，多片架構將成為芯片設計的發(fā)展趨勢。 處理器多芯片之間的通信已經(jīng)成為制約系統(tǒng)性能的瓶頸，處理器之間進行數(shù)據(jù)交互的能力或?qū)⒊蔀橄乱粋€集成電路發(fā)展的關鍵技術指標。針對不同應用場景和性能要求，根據(jù)各自的架構設計出更適合的高效而可靠的片間互連(NetworkonPackage，NoP)協(xié)議，將使得集群芯片的性能得到進一步優(yōu)化。 02項目簡介 研究基于路由交換的異構計算系統(tǒng)算力擴展總體架構，包含異構計算資源節(jié)點之間、片上交換路由與片上處理資源之間、片上處理資源與外部接口之間的互連結構與互連拓撲，如圖3所示。 設計與物理層解耦的輕量級網(wǎng)絡架構，使之可以在不同的物理連接方式之上靈活的構建多種拓撲的網(wǎng)絡。針對機載計算任務的算力提升需求，研究異構計算節(jié)點的算力擴展問題，通過基于路由交換的、可擴展的互連構建異構計算系統(tǒng)，采用輕量化互連協(xié)議實現(xiàn)異構計算節(jié)點的低延時、高帶寬互連，驗證基于路由交換的異構計算系統(tǒng)對于特定應用的高速并行分布式處理效果。本系統(tǒng)的主體思想是將片上網(wǎng)絡（NetworkonChip，NoC）互連協(xié)議擴展到片間互連（NetworkonPackage，NoP），實現(xiàn)芯片內(nèi)部計算資源到集群芯片的延伸。

NS-3 是一款面向網(wǎng)絡系統(tǒng)的離散事件仿真軟件，主要用于研究與教學目的。 NS-3 作為源代碼公開的一款免費軟件， GNU GPLv2 認證許可，可被大眾研究、 改進與使用，它將逐步取代目前廣泛應用的 NS-2 網(wǎng)絡模擬軟件。NS-3 是由 C++ 和 Python 語言編寫的， 可作為源代碼發(fā)布并適用以下的系統(tǒng)： Linux ， Unix variants，OS X，以及 Windows 平臺上運行的 Cygwin 或 MinGW 等。NS-3模擬仿真平臺可以用來模擬仿真各種類型的網(wǎng)絡、以及各種類型的協(xié)議，在原有平臺基礎上自定義仿真環(huán)境與參數(shù)等。 基于NS3的并行模擬仿真系統(tǒng)，借助NS-3模擬仿真平臺開源、免費并且技術先進等優(yōu)勢，在NS-3仿真系統(tǒng)上實現(xiàn)多計算節(jié)點并行仿真，提高仿真效率。本項目科技成果，在保證并行仿真效果與串行仿真結果一致的前提下，提高模擬仿真時間效率，適用于計算量巨大的模擬仿真任務，計算效率與并行計算節(jié)點數(shù)量相關，增加計算節(jié)點能夠大幅度提高模擬仿真時間效率。項目研究成果可用于科研機構，企業(yè)項目開發(fā)等所需的復雜模擬仿真任務，提高其項目研發(fā)、驗證的效率，縮短產(chǎn)品開發(fā)、測試周期。

NS-3 是一款面向網(wǎng)絡系統(tǒng)的離散事件仿真軟件，主要用于研究與教學目的。 NS-3 作為源代碼公開的一款免費軟件， GNU GPLv2 認證許可，可被大眾研究、 改進與使用，它將逐步取代目前廣泛應用的 NS-2 網(wǎng)絡模擬軟件。NS-3 是由 C++ 和 Python 語言編寫的， 可作為源代碼發(fā)布并適用以下的系統(tǒng)： Linux ， Unix variants，OS X，以及 Windows 平臺上運行的 Cygwin 或 MinGW 等。NS-3模擬仿真平臺可以用來模擬仿真各種類型的網(wǎng)絡、以及各種類型的協(xié)議，在原有平臺基礎上自定義仿真環(huán)境與參數(shù)等。

高密度高性能并行計算平臺是將CPU刀片、DSP卡、GPU卡通過高速總線進行互聯(lián)；采用異構并行計算框架，實現(xiàn)多機、多卡、多核的資源分配和負載均衡；提供適合大規(guī)模并行計算的算法平臺。用戶在該平臺上采用傳統(tǒng)的串行思路編程即可實現(xiàn)大規(guī)模的并行計算。 該計算平臺相對于傳統(tǒng)的服務器系統(tǒng)具有體積小、重量輕、功耗低、計算能力強的優(yōu)點。由于CPU適合邏輯業(yè)務、DSP適合粗粒度的并行計算、GPU適合規(guī)整數(shù)據(jù)的細粒度計算，所以通過CPU刀片、DSP卡、GPU卡數(shù)目的組合配置，可適合多種、不同類型的計算業(yè)務。 1. 硬件環(huán)境 硬件環(huán)境為6U高標準的服務器，最多可支持三類（CPU/DSP/GPU/）、9張板卡。在板卡間提供網(wǎng)絡和PCIE的高速數(shù)據(jù)總線，示意圖如圖1所示。 平臺硬件包括一個主控板和8個擴展插槽。主控板集成1片Intel i7的CPU；8個擴展插槽可插CPU刀片、DSP板卡、GPU板卡及其任意組合。因此即可組成小型的PC集群，也可以組成高性能的GPU服務器、DSP服務器，或它們之間的組合。該硬件平臺還可通過InfiniBand高速網(wǎng)絡進行擴展，最大可形成20個服務器互聯(lián)的統(tǒng)一的軟硬件系統(tǒng)。 2. 軟件環(huán)境： 平臺中的CPU主要起控制作用，計算任務主要由DSP和GPU承擔。針對高密度計算資源，通過軟件框架屏蔽硬件差異。軟件框架如圖2所示。 平臺提供動態(tài)鏈接庫，封裝任務的調(diào)度、CPU與DSP之間的通信、CPU與GPU之間的通信等功能。用戶在動態(tài)鏈接庫基礎之上進行二次開發(fā)，實現(xiàn)自己的業(yè)務邏輯。 3. 參數(shù)指標： ？ 單臺計算能力：插8張DSP卡，做快速傅里葉變換（FFT），相當于40臺8核Intel i7計算機的計算能力；插4張GPU卡，做場強計算，相當于50臺Intel i7計算機的計算能力; ？ 尺寸：6U標準高度，（420±0.6）mm×（256±1）mm×（≤500）mm（寬×高×深）；重量：<35公斤；功耗：<1000瓦。 圖1高密度高性能并行計算平臺硬件示意圖 圖2高密度高性能并行計算平臺軟件框架

高密度高性能并行計算平臺是將CPU刀片、DSP卡、GPU卡通過高速總線進行互聯(lián)；采用異構并行計算框架，實現(xiàn)多機、多卡、多核的資源分配和負載均衡；提供適合大規(guī)模并行計算的算法平臺。用戶在該平臺上采用傳統(tǒng)的串行思路編程即可實現(xiàn)大規(guī)模的并行計算。

針對集群和多核服務器平臺，該軟件工具集可以對系統(tǒng)資源和并行程序性能進行在線監(jiān)測和性能分析展示，幫助用戶監(jiān)測系統(tǒng)資源和發(fā)現(xiàn)并行程序瓶頸，輔助進行程序優(yōu)化。性能數(shù)據(jù)的采集主要是通過對被監(jiān)測進程的插樁和包裝庫的結合實現(xiàn)，可對MPI程序、OpenMP程序和CUDA程序進行性能監(jiān)測。 本項目主要特點如下。 1.合理的數(shù)據(jù)采集方式，可以對混合結構高性能計算系統(tǒng)進行性能監(jiān)測，較少的監(jiān)測擾動； 2.基于MRnet的樹形數(shù)據(jù)匯聚和類庫，保證了大量性能監(jiān)測數(shù)據(jù)的快速高效匯集，并提供同步，匯總等功能接口； 3.多種數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計方法，高效的分析和多視角可視化圖形展示，輔助用戶分析瓶頸進行優(yōu)化。該成果在國家863計劃支持下，已在多個計算中心應用，獲得國家專利3項。