Monte Carlo simulations of infinite low density parity check codes over GF (q), Available f
欧美山洪灾害防治研究进展及实践
欧美山洪灾害防治研究进展及实践孙东亚;张红萍【期刊名称】《中国水利》【年(卷),期】2012(000)023【总页数】2页(P16-17)【关键词】欧美;山洪灾害防治;研究进展【作者】孙东亚;张红萍【作者单位】中国水利水电科学研究院,100038,北京;中国水利水电科学研究院,100038,北京【正文语种】中文【中图分类】P426.616近几十年,山洪灾害已经成为世界各类自然灾害中的一个主要灾种,每年因山洪灾害所造成的人员伤亡和社会经济损失占各类自然灾害的比例居高不下,并呈上升趋势,引起各国政府和世界组织及山丘区居民的普遍关切。
据国际气象组织的调查统计,在所调查的139个国家中,把山洪灾害所造成的损失排在各类自然灾害中第一、第二位的国家有105个。
包括美国、欧盟各国、日本、韩国在内的一些发达国家,均已经在国家战略层面采取措施,加强山洪灾害防治工作,特别是监测预警系统的研发和建设。
但鉴于山洪灾害具有局地性和突发性等特点,山洪灾害防治工作技术难度高,有必要相互借鉴彼此的经验。
本文简单介绍美国、欧盟等国的相关技术经验,希望对我国今后山洪灾害防治工作起到一定的借鉴作用。
一、美国山洪预警技术针对山洪灾害预警预报需求,美国国家水文研究中心(HRC)联合其他机构或单位,提出了基于山洪预警指标 FFG(Flash Flood Guide)的预警系统建设思路,并自2004年开始在中美洲7个国家50万km2的山丘区应用。
经初步检验该系统预报准确度为65%,误报率为35%,漏报率为3%。
美国的山洪预警指标系统的技术关键有两点:一是基于偏差校正的卫星降雨估算场,二是基于自然过程的水文模型。
在山洪预警业务中,首先,河流预报中心(RFCs)利用降雨径流模型实时模拟当前土壤湿度状态以及在当前土壤湿度条件下可能引发山洪的时段降雨量(FFG),然后根据监测站点的实时降雨观测数据和卫星降雨估算,通过与预警阈值FFG比较,判断本地区发生山洪的可能性,并向有关部门发布预警消息,最后由专业部门统一向公众发布山洪预警。
组织和管理研究的主流理论
Politics: Who are the actors? What are their interests? What is their power? 缺了什么? 政治:谁是参与者?他们的利益是什么?他们的权力是什么?
Further Readings on TCE 交易成本经济学的拓展阅读
• Institutional Views 制度观点 -- Institutional Theory 制度理论
-- Contingency Theory 权变理论
•
Strategic Views 战略观点
-- Strategic Choice Theory 战略选择理论
-- Resource Dependence Theory 资源依赖理论 -- Option Theory (also theory of firm growth) 期权理论(同时也是关于企业成长的理论)
Mainstream Theories in Management and Organization
组织与管理研究的主流理论
YADONG LUO
陆亚东 中山大学管理学院
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Theories of Exchange 关于交换的理论
• Economic Perspectives 经济学视角 • Social Exchange Perspectives 社会交换视角 • Socioeconomic Perspectives 社会经济学视角
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Transaction Cost Economics (TCE) 交易成本经济学
Ronald Coase set out his TCE theory of the firm in 1937, making it one of the first (neo-classical) attempts to define the firm theoretically in relation to the market; but Oliver Williamson’s work is much more distinctive 科斯( Ronald Coase)在1937年提出了关于企业的交易成本经济学理论,他是最早(从新古典的角度) 定义企业与市场在理论上联系的学者之一;但奥利佛•威廉姆森( Oliver Williamson)的作品则更加出 彩。
实物期权理论
实物期权理论一、实物期权的内涵1、实物期权理论产生的背景长期以来对企业价值直接评估的经典方法是折现现金流(DCF)法,但是DCF法却存有很大的问题:首先,用DCF方法来对进行估价的前提假设是企业或项目经营持续稳定,未来现金流可预期。
但是这样的分析方法往往隐含两个不切实际的假设,即企业决策不能延迟而且只能选择投资或不投资,同时项目在未来不会作任何调整.正是这些假设使DCF法在评价实物投资中忽略了很多重要的现实影响因素,因而在评价具有经营灵活性或战略成长性的项目投资决策中,就会导致这些项目价值的低估,甚至导致错误的决策。
其次,DCF法只能估算公司已经公开的投资机会和现有业务未来的增长所能产生的现金流的价值,而忽略了企业潜在的投资机会可能在未来带来的投资收益,也忽略了企业管理者通过灵活的把握各种投资机会所能给企业带来的增值.因此基于未来收益的DCF法对发掘企业把握不确定环境下的各种投资机会给企业带来的新增价值无能为力。
正是在这样的背景下,国外经济学家开始寻找能够更准确地评估企业真实价值的理论和方法.在期权定价理论的基础上,Black、Scholes、Merton等学者进行了创造性的工作,理论界逐步将金融期权的思想和方法运用到企业经营中来,并开创了一项新的领域—-实物期权,随着经济学者的持续研究开拓,实物期权已经形成了一个理论体系。
2、实物期权的含义实物期权(realoptions)的概念最初是由StewartMyers(1977)在MIT时所提出的,他指出一个投资方案其产生的现金流量所创造的利润,来自于目前所拥有资产的使用,再加上一个对未来投资机会的选择。
也就是说企业可以取得一个权利,在未来以一定价格取得或出售一项实物资产或投资计划,所以实物资产的投资可以应用类似评估一般期权的方式来进行评估。
同时又因为其标的物为实物资产,故将此性质的期权称为实物期权。
Black和Scholes的研究指出:金融期权是处理金融市场上交易金融资产的一类金融衍生工具,而实物期权是处理一些具有不确定性投资结果的非金融资产的一种投资决策工具。
蒙特卡罗方法 (Monte Carlo simulation)
[0, )
• The random vector is uniformly distributed on the region [0,d)×[0,). Accordingly, it has probability density function 1/d. • The probability that the needle will cross one of the lines is given by the integral
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4.Monte Carlo算法的主要组成部分
Monte Carlo算法的主要组成部分 概率密度函数(pdf) 必须给出描述一个物理系统的一组概率密度函数;
随机数产生器 能够产生在区间[0,1]上均匀分布的随机数 抽样规则 如何从在区间[0,1]上均匀分布的随机数出发,随机抽 取服从给定的pdf的随机变量;
p
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0
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2l dAd d
Monte Carlo模拟 8
2.Monte Carlo方法简史 Enrico Fermi
• 1930年,利用Monte Carlo方法研究中子的扩散 • 并设计了一个Monte Carlo机械装置,Fermiac,用于计算核 反应堆的临界状态
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Monte Carlo模拟
第一章 引言 (Introduction)
1. 2. 3. 4. Monte Monte Monte Monte Carlo方法 Carlo方法简史 Carlo模拟的应用 Carlo算法的主要组成部分
蒙特卡洛模拟
蒙特卡洛模拟风险分析是我们制定的每个决策的一部分。
我们一直面对着不确定,不明确和变异。
甚至我们无法获得信息,我们不能准确的预测未来。
蒙特卡洛模拟( Monte Carlo simulation)让您看到了您决策的所有可能的输出,并评估风险,允许在不确定的情况下制定更好的决策。
什么是蒙特卡洛模拟( Monte Carlo simulation)蒙特卡洛模拟( Monte Carlo simulation)是一种计算机数学技术,允许人们在定量分析和决策制定过程中量化风险。
这项技术被专家们用于各种不同的领域,比如财经,项目管理,能源,生产,工程,研究和开发,保险,石油&天然气,物流和环境。
蒙特卡洛模拟( Monte Carlo simulation)提供给了决策制定者大范围的可能输出和任意行动选择将会发生的概率。
它显示了极端的可能性-最的输出,最保守的输出-以及对于中间路线决策的最可能的结果。
这项技术首先被从事原子弹工作的科学家使用;它被命名为蒙特卡洛,摩纳哥有名的娱乐旅游胜地。
它是在二战的时候被传入的,蒙特卡洛模拟( Monte Carlo simulation)现在已经被用于建模各种物理和概念系统。
蒙特卡洛模拟( Monte Carlo simulation)是如何工作的蒙特卡洛模拟( Monte Carlo simulation)通过构建可能结果的模型-通过替换任意存在固有不确定性的因子的一定范围的值(概率分布)-来执行风险分析。
它一次又一次的计算结果,每次使用一个从概率分布获得的不同随机数集。
根据不确定数和为他们制定的范围,蒙特卡洛模拟( Monte Carlo simulation)能够在它完成计算前调用成千上万次的重复计算。
蒙特卡洛模拟( Monte Carlo simulation)产生可能结果输出值的分布。
通过使用概率分布,变量能够拥有不同结果发生的不同概率。
概率分布是一种用来描述风险分析的变量中的不确定性的更加可行的方法。
Monte Carlo(蒙特卡洛方法)
P(n 1) U P(n)
则令 X取值
xn.
例1:
离散型随机变量X有如下分布律: X 0 1 2 P(x) 0.3 0.3 0.4 设 U1 ,U 2 ,,U 是 (0,1)上均匀分布的随机数,令 N
0, 0 U i 0.3 xi 1, 0.3 U i 0.6 2, 0.6 U i
ˆ f n ( A) 。 在 n 次中出现的频率。假如我们取 fn ( A) 作为 p P( A) 的估计,即 p
ˆ 然后取 2l a.s. ˆ fn ( A) 作为 的估计。根据大数定律,当 n 时, p p. af n ( A) 2l P 。这样可以用随机试验的方法求得 的估计。历史上 af成器的周期 长度是 10,而后两个生成器的周期长度只有 它的一半。我们自然希望生成器的周期越长 越好,这样我们得到的分布就更接近于真实 的均匀分布。
在给定 m 的情况下,生成器的周期与 a 和 初值 x0 (种子)选择有关。
线性同余生成器(混合同余法) (Linear Congruential Generator )
证明: 由 F 1 (U ) 的定义和均匀分布的分布函数可得: P ( X x) P ( F 1 (U ) x) P (U F ( x )) F ( x )
由定理 1 ,要产生来自 F ( x) 的随机数,只要先 产生来自U (0,1) 随机数 u ,然后计算 F 1 (u ) 即 可。具体步骤如下:
一般形式: xi 1 (axi c) mod m ui 1 xi 1 / m
1. c是非负整数.通过适当选取参数c可以改善 随机数的统计性质(独立性,均匀性).
2. 线性同余器可以达到的最长周期为 m 1 ,我们 可以通过适当的选择 m 和 a ,使无论选取怎样的 初值 x0 都可以达到最大周期(一般选取 m 为质数)
Monte-Carlo模拟
曼哈顿计划 Buffon投针实验 大数定律
基本思想:当所求问题是某种随机事件出现的 概率,或者是某个随机变量的期望值时,通过 某种“试验”的方法,以这种事件出现的频率 估计该随机事件的概率,或者得到这个随机变 量的某些数字特征,并将其作为问题的解。
3) 建立各种估计量:一般说来,构造了 概率模型并能从中抽样(即实现模拟实 验)后,我们就要确定一个随机变量, 作为所求的问题的解。即针对模拟实验 的结果考察其统计特性(样本均值、方 差、置信区间等),建立各种估计量, 从中得到问题的解。
明确问题,建立模型收集和整理数据资料 编制程序,模拟运行分析模拟输出结果
逆变换法的具体步骤:
•确定随机变量X的概率分布函数F(x);
例:指数分布的Biblioteka 布函数为:1 e x , x 0, F ( x) x 0. 0,
F ( x) 1 e , x 0
解得
可取
1 x ln(1 ), 1 x ln .
模拟的优点:简单、快速、适应性强
能相对容易地近似很复杂的随机系统,问题 的几何形状的复杂性对其影响不大;
可以在广泛的条件下估计候选方案的性能; 建模者可以在不同层次的水平上进行控制;
模拟的缺点: 建立和运行模拟模型可能相当昂贵; 模拟模型的随机性使得结论受到限制
2、随机数和随机变量的生成 2.1 均匀分布随机数的生成
n=input('输入模拟次数:'); count=0; for i=1:n, rt1=rand; %模拟随机变量t1(火车从A站出发的时刻) if rt1<0.7 T1=0; elseif rt1>=0.7 & rt1<0.9 T1=5; else T1=10; end T2=30+randn*2; %模拟随机变量t2(火车的运行时间) %模拟随机变量t3(他到达B站的时刻) rt3=rand; if rt3<0.3 T3=28; elseif rt3>=0.3 & rt3<0.7 T3=30; elseif rt3>=0.7 & rt3<0.9 T3=32; else T3=34; end if T3 < T1 + T2, count=count+1; end end%for prob=count/n
蒙特卡罗(Monte Carlo)方法简介
蒙特卡罗(Monte Carlo)方法简介蒙特卡罗(Monte Carlo)方法简介蒙特卡罗(Monte Carlo)方法,也称为计算机随机模拟方法,是一种基于"随机数"的计算方法。
一起源这一方法源于美国在第二次世界大战进研制原子弹的"曼哈顿计划"。
Monte Carlo方法创始人主要是这四位:Stanislaw Marcin Ulam, Enrico Fermi, John von Neumann(学计算机的肯定都认识这个牛人吧)和Nicholas Metropolis。
Stanislaw Marcin Ulam是波兰裔美籍数学家,早年是研究拓扑的,后因参与曼哈顿工程,兴趣遂转向应用数学,他首先提出用Monte Carlo方法解决计算数学中的一些问题,然后又将其应用到解决链式反应的理论中去,可以说是MC方法的奠基人;Enrico Fermi是个物理大牛,理论和实验同时都是大牛,这在物理界很少见,在“物理大牛的八卦”那篇文章里提到这个人很多次,对于这么牛的人只能是英年早逝了(别说我嘴损啊,上帝都嫉妒!);John von Neumann可以说是计算机界的牛顿吧,太牛了,结果和Fermi一样,被上帝嫉妒了;Nicholas Metropolis,希腊裔美籍数学家,物理学家,计算机科学家,这个人对Monte Carlo方法做的贡献相当大,正式由于他提出的一种什么算法(名字忘了),才使得Monte Carlo方法能够得到如此广泛的应用,这人现在还活着,与前几位牛人不同,Metropolis很专一,他一生主要的贡献就是Monte Carlo方法。
蒙特卡罗方法的名字来源于摩纳哥的一个城市蒙地卡罗,该城市以赌博业闻名,而蒙特•罗方法正是以概率为基础的方法。
与它对应的是确定性算法。
二解决问题的基本思路Monte Carlo方法的基本思想很早以前就被人们所发现和利用。
早在17世纪,人们就知道用事件发生的"频率"来决定事件的"概率"。
《蒙特卡罗方法》PPT课件
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1.引言
Monte Carlo方法简史 简单地介绍一下Monte Carlo方法的发展历史
1、Buffon投针实验: 1768年,法国数学家Comte de Buffon利用投针实验估计的值
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L
d
p
2L d
6
1.引言
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1.引言
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1.引言
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1.引言
注意以下两点: • Monte Carlo方法与数值解法的不同: ✓ Monte Carlo方法利用随机抽样的方法来求解物理问题;
✓数值解法:从一个物理系统的数学模型出发,通过求解一 系列的微分方程来的导出系统的未知状态;
• Monte Carlo方法并非只能用来解决包含随机的过程的问题:
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2.MC基本思想
二十世纪四十年代中期,由于科学技术的发展和 电子计算机的发明,蒙特卡罗方法作为一种独立的方 法被提出来,并首先在核武器的试验与研制中得到了 应用。但其基本思想并非新颖,人们在生产实践和科 学试验中就已发现,并加以利用。
➢ 两个例子 例1. 蒲丰氏问题 例2. 射击问题(打靶游戏)
4. 编程进行计算机模拟
5. 获得统计量
j
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1.引言
MC的模拟方法-1 确定统计方案
1 确定统计模型 1) 现象 模型
随机现象Y=Y(Xi), Xi={X1, X2, X3,…}
2) 确定随机变量Xi的分布特征fi(x) 平均分布,指数分布,正态分布,Γ分布…
2 确定统计量
j
i lnim1nkn1ik(xi,...)
1.引言
聚合物材料力学性能的计算机模拟
聚合物材料力学性能的计算机模拟邓声威;黄永民;刘洪来;胡英【摘要】聚合物材料的宏观力学性能与其微观结构具有密切的关系,计算机模拟是研究这种结构与性能关系的重要手段之一,近年来国内外学者已经发展了多种模拟方法并从不同尺度来模拟聚合物材料的力学性能。
本文综述了不同方法在聚合物材料力学性能模拟研究中的应用,重点介绍了Monte Carlo模拟、分子动力学模拟和基于弹簧格子模型的多尺度模拟这3种常见模拟方法的应用情况,如在分子动力学模拟中重点关注无定形聚合物玻璃态、结晶聚乙烯和部分非均质体系,而在多尺度模拟中则重点关注复杂的非均质聚合物体系,并讨论了各种方法的应用前景及亟待解决的问题。
%Macroscopic mechanical properties are strongly related to their microstructures, and computer simulation is an important approach to explore this inherent structure-property relationship. During the last decades, different simulation methods were proposed to describe the mechanical behavior of polymer materials at different scales. This paper reviews recent computer simulation studies in mechanical properties of polymer materials. Monte Carlo simulation, molecular dynamics simulation as well as lattice spring model based multi-scale simulation are reviewed in detail. The application of molecular dynamics simulations in the polymer glass, crystalline polyethylene and some heterogeneous polymers are discussed, while the application of multi-scale simulation in complicated heterogeneous materials are considered, such as phase separated block copolymers. Finally, the limitation and the application prospects of different methods are discussed.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】6页(P2767-2772)【关键词】聚合物;力学性能;分子动力学;弹簧格子模型;多尺度;计算机模拟【作者】邓声威;黄永民;刘洪来;胡英【作者单位】华东理工大学化学工程国家重点联合实验室,化学系,上海200237;华东理工大学化学工程国家重点联合实验室,化学系,上海200237;华东理工大学化学工程国家重点联合实验室,化学系,上海200237;华东理工大学化学工程国家重点联合实验室,化学系,上海200237【正文语种】中文【中图分类】O631.2力学性能是聚合物材料优良物理性能的根本,从聚合物材料合成开始人们就采用实验方法对其力学性能展开了大量深入的研究。
旋转抛物面聚光器焦面能流分布的有限元分析
光学学报27卷收器的适用性,本文对常用的半球肜接收器和圆柱形接收器进行了模拟,任意选取聚光系统中的各个参量和各项误差取值,其中聚光器的升11直径为D=1.671TI,,一1m,P一0.9,I。
一1000W/m2,考虑接收器的遮挡,且以l。
一lmrad,墨。
k一1mrad,o-d。
】一2.4mrad。
图5中半球形接收器的底面中心放置在聚光器的焦点处,底面半径为0.025m,所采用的剖分方法与图2(a)相同。
图6中圆柱接收器的底面中心与焦点苇合,底面半径为0.025m,高为0.03m,上底面的剖分方法与图2(a)N同,侧面划分成面图5半球形接收器的能流密度分布积相等的四边形单元。
从图中可以清楚地看到接收Fig,5Thefl。
densitYdist。
ih。
ti。
fhemispheii。
i,器内部的能流密度分布情况。
图6圆柱形接收器的能流密度分布。
(a)卜底面,(b)圆柱侧面Fig.6Thefluxdensitydistributionofcylindricalreceiver(a)uppersurface,(b)sideofthecylinder6结论采用有限元法计算旋转抛物面聚光器接收器的能流密度分布,并且考虑多种洪差因素的影响,通过实例计算,汪明了该方法的正确性。
对于其他面型的聚光器或接收装置,只要对剖分方法加以改动,就可以实现。
通过计算接收器的能流密度分布,_口J以推算出接收器的温度分布、聚光系统的光学效率和聚光比等参量,对系统的优化设计和热设计有重要的参考价值和指导意义,并为聚光焦斑能流密度的测量奠定了基础。
参考文献1JCDaly.Solarfluxdistributiunsusingbackwardraytracing【J]Appl[枷.,1979,18(5):2696~26992jamesA.Harris,WilliamS.DufLFocalplanefluxdislributionsproducedbysolarconcentrationreflectors!J]SolarEnergy,1081,27(5):403~4ll8SM.JeterThedistributionof—contratedsolarradiationparabotoidalcollectors[J]J.SolarEnergyEngng,1986,108:219~2254A.Moharak。
蒙特卡罗模拟方法ppt课件
问题的解决:1.选取好的递推公式 2.不是本质问题
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
产生伪随机数的乘同余方法
▪ 乘同余方法是由Lehmer在1951年提出来的,它的一般形式是:对于
N
1
AaPbL2cQ2d
根据历史数据,预测未来。
1
AaPbL2cQ2d
收集P,L,Q数据,确定分布函 数 f(P),f(L),f(Q)
模拟次数N;根据分
N
布函数,产生随机数
产生 N 个 A值
N
抽取 P,L,Q一 组随机 数,带 入模型
统计分析,估计 均值,标准差
X
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
1,0 x 1 f (x) 0,其他
分布函数为:
0, x 0
F
(x)
x,0
x
1
特征:独立性、均匀性 1, x 1
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
随机数的产生方法
▪ 随机数表 ▪ 物理方法 ▪ 计算机方法
概rg2(,r率2通)…,语过,…言某,r来N种,g说试(r)N,验),的从,算将分得术相布到平应密N均的度个值N函观个数察随值f(r)机r中1,变抽r2量取,的N…值,个gr子N(r(样1)用,r1,
1 N
gN N i1 g(ri )
总结“五种等温线”的研究和应用情况
总结“五种等温线”的研究和应用情况,每一种等温线至少列举2例说明。
吸附等温曲线是指在一定温度下溶质分子在两相界面上进行的吸附过程达到平衡时它们在两相中浓度之间的关系曲线。
在一定温度下,分离物质在液相和固相中的浓度关系可用吸附方程式来表示。
作为吸附现象方面的特性有吸附量、吸附强度、吸附状态等,而宏观地总括这些特性的是吸附等温线。
吸附等温曲线用途广泛,在许多行业都有应用[1]。
Ⅰ型—①I-A型—称为兰缪尔型吸附等温线,可用单分子层吸附来解释。
在2.5nm以下微孔吸附剂上的吸附等温线属于这种类型。
Ⅰ型—②I-B型固体吸附剂具有超微孔(0.5~2.0nm)和极微孔(<1.5nm) ,外表面积比孔表面积小很多。
例1:半胱氨酸在TiO2上的吸附在不同的PH值下,通过红外光谱仪和兰缪尔吸附等温线分析表面复合结构。
兰缪尔吸附等温线被应用分析结合物常量,这是一种与静电吸附物质一致,在PH为8.0,TiO2膜很难改变,氨分子接触TiO2的表面通过氨的质子组,这种新的排列生成很大的浓度在饱和浓度围[2]。
在TiO2上吸附半胱氨酸的吸附等温线,吸附等温线的半胱氨酸在二氧化钛pH值5.0和15℃吸附等温线的半胱氨酸在二氧化钛pH值2.0和15℃吸附等温线的半胱氨酸在二氧化钛pH值8.0和15℃在pH值为2.0,半胱氨酸主要吸附在完全质子化了的和两性离子形式。
从吸附剂获得的配位,吸附等温线实验表明在二氧化钛表面吸附物种存在竞争效应,但两性离子形式表现出更多的亲和力。
这是由一个主要的积累物种在二氧化钛表面上,反映在各自的吸光度比值。
吸附的半胱氨酸生产减少pKa1(羧基)值从1.96到1.37。
在pH值为5.0,氨基酸的两性离子形式。
这个事实与红外光谱谱和吸附等温线是一致的。
在pH值为8.0,有良好的静电相互作用在高度带负电荷的二氧化钛表面和质子化了的胺半胱氨酸的部分地区,而羧酸盐和硫醇盐组从表面的静电排斥。
因此,氨基酸集团接触到表面的时候,这导致了另外一个基团扩散到溶液中,由于半谷氨酸在TiO2表面的空间布局导致这里有一个大的饱和吸附量。
ANSYS的可靠性分析实例-PDS例题2
如图所示,三根铰接杆承受集中力载荷模型。
其尺寸和材料属性均是不确定的输入参数。
随机条件如下:•截面积A1均值为10mm^2,mm,服从高斯分布•截面积A2最小值为10,最可能的值为11,最大值为12,服从三角分布•截面积A3最小值为9,最大值为11,服从均匀分布•定义输入变量A1与A3之间的关系,相关系数为图1在上述条件下,杆件的最大轴向应力的输出SIG1、SIG2、SIG3为随机行为,具体研究内容如下:•观察变量的抽样过程,确定PDS是否执行了足够多的仿真循环计算数目;•绘制SIG1响应历史曲线;•绘制SIG2的分布柱状图;•对VTOT进行灵敏度分析;GUI操作方式:第一步:设置工作目录:Utility Menu>File>Change Directory第二步:创建PDS分析文件,即仿真循环文件PDS3BAR.mac1.分析文件是为了在概率分析过程中使用而创建的。
利用文本编辑器或根据LOG文件整理,在ANSYS当前工作目录中创建PDS3BAR.mac,其内容如下:*SET,a1,10 !初始化设计变量*SET,a2,10*SET,a3,10/PREP7ET,1,LINK1 !定义单元和材料R,1,a1 !定义实常数R,2,a2R,3,a3N,1,0,0,0 !生成节点N,2,10,0,0N,3,20,0,0N,4,10,-10,0REAL,1 !生成有限元模型E,1,4REAL,2E,2,4REAL,3E,3,4FINISH/SOLU !加载求解D,1,ALL, , ,3F,4,FX,20000F,4,FY,-20000SOLVEFINISH/POST1SET,FIRSTETABLE,VOLU,VOLU, !将单元体积放入表VOLU中ETABLE,AXST,LS,1 !将单元应力放入表AXST中*GET,sig1,ELEM,1,ETAB,AXST !sig1=单元1的轴向应力*GET,sig2,ELEM,2,ETAB,AXST*GET,sig3,ELEM,3,ETAB,AXSTSSUM !将单元表格内数据求和*GET,VTOT,SSUM, ,ITEM,VOLU !提取结构总体积FINISH2.清除内存。
MonteCarlo(蒙特卡洛法)简介
随机数的取得
如果你对随机数有更高的要求,需要自己 编辑“随机数生成器” 最简单、最基本、最重要的一个概率分布 是(0,1)上的均匀分布(或称矩形分布) 例如在Matlab中,命令“rand()”将产生一 个(0,1)中均匀分布的随机数 你可以根据需要给随机数一个“种子”, 以求不同的数
Matlab 的随机数函数
计算定积分--用Monte Carlo 计算定积分
例如 α=1.9
I1.9 = ∫ x e dx.
0
∞
0.9 − x
取
X i = ln Ri , Ri ∼ U (0,1) : R1 = 0.0587, R2 = 0.0961, R3 = 0.9019, R4 = 0.3095, ˆ I = 1.497
应用
科技计算中的问题比这要复杂得多。但 Monte Carlo 方法广泛地应用于许多应用 领域,如计算物理学 、粒子输运计算、 量子热力学计算、量子化学、分子动力 学与 。特别在金融计算中,各方法有不 可取代的优势。
金融中的应用
金融衍生产品(期权、期货、掉期等) 的定价及交易风险估算,问题的维数 (即变量的个数)可能高达数百甚至数 千。对这类问题,难度随维数的增加呈 指数增长,这就是所谓的“维数的灾 难”(Course Dimensionality),传统的数 值方法难以对付(即使使用速度最快的 计算机)。
一个例子 -
这个问题并不复杂,但不容易找到一个解析表达式。 这个问题并不复杂,但不容易找到一个解析表达式。 而用模拟的方法求解却可以有满意的结果。 而用模拟的方法求解却可以有满意的结果。
一个例子 -建模 下面我们给出这个问题的模拟程序。 我们关心的是一次碰撞后,中子在x轴方 向行进了多少,所以行进方向是正负θ的 结果是一样的,我们就只考虑θ是正的情 形。由于中子运行的方向θ是随机的,我 们用计算机抽取在0到π间均衡分布的随 机数,模拟1000000个中子在铅墙里行 进的情形,看看这些中子与铅原子碰撞7 次后,有多少超过了铅墙的右端。
【分享】一些共享软件 (JEMS etc.)
【分享】一些共享软件(JEMS etc.)看到有同仁求模拟软件如JEMS。
手上正好有去年欧洲电镜会发布的共享软件列表,分享一下。
(不记得有人发过没有??)这里的JEMS 应该是学生共享版,我没有怎么测试因为我有别的软件。
但是我如果没有记错的话是不需要注册也没有限制的。
软件列表:(下载地址对应编号在下边找)CASINO (by D. Drouin) [4]monte CArlo SImulation of electroN trajectory in sOlidsCM Alignment Help (by M. T. Otten) [5]program for step-by-step alignment of Philips CM microscopes(good help function with basics on electronoptics)Crystal (by M. T. Otten) [5]program for performing simple crystallographic calculationsCTF Explorer (by M.V. Sidorov) [6]allows to calculate the Phase Contrast Transfer Function of a TEMDigital Micrograph (by Gatan) [7] advanced program for image and EELS analysisEELS Model (by J. Verbeeck) [8]software to quantify EEL spectra by using modelfittingElectron Direct Methods (by L. Marks & R. Kilaas) [9]set of programs to combine various aspects of image processing andmanipulation of HRTEM images and diffraction patterns as well as direct methodsImageJ (by W. Rasband) [10] open source image processing and analysisJava Electron Crystallography Package (by X.Z. Li) [11] stereographic projection, simulation and analysis of electrondiffraction patternsJEMS Student Edition (by P. Stadelmann) [12]the swiss army knife for simulation of HRTEM images and diffractionpatternsMonte Carlo Simulations of electron-solid interactions (by D. Joy) [13]introduction to Monte Carlo simulation of electron transport in solidsNCEMSS (by R. Kilaas) [9]HRTEM image and diffraction pattern simulation on the basis of themulti-slice algorithmOff-line CBED Thickness (by M. T. Otten) [5]program for calculating specimen thickness from convergent beamelectron diffraction patternsPowder Cell (by W. Kraus, G. Nolze) [14]displays crystal structures and calculates (xray) powder diagrams and d-spacingsProcess Diffraction (by J. Labar) [15]allows to obtain quantitative structural information from selected area electron diffraction patternsSpace Group Explorer (by Calidris) [16]gives equivalent positions in real and reciprocal space, the symmetry of the diffraction pattern,and information about systematic absences and enhancements. It alsogives phase relationships of the Fourier terms, and seminvariant vectorsVESTA (by K. Momma, F. Izumi) [17] program for displaying crystal structures withco-ordination polyhedra etc. (excellent graphics!)XVis (by O. Yefanov) [18]an educational open-source program for demonstration of reciprocal-space construction and diffraction principles 下载地址:4.herbrooke.ca/casino/index.html5. M. T. Otten, private communication6. http://clik.to/ctfexplorer7. /8. http://webh01.ua.ac.be/eelsmod/eelsmodel.htm9. /edm/10. /ij/11. /CMRAcfem/XZLI/programs.htm12.http://cimewww.epfl.ch/people/stadelmann/jemsSE/jemsS Ev3_2710u2008.htm13. /~srcutk/htm/simulati.htm14.http://www.bam.de/de/service/publikationen/powder_cell_a .htm15. http://www.mfa.kfki.hu/~labar/ProcDif.htm16. /archive.html17. http://www.geocities.jp/kmo_mma/crystal/en/vesta.html18. .ua/xvis.html19. http://www.jonelo.de/java/nc/。
数学建模专题三 Monte Carlo模拟
2019/5/18
Lxy, China Jiliang Universty
16
结果比较
理论计算和模拟结果的比较
分类 项目
无效射击
有效射击
数学建模专题三 -Monte Carlo模拟
平均值
模拟 理论
0.65 0.75
0.35 0.25
0.5 0.33
虽然模拟结果与理论计算不完全一致,但它却能更加真实地表 达实际战斗动态过程.
x=randperm(6); y=x(1); switch y
Lxy, China Jiliang Universty
10
问题分析
数学建模专题三 -Monte Carlo模拟
需要模拟出以下两件事:
[1] 观察所对目标的指示正确与否 模拟试验有两种结果,每一种结果出现的概率都是1/2. 因此,可用投掷一枚硬币的方式予以确定,当硬币出现正面时为
指示正确,反之为不正确.
4
举例
数学建模专题三 -Monte Carlo模拟
Buffon投针实验
1768年,法国数学家Comte de Buffon利用投针实验估计的值
2019/5/18
L
d
p
2L d
Lxy, China Jiliang Universty
5
Solution
数学建模专题三 -Monte Carlo模拟
... ...
2019/5/18
Lxy, China Jiliang Universty
19
Matlab中的取整函数
数学建模专题三 -Monte Carlo模拟
fix(x) : 截尾取整,直接将小数部分舍去 floor(x) : 不超过 x 的最大整数 ceil(x) : 不小于 x 的最小整数 round(x) : 四舍五入取整
Monte Carlo Simulations of the Random-Field Ising Model
a r X i v :c o n d -m a t /0009228v 1 [c o n d -m a t .d i s -n n ] 14 S e p 2000Monte Carlo Simulations of the Random-Field Ising ModelW.C.Barber and D.P.BelangerDepartment of Physics,University of California,Santa Cruz,CA 95064,USAIsing Monte Carlo simulations of the random-field Ising system Fe 0.80Zn 0.20F 2are presented for H =10T.The specific heat critical behavior is consistent with α≈0and the staggered magnetization with β≈0.25±0.03.It has recently been shown experimentally [1]and through Monte Carlo (MC)simulations [2]that the three dimensional (d =3)dilute,anisotropic antiferromagnet Fe x Zn 1−x F 2in an applied uniform field exhibits the equilibrium critical behavior of the random-field Ising model (RFIM)[3]only for magnetic concentrations x >0.75.Although there is some agreement between previous MC and equilibrium experimental data,particularly the staggered susceptibility critical exponent,where γ=1.7±0.2for MC [4]and γ=1.58±0.08for experiment [1],and the correlation length critical exponent,where ν=1.1±0.2for MC [4]and ν=0.88±0.05for experiment [1],the experimental value [5]of the specific heat exponent,α=0.00±0.02,disagrees substantially with the simulation result [4]α=−0.5±0.2.The order parameter exponent,β=0.00±0.05from simulations [4],has yet to be measured experimentally.The MC exponents violate the Rushbrooke scaling inequality 2β+γ+α≥2,indicating possible inconsistencies.The previous MC studies employed finite scaling on ferromagnetic lattices of sizes L ×L ×L ,with L ≤16.Simulations were made over many random-field configurations and equilibrium was ensured by insisting that different starting configurations yielded consistent results at each temperature.In the present MC study,we have explored a much larger antiferromagnetic lattice and modeled our simulations closely after Fe 1−x Zn x F 2and the thermal cycling procedures used in experiments.Our large lattice size prevented the averaging over many random-field configurations,though the results obtained for a few different configurations yielded consistent results.We determined the staggered magnetization,M s ,and C m versus T .The resulting C m more closely mimics the symmetric,nearly logarithmic C m peak of the experiments [5]than the nondivergent cusp found in the earlier MC studies.In addition,we find β=0.25±0.03,in disagreement with the previous MC studies.The body-centered-tetragonal magnetic lattice of Fe 0.80Zn 0.20F 2is modeled as two cubic sub-lattices delineated as one-dimensional arrays bit coded to allow for a very large lattice size,2L ×L ×L with L =128,corresponding to 3.4×106spins.Periodic boundary conditions are imposed.The dilute MC Ising Hamiltonian is H =J 2 <ij>ǫi ǫj S i S j −h i ǫi S i (1)where S i =±2and ǫi =1if site i is occupied and zero if not,J 2=3.17K and h =8.73K.This approximates the experimental system which has one dominant Heisenberg exchange interaction,J 2,and a large single-ion anisotropy.The very small,frustrating interactions,J 1and J 3,are not included.The MC value for J 2is 0.60times that of FeF 2so that T c (0)corresponds roughly tothat of the experimental system.The value of h is chosen to have roughly the same effect as a field H =10T in the real system,as determined by the fields at which low temperature spin flips occur.This field also yields a shift T c (0)−T c (H )consistent with H =10T in the real system [6].Henceforth we refer to the applied uniform field as H =10T.For H =0,the sample is cooled to low temperatures in steps of 0.01K while magnetic sites are randomly visited an average of N times,where 2000<N <5000,and flipped with a probability given by the metropolis algorithm.Similarly,the sample is heated from an ordered state to above the transition.No hysteresis is observed at H =0using these two procedures.For H >0,two thermal cycling procedures are used to mimic those of the experiments.Each site is visited 5000<N <10000times per 0.01K temperature step.For zero-field cooling (ZFC),the sample is1started at H=0in a well ordered state(in experiments this state is prepared by cooling in H=0), thefield is subsequently applied,and the sample is heated through T c(H).Infield-cooling(FC),the sample is cooled with H applied.We observe no significant hysteresis with these two procedures, consistent with the experiments.M s and C m are calculated for each temperature.The simulations are performed on Linux/Gnu computers with CPU speeds between350to450MHz.Individual runs with L=128at5000MC steps per spin and covering10K in T typically take one week of CPU time.We have not seen any significant dependence on N in the range studied.Figure1shows C m versus T for L=128and N=5000for H=0and for ZFC and FC at H=10T.Each point represents a point-by-point derivative of the energy which is itself averaged over0.1K intervals.The behavior is very similar to that observed in birefringence and pulsed heat experiments[5].Namely,the H=0behavior exhibits the asymmetric cusp(α<0)characteristic of the random-exchange Ising model and,for H>0,a much more symmetric peak near T c(H) consistent with the symmetric,nearly logarithmic divergence.Previous MC studies employingfinite size scaling did not yield this behavior.Figure2shows the ZFC M s versus T−T c for L=128and N=5000for H=0and H=10T. Fits of the data for various ranges of|t|within10−3<|t|<10−1,yield the critical order-parameter exponentβ=0.35±0.04for H=0(REIM)andβ=0.25±0.03at H=10T(RFIM).The T c(H) values used in thefits were constrained by thefits to C m(H)To demonstrate that the results of the simulations are close to equilibrium,we did a simulation just below the transition for L=128,H=10T,and T=60.5.One lattice was started fully ordered,another fully ordered but with the sublattices reversed,and one randomly ordered.All three lattices converged to the same energy and M s within expectedfluctuations after5000steps per spin.Usingβ=0.25±0.03from MC andα=0.02±0.02andγ=1.58±0.08from experiments, we obtain2β+γ+α=2.08±0.14,which is consistent with the Rushbrooke scaling relation as an equality.Further studies will be needed to understand why the MC simulations with large an-tiferromagnetic lattices and thermal cycling yield different results than the earlier ferromagnetic MC simulations withfinite scaling analyses[4].For simulations of RFIM critical behavior employ-ing dilute antiferromagnets,the magnetic concentration should be kept well above the percolation threshold concentration for vacancies.This work has been supported by the Department of Energy Grant No.DE-FG03-87ER45324.FIG.1.C m vs.T for H=0and for ZFC(triangles)and FC(inverted triangles)at10T with L=128 and x=0.80.Note the symmetric peak for H=10T.The curves arefits to the data withα=−0.09and 0.00for the H=0and H=10T cases,respectively.FIG.2.M s vs.T−T c for H=0and ZFC at H=10T with L=128and x=0.80.The curves arefits to the data withβ=0.35and0.25for the H=0and H=10T cases,respectively.3。
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N (m) M(n)
:= :=
fn fm
: :
HHmmnn
6= 0g be the set of noise 6= 0g be the set of checks
symbols that participate in that depend on noise symbol
check n.
m.
Let
QiosfammxWnei;saRintahtma, tgneoivafboecerhnattnhh2oeenpGi-nrzFofeobr(roaqm)b.eailntTititoyrhyneoofqinbcuhtaatenhicntekietmdypavQbriiaametiyncnhgiceshscmaekctseiksaontmehtdeatrtoifrtibhsxyeamnHthbcmehonepl cnrwkoobemfaxa.bsiTilssiothcyceoiatnqhtuseaiadtnqesturyieatmdynbtRioxtmalieendns
performance. We present the results of Monte Carlo simulations of the decoding of in nite
LDPC Codes which can be used to obtain good constructions for nite Codes. Our em-
2 Code construction
The codes are de ned in terms of a low density parity check matrix H as follows. We
choose a source block length K, a transmitted block length N and a mean column weight t > 2. The weight of a vector is the number of non-zero components in that vector. We
model. Although the code construction is largely random, we may reduce the probability
of introducing low weight codewords by constructing the weight 2 columns systematically.
using a code of rate R then it is conventional to describe the signal to noise ratio (SNR)
by Eb=N0 = the received
s2=2R bit to
2 and be the
to report this number in decibels sign of the channel output and
Monte Carlo simulations of in nite low density parity check codes over GF(q)
Matthew C. Davey
David J. C. MacKay
March 30, 1998
Abstract
Binary Low Density Parity Check (LDPC) codes have been shown to have near Shan-
non limit performance when decoded using a probabilistic decoding algorithm. The anal-
ogous codes de ned over nite elds GF (q) of order q > 2 show signi cantly improved
0a?l4reastuEltbs=fNor0
the Gaussian
= ?0:05dB.
channel
include
a
rate
1/4
code
with
bit
error
probability
1 Introduction
We consider a class of error correcting codes rst described by Gallager in 1962 1]. These recently rediscovered low density parity check (LDPC) codes are de ned in terms of a sparse parity check matrix and are known to be asymptotically good for all channels with symmetric stationary ergodic noise 2, 3]. Practical decoding of these codes is possible using an approximate belief propagation algorithm and near Shannon limit performance has been reported 4].
Matthew Davey and David MacKay are with the Cavendish Laboratory, Cambridge, United Kingdom. Email: mcdavey@, mackay@
1
Davey and MacKay
2
de ne M = matrix with
(N ? K) to M rows and
Nbectohluemnunms.bWereocfonpsatrriutyctcHhecskuschinthtahte
code. H is a rectangular
the weight of each column
dbiisttorifbtuhteiosnywndercohmooesveetchteorenztr=iesHinx
ewahcherreowx
to is
maximise a sample
the entropy of the from the assumed
corresponding channel noise
as set
1t0hleogli1k0eElihb=oNod0.
We de ne of the nth
Q WnaereqropeeuisrIIamaeennllsesbeGttominohtFtedoaab(rect2yeiatbiolnonse)neesgefsooagn1abffnc0hita:tn==oh.naeorg1yni1Bs?ecbiS==hgCs1ayn11ngm.g=nnan1(biie1oilfss+loxsirneonxdewpaceocp(eh2necssnaaijdsnyte2nsnsjeot=GtfoFbtf2hn)(ne)qo.)liwiskewhebehliriehtersoeyoxndani1ios:ifs:tt:hhtxeheneobnu.iottiOhpseuubtrsiytcomhfoabtfnhotnelhexeclnhmbabionnednaienerllygs.
In section 2 we de ne low density parity check codes and in section 4 we describe the decoding algorithm. Section 5 presents the results of the Monte Carlo simulation and empirical decoding performance is presented in section 5.1.
with rate of at least K=N.
3 Channel models
We consider these codes over the Binary Symmetric Channel (BSC) and the Binary Gaus-
sian Channel with inputs of s and additive noise of variance 2 = 1. If one communicates
TpaorgiItfeyntcehhreaetcrekowcmosdaotefrwixHorfdoasrrewa encoowdtoeuinwlddietdhpeertnihvdeeesntathme(efgoeNrnoeardnaddtotwr, imtthhaitssrmihxaaulslsesirnmMgalG.l aSpuorsoHsbiaadnbeieliltniyme)sinHaatciioosdnae.
4 Decoding algorithm
We transmit a vector t which is received as r = t + n where n is a sample from the
channel noise distribution. An instance of the decoding problem requires nding the most
a generalisation of the approximate belief propagation algorithm 6] used by Gallager 1]
and MacKay and We will refer
tNoeaellem3,e4n,ts2].ofTxheacsonmopisleexistyymobfodlsecaonddineglesmcaelnestsasofNztqa2spcehreictkesr.atiLoent.