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研究背景：  大數據應用的多樣化  需要的計算模型、數據模型多樣化；  目前每類模型需要單獨的開源系統來支持（如HDFS、HBase、Neo4j、MongoDB，Flink，Spark，Tensorflow等）。  多系統導致大數據分析平臺非常復雜、效率低下。 研究目標： 研究和開發面向新型多計算模型融合架構的、高時效、可擴展的新 一代大數據分析支撐系統與工具平臺FAST（Fusion-Architecture, Scalable, Time-efficient big data analysis platform）。 針對目前大數據分析平臺復雜、效率低下的痛點，該系統具有三個  方面的優勢：首先，這套系統采用融合架構，一方面實現關系、圖、鍵  值、文檔等多種數據模型的高效融合，另一方面實現批處理計算、流計  算的深度融合，并可以通過SQL擴展語言來進行多模型的統一查詢，實現高效的跨模型查詢。其次，對于復雜系統來說，時效性非常重要，這  套系統采用融合架構提高效率是實現高時效的基礎，更重要的是，我們  對大數據分析從數據到用戶進行了端到端的全棧時效優化。最后，對于  大數據應用來說，系統擴展性非常重要，本系統在資源層、存儲層和計  算層進行了全面的擴展性優化。下面在融合架構、高時效和可擴展這三  個方面，分別詳細介紹FAST系統的三個主要亮點。 融合架構 FAST系統的第一個亮點是融合架構，我們在技術方面的創新主要包  括多數據模型融合和多計算模型融合兩方面。 多數據模型融合： 設計和研發了多模型數據管理與查詢引擎，支持關系、圖、鍵值、  文檔等多種數據模型，實現了查詢解析、查詢優化、元數據管理、數據  分布等功能，將多種數據模型進行統一管理和深度融合。同時擴展了SQL語言，通過統一的查詢接口支持對關系、鍵值、圖、文檔等數據進行獨立訪問或者跨模型查詢。 經過試驗，多模型數據融合查詢，比Spark 2.3.4的查詢時間能平均減少70.7%。目前spark等現有系統還需要手工編程方式來實現跨模型查 詢，所以FAST系統在易用性上也表現良好，降低使用門檻，提高開發效率。 多計算模型融合： 在計算層實現了最常見的批處理計算和流計算深度融合，批流融合的核心方法是在系統內部實現批和流的統一表達，批是對有限數據集  的運算，流是對無限數據流的計算，我們設計了UCollection結構對批和  流數據進行統一表達，通過識別的bounded標志，來確定是批、流、或批流融合。有了統一表達，可以開展一系列融合優化來提升系統性能。 并且對上通過Unified API統一用戶的批、流接口，實現二者在編程范式上的統一表達。對于批流混合的計算，融合架構系統的查詢延遲比Flink 1.4.2能減少57%，吞吐量平均可以提升到6.72倍。 高時效 FAST系統的第二個亮點是高時效，即縮短大數據分析的時間消耗，  提高效率。由于大數據分析平臺是一個非常復雜的系統，為了做到高時效，系統不能存在性能短板，因此需要對大數據分析的整個過程進行端到端的全棧時效優化。如圖中所示，自下而上，需要在多模態存儲、批流融合、機器學習、人工操作各層都進行優化。 對于多模態存儲，面向應用負載和異構硬件特征進行自適應優化； 對于批流融合計算，在統一表達基礎上，進行系列融合優化技術， 包括DAG優化、迭代優化、部署優化、操作符優化等； 在機器學習層面，進行模型優化、消息優化、梯度優化、概率優化 等來提高時效； 而且我們也考慮到大數據分析過程中用戶人工操作的時效性問題，  通過智能地進行大數據分析方法和模型的推薦，來縮減人工操作的  時間。 可擴展 FAST系統的第三個亮點是可擴展，由于大數據應用規模很大，數據增速快，對系統可擴展性的要求非常高，為此我們在系統的資源層、  存儲層和計算層進行了全面的擴展性優化。 在資源層，系統都部署在云計算的虛擬化資源之上，利用了云計算資源的彈性機制進行系統擴展。并在系統中實現了可伸縮調整模塊，  能實時監控軟硬件系統的狀態，按照應用需求來自適應地進行彈性伸縮。 在存儲層，分布式存儲系統擴展性的關鍵在于分布式共識和一致性 協議（Raft），因此提出了KV-Raft、vRaft等進行Raft的擴展優化。 在計算層，我們擴展了機器學習模型的參數規模，使系統可以支持  到百億級別的超大規模機器學習模型訓練，并且性能方面有明顯提  升。 亮點成果： 融合架構大數據分析平臺目前已經在阿里巴巴雙十一進行示范應用。  從2020年11月10日至11月16日一周的時間，在阿里的生產環境中，研發 的系統一直連續穩定運行，基于淘寶和天貓的實際用戶信息進行大數據 分析，綜合運用了本系統的存儲、計算、機器學習等多個模塊的能力， 累計進行了184億件商品推薦。 同時在雙十一期間，基于智能交互向導技術，也面向電子商務應用  的賣家提供了“生意參謀”應用，基于大數據分析，幫助賣家分析產品  銷量變化的原因，以及促銷的有效手段等。

本發明涉及膦酸鹽阻垢緩蝕劑的離子色譜分離分析方法，特別涉及等度分離非抑制電導檢測的膦酸鹽阻垢緩蝕劑的離子色譜分離分析方法。包括以下步驟：基線測繪、進樣和離子交換、洗脫、非抑制電導檢測分析；本發明對三種常用膦酸鹽阻垢緩蝕劑能進行良好的分離分析，保留時間、峰高、峰面積的相對標準偏差均小于4％，工藝流程大為簡化，本方法可用于膦酸鹽阻垢緩蝕劑含量的檢測，為也可同時檢測實際樣品的純度。

分子生物學是研究生物大分子結構與功能的一門學科,而分子的大小、密度、含量及圖象比較分析是分子生物學研究中的重要內容，如對基因密碼DNA進行限制性內切酶解片斷長度多態性分析（簡稱RFLP）和聚合酶鏈反應（簡稱PCR）對DNA分子上的基因不同長度的特征性片段進行擴增分析，蛋白質和DNA、RNA分子、多糖分子及其它生物大分子的經凝膠電泳和熒光染色或其他方法染色后，在紫外透射分析儀和其他光譜下可顯示出不同圖象位置格局和密度，是生物學科研工作和臨床疾病診斷的重要依據。以往對這些不同分子的分析主要是憑人眼目測，欠客觀性，人為因素所造成的誤差較大，且難以保存這些結果的原始圖象。我們將分子生物學技術與計算機技術結合，研制出多媒體分子生物學圖象分析系統。本分析系統由PⅡ350以上的微機和CCD(CHARGE COUPLED DEVICE)攝像機,圖象卡,紫外透射分析儀,日光源,掃描儀,彩色噴墨打印機,電源轉換器, 分子生物學圖象分析專用軟件系統(BioComputAnasis1.0a)等部分組成。 該分子生物學圖象分析系統可以對生物大分子電泳圖象進行密度定量、分子大小測定、標注、掃描、圖象融合比較,存儲、編輯和打印，便于檢索，為科研和臨床圖象采集和數據分析提供了強有力的系統,使得醫學診斷和生物科研圖象的多功能分析成為可能。經臨床和分子生物學實驗應用表明,該系統定量準確，分析可靠，速度快，能儲存大量信息，便于檢索和信息處理?？梢源蛴〔噬掌徒Y果報告，非常方便。這必將代替以往其他傳統落后的實驗方式和分析報告方式。對分子量進行多次實際測定,總誤差率<+1%,對密度含量進行實際測定結果表明誤差率<+5%,該系統操作簡單,是分子生物學和基因工程基礎研究、臨床分子診斷及基因診斷重要的儀器和換代產品,為科研和臨床數據采集分析提供了極大的方便。

光纖共聚焦顯微光譜與成像裝置是將光纖共聚焦光譜分析技術和顯微光學成像技術相融合的細胞檢測裝置，此裝置能夠同時獲得被測細胞的形態結構信息和反映細胞形態和成分特性的光譜信息，得到被測細胞定性、定量、定位的綜合分析信息。 光纖共聚焦顯微光譜與成像裝置包括光源照明系統、光纖共聚焦光譜分析系統、顯微成像和定位系統、數據分析系統，照明光源系統給光纖共聚焦光譜分析系統提供光源；光纖共聚焦光譜分析系統傳輸照明光照射細胞，開接收攜帶細胞信息的背向散射的光信號，獲取光譜信息進入數據分析系統分析；顯微成像和定位系統由照明系統照明，獲得反映細胞形態和結構的圖像信息進入數據分析系統；數據分析系統同時獲取被測細胞的顯微圖像和反映細胞形態和成分特性的光譜信息。 光纖共聚焦顯微光譜與成像裝置結合光纖共聚焦技術、后向散射光譜分析技術和顯微成像技術，提出了適用于同時獲取特定細胞的顯微圖像和光譜信息的細胞檢測裝置，能夠實時的獲取細胞的綜合信息。這就解決了目前技術不能夠在細胞水平上獲取特定位置的組織形態信息和光譜信息的技術問題。對于癌癥除檢測癌變細胞的顯微形態信息外，同時獲取相應細胞生化成分的光譜，光譜信息中既包括了形態變化對光的散射特性變化，也包括了細胞中成分變化導致的光吸收特性的變化信息，結合這兩種檢測技術的細胞分析裝置，能及時發現細胞的早期癌變，以便對癌癥實施全面而及時的診斷。而且，當前顯微成像技術和CCD光譜技術都是比較成熟的檢測技術，且CCD光譜技術可以進行實時分析，所以，本發明提供的裝置利用現有先進技術，大大提高癌變細胞的檢測精度，同時可以大大降低檢測成本。

可以量產/n油酸和硬脂酸在工業油脂的生產中有著廣泛的用途，是合成工業用潤滑劑、表面活性劑等工業產品的主要原料。目前較為先進的方法有水媒法，該法將混合脂肪酸放入刮板式熱交換器中冷卻，形成脂肪酸結晶糊，加入十二烷基磺酸鈉鹽類浸濕劑并充分混合，再加入硫酸鎂類的電解質水溶液。浸濕劑選擇性地浸潤飽和酸的結晶體，并把晶體周圍的液體酸溶解，在飽和酸晶體周圍形成一層水膜，用離心機分離混合物，得到輕油組分含不飽和脂肪酸和較重組分的飽和固態脂肪酸。分別加熱輕、重兩組分，使脂肪酸與含浸潤劑的水溶液分離，干燥后得到相應的脂肪酸，即硬脂酸和油酸。該工藝克服了精餾分離需高真空和能耗高的缺點，使生產成本大大降低。

成果介紹項目開發一種基于解卷積算法的細胞類型分析的便攜式多用途醫療設備——阿爾法細胞分析儀，該設備只通過一組基因的表達水平檢測，即可判定樣本中所有細胞類型及豐度。技術創新點及參數儀器通過預先構建好的不同組織主要細胞類型的參考表達譜，結合解卷積模型來預測組織或血液樣本中的細胞組分，并利用已訓練好的疾病預測模型可進一步進行臨床診斷?？煽焖?、準確、低成本地識別各類組織的細胞類型和豐度，單個樣本的數據分析可以在 ~20min 內完成，具有極高的分析效率。目前已完成組織特異芯片和細胞類型識別算法以及單片機的設計方案。市場前景本項目可與醫院、科研院所、第三方檢測公司達成合作，接受投資。

系統軟件使用了多項當前國際上最新的計算機開發技術，包括COM plus技術、基于UDP協議的遠程通訊技術、ADO數據訪問核心技術、GIS技術、TTS語言引擎技術、MSAGENT技術，以及虛擬儀器組態技術、WINDOWS SDK編程技術等。軟件引入了面向仿真、工業自動化、虛擬儀器儀表等數據圖形領域的圖形儀表組件，包括實時和歷史趨勢圖曲線等，使軟件具有逼真的人機界面，很強的實時數據處理能力。軟件可以允許用戶自行添加管轄區域列表和嵌入GIS地圖，以及監控企業的廠貌圖和設施圖，從而系統軟件更富有地方特色和滿足個性化需求。軟件還創造性地引入了具有當前國際先進水平的TTS(Text To Speech)語音技術，實現中、英文語音報警。軟件界面還引用了Windows XP配色方案，提供多種SKIN更換功能；而MSAGENT的人性化動作配合報警進程，使軟件充分體現“科技以人為本”的設計理念，使軟件界面更加生動、突出。軟件特別在GIS系統中，設計了“放大鏡”功能，使瀏覽地理信息更加清晰。軟件全部使用自主開發、設計的24位真彩色，擁有自主知識產權的ICO圖標和自行開發的通信系統。系統設計了“讀實時數據”等10條命令字通信格式，通過發送命令字方式與現場污染治理設施運行記錄儀進行通信。 系統通過“YSC-Ⅲ型污染治理設施運行記錄儀”、PSTN城市公共電話網絡，實時在線監測企業污水排放數據和污染治理設施的運行狀況；上傳歷史數據，并存入數據庫，以供查詢、生成報表和打印。系統能自動監測企業超標排放報警信號，自動打開報警系統軟件，并接收企業污水排放報警數據。同時，迅速啟動GIS系統，標出報警企業的地理位置和詳細地理信息，包括企業編碼、企業名稱、企業地址、聯系人和聯系電話，并作為一次報警記錄，記錄在日志文件中，以備查詢。同時系統將該企業的報警數據，包括流量排放數據、COD數據、PH數據，以及污染治理設施運行記錄儀運行狀況等數據記錄在系統的數據庫文檔中。 環保監理部門通過系統實時監測企業的污水排放質量、上傳企業的歷史排放數據、對企業實施立即“反控”和定時“反控”等措施，對超標排放的企業在第一時間掌握超標排放企業的信息(包括地理位置)、超標數據，以便快速、有效地采取相應的措施，對超標排放的企業作出相應的處理，使城市環境污染能得有效的控制。

已有樣品/n養老產業是未來的黃金產業，養老院的常規體檢和快速診斷是一個痛點。基于微流控芯片的體液多參數分析儀滿足了這個需求，市場需求在50 億人民幣以上，目前還沒有同類產品。該成果針對社區醫院和養老院的常規體檢和疾病診斷，開發了于微流控芯片的體液多參數分析儀，更換芯片可以檢測血常規、血生化、尿液、免疫等多個項目。實現一臺儀器檢測多種常見疾病。目前階段性成果或結題成果獲得：專利1 項、SCI 論文11 篇、湖北省自然科

一.項目簡介系統綜合分析方法是河北工業大學劉智勇教授創立的一種全新的節能技術。工業實踐表明，該技術特別適用于石油、化工等行業老廠節能改造。石油、化工行業大都是耗能大戶，且很多企業存在以下問題：? 由于設計缺陷或各種條件變化，現行操作條件與最優條件相距甚遠；? 很多設備在設計時采用的是多年前的設計規范，其設計裕量一般偏大；? 以前人們節能意識淡薄，在很多環節上對節能考慮很少。上述問題造成現有企業能量消耗偏高，對這些企業進行節能改造勢在必行。但是，對上述企業的節能改造必須在高新科技指導下才能取得最大效益。現在流行的“熱夾點分析方法”是非常有效的方法之一。但是，熱夾點技術是20世紀80年代產生的。由于受當時條件限制，該技術只考慮換熱網絡的優化，很少考慮換熱網絡與化工過程的主體（反應與分離過程）的相互影響。所以，熱夾點技術給出的“最優化方案”往往不是真正的最優方案。在很多情況下，熱夾點分析給出的改造方案需要調整換熱網絡或增加換熱面積才能達到一定節能效果。隨著對石油、化工系統各種科學問題的逐步深入研究，特別是計算機模擬與優化技術的發展，我們可以考慮化工過程整體優化問題，也就是說可以把反應、分離的操作條件、換熱網絡、公用工程以及設備裕度等因素綜合考慮得出優化方案。這樣，既可保證過程在全面優化條件下運行，又能充分利用設備裕量。河北工業大學劉智勇教授創立的系統綜合分析方法就是這樣一種新技術。該技術首先對全過程進行模擬，得出與實際過程相吻合的數學模型，然后采用熱夾點技術對換熱網絡進行分析，找出“熱夾點”及“網絡夾點”。在上述工作基礎上，結合過程具體特性，對換熱網絡及整個系統進行全面分析及優化，從而得出最優化解決方案。在考慮節能方案時，不僅考慮過程優化，同時考慮現有設備對過程的制約以及設備裕度等因素對耗能的影響。顯然，這樣得出的節能方案比傳統熱夾點技術得出的方案更好。系統綜合分析方法在解決問題時分兩步進行。第一步，提出“設備零投資”方案。由于現有很多企業設備裕量偏大，如果充分利用這些裕量，經常可以達到一定的節能效果。換句話說，該方案是在充分利用現有設備的裕量條件下優化現有操作條件。這樣做有兩個好處：沒有設備投資、無需停車。在“設備零投資”節能方案基礎上，結合熱夾點分析方法，增加換熱器或調整換熱網絡，可以得出效益更大的節能方案。我們稱之為“增加設備或調整設備方案”。上述兩個方案有各自的優點。“設備零投資”方案無需對設備進行大的改造，甚至無需任何改造投資費用，可以在不停車情況下進行，所以有其獨到的優點。工廠無需等到大修，即可通過“設備零投資”方案取得一定節能效果。在大修時采用“增加設備或調整設備方案”可望取得更大的節能效果。應用實例：燕山石化煉油廠潤滑油生產車間酮苯脫蠟溶劑回收裝置能耗很高，擬投資600萬元對該系統進行改造。我們采用系統綜合分析方法對該裝置進行了全面分析，找出了能耗高的根本原因，提出了一套“設備零投資”節能方案。按照該方案，廠方無需任何設備投資，即可達到很好的節能效果。廠方采用了我們的方案。工業實踐表明，該裝置節約蒸汽達25%，每年可節約費用260萬，同時節省了600萬元設備投資。隨后，我們又對該公司其它四套溶劑回收系統（上述系統采用蒸汽加熱，這四套系統采用加熱爐加熱）進行了分析，提出了新的“設備零投資”節能方案，這些方案仍然無需設備投資。結果節約燃料達10%。四套裝置每年可節約燃料費用400萬元左右。另外，該技術已經在大慶石化、大連石化得到應用并取得很好的節能效益。從應用實例可知，系統綜合分析方法具有以下特點：投資少（甚至是設備零投資）、見效快、設備及換熱網絡改動小（甚至無需改動）、無需停車等優點。二.市場前景我國化工企業能耗很高，節約能源不僅給企業帶來很好的經濟效益，也將對減少廢氣及CO2排放，有很好的社會效益。市場前景廣闊。三.規模與投資本技術適用于比較大的企業。采用本技術，投資很少，見效很快。四.生產設備如前所述，采用本技術，在應用本技術的第一階段，工廠無需設備投資。五.效益分析對中石油、中石化等特大型企業的應用表明，采用本技術，在設備零投資前提下，可以得到10%左右的節能效益。對其它技術力量比較薄弱的企業，由于其技術及設備比較落后，采用本技術進行節能改造，節能效益將更為明顯。六.合作方式以節能效益分成方式進行合作，也可以雙方共同協商其它合理方式。七.其他八.圖片大慶石化公司煉油廠采用本技術進行節能改造的情況說明：項目負責人：劉智勇所屬學院：化工學院，河北工業大學聯系電話：13132559169,022-60202047郵箱：liuzhiyong@hebut.edu.cn, liuzy56@hotmail.com