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1、玉林师范学院重点实验室哺育基地论证会复杂系统优化与大规模图数据解决实验室报告人：朱晓姝12月13日目录一、哺育基地的建设根据(链接)二、哺育基地研究方向与研究内容(链接）三、实验室既有研究工作基本、水平（链接)四、实验室人才队伍状况（链接)五、哺育基地的发展规划(链接）一、哺育基地的建设根据1、哺育基地建设的重要性(拟解决的科学问题)复杂系统是具有中档数目基于局部信息做出行动的智能性、自适应性主体的系统。电力系统、生物系统、交通系统、网络通信系统是复杂系统,对系统优化与大规模计算达到高效性、及时性、精确性、完整性的高度统一尚有许多极具挑战的问题需要解决。本实验室拟解决的科学问题:大规模图数据解
2、决优 化基本理论数理模型复 杂 系 统复 杂 系 统电力系统生物系统云平台仿真图 描 述高效计算交通系统电力系统、生物系统、交通系统等复杂系统的系统优化和大规模计算等问题的视角出发，解决复杂系统的数理模型,研究复杂系统的基本理论,研究和设计复杂系统的高效计算,解决与复杂有关的大规模图数据技术等科学问题。(1）大规模优化理论与数值措施及其在电气工程中应用解决电力系统中的优化数学模型建立、大规模优化模型的理论与高效求解措施及其在电气工程优化安全调度和控制中的实时应用等科学问题。（2）生物动力系统与生物信息计算拟解决的科学问题是运用生物动力学、混沌理论和概率记录措施，解决复杂生物系统中的计算问题。例
3、如生物动力学及其在病虫害的控制与避免中的应用,混沌理论与概率记录措施在生物信息计算中的应用。（3）交通流的建模和数值计算交通是一种复杂系统，针对交通拥堵问题,其科学问题在于运用交通流理论和优化措施，揭示交通系统运营的基本规律。例如车辆间互相作用的动力学机制、车辆交通流运动的基本规律和相变特性,行人间互相作用、行人与环境间作用的动力学特性,行人流的非线性规律，信息化环境下混合交通系统运营的基本特性，交通流理论模型和数值计算措施的优化、大规模数值计算技术。(4)大规模图数据解决与生物大分子网络耦合其科学问题在于使用图描述各类复杂系统，在云计算环境下,实现大图分割、图数据分布式存储、路由优化和存储资
4、源定位等大规模的图数据解决技术。、哺育基地建设的必要性(重点论证在区内的不可替代性)本实验室的各研究方向以数学和计算机为基本和工具，研究波及电力、生物、交通、电子信息等产业，这些产业是广西“14+4”千亿元产业。近年来,在复杂电力系统优化、种群系统与生物信息计算、应急交通流,以及与之有关的大规模图数据解决技术等领域，尽管区内某些高校和科研机构对有关内容有所波及,但总的来说，我们觉得本实验室在区内具有如下四大不可替代性：具有高水平完备的复杂系统优化研究团队力量。本实验室固定人员中有专家正高职称8人,副高职称11人,博士学位5人,博士生导师1人。简金宝专家带领的数值优化理论与应用研究团队成果十分丰
5、富，在国内外具有一流水平，可概括为:国内领先，国际先进，学术氛围浓厚,队伍完备,长期紧密合伙，对地方高档人才培养和经济建设发挥了重大作用。生物系统研究团队也获得了丰富的成果,庞国萍专家在种群方面的研究成果独具特色。从事混沌理论与应用研究的刘永建博士也获得了国际领先的科研成果。从事交通流研究郑容森专家,其团队研究成果在区内属于领先和不可取代的地位。本实验室的数理团队都面临着复杂系统的图描述以及大规模计算问题,无论是复杂的电力系统、生物系统还是应急交通流系统都需要“高效性、及时性、精确性、完整性”的数值成果，这需要大规模图数据解决研究团队与高水平复杂系统优化团队的组合，该团队力量在区内是无法取代的
6、。 研究内容和科学问题的前沿性。“大规模优化理论与数值措施及其在电气工程中应用”方向始终处在研究的国际前沿。运用生物动力系统、混沌理论和概率记录措施摸索生物系统和生物信息的计算,应用交通流理论探讨都市交通阻塞的解决措施，这些都是国际前沿问题。基于云计算的大规模图数据解决是一种新的研究方向,目前尚未发现区内高校科研人员波及该方向的研究信息或成果。在应用上,目前我区致病菌宿主蛋白质互相作用研究仍处在数据挖掘及知识发现的初步阶段,同步该领域国内外许多研究措施和理论还很不完善，致病菌宿主复杂的生物学问题至今未能找到相应的计算手段和措施进行研究。 四个研究方向既相对独立，又紧密联系，其研究互相推动、互相
7、增进。本实验室的四个方向以复杂系统优化与大规模数值计算紧密联系着。但是，由于研究对象不同,因此彼此之间又互相独立。正由于这种互相联系和相对独立，使得各研究方向互相交叉、互相作用，从而产生有价值的灵感。因此，本实验室处在这样互相增进的科研环境在区内是不可替代的。我们构建的重点实验室不仅对科学研究、学科发展和人才培养等方面有重要作用,且在广西特别是在桂东南地区,类似的省级重点实验室尚属空缺。3、哺育基地建设的可行性(重点论证拟设研究方向及其研究基本与拟解决科学问题的一致性）近年来,各方向的学术带头人都带领团队在各自的研究领域上进一步开展研究，带获得了丰硕的研究成果，团队的研究基本与拟解决的问题是一
8、致的，足以支撑重点实验室各研究方向科学研究工作的顺利开展。（各方向的研究基本具体见下述的研究工作基本、水平）二、哺育基地研究方向与研究内容本实验室结合广西经济建设和社会发展中极需要解决的一系列重大科学理论和核心技术问题，坚持走“理论层面：数理模型理论与措施技术层面:大规模图数据解决技术实践层面:复杂系统工程中的大规模计算”技术路线。沿着这一线路,从 “数理模型理论与措施”、“大规模图数据解决技术”、“复杂系统工程中的大规模计算”三大方面研究,分四个方向“大规模优化理论与数值措施及其在电气工程中应用”、“生物动力系统与生物信息计算方向”、“ 交通流的建模和数值计算”、“大规模图数据解决与生物大分
9、子网络耦合” 研究,力求在这四个重要方向的前沿基本理论、措施与应用研究上有所突破，产生高水平、具有国际影响的研究和应用成果，为国家和广西的电子信息产业的迅速发展提供先进的技术支撑。大规模优化理论与数值措施及其在电气工程中应用大规模图数据解决技术技术层面实践层面数理模型理论与措施理论层面生物动力系统与生物信息计算交通流的建模和数值计算复杂系统工程中大规模计算大规模图数据解决与生物大分子网络耦合研究方向关联图(1)大规模优化理论与数值措施及其在电气工程中应用最优化理论的研究研究极大极小优化、半无限规划、锥优化、均衡约束优化、非光滑优化等特殊优化问题的最优性条件、约束规格及对偶理论。大规模优化数值措
10、施的研究对大规模优化问题,克服既有措施收敛速度慢,计算成本高,计算时间长和理论分析假设条件强等缺陷，创立一批新型、高效的数值措施:序列二次规划（SP)、序列二次约束二次规划（SQCQP)等。此外,还将分析新措施的理论收敛性和复杂度，进行大量的数值模拟实验,验证算法的有效性，并制成计算机软件包,以供实际应用。电气工程应用研究机组组合，最优潮流及动态最优潮流,水火联合调度及含风电场的发电商优化调度等问题，将基于最优化理论和数值措施,针对这些问题研发出迅速高效的求解算法。其科学问题在于针对问题的实际构造,选用恰当的优化算法思想,进行二次设计再创新，以及达到适时、高效、高精度的计算效果。（2）生物动力
11、系统与生物信息计算生物动力学及其在病虫害的控制与避免中的应用。针对广西香蕉叶部病虫害防治问题，运用田间调查措施收集数据，建立微生物和病毒的数学模型,通过计算机模拟与计算，拟定模型的参数，给出动力学性质;通过对生物数学模型的求解,给出符合生态对策的、有效安全的防治方略,例如喷药次数、时间间隔、药物浓度等,从而将病虫害控制在经济阈值之下。混沌理论与概率记录措施在生物信息计算中的应用。目前，许多生物系统尚未建立有模型或者没有比较精确的混沌模型，通过建立混沌模型，定量描述生物系统以揭示生物系统信息。应用概率记录措施,对遗传基因的频率建立马尔科夫链的数学模型,描述群体随机交配的遗传基因过程,对生物蛋白质
12、序列进行预测和基因辨认。(3)交通流的建模和数值计算车辆间互相作用的动力学机制、车辆交通流运动的基本规律和相变特性。通过建立可以描述实际交通行为的交通流模型,寻找交通运动的基本规律,揭示交通流相变的特性和拥堵产生的机理。行人间互相作用、行人与环境间作用的动力学特性，行人流的非线性规律。信息化环境下混合交通系统运营的基本特性。在信息化环境中，研究符合实际的混合交通网络系统的复杂动力学特性，揭示混合道路交通流、混合网络交通流的非线性特性。交通流理论模型和数值计算措施的优化、大规模数值计算技术。(4)大规模图数据解决与生物大分子网络耦合云计算环境下大图的分割、图数据的分布式存储系统及查询路由的优化算
13、法和存储资源定位方略。基于云计算的图数据解决仿真平台研究。基于云计算仿真平台的病菌-宿主大分子耦合网络研究与致病过程仿真。三、实验室既有研究工作基本、水平五年来科研成果状况汇总国家级科研项目省级科研项目CI、EI、IP三大检索论文中文核心期刊论文学术专著教材广西自然科学成果奖10项9项1余篇130余篇1部1部二等奖，1项合计:19项科研经费：48.5万元共刊登论文:50余篇本实验室的研究成果总体处在区内领先国内先进水平。五年来承当重要项目一览表(省级及以上,共19项)序号项目名称来源负责人经费(万元)起止时间1几类特殊优化问题的数值措施研究国家自然科学基金 (1127108,面上项目)简金宝6
14、.-.122环境和市场风险因素下火力发电商经济优化调度模型与措施研究国家自然科学基金(710100，管理科学部)简金宝225.01123可行与强次可行方向法研究及其在最优潮流中的应用国家自然科学基金(1077040，数理科学部)简金宝201-124非线性极大极小问题的有效算法及其应用研究国家自然科学基金 （1150，面上项目)王福胜简金宝4601.125广西香蕉叶部病虫害防治方略的数学研究国家自然科学基金（161052)庞国萍5201-.126Lorez-like系统族的等价性和混沌吸引子几何构造国家自然科学基金(16051)刘永建8.0-.127复杂环境下行人应急疏散的元胞自动机模型和特性研究国家自然科学基金 (11)郑容森5.0-.128混合交通流元胞自动机模型和相变研究国家自然科学基金（16）郑容森20.0-.129元胞自动机在交通流和颗粒流研究中的应用国家自然科学基金(114700)韦艳芳15.0-.1210异常值诊断措施在记录数据质量分析中的应用研究国家记录局（LY02）欧诗德自筹.1-.1约束优化高效数值措施及其在电力系统经济调度中的应用研究广西自然科学基金（XNSFD0022，重点项目）简金宝18.05-041约束最优化新型内点算法及其在最优潮流中的应用广西自然科学基金(0832052）简金宝.05-.013种群资源优化管理的数
