芯片及网络设计中的图优化问题研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11871280
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    53.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0409.图论及其应用
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Chip design and related network science issues are very attractive areas of application for graph theory and combinatorial optimization. In fact, all the classical combinatorial optimization problems and some newly proposed problems are all sub-problems. Due to the rapid development of technologies and important theoretical research, it has become increasingly meaningful to apply the combinatorial optimization randomized algorithms in graph optimization to VLSI in the past few decades. It is hard to imagine how importnoant mathematics is, especially the combinatorial optimization problems over graph apply to almost all parts of VLSI and related network design. The project research has a background of the times, and has been rapid development in recent decades. Due to the increasing integration of the chip, which also means that in the process of chip design we need to deal with the increasing amount of data, how to deal with massive data is a very challenging issue in information science that requires multidisciplinary techniques such as nonlinear combinatorial optimization and computational mathematics. We have selected some hot and difficult issues in the field at present which have important theoretical and practical values ​​for further research. We will use mathematical methods to investigate some graph problems of optimization related to network design in chip design process. We hope that the research on each topic will get substantive development which can cultivate a higher level of reserve youth power for our country in this field and produce practical influence and utility in the application field.
芯片设计和相关网络科学问题是图论与组合优化非常引人入胜的应用领域。实际上所有经典的图上组合优化问题和一些新提出的问题,都是它的子问题。由于高速发展的技术和重要理论的不断突破,在过去的几十年间,将图优化中的组合优化随机算法运用到VLSI已经变得越来越有意义。很难想象数学是多么的重要,特别是图上组合优化问题适用于VLSI及相关网络设计中的大部分问题。项目研究的问题具有时代背景,由于芯片集成度越来越大,这也意味着在设计芯片的过程中需要处理的数据量也逐渐增加,如何处理海量的数据也是信息科学中具有挑战性的问题,在本课题研究中特别需要结合非线性组合优化和计算数学等多学科的技术。我们选取了当前该领域的一些热点和难点问题,围绕芯片设计流程中与网络设计相关的若干图优化问题运用数学手段深入研究,希望在理论和方法上取得较大突破,为我国在此领域的发展培养更多高水平的年轻研究人才,并在应用领域产生实际的影响和效用。

结项摘要

在信息网络时代与信息网络相关的超大规模图优化问题不断涌现,迄今为止,随着算法、算力的非连续创新突破,以及5G、云计算等基础设施的迅猛发展与逐步完善,信息网络技术正逐渐成为新一代通用技术,是推动经济社会发展的新引擎。与集成电路设计和网络设计相关的图优化问题需要用到图论与组合优化、计算数学等多学科交叉方法。近年来,与集成电路设计和网络设计相关的研究领域不再只是计算机专业的研究方向,实际上所有经典组合优化问题和一些新提出的图优化问题,都是它们的子问题,特别是图优化方法也在这个方面得到了广泛的应用。课题组在已取得的研究成果中充分利用了图论算法和数学优化以及基于线性规划和半正定规划松弛等随机舍入方法深入研究了这些问题的结构特性以及在求解近似算法和图算法方面获得了重要进展,文章发表在IEEE Transactions on Information Theory、Journal of Graph Theory、Journal of Global Optimization、 Optimization Methods and Software、Theoretical Computer Science、Journal of Combinatorial Optimization、Discrete Applied Mathematics、Discrete Mathematics、Tsinghua Science & Technology、Computers and Electrical Engineering等一系列重要SCI期刊,并受德国波恩大学离散数学研究所芯片设计专家 Stefan Hougardy 教授和Jens Vygen教授委托翻译出版《算法数学》学术著作一部,该书已在 Springer 出版社短期内出版了德、英两个版本,中译版在高等教育出版社的大力支持下于2021年8月出版,研究团队目前申请软件著作权一项,正在申请若干发明专利,研究实质进展具有重要的理论意义和应用价值。

项目成果

期刊论文数量(25)
专著数量(1)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Online algorithms for BP functions maximization
BP函数最大化的在线算法
  • DOI:
    10.1016/j.tcs.2021.01.020
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Theoretical Computer Science
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    Liu Zhicheng;Chen Ling;Chang Hong;Du Donglei;Zhang Xiaoyan
  • 通讯作者:
    Zhang Xiaoyan
A distributed message passing algorithm for the capacitated directed Chinese postman problem
一种解决有向有向中国邮递员问题的分布式消息传递算法
  • DOI:
    10.1016/j.compeleceng.2022.107755
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Computers and Electrical Engineering
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Guowei Dai;Yuefang Sun;Xiaoyan Zhang;Yan Zhao
  • 通讯作者:
    Yan Zhao
Computation and algorithm for the minimum k-edge-connectivity of graphs
图的最小k边连通性的计算和算法
  • DOI:
    10.1007/s10878-020-00541-z
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Combinatorial Optimization
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Sun Yuefang;Wu Chenchen;Zhang Xiaoyan;Zhang Zhao
  • 通讯作者:
    Zhang Zhao
Approximation algorithms for the dynamic k-level facility location problems
动态k级设施选址问题的近似算法
  • DOI:
    10.1016/j.tcs.2020.05.022
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Theoretical Computer Science
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    Limin Wang;Zhao Zhang;Chenchen Wu;Dachuan Xu;Xiaoyan Zhang
  • 通讯作者:
    Xiaoyan Zhang
Maximization problems of balancing submodular relevance and supermodular diversity
平衡子模相关性和超模相关性的最大化问题
  • DOI:
    10.1007/s10898-021-01063-6
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Global Optimization
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Zhicheng Liu;Longkun Guo;Donglei Du;Dachuan Xu;Xiaoyan Zhang
  • 通讯作者:
    Xiaoyan Zhang

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其他文献

多房棘球绦虫葡萄糖转运蛋白1重组抗原肽构建及原核表达方法建立
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    华国勇;郭建琴;李旻;张晓岩;汤锋;李润乐
  • 通讯作者:
    李润乐
速率、模式及信道的联合自适应算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    软件学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈剑;李贺武;张晓岩
  • 通讯作者:
    张晓岩
The general σ all ones problem for trees
树的一般性问题——所有人问题
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Discrete Applied Mathematics
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    李学良;张晓岩;王超
  • 通讯作者:
    王超
西红花苷对高海拔低氧条件下大鼠脑海马IGF-1表达的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    青海医学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张宁;王瑞琦;赵明;张晓岩
  • 通讯作者:
    张晓岩
三种新变形的全一问题
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    数学物理学报(中文版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张晓岩;李学良
  • 通讯作者:
    李学良

其他文献

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AI技术路线图

张晓岩的其他基金

VLSI中与信息网络相关的图优化算法研究
  • 批准号:
    12271259
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    46 万元
  • 项目类别:
    面上项目
信息科学中图与超图划分问题的随机近似算法研究
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    11471003
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    面上项目
图优化划分问题的算法和复杂性研究
  • 批准号:
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相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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