Physics 版 (精华区)

发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Physics
标  题: 激光器优化技术（三）
发信站: 哈工大紫丁香 (Fri Apr 25 20:00:50 2003) , 转信

 

NIF设计方案优化
　　NIF设计方案优化是我们采用优化技术进行优化工作的一个例子。NIF结构的概念设
计缘于一个名叫CHAINOP编码的使用，该编码可以采用单形优化程序，也可以采用梯度搜
寻程序，这在本期的一篇题为"NIF设计方案优化"的文章中进行了详细说明。我们把这种
梯度搜寻程序作为一个大型系统分析程序外壳的一部分，这个采用Powell平方法的程序
外壳叫做SUPERCODE，这写进了Argonne国家实验室一个标为VMCON的变量公制法执行文件
中。由于VMCON评估的是梯度，因此，我们把主要精力用于使FOM及约束中的非连续性最
小化，把激光片数量和闪光灯数量非整数化，并光滑了费用函数。
　　NIF先进概念设计（ ACD）阶段的第二步工作采用了三种不同的方法。一种方法采用
SUPERCODE来评估主要参数以概念设计点为中心的100,000个特定设计方案，我们对费用
、空间噪音的非线性增长等动态量和工程量作了调整处理。第二种方法采用SUPERCODE来
进行优化。在涉及CHAINOP编码时，我们对激光片数量进行了分数化处理，对闪光灯数量
进行了非整数化处理，但对于针孔接受角却不能进行优化处理。第三种方法采用了一种
称为OPTIMA1的编码，这种编码以Brent法（抛物型内插）的改进型为基础。惯性聚变能
二极管泵浦固体激光器（DPSSL）研究就采用了与之相类似的方法。OPTIMA1可以采用两
种方法中任一方法来光滑FOM空间，可以直接处理整数参数。因此，该编码可以处理噪音
参数，这些参数包括激光片数量、闪光灯数量等整数参数及针孔接受角等。
　　NIF激光器优化的ACD阶段，我们采用了多种方法，其原因是多方面的。首先，在开
始时我们就知道该项工作比较复杂（比如存在噪音参数问题），我们不能确定哪种方法
会在最后取得成功。第二，优化者的性能通常取决于所考虑的问题，对于NIF问题，一个
优化者需要多长时间才能得出一种解决方法是未知的。通常，如果优化算法是针对某种
问题而寻找出来的，那么，其性能就会好一些。另一方面，采用经过很好检测的快速算
法（如VMCON）常常证明有效。第三，我们想比较各种独立的方法所得出的多种结果，从
而提高结论的可靠性。
　　所有三种方法都通过并行虚拟机（PVM）软件进行了并行处理。利用这种软件，一台
主机可以将任务分配给各个不同的子机，并检索利用子机的计算结果。我们采用一个HP
715/80UNIX主机工作台及28个相似的子工作站，每个子工作站评估一个NIF设计方案的性
能（SUPERCODE）或者进行一个参数的子优化工作（OPTIMA1）。每台子机的计算能力为
20～30兆浮点，即大约0.75G浮点数。由于采用了这种串工作站方式，这些编码搜寻一个
代表一百万候选设计方案的空间所用的速度是使用一台计算机的20倍。如果采用一台计
算机，大约每两分钟可以对一个候选方案进行一次评估，完成106次评估则需要46天；如
果采用串工作站方式，则仅需要1～2天。因此，串工作站方式证明是很有价值的。
 



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