济南大学优秀学位论文

学院拥有面积17000多平方米的实验室，建有“山东省网络环境智能计算技术重点实验室”、“信息与控制工程”山东省省级重点实验室、“山东省计算机实验教学示范中心”，“山东省国产数据库工程技术研究中心”。学院设有高性能计算中心及三个规模较大的计算机及网络机房，拥有大型并行计算机、服务器和各类微机近1700台。与企业联合建立了CISCO网络学院和华为实验室。学院各专业还建设了计算机体系与组成、DSP、ARM、通讯原理、单片机、光纤通讯、高频电路、集成电路设计、网络工程、网络集成、网络安全等实验室，实验条件达到了国内同类院校的先进水平。山东省网络环境智能计算技术重点实验室山东省网络环境智能计算技术重点实验室依托于济南大学信息科学与工程学院，拥有“计算机科学与技术”一级学科硕士点和“信号与信息处理”、“模式识别与智能系统”二级学科硕士点以及“计算机技术”和“软件工程”工程硕士授权领域。济南大学“计算机科学与技术”专业是国家特色专业及山东省特色专业，“计算机应用技术”学科是山东省强化建设重点学科。实验室有智能计算理论与技术、网络计算与信息处理技术、网络虚拟现实技术等三个稳定的核心研究方向，以上稳定方向的部分研究成果达到国内领先水平，受到国际同行的密切关注，各方向的整体研究水平在省内处于领先水平。结合依托单位的学科建设共设立“智能计算与生物信息学”、“网络服务与云计算”、“人机交互技术”、“模式识别与计算机视觉”、“数据挖掘与知识发现”、“物联网及嵌入式计算”、“高性能与科学计算服务”等7个主要研究方向团队，作为实验室的主要支撑研究方向。实验室于1995年在省内率先自主建设了大规模的校园网络，承担国家863项目、国家自然科学基金、省部级科研项目近70余项，科研总经费1800余万元，在网络体系结构、网络安全、分布式信息处理、计算智能与应用、智能信息处理、图形图像处理、虚拟现实、水泥水化过程仿真等技术与应用方面形成了一定的研究特色，取得了多项重要科研成果。近5年内获山东省科技进步一等奖2项、二等奖4项、三等奖3项，山东省自然科学三等奖1项，山东省高等教育优秀成果一等奖1项，山东省研究生教育省级教学成果一等奖1项，山东省计算机优秀应用成果一等奖等厅级以上成果奖10余项。在国内外著名学术刊物《Pattern Recognition 》、《Information Science》《Automatica》、《中国科学》和IEEE、IFAC、IFIP、ACM等著名国际学术会议上发表学术论文410余篇，其中被SCI、EI等国际著名论文数据库收录170余篇，出版教材专著3部。在历届研究生培养过程中，共发表学术论文230余篇，近40篇被SCI、EI收录。有4人获得省级优秀硕士学位论文，2人获得山东省研究生创新成果奖，1人获得山东省优秀毕业生称号，2位老师获得山东省优秀硕士导师称号。实验室现有研究、实验和办公用房约3300平方米，其中，研究人员用房约1500平方米，研究生研究室约1360平方米，资料室及学术报告厅约440平方米。实验室拥有由曙光3000、曙光4000L、浪潮天梭10000机群、IBM Power6小型机、浪潮倚天万亿次桌面超级计算等组成的高性能计算平台，运算能力可达4万亿次/秒。拥有SUN、HP、浪潮等著名品牌的服务器系统，拥有CISCO、H3C、Alcatel等多个国际著名厂商的网络设备及FLUKE、HP等公司的协议分析、逻辑分析仪和线缆测试设备。实验室人员由固定教学与研究人员、客座研究人员、实验技术人员和管理人员组成，目前共有研究人员50人，其中33人拥有博士学位。实验室实行开放、流动、联合的运行管理机制，集科学研究和人才培养于一体，主要承担计算机网络和智能计算领域的应用基础研究和高新技术开发项目，对国家级课题和具有重要应用价值的企业研究项目优先开放。实验室在以下几方面形成了自己的研究特色并取得了一定的理论突破：（1）分层计算智能理论研究成果受到国际同行高度关注和认可；（2）基于网络的水泥材料建模仿真研究形成与美国NIST、荷兰Delft大学在同一领域中的“三足鼎立”之势；（3）三维人手跟踪关键技术研究突破传统的二维模式，多项研究成果受到领域同行以及企业关注，但实验室在高水平学术带头人引进方面等依然存在不足。实验室在教育和制造业信息化服务、国际学术活动服务方面的工作成果产生了较大影响，取得了较好的社会效益。山东省国产数据库研究中心在国家863计划的支持下，山东省国产数据库工程技术研究中心利用国家优选的三个国产数据库产品研究开发了一系列面向教育行业的应用系统，其中高校教务管理和学生选课系统在省内外近10所高校推广应用，“基于Windows的计算机等级考试与自动阅卷系统”成为山东省教育厅指定的软件用于全省高校的计算机等级考试，上述成果共获得山东省优秀教学成果二等奖两项。基于J2EE架构的“山东省中小学校园网应用平台”已在省内200多所中小学推广应用，取得了较好的效果。该方向将在国家863计划和山东省科技发展计划的支持下，重点作好国产数据库在教育信息化中的推广应用，顺利完成国家科技部和863计划专家组预定的目标。山东省数据库工程技术研究中心依托济南大学。济南大学是经教育部批准建成的一所综合性大学，实行省、市共建，以省为主的管理体制。学校以本科教育为主，积极发展研究生教育，面向全国招生和就业。经国务院学位委员会批准具有学士、硕士学位授予权。济南大学有CISCO、3COM、Nortel、Alcatel等多个国际著名厂商的网络设备，SUN、HP、浪潮等著名品牌的服务器系统和FLUKE、HP等公司的协议分析、逻辑分析仪和线缆测试设备。济大校园网采用千兆以太/快速以太/ATM混合技术构造校园主干，利用VLAN技术划分为多个IP子网，支持WWW、email、FTP、BBS等Internet服务和自行开发的教务管理、学籍管理、学生选课、图书资料、多媒体教学等多种应用。作为面向我省数据库应用领域的工程技术研究中心，中心的主要任务是结合我省教育信息化、制造业信息化进程的需要，与省内外高校和企事业单位密切协作，积极开展科学研究和技术开发、努力致力于技术服务体系建设和信息化人员培训，加速科技成果向生产力的转化，经过5年左右的建设，使工程技术中心达到国内同类工程技术中心的一流水平。本中心以圆满完成国家863计划“山东省国产数据库信息集成平台及其示范”项目规定的目标，使我省进入国产数据库应用示范省的前列；认真完成现承担的国家自然科学基金、省重点攻关及其它重要的科研课题，争取在相应领域取得新的突破，未来几年中积极争取承担国家级科研课题，使我省的教育信息化保持国内先进水平。针对国产数据库的应用与推广，山东省各地市及中小学的信息系统平台建设规范已由省教育厅正式下发，国产数据库及相关软件的应用也已列入其中。工程技术中心将全面配合上述工作，在省教育厅的统一领导下积极推动有关标准的制定和实施，为我省教育信息化工作的标准化、规范化作出努力。同时，从教育行业入手，采用国家863计划推荐的国产数据库产品建立不同类型的应用系统。以此为基础，逐渐向其它行业推广，以整体销售、平台出租或平台技术转让的方式为不同行业和企事业单位用户提供不同应用背景的解决方案，将课题的研究成果推向省内多个行业。2005年10月，国家“863”课题“山东省数据库管理系统关键应用示范”通过国家科技部专家验收，并受到了调度评价，并与“基于国产数据库的系列软件开发及应用示范”一起顺利通过省级鉴定，2006年，“基于国产数据库的系列软件开发及应用示范”项目获得山东省科技进步一等奖。在山东省科技厅、教育厅的专项支持下，本中心正在进行基于国产数据库的电子政务应用系统的移植和研发工作。山东省计算机实验教学示范中心信息学院计算机软件实验中心分东、西校区两个机房。东校区机房位于东区综合楼四层，现有微机360台，可供刷卡使用的有260台，主要负责东校区计算机文化基础公共课的上机实验。西校区机房位于新信息楼四、五、六三层，每层有两个大的机房，每个机房可放置270台微机。本中心占地面积达3500平米，管理的设备资产达1200万元，微机总量1260台，可供学生刷卡使用的有1160台微机全部都是P4级以上的微机，其中双核微机有540台。信息学院硬件实验中心分布于信息学院二层、三层及八层。主要负责信息学院计算机科学与技术专业、电子信息专业、通信专业及网络工程四个专业的所有硬件实验及相关实习。本中心下设算机组成原理实验室、数字逻辑实验室、嵌入式系统实验室、综合研发开放实验室、高频电路实验室，信号与系统实验室，EDA实验室、通信原理实验室、光纤通信实验室、程控交换实验室、DSP实验室、计算机网络实验共12个实验室，占地面积达1000余平米，管理的设备资产达330万元。济南大学-美国赛灵思公司 FPGA联合实验室“FPGA联合实验室”由济南大学信息科学与工程学院和美国赛灵思公司（XILINX）共同组建，已加入Xilinx大学计划，在实验设备和开发工具等方面受到Xilinx公司的大力资助，拥有Xilinx的各系列FPGA评估板卡、开发工具、综合实验平台和正版开发工具。联合实验室向广大师生提供先进的FPGA教学、实验和技术开发环境，承担学校电子信息、计算机科学与技术、信息工程、软件工程、智能科学技术等相关专业的FPGA技术课程的实验教学和科研工作。联合实验室的研究重点是专用集成电路设计和FPGA应用，主要包括以下主要方向：大规模网络安全集成电路设计、专用嵌入式处理器设计、智能计算专用集成电路设计。联合实验室积极开展校企合作，先进的开发设备和专业的技术人才使联合实验室具备了为广大业内人士提供FPGA软、硬件的技术支持与服务、产品研发的能力。济南大学高性能计算中心九五期间，在山东省重点建设的同时，学校也高度重视重点实验室的科研设备投入，2002年高性能计算中心的省内首套曙光-3000大型计算机安装就位，首批装备6个高性能节点和一套共计32节点的C-1700、HP和浪潮机群系，具有1000亿次以上的分布式并行计算环境。2005年装备的曙光4000大型计算机能提供计算能力达5000亿次。在异构环境下构建部署了基于Globus的具有5600亿次./秒计算能力，10TB存储容量规模的水泥仿真网格基础平台，并在此平台上封装了水泥仿真应用、量子化学计算、计算智能辅助设计等应用资源，开展多个领域的网格服务。（1）水泥材料仿真应用用计算机模拟水泥水化过程及其微观结构是计算材料学的一个重要组成部分。水泥的水化是一个非常复杂的物理化学变化过程，由于颗粒大小不均（差别较大）、形状复杂以及多物相等特性，使得水泥颗粒的数字表示变得十分复杂。而研究水泥的水化硬化过程、水化产物以及硬化水泥浆体的组成和结构又对水泥的生产和使用具有重要现实的意义。总结前期的研究成果，我们已经可以实现在得到二维扫描电镜图像、X-Ray图像的基础上重构三维微观结构，并利用细胞自动机理论结合水泥水化的物理化学规则对水泥水化的微观过程进行三维动态模拟，揭示微观结构与性能之间的关系，为我们提供了一种能够对水泥材料进行分析与设计的方法和工具。然而，水化过程中颗粒反应的局部性、环境因素对反应整体影响的复杂性，决定了该模拟过程必将是一个高计算强度的过程，需要多计算结点的并行协同工作才能更真实地再现水化反应过程。通过济南大学的水泥建材仿真网格平台，对水泥的水化过程、二维图像的处理提供了一个安全高效的计算平台，为我们的科研工作提供了良好的计算环境。（2）量子化学计算应用量子化学是理论的一个分支，是应用量子力学的基本原理和方法，是研究化学问题的一门基础学科。量子化学的研究范围包括稳定和不稳定的分子的结构、性能，及其结构与性能之间的关系；分子与分子之间的相互作用；分子与分子之间的相互碰撞和相互反应等问题。量子化学可分为基础研究和应用研究两大类，基础研究主要是寻求量子化学中的自身规律，建立量子化学的多体方法和计算方法等；应用研究是利用量子化学方法处理化学问题，用量子化学的结构解释化学现象。化学化工学院是我校重点院系之一，主要从事生物理论化学，环境气体化学的计算和模拟及功能材料分子的设计等工作。最初的计算都是在普通的台式电脑上用Gaussian98程序以及辅助软件进行的，虽然也取的了一定的成果，但是由于电脑的配置以及运算速度的限制，很多程序无法得到较好的结果，有些程序由于单机运行时间太长也严重影响了整个工作的进行。通过利用济南大学的网格计算平台上的Gaussian03计算环境，提高的程序的运行的速度，取得了很多重要的成果。发表相关的学术论文十余篇，其中多篇学术论文被SCI和EI收录，从而大大推进了众多课题的研究进程。（3）计算机智能辅助设计应用计算智能实验室是济南大学重点实验室之一，主要研究包括进化计算、神经网络和模糊系统等技术。计算智能实验室已经在信号处理、智能控制、模式识别、机器视觉、非线性优化、自动目标识别、知识处理、遥感技术等领域取得了丰硕的成果。课题组近几年来从事复杂的进化优化问题、神经网络和模糊系统的学习问题的研究，在神经网络应用方面，面临的主要问题是，当学习样本达到海量程度，神经网络的输入增多时，需要很长的训练时间，甚至达不到理想结果。模糊系统以及神经—模糊系统面临着类似的问题，即当模糊系统的输入个数增大时，模糊规则的条数会以指数形式增加，导致在单个CPU上运行的整个模糊系统无法工作。通过济南大学的计算智能网格服务平台，加快了计算的速度，取得了显著的成效，推动了本实验室的研究进程。课题组在相关的国际国内的学术会议及期刊上发表了多篇学术论文。（4）网络流量监测和完全分析网络中心作为我校计算机网络领域的教学、科研及网络建设与管理部门，网络中心主要承担校园主干网及数字化校园数据中心的建设与维护工作，并担负信息学科部分本科课程及研究生培养任务。网络中心在水泥材料仿真网格项目中，参与了对水泥材料仿真计算平台、量子化学计算平台以及计算智能仿真平台的测试工作。经过测试，网格服务平台用户界面良好，系统架构合理，系统负载均衡且具有较好的运算速率。能够为水泥材料的研究和开发、量子化学的计算以及计算智能的相关学习问题提供科学的计算平台同时借助该平台和网络中心的优势网络资源，可以对流量进行监控，对网络安全行为进行分析，对校内的用户提供服务。