蒙特卡罗算法

摘要： 评估AAA、AXB算法在鼻咽癌调强放射治疗(IMRT)中剂量计算的准确性,并分析空腔和骨性结构对剂量计算准确性造成的影响,以期指导临床应用。选取20例鼻咽癌IMRT计划导入SciMoCa中,使用蒙特卡罗算法进行独立验算,以蒙特卡罗计算结果为标准,对比光子剂量算法(AAA和AXB)对靶区和危及器官的剂量差异,以及γ通过率,并分析空腔和骨性结构对剂量分布的影响。结果表明:使用AAA、AXB算法的计划平均γ通过率分别为95.99%和96.26%,无统计学差异(P>0.05)。靶区内空腔区域AAA、AXB算法的平均剂量偏差为-2.26%和-0.33%,γ通过率为80.22%和98.55%;靶区内骨性结构区域AAA、AXB算法的平均剂量偏差为1.43%和0.17%,γ通过率为93.25%和99.72%。AAA算法下靶区内空腔区域的γ通过率与其体积呈线性正比(r=0.65),靶区骨性结构区域的γ通过率与其体积呈线性反比(r=-0.74);当空腔体积10 cm;时,γ通过率均<95%。使用AAA算法时需要注意靶区内空腔和骨性结构的体积对剂量计算准确性的影响,而使用AXB算法时无需考虑空腔和骨性结构体积的影响,其计算结果与蒙特卡罗算法更接近。

摘要： 从概率论角度出发,通过构造随机变量序列及其分布,结合辛钦大数定律和依概率收敛,对一类n重积分的极限问题进行证明;利用多维连续型随机变量数学期望和重积分之间的关系,对n重积分进行离散化处理,在此基础上构造蒙特卡罗算法,并对给出的一类n重积分当n→∞时的极限过程进行模拟计算;在蒙特卡罗法近似计算结果的基础上,利用局部加权回归对计算结果进行拟合,利用R软件给出蒙特卡罗法和局部加权回归拟合过程的可视化,当重积分重数n不断增加时,近似计算结果和回归拟合曲线都能很好地逼近极限值;对一类n重积分极限中的参数进行修正,并将文献给出的在固定区域[0,1]×[0,1]×…×[0,1]上一类n重积分极限的结论推广至一般区域[0,u]×[0,u]×…×[0,u]上,然后利用蒙特卡罗法对一般区域上n重积分当n→∞时的极限过程进行模拟计算,并利用局部加权回归对其进行拟合,从而进一步验证结论的合理性。

摘要： 目的:研究使用Monaco计划系统的X射线体素蒙特卡罗(XVMC)算法,评价脊柱植入钛合金对放射治疗靶区及周围正常组织的剂量分布影响。方法:采用随机数表法抽取在医院行放射治疗的11例脊柱内植入钛钉患者,所有患者根据钛钉和正常组织的电子密度修正与否,将其分为修正组和无修正组。两组的计划参数保持一致,比较有或无电子密度修正的剂量分布变化。结果:金属植入物对放射治疗靶区和周围组织的放射治疗剂量及覆盖率均有影响。修正组靶区内覆盖率平均值为0.9329,低于无修正组平均值0.9767,差异有统计学意义(t=8.029,P<0.01);修正组靶区内、距离靶区1 cm、2 cm和3 cm区域平均剂量分别为4 256.27 cGy、3 597.93 cGy、2 252.09 cGy和1 441.92 cGy,无修正组分别为4 308.58 c Gy、3 622.37 cGy、2 266.13 c Gy和1 450.90 cGy,修正组3个不同距离靶区的平均剂量均低于无修正组,差异有统计学意义(t=8.141,t=7.960,t=7.501;P<0.01)。结论:通过评价脊柱植入钛合金对放射治疗靶区及周围正常组织的剂量分布影响表明,修正靶区内金属植入物及周围组织电子密度,其靶区覆盖率以及靶区和周围正常组织剂量均低于未修正计划,可为临床放射治疗使用XVMC算法降低金属植入物对靶区剂量和周围正常组织的影响提供依据。

摘要： 中子能谱解谱技术为中子能谱测量系统必要的组成部分,近几十年来国内外开展了大量研究。本文首先介绍了中子能谱常规解谱流程,包括解谱模型、响应函数、解谱误差等内容;接着详细介绍了国内外中子能谱测量技术研究现状以及中子能谱解谱算法研究现状,包括比较成熟的最小二乘算法、最大熵算法等,也有新兴的神经网络算法、遗传算法等,总结了不同解谱算法的特点;接着介绍了根据不同解谱算法发展的解谱程序,对比了不同解谱算法及程序的优缺点,基于最小二乘算法开发的SAND系列程序和基于最大熵算法开发的MAXED程序是解谱功能强大、使用最广泛的程序;最后梳理了中子能谱解谱方法的发展脉络,总结了国内和国外研究的区别,未来开发包含多种解谱方法的综合性解谱程序具备较强的应用需求。

摘要： 中美贸易战对行业冲击是普遍关注的问题,本文选取2016年8月—2019年10月的上证行业指数,构建了格兰杰因果关系网络,然后结合事件分析法对风险传播模型的参数进行估计,最后利用蒙特卡罗算法模拟行业受到贸易战冲击后金融风险传播情况,并计算贸易战发生前后的上证股市金融网络风险传播的基本再生数.研究发现:第一,贸易战明显改变了上证行业关系结构,行业指数之间联系变得更为紧密;第二,贸易战发生初期,受美国加征关税影响,上证股市感染节点数量迅速增加,并且感染规模会在第10—15个交易日内达到峰值,感染节点数量大约在第25个交易日后开始趋于平缓,市场逐渐恢复;第三,基本再生数计算结果表明,上证股市在贸易战发生初期金融风险传播较快,上证股市容易产生"同涨同跌"的现象.

摘要： 为研究机器人在工厂化循环水养殖鱼池环境下的建图和定位效果,设计了基于机器人操作系统(ROS)和传感器的机器人建图定位系统.首先对鱼池机器人建立同步定位和地图构建(SLAM)系统模型,然后利用传感器提取环境特征,实现基于Gmapping算法的地图构建功能,采用自适应蒙特卡罗定位(AMCL)算法和选择方切角鱼池的基础试验组条件下,最后通过设置不同因素的对比试验,研究分析鱼池清刷机器人定位性能.结果显示:在机器人移动速度0.1 m/s,平均定位距离误差为9.02 cm,平均定位角度误差为4.6°.研究表明,该鱼池清刷机器人能够在未知环境中构建精度较高的地图并且实现有效定位,具有良好的定位导航能力.

摘要： 目的 采用Monte Carlo与Ray-Tracing算法实施剂量计算及验证,分析和评估肝癌典型病例CyberKnife计划的准确性、可靠性,为不同算法在临床应用中的选择提供参考.方法 选择在我科行CK治疗的肝癌肿瘤患者33例,分别使用射线追踪(Ray-Tracing,RT)算法和蒙特卡罗(Monte Carlo,MC)算法进行计划剂量计算并评估;另从中选取10例用固体水模对计划进行剂量验证.结果 左叶肝癌靶区RT算法的平均剂量值为58.21 Gy,MC算法的平均值为57.76,两者相差0.45 Gy(0.78％);右叶肝癌RT算法的平均值为55.82 Gy,MC算法的平均值为54.60 Gy,两者相差1.22 Gy(2.23％);采用MC算法重新精算后,食管、胃、脊髓、肠道、十二指肠及肝脏的平均剂量均有所降低,差异有统计学意义(P<0.05);以MC算法剂量计算作为基准,肝癌患者中RT算法高估1.09％,差异有统计学意义(P<0.05);采用均匀固体水进行验证,RT和MC两种算法点剂量计算值与测量值差异均在±3％以内,采用3％/2 mm标准分析γ通过率均大于93％.结论 本研究通过对RT和M C两种算法在肝癌肿瘤实施计划剂量计算及其验证开展了系统研究与测试,对其准确性及偏差进行了考证,可为C K系统中肝癌计划算法的选择和治疗实施提供依据,对临床具有一定的指导意义.

摘要： 时间差分算法(Temporal difference methods,TD)是一类模型无关的强化学习算法.该算法拥有较低的方差和可以在线(On-line)学习的优点,得到了广泛的应用.但对于一种给定的TD算法,往往只能通过调整步长参数或其他超参数来加速收敛,这也就造成了加速TD算法收敛的方法匮乏.针对此问题提出了一种利用蒙特卡洛算法(Monte Carlo methods,MC)来加速TD算法收敛的方法(Accelerate TD by MC,ATDMC).该方法不仅可以适用于绝大部分的TD算法,而且不需要改变在线学习的方式.为了证明方法的有效性,分别在同策略(On-policy)评估、异策略(Off-policy)评估和控制(Control)三个方面进行了实验.实验结果表明ATDMC方法可以有效地加速各类TD算法.

摘要： 针对智能飞行器在复杂的飞行环境下不能精确定位校正而无法到达目的 地的问题,提出了一种飞行器定位误差校正策略和飞行器转弯控制策略.当校正点集合存在问题校正点时,在保证成功到达概率的前提下,尽可能减少校正次数和路程,提出了一种概率参数优化策略,通过采用蒙特卡罗算法和NSGA2遗传算法来计算真实概率和航迹路线;为满足实际应用,建立了以飞行器航迹最短和校正次数最少的多目标优化的数学模型,并设计了一种圆环形包络面的数据预处理算法以提高模型的求解效率,最后进行了仿真计算和代码优化,仿真结果表明,提出的策略和算法能够有效地给出更为满意的航迹规划路线.

摘要： 本文从准一维喷管的辐射—流动耦合控制方程出发，系统推导得出了喷管内的无量纲辐射—流动耦合控制方程，确定了Bo数为喷管内辐射对流动特性影响程度的准则数，并分析了其物理内涵。在此基础上，本文分别采用MacCormack格式和蒙特卡罗算法耦合计算了喷管内不同Bo数下的流动特性，结果表明，除马赫数和压强外，其它流场特性参数对Bo数都比较敏感，Bo数越小，辐射影响程度越大。

摘要： 对于大尺寸焦平面空间相机,调焦机构焦平面两端存在同步运动误差,且不可消除,直接影响相机调焦精度,因此对焦平面两端同步运动精度进行了分析。通过研究大尺寸焦平面空间相机调焦机构的特点,提出了焦平面两端同步运动误差是影响其调焦精度的主要因素。通过分析影响同步运动精度的主要误差来源,建立了同步运动误差的数学模型,并采用蒙特卡罗仿真算法对数学模型进行了仿真分析。试验数据和实际应用证明了方法的有效性,为后续在轨调焦策略的确定以及同类产品的研制提供了理论支持。

摘要： 基于水处理中的絮凝模型，采用蒙特卡罗算法，对超细颗粒物化学团聚过程进行数值模拟，研究不同团聚剂流量对超细颗粒团聚的影响。模拟结果表明，在团聚初期，颗粒平均粒径增长和颗粒数目降低较快。并且随团聚剂流量增加，速度加快。达到稳定后，总体趋势是团聚剂流量越大，平均粒径越大。团聚后期颗粒基本呈双峰分布，不同流量下颗粒双峰分布存在一定差异，团聚剂流量为2ml/min时，粒径峰值最大。

摘要： 蒙特卡罗定位方法是与机器人感知和运动的概率模型有关的粒子滤波,定位精确性不受节点移动的影响,将该方法应用于无线传感器网络中,能够帮助解决移动节点的定位问题。分析了蒙特卡罗算法的特性,针对定位的精确性,充分利用锚节点在实际情况下对目标节点的影响力大小,提出了加权采样蒙特卡罗算法,该算法在采样过程中引入了锚节点影响力概念,使得不同跳数的锚节点具有不同的权值.在仿真中证实了该算法的有效性和跟踪的精确性。特别是算法在定位覆盖率等方面表现出了很好的性能,适合应用于大规模移动无线传感器网络.

摘要： 通过对现有测试方法的分析,提出了一种新的测量方法--细光束扫描来测量预制棒的折射率分布.细光束照射到预制棒上,预制棒就像是柱透镜使光线会聚,光线在预制棒中经过一系列的折射后,最后从另一端出射.在假定预制棒内折射率分布的基础上,应用几何光学中的折射定律对扫描光线进行追迹,计算其在预制棒内的传播路径,得到理论上出射的位置,通过测量可以得到实际光线出射的位置,利用这两个结果的差异构造评价函数,运用蒙特卡罗算法对假定的折射率分布进行反复的修正,最后评价函数趋向于一个很小的值,此时折射率分布也趋向于其真实分布,达到测量的目的。

摘要： 对于娱乐场里面的快通问题,首先讨论了顾客和排队系统.快通问题被分为离散和连续两种情况.提出了不同模型的评价模型并且把评价结果通过数学统计分为五类.给出了四种解决问题的主要策略.分别给出了应用于离散和连续系统的详细的蒙特卡罗算法.对于不同策略的选择的进行了基本分析,同时在比较系统评分结果和等待时间的分布之后,给出一个高于4分的快通模型,策略详细并且有效,判断方法简单易行.

摘要： 渗透系数是一项重要的水文地质参数,水库库底渗透系数空间分布直接影响水库渗漏量的大小.渗透系数的常规计算方法中首先进行渗透系数的空间静态分区,然后每个子区域内渗透系数值采用代表样点参数值或各采样点的均值.常规方法虽然计算简便,但在地表水位与地下水水位不断变化的情况下,渗流方向与渗流分区的边界也会发生变化,采用固定分区存在明显不足;此外,在渗透系数难以采样或采样点不足的渗流分区内,也存在渗透系数空间分布难以确定的问题.本次研究选取北塘水库库底地层为研究对象,根据采样数据,分别以蒙特卡罗(Monte Carlo,M-C)与克里金(Kriging)算法对库底渗透系数进行插值,并以D8算法确定渗漏方向明确参数分区.研究表明,与常规算法相比,以蒙特卡罗和克里金插值方法进行水库渗漏量计算可以更客观地反映渗透系数的随机性特点;利用Kriging插值计算还可以得到水库不同渗透性区域的渗透量大小.

摘要： 渗透系数是一项重要的水文地质参数,水库库底渗透系数空间分布直接影响水库渗漏量的大小.渗透系数的常规计算方法中首先进行渗透系数的空间静态分区,然后每个子区域内渗透系数值采用代表样点参数值或各采样点的均值.常规方法虽然计算简便,但在地表水位与地下水水位不断变化的情况下,渗流方向与渗流分区的边界也会发生变化,采用固定分区存在明显不足;此外,在渗透系数难以采样或采样点不足的渗流分区内,也存在渗透系数空间分布难以确定的问题.本次研究选取北塘水库库底地层为研究对象,根据采样数据,分别以蒙特卡罗(Monte Carlo,M-C)与克里金(Kriging)算法对库底渗透系数进行插值,并以D8算法确定渗漏方向明确参数分区.研究表明,与常规算法相比,以蒙特卡罗和克里金插值方法进行水库渗漏量计算可以更客观地反映渗透系数的随机性特点;利用Kriging插值计算还可以得到水库不同渗透性区域的渗透量大小.

摘要： 渗透系数是一项重要的水文地质参数,水库库底渗透系数空间分布直接影响水库渗漏量的大小.渗透系数的常规计算方法中首先进行渗透系数的空间静态分区,然后每个子区域内渗透系数值采用代表样点参数值或各采样点的均值.常规方法虽然计算简便,但在地表水位与地下水水位不断变化的情况下,渗流方向与渗流分区的边界也会发生变化,采用固定分区存在明显不足;此外,在渗透系数难以采样或采样点不足的渗流分区内,也存在渗透系数空间分布难以确定的问题.本次研究选取北塘水库库底地层为研究对象,根据采样数据,分别以蒙特卡罗(Monte Carlo,M-C)与克里金(Kriging)算法对库底渗透系数进行插值,并以D8算法确定渗漏方向明确参数分区.研究表明,与常规算法相比,以蒙特卡罗和克里金插值方法进行水库渗漏量计算可以更客观地反映渗透系数的随机性特点;利用Kriging插值计算还可以得到水库不同渗透性区域的渗透量大小.

摘要： 渗透系数是一项重要的水文地质参数,水库库底渗透系数空间分布直接影响水库渗漏量的大小.渗透系数的常规计算方法中首先进行渗透系数的空间静态分区,然后每个子区域内渗透系数值采用代表样点参数值或各采样点的均值.常规方法虽然计算简便,但在地表水位与地下水水位不断变化的情况下,渗流方向与渗流分区的边界也会发生变化,采用固定分区存在明显不足;此外,在渗透系数难以采样或采样点不足的渗流分区内,也存在渗透系数空间分布难以确定的问题.本次研究选取北塘水库库底地层为研究对象,根据采样数据,分别以蒙特卡罗(Monte Carlo,M-C)与克里金(Kriging)算法对库底渗透系数进行插值,并以D8算法确定渗漏方向明确参数分区.研究表明,与常规算法相比,以蒙特卡罗和克里金插值方法进行水库渗漏量计算可以更客观地反映渗透系数的随机性特点;利用Kriging插值计算还可以得到水库不同渗透性区域的渗透量大小.

摘要： 本发明公开了一种基于最优资源分配算法的蒙特卡罗树搜索方法，仅对蒙特卡罗树中根节点的子节点的选择策略进行了调整，即采用最优资源分配算法对各子节点所对应的蒙特卡罗子树进行仿真计算资源的分配，而各子节点所对应的蒙特卡罗树的搜索方法，比如树策略等等，均保持不变，这使得本发明的方法可以方便与蒙特卡洛树搜索方法结合，同时，还能提高蒙特卡罗树搜索在计算资源有限情况下的决策性能。本发明的方法适用于所有具体形式的蒙特卡罗树搜索方法，具有广泛的应用范围。

摘要： 本发明公开了一种基于蒙特卡罗算法的单路口交通信号配时优化方法，包括：获取路口各流向交通流统计分布特征和相应概率分布参数，确定最佳运行周期，相位配置以及各相位绿灯时间的取值范围；构建车流动态更新方程，依据各进口车道历史最大排队长度和车流量，确定路口各进口道能容纳车辆数最大值和相应的概率排队长度约束条件；定义目标函数并构建交通信号控制模型；采用蒙特卡罗算法求解出各个周期的最优信号配时。本发明利用历史交通流的概率分布特征且针对排队长度添加了机会约束条件，能明显提高路口到达流率随机性较强情况下的交通效益，能有效规避因路口各流向排队长度不均匀而导致的某一流向排队长度过长甚至是车辆外溢的情况。

摘要： 本发明公开了一种基于蒙特卡罗算法的回归建模方法，涉及医药学领域，所述蒙特卡罗算法适用于对离散系统进行计算仿真试验；在计算仿真中，通过构造一个和系统性能相近似的概率模型，并在数字计算机上进行随机试验，可以模拟系统的随机特性。通过本方法，可以提高组合优化的效率。

摘要： 本发明公开了一种基于确定性序贯蒙特卡罗算法的软解调方法及装置。所述方法包括以下步骤：S1输入原始数据，初始化根样本点及其重要性权值；S2构造序贯结构，计算预测性分布；S3更新重要性权值；S4更新存储单元中数据；S5检测，若成立，重复步骤S2~S4，否则输出采样结果；S6修正重要性权值的数据；S7输出软解调结果。所述装置包括：蒙特卡罗采样模块、重要性权值更新模块、样本选择模块、重要性权值修正模块和软解调输出模块等。本发明基于确定性序贯蒙特卡罗算法，通过迭代更新样本点的重要性权值，从而缩小解空间的范围，极大减少了算法的复杂度。

摘要： 本发明提出了一种基于蒙特卡罗算法的位置信息指纹化保护方法，为LBS应用中的终端参与者提供有效且轻量的位置隐私保护。与已有的隐私保护机制相比，本发明能够在保证位置数据隐私的前提下实现传输数据量的轻量化，同时LBS平台能根据模糊位置信息提供区域块内的服务查询结果。本发明首先基于蒙特卡罗算法设计了一种输出位置编码指纹的轻量化隐私保护机制，并在该机制的基础之上构造了一种三级位置模糊机制，该机制的作用是生成一段模糊位置信息字符串用来代替原始精确位置坐标信息，在向包括LBS平台在内的第三方隐藏具体位置信息的同时，具有一定的可计算性，能有效增强对模糊位置信息的利用。

摘要： 本发明为一种基于蒙特卡罗算法的5G基站备用电池容量计算方法。本发明采用蒙特卡罗算法，通过伯努利实验构建手机用户带宽需求的概率模型，计算5G基站有带宽需求的用户数量。借助计算机产生0～1之间的随机数来模拟用户，以随机数是否小于用户有带宽需求概率来模拟用户带宽需求情况，用户是否有带宽需求是一个伯努利实验。利用手机用户有带宽需求的概率与停电时间的函数关系，可以得到5G基站有带宽需求的用户数量随停电时间的变化关系，从而获得基站耗电量与停电时间的关系。根据基站备用电池必须支撑停电时长的要求及备用电池的额定电压，即可求出基站的备用电池容量。

摘要： 本发明公开了一种基于蒙特卡罗算法的回归建模方法，涉及医药学领域，所述蒙特卡罗算法适用于对离散系统进行计算仿真试验；在计算仿真中，通过构造一个和系统性能相近似的概率模型，并在数字计算机上进行随机试验，可以模拟系统的随机特性。通过本方法，可以提高组合优化的效率。

摘要： 本发明公开了一种基于蒙特卡罗算法的单路口交通信号配时优化方法，包括：获取路口各流向交通流统计分布特征和相应概率分布参数，确定最佳运行周期，相位配置以及各相位绿灯时间的取值范围；构建车流动态更新方程，依据各进口车道历史最大排队长度和车流量，确定路口各进口道能容纳车辆数最大值和相应的概率排队长度约束条件；定义目标函数并构建交通信号控制模型；采用蒙特卡罗算法求解出各个周期的最优信号配时。本发明利用历史交通流的概率分布特征且针对排队长度添加了机会约束条件，能明显提高路口到达流率随机性较强情况下的交通效益，能有效规避因路口各流向排队长度不均匀而导致的某一流向排队长度过长甚至是车辆外溢的情况。

摘要： 本发明提出了一种基于分形蒙特卡罗算法的多孔材料重构方法，具体步骤如下：首先获取多孔材料的孔隙率和渗透率数值，利用分形蒙特卡罗方法迭代计算孔隙分形维数，通过计算得到的结构和分形参数构建多孔材料随机分形分布的表征特征和孔隙尺寸的分形表征，利用蒙特卡罗算法生成具有特定孔隙结构和渗流特性的数字图像。本发明可通过编写程序语言重构具有特定孔隙结构和渗流性质的多孔材料数字结构，充分考虑了多孔材料内部结构的多尺度和随机分布特征，准确获得重构多孔材料的各项参数，采用蒙特卡罗模拟重构，仿真效果良好，在软件模型的建立与三维重构方面可实现广泛应用。

摘要： 本发明提供一种基于同策蒙特卡罗算法的室内环境舒适度改善方法，为了提高人在室内的舒适感，采用基于同策蒙特卡罗算法控制办公室内的空调系统、加湿器、照明系统和通风系统等设备，并对这些设备进行了简单的模型构建，对输入的温湿度、照度和二氧化碳浓度等参数进行智能调整，进而将各个参数值控制在设定的最适值以优化室内舒适度。本发明基于构造的模型进行了仿真实验，实验结果表明：(1)该方法在不同参数设置下都能达到良好的收敛性和稳定性，能很好的改善室内环境舒适度；(2)在控制建筑设备等方面，和PID算法和模糊控制方法进行比较，发现该算法具有收敛速度较快、鲁棒性好、精度较高等优势。