基于Intel多核集群系统的市政建设全景仿真预测平台——可行性报告

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基于Intel多核集群系统的市政建设全景仿真预测平台
——可行性评估报告

0．引子
1．创意来源与市场的需求
2．解决方案
3．无成本、无代价的城市建设科研手段
4．巨大的收益
5．系统结构与可行性分析
6．未来的展望


0．引子：和谐社会的探路者
作为一名软件工程师，我在考虑：如何充分利用Intel提供的强大的多核心技术，为软件程序运行更快、功能更强而编写代码？
作为一名城市的普通居民，我在考虑，如何让运行于Intel多核平台的高速、高质量的软件，真正地造福于百姓，为“和谐社会”的伟大构想，贡献一份力量？
经过长时间的探索和调研，我终于规划出了Intel多核心平台造福于百姓的蓝图，理想和现实在Intel的强大科技实力保障下融为一体，这就是“市政建设全景仿真预测平台”。


1．设计思路初析：创意来源与市场的需求
在北京、上海、广州等大型城市的市政建设中，或多或少都存在着以下情况：
（1） 有许多市政工程在缺乏有效仿真验证手段情况下就盲目开工，导致负面效果；如某些高架桥的建设，虽然方便了机动车通行，却对周边楼群产生了严重的噪音污染；
（2） 一些市政工程由于缺乏整体验证的有效平台，建成后虽然使百姓生活环境等得到了一定改善，但却对周边地区造成了更多负面影响；
（3） 由于缺乏整体划一的运作依据，大量工程，尤其是路面工程存在着“开拉锁”现象，重复施工不仅导致了市政资源的大量浪费，还对区民生活、出行等造成了一定影响。还有“断路施工”所造成的严重社会问题。在中国的各大城市中，每天都有大量的路面施工项目在进行，而由于缺乏合理的进度部署，使得居民对占道施工阻挡出行的问题存在颇多怨言。
（4） 对于公交车站等公共运输事业的布局，由于没有统一的仿真验证方法，每条线路“各自为战”情况很多，出现部分线路重合，导致运营亏损；同时又有些地方却没有公交，导致黑车，黑摩的出现，为交通安全埋下了严重隐患。
（5） 对于居民生活必备食品，如米、面、菜等出售点的设置，并未和居民的真实居住地理位置相协调，致使大量非法地摊的出现，不仅影响了居民区的治安，又成为一些有害食物，甚或传染病的传染源 。
（6） 居民区建设在铁道、工厂等高噪音区域，既影响居民生活，又造成安全隐患，等等。例如，在某居住区附近希望修建一条轻轨铁路，看似可以缓解居民出行问题，但是由于票价过高，居民并不会选择乘坐，致使轻轨的投资无法收回；
（7） 如北京，最近由于轻轨铁路故障，原本乘坐轻轨上下班的工薪族，被迫选择乘坐地铁。而地铁在设计时并没有充分考虑到这些互动的故障的解决，致使地铁一度陷入瘫痪；

一个真实的有价值的设计，必须来源于需求，来源对现实问题进行解决的热情。上面只是目前大中型城市所遇到的一部分社会问题，也是很有代表性的几类。人们不禁要问，这么多的问题是怎么产生的？规划部门和市政建设部门要怎样才能避免此类问题的重复发生？如何在市政建设前对其整体进行充分的完整的评估？
问题的关键点在于项目评估专家专业知识的单一性。每名专家对其所研究的领域都有非常精辟的见解与高深的造诣。但是我们必须看到，专家所顾及的，只是其所承担项目的本身，而对于市政建设其他方面的知识，却知力所不逮。
举例来说，桥梁专家可以将桥梁设计的十分完美，但是在布局时，往往只考虑桥梁的安全性和可靠性，而对于该桥梁的安置，是否会影响到公交及机动车的行车路线，却没有多作考虑。再比如，路面施工人员在断路施工时，可以做到高质量完成任务，然而该施工项目是否会对附近居民的正常生活及出行造成影响，却没有相关专业知识进行评估。


2．解决方案
现实的问题，一次又一次地呼唤全方位的解决方案。利用Intel的高性能双核处理器，以及目前较为成熟的虚拟现实技术，我们可以设计一个全景的市政工程仿真平台，这个平台运行在一个集群式操作系统中；每台电脑负责一个方面的运作，在数台计算机上完整地假设市政工程建设模型。
服务器部分，我们首先将市区地图作为蓝本，就像一些城市建设游戏里那样（但复杂度是它的几万倍），设置几千个重点的居民区，标注几千条重点主干道,以及尽可能多的建筑物群。同时还要拟真数百万市民（可以以千人作为单位来降低系统负荷）在道路中的行走。
以北京市为例，我们可以针对上述问题创建仿真平台：
（1） 在桥梁建设开工之前，首先在市政工程仿真平台上找出（locating operation）待施工的道路，用鼠标将一个设计好的桥梁模型添加到该路段。这时，行人流动的模型、机动车行驶的模型都会与这座桥梁发生互动。等待片刻后，我们从显示器上就可以清楚地看出是否出现堵车，从而得出该桥梁的建设对于交通情况的整体影响了。
（2） 在建造便民交通设施前，首先在本仿真预测平台上搭建、试运行，以看出这些本意为便民的设施，是否真的便民，还是对居民生活造成了负面影响。
（3） 在路面维护时，首先将需要作业的路段在仿真条件下标注在全景仿真系统中，这样在系统运行时就可以看出哪些地方、哪些时间如果同时施工会造成交通拥挤，以合理安排施工进度与施工时间。
（4） 集群计算机节点之公交仿真环节，将北京所有公交车站作为中转点，在仿真环境下运行起来，几百条公交线路都仿真开动，按照服务器配置的桥梁、公路等位置（包括已经建设好的，但更重要的是将要建设的）进行仿真测试。同时必须和虚拟的人流进行交合，以仿真具体的交通状况。这时可以设置某些点的交通出现拥堵，看一下预期的建设布局能否达到要求。
（5） 为了百姓日常用品、食品可以就近购买，我们可以将超市、菜站等设施以模型的方式添加到该仿真预测平台上，观察百姓模型的受益情况。通过不断的仿真尝试，最后针对居民居住区的分布特点，为投资商拿出一套行之有效的选址方案。
（6） 将铁路、轻轨在仿真系统中接入居民区模型附近，与居民模型的收入参数发生互动，可以测试居民是否愿意乘坐轻轨，并测试平交铁路对居民出行到底会产生多大的危险性，以决定是否进行相关项目的施工。
（7） 在仿真预测平台上建立轻轨模型后，它将会和原有的地铁模型，及行人流动模型产生互动。在一切都仿真运行平稳后，由系统设置，突然关闭轻轨模型的运行，地铁模型则成为行人的重要选择方案。这时，我们就可以检测，在城铁瘫痪的情况下，原有的公交、地铁是否能够承担增加的压力，从而提出有效的调整计划。


3．无成本、无代价的城市建设科研手段
该仿真预测平台另一个巨大的贡献就是针对学术领域的影响。目前国内外的市政建设及相关专业，由于缺少一个有效的实验、科研平台，一些新的市政构架思想，只能在理论上加以推导，却没有资金去实施；从城市发展部门角度，亦不会同意将这些新的市政规划的科研成果直接实施。然而，我们的仿真预测平台恰恰迎合了他们的需求。新的思想、新的理念、新的设计，全都可以在该平台上虚拟地实现并进行仿真，这样科研成果便有了切实的依据。

[netdust]

楼主心态非常正确

[teclogid]

楼主知道现在支持多核的操作系统有哪些吗？
非得挂上基于intel多核集群系统之类的。
你对这些了解吗？非要整这些名词自己都不明白的名词吗？

[ensoniq]

又见推销员

[mage1982]

teclogid(无名) 您好。
（1）我确实无法历数集群式操作系统，但也没有必要将所有集群操作系统名都找出来，背下来。我所知的目前比较容易得到的，有Windows， 和RedHat这两个公司出的。能用好一种就够了，难道不是么？

（2）我叫牛思文，曾经获得过
2006 年Lattice 设计大赛二等奖
2006 年Altera设计比赛 3月 月度优秀奖
2006 年Altera设计比赛 9月 月度优秀奖
2006 年Altera设计比赛 年终二等奖。

我熟练掌握C/C++语言，开发过过程控制的中间件仿真类库；
我精通Verilog语言，熟练掌握FPGA的开发，开发过的IP核数十种，包括简易8位CPU（基于8051架构），NIOSII的自定义外设，汉明码（hamming code）编码、解码单元，等等。
另外，对于ARM（飞利浦LPC系列， 三星44b0）系列也有一定研究。

这就是我对于软硬件的成果与认识。如果有同道中人，欢迎心平气和地交流与讨论

[mage1982]

lihongbin33: 事实就是如此吧，我没有歧视谁的意思。你可以到任何一个攒机的论坛，去要一个万元以上的配置，看看推荐Core Duo的多，还是AMD的多？

gz80() ：尊敬的研究生您好。我首先真的很感谢你关注我的帖子并进行留言。
（1）其实我的创意并不空洞的。限于字数限制，我的确没有面面俱到，但是我确实写出了一部分模型的构建方案。另外，你说的关于使用“高科技词汇”糊弄文章的事，我也有很多的同感。这点上，我们是有共识的。所以，我在书写可行性报告时，并没有过多的使用高科技词汇。我只是从一名C++程序员的角度，简要描述了一下类库构建的方法与策略。
（2）我已经强调很多次了，一个复杂的系统决不能一蹴而就。我们要一点点地实现，实现一部分，就用一部分，就要尝试着去解决一些问题。用不了“十年八年”的，你太低估中国程序员的生产力了。
（3）关于你说的什么测绘的问题，其实我们根本不用投资了。各种类型的地图充斥于市，哪种不是经过严格测绘的？我们只需要借鉴前人的劳动成果即可，不可能也没有必要去什么事都自己干吧？
（4）对于您提出的关于雇佣某某人去当顾问的事，更是没有必要的。论文，就足够我们参考的了。目前中国的期刊杂志何其的多，相关的知识，只要从网上一搜，就可以找到非常多的论文了。这些论文中，肯定有一些是不合适的，但是仅仅从那些合适的论文提供的知识中，构建一个简单而可行的模型，还是没问题的。
（5）您提供的那个网站我看过了。它只是一个地图，供人们去查询道路的。我还是十分希望您能够认真读完我的报告，因为我不是在作地图。当然，简单的地图模型时必要的，但我所关注的，是在这幅地图上的所有市政建设中，所发生的一系列问题、隐患，并探讨解决的方案。

[mage1982]

如果大家有任何意见或建议，一定要提出来。我真的很想听到反对的声音，因为只有认真分析反对的声音，才会让我发现不足，做出更多的改进。社区论坛的讨论，甚或是争论，都是非常必要的。但是，我必须提出一点：那就是一切争论，甚或是争吵，其最核心的目的不是去打倒，而是去统一。争论的结果，决不能是将任何创新击倒就了事，而应该提出更新的、价值更高的创意。
所以我真切的希望，大家在对这个创意进行批评的同时，可以拿出自己的创意，写出更详尽的可行性报告。我们一点要以达成共识为目标，而不是以“打倒”为目标。不管是谁的创意，我真切地希望我们大家能够一起开发出一些有价值的东西。

[mage1982]

火药味十足啊。
不过没关系，我就喜欢你的直言不讳。

是这样的，就我目前的设想来看（当然随着研究深入一定会有调整），我并不是要做一个全能的预测算法。我以为把报告写得很详细了，现在看来，还有好多没有写清楚。如果真的可以把那个预测算法作出来，我想这个平台也就没有必要了吧。我想你问的应该就是这个问题。首先我要说的，就是这个平台的产生，最大的原因就在于没有人可以作出算法。这个怎么讲呢，说白一点，就是我们无法开发出一种算法，可以将市政建设的全部模型都集成进去。正如你所说的，市政建设中充满了不确定性，包括人的因素，自然的因素，等等。这些模型，每天都在混乱地互动着，所以说，大学里那些什么泊松分布之类的，无法满足要求。那么我们怎么办呢？

[mage1982]

晕，点错了，我接着说。我目前考虑的办法如下：虽然这种互动的模型，从目前研究程度而言是无法达到的，但是，具体到每一个模块的模型，还是可以预测的。比如，行人在某一地区的流动，我们可以利用统计数据；公交车的停靠时间，我们可以查询喜爱那根管相关手册，等等。当然还会有误差，但是这主要取决于模型的精度。于是，我们可以让这些独立的可以作出的模型，在一个容器内“各自为战”，这样我们才可以看出它们之间的互动情况。
现在你可能明白我的想法了吧。总体的模型无法做出，我们就对各个单元分别建模，在让他们在我的平台上随机互动（当然会有一定规则），于是在没有那种“全能算法”的时候，来预测可能发生的情况。

还有一点。时间上，我的这个平台应该是一个中间件系统。也就是说，它是一个个单独的模块，加上一个用于数据沟通的协议框架。应用者首先利用我的这个平台，针对具体的城市进行组态，，然后放到我的容器中运行。

PS：偶的奖金可比你多~~~~~

[Kvci]

曾经想过一种穷举预测的办法：
就是把能够影响结果的信息都量化，并输入到一个虚拟场景里，再对该虚拟场景里可变的量进行穷举运行一段时间，看最后的结果

与生命游戏类似

例如，建立一个把十字路口、车、交通灯、道路 抽象成类，并按实际生活里的模型建立好关系
把车流速度、车辆到达时间、路长、路宽按近似规律输入该场景

然后就可以把里面的红绿灯间隔时间设置成不同，运行N个场景，同时统计在该间隔时间路口的车流平均通过时间
最后看哪个最短？

[mage1982]

你的这个思想和我的创意有相似点，但是我又进行了两点衍化

1，模型不是固定的，而是一个个可以重构的单元；中间有一个中间件协议，允许人们对其组态

2，我想，对于小规模模型（模型本身可能很复杂，这里指相对于整个城市来说相对较小），我们还是尽量采用直观的统计数据，而把真正的大规模互动环节放到城市这个级别。当然不论大小都进行互动是最理想的，但是（1）目前电脑的运算能力是否能够；（2）复杂度会成倍增加。

我想借鉴我原来FPGA设计时常用的办法，即“自顶向下”原则。也就是说，底层的模型先作出一个Demo，只要能运行就可以；我们先尽最大努力将这个架子搭起来，让一个一个模块之间能够进行互动。软件设计其实也一样，我们先把程序搭起来，再考虑优化。一旦我的平台可以运行了，那么我们的设计就处在了一个可以运行的环境。这时，在对下层模型（如你说的交通、车辆等）进行优化时，便有了方向。你觉得呢？

[Kvci]

没那个时间和精力 还没经费
做出来还不知道有没有谁信这个东西
搭平台应该是可以做出来，可以做的复杂 也可以做的简单
看需要了
但肯定是越大越复杂，想得你头要爆炸。。。。。。。。。。。。。。。。。。

[Kvci]

我什么都不懂的
问 楼主 一些问题：
中间件仿真类库是什么？ 是不是些图形演示界面、三维动场景？
市政建设全景仿真包括些什么？
要把市政建设里的东西一篓子全部包括起来放一个平台里运行？
你说的是仿真预测平台，主要还是预测
预测有几个东西是必要的：
1、输入的数据
2、预测的算法 （或者叫公式）
比如你说的市政建设中的情况
（1）有许多市政工程在缺乏有效仿真验证手段情况下就盲目开工，导致负面效果；如某些高架桥的建设，虽然方便了机动车通行，却对周边楼群产生了严重的噪音污染；
假如你想象的这个平台建设好了，你这平台怎么预测这个会对周边楼群产生了严重的噪音污染的结果？
不要说是你的未来平台里会有电子地图，可以看到施工地点附近有居民楼群
还有
（7）如北京，最近由于轻轨铁路故障，原本乘坐轻轨上下班的工薪族，被迫选择乘坐地铁。而地铁在设计时并没有充分考虑到这些互动的故障的解决，致使地铁一度陷入瘫痪；
说说你的未来平台对于这种情况又怎么预测出致使地铁一度陷入瘫痪的结果？

就算你有那预测算法，那还是要人先想出这算法
算法既然已经想出了，计算自然不难，然后你的这个所谓平台就只是一个将其结果演示得好看点的东西了
再说各地情况可能不一样，算法很难做到通用性，你这平台也难推广
要是真能够做，我还想做个《基于XXXXXXXX多核集群系统的宇宙仿真平台——可行性报告》
就怕你的未来平台就是以一个三维虚拟漫游场景加上些公路、桥梁示意图收场

小的我没你那么厉害
只是一个刚刚毕业的学生
只参加过2届 全国计算机仿真大赛
还有幸得了3000奖金
第二届结果还没出来。。。

不过说实话，那仿真大赛里的题目都不难的
都是些实际生活中的问题，
要自己建立数学模型，求解

[fangzhe]

LZ如果真是诚心想做，推荐你再好好玩玩SimCity。你的模型有很大欠缺，而SimCity的模型其实是很好的～
顺便推荐使用PS3做，运算能力不知道比Intel的XX强多少倍——而且便宜

[mage1982]

当然需要资金支持的。这个创意我思考和研究了好久了，就是限于资金和人手的问题，一直无法实施。一个人，不管能力多强，精力总是有限的。

其他的兄弟如果有什么问题或观点，一定要提出来，如果是我创意的问题，我会进行修正；如果是提问人没有理解，我会尽力进行解释。

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我建议你首先仔细看一下我的报告内容与随后的讲解。那个游戏我玩过，我很喜欢，并且从来没有说他不好。只是说那种类型不适合于我的创意

（1）我的创意不是游戏，游戏重娱乐，我注重的是什么时候会产生故障，而不在乎把城市搭建的多美丽。

（2）PS3内部应该是双核PowerPC970，我使用过EP405的芯片，还是不错的。但是我使用Intel的CPU主要是考虑到Intel为用户提供的丰富的线程开发工具

（3）PowerPC不便宜的，一块EP405 的板子价格就在1万以上，我搞过嵌入式，对这些芯片的价格很清楚。由于PowerPC的芯片与相关开发板的规模远不及Intel，所以价格会高出许多。

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采用Intel芯片的一个重要考虑
就是Intel推出了适应于多核心开发的线程分析工具。
这是竞争对手没有做到的

[linhaiqiang]

都是牛人啊,说的都有道理,再议吧

[mage1982]

如果大家有什么意见或建议，一定要提出来，我们一起讨论。
争取应用Intel的多核技术，做出一些高质量的设计来。
作为Intel的用户和支持者，我真心地希望有更多公司能够投身于多核技术产品的研发中。

[pqmgumnq9n09za1kqbpp]

我的板子是技嘉的 GA-6BXD，PCB 版本号 1.6，BIOS 更新到最新。跳线在 100MHz/5.0X，装上 2 只原装 OEM PIII500 CPU，Solt1 接口，开机能够认到 2 个 CPU，显示

INTEL 440BX CHIPSET
VCORE1=2.00V VCORE2=2.00V
INTEL PENTIUM III-MMX CPU 500MHz , 2 Processor(2)
<CPU2 ID=0636><PATCH ID=0035><CPU1 ID=0636><PATCH ID=0035>
Memory Testing... 1048576KB OK.

但是无论安装 WinNT 4.0 Win2000 Pro/Server WinXP 都不能识别 2 个 CPU，任务管理器只有 1 个，任务管理器的图表菜单中也没有每个CPU一个图表的选项。

请教这是怎么回事？

[mage1982]

呵呵这个帖子不是讨论主板的哈~~