基于CUDA的并行CS-SCHMMC設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)及其在藥品鑒別中的應(yīng)用.pdf

1、近紅外光譜分析技術(shù)具有快速現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、準(zhǔn)確、不破壞等優(yōu)點(diǎn),非常適合于藥品分析。不同于一般分類問題,真假藥鑒別中存在類不平衡與代價(jià)敏感性問題。隨著精密分析儀器的廣泛使用,產(chǎn)生了高維、海量藥品數(shù)據(jù),而大部分分類算法仍采用單線程方式實(shí)現(xiàn),已無法滿足現(xiàn)場(chǎng)快速建模的需求。綜上所述,本文研究主要針對(duì)真假藥鑒別所具有的類不平衡、代價(jià)敏感的應(yīng)用特點(diǎn)以及大量樣本的快速建模需求。
　　首先引入尺度化凸殼最大間隔分類方法(SCHMMC)解決真假藥鑒別中所

2、具有的類不平衡與代價(jià)敏感問題,并引入布谷鳥搜索(CS)算法對(duì) SCHMMC進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu),結(jié)合兩者形成CS-SCHMMC。
　　其次,在研究尺度化凸殼最大間隔分類方法的基礎(chǔ)上,針對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)樣本的建模提出一種基于CUDA的GPU并行SCHMMC算法:GPU-SCH。根據(jù)訓(xùn)練過程中各個(gè)計(jì)算任務(wù)的特點(diǎn),對(duì)訓(xùn)練過程進(jìn)行任務(wù)劃分,結(jié)合 GPU與 CPU的特點(diǎn),給出GPU-SCH的兩種并行模型。通過UCI數(shù)據(jù)集分別進(jìn)行穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、加速性能

3、實(shí)驗(yàn)測(cè)試,結(jié)果表明并行算法在不損失原算法性能的基礎(chǔ)上,在大數(shù)據(jù)樣本下,獲得了更高的性能,最高加速比可達(dá)18.4倍。實(shí)驗(yàn)最后對(duì)兩種并行模型作出性能對(duì)比分析。
　　接著,在研究SCHMMC參數(shù)與核函數(shù)參數(shù)選擇優(yōu)化的基礎(chǔ)上,針對(duì)CS算法在求解復(fù)雜、大規(guī)模數(shù)據(jù)優(yōu)化問題時(shí)計(jì)算時(shí)間過長的問題提出一種基于 CUDA的并行布谷鳥搜索算法:GPU-CS。該并行算法通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn) CS算法的四個(gè)階段計(jì)算任務(wù)進(jìn)行分解,分別以四個(gè)獨(dú)立的并行GPU核函數(shù)實(shí)現(xiàn),

4、并結(jié)合不同的優(yōu)化問題,給出算法的兩種并行策略。最后在四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試函數(shù)上的仿真實(shí)驗(yàn)表明,并行CS算法在求解收斂性與原標(biāo)準(zhǔn)算法一致的前提下,獲得了更高效的求解性能,最高加速比可達(dá)96.9倍。實(shí)驗(yàn)的最后給出了兩種并行策略在不同實(shí)驗(yàn)設(shè)置下的性能分析比較。
　　最后,給出GPU-CS對(duì)GPU-SCH進(jìn)行參數(shù)選擇優(yōu)化的方法,并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用,將其應(yīng)用于某藥廠琥乙紅霉素片 NIR光譜建模及分析,分別對(duì)類不平衡問題與代價(jià)問題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析測(cè)試,驗(yàn)證了