开源众包
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621天前
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1. 项目背景：1. 计划使用软件Zemax对衍射波导进行优化，寻找一组最优化参数以使衍射波导具有最佳性能。优化目标参数为光栅形貌参数，根据具体设计，待优化参数总数在30个以上。优化目标包括颜色均匀性、亮度均匀性、效率、eyebox均匀性共四项，这四项性能均可计算出具体数值。但是Zemax自带的优化器仅能局域优化，并只能单机单核运行，优化效率较低，因此想用分布式计算来提升效率。2. Optislang软件有内置的遗传算法和粒子群算法，但只能单机单核运行。3. Python、C++等语言可以使用Zemax自带的ZOS-API将参数写入Zemax，命令Zemax运行，读出Zemax计算结果并根据其中某些参数计算出此组参数下的颜色均匀性、亮度均匀性、效率、eyebox均匀性数值。这些过程我这里有源代码，不需要重写。2. 项目需求：基于python，连接Zemax使用遗传算法或粒子群算法进行衍射波导的参数优化。所有待优化变量均可以用python写入zemax，优化算法在python中进行，衍射波导的性能在zemax中计算，python读出zemax的结果并计算优化目标，最终实现颜色均匀性、亮度均匀性、效率、eyebox均匀性的提升。同时为了提高计算效率，应实现单机并行计算和多机分布式计算。同时，Zemax在运行时可能出现卡死等现象，在中断后应能够手动重启该计算。光学部分均在zemax软件中完成，这部分代码已有，需求算法可以直接使用，在此基础上进行分布式优化计算即可。具体需要功能如下：1.优化功能：需要一套基于python的算法，实现对衍射波导性能的优化。2.并行计算功能：使用zemax计算优化目标只能实现单机单核运行，但是使用python调用多个zemax程序是可以实现的。为了最大化利用每台电脑的性能，需要实现在单台电脑上的并行计算。3.分布式计算功能：需要实现分布式计算，将遗传算法任务分配在多台电脑上进行计算，以提高计算效率。4.断点重续功能：如果分布式集群中某台电脑出现意外程序崩溃，应不影响其它电脑的运行，并能够实现重启后继续计算。3. 交付指标：1. 交付内容应包括：算法源代码（代码应具备高质量并有足够注释方便后续维护）、实现逻辑、代码使用说明、配置需求、参考文献等。源代码中，光学部分需要能够根据具体项目及需求做更改。2. 实现基于智能算法的优化算法，算法应能够根据设计和需求对待优化变量和优化目标进行修改，运行写好的算法能够对衍射波导的参数实现有效优化。交付时将使用optislang和写好的算法同时进行同一组初值的优化，算法的优化结果应与optislang的优化结果接近。3. 实现单机并行计算，在单台电脑上用python调用多个zemax，实现多个zemax稳定地同时计算。交付时将用python调用4个zemax软件运行交付的算法，在单台电脑上并行计算12小时，应不出现软件闪退等现象。调用4个zemax计算效率应比调用1个zemax高3倍以上。算法应能够实现并行数量的更改。4. 实现分布式计算，在多台电脑上同时进行计算，能够稳定运行，并且能够成倍提高计算效率。交付时将在单台电脑和五台电脑上同时运行此算法，五台电脑上运行速度应比单台电脑的计算速度快四倍以上。关闭分机的zemax并再次打开后应能够继续分配任务并计算。算法应能够实现电脑数量的更改，当使用更多电脑时，计算效率应有相应提升。5. 交付时间：自确立起15天。
