为工业过程或技术系统提供控制输入信号的装置、方法及计算机可读介质的制作方法
【专利摘要】提供了一种用于为具有一个或多个可控制元件的工业过程或技术系统提供控制输入信号的装置。还提供了一种方法和计算机可读介质。
【专利说明】为工业过程或技术系统提供控制输入信号的装置、方法及计算机可读介质
【技术领域】
[0001]本发明涉及为工业处理或技术系统提供控制输入信号的装置、方法以及计算机可读介质。更具体地，控制输入信号包括关于对象的预测位置的信息，其中预测位置基于蒙特卡罗模拟(Monte Carlo Simulat1n)来计算。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请将于2012年2月21日提交的美国临时专利申请US61/601，048、于2012年2月22日提交的瑞典专利申请第1200144-2号以及于2012年2月21日提交的瑞典专利申请第1200105-3号的全部内容通过引用特此并入本申请。
【背景技术】
[0004]近几十年间，在呈指数增长的CPU功能的激励下，计算密集型模型和应用迅速发展。其中，通过元胞自动机(CA)和/或蒙特卡罗方法的点阵模型明显增加并且越来越多地用于描述和理解多种多样的复杂物理和生物系统。例如，CA已用于对气体现象、城市发展、免疫过程以及结晶化进行建模。CA的最众所周知的应用是对生命系统的建模。
[0005]蒙特卡罗方法用于各种科学应用。对于某些专业计算机体系结构，系统被模拟了多达1010个网格点。然而，在许多情况下，当动态关系达到平衡时，临界慢化(criticalslowing down)发生，因此即使蒙特卡罗方法也变得计算代价高。
[0006]在用于数值更新随机动态关系的许多选择中，动力学蒙特卡罗(KMC)算法或η阶法是最杰出的，原因是在接近平衡的过程处没有慢化效应。在这方面，由KMC算法执行的每个动作都带来成果。在KMC下，每次迭代时，更新对象都执行动作，而与系统是否接近平衡无关。结果，在文献中KMC是最受欢迎的，原因是其避免了由于该临界慢化现象(其对通常的蒙特卡罗方法会是有害的)而过多的计算开销。
[0007]与蒙特卡罗方法结合的点阵模型往往用作对涉及处于噪声影响下的许多相互作用的物体的系统建模的方法。尽管这样的方法在空间和石油勘探中特别与引起重大创新相关，但在许多领域都遵循这样的方法。类似地，通过点阵气体CA或点阵玻尔兹曼方法建模的分子动态关系与更好地理解在流体物理中的大量基本科学问题有关。
[0008]基于点阵的模型通过引入包括预定数量的单元的空间离散点阵来描述对象系统，在该模型内，将引起对象相互作用和动态关系。一个通常的方法是建立马尔科夫链，其引起与对系统的方案进行构建有关的动态关系。所应用的随机动态关系取决于描述系统的微观相互作用的物理属性。结果，根据系统的微观行为的知识来仔细考虑米特罗波利斯(Metropolis)、阿伦尼乌斯(Arrhenius)、格劳伯(Glauber)、川崎(Kawasaki)及其他速率。这种方法论的应用范围涵盖颗粒材料、交通流量、生态学、点阵玻尔兹曼和点阵气体、表面生长，仅列出几例。
[0009]目前的动力学蒙特卡罗模拟通常利用基于点阵的方法，其中，系统中的每个对象可移动至通过基于点阵的方法定义的有限数量的离散位置。
[0010]然而，已发现到，基于点阵的方法与大量缺陷相关联的。因此，用于为工业过程或技术系统提供包括关于预测位置的信息的控制输入信号的改进装置、方法或计算机可读介质将是有利的。
【发明内容】
[0011]因此，本发明最好寻求缓和、减轻或者消除现有技术中所发现的缺陷，并且通过提供根据所附专利权利要求的装置、方法以及计算机可读介质来解决这些找到的问题。
[0012]一方面，提供了一种用于为具有一个或多个可控制元件的工业过程或技术系统提供控制输入信号的装置。该装置包括适于访问数据集的单元，该数据集包括被划分成第一组对象和第二组对象的多个对象的数据，其中第一组对象中的对象位于储蓄部中，并且第二组对象中的对象在固定的时间点在空间上分布在限定的几何区域中，其中所述几何区域限定连续空间，该连续空间包括第二组对象的位置以及第一组对象和第二组对象能够移动至的空闲空间的位置。该装置还包括适于对多个对象编索引从而得到索引数据的单元。此夕卜，该装置包括单元13，该单元13适于计算多个对象中的每个对象的至少一个速率，所述至少一个速率限定所述连续空间内的区域，所述区域包括所述连续空间内的至少一个位置，其中至少一个位置均与所述至少一个速率的坐标相关联，其中每个对象的所计算的至少一个速率中的至少第一速率通过与连续空间内的第二组对象之间可用的空闲空间的量对应的权重来计算，其中每个对象的计算的多个速率相加以形成每个对象的总速率，并且其中多个对象的总速率形成计算的总速率的集合。此外，该装置包括适于基于索引数据和计算的速率的集合来执行蒙特卡罗模拟并且适于计算在给定结束时间多个对象中的对象的预测位置的单元，其中该预测位置或者在连续空间内或者在储蓄部内，并且其中该预测位置存储在以可操作的方式连接至该装置的存储器上。此外，该装置包括适于将在控制输入信号中的针对至少一个对象的预测位置提供至所述工业过程或技术系统的单元。
[0013]另一方面，提供了一种用于为具有一个或多个可控制元件的工业过程或技术系统提供控制输入信号的方法。该方法包括访问数据集，该数据集包括被划分成第一组对象和第二组对象的多个对象的数据，其中第一组对象位于储蓄部中，并且第二组对象在固定的时间点在空间上分布在限定的几何区域中，其中所述几何区域限定连续空间，该连续空间包括第二组对象的位置以及第一组对象和第二组对象能够移动至的空闲空间的位置。该方法还包括对多个对象编索引，得到索引数据。此外，该方法还包括计算多个对象中的每个对象的至少一个速率，所述至少一个速率限定所述连续空间内的区域，所述区域包括所述连续空间内的至少一个位置，其中至少一个位置均与所述至少一个速率的坐标相关联，其中每个对象的所计算的至少一个速率中的至少第一速率通过与连续空间内的第二组对象之间可用的空闲空间的量对应的权重来计算，其中每个对象的计算的多个速率相加以形成每个对象的总速率，并且其中多个对象的总速率形成计算的总速率的集合。此外,该方法包括基于索引数据和计算的总速率的集合来执行蒙特卡罗模拟并且计算在给定结束时间多个对象中的对象的预测位置，其中该预测位置或者在连续空间内或者在储蓄部内。此外，该方法包括将在控制输入信号中的针对至少一个对象的预测位置提供至所述工业过程或技术系统。
[0014]在又一方面，提供了一种计算机可读介质。该计算机可读介质包括设置的代码段，该代码段在由具有计算机处理属性的装置运行时，用于执行在本文所公开的任意一个实施例中的所有方法步骤。
[0015]在又一方面，提供了一种包括一个或多个可控制元件的技术系统。可控制元件中的至少一个配置成从根据本文所公开的任意一个实施例的装置接收控制输入信号。
[0016]另一方面，提供了一种包括技术系统和根据本文所公开的任意一个实施例的装置的系统。
[0017]本发明的优点在于，尤其是在被处理对象不具有不可忽略的尺寸的情况下，本发明克服了由通常已知的基于点阵的方法造成的明显误差。
[0018]本发明的另一优点在于，在任意给定时间在几何区域内的对象的平均密度比利用基于点阵的方法得到的平均密度更真实。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]参考附图，根据本发明的实施例的下列描述，本发明能够实现的这些及其他的方面、特征以及优点将很明显，其中:
[0020]图1示出了根据实施例的装置；
[0021]图2例示了根据一实施例的对于一维示例位于连续空间Λ中不同位置处的多个对象(Pl、P2、P3、Pk)和该多个对象之间的空闲空间；
[0022]图3示出了根据一实施例的对于一维示例的在X*处的吸附(adsorpt1n)；
[0023]图4示意性地示出了根据实施例的用于计算对象的速率的单元；
[0024]图5示意性地示出了根据实施例的用于计算对象的速率的单元；
[0025]图6例示了根据实施例对于一维连续空间每个对象P1、P2、P3、P4、P5的多个计算的总速率和与计算的每个总速率相关联的实体A1、A2、A3 ;
[0026]图7例示了根据实施例对于二维连续空间每个对象P1、P2、P3、P4、P5的多个计算的总速率和与计算的每个总速率相关联的实体Al、A2、A3、A4 ;
[0027]图8示意性地示出了根据实施例的用于执行动力学蒙特卡罗模拟的单元；
[0028]图9示出了根据实施例的方法的流程图；
[0029]图10例示了根据实施例的计算机可读介质；
[0030]图11示出了根据实施例的基于公知点阵的方法与点阵自由方法之间的比较；
[0031]图12例示了对于PJtl = 3的总平均密度与典型LB动力学的域尺寸、与LF动力学的域尺寸的比较以及帕拉斯提猜想预测方案(Palasti conjecture predictedsolut1n)；
[0032]图13示出了根据实施例的技术系统；以及
[0033]图14示出了根据实施例的包括技术系统和装置的系统。
【具体实施方式】
[0034]根据一些实施例的本发明是基于点阵自由(LF, lattice-free)随机过程的结构。潜在的随机动力学被剥夺了其对通常的基于点阵(LB)的环境的依赖。因此，相互作用的对象将根据基于距离而不是基于单位(cell)的动力学速率在动力学所规定的位置自由降落并且相互作用。在某些实施例中，动力学过程配备有阿伦尼乌斯自旋翻转(Arrheniusspin-flip)(非守恒)、赢球、排斥势以及检查/比较处于平衡的对象行为及至平衡的过渡路径。由于发现该工作不局限于所使用的相互作用势(interact1n potential)的具体形式，所以同样还可以考虑其他势。可使用通常所知的蒙特卡罗模拟，例如动力学蒙特卡罗模拟，以实际实现该LF随机过程。
[0035]得到本发明中所使用的LF动力学，从而克服在特定的物理条件下(其中，对象尺寸能够影响或者干扰其相互作用)LB动力学产生的方案中的缺点。在这样的物理条件下，LB动力学和相应的LB模型能够通过非物理方案产生错误的结果。对于所有相互作用势，这种现象都会发生。然而，对于促成高对象密度的模型参数，方案上的差异最突出。此外，示出了，收敛性将不能解决这种差异。换言之，随着点阵尺寸增加，根据LB动力学的方案将不能收敛至LF动力学的方案。很清楚，LB与LF动力学之间方案上的差异的原因仅在于，具有供对象降落下来的预定义单位的点阵提供对空间的更有效使用的事实。结果，在LB模型的情况下，这些对象的相应密度会高得多。许多自然过程涉及在连续空间中并且不再预设距离移动的对象/如在LB环境的情况下的单位。因此，在几个建模情形中，例如，LB方法，尽管更易于实现，但将产生错误的方案。
[0036]本发明的思想是在给定结束时间向技术过程或系统提供控制输入信号，其中，控制输入信号包括与对象的预测位置有关的信息。预测位置基于被执行直到达到给定结束时间为止的蒙特卡罗模拟，例如动力学蒙特卡罗模拟。对象是包括在多个对象中的对象。该多个对象中的每个对象在每个实例中或者位于几何区域(也称为域)内，或者位于储蓄部(reservoir)(限定了在几何区域外的位置)内。几何区域限定了连续空间，该连续空间包括对象当前在连续空间内所位于的位置和该多个对象能够移动至的空闲空间的位置。
[0037]连续空间不同于在基于点阵(LB)计算中所使用的域。具体地，该连续空间包括已位于连续空间中的对象的位置，以及多个对象中的任意对象能够移动至的空闲空间的位置。因此，连续空间涉及点阵自由环境。
[0038]相比之下，用于基于点阵的方法的域仅允许对象移动至域内离散的并且预设的位置(还称为单位)。例如，不允许对象迁移至那些预设位置单位之间的位置，原因是每个对象则将覆盖在两个或更多个单位中的空间。因此，利用通常所知的基于点阵的方法，仅有几个使对象可移动至的可用位置。
[0039]因此，对象在连续空间内或至连续空间的移动不限于任何单位，在这一点上移动是基于距离而不是基于单位的。换言之，每个对象可移动至连续空间内的位置，而无需受点阵的单位的限制。
[0040]因此，相比于基于点阵的方法，基于本发明的教义的对象可移动至连续空间内的任意位置，只要那个位置还没有被另一对象占据即可。因此，根据本发明的实施例，就基于点阵的方法而言，对象的实际位置可以是在两个或更多个单元之间的位置。由于对象具有特定的尺寸，就基于点阵的方法而言，一旦定位在这样的位置，在任意情况下，对象的不同部分将实际上位于几个单位中。
[0041]可认为本文所公开的实施例所解决的问题是如何准确并且实际地预测在对象的系统中的对象的位置，其中将对象的尺寸考虑在内。
[0042]可认为本文所提供的实施例所解决的另一问题是如何预测对象的系统中的对象的位置，所述对象完全自由地移动至几何区域内的任意位置，因此不限于仅移动进离散的单位。
[0043]由于不允许利用基于点阵的方法的对象如在现实中一样自由移动，但仅允许从单位移动至单位，预测得到的平均密度将高得不切实际。
[0044]通常来说，本发明涉及点阵自由硬球排斥随机过程，该过程根据结合在本文中的实施例将变得很明显。
[0045]应理解，涉及动力性的行为不同于在基于点阵的环境中的那些行为。就将在下面进一步阐述的对象密度/温度而言，该差异变得越来越大。此外，已示出了周知的在数学上的装载问题(packing problem)和其关于帕拉斯提猜想的方案，以确认由在本发明的实施例中使用的点阵自由动力学产生的结果。
[0046]在一个实施例中，根据图1，提供了一种装置10，该装置10用于为具有一个或多个可控制元件131的工业过程或技术系统190提供控制输入信号111。该装置包括单元11，该单元11适于对包括被划分成第一组对象和第二组对象的多个对象Pl、P2、P3、P4、P5的数据的数据集进行访问。第一组对象的对象定位在储蓄部中。第二组对象的对象在固定时间点在空间上分布在限定的几何区域。该几何区域限定连续空间，该连续空间包括第二组对象的位置以及第一组对象和第二组对象能够移动至的空闲空间的位置。
[0047]该装置还包括单元12，该单元12适于对该多个对象？1汴2、？3、？4、？5编索引，得到索引数据。
[0048]此外，该装置包括单元13，该单元13适于计算该多个对象中的每个对象Pl、P2、P3、P4、P5的至少一个速率R，C。至少一个速率均限定该连续空间内的区域，所述区域包括在连续空间内的至少一个位置，其中至少一个位置均与至少一个速率相关联。通过与连续空间内在第二组对象P1、P2、P3、P4、P5之间可用的空闲空间的量对应的权重来计算至少一个计算的速率的第一速率。将针对每个对象计算的多个速率加起来，以形成每个对象的总速率。多个对象的总速率形成计算的总速率的集合。
[0049]该装置还包括单元14，该单元14适于基于索引数据和计算的速率的集合来执行蒙特卡罗模拟，并且计算在给定结束时间多个对象中的对象的预测位置。该预测位置或者在连续空间内或者在储蓄部内，其中该预测位置存储在以可操作的方式连接至装置10的存储器16上。
[0050]此外，该装置包括单元15，该单元15适于将在控制输入信号111中的针对至少一个对象P1、P2、P3、P4、P5的预测位置提供至所述工业过程或技术系统190。
[0051]在一个实施例中，蒙特卡罗模拟是动力学蒙特卡罗模拟。
[0052]该装置的单元11、12、13、14、15中的每个单元可包括以可选的方式连接至存储器16的处理器。
[0053]在一个实施例中，该装置的每个单元可结合在包括处理器和存储器16的单个单元中。
[0054]如可根据第一实施例观察到的，针对每个对象计算的速率中的至少一个速率考虑到在连续空间内的可用空闲空间。在在整个模拟，即迭代步骤中在特定时间时在连续空间中没有可用空闲空间的情况下，对于该迭代将不计算每个对象的第一速率。因此，在这种情况下每个对象的总速率涉及针对该对象计算的其他速率，其中其他速率不考虑在连续空间中可用的空闲空间。这种其他速率可涉及如将在下面进一步阐述的解吸(desorpt1n)速率或反应(react1n)速率。
[0055]总体框架
[0056]为了便于理解第一实施例，下面描述点阵自由连续空间的总体框架。
[0057]使A=IT1来限定连续空间，其中是d-维环面(torus)并且d表示空间维。作为对比，应理解的是，对于通常的二维LB随机过程，相应的点阵L包括预定数量的微小单位，所有微小单位具有完全相同的维，每个微小单位能够容纳单个对象。
[0058]现在，假设所有对象占据相同的体积=具有绕其中心.? € Λ的半径r，并且物理上两个对象不可能占据同一空间。这在下面将使用排除原理来实现。
[0059]图2例示了对于一维示例位于连续空间Λ中不同位置处的多个对象(Pl、Ρ2、Ρ3、Pk)的示意图。Ei表示在连续空间中的可用空闲空间的集合和尺寸上的变换。Bi表示通过已位于连续空间中的每个对象限定的连续空间中已被占据空间的集合，并且被占据空间的尺寸与该对象的尺寸相同。
[0060]该连续空间包括多个不相交集合A=PU Pc,这里,P= ijbM，i = l,...，k,并且Pc = U Ei, k+Ιik+Ι，其中，Ei表示Λ中所有不相交可用空间。注意，Ei的尺寸可以不同，原因是每个Ei表示中心在Xi与xi+1的对象之间的空闲空间，即，I Ei I = I Xw-Xi 1-2r。相比之下，Bi的尺寸相同。例如，在一维中，每个焉=BAxl对应于对象所占据的线段，如在图2中可看到的。为了简化，这里将对象定义成具有相同的尺寸。然而，同样有可能在本发明的范围内，通过记录其相应的半径来考虑具有不同尺寸的对象。
[0061]对于二维连续空间，所占据空间Bi的集合和可用空闲空间Ei的集合都表示面积。因此要注意，连续空间能够总是被表示为有限数量的这种空间和填充集合的集，
[0062]Λ = P U Pc = B1 U B2 U …U Bk U Ek+1 U …U Ek+1
[0063]即使那些集合将被改变，而对象随时间推移移动并且占据不同位置。
[0064]通过自旋状变量σ (i)来给出自由度(微观级参数)，对于每组Bi或Ei e A ,Iik+1。
[0065]尽管本发明的实施例处理了离散自旋变量，但还可以在没有任何大变化的情况下对连续的情形(海森堡模型)执行标准化。
[0066]通过限定微观随机过程{ σ } t开始并且限定每个σ (i)占据与要表示的对象体积等同的体积。具体地，
[0067]
【权利要求】
1.一种用于为具有一个或多个可控制元件(131)的工业过程或技术系统(190)提供控制输入信号(111)的装置(10)，所述装置包括: 单元(11)，适于访问数据集，所述数据集包括被划分成第一组对象和第二组对象的多个对象(P1，P2，P3，P4，P5)的数据，其中所述第一组对象中的对象位于储蓄部中，并且所述第二组对象中的对象在固定的时间点在空间上分布在限定的几何区域中，其中所述几何区域限定连续空间，所述连续空间包括所述第二组对象的位置以及所述第一组对象和所述第二组对象能够移动至的空闲空间的位置； 单元(12)，适于对所述多个对象(P1，P2，P3，P4，P5)编索引，得到索引数据；并且其特征在于， 单元(13)，适于计算所述多个对象中的每个对象(Pl，P2，P3，P4，P5)的至少一个速率(R，c)，所述至少一个速率限定所述连续空间内的区域，所述区域包括所述连续空间内的至少一个位置，其中至少一个位置均与所述至少一个速率的坐标相关联，其中所计算的每个对象的至少一个速率中的至少第一速率通过与所述连续空间内的所述第二组对象(P1，P2，P3，P4，P5)之间可用的空闲空间的量对应的权重来计算，其中计算的每个对象的多个速率相加以形成每个对象的总速率，并且其中所述多个对象的总速率形成计算的总速率的集合； 单元(14)，适于基于所述索引数据和所计算的速率的集合来执行蒙特卡罗模拟，并且适于计算在给定结束时间所述多个对象中的对象的预测位置，其中所述预测位置或者在所述连续空间内或者在所述储蓄部内，并且其中所述预测位置存储在可操作地连接至所述装置(10)的存储器(16)上；以及 单元(15)，适于将在控制输入信号中的针对至少一个对象(P1，P2，P3，P4，P5)的预测位置提供至所述工业过程或技术系统(190)。
2.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述第一速率中的一个或多个是与吸附或沉积速率有关的自旋翻转速率。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中针对每个对象所计算的所述至少一个速率中的第二速率是与解吸有关的自旋翻转速率。
4.根据权利要求2所述的装置，其中适于计算每个对象的所述第一速率的所述单元(13)被配置成: 识别(41)在所述多个对象中的两个或更多个对象之间的所述连续空间内的空闲空间(E)； 测量(42)每个经识别的空闲空间的尺寸，并且将大到足以容纳对象的每个经识别的空闲空间分类在第一组空闲空间中；以及 基于经识别的第一组空闲空间，计算(43)所述第一组对象中的对象的允许所述第一组对象的那个对象降落在所述第一组空闲空间的每个空闲空间的第一速率。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一速率中的一个或多个是与扩散有关的自旋交换速率。
6.根据权利要求5所述的装置，其中适于计算每个对象的所述第一速率的所述单元(13)被配置成: 识别(51)在所述第二组对象中的要针对其计算所述第一速率的对象与所述第二组对象中的至少一个另一对象之间的所述连续空间内的空闲空间(E)； 计算(52)所述第二组对象中的每个对象移动至针对该对象识别的空闲空间的相互作用势，所述相互作用势限定与允许该对象如何与所述数据中的所述另一对象相互作用有关的一组函数；以及 基于所述相互作用势，计算(53)所述第二组对象中的每个对象的所述第一速率，其中每个第一速率允许对象降落在针对该对象识别的空闲空间。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述相互作用势(J)通过如下公式来计算:
J (/ /1 =, I ijv； Xj j ) , I < I〈It+./,
? 21.-1\ 21, Ii' ' / ~ — 其中，V是势函数，L是相互作用半径，d是所述连续空间的维，Ifr句是两个位置i和j之间的距离，k限定对象的数量，以及I限定可用空闲空间的数量。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中计算的每个速率是由包括一组变量和参数的函数限定的确定速率，其中每个变量是未知的，可以取预定范围内的任意值。
9.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中每个对象的所述至少一个速率中的第二速率是接触速率。
10.根据权利要求6或7所述的装置，其中所述至少一个相互作用势限定与下列有关的相互作用: 各向异性； 每个对象与其它对象在向前或对称基础上的局部相互作用； 大范围相互作用；或者 外部相互作用。
11.根据权利要求10所述的装置，其中适于执行所述蒙特卡罗模拟的所述单元(14)被配置成: 访问(141)作为输入的给定结束时间(Tgivm)； 将模拟开始的时间设定(142)为0(T = O)； 并且迭代地 访问(143)所述索引数据； 访问(144)所述多个对象的基于其相应当前位置计算的总速率的集合； 随机选择(145)计算的总速率的集合内的坐标； 识别(146)所述坐标所属的速率，从而识别与随机选择的坐标相关联的对象； 其中如果所识别的速率是所述对象的总速率的第一速率，则所述单元(14)适于: 将对应于所述随机选择的坐标的对象从所述对象的当前位置移动(147a)至与所述随机选择的坐标相关联的位置；以及 针对每次迭代将被移动对象的新位置存储(148)在所述存储器(16)中， 用与被移动对象的总速率的总值直接相关的时间步长(At)来更新(149)当前模拟时间(T = T+At);以及 只要每个被更新的模拟时间(149)小于或等于所述给定结束时间，就针对所述被更新的模拟时间执行(150)步骤(143)至(148)。
12.根据权利要求11所述的装置，其中如果步骤(149)中的所述被更新的模拟时间超过所述给定结束时间(Tgivm),则适于执行所述蒙特卡罗模拟的单元(14)被配置成: 执行步骤(143)至(146)，其中如果根据步骤(146)经识别的速率是所述对象的总速率的第一速率，则所述单元(14)适于: 将对应于所述随机选择的坐标的对象移动(151)至位于所述对象的当前位置与对应于根据步骤(146)的所述随机选择的坐标的唯一其他位置之间的中间位置，其中所述当前位置与所述中间位置之间的距离基于所述当前位置与对应于所述随机选择的坐标的位置之间的距离乘以比率
来计算，所述比率定义为所述给定结束时间(Tgiven)与前面的模拟(T-At)时间相减再除以更新的时间步长(At);以及 将所述被移动对象的中间位置存储(152)在所述存储器(16)中。
13.根据权利要求11所述的装置，其中如果所述随机选择的坐标属于所述总速率的第二速率，不是第一速率，则所述单元(14)适于: 将所述对象从所述对象的当前位置移动(147b)至所述储蓄部；以及 针对每次迭代将被移动对象的新位置存储(148)在所述存储器(16)中， 用与被移动对象的总速率的总值直接相关的时间步长(At)来更新(149)所述当前模拟时间(T = T+At);以及 只要每个被更新的模拟时间(149)小于或等于所述给定结束时间，就针对所述被更新的模拟时间执行(150)步骤(143)至(148)。
14.根据权利要求11或13所述的装置，其中如果在步骤(149)中被更新的模拟时间超过所述给定结束时间(Tgivm),则适于执行所述蒙特卡罗模拟的单元(14)被配置成: 执行步骤(143)至(146)，并且其中如果经识别的速率是所述对象的总速率的第二速率，不是第一速率，则所述单元(14)适于: 将所述对象从所述对象的当前位置移动(151)至所述储蓄部；以及 针对每次迭代将被移动对象的新位置存储(152)在所述存储器(16)中。
15.根据权利要求11、12、13、14中任意一项所述的装置，其中在所述给定结束时间或对于模拟期间的任何中间迭代时间，从所述存储器(16)取回对象的预测位置。
16.根据权利要求1至4中任意一项所述的装置，其中在一维几何区域的情况下，所述预测位置OO给出为X*= Ac7ca+2r，其中，r是对象的半径，Ca是吸附常数，并且Δc*=c*-∑mi=1c(i,σ),其中，C*是随机选择的总速率，并且ΣΧιΦ?限定了根据计算的所述总速率的集合的与随机选择的坐标相关联的以m作为总速率的索引的所计算的总速率的集合。
17.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述工业过程或技术系统是交通控制系统，其中所述几何区域限定了至少一条道路，并且所述对象是沿所述道路行进的车辆。
18.根据权利要求17所述的装置，其中对象的计算的速率中的一个或多个是允许所述车辆进入或离开所述道路的自旋翻转速率。
19.根据权利要求17或18所述的装置，其中对象的计算的速率中的一个或多个是允许所述车辆在所述道路中向前行驶、斜向一边或掉头的自旋交换速率。
20.根据权利要求17至19中任意一项所述的装置，其中对象的计算的速率中的一个或多个是基于相互作用势来计算的，所述相互作用势包括根据交通灯、天气条件、在特定位置的事故或时间间隔来施加限制的外部相互作用。
21.根据权利要求1至16中任意一项所述的装置，其中所述多个对象是在构成所述几何区域的半导体中相互作用的中子。
22.根据权利要求1至16中任意一项所述的装置，其中所述多个对象是位于构成所述几何区域的反应器的表面的化学反应物，其中所述化学反应物能够与彼此并且与反应器的气相反应，其中所述反应器的气相通过储蓄部来表示，并且其中所述至少一个速率中的一个或多个是自旋翻转速率、自旋交换速率或接触速率。
23.根据权利要求1至16中任意一项所述的装置，其中所述多个对象是在构成几何区域的几何区域内彼此相互作用的植物、动物或人类，其中所计算的速率中的一个或多个是基于与疾病的传播的接触过程或传输过程有关的相互作用势来计算的。
24.根据权利要求1至16中任意一项所述的装置，其中所述多个对象涉及流体、空气分子或更大的包裹，并且其中每个对象的计算的速率是限定对象在其整个几何区域的移动的自旋交换速率或自旋翻转速率。
25.根据权利要求1至16中任意一项所述的装置，其中所述多个对象涉及不同尺寸的颗粒，允许将所述颗粒混合以形成物质，其中针对每个颗粒的计算的速率取决于每个颗粒的单个对象尺寸。
26.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中由适于执行蒙特卡罗模拟的单元(14)执行的蒙特卡罗模拟是动力学蒙特卡罗模拟。
27.一种用于为具有一个或多个可控制元件(131)的工业过程或技术系统(190)提供控制输入信号(111)的方法(90)，所述方法包括: 访问(91)数据集，所述数据集包括被划分成第一组对象和第二组对象的多个对象(PI, P2，P3，P4，P5)的数据，其中所述第一组对象位于储蓄部中，并且所述第二组对象在固定的时间点在空间上分布在限定的几何区域中，其中所述几何区域限定连续空间，所述连续空间包括所述第二组对象的位置以及所述第一组对象和所述第二组对象能够移动至的空闲空间的位置； 对所述多个对象(P1，P2，P3，P4，P5)编索引(92)，得到索引数据；并且特征在于， 计算(93)所述多个对象中的每个对象(P1，P2，P3，P4，P5)的至少一个速率(R，c)，所述至少一个速率限定在所述连续空间内的区域，所述区域包括所述连续空间内的至少一个位置，其中至少一个位置均与所述至少一个速率的坐标相关联，其中所计算的每个对象的至少一个速率中的至少第一速率通过与所述连续空间内的所述第二组对象(P1，P2，P3，P4，P5)之间可用的空闲空间的量对应的权重来计算，其中计算的每个对象的多个速率相加以形成每个对象的总速率，并且其中所述多个对象的总速率形成计算的总速率的集合； 基于所述索引数据和所述计算的总速率的集合来执行(94)蒙特卡罗模拟，并且计算在给定结束时间所述多个对象中的对象的预测位置，其中所述预测位置或者在所述连续空间内或者在所述储蓄部内；以及 将在控制输入信号中的针对至少一个对象(Pl，P2，P3，P4，P5)的预测位置提供(95)至所述工业过程或技术系统(190)。
28.根据权利要求27所述的方法(90)，包括用于执行由根据权利要求1至26中任意一项的装置来执行的任务的步骤。
29.一种计算机可读介质(100)，包括设置的代码段(101)，所述代码段(101)在由具有计算机处理属性的装置运行时，用于执行在权利要求27或28中限定的所有方法步骤。
30.一种技术系统(190)，包括一个或多个可控制元件(131)，其中所述可控制元件中的至少一个配置成从根据权利要求1至26中任意一项的装置(10)接收所述控制输入信号。
31.一种系统(200)，包括技术系统(190)和根据权利要求1至26中的任意一项的装置(10)。
【文档编号】G06F17/50GK104137106SQ201380010037
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年2月21日 优先权日:2012年2月21日
【发明者】亚历山德罗斯·索帕萨基斯 申请人:亚历山德罗斯·索帕萨基斯, 西曼特斯有限公司