量子计算机工程设计管理综合信息系统原型系统设计方法与流程

本发明涉及量子计算测试分析、芯片多物理场仿真和项目管理等信息系统的原型系统设计方法领域，尤其涉及在一体化运行环境下信息系统体系设计方法，一体化信息平台体系设计方法，一体化共享数据库体系设计方法，一体化信息交互空间体系设计方法，一体化功能系统体系设计方法和综合信息系统顶层设计方法等。

背景技术：

1、研制“量子计算机工程设计管理综合信息系统”，是一项高度复杂的系统工程。首先，必须开展对“量子计算机工程设计管理综合信息系统”原型系统设计，要求原型系统必须满足量子计算测试分析、芯片多物理场仿真和项目管理子系统等功能需求；必须在运行环境、信息传输、数据交互、功能实现、决策支持、结果显示等方面实现一体化；必须形成基于公共信息传输平台、信息资源编码平台和共享数据库的综合信息平台；必须在一体化运行环境下具有数据流融合共享、事件流动态反馈、干预流实时监测、控制流精准调用等信息能力；必须是基于分布式、网络化、一体化的体系结构；必须是满足以上条件的量子计算测试分析管理、芯片多物理场仿真和项目管理综合信息系统顶层设计的原型系统。

2、本发明基于系统工程理论、需求工程理论和量子计算机科学体系工程的思想方法，给出了一类集量子计算测试分析、芯片多物理仿真、项目管理的综合信息系统的原型系统体系设计方法和具体的体系结构、平台结构、数据结构、空间结构、功能结构等设计方法。此设计方法，对于任何综合信息系统在信息系统研制开发过程都是重点、难点问题。“量子计算机工程设计管理综合信息系统原型系统设计方法”，对研制“量子计算机工程设计管理综合信息系统”起到关键支撑作用，具有重大创新价值和应用推广前景。

技术实现思路

1、本发明基于系统工程理论、需求工程理论和量子计算机科学体系工程的思想方法，从体系设计出发，给出了“量子计算机工程设计管理综合信息系统”原型系统体系设计方法和具体的体系结构、平台结构、数据结构、空间结构、功能结构等设计方法，形成了基于一体化运行环境系统，由一体化信息平台支撑的，能够实现量子计算测试分析、芯片多物理场仿真及项目管理等任务的综合信息系统的原型系统体系设计方法，在此顶层设计下最终建设成“量子计算机工程设计管理综合信息系统”。其原型系统体系结构设计如附图1。其原型系统体系结构归纳为“一个运行环境系统”、“两大支撑平台”、“三类专项数据库”、“四种信息交互空间”和“五项决策支持功能域”的设计方法。设计包括如下内容。

2、(1)“一个运行环境系统”，即一体化运行环境系统。

3、“一体化运行环境系统”指的是，基于计算机网络系统，在一体化运行环境系统支撑下，建立具有分布式交互作用、定性分析与定量分析相结合，可实现量子计算测试分析管理、芯片多物理场仿真和项目管理等任务的“量子计算机工程设计管理综合信息系统”，“一体化运行环境系统”的原型系统体系结构设计如附图2。设计包括如下内容：

4、①系统构成

5、(a)监控台/基础环境系统。

6、(b)量子计算测试分析管理系统。

7、(c)芯片多物理场仿真系统。

8、(d)项目管理信息系统。

9、②系统功能

10、(a)监控台/基础环境。

11、(b)量子计算测试分析。

12、(c)芯片多物理场仿真。

13、(d)在研项目实时管理。

14、(2)“两大支撑平台系统”，即“公共信息传输平台和信息资源编码平台”。

15、“公共信息传输平台和信息资源编码平台”指的是，以“综合信息平台”为基础，构建联接“综合信息平台”各个任务系统互联、互通的一体化运行环境系统下的“公共信息传输平台”，实现信息流的实时传递；以“综合信息平台”为支撑，构建统一数据规范的、一体化的“信息资源编码平台”，在各功能系统的通用信息处理应用软件、专用应用软件和通用静态数据库、通用动态数据库等支撑下，实现数据流的实时处理。最终构成支撑系统运行的一体化的“公共信息传输平台和信息资源编码平台”，这“两大支撑平台”在“量子计算机工程设计管理综合信息系统”中起着纽带作用。“两大支撑平台系统”的原型系统体系结构设计如附图3。

16、(3)“三类专项数据库系统”，即量子计算测试分析数据库、芯片多物理场数据库、项目管理数据库。

17、量子计算测试分析数据库、芯片多物理场数据库、项目管理数据库指的是，在一体化运行环境系统支撑下，设计统一访问接口，设计共享数据库，包括命令库、策略库、软件库、检索库和系统库(包括各个子系统的原始数据，静态数据和动态数据)，各项数据库完成对相应任务功能系统的量子计算测试分析、芯片多物理场仿真和在研项目管理等数据搜集、数据管理、数据应用，并实现大数据关联分析下对综合信息系统的数据挖掘和数据融合。

18、量子计算测试分析数据库、芯片多物理场数据库、项目管理数据库构成一体化的数据库系统结构，各个功能子系统数据库相互支持、相互补充，可实时调用、实时处理，在“量子计算机工程设计管理综合信息系统”中起着环境支撑作用。“三类专项数据库系统”的原型系统体系结构设计如附图4。设计包括如下内容。

19、(i)量子计算测试分析数据库

20、量子计算测试分析数据库集成量子驱动管理，量子设备管理，芯片版图管理，控制数据管理，线路管理，波形管理，实验管理，历史数据管理，数据统计，数据分析等在各个方面策略数据库，历史数据信息数据库和实验案例库。

21、系统构成

22、数据库系统包括三个子库，即：

23、(a)量子计算测试分析策略库。量子驱动管理策略库、芯片版图管理策略库、线路管理策略、波形管理策略库、实验管理策略库。

24、(b)量子计算测试分析历史数据信息数据库。量子设备数据库，控制数据库等。

25、(c)量子计算测试分析实验案例库。量子驱动实验、波形实验等。

26、②系统功能

27、(a)量子计算测试分析策略的查询功能。

28、(b)量子计算测试分析策略的集成功能。

29、(c)量子计算测试分析策略案例分析功能。

30、(ii)芯片多物理场数据库

31、芯片多物理场数据库集成芯片多物理场历史数据信息数据库、芯片多物理场策略信息数据库和芯片多物理场仿真实验预案库等，能够实现系统运行中对预案和应对策略的聚类分析。

32、系统构成

33、数据库系统包括三个子库，即：

34、(a)芯片多物理场历史数据信息数据库。

35、(b)芯片多物理场策略信息数据库。

36、(c)芯片多物理场预案数据库。

37、②系统功能

38、(a)芯片多物理场历史数据信息查询、集成功能。

39、(b)芯片多物理场策略的查询、集成、聚类功能。

40、(c)芯片多物理场预案查询功能。

41、(iii)项目管理数据库

42、项目管理数据库集成了“创新中心”所承担的各项开展项目管理的数据，运用这些数据开发项目管理系统，实现对承担项目各个节点的静态管理和动态管理。

43、系统构成

44、数据库系统包括四个子系统，即

45、(a)oa自动化办公系统。

46、(b)在研项目管理系统。

47、(c)项目管理干预系统

48、(d)项目管理交互系统。

49、(②系统功能

50、(a)自动化办公应用功能。

51、(b)项目管理网上实时监测功能。

52、(c)项目管理网上控制干预功能。

53、(d)项目管理网上交互响应功能。

54、(4)“四种信息交互空间系统”，即量子计算测试分析信息交互空间、芯片多物理场仿真信息交互空间、项目管理进度信息交互空间和在研项目风险分析与风险决策信息交互空间。

55、量子计算测试分析信息交互空间、芯片多物理场仿真信息交互空间、项目管理进度信息交互空间和在研项目风险分析与风险决策信息交互空间等“四项信息交互空间”将量子计算机测试分析、芯片多物理场仿真、项目管理等子系统联结在一起构成了一体化的交互系统，以实现系统的量子计算测试分析、芯片多物理场仿真及项目管理等子系统间的数据资源整合、静态动态分析、系统功能调用、优化分析评估、实时任务管理、结果分布显示。“四种信息交互空间”(如附图5，a：量子计算测试分析信息交互空间；b：芯片多物理场仿真信息交互空间；c：项目管理进度信息交互空间；d：在研项目风险分析与风险决策信息交互空间)，形成相应的综合信息分析平台和控制空间域。这“四种信息交互空间”又可以形成信息反馈、响应、控制、运用的一体化交互式平台。“四种信息交互空间”的原型系统体系结构设计如附图5。设计包括如下内容。

56、(i)量子计算测试分析信息交互空间

57、系统构成

58、包括两个子系统，即：

59、(a)量子计算测试分析管理软件系统。

60、(b)计算测试过程中数据优化管理软件系统。

61、②系统功能

62、(a)量子计算测试“回溯”分析功能。

63、(b)量子计算测试过程评估分析功能。

64、(c)量子计算测试数据优化分析功能。

65、(ii)芯片多物理场仿真信息交互空间

66、系统构成

67、包括三个子系统，即：

68、(a)芯片多物理场分析数据库系统。

69、(b)芯片多物理场仿真软件系统。

70、(c)芯片多物理场仿真结果发布系统。

71、②系统功能：

72、(a)芯片多物理场分析过程信息查询调用功能。

73、(b)芯片多物理场分析评估仿真功能。

74、(c)芯片多物理场仿真结果发布功能。

75、(iii)项目管理进度信息交互空间

76、系统构成

77、包括两个子系统，即：

78、(a)项目管理在研项目信息实时查询系统

79、(b)项目管理在研项目动态分析系统。

80、②系统功能

81、(a)项目信息实时查询功能

82、(b)项目实时分析功能。

83、(c)项目效果显示功能。

84、(iv)项目风险分析与风险决策信息交互空间

85、系统构成

86、包括三个子系统，即：

87、(a)项目进度情况预测分析系统。

88、(b)项目进度动态显示平台系统。

89、(c)项目风险分析与风险决策系统。

90、②系统功能

91、(a)项目进度动态反馈分析功能。

92、(b)项目进度动态显示功能。

93、(c)项目风险分析与风险决策功能。

94、(5)“五项决策支持功能域系统”，即量子计算测试分析管理功能域、工程仿真验证及相关辅助设计分析功能域、芯片多物理场耦合仿真分析功能域、项目管理规划功能域、风险分析与风险控制功能域。

95、“五项决策支持功能域”，基于一体化运行环境系统，在公共信息传输平台、信息资源编码平台的支撑下，依托三类专项数据库和四种信息交互式的一体化平台，采用分布式功能体系结构，构成了五项功能子系统相互支撑、相互补充的“量子计算机工程设计管理综合信息系统”，以实现系统的量子计算测试管理、工程仿真验证及相关辅助设计分析、芯片多物理场耦合仿真分析、项目管理规划和风险分析与风险控制等决策支持功能和管理应用。“五项决策支持功能域”的原型系统体系结构设计如附图6。设计包括如下内容。

96、(i)量子计算测试分析管理功能域

97、量子计算测试分析管理，包括量子驱动管理，量子设备管理，芯片版图管理，控制数据管理，线路管理，波形管理，实验管理，历史数据管理，数据统计，数据分析等量子计算测试分析管理软件。研制量子计算机计算测试过程中数据采集，预处理，统计，分析，优化，管理的软件系统。

98、系统构成

99、包括三个子系统，即

100、(a)量子计算测试分析管理软件系统。

101、(b)量子计算测试数据挖掘和数据融合软件系统。

102、(c)量子计算测试分析决策支持软件系统。

103、②系统功能

104、(a)量子计算测试分析的各类管理信息查询与处理功能。

105、(b)量子计算测试分析的各类管理软件应用功能。

106、(c)量子计算测试分析中数据挖掘和数据融合功能。

107、(d)量子计算测试分析的决策支持功能。

108、(ii)工程仿真验证及相关辅助设计分析功能域

109、芯片多物理场仿真是实现制造装备结构性能仿真、电性能仿真、热性能仿真、电磁兼容性能仿真等工程仿真验证及相关辅助设计分析的软件系统。

110、系统构成

111、包括五个子系统，即：

112、(a)制造装备结构性能仿真系统。

113、(b)电性能仿真系统。

114、(c)热性能仿真系统。

115、(d)电磁兼容性能仿真系统。

116、(e)相关辅助设计分析软件系统。

117、②系统功能

118、(a)制造装备结构性能仿真功能。

119、(b)电性能仿真功能。

120、(c)热性能仿真功能。

121、(d)电磁兼容性能仿真功能。

122、(e)相关辅助设计分析功能。

123、(iii)芯片多物理场耦合仿真分析功能域

124、芯片多物理场耦合仿真是基于芯片所处的多物理场，各个场的性能对微波光子的作用不相同，芯片多个物理场交互影响会产生不确定性，增加了芯片多物理场耦合过程的风险。

125、系统构成

126、包括三个子系统，即：

127、(a)芯片多物理场耦合数据分析系统。

128、(b)芯片多物理场耦合风险分析系统。

129、(c)多芯片物理场耦合过程动态仿真系统。

130、②系统功能

131、(a)芯片多物理场耦合数据分析功能。

132、(b)芯片多物理场耦合风险分析功能。

133、(c)芯片多物理场耦合过程动态仿真功能。

134、(iv)项目管理规划功能域

135、项目管理规划管理，即是根据管理规划原则，选择相应的规划管理技术和控制方法，综合分析在研项目进度统筹图，为制定切实可行项目管理措施，控制由不同风险因素引发的暨在危机出现在研制项目管理过程中，提高项目管理效能。

136、系统构成

137、包括三个子系统，即：

138、(a)项目信息数据库系统。

139、(b)项目管理规划软件系统。

140、(c)信息资源编码信息系统。

141、②系统功能

142、(a)项目基础信息查询功能。

143、(b)项目管理规划优化功能。

144、(c)信息资源编码信息查询功能。

145、(v)风险分析与风险控制功能域

146、提高项目管理能力就是要运用风险管理理论和方法，依托项目管理信息系统，提高在研项目实时管理的能力。

147、系统构成

148、包括三个子系统，即：

149、(a)项目风险事件处置方案查询系统。

150、(b)项目风险事件处置方案分析评估系统。

151、(c)项目风险事件处置回朔分析系统。

152、②系统功能

153、(a)项目风险事件处置信息查询功能

154、(b)项目风险事件处置分析评估功能。

155、(c)项目风险事件处置回朔分析功能。

156、在以上设计的综合信息系统原型系统体系结构下，形成了基于一体化运行环境系统，由一体化信息平台支撑的，能够实现对量子计算测试分析、芯片多物理场仿真及项目管理等任务的综合信息系统。最终建设成“创新中心”的“量子计算机工程设计管理综合信息系统”。