基于时空图注意力模型的动态软测量建模方法

近年来深度学习由于其特征提取和非线性拟合等方面的优势,在软测量建模中得到了广泛的研究.而深度学习模型是一种黑箱模型,其预测结果难以解释,而且很难将关于过程的先验知识引入模型,这些缺点阻碍了它在实际工业过程中的应用.另外,工业过程数据是具有高度非线性和动态性的时间序列,其本质上反映的是过程随机变量随时间不断变化的趋势,其包含了重要的流程信息,因此在软测量建模过程中引入过程的动态信息是十分必要的.本文提出了一种时空图注意力模型(temporal-spatial graph attention networks, TSGAT),并将其应用在复杂动态工业过程的软测量建模.该方法通过给定变量间结构图来为模型引入先验知识,利用图注意力网络构建变量间的显式的非线性关系,并利用图注意力网络信息聚合的能力对每个时间步的数据完成图上的特征提取,再使用长短期记忆人工神经网络提取时序特征,进而完成对质量变量的预测.为了验证所提方法的有效性和优越性,将该方法应用在实际工业案例合成氨过程中的高低温转换器单元一氧化碳含量的软测量建模,实验结果表明,该模型不仅能够引入先验知识,而且具有较高的预测精度.     

基于特征注意力机制的GRU-GAN航空发动机剩余寿命预测

涡扇发动机作为航空航天领域的核心设备之一,其健康状况决定了航空器能否稳定可靠地运行.涡扇发动机的剩余寿命预测是航天器设备监测与维护的重要一环.然而涡扇发动机的监测过程具有工况复杂、监测数据多样、时间跨度长等特点,针对其数据类型多且体量大、数据冗余度较高、剩余寿命预测精度较低等问题,本文通过将生成对抗网络(Generat...     

一种基于改进 Surendra背景更新算法的运动目标检测

建立背景模型时,采用动态阈值的方法,以减少噪声和光照强度变化等外界环境的影响;在运动目标检测中,针对传统方法检测到的运动目标偏大的问题,提出一种改进的三帧差分检测方法.在形态学处理过程中,采用自适应方法选择结构元素的大小,对二值图像进行去噪处理,以得到平滑图像.实验证明,改进后的方法与传统背景模型建立方法相比,能更准确地检测到运动目标区域,并实时更新背景模型     

一种基于同步动力学模型的层次聚类方法

本文基于建模同步动力学行为的Kuramoto模型提出了一种新的有效层次聚类方法.本文提出的方法基于局部邻域的概念,能够实现稳定的局部同步聚类.通过不断扩大对象同步的邻域半径,所提出的方法能够实现层次化的同步聚类.此外,提出对象邻域闭包的概念,在对象间到达完全同步之前就能预测出聚类的形成,从而减少对象动态交互的时间.本文的方法不依赖于任何数据分布假设,无需任何手工参数设置,可以检测出任意数量、形状和大小的聚类.由于同步过程能够有效地规避离群点,该方法有较强的噪声数据抑制能力.在大量真实数据集和人工合成数据集上的实验结果表明本文的方法聚类准确率高,且运行时间较同类基准算法显著缩短.     

一种基于P/T网的低级并发程序验证模型

随着片上多处理器/多核技术的不断发展,采用机器级语言的并发程序(低级并发程序)有了更加广阔的应用前景.然而,低级并发程序的验证问题也成为程序语言领域一种新的挑战.并发程序安全性验证领域现有的工作多数是针对高级语言、规范或者演算,而针对机器级语言的甚少。这种情况的主要原因之一是缺少低级抽象模型.文中描述一种可验证的低级并发编程模型P-PMCC.P-PMCC程序是一个扩展的P/T网系统,其网结构用来刻画低级并发线程(原子的顺序汇编级代码)之间的并发关系.P-PMCC程序的验证采取模型检查和定理证明相结合的方法,分开考虑并发行为与顺序线程的规范和验证:前者借助于Petri网领域已有的方法,后者则借助现有的顺序程序的正确性证明方法。P-PMCC程序也可以看作并发程序的一种可验证的低级中间表示.     

一种基于Markov随机场模型的核磁共振图像分割方法

为了提高核磁共振(MR)图像分割的效果,提出了一种基于Markov随机场模型的分割方法。该方法利用Markov随机场描述图像的先验分布,结合MAP准则获得分割优化函数,通过ICM局部迭代使分割优化函数收敛。迭代过程中引入了后验概率矩阵的平滑;提高了分割的精度和速度。实测数据的实验结果证明了所提方法的有效性。     

一种基于Bayes信任模型的可信动态级调度算法

提出了一种基于信任机制的任务调度模型，该模型通过借鉴社会学中的人际关系信任模型，建立网格节点间的信任关系，利用Bayes方法对节点的可信度进行评估，将节点的可信度并入DLS算法得到可信动态级调度（Trust-DLS）算法．仿真结果证实，提出的Trust—DLS算法能以较小的时间花费为代价，有效提高应用任务在可信方面的服务质量需求，保证网格环境中任务安全可信的执行。     

一种新的操作系统安全模型

机密性和完整性是操作系统安全的两个重要特性，BLP模型只解决了机密性的问题，而Biba模型只解决了完整性的问题，其他模型也都类似，无法使二者同时兼顾．基于一个特殊可信主体，提出了一种新的操作系统安全模型，融合了以上两种模型，可以同时保持机密性与完整性．     

一种新的频谱共享模型

考虑认知无线电系统中多个主用户与单个次用户共享频谱的问题,提出了基于Cournot博弈的频谱共享模型.依次推导了基于Cournot与Bertrand博弈的频谱共享模型的静态纳什均衡,给出了动态博弈获取纳什均衡解的分布式算法,分别分析了只考虑主用户收益与考虑社会效益这两种情况中,信道质量与频谱的可替代性对两种博弈模型的影响,给出了它们的适用范围.最后通过仿真结果验证了本文模型的可行性.     

基于环形DNA分子的一种求解最大集团的计算模型

文中提出了一种基于环形DNA分子的新型计算模型.该模型的核心构成包括环形DNA分子,链霉亲和素包被的磁珠及环化酶.通过应用该模型解决了一个5个顶点的最大团问题,证明了该模型的可行性.在整个计算过程中,真解的搜索是借助于磁珠和环化酶,DNA分子结构在线性和环形之间相互转化.环形DNA分子的应用极大地减少了计算所需的时间和空间,算法的时间和空间复杂度均为O(n+m).对于解决一个n个节点的最大团问题,这种算法和枚举型算法相比,在搜索过程中所需试管数较少,只需n+1个试管,而利用枚举型算法则需要2n个试管.另外,文中构建的非枚举型初始解空间大大提高了DNA计算机的存储和计算能力.在将来,这种新型的DNA计算模型或许会成为一种解决某些NP完全问题的有效工具.     

一种动态的客户端负载均衡机制

互联网应用的并发用户数量不仅多变并且这种变化常常不可预测．将系统容量配置为固定值的惯用做法在面临多变的请求时常常会导致两种结果,一种是因为配置过低而弓l起用户的不满,另一种则因为配置过高而造成计算资源的浪费．而通过运用云架构按需提供、按使用收费的能力,系统具有了实时地按需配置计算资源的能力．然而静态的客户端负载均衡方法作为一种主要的负载均衡技术很难适应云架构条件下更加易变的集群结构．本文提出了一种动态的客户端负载均衡机制．通过引入分布式的集群视图更新、控制流等技术,该机制在保持客户端负载均衡机制分布式、可伸缩性强的基础上,又为集群节点的动态加入与退出和负载均衡策略的动态调整提供了有效的支持．同时,本文分析了该机制在一个开源JEE应用服务器PKUAS中的关键实现问题,并通过实验从多方面验证了该机制的有效性．     

一种基于模糊聚类的新型入侵防御攻击系统模型

本文从降低传统入侵防御系统检测引擎的虚警率、漏警率与增强主动防御能力方面入手,给出了一种基于模糊聚类的入侵防御系统检测引擎实现方案;并探讨了将蜜罐技术与入侵防御系统相结合的可行性;进而提出了一个全新的入侵攻击防御系统模型。在这个模型中,入侵防御系统同时具有了实时防御与攻击防御的能力。     

ConEntity：一种基于进程的自主并发实体编程模型及其实现

摘要本文在虚拟计算环境之上,研究支持具有自主能力、高并发的新型互联网应用开发方法,在已有的基于进程、面向并发的编程模型中引入实体建模机制,扩展出一种兼具进程和自主并发实体的程序设计模型ConEntity,并给出了形式化定义和描述．ConEntity模型具有表达性、并发性和可伸缩性的特点,能对虚拟计算环境资源高效、透明访问．通过扩展Erlang／OTP将其实现为Erlang语言设施UniAgent．本文的模型为在虚拟计算环境上快速直接构建具有自主、高并发能力实体的新型互联网应用提供了模型和语言上的支持．     

一种新型的光网资源动态配置模型

在综合考虑了光信号传输损伤和业务分级等因素对WDM网络光层实现资源动态配置影响的基础上, 提出了一种新型光网资源动态配置模型. 这种资源配置模型把光路连接请求优先级映射为不同的传输损伤阈值, 定义了统一的候选虚波长通道(VWP)评价方法. 针对动态业务流量、多优先级条件下波长路由光网中的RWA问题, 给出了改进的首选波长集算法(A-PWS)和启发式的动态最小代价路由及最佳虚波长通道算法(DMC-OVWP). 在收到光路连接请求时, 应用DMC-OVWP算得多条候选VWP, 然后结合传输损伤分析对候选VWP进行评价, 从中选出与该请求的优先级相匹配的VWP并建立光路.     

一种新型智能预测系统模型——复合金字塔模型

将一般性智能预测系统构造向结合具体领域的个性化智能预测系统构造的发展,表征了智能系统当今发展的重要趋向.蛋白质结构预测是生物信息学领域的国际性难题与主要挑战性问题之一.在本文中,我们提出了一种新型的智能预测系统模型来预测蛋白质的二级结构,它是一个多层递阶的复合金字塔模型(CPM).该模型包含4个独立的智能接口,并且综合涵盖几种相关的知识发现方法.领域知识贯穿该整个模型,并通过因果细胞自动机有效的选择属性,以及高纯度结构数据库的构造.在RS126的数据集上的预测准确性达到84.31%;在CB513数据集,预测准确性达到86.78%(居国际已知之优先地位).同时对CASP8序列预测的结果发现是优于其他方法的,如PSIPRED,Jpred,APSSP2,BehairPred等.大量实验结果表明:该智能预测系统模型具有较强的泛化能力,并提供了其他类型智能系统模型构造的方法论示范.     

DSOM: 一种基于NO时空动态扩散机理的新型自组织模型

研究了神经信号传输中, 内源性一氧化氮(NO)的四维动态扩散特性及其在长时程学习过程中的增强作用. 将NO扩散机理建模后与Kohonen自组织映射模型相结合, 在空间SOM基础上引入时间增强, 提出了新型的动态扩散型自组织映射模型, 计算了最优化权值的误差函数, 并分析比较了该模型与SOM中噪声干扰对训练的影响. 最后结合多项典型的一维和二维输入模式,给出自组织映射模型与扩散型自组织映射模型的仿真结果对比.     

一种基于集总参数的心血管系统仿真模型及心音产生机理

基于流体力学与电气网络的相关基础理论,建立一种基于集总参数的心血管系统仿真模型.该心血管系统仿真模型分为三个子模型:体循环子模型、肺循环子模型及心脏子模型.重点分析了体循环子模型和心脏子模型,给出收缩压、舒张压、射血分数等血流参数和仿真波形图,并对心音产生机理进行了分析.然后在此基础上进行扩展,增加了肺循环、血管、耦合壁等,使其形成一个闭合的循环回路,构成了心血管系统仿真模型.利用状态变量分析法建立该模型的数学表达式,并进行模拟仿真,得出心室心房血容量、心房心室压力、动脉血流量等仿真结果,该结果符合健康心脏的生理状况,并且利用该模型仿真了高血压病态和心衰病态状况,仿真结果与临床表现基本一致,表明本文提出的心血管系统仿真模型具有实际的可行性.     

一种生成渐进动画网格模型的改进算法

在计算机图形学中,动画网格模型被广泛地用来表示时变数据,而模型的渐进网格表示方法经常可以用来加快处理、传输和存储速度.文中提出一种生成渐进动画网格模型的高效方法.该方法使用一种改进的基于曲率的二次误差测量准则来计算边折叠代价,可以有效地保持曲面上更多的局部特征.同时,定义了原始动画序列的变形程度权值,并将其加入到累加的边折叠代价中,这样动画模型中的动作变形特征就得到了有效的保持.最后,对动画序列提出了一种优化算法,可以有效地减少动画输出的视觉跳变,提高相邻帧的时间一致性.实验结果证明,本方法高效、易于实现,并且可以在任意细节层次上生成高质量的渐进动画网格模型.     

组合分形Brown运动模型

针对利用分形Ｂｒｏｗｎ运动（ＦＢＭ）模型来估计雷达杂波数据时出现的无标度区间很难确定的问题,提出了组合Ｂｒｏｗｎ运动模型这一概念来解决这一问题,由于地（海）表面随空间的变化种类繁多,雷达杂波中蕴涵了多种分维结构,且这多种结构共同存在于所有尺度上。以两个分形Ｂｒｏｗｎ运动的组合为例,通过理论推导,建立了分形Ｂｒｏｗｎ运动组合模型及其分形参数的估计方法,仿真实验以及实际数据计算,验证了该方法的正确性。     

基于CVODE求解器的饱和-非饱和土壤水分运动数值模型

为研究地表滴灌条件下的土壤水分分布特征和运动规律,构建了基于二维Richards方程的土壤水分运动数值模型TIVS（TsinghuaIntegratedVariablySaturatedsoilwatermovementmodel）．将Richards方程空间半离散后利用CVODE常微分方程求解器进行求解,改进了地表滴灌积水动边界的处理方法,提高了数值求解稳定性和计算效率,模拟结果能保持良好的水量平衡．数值模拟检验和试验验证结果表明,模型具有较高的模拟精度,可用于地表滴灌复杂边界条件下的土壤水分运动长期模拟．