基于生成对抗网络的细胞形变动态分类

提出了一种基于生成对抗网络的细胞形变动态分类方法,以活细胞视频中的细胞形变动态为对象,引入分类器辅助的生成对抗网络结构同步训练生成对抗网络和分类网络,通过生成对抗网络产生的数据提高了原本分类网络分辨细胞形变动态的性能.首先,细胞动态图像被用于将活细胞视频中的时间维度进行压缩,使其从视频域映射到图像域以方便生成对抗网络的构建.其次,基于分类器辅助的生成对抗网络结构,将分类网络的分类信息作为辅助信息来改善生成对抗网络对多类样本的生成,同时生成网络生成的多类样本可以反过来优化分类网络对于细胞动态形变的分类性能.在构建的活细胞视频数据库上,可以验证提出方法能有效地捕获细胞视频中的空时细胞形变动态,并且其分类的性能优于其它主流方法.     

基于变分自编码器的情感回归半监督领域适应方法

提出一个新的情感回归半监督领域适应方法.首先使用长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)实现回归模型,其次使用变分自编码器(variational autoencoder,VAE)实现生成模型,最后联合学习LSTM回归模型和VAE生成模型,实现基于变分自编码器的情感回归半监督领域适应模型.实验结果表明,所提出的基于变分自编码器的情感回归半监督领域适应方法较其他基准方法能有效提高实验性能.     

针对数据不平衡问题的分子生成模型

化合物毒性预测中所使用的有标签数据较少且存在数据类别不平衡问题,因此为了解决这个问题,提高预测准确率,本文提出了一种自编码器-辅助分类器的生成对抗网络(AE-ACGAN)分子生成模型.该模型使用自编码器处理化合物数据得到特征向量,然后将其作为ACGAN模型的输入,生成的输出通过解码器解码得到新的化合物分子,在原始的ACGAN基础上进行改良,引入wasserstein距离解决原始模型的模式坍塌问题,同时对模型中的判别器的结构进行改良,在ACGAN模型的输入中加入真实的无标签数据来增强判别器的鉴别能力,使得无标签的数据也能得到充分的利用.实验结果表明,本文所提出的模型可以生成新颖的化合物分子,而且与原始数据具有相同的特征,可以加入到原始数据集中进行数据扩充,平衡后的数据集能够提升预测模型的准确率.     

基于辅助分类生成对抗网络的纸币红外特征鉴伪算法

针对假币的特征未知以及样本数量不平衡的局限性问题,提出基于半监督辅助分类生成对抗网络的纸币红外特征鉴伪算法.辅助分类生成对抗模型可以扩充样本的数据集,经过半监督的方式训练得到分类器进行分类,实现对纸币红外特征的鉴伪.实验结果表明,该算法能提高假币鉴伪的准确率以及泛化能力.     

基于条件生成对抗网络的稀疏样本回归预测模型

自生成对抗网络提出以来，基于生成对抗网络的拓展模型在图像处理等领域均有显著成效，但其在回归预测问题上的应用较少.在概率回归过程中，通过构建条件概率分布模拟特征与实际目标之间的潜在关系是一种常用方法，但在实际问题中条件概率分布过于复杂，似然估计难以捕捉.为此，首先分析高斯过程回归在稀疏样本回归预测中的预测精度，将其作为稀疏样本回归预测的基准线.通过分析条件生成对抗网络的构造，提出利用条件生成对抗网络解决稀疏样本回归预测问题.最终通过对比分析4种非线性模拟数据回归预测结果，发现提出的条件生成对抗网络模型相较基于Matern32核函数的高斯过程回归具有更好的预测精度.     

基于生成对抗网络的恶意网络流生成及验证

针对基于深度学习的分类器面对对抗样本时缺乏稳定性的问题,基于生成对抗网络(GAN)提出了一种新的模型,用于生成对抗样本。该模型首次实现了直接以恶意网络流为原始样本的对抗样本生成,并首次提出了弱相关位的概念,用于保证恶意网络流对抗样本的可执行性和攻击性。利用该模型生成的对抗样本能够有效地欺骗基于深度学习的网络安全检测器,且通过实验验证了该对抗样本具有实际攻击效果。     

基于生成对抗网络的肺结节良恶性诊断算法

针对实性肺结节CT影像数据量少、人工标注耗时耗力等问题,提出一种结合生成对抗网络和集成学习的实性肺结节良恶性计算机辅助诊断方法.首先,使用基于梯度惩罚的生成对抗网络对肺结节CT影像数据集进行扩充,缓解由数据量少、样本类别不均衡导致的模型过拟合.然后,利用卷积神经网络进行CT影像特征提取,并通过主成分分析对深度特征进行降维.最后,联合CT图像特征和有效临床信息,采用集成学习方法构建分类模型预测实性肺结节良恶性.基于多中心临床数据分析表明,相比于传统卷积神经网络模型,所提出方法有更好的预测性能.     

基于生成对抗网络的变分自编码器解耦合

深度生成模型从观测数据中学习到潜在因素,然后通过潜在因素生成目标,在人工智能领域受到广泛关注。现有深度生成模型学习的潜在因素往往是耦合的,无法让潜在因素每一维控制所得数据的不同特征,即无法单独改变某一特征而不影响其他特征。为此,在β-变分自编码器(beta-variationalautoencoder,β-VAE)的基础上,结合生成对抗网络(generativeadversarialnetworks,GAN),提出基于生成对抗网络的变分自编码器(beta-variationalautoencoder basedongenerativeadversarialnetwork,β-GVAE)模型。该模型是一种改进的β-VAE,通过引入生成对抗网络约束β-VAE中损失函数的KL项(Kullback-Leiblerdivergence),促进模型的解耦合。在数据集CelebA、3DChairs和d Sprites上进行对比实验,结果表明β-GVAE不仅具有更好的解耦合表示,同时生成的图像具有更好的视觉效果。     

基于SNGAN的黑盒恶意软件对抗样本生成方法

基于变分自编码器的协同推荐算法可以帮助解决推荐算法中的稀疏性问题，但是由于变分自编码器模型先验是单一的高斯分布，使得表达趋向简单和平均，存在拟合不足的问题.高斯混合变分自编码器模型拥有更加复杂的先验，相对于原本的变分自编码器模型，它对于非线性的任务有着更强的适应性和效果，已被广泛应用于无监督聚类和半监督学习.受此启发，本文研究基于高斯混合变分自编码器模型的协同过滤算法.本文基于Cornac推荐系统比较框架设计实验，将高斯混合变分自编码器改进后用于协同推荐任务中，利用生成模型重新生成的用户-物品矩阵进行推荐.在推理模型和生成模型中分别用一层隐藏层提取深层特征增加模型鲁棒性，并且使用提前停止的训练策略以减少过拟合.本文在多组公开数据集上进行实验，与其他推荐算法在NDCG和召回率指标上进行对比.实验证明，改进的基于高斯混合变分自编码器模型的协同过滤算法在推荐任务中表现优异.     

基于循环卷积生成对抗网络的风机齿轮箱故障诊断

风机齿轮箱是风力涡轮传动系统中的关键部分,其故障发生随机、故障样本数量不足,严重影响故障诊断的准确性。针对此问题,提出一种基于循环卷积生成对抗网络的风机齿轮箱故障诊断方法。首先,构建基于循环卷积生成对抗网络的样本生成模型,利用卷积网络和循环网络作为生成器增强样本间的时间相关性;借助Wasserstein距离与梯度惩罚项改进目标函数,并通过博弈对抗机制优化生成器和判别器,提高模型的泛化能力。然后,结合真实样本和生成样本,设计基于堆叠去噪自编码器的故障诊断方法,实现齿轮箱的故障诊断。最后,利用风力涡轮传动系统数据集验证所提出的风机齿轮箱故障诊断方法的性能。结果显示,所提方法能够有效平衡故障样本数据集,进一步提高风机齿轮箱故障诊断的准确率。     

基于MeAEG-Net的异常流量检测方法研究

异常流量检测现有方法大都是基于有监督的学习,在现实生活中获取并标记异常流量数据样本是极为困难的,存在诸多限制.此外,由于网络异常数据的多样性和复杂性,各种检测方法的自适应性较差,对新出现的异常流量难以判断.针对上述问题,本文设计了一个基于生成对抗网络和记忆增强模块的半监督异常流量检测框架MeAEG-Net（Memory Augment Based on Generative Adversarial Network）,通过只训练正常流量样本数据,比较生成器模块输入流量底层特征的重构误差来达到检测异常的目的.在模型中使用生成对抗网络来更好地训练生成器,生成器采用自编码器加解码器的结构来解决自编码器易受噪声影响的问题,并在自编码器子网络中添加记忆增强模块来削弱生成器模块的泛化能力,增大异常流量的重构误差.实验证明,本文提出的方法能在只学习正常流量数据样本的前提下达到很好的异常流量检测效果.     

基于隐变量后验生成对抗网络的不平衡学习

针对现有不平衡分类问题中过采样方法不能充分利用数据概率密度分布的问题,提出了一种基于隐变量后验生成对抗网络的过采样(LGOS)算法.该方法利用变分自编码求取隐变量的近似后验分布,生成器能有效估计数据真实概率分布,在隐空间中采样克服了生成对抗网络采样过程的随机性,并引入边缘分布自适应损失和条件分布自适应损失提升生成数据质量.此外,将生成样本当作源领域样本放入迁移学习框架中,提出了改进的基于实例的迁移学习(TrWSBoost)分类算法,引入了权重缩放因子,有效解决了源领域样本权重收敛过快、学习不充分的问题.实验结果表明,提出的方法在分类问题各指标上的表现明显优于现有方法.     

基于条件变分自编码器的问题生成方法

将条件变分自编码器作为辅助模块,引入预训练语言模型的编码解码过程,通过数据增强(潜在的语义扩充)以提高模型的鲁棒性。通过建立陈述句与疑问句之间的高维分布联系,由分布采样实现一对多的问题生成。结果表明,融合条件变分自编码器不仅能生成多样性的问题,也有助于提升问题生成的模型性能。在基于SQuAD数据集划分的2个答案可知问题生成数据集Split1和Split2上,BLEU-4值分别被提升到20.75%和21.61%。     

基于复杂样本的安全态势要素分类架构

针对网络安全态势要素获取中大规模复杂攻击样本分类困难的问题，提出一种基于条件变分自编码网络的安全态势要素分类架构。该架构分为编码网络和生成网络两部分，均采用深度神经网络作为其基础框架。编码网络用于对高维数据进行降维，提取其隐含特征;生成网络用于对降维后的样本进行重构，生成新的样本。在生成网络中引入混合密度模型优化其特征提取能力，提高重构数据的准确性。采用训练数据对该架构进行训练，训练后的编码网络作为分类器，识别样本类型;生成网络生成指定类别的样本数据，以平衡复杂样本中各类攻击样本的数量，提高分类精度。仿真结果表明，与其他对比模型相比，所提分类架构具有较好的降维效果和较高的态势要素分类精度。     

无监督的句法可控复述模型用于对抗样本生成

针对使用句法可控的复述生成模型生成对抗样本时模型性能受限于复述平行语料的领域和规模的问题,提出仅需要单语语料训练的无监督的句法可控复述生成模型,用以生成对抗样本.采用变分自编码方式学习模型,首先将句子和句法树分别映射为语义变量和句法变量,然后基于语义变量和句法变量重构原始句子.在重构过程中,模型可以在不使用任何平行语料...     

采用多变量耦合网络与变分图自编码器的机械设备异常检测方法

为了全面准确地检测出潜在的设备异常,针对汽轮机、风电转子等高关联耦合分布式系统多测点多源传感器产生的多维多态监测数据,提出了一种基于多变量耦合网络与变分图自编码器的异常检测方法。首先采用去趋势互相关分析(DCCA),定量分析多维变量间的耦合关系,构建复杂系统多变量耦合关系网络。在此基础上,建立基于无监督学习的变分图自编码模型,对系统多变量耦合关系网络进行特征提取,使用正常数据训练该模型,图卷积网络作为编码器学习输入数据的分布,采样获得其潜在表示,以实现耦合网络的重构,采用重建概率作为系统多维多态监测数据异常检测评价指标。最后以某火电厂汽轮机组转子系统监测数据为例开展异常检测分析,结果表明:考虑多维多态监测数据间的耦合关系,提高了系统异常检测的准确性和可靠性;引入基于变分图自编码器的无监督学习方法,降低了经验依赖性并克服了异常样本少的问题。     

无监督异常检测的深度变分自编码高斯混合模型

针对高维数据无监督异常检测难以重构异常样本,无法保留低维空间信息的问题,提出一种深度变分自编码高斯混合模型（deep variational autoencoding gaussian mixture model,DVAGMM）。该模型利用深度变分自编码器为每个输入样本生成低维数据和重构误差,并将这些数据输入高斯混合模型。为更好地学习到原始样本的低维特征,同时避免自编码器自身的局部优化问题,减少重构误差,模型采用联合优化深度变分自编码器和高斯混合模型参数的方法,并利用单独的估计网络促进混合模型的参数学习。实验结果表明,该模型在几个基准数据集上的检测准确率和效果都比其他传统模型更高,以F1值作为综合评价指标,模型的综合分数比第二名高出大约4%。     

基于生成对抗网络的恶意域名训练数据生成方法

当前攻击者广泛采用域名生成算法(DGA)生成大量的随机域名来躲避检测.针对现有的DGA域名检测模型均是在已经公开的数据集上进行训练构建,无法对未知恶意域名进行有效检测的情况,利用真实域名数据训练自编码器,并将自编码器和生成对抗网络相结合,构造了一种新的DGA域名生成模型.实验表明,该模型产生的序列与Alexa域名在长度和字符分布等特征都很接近,而且能够有效降低基于长短期记忆网络的DGA域名分类器的性能.这些生成序列很好地丰富了恶意域名数据集,对其进一步利用,显著提升了现有DGA域名检测器的性能.     

基于行列式点过程的变分拉普拉斯自编码器

变分自编码器(Variational Autoencoders,VAE)是一类重要的学习概率潜在变量的生成模型,然而VAE对复杂模型的表现力较差,生成的图像往往比较模糊.为了解决VAE生成图像模糊的问题,提出一种基于行列式点过程的变分拉普拉斯自编码器(Variational Laplace Autoencoders-Determinantal Point Process,VLAE-DPP)模型,将行列式点过程方法引入变分拉普拉斯自编码器模型,在原始目标函数的基础上添加一项无监督惩罚损失,以此来提高生成图像的质量.VLAE-DPP模型利用行列式点过程来捕获一个与真实数据类似的多样性,然后通过从编码器中提取特征来学习核.最后,训练解码器优化核的伪、实、特征值和特征向量之间的损失,以鼓励解码器模拟真实数据的多样性,从而生成高质量的图像.在Fashion-MNIST,SVHN,CIFAR10数据集上的实验结果表明,VLAE-DPP模型能提高生成图像的质量.     

基于图像去噪和图像生成的对抗样本检测方法

针对现有对抗样本检测方法存在检测准确率低和训练收敛速度慢等问题,提出一种基于图像去噪技术和图像生成技术实现的对抗样本检测方法.该检测方法将对抗样本检测问题转换为图像分类问题,无须事先得知被攻击模型的结构和参数,仅使用图像的语义信息和分类标签信息即可判定图像是否为对抗样本.首先,采用基于swin-transformer和vision-transformer实现的移动窗口式掩码自编码器去除图像中的对抗性噪声,还原图像的语义信息.然后,使用基于带有梯度惩罚的条件生成式对抗网络实现的图像生成部分根据图像分类标签信息生成图像.最后,将前两阶段输出的图像输入卷积神经网络进行分类,通过对比完成去噪的图像和生成图像的分类结果一致性判定检测图像是否为对抗样本.在MNIST、GTSRB和CIAFAR-10数据集上的实验结果表明,相比于传统检测方法,本文提出的对抗样本检测方法的平均检测准确率提高6%~36%,F1分数提高6%~37%,训练收敛耗时缩减27%~83%,存在一定优势.