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结合结构特征求解诊断问题的PMS算法研究

结合结构特征求解诊断问题的PMS算法研究

作者：周慧思吉林大学

学位级别：硕士

基于模型诊断(Model-Based Diagnosis,MBD)是在人工智能领域发展中的一个重要研究方向。最初,模型诊断主要应用于电子电路故障的静态诊断,近年来,动态诊断逐步应用于大型软件验证、航天器安全性、通讯网络等领域,诊断问题已经成为理论... 详细信息

基于模型诊断(Model-Based Diagnosis,MBD)是在人工智能领域发展中的一个重要研究方向。最初,模型诊断主要应用于电子电路故障的静态诊断,近年来,动态诊断逐步应用于大型软件验证、航天器安全性、通讯网络等领域,诊断问题已经成为理论研究与技术应用的双重焦点。目前,MaxSAT(Maximum Satisfiability)求解器是解决基于模型诊断问题的主要方法之一。MaxSAT问题是SAT问题的优化设计,目前,MaxSAT求解器包括完备MaxSAT求解器和不完备求解器,完备求解器能够在有效的时间内获得一个问题的最优解,不完备求解器能够在一定时间内返回一个近似最优解。带权重的MaxSAT和(不带权重的)PMS(Partial Maximum Satisfiability)是MaxSAT问题的两个重要的泛化版本,其中,PMS在网络路由调度问题、故障定位问题、制定时间表问题、组合拍卖、PGA路由等问题已经得到很好的应用,其子句用硬子句和软子句区分的形式使得编码模型诊断问题更加方便。目前,诊断问题已编码为PMS问题成为MaxSAT求解竞赛的实例。基于上述背景,本文研究内容如下:本文提出结合结构特征求解诊断问题的PMS求解算法SCPMS算法。该算法中提出了硬阻塞变量、软阻塞变量和结构特征明显子句集等概念,通过将结构特征明显子句集分为两部分,然后依据单元传播求解得到当前解对应的硬阻塞变量及其相关的软阻塞变量。算法在对子句集中的一部分子句进行单元传播时,然后判断该部分子句集的变量赋值是否与另一部分子句集的变量赋值有冲突,若有冲突,则直接得到软阻塞变量的赋值,从而有效缩小了待求解问题的求解空间;若不存在冲突,则继续在当前解对应的搜索空间中进行局部搜索,不会改变局部搜索算法在某些结构特征不明显的子句集求解的效率。在标准工业诊断实例上的实验结果表明,与DistUP算法和DeciDist算法相比,SCPMS算法较大程度地提高了求解效率。此外,本文针对DeciDist算法和SATLike算法中对硬单元子句和软单元子句的传播顺序不佳引起求解效率低下的问题,在对硬单元子句代表着诊断系统中的输入和输出观测的结构特征深入研究基础上,提出一种更适合于求解模型诊断类问题的基于冲突延迟传播的局部搜索方法CWPMS算法。该算法在单元传播过程中执行软单元子句延迟传播和冲突延迟传播机制。对硬单元子句优先传播时,执行软单元子句延迟传播机制。在硬单元子句传播后,当遇到冲突时采用冲突延迟传播机制,进而避免了冲突变量分配了错误值而引起的效率低下问题。在MBD标淮测试用例的实验结果表明,在300s的求解时间内,与SATLike算法相比,CWPMS算法求得的不满足软子句个数有较大程度地减少,提高了求解效率。以上的方法从两个不同角度出发对用Partial MaxSAT求解器求解模型诊断问题做了改进,提高了部分求解器求解诊断问题的求解效果。

关键词：基于模型诊断 Partial MaxSAT 局部搜索 SAT

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基于模型诊断的一种新编码方法

计算机研究与发展 2023年第1期60卷 95-102页

作者：周慧思欧阳丹彤田新亮张立明吉林大学计算机科学与技术学院长春130012 符号计算与知识工程教育部重点实验室(吉林大学) 长春130012

基于模型诊断(model-based diagnosis,MBD)是人工智能诊断领域中著名的诊断求解方法之一,旨在识别诊断问题的根本原因.由于求解诊断解在计算上具有挑战性,一些MBD算法提出通过修改模型的编码来提高诊断效率,如面向统治者的编码(dominato... 详细信息

基于模型诊断(model-based diagnosis,MBD)是人工智能诊断领域中著名的诊断求解方法之一,旨在识别诊断问题的根本原因.由于求解诊断解在计算上具有挑战性,一些MBD算法提出通过修改模型的编码来提高诊断效率,如面向统治者的编码(dominator-oriented encoding,DOE)方法.面向观察的编码(observation-oriented encoding,OOE)方法使用2种方法对MBD模型进行约简.首先,利用系统观测和统治组件输出的一些过滤边来约简系统描述和观测.其次,通过查找基于观测的过滤节点来过滤更多的组件,进而有效约简组件的编码规模.此外,在ISCAS85和ITC99基准测试用例上的实验结果表明,与目前最新的MBD编码方法DOE和传统的基础编码(basic encoding,BE)相比,上述2种约简方法有效减少了MBD实例的编码子句数量比,降低MaxSAT求解器求解诊断的难度,进而能在更短的时间内返回一个诊断解.

关键词：基于模型诊断最大可满足性问题基于统治关系的编码顶层诊断极小势诊断

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融合基数约束与单次入队的基于模型诊断方法

计算机研究与发展 2024年

作者：青杨欧阳丹彤周慧思张立明符号计算与知识工程教育部重点实验室(吉林大学) 吉林大学计算机科学与技术学院

基于模型诊断(MBD)在不同的环境中有越来越多的用途，包括软件故障定位，电子表格的调试，Web服务和硬件设计，以及生物系统的分析等．受这些不同用途的启发，近年来MBD算法改进成效显著．然而，对体系庞大、结构复杂的系统，需要对现... 详细信息

基于模型诊断(MBD)在不同的环境中有越来越多的用途，包括软件故障定位，电子表格的调试，Web服务和硬件设计，以及生物系统的分析等．受这些不同用途的启发，近年来MBD算法改进成效显著．然而，对体系庞大、结构复杂的系统，需要对现有方法进一步改进．由于求解诊断解在计算上具有挑战性，因此相继提出了一些通过压缩模型的MBD算法来提高诊断效率，如基于统治的多观测压缩模型算法(dominated-basedcompactedmodelwithmultipleobservations，D-CMMO)．对于给定多个观测值且注入1个以上错误，需要大量时间的诊断问题，提出了一个新的诊断模型(cardinality-constrainedcompactedmodel，CCM)来解决．基于基数约束的压缩模型算法使用2种方法对求解过程进行优化：首先，利用系统观测的故障输出和故障组件数量之间的约束关系来限制目标解的范围；其次，通过对假设集采用单次入队方法，进而有效提升MaxSAT(maximumsatisfiability)求解器的性能．此外，在ISCAS85和ITC99基准测试用例上的实验结果表明，与目前最新的MBD求解方法D-CMMO相比，上述2种优化方法有效缩小了MBD问题的求解范围，降低 MaxSAT 求解器搜索目标解的难度，进而能在更短的时间内返回一个诊断解．在平均状况下，CCM方法相比D-CMMO方法在求解效率上分别提升64.5%和92.8%．

关键词：基于模型诊断压缩模型基于基数约束的算法顶层诊断解单次入队

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结合测试点质量的混合测试点集合约简方法

电子学报 2023年第6期51卷 1552-1561页

作者：欧阳丹彤许斌董博文周慧思张立明吉林大学计算机科学与技术学院吉林长春130012 符号计算与知识工程教育部重点实验室(吉林大学) 吉林长春130012 吉林大学软件学院吉林长春130012

集成电路中插入测试点是芯片测试中不可或缺的环节,其方法是通过在电路上插入一定数量的测试点来提高芯片的故障覆盖率.集成电路测试是整个设计流程中不可或缺的关键步骤之一.为了进一步缩短测试时间和提高芯片良品率,越来越多的国内外... 详细信息

集成电路中插入测试点是芯片测试中不可或缺的环节,其方法是通过在电路上插入一定数量的测试点来提高芯片的故障覆盖率.集成电路测试是整个设计流程中不可或缺的关键步骤之一.为了进一步缩短测试时间和提高芯片良品率,越来越多的国内外学者们从事集成电路测试方法的研究.通过对插入测试点故障覆盖率的HTPI(Hybrid Test Point Insertion)方法深入研究,提出了结合测试点质量对测试点进行约简的RHTPI(Reduction of Hybrid Test Point Insertion)方法 .此方法在保证故障覆盖率相等的情况下,有效提高了测试点选择的效率.从测试点覆盖率特征出发提出负质量测试点概念,依据负质量测试点对测试点集合进行约简,进而减小需要计算测试点集合的规模,有效缩短了求解时间.为避免负质量测试点删除部分具有较高覆盖率的测试点,提出了结合自适应系数的自适应负质量测试点的概念,依据自适应负质量测试点对测试点集合进行约简,进而在保证故障覆盖率相等的情况下有效提高了测试点选择效率.在标准测试用例上的实验结果表明,与HTPI方法相比,RHTPI方法计算候选测试点最小减少率为0.16%,最大减少率为44.56%,平均为24.56%,其求解效率最低提高了1.03,最高提高了2.37,平均提高了1.52,有效提高了测试点选择效率.本文给出的方法有效减少了芯片测试时间,进而缩短了芯片设计周期.

关键词：测试点插入测试点约简电路测试集成电路

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一种结合结构特征求解诊断问题的PMS方法

中国科学：信息科学 2019年第6期49卷 685-697页

作者：周慧思欧阳丹彤刘梦田乃予张立明吉林大学计算机科学与技术学院长春130012 符号计算与知识工程教育部重点实验室(吉林大学) 长春130012

部分最大可满足性问题(partial maximum satisfiability problem, PMS)是最大可满足性问题(maximum satisfiability problem, MaxSAT)的泛化问题,在很多领域中得到广泛应用.目前,在工业诊断实例方面PMS求解仍有待改进,在对基于随机搜索... 详细信息

部分最大可满足性问题(partial maximum satisfiability problem, PMS)是最大可满足性问题(maximum satisfiability problem, MaxSAT)的泛化问题,在很多领域中得到广泛应用.目前,在工业诊断实例方面PMS求解仍有待改进,在对基于随机搜索的PMS算法深入研究基础上,本文首次提出一种结合结构特征的随机搜索方法 (structure characteristics partial MaxSAT, SCPMS).首先,依据单元传播规则结合问题结构特征逐步将PMS问题中硬单元子句分成两部分,从而构造出因缺乏部分硬单元子句使得问题可满足的子问题;提出结合结构特征的随机搜索指导策略,对新的子问题再次利用单元传播找出原问题中的硬单元子句中硬阻塞变量,再结合子句特征翻转相应软阻塞变量,从而提高随机搜索的求解效率.实验结果表明,提出的SCPMS与最新的两个算法DeciDist和DistUp相比,在基于模型诊断问题(model-based diagnosis, MBD)的工业实例上, SCPMS求得的不满足软子句数有较大程度的减少.

关键词： PMS 单元传播最大可满足性问题随机搜索基于模型的诊断

MOFs衍生物催化剂制备及气体净化性能研究进展

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南京工业大学学报(自然科学版) 2025年

作者：胡岚赵秋月周慧娴曾毅清江苏省环境科学研究院南京工业大学环境科学与工程学院南京工业大学材料化学工程国家重点实验室

催化净化是最为常用的气体污染物净化技术之一，具有效率高、选择性高和能耗低等特点。催化剂是催化净化技术的核心。随着节能减排要求不断提高，催化净化技术对催化剂的活性、选择性和稳定性等提出了更高的要求。以金属有机框架（MOFs... 详细信息

催化净化是最为常用的气体污染物净化技术之一，具有效率高、选择性高和能耗低等特点。催化剂是催化净化技术的核心。随着节能减排要求不断提高，催化净化技术对催化剂的活性、选择性和稳定性等提出了更高的要求。以金属有机框架（MOFs）为前驱体制备的多孔杂化纳米结构催化剂具有活性位点可控、比表面积高、稳定性高等优点，成为气体净化催化剂研究热点。本文以MOFs衍生物催化剂为对象，介绍不同种类MOFs衍生物催化剂的结构特点和制备方法；综述近几年MOFs衍生物催化剂在氮氧化物（NOx）、挥发性有机物（VOCs）、CO和N2O等污染物催化净化方面的应用研究进展；最后，结合气体催化净化技术对高效催化剂在工业应用方面的需求，对MOFs衍生物催化剂的研究方向进行展望。

关键词：气体净化 MOFs衍生物催化剂催化氧化选择性催化还原

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银川市生态系统服务价值评估及多情景模拟

水土保持研究 2025年第1期32卷 294-304页

作者：解铭威周慧荻陈耸王向荣北京林业大学园林学院北京100083

[目的]土地利用变化影响生态系统服务价值(ESV),研究多情景下土地利用变化并评估ESV,对优化土地管理和维护生态安全具有重要意义。[方法]设置4种情景,通过多目标规划(MOP)求取不同目标下土地利用结构最优解,借助PLUS模型预测2030年土地... 详细信息

[目的]土地利用变化影响生态系统服务价值(ESV),研究多情景下土地利用变化并评估ESV,对优化土地管理和维护生态安全具有重要意义。[方法]设置4种情景,通过多目标规划(MOP)求取不同目标下土地利用结构最优解,借助PLUS模型预测2030年土地利用空间分布情况,采用当量因子法评估ESV,并使用空间自相关分析集聚特征、Pearson相关性探究权衡协同关系。[结果](1)2000-2020年,银川市土地利用类型以耕地和草地为主,建设用地扩张473.1 km^(2),耕地与草地减少。(2)自然演变和经济优先情景建设用地增加,草地减少;生态优先情景林地、草地增加,耕地减少363.9 km^(2);可持续发展情景耕地几乎不变,林地、水域增加。(3)ESV呈下降趋势,4种情景总体ESV分别为47.184,45.404,53.924,49.711亿元,水文调节和气候调节占主导地位。(4)11项ESV间存在广泛而显著的协同关系,食物生产与其他服务的协同性较低。[结论]可持续发展情景扭转ESV的下降趋势并取得较高经济效益,为规划提供依据,未来应加强对林地与水域的保护,有利于提高ESV。

关键词：土地利用生态系统服务 PLUS模型多目标规划当量因子

高校“一站式”学生社区的空间样态、问题检视及实践路径

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思想理论教育 2025年第1期 101-105页

作者：闫周慧徐瑞曲阜师范大学教育学院青岛农业大学团委

高校“一站式”学生社区是打造新时代高校版“枫桥经验”的创新举措。从空间社会学视角来看，高校“一站式”学生社区呈现物理空间、社会空间、精神空间三种空间样态。当前，高校“一站式”学生社区空间建设面临物理空间功能分布碎片化... 详细信息

高校“一站式”学生社区是打造新时代高校版“枫桥经验”的创新举措。从空间社会学视角来看，高校“一站式”学生社区呈现物理空间、社会空间、精神空间三种空间样态。当前，高校“一站式”学生社区空间建设面临物理空间功能分布碎片化、社会空间关系结构科层化、精神空间内容供给娱乐化等现实问题。高校“一站式”学生社区空间创设应坚持以生为本，创设资源便利、功能集成的物理空间；推动平等对话，创设互通互信、共建共享共治的社会空间；强化政治引领，创设具有价值共识的精神空间。

关键词：高校 “一站式”学生社区思想政治教育

MgN_(4)掺杂石墨烯CO氧化催化活性的密度泛函研究

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原子与分子物理学报 2025年第2期42卷 57-62页

作者：袁利郑灵丹周慧颖徐先燕广州医科大学公共卫生学院广州511436 韶关学院化学与土木工程学院韶关512005

鉴于镁卟啉所呈现的催化活性,采用密度泛函理论考察了MgN_(4)结构掺杂石墨烯的CO氧化催化活性.研究发现MgN_(4)掺杂石墨烯具有良好的结构稳定性,O_(2)优先吸附在金属活性位点且不易解离.其CO氧化以Eley-Rideal(ER)机理实现,决速步能垒仅... 详细信息

鉴于镁卟啉所呈现的催化活性,采用密度泛函理论考察了MgN_(4)结构掺杂石墨烯的CO氧化催化活性.研究发现MgN_(4)掺杂石墨烯具有良好的结构稳定性,O_(2)优先吸附在金属活性位点且不易解离.其CO氧化以Eley-Rideal(ER)机理实现,决速步能垒仅为0.67 eV,与FeC_(3)、AlN_(4)掺杂石墨烯具有相当的催化活性.MgN_(4)掺杂石墨烯有望是一种具有潜在CO氧化催化活性的催化剂.

关键词： MgN_(4)掺杂石墨烯 CO氧化密度泛函理论