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联邦学习中梯度剪枝及差分隐私算法研究

联邦学习中梯度剪枝及差分隐私算法研究

作者：杜炜长春工业大学

学位级别：硕士

在目前互联网时代,各个企业之间相互通信变得更加便利,但这也给企业带来了安全问题,传统的机器学习需要进行集中式训练,很多数据拥有者是无法加入到集中式训练中的,这就导致了许多的数据拥有者如同数据孤岛一样的存在。在训练中进行大... 详细信息

在目前互联网时代,各个企业之间相互通信变得更加便利,但这也给企业带来了安全问题,传统的机器学习需要进行集中式训练,很多数据拥有者是无法加入到集中式训练中的,这就导致了许多的数据拥有者如同数据孤岛一样的存在。在训练中进行大量的数据共享,会导致原来的数据泄漏出去。联邦学习(Federated Learning)的出现提供了一个更安全的通信环境,它保证每个参与者的原始数据不动,而是每个参与者在本地对自己的数据进行训练,最后共享的是他们训练之后所得到的模型参数。在联邦学习中存在着许多未解决的问题,包括联邦学习的安全问题和通信成本。本文分析已有的联邦学习通信成本问题以及隐私保护问题,针对联邦学习中存在的通信成本问题提出了基于两阶段梯度剪枝的联邦学习(Ism DP-FL)方法、针对联邦学习的隐私安全问题提出了差异化差分隐私的联邦学习隐私保护(NDDP-FL)方法、针对联邦学习模型可用性与隐私性权衡问题提出了基于两阶段梯度剪枝和差异化差分隐私的联邦学习(Ism NDDP-FL)方法。本文主要内容概括如下:(1)传统的模型压缩方法对网络模型进行了一定程度的压缩,但对模型的精度影响较大,导致模型的可用性下降。本文主要从模型层面进行研究,针对高模型压缩率情况下大幅降低模型精度问题,设计了一种两阶段的梯度剪枝方法。第一阶段,是数据拥有者在本地模型训练期间进行第一阶段的梯度剪枝,然后将训练后的模型传输到服务器中;第二阶段,是模型在服务器中聚合时进行第二阶段的梯度剪枝,从而降低模型的通信成本,同时又保证了模型精度。(2)传统的差分隐私方法虽然提供了隐私保护,但却大大损害了模型的可用性。本文对联邦学习的隐私保护方法进行研究,为了保证模型的精度并能提供一定的隐私保护,提出了差异化差分隐私方法。主要是对差分隐私噪声进行了深入分配,根据网络层中的每一层的参数进行分层噪声分配,根据每层参数的重要性进行分配,对重要性大的参数加入小的噪声,对重要性小的参数加入大的噪声,根据每一次训练后的参数变化改变加噪方式。(3)最后,本文将梯度剪枝和差分隐私方法相结合,在减少模型大小的同时对模型进行隐私保护,实现更好的模型展示。本文对以上内容进行了实验,验证本文方法的有效性。

关键词：差异化差分隐私联邦学习两阶段梯度剪枝隐私保护

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考虑动态定价的新能源汽车能源站优化运行

电力系统自动化 2024年

作者：王俊王馨朱金大杜炜国电南瑞科技股份有限公司南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 电网运行风险防御技术与装备全国重点实验室

“碳达峰·碳中和”战略目标下，新能源汽车大规模发展。新能源汽车能源站作为关键配套设施，其价格制定和优化运行是构建可持续商业模式、提升运营经济性的关键之一。文中针对兼顾电动汽车、氢燃料汽车和天然气汽车用能需求的新能源汽... 详细信息

“碳达峰·碳中和”战略目标下，新能源汽车大规模发展。新能源汽车能源站作为关键配套设施，其价格制定和优化运行是构建可持续商业模式、提升运营经济性的关键之一。文中针对兼顾电动汽车、氢燃料汽车和天然气汽车用能需求的新能源汽车能源站运营优化问题，提出了考虑动态定价的优化运行模型。首先，基于新能源汽车能源站的基本结构，构建了市场环境下考虑负荷管理的运营模式；其次，基于电制氢、电转气、多类型储能设备的能源转换与能量时移能力，兼顾对新能源汽车的负荷管理，将新能源汽车用能价格作为变量，提出了考虑动态定价的新能源汽车能源站优化运行模型；最后，通过算例验证了所提方法的有效性，并分析了动态定价与负荷管理对新能源汽车能源站运营收益的影响。

关键词：新能源汽车新能源汽车能源站运营模式优化运行动态定价

考虑响应可靠率的需求侧资源自主被动组合响应策略

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电网技术 2024年第8期48卷 3207-3216,I0045页

作者：窦迅王俊曾浩辉杜炜左娟赵建立窦真兰南京工业大学电气工程与控制科学学院江苏省南京市211816 南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 江苏省南京市211106 国网上海能源互联网研究院有限公司上海市浦东新区201210 国网上海市电力公司上海市浦东新区200122

随着新型能源体系建设的加快,优化需求响应机制,确保市场化需求响应高效运行是深化电力需求侧管理的重要手段。针对需求侧资源参与电网互动的响应可靠率偏低的问题,提出了考虑响应可靠率的需求侧资源自主被动组合响应策略。首先建立了... 详细信息

随着新型能源体系建设的加快,优化需求响应机制,确保市场化需求响应高效运行是深化电力需求侧管理的重要手段。针对需求侧资源参与电网互动的响应可靠率偏低的问题,提出了考虑响应可靠率的需求侧资源自主被动组合响应策略。首先建立了自主与被动响应资源的组合响应机制,引导需求侧资源根据自身特点和电网需求进行合理报价。其次,建立了考虑响应可靠率的需求侧资源自主被动组合响应模型,提出了基于二分搜索算法的电网需求调节系数优化方法,动态优化自主响应资源和被动响应资源的组合方案,在满足响应可靠率和电网调节需求的同时实现成本最小化。最后,通过算例进行仿真分析,结果表明所提机制有助于提高需求侧资源参与电网互动的可靠性和经济性,验证了该文所提机制与方法的有效性和适应性。

关键词：需求侧资源需求响应响应可靠率自主响应被动响应

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基于柔性边界的非饱和土三轴试验及离散元分析

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应用基础与工程科学学报 2024年第1期32卷 208-222页

作者：张杰聂如松李列列李亚峰杜炜黄茂桐中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075 华北水利水电大学土木与交通学院河南郑州450045

非饱和土三轴试验的离散元模拟,对于从细观角度揭示其力学特性至关重要,但目前研究多采用刚性边界条件.使用黏结球颗粒代替橡胶膜,实现围压柔性加载.在此基础上,提出非饱和土三轴数值试验模拟流程,并进行不同围压下的三轴数值试验.从宏... 详细信息

非饱和土三轴试验的离散元模拟,对于从细观角度揭示其力学特性至关重要,但目前研究多采用刚性边界条件.使用黏结球颗粒代替橡胶膜,实现围压柔性加载.在此基础上,提出非饱和土三轴数值试验模拟流程,并进行不同围压下的三轴数值试验.从宏观破坏形态和细观剪切带、配位数、接触力等方面研究不同围压下非饱和土的力学特征.结果表明:非饱和土力学特性受围压影响较大,峰值应力和弹性模量随围压增大而增大,围压越大,剪胀性越小;试样主要表现为鼓胀破坏,破坏后剪切带在形态上呈对称的“X”形,剪切带的形成开始于颗粒的转动,到达峰值应力时,内部转动颗粒发生贯通,剪切带基本成型,围压越大,剪切带上转动颗粒数目和转动角度越小;配位数先增加后减少,与体应变变化趋势一致,且随围压增大而增大;剪切使法向接触力概率密度函数峰值左移,并且使法向接触力不均匀性增大,围压越大,法向接触力分布越均匀.该研究成果可为从细观认识非饱和土的力学行为提供途径.

关键词：非饱和土粒间吸引力三轴试验剪切带柔性边界离散元分析

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林业病虫害防治技术在林业育苗中的应用探析

中文科技期刊数据库（全文版）农业科学 2024年第5期 0213-0216页

作者：杜炜山西省管涔山国有林管理局山西忻州036700

本文旨在探讨林业病虫害防治技术在林业育苗中的重要性及应用,以期提高林业育苗的成活率与质量,促进林业可持续发展。研究通过文献综述和实地调查发现,病虫害防治在林业育苗中占据重要地位,而当前存在技术落后、病虫害种类,多、防控意... 详细信息

本文旨在探讨林业病虫害防治技术在林业育苗中的重要性及应用,以期提高林业育苗的成活率与质量,促进林业可持续发展。研究通过文献综述和实地调查发现,病虫害防治在林业育苗中占据重要地位,而当前存在技术落后、病虫害种类,多、防控意识不足等问题,针对这些问题,提出了无公害防治、化学防治、物理防治等技术手段,并强调了病虫害防治研究分析、动态化监测、先进技术手段投入及防治意识增强等措施的重要性。

关键词：林业病虫害防治育苗

六分钟步行试验联合运动康复在慢性心衰患者中应用的效果观察

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中国科技期刊数据库医药 2024年第2期 0018-0021页

作者：杜炜磁县人民医院心血管内科河北邯郸056500

探讨康复运动联合六分钟步行试验(6MWT)在慢性心衰患者中的应用效果。方法以2023年1月-2023年11月住院的92例慢性心力衰竭病人为研究对象,采用数字随机化技术将病人分成干预组和对照组,每组46例,对照组采用传统的药物治疗,而干预组采... 详细信息

探讨康复运动联合六分钟步行试验(6MWT)在慢性心衰患者中的应用效果。方法以2023年1月-2023年11月住院的92例慢性心力衰竭病人为研究对象,采用数字随机化技术将病人分成干预组和对照组,每组46例,对照组采用传统的药物治疗,而干预组采用康复运动+6min步行实验。在干预前、后分别对两组病人进行6分钟步行试验和生存质量评价。结果干预组病人6 min步行试验及MLHFQ量表评分均显著好于对照组(P<0.05)。结论采用康复训练结合6分步行训练对慢性心力衰竭病人的生存质量有显著的改善作用。

关键词：六分钟步行试验康复运动慢性心力衰竭

格栅节点加强对风积沙筋土界面力学性能的影响

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第1期55卷 172-187页

作者：杜炜聂如松谭永长张杰祁延录赵春彦中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075 新疆铁道勘察设计院有限公司新疆乌鲁木齐830011

在普通双向土工格栅上附加节点,可形成具有立体加筋效果的加强节点土工格栅。在普通双向土工格栅加筋风积沙拉拔试验和离散元数值模型的基础上,构建加强节点土工格栅加筋风积沙的三维离散元拉拔模型,研究加强节点排布方式、厚度、数量... 详细信息

在普通双向土工格栅上附加节点,可形成具有立体加筋效果的加强节点土工格栅。在普通双向土工格栅加筋风积沙拉拔试验和离散元数值模型的基础上,构建加强节点土工格栅加筋风积沙的三维离散元拉拔模型,研究加强节点排布方式、厚度、数量、相邻节点间距对筋土界面力学性能的影响。研究结果表明:在节点上侧加强、节点下侧加强和节点上、下两侧同时加强的排布方式中,上下两侧同时加厚对极限拉拔阻力和界面摩擦角的增幅最大;加强节点可优化土工格栅的加筋性能;当节点布置方式不变时,加强节点厚度和节点数量均与极限拉拔阻力增量呈现出良好的线性相关性;与普通土工格栅相比,加强节点土工格栅的剪切带范围更大,且限制土体位移的能力更强;当多个节点同时工作且相邻节点的间距较小时,相邻节点的影响区域互相重叠,使节点提供的极限拉拔阻力增量降低,产生节点群体效应;随着相邻节点的间距增大,节点影响区域的重叠范围减少,群体效应逐渐减弱。

关键词：土工格栅风积沙拉拔试验加强节点离散元

对国有企业推动开展政治监督具体化精准化常态化的思考和实践

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国企 2024年第17期 20-23页

作者：杜炜中国安能建设集团有限公司纪委

以习近平同志为核心的党中央,团结带领全国各族人民开创新时代,统筹把握中华民族伟大复兴战略全局和世界百年未有之大变局,统揽“伟大斗争、伟大工程、伟大事业、伟大梦想”,做出关于政治监督的重要论述和指示精神,是新时代我党坚持自... 详细信息

以习近平同志为核心的党中央,团结带领全国各族人民开创新时代,统筹把握中华民族伟大复兴战略全局和世界百年未有之大变局,统揽“伟大斗争、伟大工程、伟大事业、伟大梦想”,做出关于政治监督的重要论述和指示精神,是新时代我党坚持自我革命的重大理论创新。

关键词：伟大梦想战略全局国有企业常态化精准化思考和实践创新时代伟大工程

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农村公共物品供给面临的困境与优化对策

南方农业 2024年第18期18卷 84-86页

作者：杜炜湖北大学湖北武汉430062

乡村振兴战略是我国新时代“三农”工作的总抓手,旨在推动农业农村现代化。农村公共物品有效供给是乡村振兴战略实施的关键支撑,也是促进社会共同富裕目标实现的重要条件。为实现公共物品在农村地区的有效供给,推动乡村振兴战略顺利实施... 详细信息

乡村振兴战略是我国新时代“三农”工作的总抓手,旨在推动农业农村现代化。农村公共物品有效供给是乡村振兴战略实施的关键支撑,也是促进社会共同富裕目标实现的重要条件。为实现公共物品在农村地区的有效供给,推动乡村振兴战略顺利实施,对农村公共物品供给现状进行分析,发现存在供给主体单一、供给资金不足、决策机制与监督机制不完善等问题,并提出重新构建多元主体供给体系、完善供给资金保障机制、优化供给决策机制及建立健全供给监督机制等建议。

关键词：农村公共物品供给主体供给资金决策机制