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面向边缘部署场景的轻量神经网络修复算法

计算机学报 2024年第6期47卷 1413-1430页

作者：方毓楚李文中曾曜郑阳胡崝陆桑璐南京大学计算机科学与技术系南京210023 华为技术有限公司可信理论技术与工程实验室广东深圳518129

随着深度学习技术的不断进步,神经网络在各领域得到广泛应用,特别是在边缘计算环境中,例如智能交通和新型电网等典型场景.然而,神经网络的可靠性问题限制了其在真实世界的广泛应用.在复杂的边缘环境中,预训练模型往往因未涵盖所有可能... 详细信息

随着深度学习技术的不断进步,神经网络在各领域得到广泛应用,特别是在边缘计算环境中,例如智能交通和新型电网等典型场景.然而,神经网络的可靠性问题限制了其在真实世界的广泛应用.在复杂的边缘环境中,预训练模型往往因未涵盖所有可能的边缘情况而性能下降.因此,针对部署中的神经网络进行高效修复成为一个关键的研究课题.传统修复方法通常涉及整个模型的重新训练,这在边缘场景中具有诸多局限性.首先,不同地理区域的设备可能面临独特的自然噪声,使得统一模型难以适应所有环境.其次,深度神经网络的大规模参数使得其训练和部署时资源消耗巨大,且更新期间的服务中断将降低系统的可用性.为解决这些问题,本文提出了一种轻量级的补丁式神经网络修复算法.该算法通过引入个性化的补丁来增强神经网络对不同边缘环境中自然噪声和边角案例的鲁棒性.具体的,在故障定位阶段,类比于程序插桩中通过注入代码以检测、改进和分析软件行为,本文提出了神经网络插桩技术.通过将模型探针插桩进神经网络,观测其内部运行情况,实现了对错误样本的故障定位.在故障修复时,通过插入无监督搜索得到的神经网络补丁来纠正原始神经网络的输出.此外,本文提出了故障预测模块以提前预测潜在的错误输出,从而仅在必要时激活补丁.在基于2个数据集、15种噪声以及4个神经网络模型的实验中,与现有修复算法相比,本文方法在修复性能上取得了 6.64%至20.00%的提升.同时,本文方法所需的训练样本量减少了超过90%,而所需更新的参数量最高减少了 91.94%.这种有效且轻量的特性为解决边缘计算环境中神经网络的可靠性问题提供了有效途径.

关键词：神经网络修复深度边缘计算故障定位故障预测神经网络补丁

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带扩张观测器的旋翼无人机动态面滑模控制

控制工程 2024年

作者：杨永刚尹宜坤中国民航大学航空工程学院中国民航大学交通科学与工程学院

针对四旋翼无人机存在缺少操纵舵面和自身抗干扰能力弱的问题，提出一种基于扩张观测器的四旋翼无人机动态面滑模控制方法。在建立四旋翼无人机数学模型的基础上，将反步法为基础的动态面控制方法与滑模控制方法结合，并添加了扩张观测... 详细信息

针对四旋翼无人机存在缺少操纵舵面和自身抗干扰能力弱的问题，提出一种基于扩张观测器的四旋翼无人机动态面滑模控制方法。在建立四旋翼无人机数学模型的基础上，将反步法为基础的动态面控制方法与滑模控制方法结合，并添加了扩张观测器，以达到减小误差幅值与抑制抖振的目的。实验结果表明，所设计的基于扩张状态观测器的动态滑模面控制器能有效保证四旋翼无人机系统的鲁棒性，其姿态运动的总误差幅值相对于传统滑模控制器与添加扩张观测器的滑模控制器分别提高了44%与10%；姿态运动的抖振抑制效果分别提高了90%与55%。

关键词：四旋翼无人机扩张观测器动态面滑模控制抗干扰能力

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钯纳米催化剂上过氧化氢直接合成理论研究

郑州大学学报（理学版） 2024年第3期56卷 67-75页

作者：张智淇李攀杨永鹏郑州大学河南先进技术研究院河南郑州450003

利用密度泛函理论研究了二氧化钛载体和氧化程度对钯纳米催化剂在过氧化氢直接合成中催化性能的影响。利用极小跳跃全局搜索方法得到了不同氧化程度的Pd_(n)/TiO_(2)和(PdO_(0.5))_(n)/TiO_(2)(n=4、12和19)的全局最稳定结构。计算了氧... 详细信息

利用密度泛函理论研究了二氧化钛载体和氧化程度对钯纳米催化剂在过氧化氢直接合成中催化性能的影响。利用极小跳跃全局搜索方法得到了不同氧化程度的Pd_(n)/TiO_(2)和(PdO_(0.5))_(n)/TiO_(2)(n=4、12和19)的全局最稳定结构。计算了氧化程度对H、O、H_(2)、O_(2)、OH、OOH和H_(2)O_(2)在Pd/TiO_(2)催化剂上吸附性质的影响。结果显示,负载型Pd_(12)和Pd_(19)团簇氧化后对H_(2)、H、O和OH的吸附能有所降低。研究了Pd_(n)/TiO_(2)和(PdO_(0.5))_(n)/TiO_(2)上过氧化氢直接合成的反应机理,发现在Pd_(4)/TiO_(2)和Pd_(19)O_(10)/TiO_(2)上,直接合成过氧化氢的决速步骤是O_(2)的第一次加氢,而在Pd_(4)O_(2)/TiO_(2)、Pd_(12)/TiO_(2)和Pd_(12)O_(6)/TiO_(2)上,决速步骤是OOH的加氢。

关键词：密度泛函理论钯纳米催化剂二氧化钛过氧化氢直接合成反应路径

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槟榔花粉离体萌发及授粉

分子植物育种 2024年

作者：王玲温欣宇刘辉曜陈晖甘霆杨福孙海南大学热带农林学院

为探索人为辅助授粉技术在槟榔生产中的应用，本研究通过离体萌发筛选出最佳培养基，再进行槟榔大田液体授粉试验，探究槟榔授粉方式，尤其液体授粉的可行性，以坐果率提升效果来探究该技术在槟榔生产中的可行性。结果表明：(1)槟榔花粉... 详细信息

为探索人为辅助授粉技术在槟榔生产中的应用，本研究通过离体萌发筛选出最佳培养基，再进行槟榔大田液体授粉试验，探究槟榔授粉方式，尤其液体授粉的可行性，以坐果率提升效果来探究该技术在槟榔生产中的可行性。结果表明：(1)槟榔花粉在50 g/L蔗糖，400 mg/L氯化钙，250 mg/L硼酸的单因素培养基中萌发表现较好；在蔗糖50 g/L，300 mg/L氯化钙，硼酸100 mg/L组合液体培养基中萌发效果好。(2)授粉棒授粉以及液体授粉均可提高槟榔授粉率，但授粉棒授粉操作耗时耗力不易推广；液体培养基授粉技术使槟榔坐果率提高67.41%。(3)液体授粉坐果率与槟榔花粉萌发率具有正相关性，以筛选的培养基进行液体授粉效果最佳。人工授粉能明显提高槟榔授粉率，槟榔液体授粉技术操作方便，简单快捷，对提高槟榔坐果率具有较明显的增效作用。

关键词：槟榔离体萌发液体授粉坐果率

不同多糖对鸡肝酶解液美拉德反应的影响及其产物应用

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食品与发酵工业 2024年第1期50卷 112-119,I0001-I0003页

作者：王晴蔡皓雯陆信曜诸葛斌宗红江南大学工业生物技术教育部重点实验室工业微生物研究中心江苏无锡214122

该文研究了不同多糖对鸡肝酶解液美拉德反应产物风味及抗氧化性的影响并进行了应用探索。结果表明,与不添加多糖相比,平菇多糖(flat mushroom polysaccharides,FMP)与鸡肝酶解液的美拉德反应产物(FMP,chicken liver protease hydrolysat... 详细信息

该文研究了不同多糖对鸡肝酶解液美拉德反应产物风味及抗氧化性的影响并进行了应用探索。结果表明,与不添加多糖相比,平菇多糖(flat mushroom polysaccharides,FMP)与鸡肝酶解液的美拉德反应产物(FMP,chicken liver protease hydrolysate Maillard reaction products,CLPHM-FMP)在420 nm和294 nm处的吸光值分别提高了67%和20%,亮度值L^(*)降低显著,FMP可促进中间产物和褐变产物的形成;傅里叶红外光谱结果显示FMP的添加有助于反应中氨基消耗,且其多羟基糖链与鸡肝酶解液结合程度最高;通过GC-MS分析发现,CLPHM-FMP中醇类和杂环类化合物含量分别提高了166.71%和53.37%,醛类化合物含量下降了73.12%,FMP减弱了美拉德反应产物(Maillard reaction products,MRPs)的腥味,增强其烘烤香味,对肉味形成具有重要贡献作用。FMP可以提高其MRPs的Fe^(3+)还原能力、DPPH自由基清除率和·OH清除率,分别提高了38%、39%和23%。对素鸡的物性分析结果显示,CLPHM-FMP的添加可有效保持素鸡的质构性能,且其中烃类、醇类和杂环类化合物含量分别提升了52%、22%和38%,有助于素鸡肉香味的形成。综上所述,FMP有利于鸡肝酶解液美拉德反应产物风味的形成及其抗氧化功能的提升,在风味食品中具有良好的应用前景。

关键词：鸡肝美拉德反应产物平菇多糖杂环类化合物肉香味抗氧化性

中国社会救助中福利依赖问题再反思:一项关于社会救助与就业关系的元分析

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社会保障研究 2024年

作者：王燊成杨永政中央党校(国家行政学院)社会和生态文明教研部中国人民大学公共管理学院

正确认识福利依赖问题对于社会救助事业高质量发展具有重要意义。基于筛选出的国内文献,运用元分析方法对社会救助与就业关系的整体效应大小进行定量分析,并从数据、变量、模型、文章四个维度识别了以往文献产生差异化结论的潜在影响因... 详细信息

正确认识福利依赖问题对于社会救助事业高质量发展具有重要意义。基于筛选出的国内文献,运用元分析方法对社会救助与就业关系的整体效应大小进行定量分析,并从数据、变量、模型、文章四个维度识别了以往文献产生差异化结论的潜在影响因素,重新探讨中国社会救助中的福利依赖问题。结果显示:社会救助与就业之间存在显著的负相关关系,但是其总体效应较小;就业的测量方式显著调节了社会救助与就业的关系,其他潜在调节变量则不显著。总体而言,中国的社会救助存在福利依赖,但是程度并不严重。现阶段应着力改善社会救助体系以及规范劳动力市场,以降低社会救助中福利依赖扩散和加剧的可能性。

关键词：福利依赖元分析社会救助就业最低生活保障

基于格林函数正交各向异性切口板自由振动特性分析

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振动与冲击 2024年第5期43卷 182-187,201页

作者：杨永育李腾岳程长征赵航葛仁余安徽工程大学力学重点实验室安徽芜湖241000 合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230000

正交异性板因重量轻、承载能力强等优点而被广泛运用于工程结构。基于格林函数,结合新兴的近场动力学微分算子(peridynamic differential operator, PDDO),提出一种分析正交各向异性板自由振动特性的方法。首先,将振动控制方程中的位移... 详细信息

正交异性板因重量轻、承载能力强等优点而被广泛运用于工程结构。基于格林函数,结合新兴的近场动力学微分算子(peridynamic differential operator, PDDO),提出一种分析正交各向异性板自由振动特性的方法。首先,将振动控制方程中的位移函数假设为含格林函数的一阶积分形式;其次,将线性四阶偏微分方程分别在切口板的径向和周向离散成代数方程;最后,通过PDDO构造插值函数表示径向和周向非公共离散点位移,建立自由振动广义特征方程,获得正交各向异性切口板自振频率及振型,证明了该方法的准确性,并分析切口几何参数对结构振动特性的影响规律,为板壳结构设计提供支撑。

关键词：正交各向异性切口板自由振动格林函数近场动力学微分算子(PDDO)

基于黑翅土白蚁翅膀的银膜制备及对有害物的SERS检测

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1233-1238页

作者：田恬常发仙张德清司民真杨永安楚雄师范学院物理与电子科学学院云南省高校分子光谱重点实验室云南楚雄675000 楚雄师范学院物理与电子科学学院光谱应用技术研究所云南楚雄675000

基于磁控溅射系统制备银纳米薄膜的方法,在黑翅土白蚁(俗称飞蚂蚁)翅膀上沉积银膜制备了三维结构的表面增强拉曼散射光谱(SERS)基底。所制成的基底是聚集了银纳米粒子且保留了黑翅土白蚁翅膀纳米结构的银膜基底。通过优化制备条件,得到... 详细信息

基于磁控溅射系统制备银纳米薄膜的方法,在黑翅土白蚁(俗称飞蚂蚁)翅膀上沉积银膜制备了三维结构的表面增强拉曼散射光谱(SERS)基底。所制成的基底是聚集了银纳米粒子且保留了黑翅土白蚁翅膀纳米结构的银膜基底。通过优化制备条件,得到在沉积时间为7.5 min时,所制备基底的增强效果最好。用FDTD仿真对不同沉积时间的黑翅土白蚁翅膀银膜基底的增强效果进行了分析,结果清楚地表明溅射时间为7.5 min基底具有更强的电场分布,得到溅射时间为7.5 min基底具有最好的增强效果。这与用罗丹明6G(R6G)探针分子对不同沉积时间的黑翅土白蚁翅膀基底研究的结果是一致的。利用该基底对R6G进行了检测,得到对R6G的检测浓度可达10^(-9)mol·L^(-1),表明该基底具有较好地增强效果。将该基底应用于检测福美双农药,实验结果表明黑翅土白蚁翅膀银膜基底对福美双的检测浓度可达5.0×10^(-8)mol·L^(-1),已经超过了2021年国家制定的福美双溶液残留(4.16×10^(-7)mol·L^(-1))的检测标准,可用于对福美双农药残留的快速检测。另外该基底也有望对其他有害物残留进行快速检测。

关键词：黑翅土白蚁翅膀磁控溅射表面增强拉曼散射光谱福美双

基于CNN结合BiGRU的恶意流量分类算法研究

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计算机科学 2024年

作者：杨永平王思婷北京师范大学珠海分校信息技术学院北京邮电大学国家移动安全重点实验室

网络入侵检测是一项重要的网络安全技术,恶意流量识别分类是网络入侵检测的基础.利用端口检测技术、深度包检测技术、特征工程机器学习算法检测技术在当前网络环境下进行流量识别分类已失效或不易实施,因此文中提出了结合卷积神经网络... 详细信息

网络入侵检测是一项重要的网络安全技术,恶意流量识别分类是网络入侵检测的基础.利用端口检测技术、深度包检测技术、特征工程机器学习算法检测技术在当前网络环境下进行流量识别分类已失效或不易实施,因此文中提出了结合卷积神经网络和循环神经网络改进简化模型门控循环单元的恶意流量识别分类算法模型CNNBi GRU,运用卷积神经网络CNN提取网络流结构特征和空间特征,双向门控循环单元Bi GRU提取序列特征,符合网络流兼具空间结构和序列特征的特点.在CICG IDS2017公开数据集上进行了测试和模型优化与参数选择,实验结果表明所提算法比经典机器学习算法在分类效果上有一定的优势而且不需要特征工程,与单一神经网络算法相比也具有更好的识别效果,与融合神经网络算法在同等准确率目标衡量下又有一定的学习迭代次数优势,具有更高的学习效率.

关键词：恶意流量分类深度学习卷积神经网络双向门控循环单元