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不可靠网络环境下的多智能体系统一致性研究

不可靠网络环境下的多智能体系统一致性研究

作者：隋昊廷曲阜师范大学

学位级别：硕士

多智能体系统(Multi-agent System,MAS)由于去中心化设计思路具有较大的应用前景,逐渐引起各个领域的广泛关注。由于很多应用场景对远距离无线通信的客观需要,将网络化控制系统(Networked Control System,NCS)与多智能体系统结合起来渐... 详细信息

多智能体系统(Multi-agent System,MAS)由于去中心化设计思路具有较大的应用前景,逐渐引起各个领域的广泛关注。由于很多应用场景对远距离无线通信的客观需要,将网络化控制系统(Networked Control System,NCS)与多智能体系统结合起来渐渐成为一个必然的趋势。而这种结合在扩大多智能体系统应用场景的同时,也客观导致无线通信网络本身存在的诸如通信延时、数据丢包和信道衰减等制约系统性能的因素不可避免地被引入到多智能体系统的设计与控制研究中来。因此,研究在何种条件下能够使不可靠通信网络上的多智能体系统实现一致性,并给出相应的控制器,就具有深远的理论和实际意义。本文的工作可以概括为以下三个部分:第一,研究了不可靠多信道通信网络环境下的采样网络化控制系统(Sampled-data NCS)的均方镇定性问题。由于网络带宽是有限的,因此状态信号从传感器向控制器的传输过程可能会发生数据丢包现象,也就是所说的间歇观测。另外,控制信号由控制器向执行器的传输过程中会发生随机的传输延时。这些通信问题会极大地影响系统的性能发挥,甚至造成系统的不稳定。通过采用基于空闲时间的调度策略,在执行器端预设一个截止时间,可以将原集成系统转化为一个带有固定输入延时的随机系统。在此基础上,基于依赖延时的代数里卡蒂方程(Delay-dependent Algebraic Riccati Equation,DDARE),得出了系统均方镇定的充分必要判定条件,并进一步根据该方程,在标量系统条件下,我们将系统的可镇定性问题等价转化为一个关于采样周期的不等式成立问题,并且通过求解不等式,得出了采样周期的上确界的精确算法。最终,通过数值仿真验证了理论的有效性。第二,研究了不可靠的多信道网络环境下的多智能体系统的均方一致性问题。由于网络资源有限,以及网络中存在恶意的拒绝服务(Denial-of-service,DoS)攻击,从控制器端发送的控制信号在传输过程中会遭受传输延时和数据丢包的影响,无法及时、稳定的到达执行器端,影响控制器的效果。该部分设计了预测式控制器,基于系统当前的状态和过去的控制信号,改善控制器的效果。然后建立与原多智能体系统均方一致性问题等价的误差模型均方镇定问题,在此基础上,得到了基于DDARE的实现多智能体均方一致性的充分必要条件。进一步,通过对DDARE的简化推导,得到了可基于系统参数直接计算的多智能体系统均方一致性判定指标计算公式,同时,通过求解与DDARE等价的线性矩阵不等式可行解问题,得到了多智能体系统实现均方一致性的最低阈值。最后,通过数值仿真验证了所得结论的有效性。第三,研究了在不可靠网络环境下的基于有向交互拓扑网络的多智能体系统的均方一致性问题。一方面,信号在传输过程会发生非一致的固定通信延时,对建模过程构成挑战,为了解决这一问题,该部分引入了一个新的建模思路,将控制器的更新周期预设为最大的信道延时数值,从而推导得到一个等价的无延时的多智能体系统。另一方面,信号的传输过程还会遭受非一致的信道衰减,同样对推导误差模型造成困难,因此,该部分以边动力学模型(Edge Dynamics)作为误差模型,推导得到一个与原多智能体系统均方一致性问题等价的误差模型均方镇定性问题。在误差模型的基础上,通过对里卡蒂方程条件的简化推导得到了更加易于计算的矩阵不等式条件,作为原多智能体系统实现均方一致性的充分性判据,并给出相应的仿真实例验证理论的有效性。

关键词：多智能体系统网络化控制系统一致性控制数据丢包通信延时信道衰减

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基于多模态数据融合的视觉问答研究

基于多模态数据融合的视觉问答研究

作者：卢昭廷西安工业大学

学位级别：硕士

近年来,文本和图像的多模态表示学习的兴起掀起了人工智能领域的新一轮热潮,视觉问答(Visual Question Answering,VQA)作为一种新兴的人机交互方式,突显了图像与文本的深度融合。这种技术在教育、医疗、智能客服、社交媒体等领域得到广... 详细信息

近年来,文本和图像的多模态表示学习的兴起掀起了人工智能领域的新一轮热潮,视觉问答(Visual Question Answering,VQA)作为一种新兴的人机交互方式,突显了图像与文本的深度融合。这种技术在教育、医疗、智能客服、社交媒体等领域得到广泛应用,为用户提供更智能、个性化的交互体验。VQA技术的发展不仅推动了计算机视觉和自然语言处理领域的进步,还为实际应用场景中的智能问答系统提供了新的可能性。VQA系统的实现通常依赖于深度学习和神经网络等技术,通过使用大量图像和相应问题的数据对网络进行训练,让计算机获得图像的推理能力,自动回答与图像相关的自然语言问题,本文旨在基于深度学习研究视觉问答算法模型,通过减少跨模态特征之间的语义鸿沟,来提升视觉问答的模型性能。本文的主要工作和研究内容为:(1)传统的视觉问答模型中,多模态数据融合模块不能充分捕捉跨模态数据间的复杂交互,导致模型忽略深层区域的图文语义信息。针对上述问题,提出一种跨模态深度注意交互的视觉问答模型(Cross-modal Attention Interaction Network for Visual Question Answering,CAI-VQA),设计多层级协同注意增强模块,通过交叉学习与深度级联的方式充分挖掘深层网络的图文语义信息。将CAI-VQA算法在视觉问答的公开数据集VQA2.0上进行训练、测试,实验结果表明:“总体”、“是/否”、“计数”与“其他”问题类型的准确率较对比方法MMCAN分别提高了1.94%、0.13%、0.48%和0.48%,并通过验证集辅助训练模型,对于回答上述四类问题,其准确率相较于仅使用单一数据集训练模型,分别提高了0.09%、2.09%、2.2%和2.3%。(2)通过分析当前多模态模型不能充分挖掘文本序列上下文间的语义关系,导致模型推理效果不佳的问题,针对单模态表示层提出了一种基于Bi-GRU与自注意力机制的视觉问答模型。方法以MMCAN-VQA模型为基础框架,分析其网络架构并进行轻量化改进,设计了基于双向门控循环单元与自注意力网络,用于提取全局上下文语义信息与自相关信息,增强文本模态的细粒度表征。改进的网络在开放式VQA2.0数据集上进行实验比较,并进行相关内容的消融实验研究。实验结果表明:提出的算法模型明显优于对比方法,对于测试子集test-dev,“总体”、“是/否”、“计数”与“其他”问题类型的准确率较基线模型分别提升0.46%、0.32%、1.08%和1.04%。实验数据证明本章提出的算法取得最佳多模态关系推理效果,模型性能、准确率等方面优于同类别相关算法和原始算法。

关键词：视觉问答跨模态技术深度特征融合协同注意力

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通用人工智能时代的人与AI信任

心理科学进展 2024年

作者：齐玥陈俊廷秦邵天杜峰中国人民大学心理学系中国人民大学心理学系实验室中国科学院行为科学重点实验室中国科学院大学心理学系

随着技术的发展,通用人工智能初见雏形,人机交互以及人机关系将进入新的时代。人与人工智能(AI)的信任关系也即将从单方向的人对AI信任逐渐转变为人与AI的互信。本研究在回顾社会心理学中的人际信任模型与工程心理学中的人机信任模型的... 详细信息

随着技术的发展,通用人工智能初见雏形,人机交互以及人机关系将进入新的时代。人与人工智能(AI)的信任关系也即将从单方向的人对AI信任逐渐转变为人与AI的互信。本研究在回顾社会心理学中的人际信任模型与工程心理学中的人机信任模型的基础上,从人际信任视角提出了人与AI动态互信模型。该模型将人与AI视为对等的信任建立方,结合信任与被信任方的影响因素、结果反馈和行为调整构建了人与AI动态互信的基本理论框架,强调了人与AI信任中关系维度的“互信”与时程维度的“动态”这两个重要特征。模型首次将AI对人的信任以及二者互信的动态交互过程纳入分析,为人与AI的信任研究提供新的理论视角。未来研究应更多关注AI对人的信任如何建立与维持、人与AI互信的量化模型以及多智能体交互中的人与AI互信。

关键词：信任人机互信信任校准人机关系人与AI

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现成品到陶瓷雕塑：材料转化的艺术应用研究

现成品到陶瓷雕塑：材料转化的艺术应用研究

作者：周昱廷景德镇陶瓷大学

学位级别：硕士

现成品最初被引入艺术创作领域主要是由于马赛尔·杜尚对“现成品”这?概念的新定义。所表达的观念为艺术形象无须再造,使用现成品外形即可。现成品艺术作为一种当代艺术的独特表现形式,揭示了现代社会中科技进步与文化变革之间的交互... 详细信息

现成品最初被引入艺术创作领域主要是由于马赛尔·杜尚对“现成品”这?概念的新定义。所表达的观念为艺术形象无须再造,使用现成品外形即可。现成品艺术作为一种当代艺术的独特表现形式,揭示了现代社会中科技进步与文化变革之间的交互影响。自杜尚以来,经由博伊斯“社会雕塑”理论的巨大影响,有关生活本身与生活之“物”间的关系?直是艺术领域的要主题。在工业和信息技术革命的持续推进下,西方近现代的雕塑创作思潮深刻影响了当代中国雕塑的发展路径。而在陶瓷雕塑创作中也有众多艺术家以现成品的造型进行了陶瓷雕塑创作。这类艺术家通过他们自身的艺术审美趋向有对于现成品的直接模制印坯再加工,也有通过陶瓷雕塑的传统手工创作方法进行模仿的再创作,使现成品介入到陶瓷艺术领域中,其陶瓷艺术作品在形式表现与空间构成上展现出独特而新颖的审美体验。或是利用现成品本身固有的日常生活属性,以及背后隐藏的社会、文化、自然等问题,去表达和探讨艺术家意图反映的深层次问题。本文通过全面系统地研究和详细梳理现成品与陶瓷材料之间的多样转换方式及其工艺特性,深入总结了这些技术在陶瓷艺术创作中展现的独特风格特征。同时,本研究结合了一系列具有标志性的艺术作品进行深入分析,旨在探索现成品转化为陶瓷材料在艺术创作中的应用方法和特点。在实际创作实践中,本文应用这些理论见解作为指导,挑战并突破了陶瓷材料的传统局限性,实现了对不同现成品转化过程中的创新。通过这一系列的创作实践,本研究不仅成功创作出一系列陶瓷艺术作品,还对作者个人的艺术创作路径产生了深远的影响,提供了新的视角和灵感来源。

关键词：陶瓷艺术现成品转化雕塑创作

基于视觉美学质量评价的平安壮寨乡土景观研究

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基于视觉美学质量评价的平安壮寨乡土景观研究

作者：胡硕廷桂林理工大学

学位级别：硕士

西南河流源区溶解性有机碳的时空分布特征与环境效应

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西南河流源区溶解性有机碳的时空分布特征与环境效应

作者：孟玥廷西安理工大学

学位级别：硕士

西南河流源区是长江、黄河、怒江、澜沧江、雅鲁藏布江等亚洲主要大河的发源地,是我国水资源的战略储备区。该区域生态单一脆弱敏感,近年来人为活动和全球变暖影响加剧,导致冰川退缩、冻土融化、径流变化显著,影响河流生态系统的稳定性... 详细信息

西南河流源区是长江、黄河、怒江、澜沧江、雅鲁藏布江等亚洲主要大河的发源地,是我国水资源的战略储备区。该区域生态单一脆弱敏感,近年来人为活动和全球变暖影响加剧,导致冰川退缩、冻土融化、径流变化显著,影响河流生态系统的稳定性。溶解有机碳是水环境中重要的生源物质,也是水体中最大的生物可利用碳库,目前水库运行和气候变化对高原河流有机碳带来的长远影响有待深入探究。本文以澜沧江和雅鲁藏布江为研究对象,基于2017年、2018年6月和11月的实测数据,综合运用光谱技术和同位素技术等方法研究有机碳的分布、来源和组分特征,揭示梯级水库建设和冻土碳输入对高原河流有机碳的影响和产生的环境效应,主要结论如下:(1)揭示了西南河流源区不同介质有机碳的时空分布格局。澜沧江自然河段DOC浓度(均值为1.69 mg/L)高于梯级水库(均值为1.57 mg/L);而梯级水库沉积物有机碳(均值为14.60 mg/g)显著高于自然河段(均值为5.70 mg/g)。雅鲁藏布江水体DOC浓度范围在1.25 mg/L～1.97mg/L;沉积物有机碳浓度范围在1.80mg/g～14.45mg/g;雅鲁藏布江有机碳相较于长江源更加老化,Δ14C范围为-315.07‰～-889.85‰(均值-587.24‰);年龄范围在 4870～17650 years BP(均值为 8078 years BP)。(2)分析了西南河流源区 DOM的光谱特征和来源。利用稳定同位素技术发现,澜沧江沉积物有机碳来源于土壤有机质、浮游植物和C3植物:从自然河段到梯级水库段藻源碳的贡献率增加了 7.6%。澜沧江DOM的谱学参数空间差异显著,通过EEM-PARAFAC在澜沧江梯级水库段识别出了不同于自然河段的组分C5;DOM光谱指数(E2/E3、SUVA254、F1、BIX和HIX)分析表明,澜沧江以陆源有机碳为主,梯级水库内源代谢活动分解有机质使河流腐殖化程度降低,表现出更高的自生源特征,这与同位素分析结果一致。雅江DOM光谱指数(E2/E3、SUVA254、FI、BIX和HIX)季节差异显著,以陆源碳贡献为主,中上游自生源程度较高而腐殖质化程度较低;下游自生源程度低而腐殖化。芳香化特征明显。雅鲁藏布江沉积物中存在老化土壤有机碳的贡献,占比为43.3%(其中冻土贡献为25%,活动层土壤有机碳贡献为18.4%)。(3)揭示了梯级水库影响下,澜沧江DOM荧光组分与温室气体的响应关系。梯级水库的累积效应改变了澜沧江DOM组分和光谱特征,DOC含量、BIX与水库特征参数存在显著线性关系。水库河段温室气体则与水温、DOM荧光组分、谱学参数关联紧密,尤其是水库河段C5组分与CO2产生有关。(4)分析了冻土有机碳释放下,雅鲁藏布江DOM组分与温室气体的潜在关系。雅鲁藏布江春季温室气体(CO2、CH4和N2O)含量高于秋季。相比于CH4和N2O,CO2与DOM的相关关系更强,尤其是C3组分与CO2显著正相关。冻土有机碳的输入使DOM更易被生物分解利用;有机碳年龄越大,DOM的自生源特征越强、腐殖化程度越低,生物可利用性越高,对高原河流CO2的产生起到了促进作用。本文研究了雅鲁藏布江和澜沧江有机碳的来源及归宿,能够弥补青藏高原河流碳循环研究的不足,同时为高原河流可持续开发、利用和保护,尤其是高原水电开发战略的实施奠定基础。

关键词：青藏高原溶解有机碳碳同位素三维荧光冻土温室气体