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兼顾通信效率与效用的自适应高斯差分隐私个性化联邦学习

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计算机学报 2024年第4期47卷 924-946页

作者：李敏肖迪陈律君重庆大学计算机学院重庆400044

近年来,由于联邦学习中的通信参数(或梯度)会给参与方本地敏感数据带来重大的隐私泄露风险,联邦学习隐私保护引起了广泛的关注.然而,梯度交换频繁、数据分布异构、参与方本地硬件资源受限等一系列不可避免的因素给联邦学习隐私保护增加... 详细信息

近年来,由于联邦学习中的通信参数(或梯度)会给参与方本地敏感数据带来重大的隐私泄露风险,联邦学习隐私保护引起了广泛的关注.然而,梯度交换频繁、数据分布异构、参与方本地硬件资源受限等一系列不可避免的因素给联邦学习隐私保护增加了挑战难度.为了以一种统一的方式同时有效地解决数据隐私、模型效用、通信效率以及参与方数据非独立同分布等四个方面的问题,本文提出了一种新的兼顾通信效率与效用的自适应高斯差分隐私个性化联邦学习(Communication-efficient and Utility-aware Adaptive Gaussian Differential Privacy for Personalized Federated Learning,CUAG-PFL)方法.具体而言,本文提出一种动态层级压缩模型梯度的方案先为通信模型梯度每一层动态生成特定的压缩率,再根据压缩率构造对应的确定性二进制测量矩阵去除梯度冗余信息.随后,通过同时优化裁剪阈值、敏感度和噪声尺度等隐私相关参数来对压缩的模型梯度执行自适应高斯差分隐私操作.此外,本文对CUAG-PFL进行了严格的隐私分析.为了验证CUAG-PFL在隐私、效用、通信效率以及个性化四个方面的优势,本文在CIFAR-10和CIFAR-100两个真实联邦数据集上进行了大量实验模拟、对比和分析,结果表明CUAG-PFL能够提高参与方本地数据隐私性、通信效率和模型效用,同时解决了数据非独立同分布的问题.特别地,即使在隐私预算仅为0.92且上行通信量减少68.6%时,CUAG-PFL因隐私保护和梯度压缩所引起的模型效用损失仅为1.66%.

关键词：自适应高斯差分隐私隐私-效用权衡动态层级压缩通信高效个性化联邦学习隐私计算

基于分层融合策略和上下文信息嵌入的多模态情绪识别

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北京大学学报（自然科学版） 2024年第3期60卷 393-402页

作者：孙明龙欧阳纯萍刘永彬任林南华大学计算机学院衡阳421200

现有的多模态融合策略大多将不同模态特征进行简单拼接,忽略了针对单个模态固有特点的个性化融合需求。同时,在情绪识别阶段,独立地看待单个话语的情绪而不考虑其在前后话语语境下的情绪状态,可能导致情绪识别错误。为了解决上述问题,... 详细信息

现有的多模态融合策略大多将不同模态特征进行简单拼接,忽略了针对单个模态固有特点的个性化融合需求。同时,在情绪识别阶段,独立地看待单个话语的情绪而不考虑其在前后话语语境下的情绪状态,可能导致情绪识别错误。为了解决上述问题,提出一种基于分层融合策略和上下文信息嵌入的多模态情绪识别方法,通过分层融合策略,采用层次递进的方式,依次融合不同的模态特征,以便减少单个模态的噪声干扰并解决不同模态间表达不一致的问题。该方法还充分利用融合后模态的上下文信息,综合考虑单个话语在上下文语境中的情绪表示,以便提升情绪识别的效果。在二分类情绪识别任务中,该方法的准确率比SOTA模型提升1.54%。在多分类情绪识别任务中,该方法的F1值比SOTA模型提升2.79%。

关键词：分层融合噪声干扰上下文信息嵌入

求解能耗成本平衡的分布式阻塞流水线调度群体迭代贪婪算法

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控制理论与应用 2024年第6期41卷 1147-1155页

作者：韩雪王玉亭韩玉艳李俊青聊城大学计算机学院山东聊城252000 山东师范大学计算机学院山东济南250000

在经典分布式流水车间调度问题基础上,本文构建了具有序列相关准备时间的分布式阻塞流水线调度问题(DBFSP SDST)的混合线性整数规划模型(MILP),以均衡各工厂能耗成本为优化目标,提出了基于群体优化的迭代贪婪算法(PEIG).该算法针对零缓... 详细信息

在经典分布式流水车间调度问题基础上,本文构建了具有序列相关准备时间的分布式阻塞流水线调度问题(DBFSP SDST)的混合线性整数规划模型(MILP),以均衡各工厂能耗成本为优化目标,提出了基于群体优化的迭代贪婪算法(PEIG).该算法针对零缓冲区和多工厂生产模式,设计了问题特性的启发式方法;针对迭代贪婪算法(IGA)的优势和不足,提出了基于群体的局部搜索策略、多邻域搜索结构和增强的跨工厂破坏重构方法,以进一步平衡所提算法的全局探索和局部搜索能力.通过270个测试算例的数值仿真,以及与最新4种代表算法的统计比较,本文验证了所提PEIG算法的优越性,能为中大规模的DBFSP SDST提供更优的调度方案.

关键词：分布式阻塞流水调度能耗成本群体局部搜索策略迭代贪婪算法

基于CPN的车载网络无证书匿名认证和密钥协商方案研究

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通信学报 2024年第6期45卷 101-116页

作者：郑路冯涛苏春华兰州理工大学计算机与通信学院甘肃兰州730050 日本会津大学计算机科学系福岛会津若松965-8580

为了解决现有车载网络的认证方案中普遍存在密钥托管带来的缺陷,以及没有考虑计算受限电子控制单元(ECU)轻量级部署和安全快速认证的问题,首先,针对计算不受限的ECU网络,提出了一种无双线性配对的轻量级无证书匿名认证和密钥协商方案,... 详细信息

为了解决现有车载网络的认证方案中普遍存在密钥托管带来的缺陷,以及没有考虑计算受限电子控制单元(ECU)轻量级部署和安全快速认证的问题,首先,针对计算不受限的ECU网络,提出了一种无双线性配对的轻量级无证书匿名认证和密钥协商方案,该方案通过椭圆曲线密码体制安全构建认证密钥对,通过哈希函数和异或等轻量级方法实现匿名认证和密钥协商。然后,针对计算受限的ECU网络,提出了一种无证书批量验证方案来降低认证成本。最后,提出了一种基于有色Petri网(CPN)和Dolev-Yao攻击者模型的安全验证方法,对整体方案进行形式化安全性评估。安全评估和性能分析表明,所提方案能有效抵抗重放、伪装、篡改、已知密钥、已知特定会话临时信息攻击等多种不同类型的攻击,在保证多重安全属性的同时有较小的计算与通信成本。

关键词：车载网络安全协议认证与密钥协商有色Petri网形式化验证

车联网中基于多智能体强化学习的边缘服务器选址策略

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第7期55卷 2567-2577页

作者：李闯纪剑桥胡志刚周舟湖南工商大学计算机学院湖南长沙410205 中南大学计算机学院湖南长沙410075 长沙学院计算机科学与工程学院湖南长沙410022

为解决车联网环境下边缘服务器选址难的问题,提出一种基于多智能体强化学习的边缘服务器部署策略(记为CKM-MAPPO),重点优化边缘服务器间的负载均衡,同时最小化边缘服务器的时延和能耗。首先,使用Canopy和K-means算法确定边缘服务器部署... 详细信息

为解决车联网环境下边缘服务器选址难的问题,提出一种基于多智能体强化学习的边缘服务器部署策略(记为CKM-MAPPO),重点优化边缘服务器间的负载均衡,同时最小化边缘服务器的时延和能耗。首先,使用Canopy和K-means算法确定边缘服务器部署的数量和初始位置;然后,基于多智能体强化学习算法确定边缘服务器的最优部署位置;最后,通过一系列实验评估所提出算法的准确性和有效性。研究结果表明:与基准算法相比,本文提出的方法的负载均衡度提升了26.5%,时延和能耗分别降低了12.4%和17.9%。

关键词：边缘计算服务器部署车联网负载均衡强化学习

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软件中代码注释质量问题研究综述

软件学报 2024年第2期35卷 513-531页

作者：王潮徐卫伟周明辉北京大学计算机学院北京100871

代码注释作为辅助软件开发群体协作的关键机制,被开发者所广泛使用以提升开发效率.然而,由于代码注释并不直接影响软件运行,使其常被开发者忽视,导致出现代码注释质量问题,进而影响开发效率.代码注释中存在的质量问题会影响开发者理解... 详细信息

代码注释作为辅助软件开发群体协作的关键机制,被开发者所广泛使用以提升开发效率.然而,由于代码注释并不直接影响软件运行,使其常被开发者忽视,导致出现代码注释质量问题,进而影响开发效率.代码注释中存在的质量问题会影响开发者理解相关代码,甚至可能产生误解从而引入代码缺陷,因此这一问题受到研究者的广泛关注.采用系统文献调研,对近年来国内外学者在代码注释质量问题上的研究工作进行系统的分析.从代码注释质量的评价维度、度量指标以及提升策略这3个方面总结研究现状,并提出当前研究所存在的不足、挑战及建议.

关键词：代码注释软件文档自然语言处理机器学习

基于深度学习的二维人体姿态估计:现状及展望

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计算机学报 2024年第1期47卷 231-250页

作者：李佳宁王东凯张史梁北京大学计算机学院北京100871

二维人体姿态估计旨在从摄像机拍摄的图像中识别并定位每个行人的人体关键点.作为行人分析和理解领域的基础任务之一,人体姿态估计能够为多个下游任务和应用提供支持.近年来,随着深度学习技术的进步,人体姿态估计的研究迎来快速发展.基... 详细信息

二维人体姿态估计旨在从摄像机拍摄的图像中识别并定位每个行人的人体关键点.作为行人分析和理解领域的基础任务之一,人体姿态估计能够为多个下游任务和应用提供支持.近年来,随着深度学习技术的进步,人体姿态估计的研究迎来快速发展.基于图像包含的行人数量,人体姿态估计可以分为单人姿态估计和多人姿态估计两大类.本文首先介绍人体姿态估计的研究背景、问题定义、任务难点以及当前方法中的关键点表示方法.在此基础上,本文进一步总结和介绍了具有代表性的单人姿态估计和多人姿态估计方法.单人姿态估计方法包括回归法和检测法,主要关注于网络结构设计、热力图编解码、多任务学习等.对于多人姿态估计,本文分别介绍了基于热力图预测的方法和基于向量场回归的方法.随后,本文总结了当前常用的代表性数据集和性能度量方法,总结了代表性方法在几个常用数据集上的性能,对它们的预测错误的场景进行了详细分析和对比.最终,本文分析了现有二维人体姿态估计算法仍未有效解决的难题,对未来研究进行了展望.

关键词：单人姿态估计多人姿态估计深度学习自顶向下自底向上向量场回归

广义Gamma分布弱湍流环境含指向误差串行中继水下无线光通信系统误码性能分析

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光子学报 2024年第2期53卷 37-51页

作者：王懿旭李岳衡黄平居美艳河海大学计算机与信息学院南京211100

鉴于目前普遍选用的水下弱湍流模型无法准确拟合实测数据的缺陷,选取经实验测试验证的广义Gamma分布来表征海洋弱湍流,以期合理评估受湍流等因素影响的水下无线光通信系统的误码性能。提出一种包含广义Gamma分布弱湍流、零/非零视轴指... 详细信息

鉴于目前普遍选用的水下弱湍流模型无法准确拟合实测数据的缺陷,选取经实验测试验证的广义Gamma分布来表征海洋弱湍流,以期合理评估受湍流等因素影响的水下无线光通信系统的误码性能。提出一种包含广义Gamma分布弱湍流、零/非零视轴指向误差以及无衰落信道冲激响应隐路径损耗和多径效应的混合衰落信道模型,据此推导混合衰落串行中继无线光通信系统平均误码率的数学闭型表达;通过数值仿真验证所推导的误码率理论表达式的准确性,并考察不同系统核心参数对误码率的影响。研究结果表明:串行中继节点的引入可有效提高系统的误码性能,以零视轴指向误差、最终传输距离达45 m、误码率需求10-3为例,引入1至3个串行中继节点后,系统从一开始的无法工作,变为所需的发射功率分别降低至24 dBm、12 dBm和6 dBm;而光源初始发散角增大导致的无衰落信道冲激响应时延扩展,即符号间干扰,则会严重降低此性能改善。

关键词：水下无线光通信串行中继性能分析误码率广义Gamma分布

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基于断面水边线定向的视频测流摄像机标定

电子与信息学报 2024年第4期46卷 1428-1437页

作者：张振姜天生赵丽君程泽河海大学计算机与信息学院南京211100

针对现有基于直接线性变化法(DLT)的图像法测流技术依赖于地面控制点,存在效率低、风险高、宽断面天然河流操作难度大等问题,该文提出一种基于断面水边线定向的摄像机姿态角标定方法(CSWO)。该方法将标定过程分解为实验室内参标定和现... 详细信息

针对现有基于直接线性变化法(DLT)的图像法测流技术依赖于地面控制点,存在效率低、风险高、宽断面天然河流操作难度大等问题,该文提出一种基于断面水边线定向的摄像机姿态角标定方法(CSWO)。该方法将标定过程分解为实验室内参标定和现场外参标定两步,其中后者又被划分为摄像机定位和定向两个环节。定向环节中首先在摄像机安装时将光轴与断面方向对齐,使方位角置零。然后利用无畸变图像中人工标注的平直断面水边线的斜率计算出横滚角。接下来通过计算水边线与图像纵轴交点作为其亚像素像方坐标。最后依据透视投影成像模型,联合水位与插值断面高程求得的物方坐标解算出俯仰角。该方法应用于时空图像测速法(STIV),实现了200 m宽河流的免像控表面流速测量。结果表明:起点距的最大绝对误差为0.59 m,最大相对误差为0.45%,表面流速的最大相对误差小于6.3%。

关键词：表面流速测量 STIV 免地面控制点摄像机标定断面水边线