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多视角视觉-惯性融合的车间AGV精确导航方法

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机器人 2024年第4期46卷 476-487页

作者：王鑫李耕宇曾子铭高焕兵张吟龙沈阳建筑大学电气与控制工程学院辽宁沈阳110168 深圳职业技术学院汽车与交通学院广东深圳518055 山东建筑大学信息与电气工程学院山东济南250101 山东省智能建筑技术重点实验室山东济南250101 中国科学院网络化控制系统重点实验室辽宁沈阳110016 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016

以实现车间AGV精确导航为目标,针对视觉-惯性融合定位方法存在的缺少绝对位姿、绝对尺度估计不准确、累积误差大等问题,提出一种多视角视觉-惯性紧耦合的实时定位方法。首先为了建立全局参考坐标系,实现长期漂移校正,设计了一种具有全... 详细信息

以实现车间AGV精确导航为目标,针对视觉-惯性融合定位方法存在的缺少绝对位姿、绝对尺度估计不准确、累积误差大等问题,提出一种多视角视觉-惯性紧耦合的实时定位方法。首先为了建立全局参考坐标系,实现长期漂移校正,设计了一种具有全局一致性的视觉-惯性融合AGV导航框架。然后针对视觉-惯性融合初始化过程中的尺度估计不准问题,提出多视角相机与IMU(惯性测量单元)联合初始化方法,通过最大后验概率模型得到更精准的初始化参数。针对跟踪估计部分存在的误差累积和惯性偏差漂移问题,提出二维码位姿修正模型,对部分关键帧进行周期性补偿。针对优化建图部分存在的位姿优化易陷入局部极值问题,提出位姿约束优化模型,提高AGV定位精度。搭建了车间AGV导航平台上对本文方法进行了验证,并与当前最先进的视觉-惯性导航方法进行比对,结果表明本文方法的时间效率与定位精度均明显优于对比方法;平移的均方根误差小于50 mm,旋转的均方根误差小于2?。

关键词： AGV(自动导引运输车) 导航视觉-惯性融合多视角二维码全局一致

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基于最短路径序列化图的域内路由保护算法

软件学报 2024年

作者：耿海军胡睿乾胡治国尹霞嵌入式系统与服务计算教育部重点实验室(同济大学) 清华大学计算机科学与技术系山西大学自动化与软件学院山西大学计算机与信息技术学院

互联网服务提供商采用路由保护算法来满足实时性、低时延和高可用应用的需求.然而已有路由保护算法存在下面3个方面的问题:(1)在不改变传统路由协议转发机制的前提下,故障保护率普遍较低;(2)为了追求较高的故障保护率,通常需要改变传统... 详细信息

互联网服务提供商采用路由保护算法来满足实时性、低时延和高可用应用的需求.然而已有路由保护算法存在下面3个方面的问题:(1)在不改变传统路由协议转发机制的前提下,故障保护率普遍较低;(2)为了追求较高的故障保护率,通常需要改变传统路由协议的转发机制,实际部署难度较大;(3)无法同时利用最优下一跳和备份下一跳,从而导致网络负载均衡能力较差.针对上述3个问题,提出一种基于最短路径序列化图的路由保护算法,所提算法不需要改变转发机制、支持增量部署、同时使用最优下一跳和备份下一跳不会出现路由环路、并且具有较高的故障保护率.所提算法主要包括下面两个步骤:(1)为每个节点计算一个序号,构造最短路径正序化图;(2)利用最短路径正序化图和反序搜索规则构造最短路径序列化图,在此基础上根据备份下一跳计算规则计算节点对之间的备份下一跳集合.在真实和模拟网络拓扑上进行测试,实验结果表明,与其他路由保护算法相比,所提算法在平均备份下一跳数量、故障保护率和路径拉伸度3个指标方面均具有显著的优势.

关键词：网络故障路由保护最短路径序列化图故障保护率路径拉伸度

森林生态系统碳汇：概念、时间效应与提升途径

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应用生态学报 2024年

作者：朱教君高添于立忠杨凯孙涛卢德亮刘志华楚瀛东张金鑫滕德雄朱苑孙一荣王绪高王高峰中国科学院沈阳应用生态研究所森林生态与保育重点实验室(中国科学院)/辽宁清原森林生态系统国家野外科学观测研究站辽宁省公益林经营管理重点实验室科尔森林痕量气体与同位素通量监测研发联合实验室中国科学院大学美国克莱姆森大学林业与环境保护系

工业革命以来，由于广泛使用化石燃料向大气中排放大量二氧化碳(CO2)，造成全球气候变化，导致气候变暖、极端气候事件频发。为有效缓解气候变化，国际社会在减少碳排放和清除大气中CO2等方面做了各种努力。2020年9月我国政府郑重承诺：... 详细信息

工业革命以来，由于广泛使用化石燃料向大气中排放大量二氧化碳(CO2)，造成全球气候变化，导致气候变暖、极端气候事件频发。为有效缓解气候变化，国际社会在减少碳排放和清除大气中CO2等方面做了各种努力。2020年9月我国政府郑重承诺：CO2排放力争于2030年前达到峰值、2060年前实现碳中和（“双碳”目标）。根据目前已有预测结果，至2060年碳中和时，在化石能源使用、生产、生活所有排放均达到最低条件下，我国不得不排放的CO2约为目前排放总量的1/4，这些碳排放主要由生态系统吸收；即便达到碳中和，工业革命以来大气中增加的约140 ppm CO2仍然需要生态系统清除。其中，森林是陆地生态系统的主体，其碳汇能力占陆地生态系统碳汇的80%以上。但是，由于森林生态系统的长周期性、复杂性与动态变化性，生态系统碳汇存在基本概念不清、碳汇时间效应不明等问题，导致森林碳汇能力提升技术受限、碳汇交易市场混乱等诸多问题。为此，本文首先从植物光合作用吸收CO2固定在植物体内的过程梳理了森林生态系统碳汇概念，结合地上-地下过程介绍了森林生态系统碳汇形成机理。其次，分析了依赖时间尺度的森林生态系统碳汇变化过程，讨论了森林碳汇的时间效应，建议在尚未明确碳汇对缓解气候变化的时间效应前，使用“吨-年”（tonne-year）计量碳汇，并将3～6个月作为碳汇的最小计量时间（即，当年固碳的开始）。第三，明确了提升森林生态系统碳汇能力的主要途径：最大限度增加森林生态系统的碳汇能力（扩大森林面积、提高森林质量、增加森林土壤碳储量等）；尽量延长森林生态系统碳汇维持时间，即降低“临时碳汇”（森林生态系统中的碳库一定时间内重新排放到大气中的碳汇），增加“永久碳汇”(森林生态系统从大气中清除CO2，并在一定时间内不再排放到大气中的碳汇；根据《巴黎协定》相关内容，碳汇计量的上限时间为2100年)；推广维持永久碳汇的措施（用木材取代钢筋、水泥、塑料等、减少林火等干扰排放、将森林生物质以“生物炭”形态固定下来等）。最后，提出发展以人工智能（AI）为核心技术的“气候智慧林业（climate-smart forestry）”，以期为提升森林生态系统碳汇能力和可持续管理提供理论与技术支撑。

关键词：森林碳汇临时碳汇永久碳汇碳汇时间效应气候智慧林业

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熟驴肉掺假近红外定性及定量检测

光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1993-2001页

作者：牛晓颖牟晓晴孙杰赵志磊张春江河北大学质量技术监督学院河北保定071002 计量仪器与系统国家地方联合工程研究中心河北保定071002 河北省能源计量与安全检测技术重点实验室河北保定071002 中国农业科学院农产品加工研究所农业农村部农产品加工综合性重点实验室北京100193

驴肉风味绝佳、营养丰富,价格高昂且供应量低。驴肉火烧等熟驴肉中掺假马肉、骡子肉等其他肉类的问题亟待解决。为实现熟驴肉样品在不同掺假比例下的定性定量分析,以10%为梯度,分别制备驴肉含量为0%~100%的驴马掺假和驴骡掺假样品,并在4... 详细信息

驴肉风味绝佳、营养丰富,价格高昂且供应量低。驴肉火烧等熟驴肉中掺假马肉、骡子肉等其他肉类的问题亟待解决。为实现熟驴肉样品在不同掺假比例下的定性定量分析,以10%为梯度,分别制备驴肉含量为0%~100%的驴马掺假和驴骡掺假样品,并在4000~12500 cm^(-1)光谱范围采集样品光谱。针对熟驴肉掺假问题,采用线性判别分析、支持向量机以及广义回归神经网络的方法结合平滑算法(5点、15点、25点)、多元散射校正(MSC)、标准正态变量变换(SNV)、基线校正(Baseline)、归一化和去趋势化(Detrend)等预处理方法建立了近红外鉴别模型。采用偏最小二乘回归(PLSR)、反向传播神经网络(BP)方法结合以上预处理方法分别对熟驴肉掺假样品建立定量模型检测驴肉含量。SNV预处理结合支持向量机对熟肉碎掺假样品鉴别模型结果较优,校正集和预测集判别正确率为98.70%和94.78%;Detrend预处理结合线性判别分析的熟肉糜掺假样品鉴别模型结果较优,校正集和预测集的判别正确率分别达到98.47%和96.23%。建立定量模型进行掺假样品中驴肉含量的检测,BP模型相较于PLSR模型均取得较好的结果,具有较高的决定系数(R^(2))、相对分析误差(RPD)和较低的均方根误差(RMSE)。对于熟肉碎掺假样品,驴骡掺假样品集在Detrend处理后的BP模型结果较好,交叉验证集以及预测集的R^(2)、RMSE、RPD分别为0.971、0.067、5.844,0.980、0.086、6.984;驴马掺假样品集在归一化预处理后BP模型结果较好,各项参数分别为0.997、0.032、18.026,0.982、0.089、7.454。对于熟肉糜掺假样品,经Detrend预处理的BP模型结果均较优,驴骡掺假样品最佳定量模型的参数分别为0.982、0.041、7.470,0.986、0.103、8.452;驴马掺假最佳模型参数分别为0.986、0.036、8.348,0.961、0.101、5.044。结果表明,近红外光谱结合不同的建模算法实现了不同比例掺假的熟驴肉样品快速无损检测和鉴别,能够用于此后熟驴肉掺假的定性、定量分析。

关键词：熟驴肉掺假近红外光谱定性定量

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基于生物网络的中医药学原理探索

科学通报 2024年第1期69卷 17-29页

作者：谌攀吴博文张鹏李梢清华大学自动化系清华大学北京市中医药交叉研究所北京信息科学与技术国家研究中心北京100084

中医药生物学基础不清、方剂作用机制不明、缺乏符合中医药整体特点的研究方法学体系是中医药现代化研究面临的关键瓶颈.随着信息学与系统生物学等新兴学科的发展,以生物网络为切入点开展中医药学与人工智能、大数据、信息学等前沿科学... 详细信息

中医药生物学基础不清、方剂作用机制不明、缺乏符合中医药整体特点的研究方法学体系是中医药现代化研究面临的关键瓶颈.随着信息学与系统生物学等新兴学科的发展,以生物网络为切入点开展中医药学与人工智能、大数据、信息学等前沿科学技术的交叉研究,成为探索中医药科学原理、促进中医药现代化的重要途径.基于生物网络的“网络靶标”理论有望突破宏微观内在关联解析的鸿沟,实现还原论和整体论的有机融合,架起传统中医与现代医学研究桥梁,成为探索中医药学原理的突破口之一.“寒、热”等中医药核心诊疗概念、治未病等中医特色理论的科学内涵阐明是解读中医药学原理的重要组成部分.本文基于李梢课题组的研究,综述了基于生物网络的中医药研究理论与技术方法,及其应用于“寒、热”“治未病”等中医特色理论的病证结合科学原理探索所取得的进展,以期为利用现代科学技术解读中医药学原理,促进中医药现代化提供参考.

关键词：中医药学原理生物网络寒热证候治未病网络靶标

基于自然与人文耦合视域的高寒生态功能区宜居性评价及阻滞因子诊断--以青海省为例

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生态学报 2024年第3期44卷 992-1008页

作者：殷悦周侃湛东升陈妤凡中国科学院地理科学与资源研究所区域可持续发展分析与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 浙江工业大学管理学院杭州310023 宁波大学地理与空间信息技术系宁波315211

宜居性是自然生态环境和人文社会环境的有机统一体,厘清高寒生态功能区宜居性及其阻滞因子,是精准提升生态安全屏障内宜居水平并促进其人与自然和谐共生的重要前提。基于城乡宜居性评价基本范式、顾及高寒生态功能区人居系统的独特性,... 详细信息

宜居性是自然生态环境和人文社会环境的有机统一体,厘清高寒生态功能区宜居性及其阻滞因子,是精准提升生态安全屏障内宜居水平并促进其人与自然和谐共生的重要前提。基于城乡宜居性评价基本范式、顾及高寒生态功能区人居系统的独特性,从自然与人文耦合视域构建由自然环境、居住环境、设施环境、社会环境4个维度、8个一级指标及24个二级指标组成的高寒生态功能区宜居性指标体系,以青海省45个县域单元为例定量评价其宜居性及阻滞因子,并探讨宜居性与生态重要性、社会经济发展状态的交互关系。结果显示:(1)青海省总体宜居水平偏低,并呈现由河湟谷地生态区、柴达木盆地生态区、环青海湖生态区、三江源生态区依次递减的地域分异;(2)宜居水平和生态重要性的空间耦合不协调,三江源生态区等生态重要区的宜居水平低,宜居水平与人口规模、经济发展均成正比;(3)青海省宜居性主要受到居住环境和社会环境的阻滞,生态地理分区层面,在自然因子的主要制约下,三江源生态区、环青海湖生态区、柴达木盆地生态区分别受设施、居住、社会环境的强约束;(4)针对不同生态地理分区宜居性特征提出未来人口引导及宜居性优化模式,即按宜居性及社会经济生态引力明确人口集聚型、疏散型和稳定型3种空间集疏类型,通过人口城镇化、就业移民、教育移民等跨区域移民及就近生态移民增强宜居性与人口分布的空间适配性,以三江源生态区等弱势区域以及饮水设施、道路设施、物流配送、网络通讯等基础设施阻滞因子为重点,提升高寒生态功能区人居系统的设施配置与供给能力。

关键词：宜居性阻滞因子自然与人文耦合生态地理分区高寒生态功能区

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基于模式识别的结构健康监测异常数据诊断

建筑结构学报 2024年第3期45卷 113-122页

作者：高珂翁顺陈志丹朱宏平夏勇华中科技大学土木与水利学院湖北武汉430074 华中科技大学控制结构湖北省重点实验室湖北武汉430074 国家数字建造技术创新中心湖北武汉430074 香港理工大学土木与环境工程系中国香港999077

实际结构监测中不可避免出现异常数据,干扰结构的安全评估并引起误判。针对实际监测中多类型异常数据检测效率低和检测结果不准确的问题,提出一种基于特征提取和模式识别神经网络(PRNN)的多类型异常数据识别方法。针对不同类型异常数据... 详细信息

实际结构监测中不可避免出现异常数据,干扰结构的安全评估并引起误判。针对实际监测中多类型异常数据检测效率低和检测结果不准确的问题,提出一种基于特征提取和模式识别神经网络(PRNN)的多类型异常数据识别方法。针对不同类型异常数据的特点建立特征指标集合,通过特征提取将冗长原始样本转化为简短特征向量,显著提高了数据处理和异常检测的效率;进一步引入极坐标化AUCs曲线对多种异常的识别效果进行精确描述,提高了特征指标选取和网络参数调节的优化效率。建立武汉长江航运中心(335 m)健康监测系统,采用该超高层建筑的监测数据对所提方法的精度和效率予以验征。结果表明,基于特征提取和PRNN的多类型异常数据识别方法对6种数据异常的识别准确率达到99.7%,且运算时长仅为深度学习方法的数十分之一。

关键词：结构健康监测异常数据检测模式识别神经网络特征提取极坐标化AUCs曲线

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片上集成光学神经网络综述(特邀)

中国激光 2024年第1期51卷 403-418页

作者：符庭钊孙润黄禹尧张检发杨四刚朱志宏陈宏伟国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073 清华大学电子工程系北京100084 北京信息科学与技术国家研究中心北京100084 国防科技大学新型纳米光电信息材料与器件湖南省重点实验室湖南长沙410073 国防科技大学南湖之光实验室湖南长沙410073

光学神经网络是区别于冯·诺依曼计算架构的一种高性能新型计算范式,具有低延时、低功耗、大带宽以及并行信号处理等优势。片上集成是光学神经网络微型化发展的一种典型方式,近年来片上集成光学神经网络获得了学术界及工业界的广泛关注... 详细信息

光学神经网络是区别于冯·诺依曼计算架构的一种高性能新型计算范式,具有低延时、低功耗、大带宽以及并行信号处理等优势。片上集成是光学神经网络微型化发展的一种典型方式,近年来片上集成光学神经网络获得了学术界及工业界的广泛关注。对基于不同计算单元结构的片上集成光学神经网络的相关研究工作进行了梳理,并分析了其设计原理、实现方法及系统架构特征。同时结合国内外最新研究进展,进一步分析了片上集成光学神经网络在计算单元大规模拓展、可重构、非线性运算和实用化等方面面临的挑战及其未来发展趋势。

关键词：集成光学光计算光学神经网络芯片人工智能

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安全漏洞库构建及应用研究综述

计算机学报 2024年第5期47卷 1082-1119页

作者：曹旭栋黄在起陈禹劼王文杰史慧洋李书豪张玉清中国科学院大学国家计算机网络入侵防范中心北京101408 中关村实验室北京100094 西安电子科技大学杭州研究院杭州311231 海南大学网络空间安全学院海口570228

在以计算机和网络为基础的信息社会中,计算机和网络系统中存在的漏洞给网络信息安全带来了巨大挑战,大部分网络攻击往往都是基于漏洞发起的,并且随着近些年来漏洞数量的急剧增加以及发现速度的加快,收集、整理和利用已有漏洞就变得越来... 详细信息

在以计算机和网络为基础的信息社会中,计算机和网络系统中存在的漏洞给网络信息安全带来了巨大挑战,大部分网络攻击往往都是基于漏洞发起的,并且随着近些年来漏洞数量的急剧增加以及发现速度的加快,收集、整理和利用已有漏洞就变得越来越重要.而漏洞库作为信息安全基础设施中重要的一环,不仅能够保存各类漏洞的基本信息、特征、解决方案等属性,还能快速响应漏洞信息并及时进行传播,提高公众应对信息安全威胁的能力.同时,随着机器学习、自然语言处理等技术的发展,越来越多的工作开始关注人工智能技术在智能化漏洞信息处理中的应用,漏洞库能作为其中的一个重要数据基础,在计算机领域中发挥着越来越重要的作用.漏洞库研究已成为计算机领域的一个研究热点和重点.本文首次从基础知识、背景、理论方法和创新等方面对近些年来围绕漏洞库的研究进行了全面调查,具体包括以下内容:(1)回顾了漏洞及漏洞库的背景知识,包括定义及分类;还阐述了漏洞发布与漏洞库之间的关系;(2)对漏洞库的发展现状进行介绍,同时介绍了漏洞库建设的相关标准;(3)归纳并总结了已有研究围绕漏洞库建设在漏洞信息收集、管理、字段补全以及质量评价等方面的进展;(4)归纳并总结了已有研究基于漏洞库数据分别在漏洞预测与扫描、漏洞修补、软件安全性及成分分析、网络攻击建模、安全态势分析以及漏洞特征的规律及关联性挖掘等方向的应用;(5)讨论了漏洞库研究存在的挑战和未来的研究方向.

关键词：安全漏洞漏洞报告漏洞数据库漏洞自动化评估漏洞生命周期