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机器学习在智能反射面辅助的通信系统中的应用综述

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北京工业大学学报 2025年第1期51卷 87-99页

作者：司鹏搏李双缘刘畅李萌北京工业大学信息学部北京100124 先进信息网络北京实验室北京100124

智能反射面(intelligent reflecting surfaces,IRS)可以通过大量低成本的无源反射元件巧妙地调整信号反射,从而动态改变无线信道,提高通信性能,目前已成为无线通信研究的焦点。然而,由于IRS的加入,整个通信系统变得更加复杂,系统的动态... 详细信息

智能反射面(intelligent reflecting surfaces,IRS)可以通过大量低成本的无源反射元件巧妙地调整信号反射,从而动态改变无线信道,提高通信性能,目前已成为无线通信研究的焦点。然而,由于IRS的加入,整个通信系统变得更加复杂,系统的动态性也更高,使通信系统面临着许多新的挑战。机器学习(machine learning,ML)具有很强的数据处理与自适应能力,能够不断适应变化的环境和需求,可以很好地应对通信系统中的许多挑战。因此,使用ML解决IRS辅助的通信系统中的问题,已经成为当前研究的重点。基于此,对ML在IRS系统中的应用进行了系统性的概述,从IRS辅助的通信系统中存在的问题入手,分别从反射因子的设计与优化、信道处理与建模、资源分配和管理、安全性增强4个方面对ML在IRS系统中的应用进行阐述和分析,并讨论了将ML应用在IRS系统中的优势及未来的发展趋势与挑战。

关键词：智能反射面(intelligent reflecting surfaces,IRS) 无线通信反射因子信道资源分配通信安全机器学习(machine learning,ML)

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区块链赋能联邦学习:方法、挑战与展望

北京工业大学学报 2025年 337-349页

作者：孙恩昌董潇炫张卉李梦思张冬英北京工业大学信息学部先进信息网络北京实验室北京工业大学网络与信息技术中心

针对区块链技术与联邦学习(federated learning,FL)结合后在安全、隐私等方面存在的问题,对区块链赋能FL中的相关方法进行综述与分析。首先,分别阐述了FL和区块链的基础知识,并在此基础上总结了区块链赋能FL的前沿通用架构;其次,研究了... 详细信息

针对区块链技术与联邦学习(federated learning,FL)结合后在安全、隐私等方面存在的问题,对区块链赋能FL中的相关方法进行综述与分析。首先,分别阐述了FL和区块链的基础知识,并在此基础上总结了区块链赋能FL的前沿通用架构;其次,研究了目前安全、隐私、激励以及效率方法的进展,分析了相关文献之间的联系和各自的优缺点;最后,指出区块链赋能FL目前存在的问题,提出解决方案并进行了展望。

关键词：联邦学习(federated learning,FL) 区块链数据安全数据隐私激励机制效率

基于点云处理的仿人机器人楼梯障碍物识别与剔除方法

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工程科学学报 2025年第2期47卷 339-350页

作者：于乃功谢秋生李洪政北京工业大学信息科学技术学院北京100124 北京市计算智能与智能系统重点实验室北京100124 教育部数字社区工程研究中心北京100124

环境感知对于仿人机器人自主导航和运动规划具有重要研究意义,是实现仿人机器人在复杂环境中进行自主移动进而完成特定任务的基础.在特殊的楼梯场景中仿人机器人环境感知过程面临诸多挑战,楼梯障碍物会破坏阶梯平面特征,导致仿人机器人... 详细信息

环境感知对于仿人机器人自主导航和运动规划具有重要研究意义,是实现仿人机器人在复杂环境中进行自主移动进而完成特定任务的基础.在特殊的楼梯场景中仿人机器人环境感知过程面临诸多挑战,楼梯障碍物会破坏阶梯平面特征,导致仿人机器人获取不准确的楼梯参数而出现踏空、摔跤等问题.本文结合区域生长和平面构造方法识别和剔除楼梯障碍物点云,基于剔除障碍物后的楼梯进行三维参数估计.首先利用相邻点的投影之和最小原理准确完成对楼梯水平面的提取;其次根据区域生长算法判定楼梯障碍物聚类情况,构造平面并分析平面内点数以完成对障碍物点云的快速识别与剔除工作;最后对有障碍物楼梯与剔除障碍物楼梯进行楼梯三维感知实验.实验结果表明,本文剔除楼梯障碍物的平均精度为92.43%,且剔除后的楼梯参数感知误差仅为有障碍物时的0.5倍.总体表明所提算法能提高机器人在复杂楼梯环境中的楼梯参数估计精度,能够有效提高仿人机器人在复杂楼梯环境下的感知能力.

关键词：仿人机器人复杂环境感知楼梯区域生长参数估计

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迁移增量启发式动态规划及污水处理应用

北京工业大学学报 2025年 277-283页

作者：王鼎李鑫北京工业大学信息学部计算智能与智能系统北京市重点实验室智慧环保北京实验室北京人工智能研究院

针对污水处理系统中的溶解氧(dissolved oxygen,DO)质量浓度控制问题,提出一种迁移增量启发式动态规划(transferable incremental heuristic dynamic programming,TI-HDP)算法。针对污水处理过程的特性,该算法通过将控制变量的更新方式... 详细信息

针对污水处理系统中的溶解氧(dissolved oxygen,DO)质量浓度控制问题,提出一种迁移增量启发式动态规划(transferable incremental heuristic dynamic programming,TI-HDP)算法。针对污水处理过程的特性,该算法通过将控制变量的更新方式改进为增量形式,提升了算法的抗干扰能力,并弱化了与增量式比例-积分-微分(proportionalintegral-derivative,PID)算法之间的结构差异。基于数据驱动的思想,通过利用PID算法作用下所产生的历史数据,成功地将传统控制领域中的专家经验迁移到TI-HDP算法框架中,保证了TI-HDP算法前期控制策略的稳定性。仿真结果表明:与PID算法和传统的启发式动态规划算法相比,所提算法对DO质量浓度具有更高的控制精度。

关键词：启发式动态规划智能控制知识迁移非线性系统神经网络污水处理

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区域敏感的场景图生成方法

北京工业大学学报 2025年第1期51卷 51-58页

作者：王立春付芳玉徐凯徐洪波尹宝才北京工业大学信息学部北京100124 北京工业大学多媒体与智能软件技术北京市重点实验室北京100124

针对基于关系边界框提取的谓词特征粒度相对较粗的问题,提出区域敏感的场景图生成(region-sensitive scene graph generation,RS-SGG)方法。谓词特征提取模块将关系边界框分为4个区域,基于自注意力机制抑制关系边界框中与关系分类无关... 详细信息

针对基于关系边界框提取的谓词特征粒度相对较粗的问题,提出区域敏感的场景图生成(region-sensitive scene graph generation,RS-SGG)方法。谓词特征提取模块将关系边界框分为4个区域,基于自注意力机制抑制关系边界框中与关系分类无关的背景区域。关系特征解码器在进行关系预测时不仅考虑了物体对的视觉特征和语义特征,也考虑了物体对的位置特征。在视觉基因组(visual genome,VG)数据集上分别计算了RS-SGG方法针对场景图生成、场景图分类和谓词分类3个子任务的图约束召回率和无图约束召回率,并与主流的场景图生成方法进行了比较。实验结果表明,RS-SGG的图约束召回率和无图约束召回率均优于主流方法。此外,可视化实验结果也进一步证明了所提出方法的有效性。

关键词：图像理解场景图生成物体分类关系分类区域感知自注意力机制

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面向联邦大语言模型训练的传输优化技术综述

计算机科学 2025年第1期52卷 42-55页

作者：顿婧博李卓网络文化与数字传播北京市重点实验室(北京信息科技大学) 北京100101 北京信息科技大学计算机学院北京100101

随着人工智能技术的快速发展,各类大型语言模型不断涌现.但是专用大语言模型的用户及数据集大多具有隐私性和安全性要求,数据安全隐私问题亟待解决.在此背景下,联邦大语言模型应运而生并得到越来越多的关注.由于大型语言模型庞大的数据... 详细信息

随着人工智能技术的快速发展,各类大型语言模型不断涌现.但是专用大语言模型的用户及数据集大多具有隐私性和安全性要求,数据安全隐私问题亟待解决.在此背景下,联邦大语言模型应运而生并得到越来越多的关注.由于大型语言模型庞大的数据量以及联邦学习的分布式架构,海量的参与节点与云服务器间进行大量的模型交换会产生较高的通信成本.为提升模型收敛速率,研究人员对面向联邦大语言模型训练的传输优化技术展开了研究.文章分析了联邦大语言模型所面临的挑战;综述了基于模型微调的传输优化方法、基于模型压缩的传输优化方法以及基于分布式并行处理的传输优化的优化问题;介绍了已有的开源联邦大语言模型以及所用到的传输优化技术,并对未来研究方向进行了展望.

关键词：联邦学习大语言模型传输优化通信开销模型压缩

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基于多任务门控网络的滚动轴承寿命预测方法

中国舰船研究 2025年

作者：宋浏阳郑传浩金烨林天骄韩长坤王华庆北京化工大学高端机械装备健康监控与自愈化北京市重点实验室北京化工大学高端压缩机及系统技术全国重点实验室

[目的]为实现船舶机械设备中轴承的剩余寿命预测，提出基于双向门控循环单元（BiGRU）、变分自编码器（VAE）和多门控专家混合层（MMoE）的多任务门控网络预测模型。[方法]首先，计算轴承信号时域特征以表征监测数据中的基本退化趋势；... 详细信息

[目的]为实现船舶机械设备中轴承的剩余寿命预测，提出基于双向门控循环单元（BiGRU）、变分自编码器（VAE）和多门控专家混合层（MMoE）的多任务门控网络预测模型。[方法]首先，计算轴承信号时域特征以表征监测数据中的基本退化趋势；然后，建立轴承健康状态（HS）评估和剩余使用寿命（RUL）预测子任务构成多任务门控网络预测模型，子任务中使用BiGRU和VAE提取时域特征趋势信号中的退化信息，再利用MMoE自适应分离子任务的差异特征。最后，在XJTU-SY轴承数据集上进行有效性验证。[结果]结果表明，与长短期记忆网络（LSTM）等经典时序数据预测模型相比，多任务门控网络预测模型的预测精度更高，误差指标MAE和RMSE分别提升62.5%和67.81%。[结论]所提方法可以实现轴承剩余寿命的预测，对船舶机械设备健康管理与智能运维具有一定的参考价值。

关键词：船舶设备剩余寿命预测轴承多任务门控网络预测模型

基于生成式人工智能的算力网络自智优化研究综述

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中兴通讯技术 2025年

作者：崔佳怡谢人超唐琴琴北京邮电大学网络与交换国家重点实验室紫金山实验室

生成式人工智能（GAI）技术可以在多样化业务处理过程中赋予算力网络精准的意图分析能力，通过算网专家库的构建进而辅助算力网络实现高效的自适应智能决策，通过模型微调技术使资源配置决策适应突发网络变化，为用户提供精准且稳定的... 详细信息

生成式人工智能（GAI）技术可以在多样化业务处理过程中赋予算力网络精准的意图分析能力，通过算网专家库的构建进而辅助算力网络实现高效的自适应智能决策，通过模型微调技术使资源配置决策适应突发网络变化，为用户提供精准且稳定的服务。基于上述目标，首先介绍生成式人工智能和算力网络概述，然后讨论了基于生成式人工智能的网络自智优化相关研究进展，创新性提出生成式算力网络的架构，对其核心流程和所需关键技术进行讨论，并对所提架构的优越性进行仿真验证和分析，最后对生成式算力网络应用场景进行分析，期望对该领域的后续研究提出可供借鉴的新思路。

关键词：生成式人工智能算力网络意图分析模型微调

欠驱动无人船路径跟踪:一种有限时间正切漂角视线制导方法

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控制与决策 2025年第1期40卷 187-195页

作者：王宁贾薇吴浩峻大连海事大学轮机工程学院大连市智能船舶绿色动力控制与测试重点实验室水路交通控制全国重点实验室

海洋环境复杂多变,为提升欠驱动无人船(underactuated marine vehicle, UMV)的自主航行与故障应对能力,提出基于有限时间正切漂角视线制导的指令滤波路径跟踪控制策略.在包括内部动力学未知、时变大漂角和执行器故障的复杂情况下,该策... 详细信息

海洋环境复杂多变,为提升欠驱动无人船(underactuated marine vehicle, UMV)的自主航行与故障应对能力,提出基于有限时间正切漂角视线制导的指令滤波路径跟踪控制策略.在包括内部动力学未知、时变大漂角和执行器故障的复杂情况下,该策略可使UMV在有限时间内遵循所需的路径.首先,构建有限时间漂角观测器,用于快速精准地估计时变大漂角;随后,引入有限时间正切漂角视线制导律,不仅能提升制导性能,还能有效避免因非光滑制导指令产生高频震荡导致UMV失稳;此外,通过采用有限时间指令滤波控制技术降低计算负担,并提出滤波补偿方案减少滤波误差;最后,基于径向基函数神经网络和有限时间理论,设计自适应有限时间容错路径跟踪控制器,使得UMV的纵向速度和艏向角跟踪误差在有限时间内能够收敛到原点附近的小邻域.仿真实验验证了所提出方案的有效性和优越性.

关键词：欠驱动无人船有限时间正切漂角视线制导指令滤波路径跟踪控制神经网络