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边缘智能与协同计算:前沿与进展

控制与决策 2024年第7期39卷 2385-2404页

作者：侯祥鹏兰兰陶长乐寇小勇丛佩金邓庆绪周俊龙南京理工大学计算机科学与工程学院南京210094 东北大学计算机科学与工程学院沈阳110819 东南大学移动通信全国重点实验室南京211111

随着万物互联时代的到来,边缘设备规模急剧增加,海量数据在网络边缘产生,人工智能技术的飞速发展为分析和处理这些数据提供了强大的支撑.然而,传统云计算的集中处理模式难以满足用户对任务低时延和设备低功耗的需求,并带来数据隐私泄露... 详细信息

随着万物互联时代的到来,边缘设备规模急剧增加,海量数据在网络边缘产生,人工智能技术的飞速发展为分析和处理这些数据提供了强大的支撑.然而,传统云计算的集中处理模式难以满足用户对任务低时延和设备低功耗的需求,并带来数据隐私泄露的潜在隐患.与此同时,嵌入式高性能芯片的发展显著提升了边缘设备的计算能力,使其能够在边缘侧实时处理部分计算密集型任务.在此背景下,边缘计算和人工智能有机融合,孕育了一种新的计算范式:边缘智能.鉴于此,聚焦边缘智能与协同计算的前沿与进展,首先概述边缘计算、人工智能和边缘智能的相关背景、基本原理与发展趋势;然后从训练、推理和缓存3个方面回顾面向单个设备的边缘智能方法;接着从架构、技术和功能3个维度介绍多个设备合作实现边缘智能协同的相关工作;最后总结边缘智能在工业物联网、智慧城市和虚拟现实等领域的广泛应用.

关键词：边缘智能边缘设备边缘训练边缘推理边缘缓存协同计算

圆柱-柔性板结构涡激振动的动力分叉数值研究

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中国造船 2024年第3期65卷 50-61页

作者：张彬张焕好陈志华南京理工大学瞬态物理国家重点实验室南京210094

基于商用软件COMSOL Multiphysics中的流固耦合模块,以固定的圆柱-柔性板结构的二维绕流模型为研究对象,对其在低雷诺数下的涡激振动行为进行数值模拟,分析柔性板在发生动力分叉时的流场特征以及柔性板的振幅与振频特征。结果表明,柔性... 详细信息

基于商用软件COMSOL Multiphysics中的流固耦合模块,以固定的圆柱-柔性板结构的二维绕流模型为研究对象,对其在低雷诺数下的涡激振动行为进行数值模拟,分析柔性板在发生动力分叉时的流场特征以及柔性板的振幅与振频特征。结果表明,柔性板的动力分叉行为与来流雷诺数有关,在计算雷诺数范围内,柔性板存在静止和小幅值振动两种典型的分叉行为。静止情况下,板的偏转角随雷诺数的增大而增大;小幅值振动情况下,随着雷诺数增大,板的振动行为从等幅振动发展成拍频振动;继续增大雷诺数,柔性板的动力分叉行为消失。这进一步证实了柔性板涡激振动时的动力分叉行为同时取决于来流雷诺数及板的固有频率。

关键词：流固耦合圆柱-柔性板涡激振动数值模拟动力分叉

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基于分层表示和上下文增强的类摘要生成技术

计算机研究与发展 2024年第2期61卷 307-323页

作者：陈豪伶虞慧群范贵生李明辰黄子杰华东理工大学计算机科学与工程系上海200237

代码摘要是源代码的自然语言解释,高质量的代码摘要有助于提高开发人员程序理解效率.近年来,代码自动摘要的研究集中在为方法粒度的代码片段生成摘要.然而,对于面向对象的语言,例如Java,类才是项目的基本组成单元.基于上述问题,提出一... 详细信息

代码摘要是源代码的自然语言解释,高质量的代码摘要有助于提高开发人员程序理解效率.近年来,代码自动摘要的研究集中在为方法粒度的代码片段生成摘要.然而,对于面向对象的语言,例如Java,类才是项目的基本组成单元.基于上述问题,提出一种基于分层表示和上下文增强的类摘要生成方法HRCE(hierarchical representation and context enhancement),并构建了一个包含358 992个?Java类,上下文,摘要?数据对的类摘要数据集.HRCE使用代码精简策略去除类的非关键代码,从而缩短代码长度.然后,对类的层次结构,包括类签名、属性和方法分别进行建模,获得类的语义信息和层次结构信息.此外,从项目中抽取父类的签名及摘要来刻画类在项目中依赖的上下文.实验表明,基于分层表示和上下文增强的生成模型能够表征代码的语义和层次结构,并可以从目标类的内部和外部获取信息. HRCE在BLEU,METEOR,ROUGE-L等评估指标上超过了所有基准模型.

关键词：代码自动摘要分层表示上下文增强深度学习类摘要

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激波与轻质气柱作用过程的磁场抑制特性

物理学报 2024年第8期73卷 195-208页

作者：张升博张焕好张军毛勇建陈志华石启陈郑纯南京理工大学瞬态物理全国重点实验室南京210094 中国工程物理研究院总体工程研究所绵阳621999 南京理工大学能源与动力学院南京210094

本文采用CTU(corner transport upwind)+CT(constrained transport)算法求解理想可压缩磁流体动力学(magneto-hydro-dynamic,MHD)方程,仿真研究了不同方向磁场控制下高斯分布轻质气柱界面受平面冲击波扰动后的演化过程,揭示了磁场方向... 详细信息

本文采用CTU(corner transport upwind)+CT(constrained transport)算法求解理想可压缩磁流体动力学(magneto-hydro-dynamic,MHD)方程,仿真研究了不同方向磁场控制下高斯分布轻质气柱界面受平面冲击波扰动后的演化过程,揭示了磁场方向对界面不稳定性的影响机理.仿真结果探讨了有/无磁场作用下流场特性与波系结构的发展,对比分析了磁场方向对气柱的长度、高度、射流宽度和体积压缩率的影响,并结合流场上半区环量、能量分量、速度和磁场力分布,多角度分析了磁场方向对界面不稳定性的影响机理.结果表明,磁压力推动涡量远离界面,降低了涡量在密度界面上的沉积而附着在分裂后的涡层上,从而有效抑制Richtmyer-Meshkov不稳定性对界面的影响;由于磁张力附着在被分离的涡层上,且其作用方向与界面因速度剪切而卷起涡的方向相反,因此抑制了界面因Kelvin-Helmholtz不稳定性而形成涡串.另外,纵向磁场控制下的磁张力反作用于中轴射流方向,同样抑制了Rayleigh-Taylor不稳定性的发展.

关键词： Richtmyer-Meshkov 不稳定性磁流体动力学激波高斯界面

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空心弹高速斜入水弹道稳定性研究

力学学报 2024年第9期56卷 2579-2595页

作者：黄振贵范浩伟那晓冬陈志华南京理工大学瞬态物理全国重点实验室南京210094

空心弹是一种具有通孔结构的新型射弹,与相同口径的实心射弹相比,阻力更小,在同等装药量的条件下具有初速高的优点,其入水时呈现复杂的入水流体动力学和弹道特性.文章基于雷诺时均Navier-Stokes方程、VOF(volume of fluid)多相流模型、S... 详细信息

空心弹是一种具有通孔结构的新型射弹,与相同口径的实心射弹相比,阻力更小,在同等装药量的条件下具有初速高的优点,其入水时呈现复杂的入水流体动力学和弹道特性.文章基于雷诺时均Navier-Stokes方程、VOF(volume of fluid)多相流模型、SST(shear stress transfer)k-ω湍流模型、Schnerr-Sauer空化模型、六自由度模型和重叠网格技术对空心弹高速入水进行了数值模拟,研究了入水速度和角度对空心弹入水空泡、空化、载荷和弹道稳定性的影响.将数值计算结果与实验结果进行对照,空泡形态和质心轨迹曲线与实验结果吻合较好,验证了数值模拟方法的可行性.结果表明:空心弹入水速度对空泡的大小和空泡内空化的程度影响较大,随着入水速度越高,空泡也越大,空化越明显,弹体的速度衰减越快,弹道越不稳定,弹体失稳越早;随着入水速度越低,空心弹的阻力和升力系数越小,弹体运动越稳定.入水角度对空泡的大小及弹体的偏转程度有较大影响,入水角度越大,弹体偏转时刻的空泡越大,空泡内的空化越明显,弹体头部的高压区域越小,阻力、升力和力矩系数越小,相同时间内弹体的偏转角越小,弹体姿态越稳定.入水角度越小,弹体的偏转角增加的越快,弹体运动越不稳定.

关键词：斜入水空心弹入水空泡入水稳定性载荷特性

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基于多视图证据融合的社交水军检测

计算机应用研究 2024年第10期41卷 2939-2946页

作者：张东林徐建南京理工大学计算机科学与工程学院南京210094

为克服单视图水军检测方法在处理复杂多样的社交网络数据时所存在的局限性,并解决现有多视图融合方法未能充分考虑视图间质量差异导致的信息丢失和噪声干扰等问题,提出一种基于多视图证据融合(multi-view evidence fusion,MVEF)的社交... 详细信息

为克服单视图水军检测方法在处理复杂多样的社交网络数据时所存在的局限性,并解决现有多视图融合方法未能充分考虑视图间质量差异导致的信息丢失和噪声干扰等问题,提出一种基于多视图证据融合(multi-view evidence fusion,MVEF)的社交水军检测方法。该方法综合分析社交关系、行为特征和推文内容三个视图并提取关键证据,通过Dirichlet分布参数化来评估每个视图在分类决策中的类别可信度和整体不确定性。通过高效的证据融合机制,巧妙地利用不确定性整合各视图中的关键证据,构建一个全面而可靠的分类决策框架。实验结果显示,MVEF在两个真实世界的Twitter数据集上的表现均优于现有方法,有效提升了水军识别的准确率和鲁棒性。

关键词：社交水军检测多视图证据融合不确定性

基于反障碍距离加权的复杂场景电磁频谱地图构建方法

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电子与信息学报 2024年第8期46卷 3210-3218页

作者：陶诗飞吴昱江罗佳丁浩王元贺南京理工大学电子工程与光电技术学院南京210094 电磁空间安全全国重点实验室成都610036 南京理工大学工程训练中心南京210094

针对复杂场景中存在电磁波不可穿透的障碍物导致电磁频谱地图(REMs)构建性能不佳、反距离加权(IDW)算法受限于插值邻域的人工选择等问题,该文提出一种基于Voronoi图的反障碍距离加权(VIODW)的复杂场景电磁频谱地图构建算法。该算法通过... 详细信息

针对复杂场景中存在电磁波不可穿透的障碍物导致电磁频谱地图(REMs)构建性能不佳、反距离加权(IDW)算法受限于插值邻域的人工选择等问题,该文提出一种基于Voronoi图的反障碍距离加权(VIODW)的复杂场景电磁频谱地图构建算法。该算法通过创建包含障碍物的Voronoi图,为每一个待插值点自适应选定插值邻域用于电磁频谱数据构建,并利用任意角度路径寻优(ANYA)算法计算得到待插值点与插值邻域内每个监测站点之间的障碍距离,最后以障碍距离的反幂次作为权重加权获得待插值点处的电磁频谱数据,实现高精度的复杂场景电磁频谱地图构建。理论分析和仿真结果表明,该方法具有良好的构建精度,能够准确拟合出电磁波在复杂场景中的功率分布情况,为复杂场景下电磁频谱地图高精度构建提供了一种有效方法。

关键词：电磁频谱地图反距离加权插值障碍距离复杂场景

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磁流变延时机构数字系孪生系统

兵器装备工程学报 2024年第5期45卷 137-144,187页

作者：康岩干浩翔陆静陈浩宇黄学功南京理工大学南京210094

针对当前磁流变延时机构延时性能预测存在实验相对困难、成本高和性能预测精确度不足等问题,将数字孪生技术与磁流变延时机构工作机理相结合,开发了磁流变延时机构数字孪生系统。建立磁流变延时机构数字孪生系统整体架构,规划并设计系... 详细信息

针对当前磁流变延时机构延时性能预测存在实验相对困难、成本高和性能预测精确度不足等问题,将数字孪生技术与磁流变延时机构工作机理相结合,开发了磁流变延时机构数字孪生系统。建立磁流变延时机构数字孪生系统整体架构,规划并设计系统功能模块及运行机制,分析磁流变延时机构数字孪生系统物理空间、孪生空间、孪生数据及可视化服务的实现方法。融合机理仿真与实验数据,采用随机森林算法借助Unity3D可视化平台,实现基于数字孪生技术的磁流变延时机构延时性能高精度快速仿真预测及其虚拟可视化。设计开发磁流变延时机构数字孪生系统,并结合实验数据验证系统功能,为实现引信数字孪生全生命周期的数据交互及其可视化提供服务。

关键词：磁流变延时机构数字孪生系统随机森林预测模型 Unity3D 数据可视化

一种自适应点线特征和IMU耦合的视觉SLAM方法

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年

作者：张晨阳杨健南京理工大学计算机科学与工程学院南京理工大学高维信息智能感知与系统教育部重点实验室南京理工大学江苏省社会安全图像与视频理解重点实验室

室内低/弱纹理、光照不足的场景下，视觉惯导融合的SLAM定位精度明显优于纯视觉SLAM方法。然而，当前基于点特征的视觉惯导SLAM方法通常难以检测并追踪足够的特征，同时惯性测量单元的先验测量信息亦未充分利用，导致SLAM整体定位精度... 详细信息

室内低/弱纹理、光照不足的场景下，视觉惯导融合的SLAM定位精度明显优于纯视觉SLAM方法。然而，当前基于点特征的视觉惯导SLAM方法通常难以检测并追踪足够的特征，同时惯性测量单元的先验测量信息亦未充分利用，导致SLAM整体定位精度低、鲁棒性弱。针对这些问题，构建一种自适应点线特征和IMU耦合的视觉SLAM方法。首先设计一种自适应的FAST阈值角点算法，以增强图像特征点检测的鲁棒性。另外，LSD线特征算法易检测短线、断线，且图像因光照变化易导致线特征的“过提取”或“错提取”。为此，基于边缘检测二值图像构造自适应线特征提取算法，并借助消影点的特性筛选聚类线特征。然后，由点线特征重投影误差和IMU先验预积分位姿估计量，通过松耦合为SLAM前端位姿估计和算法提供稳健的初始化结果。随后，后端利用紧耦合建立视觉和IMU观测量的统一非线性最小化残差函数，并优化得到准确的图像帧位姿。最后，在开源数据集上测试验证，并对比几种SOTA（State Of The Art）SLAM方法。实验结果表明，本文构建的SLAM方法平均定位精度至少提高12%，同时兼顾较强的鲁棒性。

关键词： SLAM 自适应点线特征惯性测量单元松耦合紧耦合