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FBC模型的伪随机性和超伪随机性

软件学报 2024年第10期35卷 4826-4836页

作者：刘楠金晨辉于俊伟崔霆战略支援部队信息工程大学河南工业大学人工智能与大数据学院

FBC分组密码算法是入选2018年全国密码算法设计大赛第2轮的10个分组密码算法之一. FBC主要采用四分支两路Feistel结构设计,是一个实现效率高的轻量级分组密码算法.将FBC算法抽象为FBC模型,并研究该模型的伪随机性和超伪随机性,在FBC轮... 详细信息

FBC分组密码算法是入选2018年全国密码算法设计大赛第2轮的10个分组密码算法之一. FBC主要采用四分支两路Feistel结构设计,是一个实现效率高的轻量级分组密码算法.将FBC算法抽象为FBC模型,并研究该模型的伪随机性和超伪随机性,在FBC轮函数都是相互独立的随机函数的条件下,给出能够与随机置换不可区分所需的最少轮数.结论表明,在选择明文攻击条件下, 4轮FBC与随机置换不可区分,因而具有伪随机性;在自适应性选择明密文攻击条件下, 5轮FBC与随机置换不可区分,因而具有超伪随机性.

关键词：分组密码 FBC模型伪随机性超伪随机性

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基于优化并行的四足机器人运动技能学习

清华大学学报(自然科学版) 2024年第10期64卷 1696-1705页

作者：张思远朱晓庆陈江涛刘鑫源王涛北京工业大学信息学部北京工业大学北京人工智能研究院北京计算智能与智能系统重点实验室

动物对自然界的适应能力是由环境选择与适者生存决定的，四足哺乳动物可以通过种群的进化逐步适应环境的变化，提高其对环境的适应度和种群的生存率。基于上述启发，该文在软演员-评论家(SAC)算法基础上提出一种基于优化并行强化学习的... 详细信息

动物对自然界的适应能力是由环境选择与适者生存决定的，四足哺乳动物可以通过种群的进化逐步适应环境的变化，提高其对环境的适应度和种群的生存率。基于上述启发，该文在软演员-评论家(SAC)算法基础上提出一种基于优化并行强化学习的算法OP-SAC,该算法使用进化策略与强化学习交替训练，通过知识共享和知识继承优化四足机器人学习效果，提高训练效率。算法验证结果显示，OP-SAC算法能够完成四足机器人的仿生步态学习；对比实验验证出OP-SAC算法比其他结合了进化策略的SAC算法具有更加优越的鲁棒性；设计消融实验证明了知识共享和知识继承策略使算法的训练效果获得较大提升。

关键词：生物进化强化学习四足机器人进化策略

基于机器学习的伯努利夹持器气体流动特性研究

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力学学报 2024年第9期56卷 2565-2578页

作者：王洪悦刘延芳杜德嵩齐乃明哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学苏州研究院江苏苏州215104

电子元器件的非接触输运是实现其全自动化生产的瓶颈之一.伯努利夹持器作为一种非接触式气动夹持装置被广泛应用于工业中物体的抓取、定位和运输,而适用于mm级别半导体器件清洁无损运输的微型伯努利夹持器还鲜有研究.文章采用SST k-ω... 详细信息

电子元器件的非接触输运是实现其全自动化生产的瓶颈之一.伯努利夹持器作为一种非接触式气动夹持装置被广泛应用于工业中物体的抓取、定位和运输,而适用于mm级别半导体器件清洁无损运输的微型伯努利夹持器还鲜有研究.文章采用SST k-ω并结合层流/湍流转捩γ模型,探讨了夹持间隙、喷嘴直径、夹持器尺寸以及供气压力对吸持力和气体消耗率的影响,并分析了其内部的气体流动特性变化;以数值模拟获得的数百个数据作为数据集,利用机器学习方法建立6个夹持器性能预测模型,并结合相应的智能算法对机器学习模型的超参数进行调优,进行特征相关性分析,并比较了各机器学习模型的预测效果.结果表明,吸持力受多因素综合影响:其随供气压力、夹持器尺寸的增大而增大,随夹持间隙及喷嘴直径的增大先增大后减小;气体消耗率随供气压力、夹持间隙以及喷嘴直径的增大而增大.最佳的机器学习模型对吸持力和气体消耗率的预测准确率评价指标R^(2)(越接近1越准确)分别在0.95和0.97左右,预测了不同夹持器尺寸下的最大吸持力及所对应的夹持器参数,与数值结果进行比较其误差小于5%,具有良好的预测能力.此外发现,为保证夹持器低G-F因子工作(产生单位吸持力所需的气体消耗率g/s·N)其供气压力和夹持间隙应分别控制在3~5 bar和0.045~0.08 mm之间,模型可用于多参数影响下的伯努利夹持器吸持力和气体消耗率的预测.结果可为微型伯努利夹持器设计及结构参数优化提供参考.

关键词：伯努利夹持器机器学习层流/湍流转捩吸持力气体消耗率

基于改进ConvMixer和动态焦点损失的视听情感识别

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电子学报 2024年第8期52卷 2824-2835页

作者：师硕覃嘉俊于洋郝小可河北工业大学人工智能与数据科学学院天津300401

视听双模态情感识别是情感计算领域的研究热点.目前情感识别方法存在无法同时提取视频局部和全局特征,多模态数据融合简单,损失函数在模型优化中无法关注错分样本等问题,导致情感识别结果精确度不高.本文提出一种基于改进的ConvMixer和... 详细信息

视听双模态情感识别是情感计算领域的研究热点.目前情感识别方法存在无法同时提取视频局部和全局特征,多模态数据融合简单,损失函数在模型优化中无法关注错分样本等问题,导致情感识别结果精确度不高.本文提出一种基于改进的ConvMixer和动态权重焦点损失函数的视听情感识别方法.采用空间和时间邻接矩阵代替ConvMixer中的深度分离卷积,提取视频时域空域上的全局和局部特征.提出跨模态时间注意力模块,以对称结构捕捉模态间的时间相关性,提高特征融合效果.结合混淆矩阵计算具有动态权重的焦点损失函数,差异化地加大错分样本在损失中的占比,优化模型参数.在公开数据集上的实验结果表明,本文方法能提取到代表性特征,可有效优化网络结构,提高了情感识别的准确率.

关键词：情感识别 ConvMixer 注意力机制多模态特征融合焦点损失函数

面向抓取检测的位姿估计数据集自动采集标注系统

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工程科学学报 2024年第8期46卷 1458-1468页

作者：陈鹏白勇孙翰翔河北工业大学人工智能与数据科学学院天津300401

机器人抓取在物流分拣、自动装配和医疗手术等领域中具有广泛的应用.抓取检测是机器人抓取中的重要步骤之一,随着三维传感器的成本逐渐降低,抓取检测任务中越来越多地使用深度相机采集彩色图像和深度图像对(RGB-D),并采用基于位姿估计... 详细信息

机器人抓取在物流分拣、自动装配和医疗手术等领域中具有广泛的应用.抓取检测是机器人抓取中的重要步骤之一,随着三维传感器的成本逐渐降低,抓取检测任务中越来越多地使用深度相机采集彩色图像和深度图像对(RGB-D),并采用基于位姿估计的方法实现机器人抓取.然而,目前已经公开的基于RGB-D图像的位姿估计数据集,大多需要借助价格昂贵的三维激光扫描仪获得目标物体的三维模型,而且标注过程依赖人工操作,费时费力,不利于大规模数据集的制作.为此,本文设计并实现了一个面向位姿估计的数据集自动采集标注系统.该系统无需使用三维激光扫描仪,只通过采集、分析由深度相机获得的RGB-D图像序列即可重建出目标物体的三维模型,并自动标注目标物体的位姿信息,生成二维图像中的分割掩码.实验中,使用该系统制作了包含84个物体、8400张RGB-D图像的位姿估计数据集,并将自动标注数据与手动标注数据进行了对比,发现两者分割掩码重合率可以达到98%,并且自动标注的位姿信息能够使模型点云与场景点云的对齐率达到100%,充分说明了所提系统自动标注结果的准确性与可靠性.

关键词：抓取检测自动标注三维重建位姿估计分割掩码

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基于信息分形的行人轨迹预测方法

电子与信息学报 2024年第2期46卷 527-537页

作者：杨田王钢赖健汪洋哈尔滨工业大学电子与信息工程学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学电子与信息工程学院深圳518055 哈尔滨工业大学智能海洋工程研究院深圳518055

行人轨迹预测应用十分广泛,比如自动驾驶、机器人导航等。在轨迹预测中,一些不确定信息给轨迹预测任务带来了挑战,比如判别器中对轨迹信息判别的不确定,复杂的交互信息。在不确定信息处理科学领域,信息分形能有效处理不确定信息的不确... 详细信息

行人轨迹预测应用十分广泛,比如自动驾驶、机器人导航等。在轨迹预测中,一些不确定信息给轨迹预测任务带来了挑战,比如判别器中对轨迹信息判别的不确定,复杂的交互信息。在不确定信息处理科学领域,信息分形能有效处理不确定信息的不确定性和复杂性。受此启发,为了充分处理判别器中轨迹信息判别的不确定性,提升预测精度,该文提出了基于信息分形的轨迹预测方法。首先,场景信息和历史轨迹信息被特征提取模块提取。然后,通过注意力模块获取到场景-行人之间的交互信息与行人-行人之间的交互信息。最后基于生成对抗网络和信息分形生成合理的轨迹。在两个公共数据集ETH/UCY上实验表明,该方法能有效处理轨迹信息的不确定性,提高轨迹预测的精度。比如突然转弯、从后方超越前人、避让等行为的轨迹都能有效预测。在平均位移误差(ADE)和终点位移误差(FDE)上相比基准模型误差平均降低了11.11%和23.48%。

关键词：行人轨迹预测不确定信息处理信息分形生成对抗网络

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超构透明吸波体的研究前沿与展望

中国科学：技术科学 2024年第6期54卷 1021-1035页

作者：宋梓诚闵萍萍张锐聪贺乔柏杨磊王天宇韩杰才朱嘉琦哈尔滨工业大学航天学院复合材料与结构研究所哈尔滨150080 哈尔滨工业大学郑州研究院郑州450018 哈尔滨工业大学分析测试中心哈尔滨150080 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150080

吸波材料在电磁隐身技术中发挥着至关重要的作用.与非透明材料相比,透明材料实现电磁吸收面临更复杂和独特的挑战.经典透明吸波体在光学透过率、厚度、电磁吸收带宽、倾角与极化稳定性等多项指标存在难以调和的矛盾.随超构材料应用于透... 详细信息

吸波材料在电磁隐身技术中发挥着至关重要的作用.与非透明材料相比,透明材料实现电磁吸收面临更复杂和独特的挑战.经典透明吸波体在光学透过率、厚度、电磁吸收带宽、倾角与极化稳定性等多项指标存在难以调和的矛盾.随超构材料应用于透明吸波体,上述核心性能指标得到显著改善,从而促进了其在电磁隐身领域的实际应用.本文针对超构透明吸波体研究工作进行了综述,首先介绍了透明吸波体的光学透明与电磁隐身原理,并对经典透明吸波体工作原理与局限进行分析与总结.随后对超构材料改善透明吸波体在宽带电磁吸收、倾角与极化稳定性经典性能的研究进展与设计方法进行了总结.为预示未来发展方向,本文详细阐述了近年来透明吸波体在混合机制设计、多光谱设计、动态可调性能的技术原理与研究前沿,并展望了新兴方向为透明吸波体带来的多机制、多功能、智能化的发展机遇.

关键词：透明吸波体电磁隐身宽带雷达散射截面积漫反射吸波体

基于甲醇燃料的航空燃料电池内燃机混合动力系统性能分析

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推进技术 2024年第3期45卷 122-130页

作者：李成杰王紫璇哈婵周兆洲秦江魏立秋哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨100081 哈尔滨工业大学(深圳)智能海洋工程研究院广东深圳518055

为了实现航空碳减排的时代需求,亟需在航空燃料体系和航空动力系统方向实现技术革新。本文提出了基于甲醇燃料的航空燃料电池内燃机混合动力系统方案,甲醇通过机载在线催化重整制氢为燃料电池供氢,燃料电池和内燃机发出的电能带动电动... 详细信息

为了实现航空碳减排的时代需求,亟需在航空燃料体系和航空动力系统方向实现技术革新。本文提出了基于甲醇燃料的航空燃料电池内燃机混合动力系统方案,甲醇通过机载在线催化重整制氢为燃料电池供氢,燃料电池和内燃机发出的电能带动电动螺旋桨进行工作。进行了模块化建模方法和混合动力系统性能仿真分析研究,结果表明:混合动力系统的发电效率达到了55%,相比甲醇内燃机有了15%绝对值的效率提升,有助于降低燃料消耗。进行了混合动力系统性能参数影响规律分析,结果表明:混合动力系统的效率随着压比的增大而提高,随着燃料利用率的提高而呈现先升高后降低的效果。进行了混合动力系统的?分析,结果显示:混合动力系统中?效率最高的部件是燃料电池,?损最大的部件是重整器。质量分析结果表明:混合动力系统的功率密度达到0.488 kW/kg。

关键词：燃料电池内燃机混合动力系统甲醇燃料性能分析

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双碳目标下的氨燃料航空动力研究进展及展望

推进技术 2024年第3期45卷 1-20页

作者：秦江方垍洧王聪颜培刚哈婵李成杰哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学重庆研究院重庆401151

为了获得氨燃料航空动力应用潜力评价,本文综述了氨燃料的绿色制取方法、氨燃料燃烧特性的研究成果以及氨航空发动机设计过程中可能存在的技术问题和相应的解决方案。综合已有研究成果,本文认为氨燃料航空发动机具有非常广阔的应用前景... 详细信息

为了获得氨燃料航空动力应用潜力评价,本文综述了氨燃料的绿色制取方法、氨燃料燃烧特性的研究成果以及氨航空发动机设计过程中可能存在的技术问题和相应的解决方案。综合已有研究成果,本文认为氨燃料航空发动机具有非常广阔的应用前景,采用氨氢混合燃烧在未来有望成为氨燃料航空动力系统的优选方案。

关键词：碳中和氨的绿色制取氨燃料航空发动机氢氨混合燃烧氮氧化物排放综述