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基于改进能量模型的主动域自适应安全性评估方法

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自动化学报 2024年第10期50卷 1928-1937页

作者：刘畅何潇王立敏清华大学自动化系北京100084 广州大学机械与电气工程学院广州510006

复杂动态系统运行过程中的在线安全性评估至关重要且富有挑战性.构建有效的数据驱动模型需要大量有标注数据,但这在实际中通常难以获得.此外,考虑到系统不同的运行工况,安全性评估模型应该具有良好的泛化能力.域自适应(Domain adaptatio... 详细信息

复杂动态系统运行过程中的在线安全性评估至关重要且富有挑战性.构建有效的数据驱动模型需要大量有标注数据,但这在实际中通常难以获得.此外,考虑到系统不同的运行工况,安全性评估模型应该具有良好的泛化能力.域自适应(Domain adaptation,DA)可以将模型从数据标注丰富的源域迁移到具有不同但相似数据分布的目标域.然而,源域中没有出现过的任务相关未知情景会降低模型的性能,是目前尚未解决的挑战.主动域自适应通过结合域自适应与主动学习技术,为解决上述挑战提供了思路.本文研究目标域存在任务相关未知情景的主动域自适应安全性评估问题,提出一种基于改进能量模型的主动域自适应方法.在所提方法中融合分布外检测器,在此基础上主动选择目标域中具有代表性的无标注样本进行标注,作为训练数据以提高域自适应模型的性能.最后,通过基于轴承数据的案例研究,验证所提方法的有效性和适用性.

关键词：在线安全性评估域自适应主动学习基于能量的模型

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无人机集群分布式跟踪抗扰控制设计与实验验证

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吉林大学学报（工学版） 2024年第7期54卷 2093-2103页

作者：鲜斌王印鑫王岭天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 天津航海仪器研究所天津300451

研究了存在外界未知扰动下分布式无人机集群轨迹跟踪问题,设计了一种新的无人机集群非线性鲁棒轨迹跟踪策略。首先,基于切向坐标系构造了无人机编队模型,并设计了协同控制律;其次,针对轨迹跟踪问题设计了一种基于误差符号函数积分(RISE... 详细信息

研究了存在外界未知扰动下分布式无人机集群轨迹跟踪问题,设计了一种新的无人机集群非线性鲁棒轨迹跟踪策略。首先,基于切向坐标系构造了无人机编队模型,并设计了协同控制律;其次,针对轨迹跟踪问题设计了一种基于误差符号函数积分(RISE)的鲁棒控制算法,用于补偿未知外界扰动的影响,提高了无人机编队系统的鲁棒性;然后,基于Lyapunov分析的方法,证明了无人机编队系统协同误差全局渐近收敛,以及位置跟踪误差半全局渐近收敛;最后,在四旋翼无人机编队实验平台上进行了无风扰和有风扰条件下无人机集群轨迹跟踪实验,并与常规滑模控制算法进行了性能对比实验。实验结果表明,所设计的控制律可以实现多无人机的协同轨迹跟踪,且具有较强的抗外界干扰能力。

关键词：控制科学与工程无人机集群分布式跟踪控制协同控制抗扰控制实验验证

基于改进的鲸鱼优化迭代算法的水下传感器网络节点定位方法

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华南师范大学学报（自然科学版） 2024年第2期56卷 119-128页

作者：向丹翟晨凯林利彬何登玉王惠华高攀邱海洋广州航海学院信息与通信工程学院广州510725 广东技术师范大学自动化学院广州510665 广州大学机械与电气工程学院广州510006 广东技术师范大学电子信息学院广州510665 广东技术师范大学工业中心广州510665 广州航海学院船舶与海洋工程学院广州510725

针对水下无线传感器网络中锚节点较少、迭代误差大导致节点定位精度低的问题,文章提出了一种基于改进的鲸鱼优化-牛顿迭代的水下三维节点定位算法(Improved Whale Optimization-Newton Iteration,IWONI)。该算法首先使用牛顿迭代算法对... 详细信息

针对水下无线传感器网络中锚节点较少、迭代误差大导致节点定位精度低的问题,文章提出了一种基于改进的鲸鱼优化-牛顿迭代的水下三维节点定位算法(Improved Whale Optimization-Newton Iteration,IWONI)。该算法首先使用牛顿迭代算法对节点距离远近关系建立对应法则,并利用目标位置估计值和修正因子为改进的鲸鱼优化算法提供动态搜索区域;其次,建立以测量误差为权重的适应度函数作为判断基准,采用改进的鲸鱼优化算法进行迭代求解,以获得最优解;最后,利用定位方程得到网络节点位置。为了验证IWONI算法的性能,将IWONI算法与时间差定位算法(TDOA-CHAN、TDOA-Taylor)、测距定位算法(最小二乘法、高斯牛顿迭代法)和牛顿迭代算法进行定位误差、收敛性能和定位成功率对比实验,并验证了节点数量对定位精度的影响。实验结果表明:(1)IWONI算法的定位误差和收敛速度明显优于其他对比算法。(2)IWONI算法在测量噪声大时的定位成功率高达92%,明显优于其他对比算法。(3)在通信半径不变的情况下,选择5~7个传感器节点可以在IWONI算法中实现定位精度与成本开销的平衡。

关键词：水下无线传感器网络三维节点定位鲸鱼优化牛顿迭代算法

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超大规模智能反射面辅助的近场移动通信研究

无线电通信技术 2024年第2期50卷 263-268页

作者：黄子轩姚刘嘉游昌盛广州大学电子与通信工程学院广东广州510006 南方科技大学电子与电气工程系广东深圳518055

超大规模智能反射面(Extremely Large-scale Intelligent Reflecting Surface, XL-IRS)是未来6G通信系统的一个关键备选技术,其可以通过调节信号的反射来实现无线传播环境的智能可重构,从而大幅提升未来通信系统的性能。不同于现有研究... 详细信息

超大规模智能反射面(Extremely Large-scale Intelligent Reflecting Surface, XL-IRS)是未来6G通信系统的一个关键备选技术,其可以通过调节信号的反射来实现无线传播环境的智能可重构,从而大幅提升未来通信系统的性能。不同于现有研究工作主要关注于远场通信的小规模IRS,考虑建模更加准确的XL-IRS辅助近场通信场景。指出XL-IRS辅助通信系统中考虑近场信道模型的重要性,介绍XL-IRS系统中的近场信道建模,指出近场信道模型下的通信性能极限。从基站波束对准、XL-IRS波束训练以及波束跟踪三方面详细阐述XL-IRS辅助通信的波束管理设计方法,针对XL-IRS辅助的通信感知一体化(Integrated Sensing and Communicatioin, ISAC)的场景,详尽讨论其在近场通信的关键设计难题以及有前景的解决办法。

关键词：智能反射面波束管理近场通信通信感知一体化

基于深度强化学习的RIS辅助通感融合网络:挑战与机遇

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电子与信息学报 2024年第9期46卷 3467-3473页

作者：陈真杜晓宇唐杰 WONG Kat-Kit 香港城市大学电子工程系中国香港999077 华南理工大学电子与信息学院广州510000 伦敦大学学院电子与电气工程系伦敦(英国)W128LP

随着深度强化学习(DRL)技术的广泛应用,基于DRL的可重构智能表面(RIS)辅助的通信感知一体化(ISAC)展现出巨大的潜力。然而,由于数据卸载和模型训练的高成本,基于现有ISAC框架实现网络智能仍面临着巨大的挑战。为了克服该问题,该文深入... 详细信息

随着深度强化学习(DRL)技术的广泛应用,基于DRL的可重构智能表面(RIS)辅助的通信感知一体化(ISAC)展现出巨大的潜力。然而,由于数据卸载和模型训练的高成本,基于现有ISAC框架实现网络智能仍面临着巨大的挑战。为了克服该问题,该文深入分析了DRL技术在ISAC领域的应用,探讨了RIS辅助的ISAC建模及其解决方案,该技术能够解决覆盖区域受限、算法复杂度高以及高频传输等问题。为了推动这些技术的实施,该文进一步讨论了RIS辅助ISAC网络中DRL技术的未来发展趋势,包括潜在的应用和需要解决的问题。

关键词：深度强化学习可重构智能表面通信感知一体化

基于半解析涡环模型的农用单旋翼直升机流场快速计算

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中国农机化学报 2024年第3期45卷 163-172页

作者：金济薛新宇姚伟祥华南农业大学工程学院广州市510642 农业农村部南京农业机械化研究所南京市210014 沈阳农业大学信息与电气工程学院沈阳市110866

农业航空领域中,定量获取风场(流场)速度分布对单旋翼直升机辅助授粉作业、农药施用效率提升具有重要意义。基于此提出一种半解析理论方法能够快速完整计算单旋翼流场速度。以涡环模型为基础,将农用直升机旋转桨盘下的尾涡系等效为涡环... 详细信息

农业航空领域中,定量获取风场(流场)速度分布对单旋翼直升机辅助授粉作业、农药施用效率提升具有重要意义。基于此提出一种半解析理论方法能够快速完整计算单旋翼流场速度。以涡环模型为基础,将农用直升机旋转桨盘下的尾涡系等效为涡环连续叠加所形成的圆柱涡面,再由涡环速度诱导公式半解析计算直升机旋翼空间各点速度。理论模型与仿真和文献试验数据比较,结果表明:涡环模型简单快速,普通计算机(CPU 2 GHz,内存2 GB)上2.8 s完成计算;悬停时与计算流体力学仿真结果下洗速度径向平均误差小于1.9 m/s,平均相对误差小于39.1%,轴向平均误差小于2.26 m/s,平均相对误差小于54.6%;悬停时,诱速从中央往桨尖递增;前飞时,平飞速度越大诱速越小;流场主要影响因素依次为前飞速度、旋翼半径、飞机总重、空气密度。为定量计算农用直升机旋翼风场、辅助授粉作业和田间施药喷头布置提供一种快速方法和参考。

关键词：农用单旋翼直升机流场计算涡环模型流场影响因素农业航空

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医学元宇宙场景的构建及应用

中华创伤骨科杂志 2024年第1期26卷 68-72页

作者：杨佳铭蔡敏杨荣骞关沛峰李峥嵘孟庆虎叶哲伟华中科技大学同济医学院附属协和医院骨科武汉430022 海南省中医院海口570203 广州艾目易科技有限公司广州510006 南方科技大学电子与电气工程系深圳518071

医学元宇宙是医学与计算机科学、信息技术等尖端技术的结合,在医学元宇宙中,现实世界的医学知识也将被转化为数字化的形式,使医学诊疗、教育及临床实践活动得以在虚拟环境中进行。本文结合国内外相关最新的研究成果,将从医学元宇宙的支... 详细信息

医学元宇宙是医学与计算机科学、信息技术等尖端技术的结合,在医学元宇宙中,现实世界的医学知识也将被转化为数字化的形式,使医学诊疗、教育及临床实践活动得以在虚拟环境中进行。本文结合国内外相关最新的研究成果,将从医学元宇宙的支撑技术及其在医学临床、医学教育中的应用、不足以及未来发展方面展开综述。

关键词：人工智能远程会诊外科手术元宇宙扩展现实临床教学

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社会大数据跨尺度系统学习理论与方法

中国科学：信息科学 2024年第9期54卷 2083-2097页

作者：郑志明吕金虎王亮鲁仁全崔鹏王鑫韦卫北京航空航天大学人工智能研究院北京100191 复杂关键软件环境全国重点实验室北京100191 数学、信息与行为教育部重点实验室北京100191 未来区块链与隐私计算北京市高精尖创新中心北京100191 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学数学科学学院北京100191 中关村实验室北京100191 中国科学院自动化研究所北京100190 多模态人工智能系统全国重点实验室北京100190 广东工业大学自动化学院广州510006 清华大学计算机系北京100083

以GPT-4为代表的AI大模型时代正加速而至,深刻改变着社会生活的方方面面.大模型巨参数深度学习是破解复杂大数据智能学习瓶颈的一种有效途径.大模型在展现出强大学习能力的同时也面临着高能耗、大算力挑战.研究表明,平均一个AI大模型训... 详细信息

以GPT-4为代表的AI大模型时代正加速而至,深刻改变着社会生活的方方面面.大模型巨参数深度学习是破解复杂大数据智能学习瓶颈的一种有效途径.大模型在展现出强大学习能力的同时也面临着高能耗、大算力挑战.研究表明,平均一个AI大模型训练产生的能耗约等于五辆汽车一生排放的碳总量,驱动AI大模型所需算力每3.5个月翻一番.作为一种有益的补充,内嵌规律的跨尺度系统学习是破解复杂大数据智能学习瓶颈的另一种有效途径.跨尺度系统学习已经在某些专业领域展现出了巨大的成功,如2021年诺贝尔物理学奖授予复杂物理系统跨尺度建模及其在全球气候变暖中的应用.事实上,我国科学家甚至更早开拓了复杂系统跨尺度学习研究,如北京航空航天大学暗物质大数据分析团队利用跨尺度系统学习方法实现了在PB级数据中实时学习KB级关键数据,精度达到万分之一.本文从微观尺度、介观尺度和宏观尺度上分析了跨尺度系统学习的基本原理,构建了内嵌规律跨尺度系统学习的普适方法,并以社会大数据为例开展了典型应用示范.社会大数据跨尺度系统学习应用于疫情防控、舆情分析等领域,并取得显著成效,为我国社会治理数字化、网络化、智能化发展提供了新的成功样本.

关键词：人工智能大模型跨尺度系统学习社会大数据可解释性

搅拌摩擦加工高强Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr合金组织性能研究

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航天制造技术 2024年第3期 65-70页

作者：刘莉董春林徐望辉刘锐哲广州航海学院船舶与海洋工程学院广州510700

本文通过Sc、Zr微合金化的方法制备了高强Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr合金,并结合搅拌摩擦加工(FSP)改性获得了超细晶粒。采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射(EBSD)和显微硬度等测试方法,对比分析了FSP对Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr微... 详细信息

本文通过Sc、Zr微合金化的方法制备了高强Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr合金,并结合搅拌摩擦加工(FSP)改性获得了超细晶粒。采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射(EBSD)和显微硬度等测试方法,对比分析了FSP对Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr微观组织和力学性能的影响。研究了Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr合金在温度为300~450℃,应变速率为10^(-3)~10^(-1) s^(-1)范围内的超塑性变形行为,结合微观组织观察,分析微合金化和搅拌摩擦加工对Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr合金组织性能的影响。高稳定Al3(Sc,Zr)相的形成和超细晶粒组织使Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr合金具有高的强度和良好塑性。本文研究结果可为超塑性高强Al-Zn-Mg-Cu系合金的开发奠定基础。

关键词：铝合金微合金化搅拌摩擦加工超塑性微观组织性能