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融合热点与长短期兴趣的图神经网络课程推荐模型

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计算机科学与探索 2024年第6期18卷 1600-1612页

作者：刘源董永权陈成贾瑞印婵江苏师范大学计算机科学与技术学院江苏徐州221116 徐州市云计算工程技术研究中心江苏徐州221116 江苏省教育信息化工程技术研究中心江苏徐州221116

近年来大规模在线开放课程(MOOCs)平台为用户提供了海量的学习资源,亟需一种有效的个性化课程推荐方法帮助用户解决信息过载问题。现有的课程推荐方法忽略了课程间的时序性且无法较好地捕获课程间的长距离依赖关系,同时面临用户学习兴... 详细信息

近年来大规模在线开放课程(MOOCs)平台为用户提供了海量的学习资源,亟需一种有效的个性化课程推荐方法帮助用户解决信息过载问题。现有的课程推荐方法忽略了课程间的时序性且无法较好地捕获课程间的长距离依赖关系,同时面临用户学习兴趣表示和冷启动两个关键问题。基于此,提出一种融合热点与长短期兴趣的图神经网络课程推荐模型(GHLS4CR)。该模型设计无环时序图和无环快捷图两种会话图构建方法来缓解现有方法存在的时序信息丢失和不善于捕获长距离依赖的问题;将用户长短期兴趣进行图级表示,并与热门课程信息进行融合实现个性化推荐,同时缓解冷启动问题。通过在学堂在线(XuetangX)公开数据集MOOCCourse上的大量实验表明,GHLS4CR在个性化课程推荐领域优于FISSA和LESSR等主流推荐模型。与次好的LESSR模型相比,Recall@5提高了13.28%,MRR@5提高了15.50%。

关键词：课程推荐基于会话的推荐图神经网络长短期兴趣冷启动

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参数化S谱幅值调制及轴承故障诊断应用

西安交通大学学报 2024年第3期58卷 117-128页

作者：姜祖华张坤杨欢胥永刚北京工业大学材料与制造学部北京100124 北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心北京100124

针对传统谱幅值调制方法易受噪声影响的问题,利用参数化S变换得到信号在时频域中的幅值,提出了一种参数化S谱幅值调制方法。该方法首先使用参数化S变换将信号转换到时频域并得到幅值和相位,然后将不同权重赋予时频域中的幅值以改变不同... 详细信息

针对传统谱幅值调制方法易受噪声影响的问题,利用参数化S变换得到信号在时频域中的幅值,提出了一种参数化S谱幅值调制方法。该方法首先使用参数化S变换将信号转换到时频域并得到幅值和相位,然后将不同权重赋予时频域中的幅值以改变不同能量频率成分在信号中的占比,最后将调制后的幅值与原相位结合,使用参数化S逆变换重构一系列修正信号并计算其平方包络谱以提取故障特征。仿真和实验结果表明,该方法获得的幅值信息相比传统谱幅值调制方法更加准确和全面,对强噪声环境更具鲁棒性,能够有效实现滚动轴承的外圈、内圈和复合故障诊断。将所提方法与传统谱幅值调制方法和快速谱峭度方法进行对比,证明了参数化S谱幅值调制既能检测强噪声环境下的轴承故障信息,又能同时提取多种故障分量,在滚动轴承的故障特征提取中更具优越性。

关键词：滚动轴承故障诊断谱幅值调制参数化S谱幅值调制

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基于多行为特征嵌入记忆网络的知识追踪模型

太原理工大学学报 2024年第1期55卷 184-194页

作者：贺步贵董永权贾瑞金家永江苏师范大学计算机科学与技术学院江苏徐州221116 江苏师范大学江苏省教育信息化工程技术研究中心江苏徐州221116 江苏师范大学徐州市云计算工程技术研究中心江苏徐州221116

【目的】为了充分利用交互记录中的学习和遗忘特征,提出了一种基于多行为特征嵌入记忆网络的知识追踪模型(MFKT).该模型考虑了学习过程中的学习和遗忘两种行为。【方法】首先,从交互记录中提取学习和遗忘两大特征,然后将提取到的学习特... 详细信息

【目的】为了充分利用交互记录中的学习和遗忘特征,提出了一种基于多行为特征嵌入记忆网络的知识追踪模型(MFKT).该模型考虑了学习过程中的学习和遗忘两种行为。【方法】首先,从交互记录中提取学习和遗忘两大特征,然后将提取到的学习特征通过标量交叉方式嵌入记忆网络,同时将遗忘特征通过向量组合的方式嵌入,用于增强其对于学生答题序列的学习能力。此外,还考虑到了不同学生回答完成后的知识增长差异,在原先记忆网络的基础上增加了一个知识增长层,用于计算学生答题得到的知识增长。【结果】通过在公开数据集上的实验表明,MFKT更加符合学生的真实学习规律,能够实现对学生知识状态更加精准的追踪。

关键词：智慧教育知识追踪特征提取动态键值记忆网络学习与遗忘

基于观测器的人在环多机械臂系统预设性能二分一致性

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自动化学报 2024年第9期50卷 1761-1771页

作者：刘沛明郭祥贵北京科技大学自动化学院北京100083 北京市工业波谱成像工程技术研究中心北京100083

研究通讯拓扑为符号有向图的人在环多机械臂系统的预设性能二分一致性跟踪控制问题.为在预设时间内收敛到预设精度,提出一种基于观测器的预设性能控制策略.首先,设计预设时间和精度的观测器以估计领导者的输出信息,通过合作/竞争信息交... 详细信息

研究通讯拓扑为符号有向图的人在环多机械臂系统的预设性能二分一致性跟踪控制问题.为在预设时间内收敛到预设精度,提出一种基于观测器的预设性能控制策略.首先,设计预设时间和精度的观测器以估计领导者的输出信息,通过合作/竞争信息交互实现观测器输出的二分一致性.该观测器不需要领导机械臂的输入信息及输出信息的高阶导数,并通过无芝诺行为的事件触发机制降低不同机械臂间的通讯负担.其次,通过反步法及误差转化法将有约束的机械臂输出跟踪问题转化为无约束的误差系统稳定性问题,进而基于观测器输出设计机械臂的输出调节控制器.值得一提的是,设计的控制策略不需要系统初始状态的先验知识且避免了预设时刻控制增益无穷大的现象,增强了系统的可靠性.最后,仿真结果表明所提控制策略的可行性及优越性.

关键词：多机械臂系统二分一致性预设时间和精度人在环控制

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高光谱成像的黄瓜病虫害识别和特征波长提取方法

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光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 301-309页

作者：李杨李翠玲王秀范鹏飞李余康翟长远江苏大学农业工程学院江苏镇江212013 北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097 国家农业智能装备工程技术研究中心北京100097

黄瓜霜霉病和斑潜蝇是制约黄瓜产业发展的严重病虫害。为实现黄瓜病虫害快速在线识别,采用高光谱成像和机器学习研究快速识别黄瓜霜霉病和斑潜蝇虫害的方法,为开发实用的基于多光谱成像的黄瓜病虫害快速识别设备奠定基础。使用高光谱成... 详细信息

黄瓜霜霉病和斑潜蝇是制约黄瓜产业发展的严重病虫害。为实现黄瓜病虫害快速在线识别,采用高光谱成像和机器学习研究快速识别黄瓜霜霉病和斑潜蝇虫害的方法,为开发实用的基于多光谱成像的黄瓜病虫害快速识别设备奠定基础。使用高光谱成像系统采集黄瓜无症状叶片、霜霉病叶片、斑潜蝇虫害叶片的高光谱图像,在病斑区域选择若干个感兴趣区域(ROI),计算每个ROI的平均反射率数据作为叶片原始光谱数据。使用Kennard-Stone算法将光谱数据按照3∶1的比例划分为训练集和测试集。使用直接正交信号校正(DOSC)、多元散射校正(MSC)、移动窗口平均平滑(MA)3种方法对原始光谱数据进行预处理。采用空间迭代收缩法(VISSA)、竞争性自适应重加权算法(CARS)、迭代保留信息变量法(IRIV)、随机蛙跳算法(SFLA)对MA预处理后的光谱数据进行特征波长提取,分别提取出53、20、26、10个特征波长。然后使用连续投影算法(SPA)分别对特征波长光谱数据进行二次降维,最终VISSA-SPA提取的特征波长为455、536、615和726 nm;CARS-SPA提取的特征波长为452、501、548和578 nm;IRIV-SPA提取的特征波长为452、513、543和553 nm;SFLA-SPA提取的特征波长为462、484、500和550 nm。分别对全波段光谱数据、一次降维光谱数据、二次降维光谱数据进行支持向量机(SVM)、Elman神经网络、随机森林(RF)建模,结果表明,MA预处理后的全波段光谱数据所建模型识别效果最好,其中MA-RF模型测试集总分类精度(OA)达到97.89%,Kappa系数为0.97。采用一次降维光谱数据所建模型中,MA-VISSA-RF模型效果最好,测试集OA为98.19%,Kappa系数为0.97。采用二次降维光谱数据所建模型中,MA-IRIV-SPA-SVM模型效果最好,测试集OA为96.23%,Kappa系数为0.95。研究结果表明,使用高光谱成像技术识别黄瓜霜霉病和斑潜蝇虫害具有良好的效果,452、513、543和553 nm可以作为识别黄瓜霜霉病和斑潜蝇虫害的特征波长,为开发黄瓜病虫害快速识别设备提供了理论依据。

关键词：高光谱成像机器学习特征波长霜霉病斑潜蝇虫害

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重庆市南川区土壤锰元素遥感反演

光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 69-75页

作者：徐天李敬刘振华华南农业大学资源环境学院广东广州510000 广东省土地信息工程技术研究中心广东广州510000

土壤中的锰元素对植物生长起着重要作用,土壤锰含量过高或者缺少都将对植物产生不良影响,因此快速监测土壤中的锰含量尤为重要。目前利用遥感技术监测土壤锰含量的相关研究主要集中在利用土壤光谱估算土壤锰含量,而对于植被常年覆盖的... 详细信息

土壤中的锰元素对植物生长起着重要作用,土壤锰含量过高或者缺少都将对植物产生不良影响,因此快速监测土壤中的锰含量尤为重要。目前利用遥感技术监测土壤锰含量的相关研究主要集中在利用土壤光谱估算土壤锰含量,而对于植被常年覆盖的南方地区,难以从卫星影像中获取土壤光谱。因此,引入植被光谱,探索植被覆盖区域土壤锰元素的快速监测方法。首先从Landsat 8影像中提取11种植被光谱指标,并运用皮尔逊相关系数(Pearson correlation coefficient)结合方差膨胀因子(VIF)筛选出最佳植被光谱指标;在此基础上,利用偏最小二乘回归(PLSR)、多元逐步回归(MSR)和BP神经网络(BPNN)算法构建最佳植被光谱指标与土壤锰元素之间的光谱响应模型,分析比较三个模型的估算效果从而确定最佳反演模型;最后,基于最佳反演模型进行土壤锰含量空间制图。以重庆市南川区为例,研究结果表明:3个植被光谱指标(比值植被指数,归一化植被指数和可见光大气阻抗植被指数)被确定为土壤锰元素最佳的光谱响应指标;BPNN光谱响应模型(R^(2)为0.78,RMSE为334.24,RPD为2.13)为土壤锰含量最佳反演模型,其土壤锰含量的制图精度(R^(2)为0.69,RMSE为567.64,RPD为1.30)。表明通过植被光谱指标反演土壤锰含量可行,该研究为区域尺度的土壤锰含量监测开拓了新思路。

关键词：植被光谱指标土壤锰元素 BPNN 光谱响应指标筛选最佳反演模型

基于太赫兹时域光谱系统的双折射率晶体非接触式表征方法

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光谱学与光谱分析 2024年第8期44卷 2334-2339页

作者：袁媛张天尧张朝晖赵小燕李星玥李博扬吴先毫徐渤闫建峰孙溥曹灿北京科技大学自动化学院北京市工业波谱成像工程技术研究中心北京100083 中国舰船研究院新技术研究部北京100192 中国科学院空天信息创新研究院激光工程技术研究部北京100094

晶体的各向异性探测技术正逐渐向非接触和非破坏性方法发展。太赫兹辐射由于其对许多介电材料的大穿透深度和非电离特性,在各向异性材料的双折射研究中具有广阔的前景。石英、蓝宝石、液晶以及含有亚波长结构的超材料等都表现出太赫兹... 详细信息

晶体的各向异性探测技术正逐渐向非接触和非破坏性方法发展。太赫兹辐射由于其对许多介电材料的大穿透深度和非电离特性,在各向异性材料的双折射研究中具有广阔的前景。石英、蓝宝石、液晶以及含有亚波长结构的超材料等都表现出太赫兹双折射,作为偏振功能器件中的常用材料,其参数测量对于太赫兹器件研发具有重要意义。材料双折射率的提取往往依赖光轴方向和晶体厚度等先验参数。材料的光轴方向表征其各向异性的优先方向,对于已知光轴取向的晶体,可以根据经验选择合适的琼斯向量,而在实际应用中,只要选择探测太赫兹波的线偏振方向、光轴、探测轴。可以很容易地测量出寻常光和非常光,并直接从时域信号中计算出各自的折射率。对于光轴方向未知的材料,需要旋转样品以不同的方位角进行测量。双折射率的提取依赖于材料厚度的确定,通过游标卡尺或千分尺所得测量值与真实值存在较大差异,容易在样品表面造成划痕。无论是旋转样品还是厚度测量,人为操作都会为双折射率表征引入不确定性。基于透射式太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)开发了一种双折射晶体光轴方向和晶片厚度的非接触式测量方法,不依赖于晶体先验参数,即可获取晶体完整的折射率。通过控制样品旋转配合光学延迟线动作实现光轴自动定位,利用传递函数迭代逼近算法提取晶体厚度和完整的折射率。为验证该方法,选择了在太赫兹波段具有双折射特性的(10-10)取向蓝宝石晶体进行测量,准确地提取了晶体在0.3~1.5 THz频率范围的平均寻常光折射率3.39±0.02,非常光折射率3.08±0.02,双折射率-0.31±0.02,并绘制了吸收谱。结果证明,所建立的测量方法避免了人工操作引起的样品损坏和定位误差,提高了双折射晶体太赫兹频段材料参数的测量速度、稳定性和精确度,对偏振敏感太赫兹测量技术及其应用具有重要意义。

关键词：太赫兹时域光谱双折射各向异性偏振蓝宝石

FKA-DKT:融合知识与能力的深度知识追踪模型

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南京师大学报（自然科学版） 2024年第2期47卷 129-139页

作者：陈成董永权贾瑞刘源江苏师范大学计算机科学与技术学院江苏徐州221116 江苏省教育信息化工程技术研究中心江苏徐州221116 徐州市云计算工程技术研究中心江苏徐州221116

知识追踪(KT)是智能教育中的一个重要研究问题,其通过分析学生的历史交互来预测其未来的答题情况.现有的主流KT模型仅根据学生的知识掌握情况对学生进行建模,忽视了学生的个人能力在答题中的作用.因此,本文提出了一种融合知识和能力的... 详细信息

知识追踪(KT)是智能教育中的一个重要研究问题,其通过分析学生的历史交互来预测其未来的答题情况.现有的主流KT模型仅根据学生的知识掌握情况对学生进行建模,忽视了学生的个人能力在答题中的作用.因此,本文提出了一种融合知识和能力的深度知识追踪模型(FKA-DKT).首先利用DKT模型构建基于知识的答题预测网络(KAPN),从知识层面预测学生答案的正确性.然后提出基于能力的答案预测(AAPN)网络对学生的能力进行建模,从能力层面预测学生答案的正确性.最后,将KAPN和AAPN的预测结果进行线性组合,使模型能够融合知识和能力两个方面的信息来预测学生的作答结果.在4个公开的数据集上的实验结果表明,相较于现有的主流方法,FKA-DKT在AUC指标上取得了显著的性能提升.

关键词：知识追踪深度知识追踪个人能力建模

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农民数字素养对其数字乡村参与的影响机制研究

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西南农业学报 2024年

作者：马晨李瑾冯献北京市农林科学院信息技术研究中心国家农业信息化工程技术研究中心

【目的】作为数字社会的弱势群体，农民的数字化认知普遍较差、数字化“新农具”的操作应用能力普遍不强、直播电商等“新农活”的参与能力较弱，旨在激发农民的积极性、主动性、创造性，充分发挥农民的主体作用，推动其更加积极主动投... 详细信息

【目的】作为数字社会的弱势群体，农民的数字化认知普遍较差、数字化“新农具”的操作应用能力普遍不强、直播电商等“新农活”的参与能力较弱，旨在激发农民的积极性、主动性、创造性，充分发挥农民的主体作用，推动其更加积极主动投身到数字乡村这一伟大实践中。【方法】在梳理国内外文献和对北京13个涉农区1500位农民开展问卷调查的基础上，从数字意识、数字通用素养、数字技术素养等6个维度搭建了农民数字素养体系，并基于KAP模型构建了“农民数字素养—对政府数字服务满意度—农民数字乡村参与行为”理论模型，采用中介效应模型和调节效应模型，探索了农民数字素养影响数字乡村参与的作用路径，并提出了激发农民参与数字乡村的相关政策建议。【结果】①农民的数字素养提升其数字乡村参与具有显著的推动作用；②农民对政府数字服务的满意程度会间接影响其对数字乡村的参与程度；③数字化基础设施在农民数字素养影响农民数字乡村参与的关系中起正向调节作用。【结论】扎实推进数字乡村，让农民多参与、广收益，一是要通过构建农民数字素养培训体系、加强农民数字素养与应用能力培训等方式大力提升农民数字素养，二是要通过加强优质农村服务资源供给与共享、推动服务多元化参与等方式强化农村数字化服务水平，三是要通过强化农村网络承载能力、推动现有技术设备“适农化”改造等方式不断完善农村数字化基础设施建设。

关键词：农民数字素养数字乡村参与政府数字服务农村数字新基建