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基于顶点组重分配的动态增量图划分算法

软件学报 2024年第4期35卷 1819-1840页

作者：李贺刘延娜杨舒琪黄健斌乔少杰西安电子科技大学计算机科学与技术学院陕西西安710126 成都信息工程大学软件工程学院四川成都610103

图划分是分布式图计算中的一项基础工作,其作用是将大规模图进行划分并分配到集群中的不同机器上.图划分的质量对分布式图计算的性能有很大的影响,其目标是降低负载平衡和最小化边割.如今,现实中的图数据通常呈动态增长态势,这就需要一... 详细信息

图划分是分布式图计算中的一项基础工作,其作用是将大规模图进行划分并分配到集群中的不同机器上.图划分的质量对分布式图计算的性能有很大的影响,其目标是降低负载平衡和最小化边割.如今,现实中的图数据通常呈动态增长态势,这就需要一种能够处理动态增量图的划分方法,在图数据动态增长的过程中确保划分的质量不受影响.目前虽然有一些动态图划分算法被提出,但它们不能同时专注于实时处理动态变化和获得高质量的划分结果.提出基于顶点组重分配的动态增量图划分算法(ED-IDGP)来解决大规模动态增量图的划分问题.在ED-IDGP算法中,设计实时处理4种不同单元更新类型的动态处理器,并在每次处理完单元更新后通过在分区发生动态变化的附近执行局部优化器进一步提高图划分的质量.在ED-IDGP的局部优化器中,利用基于改进标签传播算法的顶点组搜索策略搜索顶点组,并利用提出的顶点组移动增益公式衡量最有益的顶点组,将该顶点组移动到目标分区中做优化.在真实数据集上从不同的角度和度量指标评估了ED-IDGP算法的性能和效率.

关键词：图划分局部优化动态增量图划分算法

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一种模拟绝热量子计算的适应度地形探索算法

电子学报 2024年第4期52卷 1330-1336页

作者：杨国松王鹏尹鑫钰中国科学院成都计算机应用研究所四川成都610299 西南民族大学计算机科学与工程学院四川成都610225 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京101408

将优化问题抽象成目标函数后,目标函数和启发式优化算法的匹配程度决定了优化求解的效率.为反映目标函数的优化特征并指导优化算法及其参数的选择,本文模拟绝热量子计算中的多基态演化,提出了一种适应度地形探索算法.根据基态波函数倾... 详细信息

将优化问题抽象成目标函数后,目标函数和启发式优化算法的匹配程度决定了优化求解的效率.为反映目标函数的优化特征并指导优化算法及其参数的选择,本文模拟绝热量子计算中的多基态演化,提出了一种适应度地形探索算法.根据基态波函数倾向于向势能较小处收敛且收敛程度受量子效应强度影响的特性,用目标函数编码势能场后算法引入了一个量子效应递减的多基态演化过程,用其持续收敛的基态波函数簇反映目标函数的适应度地形.根据量子路径积分,算法由尺度递减的扩散蒙特卡罗(diffusion Monte Carlo,DMC)实现.实验表明算法综合直观地反映了适应度地形的众多特征,所得信息能直接指导后续优化,其计算模式和启发式优化相似,无需引入其他计算,这为适应度地形研究引入了新的视角.

关键词：适应度地形启发式优化绝热量子计算浸渐量子计算基态演化扩散蒙特卡罗量子退火

基于动态采样对偶可变形网络的实时视频实例分割

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浙江大学学报（工学版） 2024年第2期58卷 247-256页

作者：宋一然周千寓邵志文易冉马利庄上海交通大学计算机科学与工程系上海200240 中国矿业大学计算机科学与技术学院江苏徐州221116

为了更好地利用视频帧中蕴含的时间信息,提升视频实例分割的推理速度,提出动态采样对偶可变形网络(DSDDN). DSDDN使用动态采样策略,根据前、后帧的相似性调整采样策略.对于相似性高的帧,该方法跳过当前帧的推理过程,仅使用前帧分割进行... 详细信息

为了更好地利用视频帧中蕴含的时间信息,提升视频实例分割的推理速度,提出动态采样对偶可变形网络(DSDDN). DSDDN使用动态采样策略,根据前、后帧的相似性调整采样策略.对于相似性高的帧,该方法跳过当前帧的推理过程,仅使用前帧分割进行简单迁移计算.对于相似性低的帧,该方法动态聚合时间跨度更大的视频帧作为输入,对当前帧进行信息增强.在Transformer结构里,该方法额外使用2个可变形操作,避免基于注意力的方法中的指数级计算量.提供精心设计的追踪头和损失函数,优化复杂的网络.在YouTube-VIS数据集上获得了39.1%的平均推理精度与40.2帧/s的推理速度,验证了提出的方法能够在实时视频分割任务上取得精度与推理速度的良好平衡.

关键词：视频实时推理实例分割动态网络对偶可变形网络

基于YOLOX的类增量印刷电路板缺陷检测方法

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智能系统学报 2024年第4期19卷 1061-1070页

作者：吴瑞林葛泉波刘华平南京信息工程大学自动化学院清华大学计算机科学与技术系

为了应对更加实际的增量式印刷电路板缺陷检测场景，本文将知识蒸馏与YOLOX相结合，提出了一种基于YOLOX的类增量印刷电路板缺陷检测方法。在只使用新训练数据的情况下，模型能够检测出所有学过的缺陷类型。通过对模型的输出特征和中间... 详细信息

为了应对更加实际的增量式印刷电路板缺陷检测场景，本文将知识蒸馏与YOLOX相结合，提出了一种基于YOLOX的类增量印刷电路板缺陷检测方法。在只使用新训练数据的情况下，模型能够检测出所有学过的缺陷类型。通过对模型的输出特征和中间特征使用知识蒸馏来促进旧缺陷类别知识的传递，使得学生模型能够有效保留教师模型在旧缺陷类别上的检测性能。实验结果表明，本文方法能够显著缓解增量学习过程中的灾难性遗忘问题，在两阶段增量场景下，模型对所有缺陷的平均检测精度为88.5%，参数量为25.3×106，检测速度为39.8 f/s，便于工业设备部署的同时，可以满足增量式检测场景下印刷电路板(printed circuit board,PCB)质检的检测精度和检测速度要求。

关键词：深度学习印刷电路板类增量增量学习缺陷检测目标检测动态检测知识蒸馏灾难性遗忘

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基于多帧重建的电阻抗动态成像的触摸跟踪

智能系统学报 2024年

作者：朱俊郑文栋葛泉波刘华平南京信息工程大学自动化学院清华大学计算机科学与技术系

触觉传感对于人机交互非常重要，为提高触摸传感的实时性与精确度，提出一种结合电阻抗成像技术的触摸交互方法。该方法利用多数据帧的动态图像重建方法，通过构建多帧正则化模型，充分挖掘相邻数据帧之间存在的时间相关性信息。为验证... 详细信息

触觉传感对于人机交互非常重要，为提高触摸传感的实时性与精确度，提出一种结合电阻抗成像技术的触摸交互方法。该方法利用多数据帧的动态图像重建方法，通过构建多帧正则化模型，充分挖掘相邻数据帧之间存在的时间相关性信息。为验证该方法的有效性，设计一套压阻式触觉传感系统，该系统采用多层组合结构，能够实现对触摸压力变化的实时响应，并进行了触摸压力的测量、离散触摸跟踪和连续触摸跟踪的试验研究。试验结果表明，与传统的单帧静态成像方法相比，所提出的多帧重建算法能显著减小运动过程中重建图像的位置误差、形变和伪影，与实际触摸位置具有更高的吻合度，能够为人机交互领域的触摸传感提供一种有效途径。

关键词：电阻抗成像触觉传感触摸跟踪多帧图像重建动态成像轨迹书写人机交互

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面向分布式超导量子计算架构的量子线路映射

软件学报 2024年

作者：朱鹏程卫丽华冯世光周祥臻郑盛根管致锦宿迁学院信息工程学院南通大学信息科学技术学院清华大学计算机科学与技术系鹏城实验室

近年来,超导量子互连技术的研究取得了重要进展,这为构建分布式超导量子计算架构提供了有效途径.分布式超导架构在网络拓扑、量子比特连通性、以及量子态传输协议等方面对量子线路的执行施加了严格约束.为在分布式架构上调度和执行量子... 详细信息

近年来,超导量子互连技术的研究取得了重要进展,这为构建分布式超导量子计算架构提供了有效途径.分布式超导架构在网络拓扑、量子比特连通性、以及量子态传输协议等方面对量子线路的执行施加了严格约束.为在分布式架构上调度和执行量子线路,需要通过专门的映射工序对量子线路进行适配底层架构的变换,并将变换后的线路交由网络中多个QPU (quantum processing unit)协同运行.分布式量子线路映射需向原始线路插入辅助的量子态移动操作,这些操作(尤其是QPU间量子态移动操作)具有较高的错误率.因此,减少映射所需的量子态移动操作数对于保证分布式计算的成功率至关重要.基于超导量子互连技术和超导QPU的技术特征构建一种抽象的分布式量子计算模型,并基于该抽象模型提出一种分布式量子线路映射方法,该方法由量子比特分布式映射和量子态路由两个核心模块组成,前者以量子态路由开销为代价函数,通过局部寻优和模拟退火相结合的策略生成近最优的初始映射;后者根据量子门执行的不同情形构建多个启发式量子态路由策略,并通过灵活应用这些策略最小化插入的量子态移动操作数.所构建的分布式抽象模型屏蔽了底层架构中和量子线路映射无关的物理细节,这使得基于该模型的映射方法可适用于一类分布式超导架构而非某个特定架构.另外,所提方法可作为辅助工具参与分布式网络拓扑结构的设计和评价.实验结果表明,所提算法可以有效降低映射所需的QPU内量子态移动操作(即SWAP门)数和QPU间量子态移动操作(即ST门)数.相较已有算法,在所有基准线路上平均减少69.69%的SWAP门和85.88%的ST门,且时间开销和已有算法接近.

关键词：超导量子计算量子网络分布式计算量子处理器量子线路映射

自适应双坐标系的差分进化算法求解混合变量优化问题

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计算机学报 2024年第9期 2116-2140页

作者：周新宇黄君洪彭虎王晖王峰江西师范大学计算机信息工程学院吉林大学计算机科学与技术学院九江学院计算机与大数据科学学院南昌工程学院信息工程学院武汉大学计算机学院

如何设计求解混合变量优化问题(Mixed-variable Optimization Problems, MVOPs)的相关算法,是计算机算法设计与分析领域中的一个重要研究方向.该问题的求解难点在于需同时优化连续型和离散型决策变量,目前进化算法(Evolutionary Algorit... 详细信息

如何设计求解混合变量优化问题(Mixed-variable Optimization Problems, MVOPs)的相关算法,是计算机算法设计与分析领域中的一个重要研究方向.该问题的求解难点在于需同时优化连续型和离散型决策变量,目前进化算法(Evolutionary Algorithms,EAs)是求解该问题的一种有效手段.然而,现有的相关EAs忽略了问题变量之间的相关性,导致算法性能还存在一定不足.为此,本文从变量相关性角度出发,提出了一种自适应双坐标系的差分进化算法来求解MVOPs.首先,利用种群的协方差矩阵信息来构建特征坐标系,实现在特征坐标系下执行算法的相关操作,以松弛连续变量与离散变量之间的相关性;其次,为避免种群多样性丢失,仍保留了原坐标系,并设计了一种自适应策略来应用特征坐标系和原坐标系,以发挥双坐标系的优势;最后,为提高离散变量的优化效果,专门设计了一种基于离散变量相关性的局部搜索策略,以增强算法的整体性能.为验证本文方法性能,在一套包含28个测试函数的通用测试集上进行了大量实验,与5种求解MVOPs的知名EAs进行了对比,结果表明本文方法有更好性能.此外,在一个实际MVOP上,即焊接梁设计问题,本文方法能取得目前已知最好解.本文方法为计算机算法设计和分析领域的相关工作提供了新的思路.

关键词：混合变量差分进化变量相关性特征坐标系双坐标系

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局部加全局视角遮挡人脸表情识别方法

计算机工程与应用 2024年第13期60卷 180-189页

作者：南亚会华庆一西北大学信息科学与技术学院西安710127 吕梁学院计算机科学与技术系山西吕梁033001

实际场景中各种遮挡增加了表情识别难度。为此,提出一种滑块局部加权卷积注意力和全局注意力池化的视觉Transformer结合的方法来解决遮挡问题。利用主干网络提取表情特征图,将表情特征图裁剪成多个区域块,利用局部Patch注意力单元通过... 详细信息

实际场景中各种遮挡增加了表情识别难度。为此,提出一种滑块局部加权卷积注意力和全局注意力池化的视觉Transformer结合的方法来解决遮挡问题。利用主干网络提取表情特征图,将表情特征图裁剪成多个区域块,利用局部Patch注意力单元通过自适应计算局部特征的注意力权重来感知被遮挡的区域,提取表情局部特征。同时,表情特征图转换成Patch块,通过Patch级和Token级注意力池化的视觉Transformer,从全局角度捕获Patch块之间的相互作用和相关性。引导模型强调最具区别性的特征,而忽略遮挡减少不相关特征的影响。在三个表情数据集及其遮挡子集和一个遮挡数据集上进行实验,结果表明所提模型在遮挡表情识别上优于现有方法。

关键词：遮挡人脸表情识别滑块局部卷积注意力 Patch注意力池化 Token注意力池化 vision Transformer

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移动边缘计算中基于混合人工蜂群算法的计算卸载策略

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南京信息工程大学学报 2024年第4期16卷 520-527页

作者：沈正林吴涛周启钊陈曦成都信息工程大学计算机学院成都610225 西南民族大学计算机科学与技术学院成都610225

计算卸载是移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)中的关键技术.针对多用户多MEC服务器场景中计算卸载策略的不足,本文提出一种混合人工蜂群算法(Artificial Reverse Sine-Cosine,ARSC).首先,使用反向学习策略初始化种群,优化种群的... 详细信息

计算卸载是移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)中的关键技术.针对多用户多MEC服务器场景中计算卸载策略的不足,本文提出一种混合人工蜂群算法(Artificial Reverse Sine-Cosine,ARSC).首先,使用反向学习策略初始化种群,优化种群的初始解;然后,在雇佣蜂阶段利用正余弦算法的全局最优引导信息,提升算法的局部搜索能力;最后,为了平衡算法的全局搜索能力和局部搜索能力,引入动态感知因子对算法的步长因子进行改进.仿真实验结果表明,相比基于粒子群算法的卸载策略、基于人工蜂群算法的卸载策略,ARSC策略在系统时延、系统能耗、收敛性等指标上均有所改善.

关键词：移动边缘计算计算卸载人工蜂群算法正余弦算法多用户多MEC

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