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高效前缀约简的三维Hilbert空间填充曲线编解码算法

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电子与信息学报 2024年第2期46卷 633-642页

作者：贾连印范瑶丁家满李晓武游进国昆明理工大学信息与自动化学院昆明650500 云南省计算机应用重点实验室昆明650500

3维Hilbert空间填充曲线(3D HSFC)的编码和解码效率对空间查询处理、图像处理等领域的应用举足轻重。现有的3维编解码算法独立编解码每一个点,忽略了Hilbert曲线的局部保持特性。为了提高编解码效率,该文设计了高效的3D状态视图,并提出... 详细信息

3维Hilbert空间填充曲线(3D HSFC)的编码和解码效率对空间查询处理、图像处理等领域的应用举足轻重。现有的3维编解码算法独立编解码每一个点,忽略了Hilbert曲线的局部保持特性。为了提高编解码效率,该文设计了高效的3D状态视图,并提出一种新的前缀约简的3D HSFC编码算法(PR-3HE)和前缀约简3D HSFC解码算法(PR-3HD),这两个算法通过公共前缀的定义和识别、公共前缀约简及多种优化技术来最小化需要编码的阶数,从而提高3D HSFC的编解码效率。理论上证明:当编码或解码一个k阶的窗体(窗体内总共含有2k×2k×2k个点)时,PR-3HE平均每个点的编码阶数不超过2,PR-3HD平均解码阶数不超过8/7。相对于传统的基于迭代的方法,编解码时间复杂度从O(k)降低到了O(1)。实验结果表明,该文算法在模拟数据集和真实数据集上的表现显著优于现有算法。

关键词： 3维Hilbert空间填充曲线 3维状态视图前缀约简 3D HSFC编码算法 3D HSFC解码算法

基于故障描述因子与多观测器同步协作的AUV执行机构故障隔离与辨识

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控制与决策 2024年第6期39卷 2005-2012页

作者：吴云凯胡大海付俊周扬江苏科技大学自动化学院江苏镇江212100 东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室沈阳110819 江苏科技大学计算机学院江苏镇江212100

执行机构的可靠性对系统的安全运行具有重要意义.针对自主式水下机器人(AUV),提出一种基于故障描述因子与多观测器同步协作的故障隔离与辨识方法.首先,通过执行机构故障描述因子概念的引入,将AUV运载器的故障隔离和辨识问题分为两个层级... 详细信息

执行机构的可靠性对系统的安全运行具有重要意义.针对自主式水下机器人(AUV),提出一种基于故障描述因子与多观测器同步协作的故障隔离与辨识方法.首先,通过执行机构故障描述因子概念的引入,将AUV运载器的故障隔离和辨识问题分为两个层级;其次,通过扩张状态观测器(ESO)和故障隔离逻辑规则的设计,实现包括舵面、螺旋桨与舵机在内的粗粒度级执行机构的故障隔离;然后,根据故障力与力矩的正负性关系,进一步分析舵面的具体形变故障类型,亦或基于螺旋桨与舵机的输出力与力矩关系,通过分析故障因子的内部信息,具体辨识可能的螺旋桨与舵机故障类型;最后,通过仿真结果表明所提出方法对AUV执行机构的故障具有较好的隔离与辨识精度.

关键词：自主式水下机器人执行机构故障描述因子多观测器故障隔离多层级故障辨识

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中文医疗文本中的嵌套实体识别方法

软件学报 2024年第6期35卷 2923-2935页

作者：闫璟辉宗成庆徐金安北京交通大学计算机与信息工程学院北京100091 模式识别国家重点研究室(中国科学院自动化研究所) 北京100190

实体识别是信息抽取的关键技术.相较于普通文本,中文医疗文本的实体识别任务往往面对大量的嵌套实体.以往识别实体的方法往往忽视了医疗文本本身所特有的实体嵌套规则而直接采用序列标注方法,为此,提出一种融合实体嵌套规则的中文实体... 详细信息

实体识别是信息抽取的关键技术.相较于普通文本,中文医疗文本的实体识别任务往往面对大量的嵌套实体.以往识别实体的方法往往忽视了医疗文本本身所特有的实体嵌套规则而直接采用序列标注方法,为此,提出一种融合实体嵌套规则的中文实体识别方法.所提方法在训练过程中将实体的识别任务转化为实体的边界识别与边界首尾关系识别的联合训练任务,在解码过程中结合从实际医疗文本中所总结出来的实体嵌套规则对解码结果进行过滤,从而使得识别结果能够符合实际文本中内外层实体嵌套组合的组成规律.在公开的医疗文本实体识别的实验上取得良好的效果.数据集上的实验表明,所提方法在嵌套类型实体识别性能上显著优于已有的方法,在整体准确率方面比最先进的方法提高0.5%.

关键词：实体识别中文文本医疗领域嵌套实体识别边界识别

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面向算力网络的智慧调度综述

自动化学报 2024年第6期50卷 1086-1103页

作者：李逸博李小平王爽蒋嶷川东南大学计算机科学与工程学院南京211189 东南大学计算机网络和信息集成教育部重点实验室南京211189 广东工业大学计算机学院广州510006

分布异构计算资源通过网络连接形成算力网络(Computing power network,CPN),其以“连”和“算”为核心.针对广分布异构性导致可行解空间巨大、强不确定性导致可行解空间易变、高约束复杂性导致可行解孤岛繁多、多目标性导致冲突目标权... 详细信息

分布异构计算资源通过网络连接形成算力网络(Computing power network,CPN),其以“连”和“算”为核心.针对广分布异构性导致可行解空间巨大、强不确定性导致可行解空间易变、高约束复杂性导致可行解孤岛繁多、多目标性导致冲突目标权衡优化难等挑战,提出一个多层次算力网络体系框架,包括参数化结构化业务管理、三阶段(计划、调度、执行)闭环调度模式、多模态资源管理三个功能.提出支持快速、高效、鲁棒的“算法+知识+数据+算力”的算力网络智慧调度框架,形式化分析可行解空间,解析调度策略关键参数,定性分析调度算法性能与效率的内在关系,详细综述调度算法类型,综述算力网络调度研究进展与发展方向.对比已有相关综述研究,展望算力网络调度未来理论和技术的难点与趋势.

关键词：算力网络云计算边缘计算资源调度知识

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基于最短路径序列化图的域内路由保护算法

软件学报 2024年

作者：耿海军胡睿乾胡治国尹霞嵌入式系统与服务计算教育部重点实验室(同济大学) 清华大学计算机科学与技术系山西大学自动化与软件学院山西大学计算机与信息技术学院

互联网服务提供商采用路由保护算法来满足实时性、低时延和高可用应用的需求.然而已有路由保护算法存在下面3个方面的问题:(1)在不改变传统路由协议转发机制的前提下,故障保护率普遍较低;(2)为了追求较高的故障保护率,通常需要改变传统... 详细信息

互联网服务提供商采用路由保护算法来满足实时性、低时延和高可用应用的需求.然而已有路由保护算法存在下面3个方面的问题:(1)在不改变传统路由协议转发机制的前提下,故障保护率普遍较低;(2)为了追求较高的故障保护率,通常需要改变传统路由协议的转发机制,实际部署难度较大;(3)无法同时利用最优下一跳和备份下一跳,从而导致网络负载均衡能力较差.针对上述3个问题,提出一种基于最短路径序列化图的路由保护算法,所提算法不需要改变转发机制、支持增量部署、同时使用最优下一跳和备份下一跳不会出现路由环路、并且具有较高的故障保护率.所提算法主要包括下面两个步骤:(1)为每个节点计算一个序号,构造最短路径正序化图;(2)利用最短路径正序化图和反序搜索规则构造最短路径序列化图,在此基础上根据备份下一跳计算规则计算节点对之间的备份下一跳集合.在真实和模拟网络拓扑上进行测试,实验结果表明,与其他路由保护算法相比,所提算法在平均备份下一跳数量、故障保护率和路径拉伸度3个指标方面均具有显著的优势.

关键词：网络故障路由保护最短路径序列化图故障保护率路径拉伸度

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基于动态贝叶斯网络的多无人机集群对抗策略

工程科学学报 2024年第7期46卷 1216-1226页

作者：贾永楠焦宇航陈萱李擎鲁小雅北京科技大学自动化学院北京100083 工业过程知识自动化教育部重点实验室北京100083

红蓝双方集群攻防对抗博弈问题是近年来复杂系统研究领域的热点和难点,在军事领域、网络安全领域和人工智能领域均具有重要的应用价值.在实际对抗中,环境的不确定性和智能体行为的多样性导致问题难以建模,而实战环境又要求智能体能够对... 详细信息

红蓝双方集群攻防对抗博弈问题是近年来复杂系统研究领域的热点和难点,在军事领域、网络安全领域和人工智能领域均具有重要的应用价值.在实际对抗中,环境的不确定性和智能体行为的多样性导致问题难以建模,而实战环境又要求智能体能够对态势的变化给出实时、高效的响应.为解决上述问题,本文提出了一种面向红蓝双方集群攻防对抗博弈问题的研究框架.首先,提出了一种基于改进后的兰彻斯特方程的对抗博弈模型,并在此基础上探讨了如何适应性改进Kuhn–Munkres(KM)算法以解决对抗博弈过程中的多目标任务分配问题.其次,为了提升无人机个体的环境适应性,提出了一种集群攻防对抗策略,利用动态贝叶斯网络对集群攻防对抗过程中产生的一系列不确定性因素进行实时、高效的推理和预测.该策略可有效降低对抗模型的复杂度和计算量,广泛提高决策的精确性和快速性.最后,基于上述对抗博弈模型搭建了仿真平台,实时展示红蓝双方无人机集群对抗过程,并对上述算法的有效性进行验证.仿真结果表明,所提出的上述理论框架可以实现红蓝双方对抗模拟演示过程,可有效解决红蓝双方打击对抗过程中的多目标任务分配问题,并对对抗过程中所产生的不确定性因素进行合理的预测和评估.

关键词：集群对抗分布式协同兰彻斯特方程 KM算法动态贝叶斯网络

基于区块链和可信执行环境的细粒度访问控制方案研究与应用——以物联网为例

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系统工程理论与实践 2024年第7期44卷 2394-2410页

作者：蒋伟进李恩罗田甜周文颖杨莹湖南工商大学计算机学院长沙410205 湖南信息学院计算机科学与工程学院长沙410151 湘江实验室长沙410205 武汉理工大学计算机与人工智能学院武汉430070

新型物联网技术的普及使得物联网资源的访问和共享需求不断扩大,而现有的物联网访问控制技术显现出的访问策略粗粒度、弱可审计性、缺乏访问过程控制以及过度特权等问题,使物联网设备面临着极大的安全隐患和隐私威胁.基于此,提出了一种... 详细信息

新型物联网技术的普及使得物联网资源的访问和共享需求不断扩大,而现有的物联网访问控制技术显现出的访问策略粗粒度、弱可审计性、缺乏访问过程控制以及过度特权等问题,使物联网设备面临着极大的安全隐患和隐私威胁.基于此,提出了一种以区块链技术为基础的基于加密货币的访问控制模型(cryptocurrency-based access control, CcBAC),可为物联网提供细粒度、有效的可审计性和访问过程控制,并借助可信执行环境来提供更强大的安全性.介绍了访问控制模型的技术原理、特点、研究现状,详细阐述了CcBAC模型框架,并对其进行了形式化定义;同时,对模型中的函数进行了具体的描述,给出了本模型在一般应用场景中的访问控制流程;最后通过理论分析和实验评估验证了本模型的实用性和性能,证实本模型不仅能使资源所有者完全控制对其资源的访问,同时还兼顾访问控制的细粒度和可审计性.

关键词：区块链访问控制物联网加密货币可信执行环境

车联网中基于多智能体强化学习的边缘服务器选址策略

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第7期55卷 2567-2577页

作者：李闯纪剑桥胡志刚周舟湖南工商大学计算机学院湖南长沙410205 中南大学计算机学院湖南长沙410075 长沙学院计算机科学与工程学院湖南长沙410022

为解决车联网环境下边缘服务器选址难的问题,提出一种基于多智能体强化学习的边缘服务器部署策略(记为CKM-MAPPO),重点优化边缘服务器间的负载均衡,同时最小化边缘服务器的时延和能耗。首先,使用Canopy和K-means算法确定边缘服务器部署... 详细信息

为解决车联网环境下边缘服务器选址难的问题,提出一种基于多智能体强化学习的边缘服务器部署策略(记为CKM-MAPPO),重点优化边缘服务器间的负载均衡,同时最小化边缘服务器的时延和能耗。首先,使用Canopy和K-means算法确定边缘服务器部署的数量和初始位置;然后,基于多智能体强化学习算法确定边缘服务器的最优部署位置;最后,通过一系列实验评估所提出算法的准确性和有效性。研究结果表明:与基准算法相比,本文提出的方法的负载均衡度提升了26.5%,时延和能耗分别降低了12.4%和17.9%。

关键词：边缘计算服务器部署车联网负载均衡强化学习

基于胶囊异构图注意力网络的中文表格型数据事实验证

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软件学报 2024年第9期35卷 4324-4345页

作者：杨鹏查显宇赵广振林茜东南大学计算机科学与工程学院江苏南京211189 计算机网络和信息集成教育部重点实验室(东南大学) 江苏南京211189 福州大学计算机与大数据学院福建福州350108

事实验证旨在检查一个文本陈述是否被给定的证据所支持.由于表格结构上具有依赖性、内容上具有隐含性,以表格作为证据的事实验证任务仍面临很多挑战.现有工作或者利用逻辑表达式来解析基于表格证据的陈述,或者设计表格感知神经网络来编... 详细信息

事实验证旨在检查一个文本陈述是否被给定的证据所支持.由于表格结构上具有依赖性、内容上具有隐含性,以表格作为证据的事实验证任务仍面临很多挑战.现有工作或者利用逻辑表达式来解析基于表格证据的陈述,或者设计表格感知神经网络来编码陈述-表格对,以此实现基于表格的事实验证任务.但是,这些方法没有充分利用陈述背后隐含的表格信息,从而导致模型的推理性能下降,并且基于表格证据的中文陈述具有更加复杂的语法和语义,也给模型推理带来更大的困难.为此,提出基于胶囊异构图注意力网络(CapsHAN)的中文表格型数据事实验证方法,所提方法能充分理解陈述的结构和语义,进而挖掘和利用陈述所隐含的表格信息,有效提升基于表格的事实验证任务准确性.具体而言,首先通过对陈述进行依存句法分析和命名实体识别来构建异构图,接着对该图采用异构图注意力网络和胶囊图神经网络进行学习和理解,然后将得到的陈述文本表示与经过编码的表格文本表示进行拼接,最后完成结果的预测.更进一步,针对现有中文表格型事实验证数据集匮乏而难以支持基于表格的事实验证方法性能评价的难题,首先对主流TABFACT和INFOTABS表格事实验证英文数据集进行中文转化,并且专门针对中文表格型数据的特点构建了基于UCL国家标准的数据集UCLDS,该数据集将维基百科信息框作为人工注释的自然语言陈述的证据,并被标记为蕴含、反驳或中立3类.UCLDS在同时支持单表和多表推理方面比传统TABFACT和INFOTABS数据集更胜一筹.在上述3个中文基准数据集上的实验结果表明,所提模型的表现均优于基线模型,证明该模型在基于中文表格的事实验证任务上的优越性.

关键词：基于表格的事实验证异构图注意力网络胶囊图神经网络依存句法分析命名实体识别