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相似度感知蒸馏的统一弱监督个性化联邦图像分割

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中国图象图形学报 2024年第3期29卷 620-636页

作者：潘建珊林立吴洁伟刘翼翔陈孝华林其友黄建业唐晓颖深圳市公共信用中心深圳518000 南方科技大学电子与电气工程系深圳518000 香港大学电机电子工程系中国香港999077 南方科技大学嘉兴研究院嘉兴314000

目的联邦学习允许多个机构在不侵犯数据隐私、安全的前提下协作训练强大的深度模型。现有多数联邦范式在处理多中心不同数据分布时性能通常会下降,且弱监督条件下的联邦范式鲜有研究,特别是各站点数据采用不同形式稀疏标注的情况。针... 详细信息

目的联邦学习允许多个机构在不侵犯数据隐私、安全的前提下协作训练强大的深度模型。现有多数联邦范式在处理多中心不同数据分布时性能通常会下降,且弱监督条件下的联邦范式鲜有研究,特别是各站点数据采用不同形式稀疏标注的情况。针对该问题,提出一种站点分布相似度感知知识蒸馏的统一弱监督个性化联邦学习框架(unified weakly supervised personalized federated image segmentation via similarity-aware distillation,pFedWSD),以应对多中心数据分布和标注上的差异。方法所提出的pFedWSD通过循环知识蒸馏为每个站点训练个性化模型,包含动态循环公共知识积累及个性化两个阶段。第1阶段以不确定度感知方式动态地排序每轮训练中各站点模型性能,并以循环知识蒸馏的形式积累公共知识;第2阶段通过批标准化层的统计信息来度量各站点间相似性并聚合得到各站点教师模型并进行知识蒸馏。在弱监督方面,引入门控条件随机场损失和树能量损失相结合的训练目标,以产生更为精确的伪标注监督信号。结果在眼底视杯视盘分割和视网膜中心凹无血管区分割两项任务中,pFedWSD的Dice系数和HD95(95%Hausdorff distance)指标均优于多种中心式联邦和个性化联邦方法,在两项任务中,Dice系数分别为90.38%和93.12%,相比于较先进的方法FedAP(federated learning with adaptive batchnorm for personalized healthcare)和FedALA(adaptive local aggregation for personalized federated learning)分别提升了1.67%和6.56%,性能接近于全监督集中式训练所得的模型。结论本文提出的弱监督个性化联邦学习框架能有效统一不同形式稀疏标注数据并对不同分布的各站点数据训练得到个性化模型,使各站点分割性能均得到显著提升。

关键词：相似度感知知识蒸馏弱监督学习个性化联邦学习医学图像分割

中国首个汉英机器翻译系统CULT研发历程钩沉

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自然辩证法通讯 2024年第10期 68-75页

作者：姚广源刘碧林徐世骋澳门大学人文学院香港大学中文学院香港大学电机电子工程系

中国首个汉英机器翻译系统“中文大学语言翻译器”由香港中文大学乐秀章教授团队于上世纪70年代研制成功，大力推动了我国乃至世界机器翻译研究事业的发展。本文从科学技术史的视角出发，通过发掘原始资料与相关历史文献，梳理该翻译系... 详细信息

中国首个汉英机器翻译系统“中文大学语言翻译器”由香港中文大学乐秀章教授团队于上世纪70年代研制成功，大力推动了我国乃至世界机器翻译研究事业的发展。本文从科学技术史的视角出发，通过发掘原始资料与相关历史文献，梳理该翻译系统的研制过程，分析其技术创新、总结其经验教训，以期对我国机器翻译技术的更新迭代提供借鉴。

关键词：机器翻译翻译系统研制乐秀章中文大学语言翻译器

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激光维持等离子体多物理场耦合模型与仿真

物理学报 2024年第2期73卷 202-215页

作者：张东荷雨刘金宝付洋洋清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

激光维持等离子体作为一种光照强度高、光谱范围宽、发光稳定的新型辐射光源,在光学检测(半导体晶圆检测)等领域具有重要的应用价值.本文回顾了激光维持等离子体研究的发展历程,介绍了其基本物理过程及数学描述方程,建立了基于多物理场... 详细信息

激光维持等离子体作为一种光照强度高、光谱范围宽、发光稳定的新型辐射光源,在光学检测(半导体晶圆检测)等领域具有重要的应用价值.本文回顾了激光维持等离子体研究的发展历程,介绍了其基本物理过程及数学描述方程,建立了基于多物理场耦合的二维流体模型.利用该模型研究了激光在等离子体中的传播过程,探讨了激光维持等离子体的初始演化过程、能量注入机制、稳态特性及不稳定性等关键问题.通过与高气压氙气等离子体实验结果对比,确定了仿真模型的有效性.相关仿真结果有助于深入理解激光维持等离子体的底层物理机制,为实现光源系统设计、多参数优化提供理论依据.

关键词：激光维持等离子体流体模型多物理场耦合辐射与输运

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基于统一流体模型的微放电数值仿真研究

物理学报 2024年第12期73卷 235-259页

作者：王震赵志航付洋洋清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

数值仿真技术已发展成为气体放电领域的重要研究手段,常用于研究揭示某一具体放电形式的微观物理过程.本文介绍了气体放电的统一流体模型,包括粒子的连续性方程、能量守恒方程及泊松(Poisson)方程,考虑阴极电子发射(二次电子、热电子发... 详细信息

数值仿真技术已发展成为气体放电领域的重要研究手段,常用于研究揭示某一具体放电形式的微观物理过程.本文介绍了气体放电的统一流体模型,包括粒子的连续性方程、能量守恒方程及泊松(Poisson)方程,考虑阴极电子发射(二次电子、热电子发射)、反应倍变与气体加热、阴极热传导等基本过程,可模拟得到包含盖革-米勒(Geiger-Müller)放电、汤森(Townsend)放电、辉光放电、电弧放电等各区域的完整伏安特性曲线.基于该模型,仿真得到的气体放电伏安特性曲线与已有文献结果一致,验证了该模型的正确性.在此基础上,对间距为400μm、气压分别为50和500 Torr(1 Torr≈133.322 Pa)的放电过程进行了具体研究,对比分析了不同气压条件下放电典型参量的分布特性.该模型实现了广域参数范围条件下的气体放电数值仿真,拓展了气体放电流体模型的应用范围,促进了对放电参数特性的系统性分析.

关键词：气体放电统一流体模型伏安特性汤森放电辉光放电电弧放电

基于网络故障链接矩阵的电网关键节点辨识及分区方法

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中国电机工程学报 2024年

作者：刘海权周苏洋顾伟朱红陈清泉张小平香港大学电机电子工程系英国伯明翰大学工程学院东南大学电气工程学院国网南京供电公司

为解决含联络开关的配电网关键节点识别和故障影响区域划分问题，提出一种基于网络故障链接矩阵的关键节点辨识方法和网络分区方法。首先，从节点发生故障后对其他节点造成的电压影响和效率影响层面出发，构建网络故障链接矩阵。随后，... 详细信息

为解决含联络开关的配电网关键节点识别和故障影响区域划分问题，提出一种基于网络故障链接矩阵的关键节点辨识方法和网络分区方法。首先，从节点发生故障后对其他节点造成的电压影响和效率影响层面出发，构建网络故障链接矩阵。随后，利用隐故障节点对实际电网运行中的不确定性因素进行表征，形成衍生网络及其相关性矩阵，通过衍生网络相关性矩阵和含电气特性的自重启向量对常规PageRank算法进行改进，实现网络关键节点辨识。此外，通过网络故障链接矩阵与模块度函数结合，实现节点故障影响区域的划分。最后，在改进122节点双电源配电网系统验证了所提关键节点辨识方法和区域划分方法的有效性和准确性，在IEEE39输电网系统验证了所提关键节点辨识方法的普适性和优越性。

关键词：关键节点辨识 PageRank算法区域划分衍生网络

基于最优动态功率补偿的先进绝热压缩空气储能一次调频控制策略

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高电压技术 2024年第6期50卷 2433-2441,I0001页

作者：崔森陈来军陈思源孙正堂梅生伟清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

随着大规模新能源接入电网,新型电力系统“低惯量、弱支撑”特征凸显,电网频率调节资源日益稀缺,系统频率稳定问题愈发严峻。先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage,AA-CAES)具有容量大、寿命长等优... 详细信息

随着大规模新能源接入电网,新型电力系统“低惯量、弱支撑”特征凸显,电网频率调节资源日益稀缺,系统频率稳定问题愈发严峻。先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage,AA-CAES)具有容量大、寿命长等优势而受到广泛关注,但由于其储能和释能过程涉及气-热动态耦合过程,调频特性较为复杂,调频潜力还有待挖掘。因此,首先建立AA-CAES系统全工况动态仿真模型,进而基于期望频率动态曲线设计AA-CAES系统调频传递函数,优化目标传递函数关键参数,实现AA-CAES最小动态功率补偿下满足系统频率调节需求。最后通过仿真实验,验证了所提控制策略可优化AA-CAES调频容量的同时减小系统的稳态频率偏差与频率超调量,显著改善频率响应特性,为建设电网友好型AA-CAES电站提供技术支撑。

关键词：先进绝热压缩空气储能全工况动态建模功率补偿期望曲线频率调节调频容量

面向波浪发电优化控制的开关磁阻发电机四象限推力分配策略

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电工技术学报 2024年第12期39卷 3670-3678页

作者：林泽川黄宣睿肖曦清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

直线开关磁阻发电机(LSRG)由于其成本低、可靠性高,十分适合直驱式波浪发电的应用场合。为了提升波浪能的捕获效率,波浪发电装置需要采取优化控制策略来主动地改变浮体-波浪间的相互作用,此类策略要求电机在全部四个象限下具备推力指令... 详细信息

直线开关磁阻发电机(LSRG)由于其成本低、可靠性高,十分适合直驱式波浪发电的应用场合。为了提升波浪能的捕获效率,波浪发电装置需要采取优化控制策略来主动地改变浮体-波浪间的相互作用,此类策略要求电机在全部四个象限下具备推力指令跟踪的功能。然而,现有的波浪发电LSRG往往工作在固定开通-关断角的模式下,无法满足这一要求。为此,该文提出一种基于优化推力分配函数的LSRG控制方案,以使电机在四象限下以最小的推力波动实现推力指令跟踪。提出考虑直流电压受限这一约束条件的优化推力分配函数,并进一步讨论其在四象限下的实现方案。搭建LSRG-永磁同步电机对拖实验平台以模拟实际波浪发电工况,在恒定速度、阻尼控制和谐振控制的运行条件下,验证了所提出控制方案的有效性。

关键词：波浪发电直线开关磁阻发电机推力波动抑制

基于单级多电平开关变流的超大容量海上风电变流器

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电力自动化设备 2024年第8期44卷 45-53,61页

作者：宋强王云飞赵彪余占清刘文华曾嵘清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

海上风机正向超大容量方向发展,基于较低电平数目变流技术的风电变流器在电压、容量等级的提升方面受到限制。提出了基于单级多电平开关变流的超大容量海上风电变流器方案,采用直流电压可大范围调节的宽直流电压模块化多电平变流器(MMC)... 详细信息

海上风机正向超大容量方向发展,基于较低电平数目变流技术的风电变流器在电压、容量等级的提升方面受到限制。提出了基于单级多电平开关变流的超大容量海上风电变流器方案,采用直流电压可大范围调节的宽直流电压模块化多电平变流器(MMC),在单级多电平变流器中实现DC/DC和DC/AC两级变换功能。基于风电变流器的单向功率传输特性,采用单向电流型宽直流电压MMC优化开关器件用量,并基于负电平利用优化调制比大幅降低MMC的子模块电容用量。所提出的方案不仅具有电压与容量等级高、功率损耗低、谐波含量低的优势,还能最大限度降低开关器件和电容的用量。与现有风电变流器方案进行对比,结果表明所提方案在经济性、运行性能等方面具有显著优势。通过仿真验证了所提方案拓扑结构和控制策略的可行性和有效性。

关键词：海上风电变流器模块化多电平变流器变流器拓扑宽直流电压超大容量

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基于负荷台阶的工业需求响应用户优选方法

中国电力 2024年第1期57卷 18-29页

作者：苏湘波吕睿可郭鸿业陈启鑫清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

在未来高比例新能源渗透下,供需平衡不确定性逐步增加,需求响应是通过挖掘用户侧灵活性资源保障系统电力电量平衡的重要手段。在电力部门进行需求响应工作时,需要使用历史数据来初步评估负荷响应潜力,以便选择潜力高的用户并展开动员工... 详细信息

在未来高比例新能源渗透下,供需平衡不确定性逐步增加,需求响应是通过挖掘用户侧灵活性资源保障系统电力电量平衡的重要手段。在电力部门进行需求响应工作时,需要使用历史数据来初步评估负荷响应潜力,以便选择潜力高的用户并展开动员工作。面向表征工业用户用能特点的负荷台阶,对其进行了定义并给出了数学表达,进而提出了基于负荷台阶的工业需求响应用户优选方法。首先,构建了基于负荷台阶的工业用户多时间尺度需求响应潜力指标体系;然后,构建了需求响应用户优选模型,实现对不同用户响应潜力的初评估,并利用k-means算法和近邻传播算法进行群体划分,在不同时间尺度对用户进行优选;最后,基于水泥、造纸等4个行业的多个工业用户实际负荷数据进行算例分析,呈现了所提方法下工业需求响应的用户优选结果。

关键词：工业需求响应负荷台阶效应潜力评估用户优选