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一种面向联邦学习对抗攻击的选择性防御策略

电子与信息学报 2024年第3期46卷 1119-1127页

作者：陈卓江辉周杨重庆理工大学计算机科学与工程学院重庆400054 奥本大学计算机科学与软件工程学院美国阿拉巴马州奥本市36849

联邦学习(FL)基于终端本地的学习以及终端与服务器之间持续地模型参数交互完成模型训练,有效地解决了集中式机器学习模型存在的数据泄露和隐私风险。但由于参与联邦学习的多个恶意终端能够在进行本地学习的过程中通过输入微小扰动即可... 详细信息

联邦学习(FL)基于终端本地的学习以及终端与服务器之间持续地模型参数交互完成模型训练,有效地解决了集中式机器学习模型存在的数据泄露和隐私风险。但由于参与联邦学习的多个恶意终端能够在进行本地学习的过程中通过输入微小扰动即可实现对抗性攻击,并进而导致全局模型输出不正确的结果。该文提出一种有效的联邦防御策略-SelectiveFL,该策略首先建立起一个选择性联邦防御框架,然后通过在终端进行对抗性训练提取攻击特性的基础上,在服务器端对上传的本地模型更新的同时根据攻击特性进行选择性聚合,最终得到多个适应性的防御模型。该文在多个具有代表性的基准数据集上评估了所提出的防御方法。实验结果表明,与已有研究工作相比能够提升模型准确率提高了2%~11%。

关键词：联邦学习对抗性攻击防御机制对抗性训练

基于双参考帧的多源着色结果融合的视频着色方法

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第1期54卷 183-191页

作者：孟桦唐金辉代龙泉南京理工大学计算机科学与工程学院南京210094

对黑白视频着色时,为了更好地利用参考帧信息,提出一种基于双参考帧的多源着色结果融合的着色方法.首先,采用硬注意力融合子模块融合双参考帧提供的颜色信息,以防止双帧语义匹配模块着色时不合理参考信息导致的颜色模糊问题.然后,使用... 详细信息

对黑白视频着色时,为了更好地利用参考帧信息,提出一种基于双参考帧的多源着色结果融合的着色方法.首先,采用硬注意力融合子模块融合双参考帧提供的颜色信息,以防止双帧语义匹配模块着色时不合理参考信息导致的颜色模糊问题.然后,使用多源着色结果融合模块融合通过双帧光流传播模块、双帧语义匹配模块以及遮挡信息得到的着色结果,进而产生更优质的着色结果.实验结果表明,该方法在Davis30测试集上的峰值信噪比(PSNR)、结构相似性(SSIM)和颜色分布一致性指数(CDC)分别为37.36 dB、0.980 5、0.003 748,说明该方法能够通过多种融合方式充分利用双参考帧的信息为灰度帧着色,并生成美观且具有较好时间一致性的着色结果.

关键词：融合双参考帧视频着色遮挡

边缘计算环境中基于规划图的服务组合修复方法

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控制与决策 2024年第7期39卷 2438-2446页

作者：高志浩李静祝铭刘彤阳鲁瑞山东理工大学计算机科学与技术学院山东淄博255000 澳大利亚国立大学工程与计算机科学学院堪培拉2601

在云计算和边缘计算环境中,通过提取和组合可用的服务以满足用户需求已成为常见的做法.然而,当前的方法难以应对由于用户需求变化或外部环境变动导致的组合失效问题.为了应对这一挑战,提出一种边缘计算环境中基于规划图的服务组合及其... 详细信息

在云计算和边缘计算环境中,通过提取和组合可用的服务以满足用户需求已成为常见的做法.然而,当前的方法难以应对由于用户需求变化或外部环境变动导致的组合失效问题.为了应对这一挑战,提出一种边缘计算环境中基于规划图的服务组合及其修复方法.首先,结合移动路径模型和规划图方法完成服务组合过程,通过规划图的构建可以有效地评估和选择适合用户需求的服务组合.当服务集合发生变化或用户目标更改时,能够在现有的规划图基础上生成新的解决方案,以满足用户的需求.这种修复方法能够实时适应云边环境中的变化,提高系统的灵活性和可靠性.经过实验测试发现,所提出的修复方法相较于重新规划具有更好的性能表现,并验证了修复方法在组合失效问题上的有效性和实用性.

关键词：服务组合规划图服务组合修复边缘计算服务质量服务时延

基于多方向自适应感知网络的高光谱遥感图像分类

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遥感学报 2024年第1期28卷 168-186页

作者：刘倩吴泽彬徐洋郑鹏郑尚东韦志辉南京理工大学计算机科学与工程学院南京210014

高光谱遥感能够同步获取目标场景的光谱数据和空间图像,满足对目标物体成分组成和形貌特征的探测需求,已被广泛应用于精准农业、地质勘察、环境监测和生物医学等领域。近几年,得益于优秀的空谱信息表征能力,基于卷积神经网络的高光谱图... 详细信息

高光谱遥感能够同步获取目标场景的光谱数据和空间图像,满足对目标物体成分组成和形貌特征的探测需求,已被广泛应用于精准农业、地质勘察、环境监测和生物医学等领域。近几年,得益于优秀的空谱信息表征能力,基于卷积神经网络的高光谱图像分类方法取得了优于传统方法的分类精度。然而,基于一定规则和固定方形窗口的卷积运算无法满足不同对象、不同分布的空谱特征提取需求,当像素位于类别边缘时该模式无法避免其他类别的无关信息,导致类别间的信息扩散以及跨类别像素的误分和错分。针对上述问题,本文提出了一种基于多方向自适应感知的高光谱图像空谱联合分类方法,并通过联合不同邻域范围的空谱上下文信息来改善模型的局部空谱建模能力。具体研究过程如下:首先,将常规卷积网络的全窗口滤波器拆分为不同方向的半窗滤波器,从而设计出侧窗卷积以捕捉具有方向性的空谱特征;然后,在此基础上进一步将不同方向的侧窗滤波核整合到统一的卷积架构中构造空谱分离多方向卷积,并设计方向自适应感知模块,以密集连接构建基于高光谱图像的多方向自适应感知分类网络,赋予模型自适应学习多种空谱结构特征的能力,弥补常规卷积和侧窗卷积只能建模单一方向空谱关系的不足,提升模型对复杂空谱结构的刻画能力。在3个公开数据集上的实验结果表明,本文提出的多方向自适应感知分类方法较常规卷积方法具有更优的分类性能,能增强边缘样本的表征准确性,改善分类中的边缘混淆现象。

关键词：遥感高光谱图像深度学习多方向自适应感知空谱结构建模空谱联合分类

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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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具有空间-通道重构卷积模块的肺音分类模型

南方医科大学学报 2024年第9期44卷 1720-1728页

作者：叶娜吴辰文蒋佳霖兰州交通大学电子与信息工程学院计算机科学与技术系甘肃兰州730070

目的探究肺音数据的准确识别及分类。方法本文提出了一种结合空间-通道重构卷积(SCConv)模块的卷积网络架构以及双可调Q因子小波变换(DTQWT)与三重Wigner-Ville变换(WVT)结合的肺音特征提取方法,通过自适应地聚焦于重要的通道和空间特征... 详细信息

目的探究肺音数据的准确识别及分类。方法本文提出了一种结合空间-通道重构卷积(SCConv)模块的卷积网络架构以及双可调Q因子小波变换(DTQWT)与三重Wigner-Ville变换(WVT)结合的肺音特征提取方法,通过自适应地聚焦于重要的通道和空间特征,提高模型对肺音关键特征的捕捉能力。基于ICBHI2017数据集,进行正常音、哮鸣音、爆裂音、哮鸣音和爆裂音结合的分类。结果方法在分类的准确率、敏感性、特异性以及F1分数上分别达到85.68%、93.55%、86.79%、90.51%。结论所提方法在ICBHI 2017肺音数据库上取得了优异的性能,特别是在区分正常肺音和异常肺音方面。

关键词：肺音分类卷积神经网络空间-通道重构卷积双可调Q因子小波变换三重Wigner-Ville变换

基于注意力机制的自适应图卷积三维点云识别算法

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东北大学学报（自然科学版） 2024年第6期45卷 786-792页

作者：马原佘黎煌李佳蔚鲍喜荣东北大学计算机科学与工程学院辽宁沈阳110169

为了更好地捕捉三维点云的局部几何结构信息,提出了一种基于注意力机制的自适应图卷积三维点云识别算法.为了解决固定卷积核忽略特征的缺点,首先通过图结构特征动态学习自适应卷积核;其次为了提高模型对局部几何结构的建模能力,通过向... 详细信息

为了更好地捕捉三维点云的局部几何结构信息,提出了一种基于注意力机制的自适应图卷积三维点云识别算法.为了解决固定卷积核忽略特征的缺点,首先通过图结构特征动态学习自适应卷积核;其次为了提高模型对局部几何结构的建模能力,通过向量注意力机制自适应地调整卷积核的权重分配;而后使用点云的位置特征构建图,并利用自适应卷积核来对新构建的图结构特征进行卷积操作;最后通过池化得到新的点云特征.实验结果表明,相较之前的点云卷积算法,所提算法在采样点较少时仍可以很好地提取局部几何结构信息并在分类任务上取得较高精度.所提算法在ModelNet40,ScanObjectNN和ShapeNetPart数据集上的效果对比目前的点云分类和分割方法具有一定的优势.

关键词：三维点云注意力机制自适应图卷积动态学习

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沉浸式视频编码技术综述

电子与信息学报 2024年第2期46卷 602-614页

作者：曾焕强孔庆玮陈婧朱建清施一帆侯军辉华侨大学信息科学与工程学院厦门361021 华侨大学工学院泉州362021 香港城市大学计算机科学系中国香港999077

随着虚拟现实、增强现实等沉浸式媒体技术的发展,沉浸式视频的表示、存储、传输和显示等各个环节都受到了科研及产业界的广泛关注。沉浸式视频更复杂的视频特性和庞大的数据量,对传统视频编码技术提出了挑战,新的编码技术应运而生。该... 详细信息

随着虚拟现实、增强现实等沉浸式媒体技术的发展,沉浸式视频的表示、存储、传输和显示等各个环节都受到了科研及产业界的广泛关注。沉浸式视频更复杂的视频特性和庞大的数据量,对传统视频编码技术提出了挑战,新的编码技术应运而生。该文从视频自由度(DoF)出发,分别从3DoF和6DoF两个方面介绍沉浸式视频编码技术的最新成果。3DoF视频相关编码技术包括投影模型、运动估计模型和3DoF视频编码标准。6DoF视频相关编码技术包括视频表示形式、虚拟视点合成技术、6DoF视频编码技术及运动图像专家组沉浸式视频(MPEG,MIV)编码标准。最后,对沉浸式视频及其编码技术的发展进行总结和展望。

关键词：视频编码沉浸式视频全景视频自由视点视频

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高低阶耦合网络的鲁棒性研究

复杂系统与复杂性科学 2024年第3期 17-22+29页

作者：张成军姚辉雷毅夏登辉李琪沈鑫禹钱铭余文斌南京信息工程大学计算机与软件系

为了深入理解现实网络系统中的相互依赖关系，解决复杂网络及其高阶网络面临的级联故障问题。提出了一种高低阶耦合网络模型，该模型用于描述复杂网络(低阶网络)及其高阶组织(高阶网络)之间的相互依赖。通过对高低阶耦合网络进行随机攻... 详细信息

为了深入理解现实网络系统中的相互依赖关系，解决复杂网络及其高阶网络面临的级联故障问题。提出了一种高低阶耦合网络模型，该模型用于描述复杂网络(低阶网络)及其高阶组织(高阶网络)之间的相互依赖。通过对高低阶耦合网络进行随机攻击来分析其脆弱性。研究表明，与单独的低阶网络相比，高低阶耦合网络在面对随机攻击时表现出更高的脆弱性。这一结果强调了在设计和管理复杂网络系统时考虑高低阶网络相互依赖关系的重要性，尤其是在防止级联故障时需要特别关注这些相互依赖结构的脆弱性。

关键词：高阶网络相互依赖网络级联失效鲁棒性