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基于DH标定的机器人正向运动学形式化验证

软件学报 2024年第9期35卷 4160-4178页

作者：谢果君杨焕焕石正璞陈钢南京航空航天大学计算机科学与技术学院江苏南京211106 国防科技大学计算机学院湖南长沙410073

DH坐标系在机器人运动学分析中发挥着重要的作用.在基于DH坐标系构建的机器人控制系统中,机器人结构的复杂性使得构建安全的控制系统成为一个难题,仅依靠人工方法可能导致系统漏洞和安全风险,从而危及机器人的安全.形式化方法通过演绎... 详细信息

DH坐标系在机器人运动学分析中发挥着重要的作用.在基于DH坐标系构建的机器人控制系统中,机器人结构的复杂性使得构建安全的控制系统成为一个难题,仅依靠人工方法可能导致系统漏洞和安全风险,从而危及机器人的安全.形式化方法通过演绎推理与代码抽取实现了对软硬件系统的设计、开发及验证.基于此,设计基于DH标定的机器人正向运动学的形式化验证框架.在Coq中构建机器人运动理论的形式化证明,并验证控制算法的正确性以确保机器人的运动安全.首先,对DH坐标系进行形式化建模,构建相邻坐标系间转换矩阵的形式化定义,并验证该转换矩阵与复合螺旋运动的等价性;其次,构建机械臂正向运动学的形式化定义,并对机械臂运动的可分解性进行形式化验证;再次,对工业机器人中常见连杆结构及机器人进行形式化建模,并完成正向运动学的形式化验证;最后,实现Coq到OCaml的代码抽取,并对抽取的代码进行分析与验证.

关键词：机器人运动学形式化验证 DH坐标系代码自动生成

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一种面向异构片上系统的调试器框架

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第6期51卷 119-127页

作者：唐俊龙李奕成邹望辉时洋长沙理工大学物理与电子科学学院湖南长沙410114 国防科技大学计算机学院湖南长沙410073

异构片上系统具有定制化满足应用的特异性需求特点,成为多个领域内的主流解决方案.但用户在异构片上系统上进行开发需要面对多种计算资源带来的程序错误,而不同异构片上系统构建统一的调试器框架也面临巨大的挑战.针对上述问题,本文提... 详细信息

异构片上系统具有定制化满足应用的特异性需求特点,成为多个领域内的主流解决方案.但用户在异构片上系统上进行开发需要面对多种计算资源带来的程序错误,而不同异构片上系统构建统一的调试器框架也面临巨大的挑战.针对上述问题,本文提出了一种面向异构片上系统的调试器框架,该调试器框架设计了异构处理器调试器框架通用接口,开发者可以通过框架功能接口快速构建异构调试器.该框架功能丰富,通过线程切换实现了对异构多核程序的调试,也实现了异构程序性能分析等功能.该框架生成的调试器与传统硬件调试器相比,加载异构程序速度快,是读内存速率的5.5倍,是写内存速率的16.5倍,调试速度大大提高.

关键词：异构片上系统调试器异构调试多核调试性能分析

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面向结构矩阵的可扩展并行矩阵乘算法框架

计算机工程与科学 2024年第9期46卷 1529-1538页

作者：李胜国廖霞于恒彪黄春姜浩逯喜燕王华林成礼智国防科技大学计算机学院湖南长沙410073 清华大学计算机科学与技术系北京100084 国防科技大学理学院湖南长沙410073

结构矩阵在科学计算和工程应用中具有重要作用,例如Cauchy、Toeplitz、Vandermonde和Hankel矩阵等。虽然这些矩阵都是稠密的,但只需要O(n)个参数(生成元)就可以表示,其中n为矩阵的维数。提出了面向结构矩阵的可扩展并行矩阵乘算法框架,... 详细信息

结构矩阵在科学计算和工程应用中具有重要作用,例如Cauchy、Toeplitz、Vandermonde和Hankel矩阵等。虽然这些矩阵都是稠密的,但只需要O(n)个参数(生成元)就可以表示,其中n为矩阵的维数。提出了面向结构矩阵的可扩展并行矩阵乘算法框架,利用矩阵生成元显式地构造各进程的局部矩阵块,从而减少通信开销;同时利用矩阵块的数值低秩性,进一步降低计算开销。因此,该算法框架可同时降低计算量和通信量,适用于Cannon、Fox和PUMMA等矩阵乘算法。在天河2巨型机上进行了大量的数值测试,测试结果表明,该算法可获得相对ScaLAPACK中的PDGEMM函数的8.96倍加速。

关键词：结构矩阵矩阵乘法 FFT Cauchy矩阵 Toeplitz矩阵分布式并行

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面向机器人系统的虚实迁移强化学习综述

软件学报 2024年第2期35卷 711-738页

作者：林谦余超伍夏威董银昭徐昕张强郭宪中山大学计算机学院广东广州510006 香港大学机械工程系中国香港999077 国防科技大学智能科学学院湖南长沙410073 大连理工大学计算机科学与技术学院辽宁大连116081 南开大学人工智能学院天津300350

近年来,基于环境交互的强化学习方法在机器人相关应用领域取得巨大成功,为机器人行为控制策略优化提供一个现实可行的解决方案.但在真实世界中收集交互样本存在高成本以及低效率等问题,因此仿真环境被广泛应用于机器人强化学习训练过程... 详细信息

近年来,基于环境交互的强化学习方法在机器人相关应用领域取得巨大成功,为机器人行为控制策略优化提供一个现实可行的解决方案.但在真实世界中收集交互样本存在高成本以及低效率等问题,因此仿真环境被广泛应用于机器人强化学习训练过程中.通过在虚拟仿真环境中以较低成本获取大量训练样本进行策略训练,并将学习策略迁移至真实环境,能有效缓解真实机器人训练中存在的安全性、可靠性以及实时性等问题.然而,由于仿真环境与真实环境存在差异,仿真环境中训练得到的策略直接迁移到真实机器人往往难以获得理想的性能表现.针对这一问题,虚实迁移强化学习方法被提出用以缩小环境差异,进而实现有效的策略迁移.按照迁移强化学习过程中信息的流动方向和智能化方法作用的不同对象,提出一个虚实迁移强化学习系统的流程框架,并基于此框架将现有相关工作分为3大类:基于真实环境的模型优化方法、基于仿真环境的知识迁移方法、基于虚实环境的策略迭代提升方法,并对每一分类中的代表技术与关联工作进行阐述.最后,讨论虚实迁移强化学习研究领域面临的机遇和挑战.

关键词：强化学习迁移学习虚实迁移现实差距机器人控制

基于安全性的电动垂直起降飞行器飞控系统架构设计

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重庆大学学报 2024年第5期47卷 67-75页

作者：刘巨江谭郁松国防科技大学计算机学院长沙410073 广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院广州511434

飞行控制系统作为电动垂直起降(electric vertical take-off and landing,eVTOL)飞行器的关键机载系统,需要具备和民机同样的安全性。为了设计满足eVTOL飞行器需求的飞控系统架构,根据适航规章梳理了安全性要求,并基于安全性要求介绍了e... 详细信息

飞行控制系统作为电动垂直起降(electric vertical take-off and landing,eVTOL)飞行器的关键机载系统,需要具备和民机同样的安全性。为了设计满足eVTOL飞行器需求的飞控系统架构,根据适航规章梳理了安全性要求,并基于安全性要求介绍了eVTOL飞行器飞控系统飞控计算机、传感器和作动器余度设计技术,设计了一种基于安全性考虑的eVTOL飞行器飞控系统架构;分析了eVTOL飞行器旋翼构型下的典型功能危险,并采用故障树进行了安全性分析。结果表明,设计的飞控系统架构的典型功能危险能够满足失效概率的要求。

关键词：电动垂直起降飞行器飞控系统安全性分析架构设计

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基于代数粒的聚类方法

计算机工程与科学 2024年第1期46卷 150-158页

作者：肖振国陈林书孙少杰梅本霞柳媛慧赵磊湖南科技大学计算机科学与工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学外国语学院湖南湘潭411201 湖南警察学院信息技术(网监)系湖南长沙410138

聚类,是机器学习的主要任务之一,也是粒计算理论的核心任务,即信息粒化。目前,基于粒计算的聚类算法中,大多数只基于粒属性进行聚类,而没有考虑粒结构,尤其是在代数结构应用广泛的信息领域。从粒计算的角度,提出一种基于代数粒的聚类方... 详细信息

聚类,是机器学习的主要任务之一,也是粒计算理论的核心任务,即信息粒化。目前,基于粒计算的聚类算法中,大多数只基于粒属性进行聚类,而没有考虑粒结构,尤其是在代数结构应用广泛的信息领域。从粒计算的角度,提出一种基于代数粒的聚类方法。基于二元代数运算定义代数粒;提出一种基于代数粒的聚类方法,通过粒集的同余划分和粒结构的同态映射进行粒度聚类;将提出的聚类方法与容差邻域模型和商空间模型进行对比分析。结果表明,该新型方法具有更好的结构完备性和应用鲁棒性。基于代数粒的聚类方法从结构上丰富和扩展了粒度计算理论,为粒计算与机器学习的融合研究提供了理论依据。

关键词：粒计算聚类粒化粗糙集商空间模型

推动国家资助科研项目成果开源开放的国际经验借鉴及思考

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中国科学院院刊 2024年第1期39卷 152-162页

作者：隆云滔王哲许哲平王涛包云岗武延军朱其罡顾荣中国科学院科技战略咨询研究院北京100190 清华大学公共管理学院北京100084 中国科学院文献情报中心北京100190 中国科学院大学经济与管理学院信息资源管理系北京100190 国防科技大学计算机学院长沙410073 中国科学院计算技术研究所北京100190 中国科学院软件研究所北京100190 开放原子开源基金会北京100176 计算机软件新技术全国重点实验室(南京大学) 南京210023

数字经济时代,开源创新活动已成为从源头上激发创新活力的动力之源,正在成为数字公共产品高质量供给的重要来源。文章着眼于推动国家资助科研项目成果开源开放的重要性,总结全球主要国家地区对国家财政资助科研项目成果开源开放的实践... 详细信息

数字经济时代,开源创新活动已成为从源头上激发创新活力的动力之源,正在成为数字公共产品高质量供给的重要来源。文章着眼于推动国家资助科研项目成果开源开放的重要性,总结全球主要国家地区对国家财政资助科研项目成果开源开放的实践经验与政策举措,分析我国在推进政府资助科技项目成果开源开放的挑战。在此基础上,提出促进我国构建科技成果开源开放机制的建议。

关键词：国家资助科技项目开源创新数字公共产品科技成果

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基于术语词典的中医医案实体抽取研究

湖南中医药大学学报 2024年第6期44卷 1110-1116页

作者：张伦伦任高邹北骥刘青萍湖南中医药大学信息科学与工程学院湖南长沙410208 中南大学计算机学院湖南长沙410083

目的针对中医医案开展症状、病因病机、治法、用药、处方、取穴6类实体的抽取研究,为中医医案知识图谱构建和中医智能辅助诊疗提供基础。方法根据中医医案文本的特点,提出一个可以动态更新的术语词典方法用于分词,并在中医脑系疾病医案... 详细信息

目的针对中医医案开展症状、病因病机、治法、用药、处方、取穴6类实体的抽取研究,为中医医案知识图谱构建和中医智能辅助诊疗提供基础。方法根据中医医案文本的特点,提出一个可以动态更新的术语词典方法用于分词,并在中医脑系疾病医案和ChineseBLUE/cEHRNER、ChineseBLUE/cMedQANER、CBLUE/CMeEE 3个公开数据集上验证该方法的有效性。结果使用术语词典的模型在准确率、精确率、召回率和F1值上均高于未使用术语词典的模型,在测试集和验证集上,F1值分别为92.07%和93.04%。结论融合动态更新的术语词典分词方法的模型,能够增强中医领域特定术语和新实体的识别能力,提高中医医案关键信息识别的准确率,推进中医药知识的传承与发展。

关键词：中医医案脑系疾病术语词典实体抽取 IDCNN-CRF模型

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基于行为的动态负载分配算法

软件学报 1999年第5期10卷 483-488页

作者：王勇军王意洁李思昆胡守仁长沙工学院计算机系

将复杂行为引入共享虚拟环境，提出了一个基于行为的动态负载分配算法．该算法综合考虑了结点的处理能力、网络通信能力以及行为计算的特性，能有效地调节系统负载，在提高用户实时交互能力的前提下，尽量保持行为的真实感．

关键词：共享虚拟环境行为建模负载分配算法虚拟现实