2021年 第47卷 第4期
2021, 47(4): 715-729.
doi: 10.16383/j.aas.c210018
摘要:
数字货币(Digital currency)作为区块链技术迄今为止最典型也最成功的应用, 得益于区块链分布式共识与去中心化信任的技术优势, 也促使了区块链技术与经济活动的深度融合, 并由此改变了数字社会的组织方式. 近年来, 无论是在基础理论研究方面, 还是在实践应用发展方面, 数字货币均呈现出了蓬勃向上的态势. 本文从技术创新、机制设计以及风险监管三个角度梳理了数字货币的主要研究问题, 详细阐述了基础支撑技术、隐私保护技术、共识机制、激励机制、币值机制、发行机制、风险分析、监管考量等方面的研究...
数字货币(Digital currency)作为区块链技术迄今为止最典型也最成功的应用, 得益于区块链分布式共识与去中心化信任的技术优势, 也促使了区块链技术与经济活动的深度融合, 并由此改变了数字社会的组织方式. 近年来, 无论是在基础理论研究方面, 还是在实践应用发展方面, 数字货币均呈现出了蓬勃向上的态势. 本文从技术创新、机制设计以及风险监管三个角度梳理了数字货币的主要研究问题, 详细阐述了基础支撑技术、隐私保护技术、共识机制、激励机制、币值机制、发行机制、风险分析、监管考量等方面的研究...
2021, 47(4): 730-746.
doi: 10.16383/j.aas.c190051
摘要:
核自适应滤波器(Kernel adaptive filter, KAF)是时间序列在线预测的重点研究领域之一, 本文对核自适应滤波器的最新进展及未来研究方向进行了分析和总结. 基于核自适应滤波器的时间序列在线预测方法, 能较好地解决预测、跟踪问题. 本文首先概述了三类核自适应滤波器的基本模型, 包括核最小均方算法、核递归最小二乘算法和核仿射投影算法(Kernel affine projection algorithm, KAPA). 在此基础上, 从核自适应滤波器在线预测的内容和机理入手, 综述...
核自适应滤波器(Kernel adaptive filter, KAF)是时间序列在线预测的重点研究领域之一, 本文对核自适应滤波器的最新进展及未来研究方向进行了分析和总结. 基于核自适应滤波器的时间序列在线预测方法, 能较好地解决预测、跟踪问题. 本文首先概述了三类核自适应滤波器的基本模型, 包括核最小均方算法、核递归最小二乘算法和核仿射投影算法(Kernel affine projection algorithm, KAPA). 在此基础上, 从核自适应滤波器在线预测的内容和机理入手, 综述...
2021, 47(4): 747-764.
doi: 10.16383/j.aas.c180662
摘要:
早期筛查和及时治疗是控制乳腺癌死亡率最为有效的方法.乳腺X线摄影检查作为医学界公认的最有效的早期乳腺癌筛检工具, 可以很好地反映出乳腺存在的异常情况.在临床应用中, 乳腺癌的X线摄影直接征象为钙化和肿块, 对乳腺X线摄影中钙化点的检测技术已经相当的成熟, 但对肿块区域的检测和分类依旧是一项具有挑战性的任务. 因此, 本文对近几年提出的基于全乳腺X线摄影的肿块检测方法进行简要综述, 分别从基于传统的乳腺肿块检测与分割方法和基于深度学习的乳腺肿块检测方法进行介绍, 并讨论了乳腺X线摄影中肿块检测未来...
早期筛查和及时治疗是控制乳腺癌死亡率最为有效的方法.乳腺X线摄影检查作为医学界公认的最有效的早期乳腺癌筛检工具, 可以很好地反映出乳腺存在的异常情况.在临床应用中, 乳腺癌的X线摄影直接征象为钙化和肿块, 对乳腺X线摄影中钙化点的检测技术已经相当的成熟, 但对肿块区域的检测和分类依旧是一项具有挑战性的任务. 因此, 本文对近几年提出的基于全乳腺X线摄影的肿块检测方法进行简要综述, 分别从基于传统的乳腺肿块检测与分割方法和基于深度学习的乳腺肿块检测方法进行介绍, 并讨论了乳腺X线摄影中肿块检测未来...
2021, 47(4): 765-779.
doi: 10.16383/j.aas.c200691
摘要:
忆阻器(Memristor)是一种无源的二端电子元件, 同时也是一种纳米级元件, 具有低能耗、高存储、小体积和非易失性等特点. 作为一种新型的存储器件, 忆阻器的研制, 有望使计算机实现人脑特有的信息存储与信息处理一体化的功能, 打破目前冯·诺伊曼(Von Neumann)计算机架构, 为下一代计算机的研制提供一种全新的架构. 鉴于忆阻器与生物神经元突触具有十分相似的功能, 使忆阻器得以充当人工神经元的突触, 建立起一种基于忆阻器的人工神经网络即忆阻神经网络. 忆阻器的问世, 为人工神经网络从电...
忆阻器(Memristor)是一种无源的二端电子元件, 同时也是一种纳米级元件, 具有低能耗、高存储、小体积和非易失性等特点. 作为一种新型的存储器件, 忆阻器的研制, 有望使计算机实现人脑特有的信息存储与信息处理一体化的功能, 打破目前冯·诺伊曼(Von Neumann)计算机架构, 为下一代计算机的研制提供一种全新的架构. 鉴于忆阻器与生物神经元突触具有十分相似的功能, 使忆阻器得以充当人工神经元的突触, 建立起一种基于忆阻器的人工神经网络即忆阻神经网络. 忆阻器的问世, 为人工神经网络从电...
2021, 47(4): 780-790.
doi: 10.16383/j.aas.c180718
摘要:
在描述实际系统的非线性和时变特性方面, 线性参数变化(Linear parameter varying, LPV)模型有着巨大的优越性, 对于使用一些成熟的线性系统控制理论来解决非线性系统的控制问题, 提供了良好的手段.文章对LPV系统的模型结构和建模方法, 模型参数辨识方法, 控制方法以及应用领域等方面的近几年的研究成果, 做了比较全面的总结和概括, 最后对LPV系统建模和控制的未来研究方向进行了展望.
在描述实际系统的非线性和时变特性方面, 线性参数变化(Linear parameter varying, LPV)模型有着巨大的优越性, 对于使用一些成熟的线性系统控制理论来解决非线性系统的控制问题, 提供了良好的手段.文章对LPV系统的模型结构和建模方法, 模型参数辨识方法, 控制方法以及应用领域等方面的近几年的研究成果, 做了比较全面的总结和概括, 最后对LPV系统建模和控制的未来研究方向进行了展望.
2021, 47(4): 791-800.
doi: 10.16383/j.aas.c200443
摘要:
甲骨文字图像可以分为拓片甲骨文字与临摹甲骨文字两类. 拓片甲骨文字图像是从龟甲、兽骨等载体上获取的原始拓片图像, 临摹甲骨文字图像是经过专家手工书写得到的高清图像. 拓片甲骨文字样本难以获得, 而临摹文字样本相对容易获得. 为了提高拓片甲骨文字识别的性能, 本文提出一种基于跨模态深度度量学习的甲骨文字识别方法, 通过对临摹甲骨文字和拓片甲骨文字进行共享特征空间建模和最近邻分类, 实现了拓片甲骨文字的跨模态识别. 实验结果表明, 在拓片甲骨文字识别任务上, 本文提出的跨模态学习方法比单模态方法有明...
甲骨文字图像可以分为拓片甲骨文字与临摹甲骨文字两类. 拓片甲骨文字图像是从龟甲、兽骨等载体上获取的原始拓片图像, 临摹甲骨文字图像是经过专家手工书写得到的高清图像. 拓片甲骨文字样本难以获得, 而临摹文字样本相对容易获得. 为了提高拓片甲骨文字识别的性能, 本文提出一种基于跨模态深度度量学习的甲骨文字识别方法, 通过对临摹甲骨文字和拓片甲骨文字进行共享特征空间建模和最近邻分类, 实现了拓片甲骨文字的跨模态识别. 实验结果表明, 在拓片甲骨文字识别任务上, 本文提出的跨模态学习方法比单模态方法有明...
2021, 47(4): 801-812.
doi: 10.16383/j.aas.c200469
摘要:
为解决孪生网络跟踪器鲁棒性差的问题, 重新设计了孪生网络跟踪器的分类与回归分支, 提出一种基于像素上直接预测方式的高鲁棒性跟踪算法—无锚框全卷积孪生跟踪器(Anchor-free fully convolutional siamese tracker, AFST). 目前高性能的跟踪算法, 如SiamRPN、SiamRPN++、CRPN都是基于预定义的锚框进行分类和目标框回归. 与之相反, 提出的AFST则是直接在每个像素上进行分类和预测目标框. 通过去掉锚框, 大大简化了分类任务和回归任务的复...
为解决孪生网络跟踪器鲁棒性差的问题, 重新设计了孪生网络跟踪器的分类与回归分支, 提出一种基于像素上直接预测方式的高鲁棒性跟踪算法—无锚框全卷积孪生跟踪器(Anchor-free fully convolutional siamese tracker, AFST). 目前高性能的跟踪算法, 如SiamRPN、SiamRPN++、CRPN都是基于预定义的锚框进行分类和目标框回归. 与之相反, 提出的AFST则是直接在每个像素上进行分类和预测目标框. 通过去掉锚框, 大大简化了分类任务和回归任务的复...
2021, 47(4): 813-824.
doi: 10.16383/j.aas.c200276
摘要:
恶意生成的量测攻击信号是导致信息物理系统(Cyber-physical system, CPS)探测失效的主要原因, 如何有效削弱其影响是实现精准探测、跟踪与感知的关键问题. 分布式传感器网络(Distributed sensor network, DSN)依靠多传感器协作与并行处理突破单一监测节点的任务包线, 能够显著提升探测系统跟踪精度与可靠性. 首先, 依据压缩感知理论, 将单一节点的目标运动状态估计建模为一种基于l0范数最小化的稀疏优化问题, 采用正交匹配追踪法(Orthogonal m...
恶意生成的量测攻击信号是导致信息物理系统(Cyber-physical system, CPS)探测失效的主要原因, 如何有效削弱其影响是实现精准探测、跟踪与感知的关键问题. 分布式传感器网络(Distributed sensor network, DSN)依靠多传感器协作与并行处理突破单一监测节点的任务包线, 能够显著提升探测系统跟踪精度与可靠性. 首先, 依据压缩感知理论, 将单一节点的目标运动状态估计建模为一种基于l0范数最小化的稀疏优化问题, 采用正交匹配追踪法(Orthogonal m...
2021, 47(4): 825-838.
doi: 10.16383/j.aas.c180743
摘要:
主成分分析(Principal component analysis, PCA) 是处理高维数据的重要方法. 近年来, 基于各种范数的PCA模型得到广泛研究, 用以提高PCA对噪声的鲁棒性. 但是这些算法一方面没有考虑重建误差和投影数据描述方差之间的关系; 另一方面也缺少确定样本点可靠性(不确定性)的度量机制. 针对这些问题, 本文提出一种新的鲁棒PCA模型. 首先采用\begin{document}$L_{2, p}$\end{document}
主成分分析(Principal component analysis, PCA) 是处理高维数据的重要方法. 近年来, 基于各种范数的PCA模型得到广泛研究, 用以提高PCA对噪声的鲁棒性. 但是这些算法一方面没有考虑重建误差和投影数据描述方差之间的关系; 另一方面也缺少确定样本点可靠性(不确定性)的度量机制. 针对这些问题, 本文提出一种新的鲁棒PCA模型. 首先采用
2021, 47(4): 839-848.
doi: 10.16383/j.aas.c180683
摘要:
高炉雷达获取的料面信息是钢铁冶炼中布料控制的重要参数.但高炉内部环境复杂, 料面具有非均匀流态化特性, 传统信号处理方法难以准确稳定提取料面有效信息, 会导致高炉布料误操作.本文借鉴遥感SAR雷达成像原理, 设计了工业SAR扫描式雷达, 多倍增加料面采样点密度, 提出一种新的料面点云锐化成像算法. 分析了高炉雷达料面回波信号干扰信号特征, 从图像处理角度, 设计多级滤波器对2D频谱图进行去噪处理分离出一条带状的料面回波信号区域. 对料面距离估计问题, 基于克拉美罗下界(Cramer-Rao lo...
高炉雷达获取的料面信息是钢铁冶炼中布料控制的重要参数.但高炉内部环境复杂, 料面具有非均匀流态化特性, 传统信号处理方法难以准确稳定提取料面有效信息, 会导致高炉布料误操作.本文借鉴遥感SAR雷达成像原理, 设计了工业SAR扫描式雷达, 多倍增加料面采样点密度, 提出一种新的料面点云锐化成像算法. 分析了高炉雷达料面回波信号干扰信号特征, 从图像处理角度, 设计多级滤波器对2D频谱图进行去噪处理分离出一条带状的料面回波信号区域. 对料面距离估计问题, 基于克拉美罗下界(Cramer-Rao lo...
2021, 47(4): 849-863.
doi: 10.16383/j.aas.c200475
摘要:
工业过程的运行状态评价对保证产品质量及提升企业综合经济效益具有重要意义. 针对工业过程中存在强非线性、信息冗余以及不确定性因素影响而难以建立稳健可靠的运行状态评价模型问题, 提出一种基于综合经济指标驱动的稀疏降噪自编码器模型(Comprehensive economic index driven sparse denoising autoencoder, ISDAE)的复杂工业过程运行状态评价方法. 首先, 在SDAE (Sparse denoising autoencoder)模型中引入综合经...
工业过程的运行状态评价对保证产品质量及提升企业综合经济效益具有重要意义. 针对工业过程中存在强非线性、信息冗余以及不确定性因素影响而难以建立稳健可靠的运行状态评价模型问题, 提出一种基于综合经济指标驱动的稀疏降噪自编码器模型(Comprehensive economic index driven sparse denoising autoencoder, ISDAE)的复杂工业过程运行状态评价方法. 首先, 在SDAE (Sparse denoising autoencoder)模型中引入综合经...
2021, 47(4): 864-881.
doi: 10.16383/j.aas.c180680
摘要:
脑效应连接(Effective connectivity, EC)网络是人脑连接组研究中一项重要的研究课题, 识别脑效应连接网络已成为评价正常脑功能及其与神经退化疾病相关损伤的一种有效手段. 针对从功能性磁共振成像数据中进行脑效应连接网络的学习问题, 提出了一种将多源信息与蚁群优化过程相融合的学习方法. 新方法首先利用弥散张量成像数据获取感兴趣区域的结构约束信息, 并利用正相关的皮尔森信息来压缩蚁群搜索的空间, 以避免蚁群的许多不必要的搜索; 然后在蚁群随机搜索中通过将体素联合激活信息融合于启发...
脑效应连接(Effective connectivity, EC)网络是人脑连接组研究中一项重要的研究课题, 识别脑效应连接网络已成为评价正常脑功能及其与神经退化疾病相关损伤的一种有效手段. 针对从功能性磁共振成像数据中进行脑效应连接网络的学习问题, 提出了一种将多源信息与蚁群优化过程相融合的学习方法. 新方法首先利用弥散张量成像数据获取感兴趣区域的结构约束信息, 并利用正相关的皮尔森信息来压缩蚁群搜索的空间, 以避免蚁群的许多不必要的搜索; 然后在蚁群随机搜索中通过将体素联合激活信息融合于启发...
2021, 47(4): 882-890.
doi: 10.16383/j.aas.c180199
摘要:
为了减少所需采集的视频数据量, 基于图像绘制(Image-based rendering, IBR) 的前沿方法将稠密视点信息映射成压缩感知框架中的原始信号, 并将稀疏视点图像作为随机测量值, 但低维测量信号由所有稠密视点信息线性组合而成, 而稀疏视点图像仅仅来源于部分视点信息, 导致稀疏视点采集的图像与低维测量信号不一致. 本文提出利用间隔采样矩阵消除测量信号与稀疏视点图像位置之间的差异, 进而通过约束由测量矩阵和基函数构成的传感矩阵尽量满足有限等距性, 使得能够获得原始信号的唯一精确解. 仿...
为了减少所需采集的视频数据量, 基于图像绘制(Image-based rendering, IBR) 的前沿方法将稠密视点信息映射成压缩感知框架中的原始信号, 并将稀疏视点图像作为随机测量值, 但低维测量信号由所有稠密视点信息线性组合而成, 而稀疏视点图像仅仅来源于部分视点信息, 导致稀疏视点采集的图像与低维测量信号不一致. 本文提出利用间隔采样矩阵消除测量信号与稀疏视点图像位置之间的差异, 进而通过约束由测量矩阵和基函数构成的传感矩阵尽量满足有限等距性, 使得能够获得原始信号的唯一精确解. 仿...
2021, 47(4): 891-902.
doi: 10.16383/j.aas.c200754
摘要:
针对电熔镁炉异常工况识别任务, 在半监督学习框架下提出一种将电流与图像两类特征融合的解决方案. 主要贡献为: 使用多元图像分析(Multivariate image analysis, MIA)技术代替人眼, 更为准确客观地对镁炉火焰进行特征提取; 利用基于熵正则化(Entropy regularization, ER)的半监督学习框架, 同时使用具有强互补性的生产图像与电流数据进行工况分类, 从而弥补了基于单一特征分类的某些缺点; 采用交叉熵方法(Cross-entropy method, C...
针对电熔镁炉异常工况识别任务, 在半监督学习框架下提出一种将电流与图像两类特征融合的解决方案. 主要贡献为: 使用多元图像分析(Multivariate image analysis, MIA)技术代替人眼, 更为准确客观地对镁炉火焰进行特征提取; 利用基于熵正则化(Entropy regularization, ER)的半监督学习框架, 同时使用具有强互补性的生产图像与电流数据进行工况分类, 从而弥补了基于单一特征分类的某些缺点; 采用交叉熵方法(Cross-entropy method, C...
2021, 47(4): 903-912.
doi: 10.16383/j.aas.c180655
摘要:
提出了注意力机制独立循环神经网络和胶囊网络并行的维吾尔语事件缺失元素填充模型(Att IndRNN CapsNet).首先, 抽取18项事件和事件元素的内部特征, 作为结合注意力机制的独立循环神经网络模型的输入, 进一步获取高阶特征; 同时, 引入词嵌入技术将事件触发词和候选元素映射为词向量, 通过胶囊网络挖掘事件和事件元素的上下文语义特征; 然后, 将两种特征融合, 作为分类器的输入, 进而完成事件缺失元素的填充. 实验结果表明, 该方法用于维吾尔语事件缺失元素填充准确率为86.94 %, 召...
提出了注意力机制独立循环神经网络和胶囊网络并行的维吾尔语事件缺失元素填充模型(Att IndRNN CapsNet).首先, 抽取18项事件和事件元素的内部特征, 作为结合注意力机制的独立循环神经网络模型的输入, 进一步获取高阶特征; 同时, 引入词嵌入技术将事件触发词和候选元素映射为词向量, 通过胶囊网络挖掘事件和事件元素的上下文语义特征; 然后, 将两种特征融合, 作为分类器的输入, 进而完成事件缺失元素的填充. 实验结果表明, 该方法用于维吾尔语事件缺失元素填充准确率为86.94 %, 召...
2021, 47(4): 913-923.
doi: 10.16383/j.aas.c180677
摘要:
深度卷积生成式对抗网络(Deep convolutional generative adversarial networks, DCGANs) 是一种改进的生成式对抗网络, 尽管生成图像效果比传统GANs有较大提升, 但在训练方法上依然存在改进的空间. 本文提出了一种基于训练图像子样本集构建的DCGANs训练方法. 推导给出了DCGANs的生成样本、子样本与总体样本的统计分布关系, 结果表明子样本集分布越趋近于总体样本集, 则生成样本集也越接近总体样本集. 设计了基于样本一阶颜色矩和清晰度的特征...
深度卷积生成式对抗网络(Deep convolutional generative adversarial networks, DCGANs) 是一种改进的生成式对抗网络, 尽管生成图像效果比传统GANs有较大提升, 但在训练方法上依然存在改进的空间. 本文提出了一种基于训练图像子样本集构建的DCGANs训练方法. 推导给出了DCGANs的生成样本、子样本与总体样本的统计分布关系, 结果表明子样本集分布越趋近于总体样本集, 则生成样本集也越接近总体样本集. 设计了基于样本一阶颜色矩和清晰度的特征...
2021, 47(4): 924-932.
doi: 10.16383/j.aas.c180201
摘要:
针对现有局部二值模式(Local binary pattern, LBP) 算法对光照反转变化敏感和特征描述力不足的问题, 本文提出一种基于局部补数-导数模式(Local complement and derivative pattern, LCDP) 的纹理表达方法. 其中, 局部补数模式(Local complement pattern, LCP) 用于编码原始图像空间中的近邻差分符号信息, 局部导数模式(Local derivative pattern, LDP) 用于编码不同尺度下(一阶...
针对现有局部二值模式(Local binary pattern, LBP) 算法对光照反转变化敏感和特征描述力不足的问题, 本文提出一种基于局部补数-导数模式(Local complement and derivative pattern, LCDP) 的纹理表达方法. 其中, 局部补数模式(Local complement pattern, LCP) 用于编码原始图像空间中的近邻差分符号信息, 局部导数模式(Local derivative pattern, LDP) 用于编码不同尺度下(一阶...
2021, 47(4): 933-942.
doi: 10.16383/j.aas.c180559
摘要:
随着网络结构的不断扩大和日益复杂, 重叠社区发现技术对挖掘复杂网络深层潜在结构具有重要意义. 本文提出一种基于时间加权的重叠社区检测算法. 该方法考虑了用户兴趣的时间因素, 构建带有时间加权链接的用户-用户图. 接着, 基于网络节点的影响力计算用户全局相似度, 在此基础上通过计算节点的中心度作为度量节点对社区结构影响力的重要性指标, 从而提出一种社区中心点的选取方法. 最后, 通过效用函数的迭代计算实现重叠社区检测. 利用人工网络和真实网络对提出的算法进行验证, 实验结果表明: 相对于传统的社区...
随着网络结构的不断扩大和日益复杂, 重叠社区发现技术对挖掘复杂网络深层潜在结构具有重要意义. 本文提出一种基于时间加权的重叠社区检测算法. 该方法考虑了用户兴趣的时间因素, 构建带有时间加权链接的用户-用户图. 接着, 基于网络节点的影响力计算用户全局相似度, 在此基础上通过计算节点的中心度作为度量节点对社区结构影响力的重要性指标, 从而提出一种社区中心点的选取方法. 最后, 通过效用函数的迭代计算实现重叠社区检测. 利用人工网络和真实网络对提出的算法进行验证, 实验结果表明: 相对于传统的社区...
2021, 47(4): 943-954.
doi: 10.16383/j.aas.c180660
摘要:
高效用序列模式挖掘是数据挖掘领域的一项重要内容, 在生物信息学、消费行为分析等方面具有重要的应用.与传统基于频繁项模式挖掘方法不同, 高效用序列模式挖掘不仅考虑项集的内外效用, 更突出项集的时间序列含义, 计算复杂度较高.尽管已经有一定数量的算法被提出应用于解决该类问题, 挖掘算法的时空效率依然成为该领域的主要研究热点问题.鉴于此, 本文提出一个基于模式增长的高效用序列模式挖掘算法HUSP-FP.依据高效用序列项集必须满足事务效用闭包属性要求, 算法首先在去除无用项后建立全局树, 进而采用模式增...
高效用序列模式挖掘是数据挖掘领域的一项重要内容, 在生物信息学、消费行为分析等方面具有重要的应用.与传统基于频繁项模式挖掘方法不同, 高效用序列模式挖掘不仅考虑项集的内外效用, 更突出项集的时间序列含义, 计算复杂度较高.尽管已经有一定数量的算法被提出应用于解决该类问题, 挖掘算法的时空效率依然成为该领域的主要研究热点问题.鉴于此, 本文提出一个基于模式增长的高效用序列模式挖掘算法HUSP-FP.依据高效用序列项集必须满足事务效用闭包属性要求, 算法首先在去除无用项后建立全局树, 进而采用模式增...
