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2024年  第50卷  第9期

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2024, 50(9).
综述
芯片智能布线方法研究综述
周展文, 卓汉逵
2024, 50(9): 1671-1703. doi: 10.16383/j.aas.c230368 cstr: 32138.14.j.aas.c230368
摘要:
布线是芯片设计自动化流程中至关重要且特别耗时的一环, 直接影响最终产品的面积、成本、功耗、速度和可靠性, 研究智能布线算法对提高芯片布线效率和优化芯片布线效果具有重要意义. 芯片布线问题是一个多目标、多约束的NP困难问题. 即使已有几十年的研究历史, 目前仍存在大量未突破的问题和空间. 随着制造工艺的不断发展, 布线规则、约束和目标也持续调整和增加, 使得布线选择极其困难. 因此, 对芯片设计自动化中自动布线的前沿研究进行了全面归纳与分析, 以帮助科研人员全面了解该领域的研究进展和方向, 助力智...
逆强化学习算法、理论与应用研究综述
宋莉, 李大字, 徐昕
2024, 50(9): 1704-1723. doi: 10.16383/j.aas.c230081 cstr: 32138.14.j.aas.c230081
摘要:
随着高维特征表示与逼近能力的提高, 强化学习(Reinforcement learning, RL)在博弈与优化决策、智能驾驶等现实问题中的应用也取得显著进展. 然而强化学习在智能体与环境的交互中存在人工设计奖励函数难的问题, 因此研究者提出了逆强化学习(Inverse reinforcement learning, IRL)这一研究方向. 如何从专家演示中学习奖励函数和进行策略优化是一个重要的研究课题, 在人工智能领域具有十分重要的研究意义. 本文综合介绍了逆强化学习算法的最新进展, 首先介绍...
论文与报告
基于自适应时间步脉冲神经网络的高效图像分类
李千鹏, 贾顺程, 张铁林, 陈亮
2024, 50(9): 1724-1735. doi: 10.16383/j.aas.c230656 cstr: 32138.14.j.aas.c230656
摘要:
脉冲神经网络(Spiking neural network, SNN)由于具有相对人工神经网络(Artifcial neural network, ANN)更低的计算能耗而受到广泛关注. 然而, 现有SNN大多基于同步计算模式且往往采用多时间步的方式来模拟动态的信息整合过程, 因此带来了推理延迟增大和计算能耗增高等问题, 使其在边缘智能设备上的高效运行大打折扣. 针对这个问题, 本文提出一种自适应时间步脉冲神经网络(Adaptive timestep improved spiking neura...
基于层次特征复用的视频超分辨率重建
周圆, 王明非, 杜晓婷, 陈艳芳
2024, 50(9): 1736-1746. doi: 10.16383/j.aas.c210095 cstr: 32138.14.j.aas.c210095
摘要:
当前的深度卷积神经网络方法, 在视频超分辨率任务上实现的性能提升相对于图像超分辨率任务略低, 部分原因是它们对层次结构特征中的某些关键帧间信息的利用不够充分. 为此, 提出一个称作层次特征复用网络(Hierarchical feature reuse network, HFRNet)的结构, 用以解决上述问题. 该网络保留运动补偿帧的低频内容, 并采用密集层次特征块(Dense hierarchical feature block, DHFB)自适应地融合其内部每个残差块的特征, 之后用长距离特...
基于观测器和指定性能的非线性系统事件触发跟踪控制
游星星, 杨道文, 郭斌, 刘凯, 佃松宜, 朱雨琪
2024, 50(9): 1747-1760. doi: 10.16383/j.aas.c210387 cstr: 32138.14.j.aas.c210387
摘要:
针对一类具有外部扰动的非线性系统, 提出了一种自适应模糊跟踪控制方法. 首先, 利用模糊逻辑系统逼近系统未知的非线性函数, 并设计了一个模糊状态观测器来估计系统的不可测状态. 其次, 通过指定性能函数, 使系统的跟踪误差能够约束在指定范围内. 然后, 利用Backsteping方法结合包含对数函数的Lyapunov泛函, 设计了一个基于事件触发条件的自适应模糊控制器. 基于Lyapunov稳定性理论和\begin{document}$\tanh$\end{document}函数的性质证明了所提出...
基于观测器的人在环多机械臂系统预设性能二分一致性
刘沛明, 郭祥贵
2024, 50(9): 1761-1771. doi: 10.16383/j.aas.c230622 cstr: 32138.14.j.aas.c230622
摘要:
研究通讯拓扑为符号有向图的人在环多机械臂系统的预设性能二分一致性跟踪控制问题. 为在预设时间内收敛到预设精度, 提出一种基于观测器的预设性能控制策略. 首先, 设计预设时间和精度的观测器以估计领导者的输出信息, 通过合作/竞争信息交互实现观测器输出的二分一致性. 该观测器不需要领导机械臂的输入信息及输出信息的高阶导数, 并通过无芝诺行为的事件触发机制降低不同机械臂间的通讯负担. 其次, 通过反步法及误差转化法将有约束的机械臂输出跟踪问题转化为无约束的误差系统稳定性问题, 进而基于观测器输出设计机...
含有输入时滞的非线性系统的输出反馈采样控制
马倩, 盛兆明, 徐胜元
2024, 50(9): 1772-1784. doi: 10.16383/j.aas.c220774 cstr: 32138.14.j.aas.c220774
摘要:
针对含有输入时滞和低阶非线性项的非线性系统, 提出一种基于采样机制的无记忆输出反馈控制方法. 该方法移除了传统预测控制方法预测映射难以确定的限制, 同时避免了时滞依赖方法对过去时刻状态信息的依赖性, 在实际中更易实现. 首先, 根据系统输出在采样时刻的信息, 利用加幂积分技术和齐次占优思想设计了无记忆输出反馈采样控制器. 然后, 利用齐次系统理论提出了闭环系统的稳定性条件. 最后, 仿真结果验证了所提方法的有效性和优越性.
一种面向航空母舰甲板运动状态预估的鲁棒学习模型
王可, 徐明亮, 李亚飞, 姜晓恒, 鲁爱国, 李鉴
2024, 50(9): 1785-1793. doi: 10.16383/j.aas.c210664 cstr: 32138.14.j.aas.c210664
摘要:
航母甲板在风、浪、流等因素影响下做六自由度不规则运动, 影响舰载机着舰精度. 航母甲板运动预估与补偿是自动着舰系统的重要功能之一, 也是提高舰载机着舰安全性与成功率的关键技术之一. 为此, 提出一种面向甲板运动预估的鲁棒学习模型, 通过基本构建单元自适应演化出复杂学习系统. 构建单元的训练采用非梯度的伪逆学习策略, 提高了训练效率, 简化了学习控制超参数调优; 构建单元的架构设计采用数据驱动的策略, 简化了架构超参数调优; 采用图拉普拉斯正则化方法提高了模型对噪声和意外扰动的鲁棒性. 通过某型航...
永磁同步电动机速度伺服系统最优输出反馈控制器设计
王忠阳, 梁丽, 王友清
2024, 50(9): 1794-1803. doi: 10.16383/j.aas.c240018 cstr: 32138.14.j.aas.c240018
摘要:
针对永磁同步电动机(Permanent magnet synchronous motor, PMSM)模型参数未知以及电枢电流和负载转矩无法直接测量的问题, 设计一种基于自适应动态规划(Adaptive dynamic programming, ADP)的输出反馈控制方案, 实现PMSM最优速度跟踪控制. 首先, 根据PMSM内部特性确定其数学模型的结构, 构建与原始系统相对应的辅助系统, 引入新的线性二次指标来实现速度最优跟踪调节. 其次, 设计一种嵌入式观测器, 该观测器能够在系统模型未知情...
多阶段注意力胶囊网络的图像分类
宋燕, 王勇
2024, 50(9): 1804-1817. doi: 10.16383/j.aas.c210012 cstr: 32138.14.j.aas.c210012
摘要:
针对传统的胶囊网络(Capsule network, CapsNet)特征提取不充分的问题, 提出一种图像分类的多阶段注意力胶囊网络模型. 首先, 在卷积层对低层特征和高层特征分别采用注意力(Spatial attention, SA)和通道注意力(Channel attention, CA)来提取有效特征; 然后, 提出基于向量的注意力(Vector attention, VA)机制作用于动态路由层, 增加对重要胶囊的关注, 进而提高低层胶囊对高层胶囊预测的准确性; 最后, 在五个公共数据集上...
多尺度局部特征和Transformer全局学习融合的发动机剩余寿命预测
陈俊英, 席月芸, 李朝阳
2024, 50(9): 1818-1830. doi: 10.16383/j.aas.c230634 cstr: 32138.14.j.aas.c230634
摘要:
飞机发动机剩余寿命(Remaining useful life, RUL)的准确预测对确保其安全性和可靠性至关重要. 在基于多传感器检测数据预测时, 需解决局部特征提取问题以全面捕捉设备在不同时间尺度下的退化趋势, 并需解决时间序列中各元素之间长期依赖性的全局学习问题. 因此, 提出了结合多尺度局部特征增强单元(Multi-sacle local feature enhancement unit, MSLFU_BLOCK)和Transformer编码器的预测模型, 称之为MS_Transform...
异构集成代理辅助的区间多模态粒子群优化算法
季新芳, 张勇, 巩敦卫, 郭一楠, 孙晓燕
2024, 50(9): 1831-1853. doi: 10.16383/j.aas.c210223 cstr: 32138.14.j.aas.c210223
摘要:
现实生活中的很多黑盒优化问题可归为高计算代价的多模态优化问题(Multimodal optimization problem, MMOP), 即昂贵多模态优化问题(Expensive MMOP, EMMOP). 在处理该类问题时, 决策者希望以尽量少的计算代价(即尽量少的真实函数评价次数)找到多个高质量的最优解. 然而, 已有代理辅助的进化优化算法(Surrogate-assisted evolutionary algorithm, SAEA)很少考虑问题的多模态属性, 运行一次仅可获得问题的一...
基于光流与多尺度上下文的图像序列运动遮挡检测
冯诚, 张聪炫, 陈震, 李兵, 黎明
2024, 50(9): 1854-1865. doi: 10.16383/j.aas.c210324 cstr: 32138.14.j.aas.c210324
摘要:
针对非刚性运动和大位移场景下运动遮挡检测的准确性与鲁棒性问题, 提出一种基于光流与多尺度上下文的图像序列运动遮挡检测方法. 首先, 设计基于扩张卷积的多尺度上下文信息聚合网络, 通过图像序列多尺度上下文信息获取更大范围的图像特征; 然后, 采用特征金字塔构建基于多尺度上下文与光流的端到端运动遮挡检测网络模型, 利用光流优化非刚性运动和大位移区域的运动检测遮挡信息; 最后, 构造基于运动边缘的网络模型训练损失函数, 获取准确的运动遮挡边界. 分别采用MPI-Sintel和KITTI测试数据集对所提...
基于相关性的Swarm联邦降维方法
李文平, 杜选
2024, 50(9): 1866-1876. doi: 10.16383/j.aas.c220690 cstr: 32138.14.j.aas.c220690
摘要:
联邦学习(Federated learning, FL)在解决人工智能(Artificial intelligence, AI)面临的隐私泄露和数据孤岛问题方面具有显著优势. 针对联邦学习的已有研究未考虑联邦数据之间的关联性和高维性问题, 提出一种基于联邦数据相关性的去中心化联邦降维方法. 该方法基于Swarm学习(Swarm learning, SL)思想, 通过分离耦合特征, 构建典型相关分析(Canonical correlation analysis, CCA)的Swarm联邦框架, 以...