使用迭代方法求解核主成分分析

核主成分分析方法是使用核方法将经典的线性算法主成分分析推广到高维空间,用来处理复杂非线性数据的一种常用的特征提取算法,该算法首先在高维空间中计算所有样本之间的核矩阵,然后使用特征分解技术计算核矩阵的特征解,其计算的时间和空间复杂度分别为O(m2)和O(m3).然而在大规模数据集的情况下,由于储存和计算的问题无法进行正常的求解.文中提出首先使用幂迭代方法计算核矩阵的高阶特征解,然后重复使用Schur-Weilandt收缩方法分别计算出核矩阵的其它阶特征解.文中算法在计算过程中,不需要像传统的计算方法那样需要事先存储核矩阵,空间复杂度只有O(m).通过在模拟和真实数据的实验结果充分验证了算法的有效性.     

基于多层二部图的高光谱模糊聚类算法

针对传统模糊聚类算法对初始聚类中心非常敏感以及对高光谱图像处理效果不佳的问题,为减少聚类数据的复杂度、降低聚类过程的计算成本以提升聚类性能,提出了一种基于多层二部图的高光谱模糊聚类算法。首先使用SuperPCA预处理方法对超像素分割得到的每个同质区域进行PCA来学习HSI数据不同区域的固有低维特征,从而获得高光谱数据的低维表示;其次,构造一个多层二部图矩阵来描述数据点和锚点之间的关系,降低了计算复杂度;最后,在模糊聚类中加入基于多层二部图的非负正则项来约束模糊隶属度矩阵的解空间。在Indian Pines和Pavia University数据集上进行的实验表明,所提算法能提高聚类效果与性能。     

一种解决大规模数据集问题的核主成分分析算法

提出一种大规模数据集求解核主成分的计算方法.首先使用Gram矩阵生成一个Gram-power矩阵,根据线性代数的理论可知,新形成的矩阵和原先的Gram矩阵具有相同的特征向量.因此,可以把Gram矩阵的每一列看成核空间迭代算法的输入样本,这样,无须使用特征分解即可迭代地计算出核主成分.该算法的空间复杂度只有O(m);在大规模数据集的情况下,时间复杂度也降低为O(pkm).实验结果表明了所提出算法的有效性.更为重要的是,在大规模数据集的情况下,当传统的特征分解技术无法使用时,该方法仍然可以提取非线性特征.     

一种基于密度的并行聚类算法

针对微阵列基因表达数据聚类的高维复杂性,提出了一种基于密度的并行聚类算法,在APRAM模型的分布式存储系统中,通过欧几里德距离矩阵和密度函数两次时间复杂度为O（■）的计算,可使聚类过程的时间复杂度为O（■）,以增加一次计算的代价来降低聚类过程的时间复杂度。基于8结点的机群计算实验表明：本算法能够达到较同类算法更高的并行加速比,提高高维生物数据的聚类速度。     

一种基于粒子群优化的可能性C均值聚类改进方法

提出了一种基于拉子群优化的可能性c均值(Possibilistic Gmeans, PCM)聚类改进方法。该方法首先通过 改进PCM算法的目标函数来计算数据模式的隶属度矩阵和聚类中心完成粒子编码,从而降低算法对初始中心的敏 感,提高聚类的精度;其次,通过粒子群优化(Particle Swarm Optimization, PSO)算法对编码进行优化,以有效地克服 PCM聚类算法容易导致聚类一致性和陷入局部最优解的缺点,减少算法的迭代次数。通过人造数据集和UCI数据 集上的实验,表明该算法在计算复杂度、聚类精度和全局寻优能力方面表现得较为突出。     

面向热点话题时间序列的有效聚类算法研究

聚类热度时间序列是揭示和建模网络热点话题形成与发展的重要过程.Leskovec等人在2010年提出面向话题时间序列的K_SC聚类算法,其精确度较高且能较好地刻画话题内在发展趋势特征.但K_SC算法具有对初始类矩阵中心高度敏感、高时间复杂度等特性,使其难以在实际高维大数据集上应用.文中结合小波变换技术,提出一个新的迭代式聚类算法WKSC,主要提出两个创新:(1)用Haar小波变换将原始时间序列进行压缩,降低原始时间序列的维度,从而降低了算法的时间复杂度;(2)在Haar反小波变换中,将低维聚类返回得到的矩阵中心作为高维聚类的初始矩阵中心,在迭代聚类过程中优化了对初始矩阵中心高敏感性的问题,提高了聚类的效果.文中分别采用国内外3个数据集作为测试样本,进行了大量的实验.实验结果表明WKSC算法能显著降低聚类的时间复杂度,同时改进聚类效果.WKSC算法可很好的应用于大量高维热点话题的模式分析.     

基于地标表示的联合谱嵌入和谱旋转的谱聚类算法

经典的谱聚类算法包含两个步骤.(1)谱嵌入过程:求解Laplacian矩阵的特征值分解,得到分类指示矩阵的连续松弛解.(2)后处理过程:对谱嵌入连续松弛矩阵应用k-means或者谱旋转,得到最终的二值指示矩阵.由于有用信息的丢失,这种单独求解步骤不能保证最佳聚类结果.同时,谱聚类算法在处理大规模数据集时,存在聚类精度低、数据相似度矩阵存储开销大和Laplacian矩阵特征值分解计算复杂度高的问题.已有的联合谱聚类算法使用标准正交矩阵逼近非标准正交簇指示矩阵,这会导致较大的逼近误差.为了克服这一缺点,提出用一个改进的标准正交簇指示矩阵代替非正交指示矩阵,得到一个新的联合谱嵌入和谱旋转的谱聚类算法.因为两个标准正交矩阵更容易最小化,所以提出的算法可以取得更好的性能.进一步通过地标点方法对原始数据集进行稀疏特征表示,提出一种基于地标表示的联合谱嵌入和谱旋转算法(LJSESR),解决了大规模数据谱聚类的高效求解问题.实验结果表明,提出的LJSESR算法具有可行性和有效性.     

基于定位的数据聚类新算法

针对现有聚类算法计算复杂度普遍较高的问题,提出了一种基于定位的方法。该算法采用空间定位的方法将数据对象映射到特征空间中,并利用空间立方体的某些特殊顶点定位任一数据点;通过计算数据点与空间立方体顶点群的距离差异,完成聚类过程。在电信数据集上的实验结果表明,算法的时间复杂度降至O(N)级别。     

改进的判别割及其在图像分割中的应用

谱聚类算法能在任意形状的样本空间上聚类且收敛于全局最优解,但判别割(Dcut)算法在计算正则化相似度矩阵及其特征向量时比较耗时,而基于子空间的Dcut(SDcut)算法则不稳定,为此,提出基于主成分分析(PCA)的Dcut算法(PCA-Dcut)。PCA-Dcut算法采用PCA算法计算相似度矩阵的前m个大的特征值对应的特征向量构造一个新的矩阵,然后采用构造的矩阵与相似度矩阵和拉普拉斯矩阵分别进行矩阵运算;接着通过计算获得一个m阶正则化相似度矩阵,并计算该矩阵的k个最大特征向量;最后使用构造的矩阵与这k个特征向量相乘获得最终用于分类的特征向量。PCA-Dcut算法能降低Dcut算法的计算复杂度。通过对人工合成数据集、UCI数据集和真实图像的仿真实验表明,PCA-Dcut算法的聚类准确率与Dcut等谱聚类算法相当,同时在分割图像时的运算速度约为Dcut的5.4倍,并具有比SDcut更快的速度和更好的性能。     

基于压缩子空间对齐的多核聚类算法

近年来,多核聚类（MKC）在融合多源信息以提高聚类性能方面取得了显著进展。但是,以n表示样本数,O(n2)内存消耗和On3计算消耗限制了这些方法的实用性。重新设计了基于子空间分割的MKC公式,从而将其内存和计算复杂度分别降低到O(n)和O(n2)。在该算法（基于压缩子空间对齐的多核聚类算法CSA-MKC）中,通过对部分数据采样来重建整个数据集。具体而言,在该算法中,在信息融合过程中同时学习了共识采样矩阵,从而使生成的锚点集更适合于跨不同视图的数据重建。因此,改进了重构矩阵的判别性,并增强了聚类性能。此外,该算法易于并行化,通过GPU加速,在6个数据集上进行了测试,在时间上,该算法是数据规模的平方复杂度,在性能上,优于目前的先进算法。     

煤矿井下安全监控分站的设计及其仿真实现

为了设计一种具有低成本、低功耗、易操作、功能强且可靠性高的煤矿井下安全分站,针对煤矿安全生产实际,文章提出了采用MCS-51系列单片机为核心、具有CAN总线通信接口的煤矿井下安全监控分站的设计方案;首先给出煤矿井下安全监控分站的整体构架设计,然后着重阐述模拟量输入信号处理系统的设计过程,最后说明单片机最小系统及其键盘、显示、报警、通信等各个组成部分的设计;为验证设计方案的可行性与有效性,使用Proteus软件对设计内容进行仿真验证,设计的煤矿井下安全监控分站具有瓦斯、温度等模拟量参数超标报警功能和电机开停、风门开闭等开关量指示功能;仿真结果表明:设计的煤矿井下安全监控分站具有一定的实际应用价值.     

View-based model-driven architecture for enhancing maintainability of data access services

In modern service-oriented architectures, database access is done by a special type of services, the so-called data access services (DAS). Though, particularly in data-intensive applications, using and developing DAS are very common today, the link between the DAS and their implementation, e.g. a layer of data access objects (DAOs) encapsulating the database queries, still is not sufficiently elaborated, yet. As a result, as the number of DAS grows, finding the desired DAS for reuse and/or associated documentation can become an impossible task. In this paper we focus on bridging this gap between the DAS and their implementation by presenting a view-based, model-driven data access architecture (VMDA) managing models of the DAS, DAOs and database queries in a queryable manner. Our models support tailored views of different stakeholders and are scalable with all types of DAS implementations. In this paper we show that our view-based and model driven architecture approach can enhance software development productivity and maintainability by improving DAS documentation. Moreover, our VMDA opens a wide range of applications such as evaluating DAS usage for DAS performance optimization. Furthermore, we provide tool support and illustrate the applicability of our VMDA in a large-scale case study. Finally, we quantitatively prove that our approach performs with acceptable response times.     

A pragmatic multi-method investigation of discrepant technological events: Coping,attributions, and ‘accidental’ learning

Discrepant technological events or situations that entail a problem, a misunderstanding or a difficulty with the Information Technology (IT) being employed, are common in the workplace, and can lead to frustration and avoidance behaviors. Little is known, however, about how individuals cope with these events. This paper examines these events by using a multi-method pragmatic approach informed by coping theory. The results of two studies – a critical incident study and an experiment – serve to build and test, respectively, a theoretical model that posits that individuals use a variety of strategies when dealing with these events: they experience negative emotions, make external attributions, and adopt engagement coping strategies directed at solving the event, eventually switching to a disengagement coping strategy when they feel they have no control over the situation. Furthermore, users’ efforts may result in ‘accidental’ learning as they try to overcome the discrepant IT events through engagement coping. The paper ends with a discussion of the results in light of existing literature, future opportunities for research, and implications for practice.     

The Distributed Time-Triggered Simulation Scheme: Core Principles and Supporting Execution Engine

Distributed real-time simulation is a young technology field but its practice is under increasing demands. In recent years the author and his collaborators have been establishing a new approach called the distributed time-triggered simulation (DTS) scheme which is conceptually simple and easy to use but widely applicable. The concept was initiated in the course of developing a new-generation object-oriented real-time programming scheme called the time-triggered message-triggered object (TMO) programming scheme. Some fundamental issues inherent in distributed real-time simulation that were learned during recent experimental studies are discussed along with some approaches for resolving the issues. An execution engine developed to support both the TMOs engaged in control computation and the TMOs engaged in DTS is also discussed along with its possible extensions that will enable significantly larger-scale DTSs.     

Software-Konfigurationsmanagement in großen Softwareprojekten

Zusammenfassung Mit zunehmender Größe der Softwaresysteme verschärfen sich die für die Software-Herstellung typischen Probleme: Beherrschen großer Objektmengen, Erhalten der Systemkonsistenz, Kontrolle der ständigen Änderungseinflüsse und Gewährleisten einer langen Lebensdauer. Die Disziplin Konfigurationsmanagement bildet den methodischen Ansatz, diese Probleme besser zu beherrschen. Software-Konfigurationsmanagement faßt die Herstellung von Softwaresystemen als eine Abfolge von kontrollierten Änderungen an gesicherten Zwischen- und Endergebnissen auf. Dargestellt werden die Objekte und Funktionen des Software-Konfigurationsmanagements sowie die hierfür in großen Software-Projekten benötigten Methoden, Instanzen und Hilfsmittel.     

Information for Authors

正http://www.zju.edu.cn/jzus http://www.springerlink.com Aim The Journals of Zhejiang University-SCIENCE(A/B/C)are edited by the international board of distinguished Chinese and foreign scientists,and are aimed to present the latest developments and achievements in scientific research in China and     

Editorial:Brain-machine interface(BMI) and cyborg intelligence

正Brain-machine interfaces(BMIs)aim at building a direct communication pathway between the brain and an external device,and represent an area of research where significant progress has been made during the past decade.Based on BMIs,mind information can be read out by neural signals to control     

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正http://www.zju.edu.cn/jzus http://www.springerlink.com Aim The Journals of Zhejiang University-SCIENCE(A/B/C)are edited by the international board of distinguished Chinese and foreign scientists,and are aimed to present the latest developments and achievements in scientific research in China and overseas to the world’s scientific circles,especially to stimulate     

SCIENCE CHINA Information Sciences SUBJECT INDEX TO VOLUME 57(2014)

正~~     

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正http://www.zju.edu.cn/jzus http://www.springerlink.com Aim The Journals of Zhejiang University-SCIENCE(A/B/C)are edited by the international board of distinguished Chinese and foreign scientists,and are aimed to present the latest developments and achievements in scientific research in China and overseas to the world’s scientific circles,especially to stimulate