基于AERF模型的油井结蜡预测

油井结蜡是一种在开发以及开采油田时对油井正常产出造成了负面影响的现象,该现象会引起油流通道堵塞,导致油井开采过程中出油量降低.对油井结蜡状况做出智能预警,完成油井设备提前修复,对油田提高产能效率、降低维护成本及智能化管理有非常关键的价值.为了解决油井正常数据和结蜡数据严重不平衡问题,本文引入了自适应合成抽样法(ADASYN)和最近邻规则欠抽样法(ENN)两种非均衡样本处理方法,分别对类别为结蜡的样本和非结蜡的样本进行处理,最终使用随机森林算法对新构成的数据集训练,构造出AERF智能模型来预测油井结蜡.实验结果表明,提出的AERF模型在油井的结蜡数据集中预测效果更佳,明显地提高了预测精度.     

多代表点的加权近邻分类算法

传统的KNN算法存在分类效率低等缺点.针对这些缺点,本文提出一种高效的结合多代表点思想的加权KNN算法,利用变精度粗糙集上下近似区域的概念,结合聚类算法生成代表点集合构造分类模型,再运用结构风险最小化理论优化分类模型并对影响分类模型的因素进行分析.分类过程中根据测试样本与各代表点的相似度,得到测试样本的相对位置.其中属于样本点下近似区域的测试样本可直接判断其类别.若测试样本在其他区域,则根据测试样本与各代表点的相对位置对各代表点覆盖范围内的样本进行加权后判断测试样本的类别.在文本分类领域的数据集上进行实验,结果表明该算法能有效的提高分类模型的性能.     

A small samples training framework for deep Learning-based automatic information extraction: Case study of construction accident news reports analysis

Knowledge management is crucial for construction safety management. Widely collected and well-organized safety-related documents are recognized to be significant in raising the workers' security awareness and then to prevent hazards and accidents. To improve document processing efficiency, automatic information extraction plays an important role. However, currently, automatic information extraction modeling requires large scale training datasets. It is a big challenge for the engineering industry, especially for the fields which heavily rely on the experts’ knowledge. Limited data sources, and high time and labor costs make it not practical to establish a large-scale dataset. This work proposed a natural language data augmentation-based small samples training framework for automatic information extraction modeling. With the designed cross combination-based text data augmentation algorithm, the deep neural network can be employed to build up automatic information extraction models without large-scale raw data and manual annotations. Characters semantic coding is employed to avoid word segmentation and make sure that the framework can be utilized in different writing language systems. The BiLSTM-CRF model is adopted as the detection core to conduct character classification. Through a case study of two independent accident news report datasets analysis, the proposed framework has been validated. A reliable and robust automatic information extraction model can be established, even though with small samples training.     

基于改进Faster R_CNN的苹果叶片病害检测模型

在实际条件下,苹果叶片病害图像背景复杂且病斑较小,难以进行实时检测。针对该问题,提出一种改进的Faster R_CNN模型。通过特征金字塔网络将具有细节信息的浅层特征和具有语义信息的深层特征融合,以提取丰富的苹果叶片病害特征。同时采用精确感兴趣区域池化,避免感兴趣区域池化中2次量化操作对病斑较小的苹果叶片病害造成像素偏差。实验结果表明,该模型能对自然条件下5种苹果叶片病害进行有效检测,平均精度均值达82.48%,与Faster R_CNN、YOLOv3和Mask R_CNN模型相比,其平均精度均值分别提高了6.01、14.12和5.06个百分点。     

An Efficient WRF Framework for Discovering Risk Genes and Abnormal Brain Regions in Parkinson’s Disease Based on Imaging Genetics Data

As an emerging research field of brain science,multimodal data fusion analysis has attracted broader attention in the study of complex brain diseases such as Parkinson's disease (PD).However,current studies primarily lie with detecting the association among different modal data and reducing data attributes.The data mining method after fusion and the overall analysis framework are neglected.In this study,we propose a weighted random forest (WRF) model as the feature screening classifier.The interactions between genes and brain regions are detected as input multimodal fusion features by the correlation analysis method.We implement sample classification and optimal feature selection based on WRF,and construct a multimodal analysis framework for exploring the pathogenic factors of PD.The experimental results in Parkinson's Progression Markers Initiative (PPMI) database show that WRF performs better compared with some advanced methods,and the brain regions and genes related to PD are detected.The fusion of multi-modal data can improve the classification of PD patients and detect the pathogenic factors more comprehensively,which provides a novel perspective for the diagnosis and research of PD.We also show the great potential of WRF to perform the multimodal data fusion analysis of other brain diseases.     

基于稳健设计的SGNS算法的超参数调优方法

通常给定超参数的若干取值选取性能最大的为最优组合(称为直接选优法),但是此方法的稳健性差。为此,提出了一种基于稳健设计的超参数调优方法(称为稳健调优法)。具体地,以SGNS算法中的超参数调优为例,在词语推断任务上实验并得出:经方差分析得到SGNS算法中的七个超参数中的五个对算法预测性能有显著影响,确定为主控因子,其余两个确定为噪声因子,且主控因子中有三个对性能估计的方差有显著影响,因此,调优中仅从期望最大来直接选优是不合理的;稳健调优法与直接选优法两者在预测性能上没有显著差异,但稳健调优法对噪声因子具有较好的稳健性。稳健调优法对一般的深度神经网络的调参有实际的借鉴意义。     

基于改进DCGAN的数据增强方法

针对小样本数据在深度学习中训练难的问题,为提高DCGAN训练效率,提出了一种改进的DCGAN算法对小样本数据进行增强。首先,使用Wasserstein距离替换原模型中的损失模型;其次,在生成网络和判别网络中加入谱归一化,以得到稳定的网络结构;最后,通过极大似然估计算法和实验估算得到样本的最佳噪声输入维度,从而提高生成样本的多样性。在MNIST、CelebA和Cartoon这三个数据集上的实验结果表明：改进后的DCGAN所生成样本的清晰度以及识别率比改进前均得到了明显提高,其中平均识别率在这几个数据集上分别提高了8.1%、16.4%和16.7%,几种清晰度评价指标在各数据集上均有不同程度的提高。可见该方法能够有效地实现小样本数据增强。     

基于改进的BSMOTE和时序特征的风机故障采样算法

针对风机数据集的不平衡问题,提出了一种BSMOTE-Sequence采样算法,在合成新样本时综合考虑空间和时间特征,并对新样本进行清洗,从而有效减少噪声点的生成。首先,根据每个少数类样本的近邻样本的类别比例,将少数类样本划分为安全类样本、边界类样本和噪声类样本。然后,对每个边界类样本都遴选出空间距离、时间跨度最接近的少数类样本集,利用线性插值法合成新样本,并过滤掉噪声类样本以及类间重叠样本。最后,以支持向量机（SVM）、卷积神经网络（CNN）、长短期记忆（LSTM）人工神经网络作为风机齿轮箱故障检测模型,F1-Score、曲线下面积（AUC）和G-mean作为模型性能评价指标,在真实风机数据集上把所提算法与常用的多种采样算法进行对比,实验结果表明：相比已有算法,BSMOTE-Sequence算法所生成样本的分类效果更好,使得检测模型的F1-Score、AUC和G-mean平均提高了3%,该算法能有效地适用于数据具有时序规律且不平衡的风机故障检测领域。     

面向深度学习的对抗样本差异性检测方法

深度神经网络（DNN）在许多深度学习关键系统如人脸识别、智能驾驶中被证明容易受到对抗样本攻击,而对多种类对抗样本的检测还存在着检测不充分以及检测效率低的问题,为此,提出一种面向深度学习模型的对抗样本差异性检测方法。首先,构建工业化生产中常用的残差神经网络模型作为对抗样本生成与检测系统的模型;然后,利用多种对抗攻击攻击深度学习模型以产生对抗样本组;最终,构建样本差异性检测系统,包含置信度检测、感知度检测及抗干扰度检测三个子检测系统共7项检测方法。在MNIST与Cifar-10数据集上的实验结果表明,属于不同对抗攻击的对抗样本在置信度、感知度、抗干扰度等各项性能检测上存在明显差异,如感知度各项指标优异的对抗样本在置信度以及抗干扰度的检测中,相较于其他类的对抗样本表现出明显不足;同时,证明了在两个数据集上呈现出差异的一致性。通过运用该检测方法,能有效提升模型对对抗样本检测的全面性与多样性。     

基于生成对抗网络的图像清晰度提升方法

视频监控、军事目标识别以及消费型摄影等众多领域对图像清晰度有很高的要求.近年来,深度神经网络在视觉和定量评估的应用研究中取得较大进展,但是其结果一般缺乏图像纹理的细节,边缘过度平滑,给人一种模糊的视觉体验.本文提出了一种基于生成对抗网络的图像清晰度提升方法.为了更好的传递图像的细节信息,采用改进的残差块和跳跃连接作为生成网络的主体架构,生成器损失函数除了对抗损失,还包括内容损失、感知损失和纹理损失.在DIV2K数据集上的实验表明,该方法在提升图像清晰度方面有较好的视觉体验和定量评估.