基于强化学习的无人机网络资源分配研究

以无人机网络的资源分配为研究对象,研究了基于强化学习的多无人机网络动态时隙分配方案,在无人机网络中,合理地分配时隙资源对改善无人机资源利用率具有重要意义;针对动态时隙分配问题,根据调度问题的限制条件,建立了多无人机网络时隙分配模型,提出了一种基于近端策略优化(PPO)强化学习算法的时隙分配方案,并进行强化学习算法的环境映射,建立马尔可夫决策过程(MDP)模型与强化学习算法接口相匹配;在gym仿真环境下进行模型训练,对提出的时隙分配方案进行验证,仿真结果验证了基于近端策略优化强化学习算法的时隙分配方案在多无人机网络环境下可以高效进行时隙分配,提高网络信道利用率,提出的方案可以根据实际需求适当缩短训练时间得到较优分配结果。     

基于区间概念格的三支决策动态策略调控模型

深入分析区间概念格的由上下界外延和内涵构成的区间概念特征和层次结构特性,融合基于决策粗糙集的三支决策理论,提出区间三支决策空间概念,通过降低决策损失实现决策的动态调控从而达到决策方案最优。将区间概念外延划分为三个域：正域、负域和边界域,并给出了基于区间概念的三支决策规则、决策度量函数与决策损失函数,分析了区间参数与函数之间的变化关系;定义了区间三支决策概念和由决策动作和决策损失共同构成的决策,并运用区间概念格的建格方法构建了三支决策空间;基于区间三支决策空间建立了动态策略调控模型,实现了对实际问题的动态决策并能有效降低决策失误带来的损失;通过医疗诊断实例证明了模型的正确性与可行性。     

RTS游戏中用户行为的神经网络预测模型

即时战略游戏(简称RTS游戏)中,用户的行为由于游戏自身庞大的决策空间而难以预测.针对这个问题,提出了通过对RTS游戏的对战记录进行分析,建立5种结构的神经网络模型来预测用户行为的方法.模型考虑了不同时间片的状态对于决策行为的影响,设计了单时间片输入和双时间片输入的神经网络,并与基于动态贝叶斯网络的模型进行了比较.实验结果表明,基于单时间片输入的神经网络模型能够更加快速地完成训练过程并达到满意的预测准确度.     

基于异构动态图模型的社交网络节点分类方法

在机器学习领域,与传统的神经网络相比,图神经网络在社交推荐等任务中发挥着越来越重要的作用,但是目前工作中大多数都使用静态图.针对现有静态图神经网络方法难以考虑社交用户动态特性的问题,通过引入动态图模型提出了一种基于异构动态图模型的社交网络节点分类方法.该方法在动态图建模的基础上,通过基于点边交互的节点特征更新机制和基于循环神经网络的时序聚合方法,实现了高效的动态社交网络节点分类.在多个真实数据集上的实验结果表明,提出方法在动态社交网络数据的节点分类方面有较好的效果,对比静态图和动态图的基准方法有显著的提升.     

基于信息融合思想的神经网络模型研究及应用

文章针对水电仿真系统中水轮发电机机组的非线性动态数学模型建模复杂问题,提出了一种基于信息融合思想的神经网络模型。通过现场设置的多个异质传感器采集数据,作为该神经网络模型的输入训练样本数据,网络训练中动态修改网络权值和阈值,从而完成复杂的非线性建模功能。同时采用了具有较强全局寻优能力的遗传算法在训练中修改网络结构,从而避免神经网络训练速度慢、容易陷入局部极值的缺点,在现场在线数据预测测试中准确率可达95.8%以上,可以满足仿真模型需要。     

基于改进胶囊网络的会话型推荐模型

针对现有的会话型推荐模型难以从简短的会话中捕获项目之间的依赖关系的问题,在考虑了复杂的项目交互和动态的用户兴趣变化后,提出了一种基于会话型推荐的改进胶囊网络（SR-ECN）模型。首先,利用图神经网络（GNN）处理会话序列数据,以得到每个项目嵌入向量;然后,利用胶囊网络的动态路由机制,从交互历史中聚合高级用户的偏好;此外,所提模型引入自注意力网络进一步考虑用户和项目的潜在信息,从而为用户推荐更合适的项目。实验结果表明,在Yoochoose数据集上,所提模型的召回率和平均倒数排名（MRR）均优于SR-GNN(Session-based Recommendation with GNN)、TAGNN(Target Attentive GNN)等所有对比模型,与基于无损边缘保留聚合和快捷图注意力的推荐（LESSR）模型相比,所提模型的召回率和MRR分别提升了0.92和0.45个百分点,验证了改进胶囊网络对用户兴趣偏好提取的有效性。     

图神经网络前沿进展与应用

图结构数据是现实生活中广泛存在的一类数据形式.宏观上的互联网、知识图谱、社交网络数据,微观上的蛋白质、化合物分子等都可以用图结构来建模和表示.由于图结构数据的复杂性和异质性,对图结构数据的分析和处理一直是研究界的难点和重点.图神经网络(Graph Neural Network,GNN)是近年来出现的一种利用深度学习直接对图结构数据进行学习的框架,其优异的性能引起了学者高度的关注和深入的探索.通过在图中的节点和边上制定一定的策略,GNN将图结构数据转化为规范而标准的表示,并输入到多种不同的神经网络中进行训练,在节点分类、边信息传播和图聚类等任务上取得优良的效果.与其他图学习算法相比较,GNN能够学习到图结构数据中的节点以及边的内在规律和更加深层次的语义特征.由于具有对图结构数据强大的非线性拟合能力,因此在不同领域的图相关问题上,GNN都表现出更高的准确率和更好的鲁棒性.本文在现有GNN研究的基础上,首先概述了GNN的出现历程,并介绍了相关概念和定义.之后本文着重讨论和对比了GNN中的各种算法框架,包括核心思想、任务划分、学习方式、优缺点、适用范围、实现成本等.此外,本文对GNN算法在多个不同领域下的应用场景进行了详细的阐述,将GNN与其他图学习算法的优缺点作了联系和比较.针对存在的一些问题和挑战,本文勾画了GNN的未来方向和发展趋势,最后对全文进行了全面而细致的总结.     

基于ANN的动态系统状态方程辨识建模仿真

对系统辨识原理、基于神经网络（ANN）的动态系统辨识进行了分析,针对动态系统辨识模型描述的复杂性,为简化ANN辨识建模的输入／输出关系的表达,提高算法的简洁性,采用了状态方程辨识模型,并给出了基于ANN的动态系统状态方程辨识模型。为比较分析不同网络结构的辨识建模效果及网络模型泛化能力,针对三种不同网络结构方案进行了辨识建模仿真研究。仿真结果最示,基于ANN的动态系统状态方程模型的辨识建模是有效的,并且简单合理的网络结构方案,可提高网络辨识模型的泛化能力。     

一种传输时限下认知无线电网络的动态广播策略

在具有传输时限要求的认知无线电网络中,次用户需要机会式地在给定传输时限内使用无主用户占用的信道广播消息.针对此场景,文中提出一种新的传输时限下认知无线电网络的动态广播策略,允许各等待发送数据的次用户根据每个时隙载波侦听的观测、传输时限剩余时间和主用户占用信道模型实时调整发送概率.首先基于马尔可夫决策过程获得一种载波侦听理想观测假设下的最优策略和最大网络可靠性;然后据此提出一种适用于载波侦听实际观测能力的启发式策略,并通过马尔可夫决策过程建模获得此启发式策略的网络可靠性.仿真结果验证了理论分析的准确性,同时表明所提出的启发式策略的可靠性非常接近理想观测下的最大可靠性,并且明显优于最优静态策略的网络可靠性.     

基于合作竞争公共物品博弈的无人机集群动态资源分配

无人机集群动态资源分配是其任务规划的挑战性关键技术难题.本文提出了一种基于合作竞争机制的动态资源分配方法,将无人机集群与网络进化博弈模型进行对应,建立了基于无人机拓扑网络的博弈模型,通过设计针对特殊个体的调控规则,达到提升系统平均收益的目的.最后,通过无人机博弈模型的仿真实验,根据网络结构、模型参数,以及不同激发机制下系统的稳态结果,验证了本文所提无人机动态资源分配方法的可行性和有效性.     

基于模糊自适应Hamming网的语音识别方法

本文提出了一种基于模糊自适应Hamming网络的连续汉语识别方法,用模糊自适应Hamming网络来估计HMM中的状态观测概率。结合HMM对动态时间序列极强的建模能力和神经网络的分类决策能力来提高语音识别的准确率。通过对非特定人汉语连续词的语音识别实验,证实了该方法的有效性。     

基于深度学习的无人机电力巡检方法研究

考虑到无人机平台电力巡检有效载荷及计算能力有限，该文提出了一种基于无人机的智能电力巡检方案。首先，设计了无人机电力巡检软硬件框架；其次，提出了一种双阶段微调策略训练深度学习模型，从而提高模型应对特殊数据集的检测能力；最后，提出了一种通道剪枝方案，从而去除冗余的特征通道降低模型的复杂度，使得模型可有效部署于计算能力有限的无人机平台。实验阶段，以检测绝缘子为例，对所提方案进行验证。结果表明，所提双阶段微调策略可将基础网络性能提升约4%至10%。同时，所提通道剪枝方法可使得网络模型尺寸更小、性能更优。该模型为电力系统智能化及无人化监控管理提供了一定借鉴作用。     

基于分层概率图的动态网络在线异常检测方法

针对当前动态网络异常检测方法只能检测点异常、边异常和子图异常等局部异常事件的缺点,提出了基于分层概率图的在线异常检测方法。首先以窗口为单位将动态网络表征为树状图,然后运用概率分布的方法量化动态网络中连接关系的不确定性,最后结合统计假设检验的方法确定网络窗口是否发生异常。将该方法运用于AS级Internet的动态网络,实验结果表明,分层概率图模型不仅能够准确表征动态网络拓扑结构的演变,而且可以有效检测动态网络中的异常事件。     

针对动态目标的多无人机协同组合差分进化搜索方法

针对多无人机动态目标协同搜索问题,提出一种组合差分进化无人机协同搜索航迹规划方法.建立动态目标协同搜索环境信息图模型及无人机运动模型.基于改进差分蝙蝠算法和自适应差分进化算法,设计基于种群数量自适应分配的组合框架,将差分进化算法中的变异、交叉和选择机制引入蝙蝠算法,构建组合差分进化算法的协同搜索算法,并对无人机动态目标协同搜索的航迹进行优化.针对待搜索目标轨迹随机多变且具有规避侦察特性的现实场景,建立可回访数字信息图和自适应目标搜索增益函数,从而提高无人机对动态目标的捕获能力.最后,通过仿真结果验证所提出的无人机动态目标协同搜索算法的有效性.     

面向网络实时对抗的动态防御决策方法

如何基于网络外在威胁实施防御决策是构建网络信息防御体系的核心问题,针对实时攻击带来的动态威胁进行科学有效的防御决策是构建网络动态应急防御体系的关键。针对动态防御决策问题,首先基于属性攻击图理论设计了一种网络生存性博弈模型,利用攻防矩阵表示攻防策略和路径,并给出了攻防强度和网络生存性量化方法;其次提出了单步与多步的攻、防策略支出计算方法,并基于攻防策略支出给出防御决策;最后通过实验进行防御决策技术的有效性验证。     

融合项目影响力的图神经网络会话推荐模型

针对现有的会话推荐模型难以显式地表示项目对推荐结果的影响的问题，提出一种融合项目影响力的图神经网络会话推荐模型（SR-II）。首先，提出一种新的边权重计算方法，将计算结果作为图结构中转移关系的影响力权重，并用图神经网络（GNN）的影响力图门控层提取该图的特征；其次，提出改进的捷径图连接有关联的项目，有效捕获远程依赖，丰富图结构所能表达的信息，并通过注意力机制的捷径图注意力层提取该图的特征；最后，通过结合上述两层，构建推荐模型。在Diginetica和Gowalla数据集上的实验结果中，SR-II的HR@20最高达到53.12%,MRR@20最高达到25.79%。在Diginetica数据集上，相较于同一表征空间下基于训练模型的会话推荐（CORE-trm）,SR-II在HR@20上提升了1.10%，在MRR@20上提升了1.21%。在Gowalla数据集上，相较于基于会话的自注意网络推荐（SR-SAN）,SR-II在HR@20上提升了1.73%；相较于基于无损边缘保留聚合和捷径图注意力的推荐（LESSR）模型，SR-II在MRR@20上提升了1.14%。实验结果表明SR-II的推荐效果优...     

基于知识粒度的决策空间方法研究与实现

本文利用粗糙集理论中的粗度概念，在对获取规则进行扩展性的粒度描述的基础上，提出了一种工具——知识依赖关系图（KDRD），构造了n维知识粒度决策空间以及基于多决策类的同构映射决策空间，建立了基于KDRD和决策空间的决策算法，并结合机械故障诊断说明了本方法非常适于故障诊断等通过结论获取原因的智能决策系统．     

支持产品设计的决策空间方法

利用粗糙集理论中的粗度概念,在对获取产品设计知识进行扩展性粒度描述的基础上,通过引入知识依赖关系图,构造了n维知识粒度决策空间以及基于多决策类的同构映射决策空间,提出了基于知识依赖关系图和决策空间的决策算法,并结合产品设计中滚动轴承选择决策说明其实用性.     

集成层级图注意力网络检测非均衡虚假评论

作为机器学习当前一大热点,图神经网络（GNN）模型近年来已逐渐开始结合用户评论应用于欺诈检测领域。但现实中汇总的用户评论涉及多个不同领域,可用信息复杂多样,海量的用户生成内容中欺诈信息通常也只占少数,基于GNN的相关检测方法对虚假评论的识别效果不甚理想。针对这种特征异构和数据分布不均衡的问题,将评论系统进行异构网络建模,提出一种新的集成层次图注意力网络（En-HGAN）识别方法。通过融合层次注意力结构,更加充分地利用异构网络中丰富的用户行为信息,为评论学习更加丰富的语义表征,并在集成学习Bagging框架下集成多个差异化的HGAN子模型,使用随机欠采样策略实现基学习器多样性聚合,从而减少有效信息丢失,增强对欺诈评论的检测能力。在YelpChi与Amazon真实数据集上的实验结果表明,En-HGAN方法具有良好的异常探测性能,和当前一些最新的方法相比,在数据类别倾斜分布的应用中显示En-HGAN方法对欺诈实体具有不错的鲁棒性。     

面向知识图谱链接预测任务的解释子图生成模型

近年来图神经网络（GNN）发展迅速,相关模型在知识图谱链接预测任务上的性能显著提升。为解释性能提升的原因,研究人员需要提取GNN学习到的子图模式。然而现有GNN解释器在知识图谱这类典型多关系（multi-relation）图数据场景下的解释准确性尚未被验证,且相关工具尚未实现,导致解释子图提取困难。针对该问题,提出一种将多关系的知识图谱转换为单关系（uni-relational）图的知识图谱链接预测模型,该模型通过将知识图谱中的实体组合为新的节点,并将关系作为新节点的特征,生成只有单一关系的新图,并在新图上训练去噪自编码器使其获得链接预测能力,最后使用GNN解释器生成子图解释。在三个基准数据集上的实验表明,与不进行转换的GraIL相比,所提基于单关系转换的链接预测模型的相对AUC指标提升显著。最后,该模型选取FB15K-237数据集进行解释子图提取实验,验证了模型在直接提取链接预测解释方面的有效性。