基于时域卷积网络的多尺度双线性天气预测模型

针对时域卷积网络(TCN)提取能力受卷积层感受野限制,难以对天气数据中的季节 性信息和长时信息进行有效提取与分析的问题,提出了一个新的基于 TCN 的多尺度双线性天气 预测模型。该模型由 TCN 层和双线性汇合层 2 部分组成,时域卷积层包含双路 TCN,每个 TCN 利用历史观测数据独立提取特征,除卷积核尺度之外,其他网络参数均保持一致。多尺度的 网络组合可以更深入挖掘数据中潜在关联信息;时域卷积层的输出作为双线性汇合层的输入 进行双线性融合,规范化后得到最终输出,即对未来天气的预测值,进一步提升模型的特征 表示能力。在公开的天气预测数据集上与 5 个基准方法进行对比,实验结果表明所提方法的预 测结果准确率更高;此外,对比 TCN,多尺度双线性天气预测模型面对长时数据信息时表现更 加稳定。     

基于时域卷积网络的中文句子级唇语识别算法

针对现有中文句子级唇语识别技术存在的视觉歧义、特征提取不充分导致识别准确率偏低的问题,提出了一种基于时域卷积网络,采用三维时空卷积的中文句子级唇语识别算法——3DT-CHLipNet(Chinese LipNet based on 3DCNN,TCN)。首先,针对特征提取不充分的问题,所提算法采用了比长短期记忆网络(LSTM)感受野更大的时域卷积网络(temporal convolutional network, TCN)来提取长时依赖信息;其次,针对中文唇语识别中存在的“同型异义”视觉歧义问题,将自注意力机制应用于中文句子级唇语识别,以更好地捕获上下文信息,提升了句子预测准确率;最后,在数据预处理方面引入了时间掩蔽数据增强策略,进一步降低了算法模型的错误率。在最大的开源汉语普通话句子级数据集CMLR上的实验测试表明,与现有中文句子级唇语识别代表性算法相比,所提算法的识别准确率提高了2.17%至23.99%。     

基于BP网络的水文预报模型

在BP人工神经网络基础上建立水文预报模型,讨论了模型的学习样本、网络参数和训练方式对预报精度的影响,选出最佳网络参数配置.     

灰狼优化与差分进化的混合算法及函数优化

灰狼优化(Grey Wolf Optimization,GWO)算法是近年被提出的一种新型智能优化算法,具有收敛速度快和优化精度高的特点,但对于一些复杂优化问题易陷入局部最优。差分进化(Differential Evolution,DE)算法的全局搜索能力强,但其性能对参数敏感,且局部搜索能力不足。为了发挥二者各自的优点并弥补存在的缺陷,提出了一种灰狼优化与差分进化的混合优化算法。首先使用嵌入趋优算子的GWO算法搜索,以便在更短的过程中获得更高的优化精度和更快的收敛速度;然后采用自适应调节参数的差分进化策略来进一步提高算法对复杂优化函数的寻优性能,从而获得一种高性能的混合优化算法,以便能更高效地解决各种函数优化问题。对12个高维函数的优化结果表明,与标准GWO,ACS,DMPSO及SinDE相比,新的混合优化算法不仅具有更好的收敛速度和优化性能,而且具有更好的普适性,更适用于解决各种函数优化问题。     

基于灰狼算法的改进研究

针对灰狼算法具有易陷于局部最优并且收敛速度不理想的缺点,本文提出基于改进收敛因子策略和引入动态权重策略以及两种策略混合改进的灰狼优化算法,并且用于求解函数优化问题。提出的一种非线性收敛因子公式,能够动态的调整算法的全局搜索能力,引入的动态权重使算法在收敛过程中能够加快算法的收敛速度。通过15个基准测试函数进行验证改进后的算法的全局搜索能力、局部搜索能力与收敛速度,实验结果表明:改进后的算法无论在搜索能力上还是收敛速度上,都强于标准灰狼算法。     

基于差分进化的布谷鸟搜索算法

针对基本布谷鸟搜索算法局部搜索能力弱、寻优精度低等不足,提出了一种具有差分进化策略的改进布谷鸟搜索算法。该算法是在种群进入下一次迭代之前在其个体上增加两个带权的差来实现个体变异,再对其进行交叉、选择操作得到最优个体,使缺乏变异机制的布谷鸟搜索算法具有变异能力,从而提高布谷鸟搜索算法的多样性,避免种群个体陷入局部最优,增强算法全局寻优能力。对几种经典测试函数和1个典型应用实例进行测试,仿真实验结果表明,新算法具有更好的全局搜索能力,在收敛精度、收敛速度以及寻优成功率等性能上显著优于基本布谷鸟搜索算法。     

基于改进卷积神经网络的网络入侵检测模型

针对基于深度学习的网络入侵检测技术存在检测效率低、模型训练易出现过拟合和泛化能力较弱的问题，提出一种基于改进卷积神经网络（ICNN）的入侵检测模型（IBIDM）。与传统"卷积-池化-全连接"层叠式网络设计方式不同，该模型采用跨层聚合网络的设计方式。首先，将预处理后的训练集数据作为输入数据前向传播并提取网络特征，对跨层聚合网络的输出数据执行合并操作；然后，根据分类结果计算训练误差并通过反向传播过程进行迭代优化至模型收敛；最后，利用训练好的分类器对测试数据集进行分类测试。实验结果表明，IBIDM具有较高的入侵检测准确率和真正率，且误报率较低。     

基于时域图卷积神经网络的交通流预测模型

针对当前大多数模型对交通流数据空间信息挖掘不充分、无法捕获长序列单元间的信息等问题,提出一种基于时域图卷积神经网络的交通流预测模型。通过阈值权重法重构邻接矩阵,将多层近邻机制嵌入图卷积网络进一步挖掘空间信息;引入时域卷积网络,借助膨胀因果卷积扩大感知野并结合残差网络提取时间信息;运用Dense网络输出结果。利用加州性能评估系统中两个数据集进行评估,其结果表明,该模型性能优于常用的基准模型以及最近提出的多时空图卷积网络模型。     

WSN中基于灰狼和差分进化的簇首选择算法

为更好均衡无线传感器网络(WSN)的网络能耗、延长网络的生命周期,提出一种基于灰狼优化和差分进化的簇首选择算法。将差分进化算法混合到灰狼优化算法中,调整混合算法中的收敛因子与缩放因子,避免灰狼优化算法易陷入停滞状态的缺点;使用节点剩余能量及节点与基站的距离设计适应度函数,保证簇首的全局最优,使网络中节点的能量消耗更均衡。仿真结果表明,与LEACH协议、LEACH-E协议以及FIGWO协议相比,所提簇首选择算法能够更有效地均衡网络的能耗,延长网络的生存时间。     

基于遗传算法选优的集成手段与时序卷积网络的涡扇发动机剩余寿命预测

涡扇发动机作为航空航天领域的核心设备之一,其健康状况决定了航空器能否稳定可靠地运行。而对涡扇发动机的剩余寿命（RUL）进行判断,是设备监测与维护的重要一环。针对涡扇发动机监测过程中存在的工况复杂、监测数据多样、时间跨度长等特点,提出了一种遗传算法优选时序卷积网络（TCN）基模型的集成方法（GASEN-TCN）的涡扇发动机剩余寿命预测模型。首先,利用TCN捕获长跨度下的数据内在关系,从而对RUL作出预测;然后,应用GASEN集成多个独立的TCN,以增强模型的泛化性能;最后,在通用的商用模块化航空推进系统模拟模型（C-MAPSS）数据集上,对所提模型与当下流行的机器学习方法和其他的深度神经网络进行了比较。实验结果表明,在多种不同的运行模式和故障条件下,与流行的双向长短期记忆（Bi-LSTM）网络相比,所提模型都有着更高的预测准确率与更低的预测误差。以FD001数据集为例,在该数据集上所提模型的均方根误差（RMSE）相较Bi-LSTM低17.08%,相对准确率（Accuracy）相较Bi-LSTM高12.16%。所提模型在设备的智能检修与维护方面有着较好的应用前景。     

基于残差时域注意力神经网络的交通模式识别算法

交通模式识别是用户行为识别中的一个重要分支,其目的是对用户所处的交通模式进行准确判断.针对现代智慧城市交通系统对在移动设备环境下精准感知用户交通模式的需求,提出了一种基于残差时域注意力神经网络的交通模式识别算法.首先,通过具有较强局部特征提取能力的残差网络提取传感器时序中的局部特征;然后,采用基于通道的注意力机制对不同...     

重选精英个体的非线性收敛灰狼优化算法

针对灰狼优化算法（GWO）存在的求解精度较低、后期收敛速度较慢、易陷入局部最优的缺点,提出一种改进灰狼优化算法（EGWO）。该算法引进两种改进策略：用以平衡算法全局搜索性和局部开发性的非线性收敛因子调整策略和用以降低陷入局部最优风险的精英个体重选策略。通过在9个基准测试函数上的实验与标准GWO算法,以及文献提出的5种改进灰狼算法和4种其他算法进行对比,从算法寻优的精确性和鲁棒性两个方面验证两种算法改进策略的有效性。实验结果表明,两种改进策略都能提升算法性能,综合使用两种策略的EGWO在收敛速度和求解精度都明显优于其他比较算法。     

基于差异演化算法的BP神经网络预测模型及其应用

人工神经网络的结构设计没有系统的规律可遵循,而常用的基于梯度的神经网络参数优化又易陷入局部最优解。针对BP人工神经网络所存在的缺陷,结合差异演化算法,提出了实数编码的DE-BP神经网络预测模型。利用税收预测的实例验证了算法的有效性,取得了令人满意的结果。     

基于图卷积与长短期记忆网络的动态网络表示学习模型

针对动态网络节点之间链路预测的准确率低和运行时间长的情况,提出了一种以降噪自编码器(dAE)为框架,结合图卷积网络(GCN)和长短期记忆(LSTM)网络的动态网络表示学习模型dynGAELSTM.首先,该模型的前端采用GCN捕获动态图节点的高阶图邻域的特征信息;其次,将提取到的信息输入dAE的编码层以获取低维特征向量,...     

基于双通道卷积神经网络的航班延误预测模型

针对航班延误预测数据量大、特征提取困难而传统算法处理能力有限的问题,提出一种基于双通道卷积神经网络（DCNN）的航班延误预测模型。首先,该模型将航班数据和气象数据进行融合,应用DCNN进行自动特征提取,采用批归一化（BN）和Padding策略优化,提升到港延误等级的分类预测性能;然后,在卷积神经网络（CNN）基础上加入直通通道,以保证特征矩阵的无损传输,增强深度网络的畅通性;同时引入卷积衰减因子对卷积通道的特征矩阵进行稀疏性限制,控制不同网络深度的特征叠加比例,维持模型的稳定性。实验结果表明,所提模型与传统模型相比,具有更强的数据处理能力。通过数据融合,航班延误预测准确率可提高1个百分点;加深网络深度后,该模型能保证梯度的稳定,从而训练更深的网络,使准确率提升至92.1%。该基于DCNN算法的模型特征提取充分,预测性能优于对比模型,可更好地服务于民航决策。     

基于图卷积网络和门控循环单元的多站点气温预测模型

时空预测任务在神经科学、交通、气象等领域应用广泛.气温预测作为典型的时空预测任务,需要挖掘气温数据中固有的时空特征.针对现有气温预测算法存在预测误差大、空间特征提取不充分的问题,提出一种基于图卷积网络和门控循环单元的气温预测(GCN-GRU)模型.首先,使用重新分配权重和多阶近邻连接方式修正图卷积网络(GCN),以有效...     

基于时序超图卷积神经网络的股票趋势预测方法

传统的股票预测方法大多基于时间序列模型,忽视了股票之间复杂的关系,并且该关系往往超出成对连接,例如同行业板块内股票或者基金持仓多支股票.针对该问题,提出一种基于时序超图卷积神经网络(HGCN)的股价走势预测方法,根据金融投资事实构造超图模型以拟合股票之间的多元关系,该模型包括两大组件:门控循环单元(GRU)网络和超图卷...     

融合注意力机制的时间卷积知识追踪模型

针对基于循环神经网络（RNN）的深度知识追踪模型存在的可解释性不足和长序列依赖问题,提出一种融合注意力机制的时间卷积知识追踪（ATCKT）模型。首先,在训练阶段学习学生历史交互的嵌入表示;然后,使用基于题目的注意力机制学习特定权重矩阵,从而识别并强化学生的历史交互对每一时刻知识状态不同程度的影响;最后,使用时间卷积网络（TCN）提取学生动态变化的知识状态,在这个过程中利用扩张卷积和深层神经网络扩大序列学习范围,缓解长序列依赖问题。将ATCKT模型与深度知识追踪（DKT）、卷积知识追踪（CKT）等四种模型在ASSISTments2009、ASSISTments2015、Statics2011和Synthetic-5这4个数据集上进行对比实验,实验结果显示,所提模型的曲线下面积（AUC）和准确率（ACC）均有显著提升,尤其在ASSISTments2015数据集上表现最佳,分别提升了6.83～20.14个百分点和7.52～11.22个百分点,并且该模型的训练时间与DKT模型相比减少了26%。可见,所提模型可以更准确地捕捉学生的知识状态,更高效地预测学生未来的表现。     

基于灰狼优化的反向学习粒子群算法

针对粒子群算法（PSO）易早熟收敛、逃离局部最优能力差、精度低等缺点,提出一种基于灰狼优化的反向学习粒子群算法。该算法对最优粒子采用反向学习策略产生反向解,扩大种群的搜索范围,增强了算法的全局搜索能力;对其非最优粒子采用新型社会学习方式,提高其搜索效率和开采性能;同时,针对PSO收敛精度较低的问题,引入灰狼优化算法,并对其收敛因子产生扰动,平衡算法全局和局部搜索性能并提高其精度。在CEC2017测试函数上进行仿真实验,结果表明,在相同的实验条件下,改进后的粒子群算法在收敛精度和收敛速度上有显著提升,且其性能明显优于标准粒子群算法。