平行智能与CPSS: 三十年发展的回顾与展望

社会物理信息系统 (Cyber-physical-social systems, CPSS)在传统物理信息系统 (Cyber-physical systems, CPS)的基础上纳入对社会信号及社会关系的考虑, 利用网络世界近乎无限的人力、数据和信息资源, 突破物理世界有限的资源约束以及时空的限制. 然而, CPSS中人类和社会行为的复杂性加剧了实际系统和其模型之间的建模鸿沟, 使得系统的形态演变为“默顿系统”. 对此, 以ACP方法为核心的平行智能 (Parallel intelligence, PI) 框架通过组合人工系统 (Artificial systems, A)、计算实验 (Computational experiments, C)、平行执行 (Parallel execution, P)三个过程, 为跨越这一鸿沟提供了可行的路径. 具体而言, ACP将模型从系统解析器转变为数据生成器, 使原本难以控制的“默顿系统”可测试、可计算、可验证, 为复杂系统中“涌现”和“收敛”的对立统一确立了方法基础. 本文从平行控制与智能控制、平行机器人与平行制造、平行管理与智能交通、平行医学与智慧健康、平行生态与平行社会、平行经济系统与社会计算、平行军事系统以及平行认知与平行哲学这八个方面阐述面向CPSS的平行智能应用成果. 最后, 对CPSS未来的发展方向和技术趋势进行了讨论与展望.     

区块链共识算法的发展现状与展望

共识算法是区块链技术的核心要素,也是近年来分布式系统研究的热点.本文系统性地梳理和讨论了区块链发展过程中的32种重要共识算法,介绍了传统分布式一致性算法以及分布式共识领域的里程碑式的重要研究和结论,提出了区块链共识算法的一种基础模型和分类方法,并总结了现有共识算法的发展脉络和若干性能指标,以期为未来共识算法的创新和区块链技术的发展提供参考.     

工业智联网:基本概念、关键技术与核心应用

本文首先阐述了工业网联技术的演化过程,重点讨论了工业智联网产生的技术和时代背景.然后探讨了工业智联网的基本概念、内涵与应用领域.本文详细介绍了工业智联网的关键技术,包括数字虚拟工业技术、新一代知识工程技术、工业资源异构复杂网络管控技术、区块链智能、社会计算、边缘计算等,及其技术平台架构.最后我们以智能工业新模式和工业系统价值挖掘为示例,举例说明工业智联网的应用模式.     

从工业4.0到能源5.0:智能能源系统的概念、内涵及体系框架

分析推动工业进程和能源进程交互发展的因素和趋势, 结合能源互联网的发展要求, 提出了建立能源5.0的迫切性和必要性. 着重讨论了在网络化之后, 能源系统呈现的社会性问题, 认为在传统方式之外, 必须引入人类社会学、管理学等软科学进行分析建模; 指出了虚拟人工系统根本不同于传统仿真系统等理念, 只有利用虚拟人工模型, 采用平行系统, 才能建立能源5.0. 阐述了能源5.0的理论、框架和技术, 明确了能源5.0、基于社会物理信息系统(Cyber-physical-social system, CPSS) 的平行能源是等价的概念. 指出能源5.0核心是构建与实际能源系统同构的虚拟人工能源系统, 通过虚拟人工能源系统的计算实验, 确定优化控制策略, 引导实际能源系统运行, 并使虚拟人工系统和实际系统平行执行、共同演化, 形成智能能源系统. 最后以华电集团已经完成的分布式能源5.0示范项目和正在实施的火力发电5.0项目及智能家居能源系统, 探讨了能源5.0的研究内容、技术途径及应用前景.     

平行控制: 数据驱动的计算控制方法

本文简述平行控制的理念、概念及基本方法与应用, 主要强调虚实互动的平行扩展方式与同时计算的并行划分方式的不同之处. 平行控制方法是ACP理论在控制领域中的具体应用, 其核心是利用人工系统进行建模和表示、通过计算实验进行分析和评估、最后借助平行执行实现对复杂系统的控制和管理. 这一控制方法是反馈控制, 特别是自适应控制方法向复杂系统问题扩展的自然结果, 是一种迈向数据驱动控制和计算控制的必然且有效途径.     

大规模MIMO系统中联合用户分组和联盟博弈的动态导频分配方案

大量研究表明,大规模MIMO系统中的小区边缘用户比中心用户更易遭受导频污染的影响。因此,该文提出一种联合用户分组和联盟博弈(JUG-AG)的动态导频分配方案来减轻系统导频污染。根据用户信号强度将所有用户分为A,B两组,把接收基站信号强度弱的小区边缘用户记为A组,剩余用户则为B组。A组用户使用相互正交的导频,B组用户则借助联盟博弈来重复使用剩余的正交导频。在B组用户的联盟博弈中,用户被分成若干个互不相交的用户子联盟,属于不同子联盟的用户分配不同的相互正交导频序列,而属于同一子联盟中的用户使用相同的导频序列。与已有的导频分配方案相比,该文提出的JUG-AG方案更灵活,可以用于所有用户随机分布的场景。而且,该算法通过循环搜索可以获得整体最优解。仿真结果表明JUG-AG方案能够有效降低上行链路中用户信号检测的平均均方根误差(RMSE),而且可以提高用户的平均服务速率。

     

两相邻路口交通信号的协调控制

传统路口的控制算法大多研究单个路口的信号控制情况.该文根据路口之间的相互关系,利用高阶广义神经网络及模糊推理提出了两个相邻交通路口的协调算法.利用此算法设计的交通信号控制器,可以有效地协调两相邻路口的红绿灯信号,在一定程度上改善了交通路口的交通状况.     

基于轮胎/路面磨擦状况估计的轮胎故障观测器设计

轮胎故障是造成交通事故的主要原因之一.但是目前大多数轮胎故障监测方法由于需要使用各种复杂的传感器因此制造代价高昂且不可靠.为此,提出了一种新型实用的轮眙故障观测器.基于考虑外界不确定干扰的新型动态轮胎/路面磨擦模型,该观测器仅仅使用汽车驱动力及轮胎转速数据,跟踪估计轮胎/路面磨擦系数的变化,并通过对磨擦状况的分析对轮胎状态做出合理的判断.由于转速传感器是汽车防滑刹车控制系统(ABS)的基本组成部分,因此该观测器可与ABS结合工作,低成本的实现轮胎故障监测.     

浮动太阳轮对行星齿轮传动系统动态特性影响研究

行星齿轮传动因具有较大的传动比和较高的传动效率而被广泛应用于机械传动系统中.在行星齿轮箱中,太阳轮通常被设置为浮动的,以平衡各行星齿轮之间的负载.但是,太阳轮的浮动设置将导致啮合过程中的压力角、重合度和啮合相位的变化.在以前的研究中,这些参数被近似为常数.为了研究动态参数对行星齿轮箱在不同工况下振动响应的影响,建立了行...     

基于区块链的数字货币发展现状与展望

数字货币(Digital currency)作为区块链技术迄今为止最典型也最成功的应用, 得益于区块链分布式共识与去中心化信任的技术优势, 也促使了区块链技术与经济活动的深度融合, 并由此改变了数字社会的组织方式. 近年来, 无论是在基础理论研究方面, 还是在实践应用发展方面, 数字货币均呈现出了蓬勃向上的态势. 本文从技术创新、机制设计以及风险监管三个角度梳理了数字货币的主要研究问题, 详细阐述了基础支撑技术、隐私保护技术、共识机制、激励机制、币值机制、发行机制、风险分析、监管考量等方面的研究进展、存在问题及应用现状, 并展望了未来重点研究方向, 致力于为数字货币领域的研究提供有益借鉴.