细节决定成败：推荐系统实验反思与讨论

近些年来,随着互联网的迅速发展,用户在各种在线平台上接收到海量的信息,信息爆炸成为一个关键性问题。在此背景下,推荐系统逐步渗透到人们工作生活的各个场景,已成为不可或缺的一环。它不仅可以帮助用户快速获得想要的信息和服务,还可以提高资源利用效率,从而给企业带来更多效益。因此,个性化推荐算法不仅获得了工业界广泛的关注,也是科研领域的研究热点之一。在个性化推荐的研究中,受限于平台与效率等因素,研究者大多无法将算法部署到在线系统上进行评价,因此离线评价成为推荐领域研究的主要方式。然而个性化推荐涉及到的场景复杂,可获得的数据信息多种多样,用户行为多为隐式反馈且存在许多噪声,这使得推荐系统离线评价的实验设定复杂多变,存在大量易被忽视却十分重要的细节。比如在训练采样负例时,既可以仅从用户没有交互过的商品中采样,也可以将验证测试集的商品视作未知交互加入采样池。同样,从训练到测试在很多其他环节也涉及这样的实现细节（如数据集处理、已知负样本的使用、Top-N排序候选集范围等）。这些实验细节通常不会在学术论文中被显式提及,却潜在影响了模型效果的对比,还决定着实验的科学性,甚至会导致相反或错误的分析结论。本文从数据集处理、模型训练、验证与测试、效果评价等多个角度,系统地讨论与反思了推荐系统实验中的细节设定。对于每个环节,我们枚举了若干常见设定,并在真实数据集上验证了其中某些设定的实际影响。实验结果表明一些细节确实会导致关于模型优劣的不同结论。最终我们形成了关于推荐系统实验细节的指导性总结,包括可选、建议、必须的三类设定,希望帮助推荐算法研究者规避实现细节上的陷阱,更科学合理地设计实验。     

后量子加密算法的硬件实现综述

现有的密码体制大多基于RSA、ECC等公钥密码体制,在信息安全系统中实现密钥交换、数字签名和身份认证等,有其独特的优势,其安全性分别依赖于解决整数分解问题和离散对数问题的难度。近年来,随着量子计算机的快速发展,破解上述数学问题的时间大幅减少,这将严重损害数字通信的安全性、保密性和完整性。与此同时,一个新的密码学领域,即后量子密码学应运而生,基于它的加密算法可以对抗量子计算机的攻击,因此成为近年来的热点研究方向。2016年以来,NIST向世界各地的研究者征集候选抗量子密码学方案,并对全部方案进行安全性、成本和性能的评估,最终通过评估的候选方案将被标准化。本文比较了NIST后量子密码学算法征集(第2轮、第3轮)的各个方案,概述目前后量子加密算法的主要实现方法:基于哈希、基于编码、基于格和基于多变量,分析了各自的安全性,签名参数及计算量的特点以及后期的优化方向。PQC算法在硬件实现上的挑战其一是算法规范的数学复杂性,这些规范通常是由密码学家编写的,关注的重点是其安全性而非实现的效率,其二需要存储大型公钥、私钥和内部状态,这可能会导致不能实现真正的轻量级,从而降低硬件实现的效率。本文重点介绍了目前后量子加密算法的硬件实现方式,包括PQC硬件应用程序编程接口的开发,基于HLS的抽象实现和基于FPGA/ASIC平台的硬件实现。PQC方案的硬件化过程中不仅需要算法的高效实现,同时需要抵抗针对硬件结构的侧信道攻击。侧信道攻击可以通过来自目标设备泄露的相关信息来提取密码设备的密钥。本文讨论了后量子加密算法在具体实现和应用中受到侧信道攻击类别和防御对策。     

基于分组策略的补货配送问题优化模型

针对已存在的供应链环境下较少考虑补货配送问题中的分组配送策略,结合大量零售商对单一产品需求量不同等特点,引入分组的决策变量.根据配送中心补货周期与配送次数的函数关系,以最小化三级供应链系统的平均总成本为目标,构建了带有配送中心能力约束的补货配送优化模型.根据优化模型的特点,利用改进的遗传算法求解模型,并进行了数据仿真试验.结果表明,该优化模型能为配送中心提供一种有效的分组配送方案,选择的优化算法更稳定快捷,能为企业提供有益的管理启迪.     

基于智能算法的汽车气动外形参数多目标优化

为了对汽车外形进行优化设计,利用CFD软件与智能算法相结合的方法,以在天窗微开高速行驶状态下的汽车为优化的对象,选取气动阻力最小、气动升力为0、天窗后缘压强最小为`优化目标,以汽车关键外形参数为设计变量,对汽车气动外形进行多目标优化设计.同时,应用了数据挖掘技术评价设计变量与3个目标函数的影响关系,选取优化后的最佳关键参数制作汽车模型并进行风洞试验验证.研究结果表明:通过遗传算法优化的车身外形,在其他设计目标满足要求的条件下成功地将阻力系数降低了9.5%,并通过风洞试验验证了该智能算法结果的准确性.基于智能算法的汽车气动外形设计具有指导意义与实际应用价值,为汽车气动外形的多目标优化设计提供了一种高效、精确、可靠的先进优化方法.     

雨水泵站水泵机组启停优化

为解决雨水泵站运行过程中存在的水泵频繁启停问题,提出一种水泵机组启停优化方法.该方法通过分析泵站的设计参数和水泵机组运行原理,建立启泵水位优化模型,并运用暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)和粒子群优化算法(particle swarm optimization algorithm,PSO)对模型求解,最终得到水泵机组的最优启泵水位.通过实例将优化方法与传统的人工调试方法进行对比,验证了其可行性.研究结果表明:采用优化方法得到的启泵水位可使机组启停次数达到最小,实现了较好的水泵启停效果.同时优化方法也避免了复杂的人工调试过程,得出的优化结果为雨水泵站启泵水位的选取提供参考.     

快递企业人员调配问题的建模与求解方法

针对快递企业配送中心人员调配问题,提出了在服务于同类客户与不同类客户两种条件下,用时间序列季节系数法预测来件量,并分析快件处理和配送过程中的人员、车辆因素的方法.该方法对同类客户调整配送中心快件处理人员与分配人员的数量,以此达到极小化快件剩余量的目标,对不同类客户调整配送人员的数量,以此达到极小化配送中心成本的目标,并建立了数学模型.利用粒子群算法对模型进行求解,通过实例进行仿真试验,从而得到配送中心人员调配的最佳方式,以此指导企业合理运营.     

基于新型Canny算法雷达距离图像边缘检测算法

针对激光雷达距离像的噪声滤波和边缘检测问题,提出了一种结合改进环圈滤波算法和自适应Canny算法的距离像边缘检测算法.通过改进环圈滤波对距离像的噪声进行抑制,在滤除噪声的同时保留了图像的细节特征信息.从梯度幅值计算、非极大值抑制和阀值自动选择3个方面对传统Canny算法进行改进,克服了噪声影响和边缘检测模糊等缺点.实验结果表明,该算法能够可靠的对距离图像进行边缘检测,并且检测结果的信息熵和标准差指标数据优于传统的Sobel算法和Laplace算法,能够较好地满足激光雷达距离像边缘检测的实际需要.     

Research on phaseless near-field antenna measurement

A method of phaseless near-field measurement is studied which can reconstruct the far-field characteristics of the antenna by analyzing the near-field amplitude-only data. The method includes a dual-plane scanning strategy which lets the linear polarization probe collect the amplitude-only data on the two scanning planes respectively. The phase of each sampling points at one of the scanning planes can be retrieved using the iterative fourier transform algorithm. Then the far-field properties of the antenna are obtained by applying the near-field/far-field transformation technique. Theoretical research and simulations show that the phaseless near-field measurement strategy can reconstruct the far-field pattern effectively and that a better choice of the initial iterate phase can help to improve the convergence rate and the convergence precision of the method.     

Probabilistic and interval reliability design of the composite pressure vessel

Considering the randomness or interval character of physical parameters and applied loads of composite pressure vessels (COPV), the COPV reliability-analyzing model is built. And then the computational expressions for the mean value, standard deviation and deviation of fiber stress are deduced by the random factor method. The probabilistic and interval reliability designs on COPV are implemented by utilizing the probabilistic method and interval method combined with the improved particle swarm optimization (PSO) algorithm, respectively. The influence of fluctuation of structure uncertain parameters on COPV design thickness is inspected. Finally, examples are given to demonstrate that both probabilistic and interval reliability methods can satisfy the safety requirement and both are of higher rationality than the traditional safety factor method. And probabilistic method has a lower relative error but a higher computational complexity contrasted with the interval method.     

基于差分进化算法的供热节能控制系统

针对公共建筑集中供热系统能耗高、自动调节和实时监控难度大的问题,将数字温度传感器、芯片控制技术及CAN总线技术结合到一起,设计了一种基于差分进化算法的神经网络控制的公共建筑集中供热系统.系统具有降低遗传算法复杂性、快速收敛的优势,且自适应能力较强,能够实现供热流量自动调节和网络实时监控.为了验证该系统的节能效果,与传统节能控制系统的供热消耗进行了试验比较,结果表明,该系统最低平均节能10.1%,最高节能16.3%,节能效果更好.