基于L-Metric重叠子图发现的B细胞表位预测模型

针对现有表位预测方法对抗原中存在的重叠表位预测能力不佳的问题,提出了将基于局部度量（L-Metric）的重叠子图发现算法用于表位预测的模型。首先,利用抗原上的表面原子构建原子图并升级为氨基酸残基图;然后,利用基于信息流的图划分算法将氨基酸残基图划分为互不重叠的种子子图,并使用基于L-Metric的重叠子图发现算法对种子子图进行扩展以得到重叠子图;最后,利用由图卷积网络（GCN）和全连接网络（FCN）构建的分类模型将扩展后的子图分类为抗原表位和非抗原表位。实验结果表明,所提出的模型在相同数据集上的F_{\mathrm{1}}值与现有表位预测模型DiscoTope 2、ElliPro、EpiPred和Glep相比分别提高了267.3%、57.0%、65.4%和3.5%。同时,消融实验结果表明,所提出的重叠子图发现算法能够有效改善预测能力,使用该算法的模型相较于未使用该算法的模型的F_{\mathrm{1}}值提高了19.2%。     

基于神经正切核的多核学习方法

多核学习方法是一类重要的核学习方法,但大多数多核学习方法存在如下问题：多核学习方法中的基核函数大多选择传统的具有浅层结构的核函数,在处理数据规模大且分布不平坦的问题时表示能力较弱;现有的多核学习方法的泛化误差收敛率大多为O\left(\mathrm{1}/\sqrt[]{n}\right),收敛速度较慢。为此,提出了一种基于神经正切核（NTK）的多核学习方法。首先,将具有深层次结构的NTK作为多核学习方法的基核函数,从而增强多核学习方法的表示能力。然后,根据主特征值比例度量证明了一种收敛速率可达O\left(\mathrm{1}/n\right)的泛化误差界;在此基础上,结合核对齐度量设计了一种全新的多核学习算法。最后,在多个数据集上进行了实验,实验结果表明,相比Adaboost和K近邻（KNN）等分类算法,新提出的多核学习算法具有更高的准确率和更好的表示能力,也验证了所提方法的可行性与有效性。     

大数据上函数查询解答的复杂度分析

函数查询是大数据应用中重要的操作,查询解答问题一直是数据库理论中的核心问题。为了分析大数据上函数查询解答问题的复杂度,首先,使用映射归约方法将函数查询语言归约到已知的可判定语言,证明了函数查询解答问题的可计算性;其次,使用一阶语言描述函数查询,并分析了一阶语言的复杂度;在此基础上,使用NC-factor归约方法将函数查询类归约到已知的\mathrm{\Pi }{\mathrm{{\rm T}}}_Q-complete类中。证明函数查询解答问题经过PTIME（多项式时间）预处理后,可以在NC（并行多项式-对数）时间内求解。通过以上证明可以推出,函数查询解答问题在大数据上是可处理的。     

基于广义最大Versoria准则的稀疏自适应滤波算法

针对脉冲噪声干扰环境下传统稀疏自适应滤波稳态性能差,甚至无法收敛等问题,同时为提高稀疏参数辨识的精度的同时不增加过多计算代价,提出了一种基于广义最大Versoria准则（GMVC）的稀疏自适应滤波算法——带有CIM约束的GMVC（CIMGMVC）。首先,利用广义Versoria函数作为学习准则,其包含误差p阶矩的倒数形式,当脉冲干扰出现导致误差非常大时,GMVC将趋近于0,从而达到抑制脉冲噪声的目的。其次,将互相关熵诱导维度（CIM）作为稀疏惩罚约束和GMVC相结合来构建新代价函数,其中的CIM以高斯概率密度函数为基础,当选择合适核宽度时,可无限逼近于l_{\mathrm{0}}-范数。最后,应用梯度法推导出CIMGMVC算法,并分析了所提算法的均方收敛性。在Matlab平台上采用\alpha-stable分布模型产生脉冲噪声进行仿真,实验结果表明所提出的CIMGMVC算法能有效地抑制非高斯脉冲噪声的干扰,在稳健性方面优于传统稀疏自适应滤波,且稳态误差低于GMVC算法。     

基于差分表的Blow-CAST-Fish算法的密钥恢复攻击

针对Blow-CAST-Fish算法攻击轮数有限和复杂度高等问题,提出一种基于差分表的Blow-CAST-Fish算法的密钥恢复攻击。首先,对S盒的碰撞性进行分析,分别基于两个S盒和单个S盒的碰撞,构造6轮和12轮差分特征;然后,计算轮函数f₃的差分表,并在特定差分特征的基础上扩充3轮,从而确定密文差分与f₃的输入、输出差分的关系;最后,选取符合条件的明文进行加密,根据密文差分计算f₃的输入、输出差分值,并查寻差分表找到对应的输入、输出对,从而获取子密钥。在两个S盒碰撞的情况下,所提攻击实现了9轮Blow-CAST-Fish算法的差分攻击,比对比攻击多1轮,时间复杂度由2^107.9降低到2⁷⁴;而在单个S盒碰撞的情况下,所提攻击实现了15轮Blow-CAST-Fish算法的差分攻击,与对比攻击相比,虽然攻击轮数减少了1轮,但弱密钥比例由{\mathrm{2}}^{-\mathrm{52.4}}提高到{\mathrm{2}}^{-\mathrm{42}},数据复杂度由2⁵⁴降低到2⁴⁷。测试结果表明,在相同差分特征基础上,基于差分表的攻击的攻击效率更高。     

基于时间序列迁移递归预测的未知工况下滚动轴承在线剩余寿命评估

深度迁移学习技术已经成功应用于跨工况的滚动轴承剩余寿命(remaining useful life,RUL)预测问题,但针对在线场景的RUL评估仍存在如下不足:在线工况存在漂移,无法确定同工况的历史数据,不能直接构建回归预测模型;在线目标轴承只有正常状态和早期故障数据,无法直接与离线轴承的快速退化期数据进行迁移学习.鉴于此,从时序退化信息迁移的角度提出一种面向未知工况的轴承在线RUL评估方法.首先,构建融合第三方退化信息的时间序列迁移递归预测模型,利用张量长短时记忆网络提取离线工况全寿命数据的单调性和趋势性等时序信息,并迁移到在线递归预测过程;然后,利用迁移成分分析对所预测的在线退化序列和已有离线序列进行公共特征空间适配,提取域无关特征,并构建支持向量机回归模型,实现在线轴承剩余寿命评估.在IEEE PHM Challenge 2012轴承数据集上的实验结果表明,所提出方法可在只有早期故障数据的情况下准确预测退化趋势,为未知工况下的轴承在线RUL评估提供一种有效的解决方案.     

基于Sentinel-1数据的黑河中游土壤水分反演

基于Sentinel-1合成孔径雷达 (SAR) 数据及相同时段的中分辨率成像光谱仪（MODIS）和Landsat 8两种归一化植被指数（NDVI）,构建变化检测模型以估算黑河中游的高分辨率土壤水分,并探讨模型中具体参数设置对估算精度的影响。结果表明：①在对后向散射系数时间序列的差值 ( \mathrm{\Delta } \sigma ) 和植被指数 ( \mathrm{V} \mathrm{I} ) 进行线性建模过程中,MODIS NDVI和Landsat 8 NDVI这两种植被产品所构建的模型在 \mathrm{\Delta } \sigma - \mathrm{V} \mathrm{I} 空间中所选取的采样点比例分别为2%和4%时,各自取得最优精度; ②以土壤水分反演为目标,使用Landsat 8 NDVI构建的变化检测模型略优于使用MODIS NDVI构建的变化检测模型,两种模型的均方根误差RMSE分别为0.040 m³/m³和0.044 m³/m³,相关系数R分别为0.86和0.83; ③对于变化检测方法的关键参数,若使用低分辨率的SMAP/Sentinel-1 L2_SM_SP土壤水分数据分别代替站点观测的土壤水分初始值和缩放因子 (即两个连续时相土壤水分变化的最大值 \mathrm{\Delta } M s_{max} ) 这两个参数,则土壤水分RMSE将分别增加0.01 m³/m³和0.04 m³/m³。即土壤水分缩放因子这一参数的误差对反演结果的影响大于土壤水分初始值误差对反演结果的影响,故采用高精度的缩放因子进行变化检测估算。研究结论对于利用新兴的Sentinel-1 SAR数据,通过变化检测算法准确获取高分辨率土壤水分信息具有实际参考价值。     

基于新极化特征参数的SAR海洋溢油检测

为了提升海上油膜与其他目标的可分离程度,提出基于特征值分解的一种新的极化特征G,该特征不仅能够反映集合中不同目标之间的极化状态,还能够描述不同散射类型在统计意义上的不纯度。若某个区域中去极化状态越弱,不纯度越低,则该区域中新极化特征G的值越低。利用两景Radarsat-2全极化SAR (Synthetic Aperture Radar)影像对新特征的有效性进行实验验证。结果表明：海水具有较小的特征值,油膜具有较大的特征值,生物膜的特征值介于两者之间。且与span、\bar{\mathrm{\alpha }}、P、A、CPD等5种经典的极化特征相比,新特征在图像对比度、局部标准偏差及概率密度曲线等三个指标上均有更好的表现,不仅能区分生物膜（植物油模拟）与原油,且具有更好的抑噪性。     

基于阵列处理器的最小均方误差检测算法并行设计与实现

针对大规模多输入多输出（MIMO）系统中,最小均方误差（MMSE）检测算法在可重构阵列结构上适应性差、计算复杂度高和运算效率低的问题,基于项目组开发的可重构阵列处理器,提出了一种基于MMSE算法的并行映射方法。首先,利用Gram矩阵计算时较为简单的数据依赖关系,设计时间上和空间上可以高度并行的流水线加速方案;其次,根据MMSE算法中Gram矩阵计算和匹配滤波计算模块相对独立的特点,设计模块化并行映射方案;最后,基于Xilinx Virtex-6开发板对映射方案进行实现并统计其性能。实验结果表明,该方法在MIMO规模为\mathrm{128}\times \mathrm{4}、\mathrm{128}\times \mathrm{8}和\mathrm{128}\times \mathrm{16}的正交相移键控（QPSK）上行链路中,加速比分别2.80、4.04和5.57;在\mathrm{128}\times \mathrm{16}的大规模MIMO系统中,可重构阵列处理器比专用硬件减少了42.6%的资源消耗。     

基于自注意力长短期记忆网络的Web软件系统实时剩余寿命预测方法

为了能够实时准确对Web软件系统的剩余使用寿命（RUL）进行预测,考虑Web系统健康状态性能指标的时序特性和指标间的相互依赖特性,提出了一种基于自注意力长短期记忆（Self-Attention-LSTM）网络的Web软件系统实时剩余寿命预测方法。首先,搭建加速寿命测试实验平台来收集反映Web软件系统老化趋势的性能指标数据;然后,根据该性能指标数据的时序特性来构建长短期记忆（LSTM）循环神经网络以提取性能指标的隐含层特征,并使用自注意力机制建模特征间的依赖关系;最后,得到系统RUL的实时预测值。在三组测试集上,把所提模型与反向传播（BP）网络和常规的循环神经网络（RNN）做了对比。实验结果表明,所提模型的平均绝对误差（MAE）比长短期记忆（LSTM）网络平均低16.92%,相对准确率（Accuracy）比LSTM网络平均高5.53%,验证了Self-Attention-LSTM网络剩余寿命预测模型的有效性。可见所提方法能为优化系统抗衰决策提供技术支撑。     

基于双长短期记忆网络组合的网络货运平台成交定价预测模型

网络货运平台运输服务订单的成交定价的预测结果是平台运营策略和承运人决策的直接体现,显著影响平台效益和承运人市场健康发展。以顺丰速递网络货运平台为例,通过缺失值处理和类别型数据转换进行数据预处理。针对网络货运平台成交定价预测精度问题,设计了基于双长短期记忆网络（LSTM）组合的网络货运平台成交定价预测模型,并采用K-means聚类分析预测结果。双LSTM组合模型相较于LSTM、支持向量回归（SVR）、两者相融合的LSTM-SVR以及基于灰色GM（1,1）和反向传播（BP）组合（GM（1,1）-BP）等模型,平均绝对误差（MAE）、均方误差（MSE）、平均绝对百分比误差（MAPE）最低且R²最高,分别为9.90、402.54、1.48和0.999 97。而K-means聚类分析对预测的订单成交定价进行评级的结果与实际情况一致。实验结果表明,所提出的双LSTM组合模型具备有效性和准确的网络货运平台成交定价预测效果。     

基于优化混合模型的航空发动机剩余寿命预测方法

针对航空发动机剩余使用寿命（RUL）预测方法没有同时加权不同时间步下的数据,包括原始数据和所提取的特征,导致RUL预测准确性较低的问题,提出了一种基于优化混合模型的RUL预测方法。首先,选用三种不同的路径提取特征：1）将原始数据的均值和趋势系数输入至全连接网络;2）将原始数据输入双向长短期记忆（Bi-LSTM）网络,并采用注意力机制处理得到的特征;3）使用注意力机制处理原始数据,并将加权特征输入至卷积神经网络（CNN）和Bi-LSTM网络中。然后,采用融合多路径特征预测的思想,将上述提取到的特征融合后输入至全连接网络获得RUL预测结果。最后,使用商用模块化航空推进系统仿真（C-MAPSS）数据集验证方法的有效性。实验结果显示,所提方法在4个数据集上均有较好的表现。以FD001数据集为例,所提方法的均方根误差（RMSE）比Bi-LSTM网络降低了9.01%。     

基于注意力机制和生成对抗网络的飞行器短期航迹预测模型

针对单一长短时记忆（LSTM）网络在航迹预测上无法有效提取关键信息以及难以精准拟合数据分布等问题,提出基于注意力机制和生成对抗网络（GAN）的飞行器短期轨迹预测模型。首先,引入注意力机制对航迹赋予不同的权重,以提升航迹中重要特征的影响力;其次,基于LSTM提取航迹序列特征,并经汇聚层汇集时间步长内所有的飞行器特征;最后,利用GAN在对抗博弈下不断优化的特性来优化模型,从而提高模型的准确性。相较于社会生成对抗网络（SGAN）,所提模型在处于爬升阶段的数据集上的平均位移误差（ADE）、最终位移误差（FDE）及最大位移误差（MDE）分别降低了20.0%、20.4%和18.3%。实验结果表明,所提模型能更精确地预测未来航迹。     

基于长-短时序特征融合的资源负载预测模型

高准确率的资源负载预测能够为实时任务调度提供依据,从而降低能源消耗。但是,针对资源负载的时间序列的预测模型,大多是通过提取时间序列的长时序依赖特性来进行短期或者长期预测,忽略了时间序列中的短时序依赖特性。为了更好地对资源负载进行长期预测,提出了一种基于长-短时序特征融合的边缘计算资源负载预测模型。首先,利用格拉姆角场（GAF）将时间序列转变为图像格式数据,以便利用卷积神经网络（CNN）来提取特征;然后,通过卷积神经网络提取空间特征和短期数据的特征,用长短期记忆（LSTM）网络来提取时间序列的长时序依赖特征;最后,将所提取的长、短时序依赖特征通过双通道进行融合,从而实现长期资源负载预测。实验结果表明,所提出的模型在阿里云集群跟踪数据集CPU资源负载预测中的平均绝对误差（MAE）为3.823,均方根误差（RMSE）为5.274,拟合度（R²）为0.815 8,相较于单通道的CNN和LSTM模型、双通道CNN+LSTM和ConvLSTM+LSTM模型,以及资源负载预测模型LSTM-ED和XGBoost,所提模型的预测准确率更高。     

基于离散哈希的聚类

传统的聚类方法是在数据空间进行,且聚类数据的维度较高.为了解决这两个问题,提出了一种新的二进制图像聚类方法——基于离散哈希的聚类(CDH).该框架通过L21范数实现自适应的特征选择,从而降低数据的维度;同时通过哈希方法将数据映射到二进制的汉明空间,随后,在汉明空间中对稀疏的二进制矩阵进行低秩矩阵分解,完成图像的快速聚类...