分类: 数学 >> 统计和概率 分类: 统计学 >> 数理统计学 分类: 信息科学与系统科学 >> 信息科学与系统科学基础学科 提交时间: 2024-05-22
摘要: 统计独立性是统计学和机器学习领域的基础性概念,如何表示和度量统计独立性是该领域的基本问题。Copula理论提供了统计相关关系表示的理论工具,而Copula熵理论则给出了度量统计独立性的概念工具。本文综述了Copula熵的理论和应用,概述了其基本概念定义、定理和性质,以及估计方法。介绍了Copula熵研究的最新进展,包括其在统计学的十个基本问题(结构学习、关联发现、变量选择、因果发现、系统辨识、时延估计、域自适应、正态性检验、双样本检验和变点检测等)上的理论应用。讨论了理论应用之间的联系,以及其对应的深层次的相关性和因果性概念之间的联系,并将Copula熵的(条件)独立性度量框架与基于核函数和距离相关的同类框架进行了理论对比。通过仿真和实际数据实验评估验证了Copula熵方法体系相对于同类方法的实际优越性。简述了Copula熵在理论物理学、天体物理学、地球物理学、理论化学、化学信息学、材料学、水文学、气候学、气象学、环境学、生态学、动物形态学、农学、认知神经学、运动神经学、计算神经学、心理学、系统生物学、生物信息学、临床诊断学、老年医学、精神病学、公共卫生学、经济学、管理学、社会学、教育学、计算语言学、新闻传播学、法学、政治学、军事学、情报学,以及能源工程、食品工程、土木建筑、交通运输、制造工程、可靠性工程、冶金工程、化学工程、航空航天、兵器工程、车辆工程、电子工程、通信工程、高性能计算、信息安全、测绘遥感、海洋工程和金融工程等领域的实际应用。
分类: 信息科学与系统科学 >> 信息科学与系统科学基础学科 分类: 物理学 >> 电磁学、光学、声学、传热、经典力学和流体动力学 分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2024-05-22
摘要: The electromagnetic fields of point sources with time varying charges moving in the vacuum are derived using the Liénard-Wiechert potentials. The properties of the propagation velocities and the Doppler effect are discussed based on their far fields. The results show that the velocity of the electromagnetic waves and the velocity of the sources cannot be added like vectors; the velocity of electromagnetic waves of moving sources are anisotropic in the vacuum; the transverse Doppler shift is intrinsically included in the fields of the moving sources and is not a pure relativity effect caused by time dilation. Since the fields are rigorous solutions of the Maxwell’s equations, the findings can help us to abort the long-standing misinterpretations concerning about the classic mechanics and the classic electromagnetic theory. Although it may violate the theory of the special relativity, we show mathematically that, when the sources move faster than the light in the vacuum, the electromagnetic barriers and the electromagnetic shock waves can be clearly predicted using the exact solutions. Since they cannot be detected by observers in the region outside their shock wave zones, an intuitive and reasonable hypothesis can be made that the superluminal sources may be considered as a kind of electromagnetic blackholes.
分类: 信息科学与系统科学 >> 信息科学与系统科学基础学科 分类: 物理学 >> 电磁学、光学、声学、传热、经典力学和流体动力学 分类: 电子与通信技术 >> 光电子学与激光技术 分类: 物理学 >> 地球物理学、天文学和天体物理学 分类: 物理学 >> 基本粒子与场物理学 提交时间: 2024-04-08
摘要: The Einstein’s theory of special relativity is based on his two postulates. The first is that the laws of physics are the same in all inertial reference frames. The second is that the velocity of light in the vacuum is the same in all inertial frames. The theory of special relativity is considered to be supported by a large number of experiments. This paper revisits the two postulates according to the new interpretations to the exact solutions of moving sources in the laboratory frame. The exact solutions are obtained using the classic Maxwell’s theory, which clearly show that the propagation velocity of the electromagnetic waves of moving sources in the vacuum is not isotropic; the propagation velocity of the electromagnetic waves and the moving velocity of the sources cannot be added like vectors; the transverse Doppler effect is intrinsically included in the fields of the moving sources. The electromagnetic sources are subject to the Newtonian mechanics, while the electromagnetic fields are subject to the Maxwell’s theory. We argue that since their behaviors are quite different, it is not a best choice to try to bind them together and force them to undergo the same coordinate transformations as a whole, like that in the Lorentz transformations. Furthermore, the Maxwell’s theory does not impose any limitations on the velocity of the electromagnetic waves. To assume that all objects cannot move faster than the light in the vacuum need more examinations. We have carefully checked the main experiment results that were considered as supporting the special relativity. Unfortunately, we found that the experimental results may have been misinterpreted. We here propose a Galilean-Newtonian-Maxwellian relativity, which can give the same or even better explanations to those experimental results.
分类: 信息科学与系统科学 >> 信息科学与系统科学基础学科 分类: 计算机科学 >> 计算机科学技术其他学科 分类: 工程与技术科学 >> 工程数学 提交时间: 2024-03-30
摘要: 什么是智能?是人工智能的核心问题之一,但是至今没有一个公认的定义。本文从智能与生命的关系视角提出:智能是生物体的基本能力和特征属性,是一种尽量用最小能量实现最大信息量,通过信息处理来适应环境、维持存在的能力。在此基础上,提出了智能是物质能量与信息之间的相互转换能力这一新观点,进一步提出了智能的测度计算方法、平均智能、综合智能等新概念,最后讨论了物质、能量与信息的定量转换关系,指出了智能的上界和能量转换为信息的下界,为便于实际应用,进一步给出一个无量纲的智能测度计算公式。为智能系统定量分析智能的高低给出了可行的计算方法。
分类: 信息科学与系统科学 >> 控制科学与技术 提交时间: 2024-01-13
摘要: 作为一个十余年来快速发展的崭新领域,深度学习受到了越来越多研究者的关注,它在特征提取和建模上都有着相较于浅层模型显然的优势.深度学习善于从原始输入数据中挖掘越来越抽象的特征表示,而这些表示具有良好的泛化能力.它克服了过去人工智能中被认为难以解决的一些问题。且随着训练数据集数量的显著增长以及芯片处理能力的剧增,它在目标检测和计算机视觉、自然语言处理、语音识别和语义分析等领域成效卓然,因此也促进了人工智能的发展.深度学习是包含多级非线性变换的层级机器学习方法。首先论述了深度学习的基础知识,分析了算法的优越性,并介绍了主流学习算法及应用现状。最后总结了当前存在的问题及发展方向。
分类: 信息科学与系统科学 >> 控制科学与技术 提交时间: 2024-01-07
摘要: 传统的电动机故障诊断技术通常基于单一类型的状态参数,如振动参数或电气参数等。然而,单一类型的电动机状态参数监测范围很多时候都是非常有限的,难以满足对电动机进行全面综合故障诊断的需求。本文的研究旨在通过融合振动数据和电流数据两种类型的参数,提出一种综合的电动机故障诊断方法,以提高诊断的可靠性和准确性。并在数据融合的基础上考虑到在实际工业和生产环境中,获取大规模标记样本的成本往往较高,甚至不可行。因此,对神经网络进行进一步的学习与改进,提出基于RNN和注意力机制的小样本故障诊断网络。本文利用电动机故障特征提取方法,研究电动机在不同故障下的振动及电流信号特征,所采用的故障特征提取方法包括:快速傅里叶变换 (FFT)和希尔伯特-黄变换。根据本文的实际数据融合需求,设计数据融合整体实施方案,依次利用快速傅里叶变换(FFT)、希尔伯特-黄变换(HHT)以及卷积神经网络(CNN)串联多层感知机(MLP)等方法提取故障特征,融合电动机的振动及电流参数,对电动机进行综合故障识别与故障诊断。结果表明,采用数据融合方法的电动机故障诊断技术能够提高诊断结果的准确性,减少由于单一参数造成的不确定性,从而提高电动机故障诊断的准确性。设计的小样本故障诊断网络用于识别小样本下设备的健康状态,其中注意力机制捕捉信号的空间和通道关系,利用单一实验样本验证本文使用的网络在不同的小样本工作条件下具有诊断效率和准确率优势
分类: 信息科学与系统科学 >> 信息科学与系统科学基础学科 提交时间: 2024-01-06
摘要: 近年来工业过程向过程复杂化、规模大型化的方向发展,传统的故障诊断技术已在解决实际工业过程问题时,遇到了一系列难题。随着深度学习(deep learning)在特征提取与模式识别上的优异性能和独特潜力,深度学习技术被用于故障诊断已经成为当前研究的重点。为此本文介绍了几种典型的基于深度学习的故障诊断方法。最后对于深度学习在故障诊断应用中存在的障碍进行了探讨,并对展望了未来的相关研究方向。
分类: 信息科学与系统科学 >> 控制科学与技术 提交时间: 2024-01-06
摘要: 人工智能的核心课题之一是神经网络与深度学习,它们模仿人脑的工作原理,通过多层次的神经元连接来从数据中挖掘有价值的知识和规律。神经网络的研究始于上世纪四十年代,经过几次起伏和革新,目前已经涵盖了多个种类和领域,如卷积神经网络、循环神经网络、语音识别、计算机视觉和自然语言处理等。深度学习是指利用多层神经网络来处理复杂的非线性问题,它依赖于海量的数据和计算资源,以及高效的训练和优化技术。深度学习在近几年取得了令人惊叹的进展,但也存在着一些难题和挑战,如模型解释性、泛化能力、安全性和可靠性等。深度学习仍是一个充满活力和前景的研究领域,有望为人类的智能和生活开辟更多的机会和可能。本文将从神经网络到深度学习来简要介绍一下部分类型的神经网络结构以及部分深度学习的模型结构。
分类: 信息科学与系统科学 >> 信息科学与系统科学基础学科 提交时间: 2024-01-06
摘要: 虽然目前的基于单幅图像的三维人脸重建方法可以恢复精细的几何细节,但是这些方法具有局限性。某些方法生成的人脸无法真实地设置动画,因为它们没有对皱纹如何随表情变化进行建模。其他方法是在高质量的面部扫描上训练的,并且不能很好地推广到自然场景的图像。报告中使用的方法,能回归三维人脸形状和动画的细节,这些细节是特定于个人的但能随着表情的变化。该方法的模型经过训练,可以从由特定于人的细节参数和通用表情参数组成的低维潜在表示中鲁棒地生成UV位移图,而回归量则经过训练,可以从单个图像中预测细节,形状,表情,姿势和照明参数。为了实现这一点,该方法引入了一种新的细节一致性损失,从依赖于表情的皱纹中分离出特定于人的细节。这种解缠使得能够通过控制表情参数,同时保持个人特定细节不变,来合成逼真的个人特定皱纹。该方法是从自然场景得图像中学习的,没有配对的三维数据监督。
分类: 信息科学与系统科学 >> 控制科学与技术 提交时间: 2024-01-05
摘要: 软测量在数据进行采集到应用的途中经常会出现数据缺失的情况,这将会大大降低建立的模型的精度。本文提出了基于变分自编码器(Variational Autoencoder)与GRU神经网络建立的填补模型,并通过实际工业流程验证了填补后数据的准确性。最后实验表明VAE填补模型在缺失率为10%和30%情况下的RMSE和MAE分别为3.316%,4.262%和2.386%,2.964%,相较于其他填补算法PCA和SVD均有更显著的效果,验证了该模型的可行性。
分类: 信息科学与系统科学 >> 信息安全技术 提交时间: 2023-11-23
摘要: 网约车平台中,订单分配算法作为其提供服务的基础设施撮合司机与乘客,直接影响司机与乘客的权益与出行体验,如何检验和确保订单分配算法的公平性对网约车平台良序运营、保障司乘两方权益是一个至关重要的话题。本研究提出一个非侵入式的网约车订单分配算法的公平性检验方法,无需深入算法细节,只需利用订单分配的场景信息和分配结果便能进行算法公平性检验,大幅降低计算成本,并能保护企业机密及用户隐私。本研究提出的方法首先通过统计建模随机性以刻画算法公平性,并利用假设检验方法验证算法公平性,最后利用零知识证明技术构建非接触式的信任。研究中利用滴滴出行数据就接驾距离验证了算法公平性,该实验验证了本方法的可行性及有效性,并展示了此框架用于更大规模、更完整的算法公平性检验的潜力。
分类: 信息科学与系统科学 >> 信息科学与系统科学基础学科 分类: 生物学 >> 生物进化论 分类: 生物学 >> 生物数学 分类: 物理学 >> 交叉学科物理及相关领域的科学与技术 分类: 生物学 >> 遗传学 提交时间: 2023-10-15
摘要: Background: In bioinformatics, tools like multiple sequence alignment and entropy methods probe sequence information and evolutionary relationships between species. Although powerful, they might miss crucial hierarchical relationships formed by the reuse of repetitive subsequences like duplicons and transposable elements. Such relationships are governed by evolutionary tinkering'', as described by Fran c{c}ois Jacob. The newly developed Ladderpath theory provides a quantitative framework to describe these hierarchical relationships.Results: Based on this theory, we introduce two indicators: order-rate $ eta$, characterizing sequence pattern repetitions and regularities, and ladderpath-complexity $ kappa$, characterizing hierarchical richness within sequences, considering sequence length. Statistical analyses on real amino acid sequences showed: (1) Among the typical species analyzed, humans possess relatively more sequences with large $ kappa$ values. (2) Proteins with a significant proportion of intrinsically disordered regions exhibit increased $ eta$ values. (3) There are almost no super long sequences with low $ eta$. We hypothesize that this arises from varied duplication and mutation frequencies across different evolutionary stages, which in turn suggests a zigzag pattern for the evolution of protein complexity. This is supported by our simulations and examples from protein families such as Ubiquitin and NBPF.Conclusions: Our method emphasizes how objects are generated'', capturing the essence of evolutionary tinkering and reuse. The findings hint at a connection between sequence orderliness and structural uncertainty, and suggest that different species or those in varied environments might adopt distinct protein elongation strategies. These insights highlight our method's value for further in-depth evolutionary biology applications.
分类: 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 分类: 信息科学与系统科学 >> 信息科学与系统科学基础学科 提交时间: 2023-10-12
摘要: 立体视觉是根据人双眼、昆虫复眼深度视觉原理,通过多个摄像机从不同角度同时获得周围景物 的多幅数字图像,由立体匹配技术得到多幅图像上的对应点,并且由对应点的视差信息重建三维物体图像. 现有的多目视觉三维重建和立体匹配方法的生物学机制仍然未知,也不知道人双眼和昆虫复眼是如何感 知深度信息、进行快速准确立体匹配的.通过热光的近场高阶空间相干性,研究了多视图立体视觉的神经 生物学机制,给出了双视图和多视图立体视觉的三维重建公式.得到的结果与视觉神经科学的理论一致.
分类: 数学 >> 数学(综合) 分类: 信息科学与系统科学 >> 信息安全技术 提交时间: 2023-02-18
摘要: 构造线性码是编码密码理论中的重要研究课题.码的重量分布和重量谱的决定在编码理论中也有着基本的理论意义,而且在保密通信中有重要作用.本文构造了一类3-重和一类4-重二元线性码,并完全确定了它们的重量分布和重量谱.
分类: 信息科学与系统科学 >> 信息科学与系统科学基础学科 提交时间: 2023-02-14 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要: 针对经典相关功耗分析过程中存在噪声等因素的影响,基于汉明重量与功耗轨迹之间存在线性相关的特性,提出 一种针对AES密码芯片的相关功耗分析方法。根据密码算法S盒输出中间值汉明重量分布不均匀的特性,利用区分比将 正确密钥与错误密钥进行筛选,得到与功耗轨迹相关性较强的一组明文。在密钥恢复阶段,通过观察这组明文输入找到前 2个S盒的泄漏点后,利用分别猜测法逐一找出剩余14个S盒的泄漏区间,而无需遍历所有功耗轨迹即可捕获剩余字节的 密钥信息。AT89S52芯片实验分析表明,采用此方法仅需9条明文和对应功耗轨迹即可以90%的成功率正确恢复出AES 的单个字节密钥信息,计算复杂度仅为经典相关功耗分析的4.1%,显著提升了相关功耗分析的效率。
分类: 信息科学与系统科学 >> 信息科学与系统科学基础学科 提交时间: 2023-02-14 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要: 针对轻量级认证加密算法ASCON的结构,提出一种差分功耗分析方法。该方法结合算法S盒实现特点,利用汉 明重量模型作为功耗区分函数,将功耗曲线分组,并恢复出加密用的主密钥。进一步地,对于DPA攻击中出现的魅峰, 给出一种功耗曲线预处理方法,先将曲线根据明文分组并求均值,再对预处理后的曲线发起DPA攻击。通过采集sa 置换 泄露的1 500条功耗曲线,能快速恢复出其主密钥的44 bit。此外,直接攻击原始曲线所需时间为21 849.888 9 ms,引入预 处理技术后,攻击预处理的曲线所需时间为198.911 3 ms,约为直接攻击原始曲线所需时间的1/109。
分类: 信息科学与系统科学 >> 信息科学与系统科学基础学科 提交时间: 2023-02-14 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要: 针对排序聚类定位算法类匹配精度较低,且用于位置解算的指纹点中存在异常指纹点的问题,提出一种匹配优化 与距离辅助的Wi-Fi定位算法。根据用户前后位置、距离和步长,设计了一种类匹配偏差检测模型,用来判断用户位置异 常和匹配偏差;将排序后的接收信号强度向量中相邻元素作差,并与设定阈值相比较,确定待定位点排序特征向量变化位 置,进行交换,以达到校正的目的,进而得到校正合并的类匹配结果;根据定位时前m 时间段内所确定的用户位置与匹配类 中指纹点的距离远近,剔除用于位置解算指纹点中的异常指纹点,实现更为精确的室内定位。仿真实验结果表明,该算法 类匹配精度提高了17%,平均定位精度提高了22%。
分类: 信息科学与系统科学 >> 信息科学与系统科学基础学科 提交时间: 2023-02-14 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要: 针对后向投影算法(BP算法)对多目标进行成像时存在目标位置模糊以及旁瓣高的问题,在分析FDA目标回波幅 值所具有的累加特性后,提出了一种基于聚类相参叠加的频率分集阵列雷达目标成像方法。在分析及仿真BP算法成像过 程中,发现目标点具有能量集中特性且与虚像点能量存在差异性,而K均值聚类算法能充分利用目标点的这些特性,对雷 达成像区域目标点进行特征提取及分类,并只对分类后特定簇的网格点进行时延补偿,之后将回波幅值进行叠加,从而得 到成像区域中时延补偿网格点的能量值,最终实现多目标清晰二维成像。仿真实验结果表明,该方法可有效解决BP算法 对多目标进行成像时目标位置模糊及旁瓣高的问题,同时提高了成像结果的精确度。
分类: 信息科学与系统科学 >> 信息科学与系统科学基础学科 提交时间: 2023-02-14 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要: 针对无人机集群截获的信号样本难以直接融合分析,以及训练样本较少且工作模式样本不平衡条件下多功能雷达 (MFR)工作模式识别精度低的问题,提出了一种基于自组织映射(SOM)聚类平滑图信号生成的MFR工作模式识别方法。 首先,利用分布式SOM算法对截获的信号样本集进行聚类,提取样本之间的相似性;然后,依据聚类结果将信号样本集以 平滑图信号的方式表征,建立同一工作模式下信号样本的关联;最后,采用图注意力网络对上述图信号进行图节点数据融 合与分类,完成MFR工作模式识别。实验结果表明,在工作模式样本不平衡度约为10∶1,每种类别训练样本数为25时,该 方法的识别准确率和F1指数相对现有方法分别提高了22.8%、22.34%,且能适用于存在一定噪声干扰的情况。
分类: 信息科学与系统科学 >> 信息科学与系统科学基础学科 提交时间: 2023-02-14 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要: 针对地下目标体周围介质参数估计问题,提出一种基于图像熵的介质参数估计方法。首先推导了介质条件下频率 分集阵列探地雷达的点扩展函数,分析了点扩展函数与后向投影成像算法之间的联系,然后将频率分集探地雷达与超宽带 探地雷达成像结果做了对比分析。对于同一块包含目标的待成像区域而言,介质参数对电磁波的传播速度有较大的影响, 当采用不同的介质参数分别对该区域进行成像时,得到的成像结果亦不相同。对不同参数下的成像结果进行图像熵的计 算,成像结果的图像熵值越小,则在使用该参数时成像的聚焦度越好,所对应的介质参数越接近其真实值。实验结果表明: 在介质的电导率不为零时,频率分集探地雷达较超宽带探地雷达在目标定位成像方面具有更好的效果,且当目标为细长目 标体时,所提出的参数估计方法能够对目标体周围介质参数进行有效估计。