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采用CNN和Bidirectional GRU的时间序列分类研究 被引量:26
1
作者 张国豪 刘波 《计算机科学与探索》 CSCD 北大核心 2019年第6期916-927,共12页
时间序列数据具有非离散性、数据之间的时序相关性、特征空间维度大等特点,当前大多数分类方法需要经过复杂的数据处理或特征工程,未考虑到时间序列具有不同时间尺度特征以及序列数据之间的时序依赖。通过结合卷积神经网络和循环神经网... 时间序列数据具有非离散性、数据之间的时序相关性、特征空间维度大等特点,当前大多数分类方法需要经过复杂的数据处理或特征工程,未考虑到时间序列具有不同时间尺度特征以及序列数据之间的时序依赖。通过结合卷积神经网络和循环神经网络中的双向门控循环单元,提出了一个新的端对端深度学习神经网络模型BiGRU-FCN,不需要对数据进行复杂的预处理,并且通过不同的网络运算来获取多种特征信息,如卷积神经网络在时序信息上的空间特征以及双向循环神经网络在序列上的双向时序依赖特征,对单维时间序列进行分类。在大量的基准数据集上对模型进行实验与评估,实验结果表明,与现有的多种方法相比,所提出的模型具有更高的准确率,具有很好的分类效果。 展开更多
关键词 时间序列分类 深度学习 卷积神经网络 循环神经网络 双向门控循环单元
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多域时空层次图神经网络的空气质量预测 被引量:4
2
作者 马汉达 吴亚东 《计算机应用》 北大核心 2025年第2期444-452,共9页
在协同融合气象、空间和时间三大信息的时空混合模型中,时间变化建模通常在一维空间中完成。针对一维序列局限于滑动窗口和缺乏对多尺度特征的灵活提取的问题,提出一种多域时空层次图神经网络(MST-HGNN)模型。首先,构建城市全局尺度和... 在协同融合气象、空间和时间三大信息的时空混合模型中,时间变化建模通常在一维空间中完成。针对一维序列局限于滑动窗口和缺乏对多尺度特征的灵活提取的问题,提出一种多域时空层次图神经网络(MST-HGNN)模型。首先,构建城市全局尺度和站点局部尺度的两级层次图,从而进行空间关系学习;其次,将一维空气质量序列转换为一组基于多个周期的二维张量,并在二维空间上通过多尺度卷积进行周期解耦以捕获频域特征;同时,在一维空间中利用长短期记忆(LSTM)网络拟合时域特征;最后,为避免聚合冗余信息,设计一种门控机制融合模块用于频域和时域特征的多域特征融合。在Urban-Air数据集和长三角城市群数据集上的实验结果表明,相较于多视图多任务时空图卷积网络模型(M2),所提模型在预测第1 h、3 h、6 h、12 h空气质量的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)均低于对比模型。可见,MST-HGNN能在频域上解耦复杂时间模式,利用频域信息弥补时域特征建模的局限性,并结合时域信息更全面地预测空气质量变化。 展开更多
关键词 空气质量预测 多域特征融合 时空特征 周期解耦 门控机制融合 图神经网络
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多通道句法门控图神经网络用于句子级情感分析 被引量:1
3
作者 张吴波 邹旺 +2 位作者 熊黎 戴顺鄂 吴文欢 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第8期135-144,共10页
情感分析技术是自然语言处理领域的一项重要任务。然而,现阶段文档级图神经网络的图构建复杂且需要占用大量的内存资源。在线评论文本一般由短句组成,文档级图神经网络进行情感分析的效率较低。此外,现有工作中句子级图神经网络未能充... 情感分析技术是自然语言处理领域的一项重要任务。然而,现阶段文档级图神经网络的图构建复杂且需要占用大量的内存资源。在线评论文本一般由短句组成,文档级图神经网络进行情感分析的效率较低。此外,现有工作中句子级图神经网络未能充分结合文本的单词特征、依存特征和词性特征。针对以上问题,提出一种多通道句法门控图神经网络的句子级情感分析方法(MSGNN)。该模型以句子的依存句法关系图为骨架,词性特征、单词特征和依存特征作为节点特征信息;利用三通道的门控图神经网络分别学习三种特征;采用图卷积神经网络聚合节点的特征信息。在SST-1、SST-2、MR三种基准数据集上的实验结果表明该模型相比基线模型的性能有所提升。 展开更多
关键词 情感分析 句子级图神经网络 依存特征 门控图神经网络
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结合图同构和混合阶残差门控图神经网络的会话推荐 被引量:1
4
作者 王永贵 于琦 《计算机科学与探索》 北大核心 2025年第2期502-512,共11页
基于会话推荐的目的是依据当前会话的先前动作来预测用户的下一个动作。针对现有基于图神经网络的会话推荐模型存在的不足之处,提出一种结合图同构和混合阶残差门控图神经网络的会话推荐模型(GIHR-GNN)。使用图同构网络聚合相邻项目的... 基于会话推荐的目的是依据当前会话的先前动作来预测用户的下一个动作。针对现有基于图神经网络的会话推荐模型存在的不足之处,提出一种结合图同构和混合阶残差门控图神经网络的会话推荐模型(GIHR-GNN)。使用图同构网络聚合相邻项目的特征向量,有效融合全局和局部信息,解决图神经网络善于捕获节点之间的局部连接而忽略全局信息的问题,并通过门控融合函数聚合用户的长短期兴趣以更好地捕捉用户兴趣的动态变化。使用混合阶门控图神经网络对位置嵌入向量进行处理以捕获用户长时间后重新交互所反映出的用户意图,并在此基础之上添加残差模块,解决深层网络的退化问题。将未去噪和去噪后的用户长期兴趣表示进行对比学习,缓解了数据稀疏和噪声干扰的问题。在Tmall和RetailRocket两个数据集上进行多次实验,并与先进基线模型进行比较,结果表明该模型在Tmall数据集上P@20指标和MRR@20指标至少提升了3.26%和10.33%,在RetailRocket数据集上P@20指标和MRR@20指标至少提升了0.55%和2.57%,证明了GIHR-GNN模型的有效性。 展开更多
关键词 会话推荐 图同构网络 混合阶残差门控图神经网络 对比学习
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融合全局和属性信息的双图神经网络会话推荐
5
作者 杨兴耀 齐正 +3 位作者 张祖莲 于炯 陈嘉颖 王东晓 《计算机工程与设计》 北大核心 2025年第3期770-778,共9页
为解决现有会话推荐未利用项目的额外属性信息,以及忽略全局项目之间交互问题,提出一种融合全局和属性信息的双图神经网络会话推荐模型。在会话序列中捕获项目显式和隐式信息,将项目之间的交互关系构建成全局图和属性图,在全局图中利用... 为解决现有会话推荐未利用项目的额外属性信息,以及忽略全局项目之间交互问题,提出一种融合全局和属性信息的双图神经网络会话推荐模型。在会话序列中捕获项目显式和隐式信息,将项目之间的交互关系构建成全局图和属性图,在全局图中利用一个门控机制捕获显式信息,在属性图中将一个自注意力机制嵌入到图注意力网络中学习项目隐式信息。利用池化操作将两种信息融合,根据最终嵌入计算预测评分。实验结果表明,模型在3个公开数据集Diginetica、Tmall和30Music上的精确度和平均倒数排名优于新近基线模型,验证了模型的有效性。 展开更多
关键词 推荐系统 会话推荐 图神经网络 注意力机制 门控机制 图注意力网络 自注意力机制
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基于动态自适应门控图卷积网络的交通拥堵预测
6
作者 王庆荣 高桓伊 +2 位作者 朱昌锋 何润田 慕壮壮 《华南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第9期31-47,共17页
随着城市机动车保有量的持续攀升,交通拥堵程度不断加剧,这种现象对环境保护与城市运行效率造成不利影响。因此,精确预测交通拥堵对于交通管理与优化具有重要意义。然而,现有研究在建模交通数据的动态时变特性及复杂路段间交互关系方面... 随着城市机动车保有量的持续攀升,交通拥堵程度不断加剧,这种现象对环境保护与城市运行效率造成不利影响。因此,精确预测交通拥堵对于交通管理与优化具有重要意义。然而,现有研究在建模交通数据的动态时变特性及复杂路段间交互关系方面仍存在一定局限性。针对这一问题,该文提出了一种基于图神经网络的门控时空卷积网络模型,以更有效地刻画和预测交通拥堵状况。首先,通过改进的K-均值聚类算法将原始数据划分为多个拥堵状态类别,并将其作为辅助特征融入预测模型,以增强特征表达能力;然后,引入门控时间卷积网络以捕捉交通数据间的时序特性与动态依赖关系,并构建动态自适应门控图卷积网络,通过信号生成模块与双层调制机制实现特征融合与动态权重分配,从而完成对时空特征的有效提取;最后,引入残差连接以增强训练过程的稳定性,并利用跳跃连接对多层次与多尺度特征进行有效整合。在真实交通数据集PeMS08与PeMS04上对所提模型的有效性进行了验证,结果表明,该模型的预测精度优于其他基线模型。 展开更多
关键词 交通拥堵预测 图神经网络 动态自适应门控 聚类算法 门控时间卷积网络
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基于WOA-CNN-BiGRU的PEMFC性能衰退预测
7
作者 陈贵升 刘强 许杨松 《电源技术》 北大核心 2025年第4期831-840,共10页
针对PEMFC性能预测领域中存在的预测精度不足和泛化能力有限的问题,提出了一种结合鲸鱼优化算法(WOA)、卷积神经网络(CNN)和双向门控循环单元(BiGRU)的PEMFC输出性能预测方法。首先,采用最大信息系数从大量数据中提取对PEMFC输出性能影... 针对PEMFC性能预测领域中存在的预测精度不足和泛化能力有限的问题,提出了一种结合鲸鱼优化算法(WOA)、卷积神经网络(CNN)和双向门控循环单元(BiGRU)的PEMFC输出性能预测方法。首先,采用最大信息系数从大量数据中提取对PEMFC输出性能影响显著的特征,以降低计算复杂度。然后,结合CNN的特征提取能力和BiGRU在处理双向时间依赖性数据上的优势建立CNNBiGRU模型,并通过WOA优化其超参数进一步提升预测的准确性。最后,与传统预测模型进行对比,验证所建模型的优越性。实验结果表明:在训练集占比为60%时,模型在三种不同工况PEMFC老化数据集上的RMSE分别为0.0017、0.0014和0.0110,证明CNN-BiGRU模型具有较高的预测精度以及良好的泛化能力。 展开更多
关键词 PEMFC 性能衰退 鲸鱼优化算法 卷积神经网络 双向门控循环单元
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基于图卷积网络和双向门控循环单元的电力系统主导失稳模式辨识
8
作者 王长江 张千龙 +2 位作者 姜涛 陈厚合 陶宇轩 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第16期6326-6339,I0016,共15页
为快速准确辨识电力系统主导失稳模式,该文提出一种基于图卷积神经网络(graph convolutional network,GCN)和双向门控循环单元(bi-directional gated recurrent unit,Bi-GRU)的电力系统主导失稳模式辨识方法。首先,根据系统故障前后暂... 为快速准确辨识电力系统主导失稳模式,该文提出一种基于图卷积神经网络(graph convolutional network,GCN)和双向门控循环单元(bi-directional gated recurrent unit,Bi-GRU)的电力系统主导失稳模式辨识方法。首先,根据系统故障前后暂态电气量时序演变规律及空间分布特性,构建表征电力系统运行状态的特征矩阵;然后,建立GCN与Bi-GRU相结合的深度学习模型,利用GCN整合拓扑空间信息提高模型泛化性,同时利用Bi-GRU自适应感知输入特征的全局时间序列信息,以深度挖掘特征矩阵的空间特性和时序特性,进而明晰暂态过程中各暂态电气量间的深层联系及交互影响,实现电力系统主导失稳模式的精确辨识;最后,通过修改后IEEE-39节点系统和某地区实际电网的实验结果表明,所提方法具备一定可解释性,相比其他深度学习方法在有效性、准确性和适应性方面存在一定的优势。 展开更多
关键词 主导失稳模式 电压稳定 功角稳定 图卷积神经网络 双向门控循环单元
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基于多层次图对比学习的序列推荐模型
9
作者 余肖生 王智鑫 《计算机应用》 北大核心 2025年第1期106-114,共9页
针对现有的基于对比学习的序列推荐模型只考虑了项目和项目或者序列和序列这一个层级的表示学习,而没有办法学习到精细的、易于区分的用户与项目表示的问题,提出一种基于多层次图对比学习的序列推荐(MLGCL-SR)模型。首先,根据用户点击... 针对现有的基于对比学习的序列推荐模型只考虑了项目和项目或者序列和序列这一个层级的表示学习,而没有办法学习到精细的、易于区分的用户与项目表示的问题,提出一种基于多层次图对比学习的序列推荐(MLGCL-SR)模型。首先,根据用户点击项目的顺序构建项目转移图,并对它进行嵌入表示;其次,利用优化后的双向门控图神经网络(BI-GGNN)在嵌入的项目转移图上进行用户的表示学习;最后,对主要推荐预测任务通过交叉熵损失函数进行参数更新,并使用多层次对比学习任务在嵌入层、节点层、序列层三个层次辅助推荐预测任务进行参数更新,其中在嵌入层和节点层辅助推荐预测任务进行更好的项目表示,而在序列层辅助推荐预测任务进行更好的用户表示。在3个基准数据集Sports、Beauty、Toys上的实验结果表明,相较于对比的最优模型MCLRec(Meta-optimized Contrastive Learning for sequential Recommendation),MLGCL-SR模型在命中率(HR)和归一化折损累计增益(NDCG)指标上有了显著的提升,在能较好反映推荐效果的NDCG@10指标上分别提升了14.2%、19.1%和23.1%,验证了模型的有效性。 展开更多
关键词 推荐系统 序列推荐 对比学习 双向门控图神经网络
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融合人群移动轨迹和时空-类别的下一个兴趣点推荐 被引量:1
10
作者 郭秉璇 杨晓文 +3 位作者 孙福盛 况立群 张元 韩慧妍 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第2期316-326,共11页
下一个兴趣点推荐(next POI recommendation)作为基于位置社交网络的主要应用之一,为用户和服务提供商带来了显著的实用价值。现有的POI推荐模型主要依赖于目标用户的历史签到数据进行推荐,没有充分利用其他用户移动轨迹数据的潜在价值... 下一个兴趣点推荐(next POI recommendation)作为基于位置社交网络的主要应用之一,为用户和服务提供商带来了显著的实用价值。现有的POI推荐模型主要依赖于目标用户的历史签到数据进行推荐,没有充分利用其他用户移动轨迹数据的潜在价值,也未有效提取和融合时空-类别信息的特征。为了解决上述问题,提出了一种融合人群移动轨迹和时空-类别的下一个兴趣点推荐模型(GGCN-STC)。依据用户的移动轨迹构建区域轨迹图,提出了门控图卷积神经网络对共同移动轨迹进行建模;将签到序列中的时空-类别信息进行多维度的特征融合;利用自注意力机制捕获用户偏好,为用户提供更准确的POI推荐。在两个真实数据集上进行实验比较与分析,结果表明该模型优于其他模型。 展开更多
关键词 兴趣点推荐 门控图卷积神经网络 自注意力机制 时空网络
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基于深度学习和注意力机制的漏钢预报研究 被引量:1
11
作者 吴恒 张本国 +2 位作者 余浩辰 张瑞忠 范利锋 《冶金能源》 北大核心 2025年第3期61-66,共6页
为提高漏钢预报系统准确度,分析了热电偶的单偶时间序列特征与组偶空间联动特征,采用CNN对数据进行特征提取,再将时间序列温度特征作为BIGRU输入,构建CNN-BIGRU网络,并在输出端前引入MA机制。针对CNN-BIGRU网络易陷入局部最优解问题,利... 为提高漏钢预报系统准确度,分析了热电偶的单偶时间序列特征与组偶空间联动特征,采用CNN对数据进行特征提取,再将时间序列温度特征作为BIGRU输入,构建CNN-BIGRU网络,并在输出端前引入MA机制。针对CNN-BIGRU网络易陷入局部最优解问题,利用BO算法寻找CNN-BIGRU网络最优超参数组合,建立了BO-CNN-BIGRU-MA网络模型,并将其应用到连铸漏钢预报系统。结合实际连铸生产数据,对该漏钢预报模型进行测试。结果表明,该连铸漏钢预报系统的准确率为99.5%,报出率达到100%。 展开更多
关键词 漏钢预报 卷积神经网络 双向门控循环单元网络 贝叶斯优化 多头自注意力机制
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自适应门控机制嵌入图神经网络的下一个POI推荐
12
作者 迟晋浙 刘纪平 +2 位作者 徐胜华 王勇 王琢璐 《测绘通报》 北大核心 2025年第7期90-96,共7页
下一个POI推荐在基于位置的社交网络中备受关注,旨在通过用户历史签到及时序信息精准推荐。但传统方法未考虑时序和图节点,学习效率低。本文将自适应门控机制分别嵌入地理图模块和顺序图模块,提出了自适应门控机制嵌入图神经网络的下一... 下一个POI推荐在基于位置的社交网络中备受关注,旨在通过用户历史签到及时序信息精准推荐。但传统方法未考虑时序和图节点,学习效率低。本文将自适应门控机制分别嵌入地理图模块和顺序图模块,提出了自适应门控机制嵌入图神经网络的下一个POI推荐方法。该网络主要由地理图模块、顺序图模块及语义联合模块3部分构成。其中,自适应地理图模块将自适应门控机制与图卷积神经网络结合,通过门控信号调整节点融合更新比重;自适应顺序图模块通过随机游走网络学习用户的访问偏好,并使用自适应门控机制根据目标任务属性提升相关偏好的比重;设计语义联合模块用于最大化地理图及顺序图模块的一致性分布,并使用软标签交叉熵损失函数优化联合框架的损失。为验证模型有效性,对国外公开数据集(Foursquare_NYC、Foursquare_TKY)及国内数据集(Microblog)进行试验。结果表明,本文提出的模型推荐精度均在85%以上,且相较于最先进的基线模型,精度提升2.97%~86.90%。 展开更多
关键词 自适应门控机制 下一个POI推荐 图神经网络
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基于知识图谱与门控机制的专家再学习推理问答方法
13
作者 房晓 王红斌 《应用科学学报》 北大核心 2025年第2期288-300,共13页
现有使用预训练语言模型和知识图谱的图神经网络问答的方法主要集中于构建知识图谱子图及推理过程的研究,这类方法忽略了问题上下文与知识图谱的语义差异,不能深层次挖掘文本表示形式与知识图谱表示形式的语义特征,且缺失两种表示形式... 现有使用预训练语言模型和知识图谱的图神经网络问答的方法主要集中于构建知识图谱子图及推理过程的研究,这类方法忽略了问题上下文与知识图谱的语义差异,不能深层次挖掘文本表示形式与知识图谱表示形式的语义特征,且缺失两种表示形式的知识源对答案预测贡献度不同的综合考虑。针对上述问题,本文提出了一种基于知识图谱与门控机制的专家再学习推理问答方法。该方法将问题上下文表示及推理后的知识图谱表示进行拼接融合,并将融合后的表示向量随机分配至专家网络中,再次学习问题上下文与知识图谱所关联的实体语义特征来挖掘深层隐含知识,并结合门控机制对问题上下文及推理后的知识图谱表示精准打分,通过动态调整两种表示形式的知识源对答案预测的贡献,提升答案预测精度。在CommonsenseQA数据集和OpenBookQA数据集上进行了实验,实验结果表明所提方法的准确率比QA-GNN方法分别提高了2.08%和1.23%。 展开更多
关键词 推理问答 知识图谱 图神经网络 门控机制 专家网络
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基于图注意力网络和门控网络的轻量级单通道语音分离方法
14
作者 余传旗 郭海燕 +2 位作者 王婷婷 王景润 杨震 《信号处理》 北大核心 2025年第4期706-717,共12页
语音分离旨在从包含多个说话人的混合语音中分离出各个源语音,是多说话人场景下语音处理类任务的重要前端。目前,基于深度学习的语音分离取得了显著进展,但随着模型性能的不断提升的同时,模型的参数量和推理时间也显著增加。针对此问题... 语音分离旨在从包含多个说话人的混合语音中分离出各个源语音,是多说话人场景下语音处理类任务的重要前端。目前,基于深度学习的语音分离取得了显著进展,但随着模型性能的不断提升的同时,模型的参数量和推理时间也显著增加。针对此问题,本文综合考虑模型效率与分离性能,提出一种基于图注意力网络(Graph Attention Network,GAT)和门控网络(Gated Network,GN)的轻量级语音分离模型(称为GGN-Papez)。该方法基于轻量级、高效的基线模型Papez,引入GAT处理听觉记忆块内存储的全局信息,并使用GN生成掩码,来提升基线模型Papez的性能。具体地,假定所有记忆令牌之间均存在连接,利用GAT计算令牌间的注意力得分,并采用阈值过滤策略裁剪掉得分较低的边,生成新的邻接矩阵。再利用此邻接矩阵聚合记忆令牌所存储的全局信息,以提取出更有效的上下文信息,提高模型对全局特征的理解能力。在此基础上,考虑到Papez使用的掩码生成模块为表达能力有限的双层全连接前馈神经网络,本文提出使用具备更强特征选择能力的GN替代原有模块,以生成更符合源语音特征的掩码。所提模型GGN-Papez在基准数据集WSJ0-2Mix和Libri2Mix上进行了实验,实验结果表明所提方法在增加很少参数量的情况下,显著提升了分离语音的尺度不变信噪比(Scale Invariant Signal-to-Noise Ratio,SI-SNR)。此外,本文还设计了消融实验验证GAT和GN对整体模型性能的影响,并从推理时间和语音质量感知评估(Perceptual Evaluation of Speech Quality,PESQ)得分等方面综合地对所提模型的性能进行了分析。 展开更多
关键词 语音分离 轻量级模型 图神经网络 图注意力网络 门控机制
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基于MCNN-MSA-BiGRU的轴承故障诊断
15
作者 王雪纯 李想 杨随先 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第11期4534-4542,共9页
针对传统故障诊断模型对特征提取不全面,单一模型稳定性和泛化性差的问题,提出了一种基于多头自注意力机制的多尺度卷积神经网络和双向门控循环单元模型,从空间和时序层面实现特征提取。该模型采用原始一维振动信号作为输入,使用不同尺... 针对传统故障诊断模型对特征提取不全面,单一模型稳定性和泛化性差的问题,提出了一种基于多头自注意力机制的多尺度卷积神经网络和双向门控循环单元模型,从空间和时序层面实现特征提取。该模型采用原始一维振动信号作为输入,使用不同尺寸卷积核的卷积网络捕获多尺度信息。引入多头自注意力机制,根据输入的不同部分动态调整输出权值,忽略冗杂信息并对所提取特征进行加权融合,将融合后的特征输入至BiGRU(bidirectional gated recurrent units)网络,通过双向信息融合机制,对来自过去和未来两个方向的信息进行挖掘,捕捉输入序列不同部分间的依赖关系。最后,通过Softmax分类实现轴承故障诊断。在3种轴承数据集上进行实验验证,结果表明,所提模型性能指标表现优异,具有良好的泛化性和可行性。 展开更多
关键词 故障诊断 卷积神经网络 双向门控循环单元 注意力机制 轴承
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基于语义分类的物联网固件中第三方组件识别
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作者 马峰 于丹 +2 位作者 杨玉丽 马垚 陈永乐 《计算机工程与设计》 北大核心 2025年第1期274-281,共8页
为扩大物联网固件中第三方组件识别范围,从软件供应链层面研究物联网固件安全,提出一种基于语义短文本分类的第三方组件识别方法。通过固件解压提取内部第三方组件和模拟组件运行的方式获取组件语义输出数据,利用Skip-gram将语义输出转... 为扩大物联网固件中第三方组件识别范围,从软件供应链层面研究物联网固件安全,提出一种基于语义短文本分类的第三方组件识别方法。通过固件解压提取内部第三方组件和模拟组件运行的方式获取组件语义输出数据,利用Skip-gram将语义输出转化为词嵌入表示,通过卷积神经网络和双向门控循环单元分别提取语义信息局部特征和全局特征,经过多头注意力机制区分关键语义特征,输入到Softmax分类器中实现可用于识别组件的语义信息分类。通过在10个流行的物联网生产商发布的5453个固件上进行实验,验证了该方法可有效识别第三方组件。 展开更多
关键词 物联网 软件供应链 固件安全 短文本分类 卷积神经网络 双向门控循环单元 多头注意力
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ECG-QGAN:基于量子生成对抗网络的心电图生成式信息系统
17
作者 瞿治国 陈韦龙 +2 位作者 孙乐 刘文杰 张彦春 《计算机研究与发展》 北大核心 2025年第7期1622-1638,共17页
据统计,我国心血管疾病患病人数约达3.3亿,每年因为心血管疾病死亡的人数占总死亡人数的40%.在这种背景下,心脏病辅助诊断系统的发展显得尤为重要,但其开发受限于缺乏不含患者隐私信息和由医疗专家标注的大量心电图(electrocardiogram,E... 据统计,我国心血管疾病患病人数约达3.3亿,每年因为心血管疾病死亡的人数占总死亡人数的40%.在这种背景下,心脏病辅助诊断系统的发展显得尤为重要,但其开发受限于缺乏不含患者隐私信息和由医疗专家标注的大量心电图(electrocardiogram,ECG)临床数据.作为一门新兴学科,量子计算可通过利用量子叠加和纠缠特性,能够探索更大、更复杂的状态空间,进而有利于生成同临床数据一样的高质量和多样化的ECG数据.为此,提出了一种基于量子生成对抗网络(QGAN)的ECG生成式信息系统,简称ECG-QGAN.其中QGAN由量子双向门控循环单元(quantum bidirectional gated recurrent unit,QBiGRU)和量子卷积神经网络(quantum convolutional neural network,QCNN)组成.该系统利用量子的纠缠特性提高生成能力,以生成与现有临床数据一致的ECG数据,从而可以保留心脏病患者的心跳特征.该系统的生成器和判别器分别采用QBiGRU和QCNN,并应用了基于矩阵乘积状态(matrix product state,MPS)和树形张量网络(tree tensor network,TTN)所设计的变分量子电路(variational quantum circuit,VQC),可以使该系统在较少的量子资源下更高效地捕捉ECG数据信息,生成合格的ECG数据.此外,该系统应用了量子Dropout技术,以避免训练过程中出现过拟合问题.最后,实验结果表明,与其他生成ECG数据的模型相比,ECG-QGAN生成的ECG数据具有更高的平均分类准确率.同时它在量子位数量和电路深度方面对当前噪声较大的中尺度量子(noise intermediate scale quantum,NISQ)计算机是友好的. 展开更多
关键词 生成式信息系统 心电图 量子生成对抗网络 量子双向门控循环单元 量子卷积神经网络
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基于图卷积神经网络−双向门控循环单元及注意力机制的风电功率短期预测模型
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作者 张光昊 张新燕 王朋凯 《现代电力》 北大核心 2025年第2期201-208,共8页
风电功率的准确预测对电力系统的稳定运行意义重大,针对传统组合模型难以充分挖掘变量间潜在依赖性,导致在高维度、大量数据下风电功率预测精度偏低的问题。该文提出一种图卷积神经网络–双向门控循环单元及注意力机制的短期风电功率预... 风电功率的准确预测对电力系统的稳定运行意义重大,针对传统组合模型难以充分挖掘变量间潜在依赖性,导致在高维度、大量数据下风电功率预测精度偏低的问题。该文提出一种图卷积神经网络–双向门控循环单元及注意力机制的短期风电功率预测模型。该模型以数值天气预报数据(numerical weather prediction,NWP)和风电功率历史数据作为输入,首先利用皮尔逊相关性分析筛选特征,然后借助残差连接的图卷积神经网络(graph convolutional neural network,GCN)和图学习层挖掘空间特征关系,接着采用双向门控循环单元(bidirectional gated recurrent unit,BiGRU)挖掘历史数据的时序特征,最后引入注意力机制(attentional mechanisms,AM)分配权重,实现风电功率短期预测。以某风电场实测数据为例进行算例分析,实验结果表明,该文方法在单步及多步预测中相比其他方法有更好的预测精度。 展开更多
关键词 风电功率预测 混合深度神经网络 图卷积神经网络 双向门控循环单元 注意力机制
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基于神经网络和稳健估计的风电机组状态监测
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作者 岳子桐 李艳婷 赵宇 《中国机械工程》 北大核心 2025年第8期1842-1852,共11页
在风力发电机组的状态监测中,温度时序数据作为评估其运行是否稳定的关键指标,通常由数据采集与监视控制(SCADA)系统进行收集。提出了一种利用温度数据来实现更加稳健的风电机组状态监测的新方法。为了解决传统预测模型存在的收敛速度... 在风力发电机组的状态监测中,温度时序数据作为评估其运行是否稳定的关键指标,通常由数据采集与监视控制(SCADA)系统进行收集。提出了一种利用温度数据来实现更加稳健的风电机组状态监测的新方法。为了解决传统预测模型存在的收敛速度慢的问题,采用卷积神经网络(CNN)与双向门控循环单元(BiGRU)相结合的网络结构,并引入一种新颖的优化算法——长鼻浣熊优化算法(COA),以改善温度预测模型的训练效果。此外,考虑到实际操作环境中传统控制图存在较高的假警报率这一问题,提出了一种结合中位数估计(MED)与最小正则化加权协方差行列式估计(MRWCD)的策略,用于残差向量的稳健性监测。基于上述改进,建立了一个多元指数加权移动平均控制图。在华东地区某一风电场的应用案例表明,相较于传统的监测手段,所提方法能够显著减少误报的情况,并且在风电机组的状态监测过程中,可靠性与稳定性更高。 展开更多
关键词 风电机组状态监测 卷积神经网络-双向门控循环单元 长鼻浣熊优化算法 稳健检验统计量
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基于强化蜣螂算法优化CNN-BiLSTM的刀具磨损状态监测模型
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作者 赵文博 黄民 《工具技术》 北大核心 2025年第4期138-143,共6页
针对铣削加工过程中铣刀磨损状态监测准确率较低这一问题,提出一种基于强化蜣螂算法(OTDBO)优化卷积神经网络(CNN)和双向长短时记忆网络(BiLSTM)的刀具磨损状态监测模型。对于蜣螂算法自身收敛精度低且易于陷入局部最优解的问题,提出一... 针对铣削加工过程中铣刀磨损状态监测准确率较低这一问题,提出一种基于强化蜣螂算法(OTDBO)优化卷积神经网络(CNN)和双向长短时记忆网络(BiLSTM)的刀具磨损状态监测模型。对于蜣螂算法自身收敛精度低且易于陷入局部最优解的问题,提出一种融合鱼鹰优化算法与自适应t分布的OTDBO算法,通过对比蜣螂算法(DBO)、减法优化器算法(SABO)、北方苍鹰算法(NGO)、鲸鱼算法(WOA)、哈里斯鹰优化算法(HHO)、灰狼优化算法(GWO)等几种主流寻优算法,得出OTDBO算法的优越性。再与CNN-BiLSTM模型结合搭建OTDBO-CNN-BiLSTM刀具故障诊断模型。为进一步挖掘故障特征,利用多域分析提取信号中蕴含的深层次故障特征分量,作为OTDBO-CNN-BiLSTM模型的输入量。实验表明,该方法对于刀具磨损值的预测更为准确,与其他模型相比结果更优,证明所提方法的准确性和可行性。 展开更多
关键词 刀具磨损监测 卷积神经网络 双向门控循环神经网络 蜣螂算法
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