Actor-critic框架下的二次指派问题求解方法

二次指派问题(QAP)属于NP-hard组合优化问题,在现实生活中有着广泛应用。目前相对成熟的启发式算法通常以问题为导向来设计定制化算法,缺乏迁移泛化能力。为提供一个统一的QAP求解策略,将QAP问题的流量矩阵及距离矩阵抽象成两个无向完全图并构造相应的关联图,从而将设施和地点的指派任务转化为关联图上的节点选择任务,基于actor-critic框架,提出一种全新的求解算法ACQAP。首先,利用多头注意力机制构造策略网络,处理来自图卷积神经网络的节点表征向量;然后,通过actor-critic算法预测每个节点被作为最优节点输出的概率;最后,依据该概率在可行时间内输出满足目标奖励函数的动作决策序列。该算法摆脱人工设计,且适用于不同规模的输入,更加灵活可靠。实验结果表明,在QAPLIB实例上,本算法在精度媲美传统启发式算法的前提下,迁移泛化能力更强;同时相对于NGM等基于学习的算法,求解的指派费用与最优解之间的偏差最小,且在大部分实例中,偏差均小于20%。

带消极动量的自适应步长随机方差缩减方法

近年来,随机方差缩减类方法在解决大规模机器学习问题中取得很大成功,自适应步长技术的引入减轻了该类方法的调参负担。针对自适应步长的方差缩减算法SVRG-BB,指出其算法设计带来了“进展-自适应步长有效性”的权衡问题。因此引入Katyusha动量以更好地处理该权衡问题,并且在强凸假设下证明由此得到的SVRG-BB-Katyusha算法的线性收敛性质。之后基于“贪婪”思想,提出稀疏地使用Katyusha动量的SVRG-BB-Katyusha-SPARSE算法。在公开数据集上的数值实验结果表明,提出的2个改进算法较SVRG-BB有较稳定的优势,即在达到一定外循环数时优化间隙有若干个数量级的减小。

基于视觉感知模型的指纹图像质量评价算法

指纹在刑事侦查和法庭科学领域被称为物证之首,在打击犯罪、维护社会稳定中发挥着十分重要的作用。指纹鉴定的结论是有效证据形成和刑事案件侦破的关键,而指纹图像质量直接影响指纹鉴定结论的准确性和可靠性,因此精准客观的指纹图像质量评价算法是辅助指纹专家进行指纹鉴定必不可少的工具。目前,美国国家标准与技术研究院研发的NFIQ2.0指纹图像质量评价算法得到国内外专家学者的广泛关注,但该算法质量评价结果与指纹专家的质量评价结果存在较大偏差,且缺乏对指纹图像局部区域的质量评价,所以无法满足刑事侦查和法庭科学领域指纹鉴定任务的需要。基于此,将指纹图像质量评价问题拓展到质量空间上,学习指纹专家对纹线局部区域的质量感知策略,提出基于专家感知的质量评价算法。实验结果表明本文算法对指纹图像整体质量评价的结果能够与指纹专家的质量评价结果保持一致,并且符合刑事侦查和法庭科学的应用场景。此外,进一步在国际公开指纹数据集上与NFIQ2.0算法进行对比实验,结果表明本文算法的质量评价分数更为合理,能够有效降低指纹匹配算法的拒识率。

基于深度学习的指纹方向场提取算法

作为指纹图像中的一个非常重要的特征,指纹方向场在自动指纹识别系统的很多环节中扮演着重要的角色,例如指纹图像增强、奇异点提取、指纹分类等。尽管现有的方向场提取算法可以取得不错的提取效果,但是这些算法对于图像噪声比较敏感,同时经常需要先验知识进行方向计算,算法运行也消耗了很多时间。针对指纹方向场提取问题,本文提出了一种基于全卷积网络的方向场提取算法,利用像素级别的分类任务估计方向场。根据指纹图像与注意力机制的特点,设计了一个用于提取方向场的注意力机制的全卷积网络,并在网络中添加了空洞卷积层,有效提取了不同指纹图像中重要的判别特征,同时设计了一个新的损失函数来训练网络,最终根据像素点的分类结果实现了方向场的提取。实验结果表明,本文的算法实现了较好的提取效果以及较快的提取速度,对于图像噪声等具有很好的鲁棒性。

基于曙光-2000的MPI循环并行方法

曙光-2000并行机系统是分布式存储系统，在此类系统上直接写并行程序是很困 难的。该文通过详细分析书写MPI程序的各种模式，结合曙光-2000并行机，给出一种将串行 程序改写成MPI并行程序的方法：分析串行程序的循环体，考虑数据依赖关系，加以适当的 M PI函数，使之并行化。

三对角方程组的分布并行算法

本文针对三对角方程组的直接并行解法奇偶约化方法 ,提出计算复杂度比原方法降低的大步长的循环约化交替方法。结合大规模分布式并行计算机系统曙光 2 0 0 0 。

《数值分析》课程教学改革探析

结合高等学校21世纪人才的培养目标,根据本校的特点及多年的教学经验,对《数值分析》课程的教学改革进行了探讨,分别从教学思想和教学模式、教学内容、教学方法与手段、实践教学与考核方法等方面进行了论述。建立了"问题驱动式"的教学思想,实施了以"案例为主线,实验为指导,融知识传授与能力培养于一体"的教学模式,并针对《数值分析》涉及面广的特点,设计了分层次、分专业、分模块的立体结构式教学。

改进的GE分布式并行算法

针对一维抛物方程的初边值问题,在分组显式(GE)并行解法的基础之上,利用冗余计算来遮盖部分通信的重叠边界优化技术,结合曙光-2000并行计算机系统,得到了一个通信时间缩短、并行效率提高的分布式并行算法。

基于曙光-2000上的两种并行消息传递模型

当前最流行的网络并行计算消息传递模型是PVM和MPI，通常使用者认为PVM和MPI仅是代表了解决相同问题的不同解答方案。而该文结合曙光-2000(分布式大规模并行计算机系统)所用的消息传递型编程模型，从PVM和MPI的设计目标、起源、规范、动态进程、非阻塞操作等几个方面来说明这两种程序设计方法有许多明显区别点，通常用来解决不同的问题。

具有约束的极小生成子图的一个算法

针对实际中的一类连接问题建立了网络模型，给出了便于计算机实现的算法，即：通过依次收缩各边简化网络Ｇ＝ （ Ｖ，Ｅ，Ｗ） ，最终得到最小生成树；然后恢复各边和顶点，从而得到了此类问题的最优解。

基于多目标优化模型的分布式电源选址方案研究

分布式电源接入配电网是智能电网的关键。分布式电源接入配电网的位置及所注入的容量会对电网的损耗和电压的稳定性产生影响。采用多目标优化模型研究分布式电源优化选址问题。在综合考虑电压稳定的两类指标以及电网损耗的基础上,建立了多目标的优化仿真模型。同时,利用多岛遗传算法进行全局寻优求解,提高了全局最优解的可能性。对于多目标优化的可行解,运用Pareto最优解分析理论,使模型更具有实际工程意义。最后,采用配电网的标准算例对模型及算法进行了验证。表明,该模型具有优异的优化效果,有助于工程的实际应用。

基于最佳一致逼近理论求解矿用通风机性能曲线

考虑到通风机性能曲线对煤矿通风的重要作用,应用最佳一致逼近理论中切比雪夫定理的思想,结合里米兹算法,给出一种求解通风机性能曲线的数值方法——切比雪夫插值法(CIM)。与LSM不同,CIM在生成曲线过程中,只选取几个点,自由度好,通过分别对矿用离心式和轴流式通风机的性能曲线进行拟合发现,CIM生成的性能曲线具有更好的弯曲度和自由流畅度,同时,基于最佳一致逼近的理论保证,CIM的最大绝对值误差小于LSM。经分析认为,CIM对于矿用离心式通风机的效率曲线、功率曲线尤其是轴流式通风机的性能曲线是比较合理的数值方法。

路径测试中基本路径集的自动生成

路径测试是一种重要的白盒测试技术,具有较高的故障覆盖率。基本路径集覆盖了程序中所有语句和分支,该文测试了基本路径集中的路径,在测试资源有限的情况下得到较好的测试效果,并提出了基于图的深度优先搜索的基本路径集的生成方法,该算法采用的生成子路径的方法可以有效地减少路径生成过程中的搜索过程,提高路径生成的效率。

MPI通信函数的增广Petri网模型

MPI是目前最流行的并行编程消息传递标准之一,它提供了多种点到点通信函数和集群通信函广Petri网模型,有利于解决此问题,并更好地利用它们编写并行程序。

整体异步的并行转换算法

针对Fukushima提出的求解无约束最优化问题的同步并行转换算法(PVT),提出一个整体异步并行算法,该算法去除了并行计算中同步与通信的开支。在一定的条件下,证明了该算法具有全局收敛性以及线性收敛速度。数值试验结果表明,异步PVT算法优于同步PVT算法。

具有去噪和尺度放大的单幅图像超分辨率重建(英文)

采用非局部均值,全变差正则化和稀疏编码,提出一种新的单幅图像超分辨率重建方法.首先,用非局部均值方法对低分辨率图像进行去噪处理,可保证几何结构的一致性.然后,将去噪后的低分辨率图像代入重建模型得到高分辨率图像的低频分量,而高分辨率图像的高频分量则通过学习的方法在数据库中查找得到.将得到的低频分量与高频分量相加得到初始的高分辨率图像的恢复结果.最后对初始的恢复图像进行一些全局优化即可得到最终恢复的高分辨率图像结果.实验结果证明该方法得到的高分辨率图像结果具有鲁棒性且更自然.

基于变量转换的并行优化算法

针对大规模边界约束优化问题,现有并行变量转换(PVT)算法不适于直接求解。基于此,采用内点法和逐步下降的思想,提出一个并行求解边界约束最优化问题的可行算法。在下降方向满足梯度相关、步长满足Goldstein规则的条件下,证明该算法的收敛性。当约束失效时,该算法退化为求解无约束的PVT算法,从而成为原有算法向约束优化问题的一个推广。

并行求解约束优化问题的QP-free型算法

针对约束块可分的最优化问题,引入序列线性方程组方法和有效集策略,提出了一个求解约束块可分优化问题的QP-free型并行变量分配(PVD)算法.算法中用三个系数具有对称结构的线性方程组来代替PVD算法中的二次规划问题以求解线搜索方向,避免了约束不相容,减小了计算量.并且算法不要求约束是凸的.最后证明了QP-free型PVD算法的全局收敛性.

并行工程中MAS决策的协商机制及其评价

并行工程中,多 Agent 智能决策是一个核心组成部分。Agent 间决策结果的不一致性会影响整个并行工程的决策结果,需要采取适当的协商机制调节 Agent 之间的矛盾。本文给出了可信度优先、权威性优先、相邻影响、彼此影响等四种 Agent 协商机制以及相应的决策公式,并对它们进行了量化比较,分析了各自的优越性和适应性情形。最后给出了基于协商的 Agent 分组决策的一致性策略。

橡胶油封变形曲线的数值分析

橡胶油封在装配过程中,塑性胶体容易产生不规则变形,由于变形曲线无法准确描述,从而影响了进一步的受力分析。结合数值分析中的牛顿插值法和曲线拟合法,提出一种分析橡胶油封变形曲线的新方法,并建立数学模型;利用Matlab软件对所建立的数学模型进行数值模拟,得到了橡胶油封理想的变形曲线。