AI赋能的大学计算机通识教育的体系化改革探索

近年来,以人工智能(AI)、大数据和元宇宙为代表的新一代信息技术迅速发展,并与各类学科不断交叉融合,引发了一系列的革命性突破。如何与时俱进地培养大学生的数字化、智能化信息素养,大学计算机通识教育面临巨大挑战。提出了一套AI赋能的大学计算机通识教育新体系,从学生的能力目标出发,创建了融合计算与智能的大学计算机通识教育知识体系,设计了面向“四新”专业的“宽、专、融”的大学计算机通识教育课程体系,提出了编程贯通、大模型驱动的“多模式”实践教学方案,构建了包括“认知、设计、创新”的三梯度实践教学体系,重构了贯通计算与智能的大学计算机通识教育基础教材。

多场景下基于传感器的行为识别

针对基于传感器的行为识别任务中识别场景单一且固定的问题,提出一种多场景下基于传感器的行为识别迁移模型,由基于传感器的动态感知算法(dynamic perception algorithm,DPA)和自适应场景的行为识别迁移方法(adaptive scene human recognition,AHR)两部分组成,解决在固定场景下对传感器的依赖性以及在场景转换时识别模型失效的问题。DPA提出两阶段迁移模式,将行为识别阶段和模型迁移阶段同步推进,保证模型在传感器异动发生后仍能持续拥有识别能力。进一步提出AHR场景迁移方法,实现模型在多场景下的行为识别能力。实验验证该模型具有更优的适应性和可扩展性。

数字图像多功能水印综述

数字图像多功能水印技术通过将多种类型的水印嵌入到同一图像,以实现2种及以上的图像保护功能(版权保护、内容认证、篡改恢复等).当前,数字图像多功能水印算法仍面临着性能和应用场景等方面的挑战.为促进图像多功能水印的进一步发展,首先系统地梳理了数字图像水印技术,包括其系统特性、常见分类、关键技术与成果,以及其可实现的功能与应用场景;在此基础上,对近10年来不同类别的多功能水印嵌入模型(融合水印嵌入、零水印嵌入、水印串行嵌入、水印并行嵌入)的相关工作进行归纳与分析;最后,总结了当前数字图像多功能水印技术的不足,展望了后续研究与发展趋势.综合分析发现,多水印的嵌入难免对水印综合性能造成损失,且多功能水印在真实应用场景中的效果仍待改善.人工智能等新技术在数字图像多功能水印中的应用有望提升算法性能.

智能电网中基于填充方法的双向拍卖电力资源分配方法

为解决智能电网环境中用户富裕电能回售问题,完成电力资源的再分配,从经济学的角度设计了一种激励机制以鼓励拥有富裕电力的用户为电力紧缺用户提供电力资源。提出了一种双向拍卖机制,该机制包括使用填充概念的电力资源分配方法和有效的定价策略,以保证智能电网环境下电力资源分配的理想性能。所提双向拍卖机制考虑了电力资源传输成本与距离之间的关系,设计了供需匹配关系;所提分配方法采用了基于线性规划的填充分配方法,以接近最优的近似算法,在多项式时间内得到资源分配结果;在定价方面,分别采用了基于关键值的定价策略和基于维克瑞-克拉克-格罗夫斯(VCG)机制的定价策略,以计算获胜买方用户的付款价格和获胜卖方用户的收款价格,实现了双向拍卖中的真实性、个人理性和预算平衡。仿真结果表明,所设计的拍卖机制保证了一系列理想的经济属性,包括真实性、预算平衡以及个人理性,并且可以在多项式时间内得到近似最优解的分配结果,为智能电网环境下的电力资源再分配问题提供了一种有效的解决方案。

新一代信息技术驱动的大学计算机实践体系与方法

针对大学计算机基础课程从实践环节推动大学生信息素养面临的巨大挑战,提出一种新一代信息技术驱动的大学计算机实践体系,从五大能力目标出发,阐述“认知、设计到创新”的三梯度实践教学内容设计,介绍支撑不同实践教学内容的“五模式”实践教学方法,给出一个包含16个实验案例的大学计算机基础课程实践方案。

面向网格计算的机器选择算法研究

在以网络为基础的科学与并行计算环境中 ,计算资源具有强分布性、异构性和动态性 当应用程序提交给网格计算环境时 ,需要从全部可用计算资源中选择一个资源子集以支持该应用的执行 复杂的应用问题通常包含多方面的异构性 ,不同性质的应用适合在不同的体系结构运行 基于对网格中可用资源的动态监测与分析结果 ,论文使用模糊聚类方法 ,根据不同的性能指标要求 ,为不同应用选择不同的计算结点集合 将全部可用结点划分为不同的逻辑分组 ,每个分组称为一个逻辑机群 针对应用的不同种类 ,使用λ 截矩阵为每个应用指派一个或多个聚类中心值较大的逻辑机群来协同应用调度 实验表明 ,根据应用类型进行机器选择 ,可以明显改善应用性能 ,通信密集应用选择内部通信性能好的逻辑机群进行调度 ,性能更优、计算密集应用选择计算能力强的逻辑机群进行调度 。

基于Internet的网格计算模型研究

为了实现在地理上分散的计算资源共享 ,降低计算成本 ,提出了基于Internet的网格计算模型I GRID及其实现方法 .I GRID是可以作为虚拟的整体而使用的广域异构计算环境 ,支持节点的动态加入 ,通过元数据信息实现异构节点之间的透明通信 ,利用对象技术实现单一映像文件系统 ,并提供与流行的并行编程软件的接口 .雅戈比迭代的性能证明 ,I GRID具有很好的可用性和较好的实时性 .通过I GRID的研究 ,将为校园网络用户提供统一编程接口的高性能计算环境 .

基于新工科理念的物联网工程专业建设

作为服务国家战略性新兴产业的物联网工程专业,具有显著的新工科专业特征。本文从新工科建设理念出发,围绕"问产业需求建专业,问技术发展改内容,问学生志趣变方法,问内外资源创条件,问国际前沿立标准"五个方面剖析了物联网工程专业的建设历程,为新工科专业建设中解决"人才培养如何契合产业需求、教育内容如何融合产业技术、实践体系如何满足学生志趣"等问题提供了明晰的思路。

WADE系统的多级分布式对象命名体系的设计与实现

ＷＡＤＥ是一个基于校园网络的面向对象的元计算系统，通过分布式对象模型实现广域异构资源的一致管理．提出了一种４级对象层次结构支持该模型的组织与实现．对象命名代理负责用户与系统的接口、映射用户对象标识符ＵＯＩＤ到系统对象标识符ＳＯＩＤ，对象通信代理为对象绑定通信地址，建立通信对象标识符ＣＯＩＤ，对象存储管理器则负责对象的惰性保存，并通过永久对象标识符ＰＯＩＤ识别惰性对象．ＷＡＤＥ采用了双Ｃａｃｈｅ缓冲机制，有利于提高对象的操作与通信性能．

基于目标覆盖的无线传感器网络的连通性优化部署方法

覆盖控制技术研究无线传感器网络空间资源的优化分配,以满足用户的感知需求.覆盖节点的连通性是覆盖研究的关键问题,决定了感知数据能否最终传递给用户.已知的研究并未涉及目标覆盖确定部署应用的连通性问题.因此,分析了目标覆盖中的连通性问题,首次提出针对目标全覆盖与维护节点集连通性关系的连通临界条件;针对连通性条件无法满足的情况,提出了一个维护连通性的优化部署方案.该方案首先建立连通子集间的最小生成树,构造连通候选集;然后,基于连通候选集,利用遗传算法得到优化候选位集.仿真实验表明,提出的优化部署方案既实现了对目标集的全覆盖,又维护了连通性,并使候选位集的元素个数更少.

元计算系统的批模式启发式任务调度算法研究

元计算系统是通过网络连接的地理上分散的主机、数据库和文件等资源。使用这些资源,可以运行用户的应用程序。研究元计算环境下的批模式启发式任务调度算法,论述Wade系统的应用任务的调度模型,比较4种调度算法的性能。

基于校园网络的元计算实验系统WADE的设计与实现

元计算系统是可以作为虚拟的整体而使用的地理上分散的异构计算资源 ,这些资源包括计算机、数据库和昂贵仪器等 .元计算系统在硬件和软件方面均有异构性 ,适合具有不同内在并行性的复杂应用的执行 .现存的绝大多数并行系统都是同构的 ,不具有这一优势 ,因此 ,研究异构环境下的元计算系统就很有现实意义 .WADE是基于校园网络开发的元计算实验系统 ,使用 MD支持异构数据格式转换 ,使用面向对象技术实现单一映像系统 ,使用优先约束的任务调度算法来实现应用程序的调度和运行 ,并提供与流行的并行编程软件如

新一代信息技术赋能的大学计算机课程体系与内容改革

通过融入新一代信息技术,设计一个面向“四新”专业的“宽、专、融”的大学计算机基础课程体系,按照专业差异化从“通识教育”“问题求解”“数据分析”和“人工智能”4个维度构建大学计算机的“宽”型课程;将大数据和人工智能引入大学计算机基础课程教学内容中,构建包含“信息与社会”“平台与计算”“程序与算法”和“数据与智能”4个知识领域的大学计算机知识体系。

元计算环境下的支持依赖任务的OGS算法研究

一个应用程序只有经过分解 ,产生若干任务后才能在元计算系统上调度和运行 .论文提出了基于 DAG的、优化的分代任务调度算法 OGS.该算法为每个 DAG结点指派一个固定优先数 ,根据优先数过滤出互不依赖的任务 ,然后对这些独立任务使用先辈算法进行调度 .OGS算法不仅考虑机器就绪时间 ,还考虑每个任务全部先导的完成时间 .这样可以减少全部参与调度的节点的空闲时间 ,从而优化 Makespan.实验表明 ,OGS算法的性能优于GS和

校园级元计算系统的一种多级对象命名方法研究

为了促进元计算系统的实现效率 ,提高扩展性 ,提出了分布式对象的一种多级层次命名方法 .阐述了基于Internet的元计算系统的分布式对象模型 (WOM )的组织结构 ,提出了WOM的 4级对象命名方法 ,并给出了WOM的各级对象标识符的定义 .4级层次对象命名方法是广域分布式环境 (WADE)系统的核心技术之一 ,它有利于元计算系统的扩展和伸缩 ,促进WADE系统的灵活实现 .实验表明 ,WOM支持的对象通信效率可以提高 2 5 %左右 .

基于Internet的信息网格的软件框架研究

为了实现数据信息在Internet上的广域共享和快捷获取,提出了一种信息网格的软件框架.参照计算网格的开放式网格服务构架,通过拓展信息搜集、监测、登记、发现、预订和搜索等服务,建立了面向Internet的信息网格的软件组件模型,研究了基于计算网格构建信息网格的方法.基于容错目的,提出了主、从层次的网格目录结构,研究了网格目录的复制和引用机制.为了实现网格信息的搜集与发现功能,设计了结点资源监测代理.通过提出网格信息登记协议和网格文件传输协议,实现了信息预订和信息搜索服务.使用JAVA技术开发了专门的Shell,以实现信息网格的服务接口.通过该接口,远程用户可以方便、灵活地使用信息网格提供的计算与信息服务,实现广域资源的单一访问入口.

元计算系统事件驱动的消息传输模型研究

元计算系统的异构节点间的数据交换可以用多种方法实现.传统方法是分层调用,一次消息的传输必须完整无间断地完成,即只有本次消息传输完成,下一次消息传输才能开始.当消息在应用层以下传送时,应用层必须等待,浪费CPU时间,降低了系统效率.为了克服层次模型的缺点,分析了元计算系统的层次通信模型,提出了一个事件驱动的消息通信模型,论述了该模型的实现方法及其性能.在这个模型下,一次消息传递被看作是一次事件,事件发生时执行事件所指程序,每个事件的执行顺序由优先级管理,事件队列由冲洗函数驱动执行.使用事件驱动模型,消息传递可以流水进行,提高了应用层的通信效率和整个系统的使用效率.

物联网技术专业课程体系探索

论述物联网专业设置的必要性和可行性,探讨物联网技术专业的人才培养目标,研究物联网技术专业的课程体系结构,以期研究工作有助于为即将开设该专业的学校提供参考。

云计算环境下虚拟机安全管理模型研究

为了解决云计算虚拟化环境的安全问题,设计了一个基于虚拟机高效部署和动态迁移与调度的虚拟机安全管理模型,研究了其中的虚拟机安全体系架构,提出了基于AHP(analytic hierarchy process)的虚拟机部署和调度方法和基于CUSUM(cumulative sum)算法的DDoS攻击检测方法,并对上述方法进行了功能和性能测试。测试结果表明,采用AHP的虚拟机管理方法,可以减少虚拟机迁移次数,提高物理机的可用性能;采用CUSUM的DDoS攻击检测方法,可以提高虚拟机被攻击的检测成功率。

面向工程能力培养的计算机硬件系统实验体系

针对计算机专业学生的工程实践能力和系统思维能力培养的需要,设计了一套计算机硬件系统实验体系,构建了"电子系统设计专题实验"和"计算机组织与结构专题实验"的实验内容和实验装置。通过计算机专业的三届500余人的实际使用和反馈调查,表明该实验体系和内容可以有效提升学生的系统思维能力和工程实践能力。