多模式遥感智能信息与目标识别：微波视觉的物理智能

多模式高分辨率合成孔径雷达(SAR)的发展,对天空地海环境目标信息感知与特征获取提出了新的挑战,空间遥感大数据与人工智能信息技术的交叉是自动目标识别(ATR)一个新的研究方向与重大应用领域。该文提出,在电磁波与目标相互作用的物理背景下进行人工智能信息技术的研究,即“物理智能”,以发展在人眼不能识别的电磁频谱上形成信息感知的“微波视觉”,实现多模式遥感智能信息与目标识别。该文主要内容基于作者2019年8月15日在“雷达学报第五届青年科学家论坛”上的学术报告。

微波视觉与SAR图像智能解译

高分辨率雷达成像技术和人工智能、大数据技术的快速发展,有力促进了雷达图像智能解译技术的进步。由于雷达传感器本身的特殊性和电磁散射成像物理的复杂性,雷达图像的解译缺乏光学图像的直观性,准确迅速识别分类的需求对雷达图像解译提出了迫切的挑战。在借鉴人脑光视觉感知机理和计算机视觉图像处理相关技术基础上,进一步融合电磁散射物理规律及其雷达成像机理,我们提出发展微波域雷达图像解译的“微波视觉”的新交叉领域研究。该文介绍微波视觉的概念与内涵,提出微波视觉认知模型,阐述其基础理论问题与技术路线,最后介绍了作者团队在相关问题上的初步研究进展。

从物理智能到微波视觉

近10年来,人工智能技术得到了科技与工业界的极大的重视,预示着人类文明将进入智能时代。但是,作为智能时代基础的＂智能科学＂还远未成型。本文从电磁物理信息感知技术的独特视角,讨论智能科学如何发展的一些见解,指出人类智能与外在世界互为对偶问题、相互不可分割的根本属性,因此按人工智能所应对的对象及关联学科分为数学、物理、心理、意识4个阶段。其中第1阶段解决智能形成的通用学习算法的数学理论,第2阶段发展应对物理世界的物理智能。以此为基础,第3阶段发展应对智能涉及社会群体的高阶智能,第4阶段研究自由意识的本质和人工智能能否形成意识的超智能问题。结合笔者电磁信息感知专业领域,提出向物理智能发展的微波视觉新概念、相关内涵以及关键技术的建议,以笔者团队在这一方向的前期工作为例,讨论了以物理智能为基础的智能科学的研究与发展。

基于MBSE的智能汽车信息物理系统建模方法

智能车辆信息物理系统(IVCPS)可以基于道路和车辆信息资源实时控制车辆的运行轨迹,在降低车辆能耗方面具有很大潜力。然而,目前对基于云的预测巡航控制(CPCC)体系结构的研究忽略了体系结构实现和应用的可行性,没有对体系结构的合理性进行验证。为建立IVCPS体系结构与应用验证之间的联系,促进IVCPS多领域、多学科协同设计、联合仿真、系统集成,提出了基于模型系统工程(MBSE)的IVCPS建模方法。首先,构建了IVCPS的整体分层体系结构,明确了各层体系结构的构成要素。然后选择系统建模语言(SysML)作为建模工具,构建了需求-功能-逻辑-参数(RFLP)建模框架。最后,以IVCPS云预测巡航控制系统为例,利用RFLP框架对CPCC系统的需求、功能、逻辑和参数进行建模和分析。模拟结果证明MBSE可以实现对CPCC系统的需求分析、功能分解、逻辑架构设计和系统参数标定进行统一建模,促进CPCC系统理论架构的仿真验证,并能够测试、分析CPCC架构对于智能网联汽车的运行轨迹优化和油耗降低效果。本研究旨在为提高IVCPS系统建模的交互性、可重用性和兼容性奠定基础。

软体机器人的仿生物理智能

生物可以在各种非结构化自然环境中生存,其身体中所蕴含的物理智能至关重要,涉及材料、结构和形态等要素.通过融合仿生物理智能,有望降低软体机器人的控制成本,提高机器人系统的响应速度和极端环境下的鲁棒性,以及使微型机器人更加智能化.本文阐述了自然界生物的材料、结构、形态学物理智能特征及其原理,介绍了软体机器人实现仿生物理智能的目的及相关的关键技术与方法,列举了软体机器人仿生物理智能的典型应用,最后展望了软体机器人仿生物理智能的未来发展及挑战.软体机器人仿生物理智能有望在高速动态作业、极端环境探索及微型机器人智能化等方面发挥独特的优势,相关研究将进一步促进生物、机器人、材料、化学和计算机学科之间的交叉.

一种计及智能电网信息物理特性的分布式控制器

虽然电网信息–物理系统能够缓解由新能源引起的物理扰动所带来的冲击,然而其自身又可能引入信息干扰,所以需要用新的技术来同时降低物理干扰和信息干扰的影响。该文基于二阶多智能体系统一致性理论,提出一种新颖的分布式控制器,通过控制分布式储能装置来降低干扰对系统稳定运行的影响。首先,提出一种新的信息–物理系统拓扑建模方法来确定发电机的"邻居发电机",并且使用该发电机所有邻居电机的信息与本地信息组合形成相应的控制器。其次,通过理论分析和仿真验证该控制器对拒绝服务攻击的有效性。最后,将控制器应用在新英格兰39节点电力系统中,并与分散控制器和参数反馈线性化控制器进行对比,仿真结果验证控制器在延时特性和抗干扰特性上的优势。

智能化物理实验平台的构建

阐述了利用传感器和计算机技术构建智能化物理实验平台的实现原理,并结合具体实例给出了其开发过程。该平台为应用、设计性物理实验教学提供了理想的教学环境,改进了实验教学方法,提高了实验教学水平。

智能教育物理平台中层次结构的图元知识表示研究

论述了智能教育物理平台建设过程中基于图元知识表示的必要性 ,分析了现有辅助类教育软件的不足 ,提出了一种基于分解与组合思想和学科领域知识结构特征的层次图元知识表示方法 ,其目的在于将物理问题求解和物理实验仿真的问题表达统一于相同的图元知识元件中 .已有的研究表明 ,这种表示体系是可行的 ,它有直观、清晰和自然的优点 .

ICAI智能物理平台中动态液体场景的实现研究

简述了ICAI智能教育平台系统产生的背景、基本目的、对知识表示子系统的基本要求,以及动态液体场景的实现在表达相关的物理学科领域知识中的作用.分析了动态液体构图的特点,给出了主要的算法流程描述和算法实现的实例,总结了算法的主要特点.

绿色第4次工业革命-工业4.0-互联网工业-人工智能及其共同物理层全球数字通信光缆网络

2009 Nobel奖高锟发明互联网的全球物理层光缆大数据通信。它承载着2010日本绿色第四次工业革命-2011德国工业4.0-2012美国互联网工业-2016英国人工智能。这将导致"Wiener失业"与"Hawking担忧"。解决的办法得靠全民教育与技能教育。

智能物理实验软件的开发及应用

本文系统地介绍智能物理实验开发的指导思想、设计原则及要求,还例析智能物理实验在教学中的运用。

数据驱动与理论驱动双向耦合的智能化地球系统模式探索

分析总结了人工智能方法在地球系统模式中的应用,提出了人工智能数据驱动与物理模型理论驱动相融合的智能化地球系统模式研究框架,并对该框架的研究思路和关键技术进行了分析。该框架将地球系统模式自下而上的数据驱动模型与自上而下的物理模型耦合,通过双向驱动共同实现地球系统数学物理方程的有效求解,从而构建智能化的地球系统模式。进一步研究需要基于该理论框架提出具体可行的算法,从而促进智能化地球系统模式研究的发展。

面向硕士研究生的信息物理系统(CPS)与智能工厂课程教学中案例教学法的应用

为了提高课程教学效果和研究生培养质量,文章研究了案例教学法的应用,以研究生专业课程信息物理系统(CPS)与智能工厂为例,阐述了课程案例的设计、课程案例的实践过程和案例库使用效果。

基于物联网的配网一二次融合跨区协同全景监测技术

针对配网一二次融合跨区协同全景监测技术过度依赖网络环境,当网络发生堵塞时会造成监测存在死角的问题,提出基于物联网的配网一二次融合跨区协同全景监测技术。设计监测智能物理架构,支持多网多工下监测节点之间的横向交互和纵向交互,在此基础上,计算监控摄像头的旋转角度,采集监测环境及监测目标图像,通过全景图像拼接配准,实现对目标的全景监测。实验结果表明:设计的基于物联网的全景监测技术在通信组网内,全景监测角度精准,没有出现监测死角,实用性较好。

基于SSM的智能仪器云平台异库数据协同检索机制研究

随着物联网技术的高速发展,地球物理仪器上位机软件也随着仪器种类的增多呈现出多样化趋势。为解决上位机软件研发过程中的仪器数据集中管理和检索问题,以开发智能地球物理仪器云平台为目的,进行数据库结构的分析和设计。在数据结构设计中,基于SSM环境使用MySQL和MongoDB,实现了双数据库同步检索信息机制。该机制对云平台用户信息、仪器状态信息等持久化的数据,使用MySQL数据库进行数据检索。对仪器采集数据的检索,则使用MongoDB进行分离检索,并利用文档分片的方式进行存储,在单数据库的基础上提高了检索效率和集群扩展性。经过数据的检索测试,验证了同步检索机制的有效性,该方法也为今后智能仪器集中管理软件数据库的设计和开发提供了技术方案。

RiT IPLMS智能布线系统在现代建筑中的应用

随着我国经济的不断发展以及与国际交流的日益深入，智能布线系统已经越来越成为当今现代化建筑中弱电系统组成的一个重要因素。较传统布线系统而言大大地提高了建筑未来管理的效率和力度，应对全球化、信息即时化起到了积极而关键的作用。同时随着计算机网络技术的迅猛发展，导致建筑内布线需求的逐年增加。

多波长物理隔离的以太网技术安全分析

为统筹解决智能配网通信建设中的分类通信流量、通信安全和通信组网的经济性问题,设计了多波长物理隔离的以太网通信技术环节;对其中的调制解调、光电转换环节进行了防误码和信噪比的稳定性分析;对波分复用、光纤传输环节进行了防串扰和传输衰耗的技术安全分析;文章通过分析和实验结果认为,在配电网采用多波长物理隔离的以太网通信技术具有可行性。

现行蓄电池健康状态的问题及智能蓄电池的应用

对现有的蓄电池健康状态分析与评估技术现状从物理角度与应用效果进行了调研与整理分析,认为现有的蓄电池监测产品在对蓄电池的监测关键参数缺乏有效的管理.通过对造成蓄电池失效的各类物理参数原因逐个分析,总结认为蓄电池评估最关键的参数在于蓄电池内阻的高精度、低影响度测量,分析适用于应用的内阻测量技术,同时提出智能蓄电池在结构上对内阻监测精度有着非常大的优势,展开基于智能蓄电池的电池健康度评估研究,结果表明智能蓄电池内阻测量精度很高,内阻参数与蓄电池健康评估具有较强的相关性,适于展开大范围应用.

泛在学习语境下高校教师的“超级素养”探析

本文将泛在学习作为实现中国教育现代化“弯道超车”的途径的前提下,以泛在学习作为现代高科技社会公民终身学习的理念和手段为语境,探讨了高校教师亟待培养和发展的超越专业素质的“超级素养”,以保证泛在学习的理念和实践的深入和落实。这三种素养分别是:物理智能,互联网思维和脑科学神经知识,其中前两项技能是开展泛在学习的技术层面和教育认知理念的必要条件和要求,脑科学神经知识则是确保泛在学习的所有教学环节的设计具有科学性--契合大脑的认知功能和规律。教师的三种超级素养的养成有赖于个人的认识和努力及各相关教育行政单位政策、技术等方面的支持。