从人类智能到机器实现模型——粒计算理论与方法

人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学,是对人的意识、思维过程的模拟。粒计算是当前智能信息处理领域中一种新的概念和计算范式,是研究基于多层次粒结构的思维方式、复杂问题求解、信息处理模式及其相关理论、技术和工具的方法论。本文首先分析了人工智能模拟人脑智能的粒计算模式与方法,其次总结了粗糙集、商空间、模糊集、云模型、三支决策等几种典型的粒计算基本构架与数学模型,然后分析知识的多粒度解析表示与不确定性度量的研究现状,最后展望了粒计算求解模式在大数据时代所面临的机遇与挑战。

融合目标词上下文序列与结构信息的框架识别方法

框架识别是框架语义角色标注的重要前提,该任务是为给定句子中的目标词寻找一个可激活的框架。框架识别通常看作是针对目标词的分类问题,一般采用序列建模的方式学习融合上下文的目标词表示。该方式忽略了目标词所在上下文的结构信息,且在建模时未考虑不同词性目标词在句法和语义结构上的差异。针对这些不足,该文提出了一种融合目标词上下文序列与结构信息的框架识别方法,该方法使用BERT和GCN分别对不同词性目标词的上下文信息和融合PropBank语义角色或依存句法结构信息的目标词进行建模,然后得到融合序列和结构信息的目标词表示。另外,该文分析了不同词性目标词依存信息的结构差异,采用一种集成学习方法克服了单一模型在此方面的不足。最后,在FN1.7和CFN数据集上的实验结果表明,融合目标词上下文序列与结构信息的框架识别方法在性能上优于当前最好模型。

基于彩色图像高频信息引导的深度图超分辨率重建算法研究

深度图像信息是三维场景信息的重要组成部分,然而,由于采集设备的局限性和成像环境的多样性,深度传感器获取的深度图像往往分辨率较低、高频信息较少,限制了其在各种计算机视觉任务中的进一步应用。深度图超分辨率试图提高深度图的分辨率,是一项实用而有价值的任务。同一场景下的RGB图像分辨率高,纹理信息丰富,部分深度图超分辨率算法通过引入来自同一场景下的RGB图像提供指导信息,实现了算法性能的显著提升。然而,由于RGB图像和深度图之间的模态不一致,如何充分、有效地利用RGB信息辅助深度图像进行图像超分辨率重建仍然极具挑战。为此,提出了一种基于彩色图像高频信息引导的深度图超分辨率重建算法。具体地,设计了一个高频特征提取模块来自适应地学习彩色图像中的高频信息,以指导深度图边缘的重建。另外,设计了一个特征自注意力模块来获取特征之间的全局依赖,同时提取更深层次的特征,以帮助深度图细节信息的恢复。经过跨模态融合,重组深度图像特征和彩色图像引导特征,并使用多尺度特征融合模块融合不同尺度特征之间的空间结构信息,获取包含多级感受野的重建信息。最后,通过深度重建模块,恢复相应的高分辨率深度图。公开数据集上的实验结果表明所提方法在定量和定性两方面均优于对比方法,验证了所提方法的有效性。

基于标签语义信息感知的少样本命名实体识别方法

在少样本命名实体识别方法中,目前广泛应用的方法是基于原型网络的两阶段模型。但是,该方法未充分利用实体标签中的语义信息,且在距离计算中过度依赖实体类型原型向量,导致模型泛化能力差。针对这些问题,提出一种基于标签语义信息感知的少样本命名实体识别方法。该方法是一种先进行实体跨度检测,再判断实体类型的两阶段方法。在构建实体类型原型向量时,将对应实体类型包含的语义信息考虑在内,通过维度转换层将其与原型向量相融合。在对新样本进行实体识别时,将实体类型的正负样本与实体类型原型向量组成实体类型三元组,依据样本到三元组的距离对其进行分类。在多个数据集上的实验结果证明,该模型的性能比以往的模型有较大的提升。

融合描述信息和结构特征的知识图谱链接预测

知识图谱普遍存在知识不完整的问题,这使得链接预测成为知识图谱的重要研究内容。现有模型仅关注三元组的嵌入表示,一方面,在模型的输入仅对实体和关系的嵌入表示进行随机初始化,并未融入实体及关系的描述信息,会缺失语义信息;另一方面,在解码时忽略三元组自身结构特征对链接预测结果的影响。针对上述问题,提出一种融合描述信息与结构特征的知识图谱链接预测模型BFGAT。BFGAT模型利用BERT预训练模型编码实体和关系的描述信息,并将描述信息融入到实体与关系的嵌入表示中,解决缺失语义信息的问题;在编码过程使用图注意力机制聚合邻接节点的信息,解决目标节点获得更为丰富信息的问题;在解码过程把三元组的嵌入表示拼接成矩阵,采用基于CNN卷积池化的方法,解决三元组结构特征的问题。该模型在公开数据集FB15k-237和WN18RR上进行了详细的实验,实验表明BFGAT模型能有效提高知识图谱链接预测的效果。

基于汉语框架网的旅游信息问答系统设计

该文借助汉语框架网(Chinese Frame Net,简称CFN)在语义表达方面的独特优势,探讨用本体描述语言建立面向特定领域的汉语框架语义知识库,并且以旅游交通领域中问答系统设计为例分析方法的有效性。方法中首先利用TREC分类与本体分类相结合的方式为查询问句分类,然后提出基于CFN的问句分析策略,通过CFN语义分析得到问句中三元组:语义谓词、语义主体和语义客体,在问句分析的基础上从旅游本体知识库中对答案进行抽取并对答案处理,同时用本体编辑工具Protégé编码,实验证实方法是有效的。

融合社交网络信息的协同过滤推荐算法

在推荐系统中,协同过滤推荐算法往往面临数据集的高度稀疏性和推荐精度有限的问题.为了解决上述问题,在基于物品的协同过滤推荐框架下,分别在物品相似度的计算和用户对物品的评分预测阶段,利用社交网络中朋友关系信息选择性地填充评分矩阵中的缺失值,最大化利用评分矩阵中的已有信息,提出融合社交网络信息的协同过滤推荐算法.最后,在Epinions数据集上的实验表明,文中算法在一定程度上缓解数据稀疏性问题,同时在评分误差和分类准确率两个指标上优于其它协同过滤算法.

面向决策分析的多粒度计算模型与方法综述

作为粒计算研究方向的核心概念和关键技术,多粒度计算强调对现实世界问题多视角、多层次的理解和描述,可获得合理、满意的求解结果.为了深化多粒度计算与决策分析的有效融合,更好地满足人们的实际决策需求,文中首先介绍多粒度粗糙集、多尺度数据分析、序贯三支决策、分层分类学习四类多粒度计算模型,并阐述各自的主要特点及发展过程.进而从属性约简、规则提取、粒度选择、信息融合、群决策、多属性群决策、分类决策、动态决策等方面总结基于多粒度计算模型的决策分析方法研究现状.最后,对大数据时代智能决策领域中若干具有挑战性的研究方向进行展望,以期推动多粒度智能决策的不断发展与创新.

面向大数据的粒计算理论与方法研究进展

大数据的规模性、多模态性与增长性给传统的数据挖掘方法带来了挑战。粒计算作为智能信息处理领域中大规模复杂问题求解的有效方法,探索大数据分析的粒计算理论与方法有望为应对这些挑战提供新的思路和策略。瞄准若干大数据挖掘任务,对数据粒化、多粒度模式发现与融合、多粒度/跨粒度推理等方面取得的一些进展进行梳理和剖析,并针对天文数据挖掘和微博数据挖掘两个典型示范应用领域的初步研究进行了总结,以期为大数据挖掘领域的研究做出有益的探索。

基于汉语框架网的中文问题分类

问题分类是问答系统中重要的组成部分,问题分类结果的准确性直接影响到问答系统的质量。基于汉语框架网(Chinese FrameNet,CFN)提出了一种用于中文问题分类的新方法。该方法通过构建一系列汉语框架语义特征来表达每个问句的语义信息,进而使用最大熵模型进行中文问题的自动分类,与传统的问题分类技术相比,汉语框架语义信息的加入使得中文问题分类的精度得到了显著提高。实验结果进一步验证了该方法的有效性,大类和小类的分类精度分别达到了91.38%和83.20%。

面向中文客户评论的产品属性抽取方法研究

针对现有的中文客户评论产品属性识别方法存在的不足,通过采用词法分析、句法分析、同义词词林等多项技术和资源,挖掘真实语料中蕴藏的语言知识,提出了一种基于模板的产品属性识别方法。该方法对评论语料进行词法、句法分析和人工标注,从标注结果中综合分析和归纳评论句的全局语言规则,提取属性词和评价词之间的词性和依存关系序列,借助同义词词林构建产品属性模板,使用属性模板识别产品属性。对比实验结果表明了提出方法的有效性。

服务计算学科的“离散数学”教学方法探讨

“离散数学”是计算学科重要的基础课程，文章首先分析了当代大学生的特点，提出了以服务计算学科为目标的“离散数学”教改方针，阐明了学生对该课程在计算学科中地位的了解、明确和体会对于激发学生学习兴趣的重要性，探索了此教学方针和目标下的课程教学方法改革，教学实践表明了教学方法改革的有效性。

基于极端评分行为的相似度计算

随着互联网技术的迅猛发展,互联网信息急剧增长,信息过载问题愈发凸显。面对海量的互联网信息,用户往往需要耗费大量的时间来搜索所需的信息或产品,而搜索的解往往受到制约。为解决信息过载问题,推荐系统应运而生。推荐系统根据用户的历史行为推测其需求、兴趣等,将用户感兴趣的信息、产品等推荐给用户。作为推荐领域中一类重要的推荐方法,基于记忆的协同过滤方法通常依据用户或产品的近邻信息来构造评分预测函数,其核心在于准确度量用户或产品之间的相似度。传统的相似度量,如皮尔逊、余弦及秩相关系数等,通常只考虑了用户之间的线性关系;而启发式相似度如基于3个特殊因子的PIP相似度及其改进方法,则只刻画了用户之间的非线性关系。事实上,在推荐系统中,就用户之间的相似关系而言,仅用线性或是非线性函数来度量均是不准确的。为了更为精细地刻画用户之间的相似程度,文中提出了基于非线性函数的用户极端评分行为的相似程度度量指数,通过将该指数融入传统的线性相关系数,构造了一个考虑极端评分行为的新的相似度。为验证该方法的有效性,基于Ml(100k)和Ml-latest-small两个数据集,将其与传统相似度以及启发式相似度进行比较,结果显示基于极端评分行为相似度的协同过滤方法在MAE和RMSE指标上能够获得更好的表现。

基于混合语言信息的词语搭配倾向判别方法

具有较强褒贬倾向的词语搭配对于文本的情感分析具有重要的价值。该文提出了一种混合语言信息的词语搭配的倾向判别方法。该方法首先根据词语搭配六种模式的特点,确定出各模式的概率潜在语义模型,然后利用这些语义模型判别搭配的情感倾向。最后对部分包含情感词的搭配再利用规则修正其先前标注的情感倾向。基于汽车语料的实验结果表明,基于混合语言信息的词语搭配情感倾向判别方法优于单纯基于概率潜在语义模型或规则的方法。

基于BootStrapping的集成分类器的中文观点句识别方法

领域相关的大规模和高质量的标注训练数据是分类器性能的重要保证,而标注训练语料是一件费时费力的工作。该文提出了一种采用小规模标注语料识别中文观点句的方法。首先采用Bootstrapping方法扩展训练语料,分别训练贝叶斯、支持向量机和最大熵分类器。最后,通过给三个训练好的分类器赋权获得一个集成分类器。实验结果表明,集成后的分类器性能优于单分类器,并且该方法在使用部分标注训练数据的情况下也能取得与采用全部标注训练数据相近的实验结果。

基于非完备信息系统的评价对象情感聚类

该文利用领域本体对产品评论文本中的评价对象进行抽取和整合,在此基础上,建立产品性能的非完备信息系统,将特征的情感倾向寓于特征的权重计算之中。对非完备信息系统,给出了基于差别矩阵的启发式特征约简方法,通过特征降维处理,达到了减少特征的冗余度和数据稀疏性的目的。对降维后的非完备信息系统采用K-Means聚类算法,实现了评价对象情感聚类。为了验证该文提出方法的有效性,在真实汽车评论文本数据上进行实验,实验结果表明,在对特征进行一定程度的降维后,仍表现出较好的聚类效果。

面向中文客户评论的评价搭配识别研究

评价搭配识别是评论挖掘的研究热点之一。针对现有方法存在的不足,通过对真实语料的观察和分析,提出了一种基于语法模板的评价搭配识别方法。该方法借助HowNet和语法分析等资源和工具,从大规模的真实评论语料中自动获取反映评价搭配规律的候选语法模板,对候选模板进行泛化和遴选,通过生成的模板识别待分析的评论句的搭配关系。在手机和数码相机两种电子产品领域上的对比实验验证了该方法是有效的。

处理非平衡数据的粒度SVM学习方法

通过多维关联规则挖掘,将粒度计算(Granular Computing,GrC)和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)有效融合,提出一种粒度支持向量机(Granular SVM,GSVM)学习方法,称为AR-GSVM。该方法用于非平衡数据处理时,不仅可以有效降低分类器的复杂性,而且本质上可以进行并行计算以提高学习效率,同时提高分类器的泛化能力。考虑到保持数据在原始空间和特征空间的分布一致性,在AR-GSVM的基础上又提出核空间上的粒度支持向量机学习方法,称为AR-KGSVM,该方法具有更好的泛化性能。通过在UCI数据集上的实验表明:AR-GSVM和AR-KGSVM的泛化能力优于一些常用非平衡数据处理的方法。

多源决策信息系统的决策规则性能评价

多粒度粗糙集理论为多源决策信息系统的规则提取提供一种有效的方法,而如何对决策规则集进行评价是利用规则进行合理准确的决策和对未知样本进行可靠预测的关键问题之一.针对已有规则性能评价指标的不足,提出整体确定性、整体协调性、整体支持度的3类整体决策性能评价指标.这些评价指标将为更多的决策问题求解提供一定的理论依据.

一种基于先验信息的混合数据聚类个数确定算法

聚类个数的确定是聚类分析中一个富有挑战性的难题。现有的聚类个数确定方法主要采用随机选取初始聚类中心的策略,导致聚类过程中迭代次数的稳定性不强。基于此,在利用含有类标签的先验信息优化初始类中心的基础上,提出了一种基于先验信息的混合数据聚类个数确定算法。实验证明,该算法是有效的。