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2021年 第50卷 第5期
2021, 50(5): 644-649.
doi: 10.12178/1001-0548.2021241
摘要:
相比于经典的隐马尔可夫模型，量子隐马尔可夫模型有着求解速度快和参数数量少的优点而备受关注。但是在从经典到量子的转变过程中，可以发现量子隐马尔可夫过程与量子开放系统有着紧密的联系。不同于前人的研究，该文从开放量子系统出发，研究了量子隐马尔可夫与开放系统所对应的主方程之间的联系，并展示了两个工作：1) 研究了量子开放系统的条件主方程和量子隐马尔可夫模型之间的联系，并以量子输运系统为例，从理论上得到了量子条件主方程和量子隐马尔可夫模型之间的对应关系；2) 提出了一种基于极大似然估计思想的学习算法来解决量子隐马尔可夫模型中的参数求解问题。
相比于经典的隐马尔可夫模型，量子隐马尔可夫模型有着求解速度快和参数数量少的优点而备受关注。但是在从经典到量子的转变过程中，可以发现量子隐马尔可夫过程与量子开放系统有着紧密的联系。不同于前人的研究，该文从开放量子系统出发，研究了量子隐马尔可夫与开放系统所对应的主方程之间的联系，并展示了两个工作：1) 研究了量子开放系统的条件主方程和量子隐马尔可夫模型之间的联系，并以量子输运系统为例，从理论上得到了量子条件主方程和量子隐马尔可夫模型之间的对应关系；2) 提出了一种基于极大似然估计思想的学习算法来解决量子隐马尔可夫模型中的参数求解问题。
2021, 50(5): 650-655.
doi: 10.12178/1001-0548.2021171
摘要:
相位匹配协议是最近被提出的一种能突破密钥容量的量子密钥分发协议，其安全性得到了理论和实践的证明。针对实际应用中光源的非理想性，基于弱相干态光源，提出了一种二诱骗态相位匹配量子密钥分发方案。该方案在简化参量计算式的同时，仅采用2个诱骗态(真空+弱诱骗态)对求解最终密钥生成率的必要参数进行了估计；随后以光纤信道为背景，对该方案在理想及统计波动情况下的性能进行了仿真分析。仿真结果表明：在同等诱骗态数目条件下，二诱骗态相位匹配方案能突破密钥容量的限制，密钥生成效率及最大传输距离均优于BB84协议、测量设备无关协议等；在密钥生成效率及最大传输距离两个性能指标上，理想情况下二诱骗态方案接近已有的三诱骗态方案，但在考虑实际统计波动且数据量小于1014时二诱骗态方案反而更优。
相位匹配协议是最近被提出的一种能突破密钥容量的量子密钥分发协议，其安全性得到了理论和实践的证明。针对实际应用中光源的非理想性，基于弱相干态光源，提出了一种二诱骗态相位匹配量子密钥分发方案。该方案在简化参量计算式的同时，仅采用2个诱骗态(真空+弱诱骗态)对求解最终密钥生成率的必要参数进行了估计；随后以光纤信道为背景，对该方案在理想及统计波动情况下的性能进行了仿真分析。仿真结果表明：在同等诱骗态数目条件下，二诱骗态相位匹配方案能突破密钥容量的限制，密钥生成效率及最大传输距离均优于BB84协议、测量设备无关协议等；在密钥生成效率及最大传输距离两个性能指标上，理想情况下二诱骗态方案接近已有的三诱骗态方案，但在考虑实际统计波动且数据量小于1014时二诱骗态方案反而更优。
2021, 50(5): 659-666.
doi: 10.12178/1001-0548.2021209
摘要:
抗体广泛用于各类疾病的预防、诊断与治疗。然而，治疗性抗体研发的成功率还不尽人意。不少抗体因为稳定性差，溶解度低，存在交叉或自身相互作用等可开发性缺陷而最终开发失败。候选单克隆抗体能否开发成功，与其理化性质息息相关。虽然已有多种实验方法测定抗体交叉或自身相互作用相关的多种理化特性，但实验测试费力费时费钱。现有的抗体可开发性计算方法，或者依赖于结构，速度慢，通量低；或者未提供可用的软件或在线服务；或者提供的计算服务或软件费用过高；或者预测器的性能与健壮性有待提高。该文仅基于抗体序列，采用二肽期望均值偏差为特征，构建预测抗体交叉或自身相互作用的支持向量机模型。评估结果显示，该集成模型敏感性为100%，准确率为96.18%，可望用于抗体交叉或自身相互作用的高通量评估，加速治疗性抗体研发进程，降低研发成本。
抗体广泛用于各类疾病的预防、诊断与治疗。然而，治疗性抗体研发的成功率还不尽人意。不少抗体因为稳定性差，溶解度低，存在交叉或自身相互作用等可开发性缺陷而最终开发失败。候选单克隆抗体能否开发成功，与其理化性质息息相关。虽然已有多种实验方法测定抗体交叉或自身相互作用相关的多种理化特性，但实验测试费力费时费钱。现有的抗体可开发性计算方法，或者依赖于结构，速度慢，通量低；或者未提供可用的软件或在线服务；或者提供的计算服务或软件费用过高；或者预测器的性能与健壮性有待提高。该文仅基于抗体序列，采用二肽期望均值偏差为特征，构建预测抗体交叉或自身相互作用的支持向量机模型。评估结果显示，该集成模型敏感性为100%，准确率为96.18%，可望用于抗体交叉或自身相互作用的高通量评估，加速治疗性抗体研发进程，降低研发成本。
2021, 50(5): 667-675.
doi: 10.12178/1001-0548.2021201
摘要:
原核启动子作为DNA中的一个关键区域，含有RNA聚合酶特异性结合和基因转录起始所需的保守序列，在转录调控中发挥着重要作用。然而，由于实验方法在实验周期和实验耗材上的限制，对启动子序列进行批量准确的鉴定仍然是分子生物学领域一项艰巨的任务。随着计算机技术的发展，出现了多个基于计算生物学的原核启动子预测方法，这些方法在数据质量、数据集大小、提取的特征、特征选择技术、分类算法以及评估策略方面表现出高度的多样性。该文系统地比较并总结这些方法，以便改进和进一步发展原核启动子识别技术。
原核启动子作为DNA中的一个关键区域，含有RNA聚合酶特异性结合和基因转录起始所需的保守序列，在转录调控中发挥着重要作用。然而，由于实验方法在实验周期和实验耗材上的限制，对启动子序列进行批量准确的鉴定仍然是分子生物学领域一项艰巨的任务。随着计算机技术的发展，出现了多个基于计算生物学的原核启动子预测方法，这些方法在数据质量、数据集大小、提取的特征、特征选择技术、分类算法以及评估策略方面表现出高度的多样性。该文系统地比较并总结这些方法，以便改进和进一步发展原核启动子识别技术。
2021, 50(5): 676-681.
doi: 10.12178/1001-0548.2021041
摘要:
在非均匀杂波环境下，被干扰目标污染的训练样本会严重影响空时自适应处理(space-time adaptive processing, STAP)性能，需进行剔除。该文提出一种基于输出信杂噪比(signal-to-clutterplus-noise ratio, SCNR)的训练样本选择算法，以输出SCNR值作为检验统计量进行样本筛选，当样本的杂波特性与目标距离环(cell under test, CUT)越相近，则基于样本设计的STAP 滤波器对CUT 的杂波抑制性能就越好，输出SCNR 越高。此外，该文利用子孔径协方差矩阵直接表征CUT 和样本的杂波特性，可确保各距离环杂波特性的表征不受其他距离环的影响，且准确性不受样本数量的限制。最后，通过实测数据验证了该样本筛选算法的性能。
在非均匀杂波环境下，被干扰目标污染的训练样本会严重影响空时自适应处理(space-time adaptive processing, STAP)性能，需进行剔除。该文提出一种基于输出信杂噪比(signal-to-clutterplus-noise ratio, SCNR)的训练样本选择算法，以输出SCNR值作为检验统计量进行样本筛选，当样本的杂波特性与目标距离环(cell under test, CUT)越相近，则基于样本设计的STAP 滤波器对CUT 的杂波抑制性能就越好，输出SCNR 越高。此外，该文利用子孔径协方差矩阵直接表征CUT 和样本的杂波特性，可确保各距离环杂波特性的表征不受其他距离环的影响，且准确性不受样本数量的限制。最后，通过实测数据验证了该样本筛选算法的性能。
2021, 50(5): 682-688.
doi: 10.12178/1001-0548.2021066
摘要:
频域插值是一种广泛应用于多音信号频率估计的方法。为了提高相邻单音分量频率间隔较小时的频率估计性能，该文提出了一种基于两阶段加窗插值的频率估计算法。该算法采用一种新的支持任意窗函数的插值器来估计频率，通过在不同的阶段选择不同的窗函数，可以在不损失信噪比的前提下减少多个单音分量之间的相互干扰。数值结果表明，该算法具有比现有算法更好的估计性能，特别是在相邻单音分量频率间隔较小的情况下。
频域插值是一种广泛应用于多音信号频率估计的方法。为了提高相邻单音分量频率间隔较小时的频率估计性能，该文提出了一种基于两阶段加窗插值的频率估计算法。该算法采用一种新的支持任意窗函数的插值器来估计频率，通过在不同的阶段选择不同的窗函数，可以在不损失信噪比的前提下减少多个单音分量之间的相互干扰。数值结果表明，该算法具有比现有算法更好的估计性能，特别是在相邻单音分量频率间隔较小的情况下。
2021, 50(5): 689-696.
doi: 10.12178/1001-0548.2020357
摘要:
针对基于设备到设备(device-to-device, D2D)的蜂窝网络下车载无线通信技术(cellular-vehicle to everything, C-V2X)中复用蜂窝用户资源带来的能效问题，提出了一种能效优化算法。通过新的功率控制方法最大化车载用户(vehicle user, V-UE)总能效，并利用能量收集技术提高V-UE能效。该算法采用拉格朗日乘数法减少约束条件数目，利用改进的Dinkelbach方法将原问题转换为等效减式优化问题，并求出V-UE功率控制范围。数值仿真结果表明，该算法能够在V-UE用户之间的不同距离内获得最优能效。
针对基于设备到设备(device-to-device, D2D)的蜂窝网络下车载无线通信技术(cellular-vehicle to everything, C-V2X)中复用蜂窝用户资源带来的能效问题，提出了一种能效优化算法。通过新的功率控制方法最大化车载用户(vehicle user, V-UE)总能效，并利用能量收集技术提高V-UE能效。该算法采用拉格朗日乘数法减少约束条件数目，利用改进的Dinkelbach方法将原问题转换为等效减式优化问题，并求出V-UE功率控制范围。数值仿真结果表明，该算法能够在V-UE用户之间的不同距离内获得最优能效。
2021, 50(5): 697-702.
doi: 10.12178/1001-0548.2020352
摘要:
以数字预失真为代表的线性化技术，是提高大功率发射信号质量的重要手段。该文设计了一种数字预失真方案，研制了样机，并在X波段100 W行波管发射机上进行了实验验证，取得了对发射信号质量改善的效果：矢量误差模(EVM)从8%下降到5%，三阶交调降低约10 dB，变功率输入时通道间相位一致性改善约10°，时域峰值−3 dB宽度改善了1.33 μs。在此基础上，该文从时域、频域等角度分析了数字预失真技术对发射信号质量的改善作用。
以数字预失真为代表的线性化技术，是提高大功率发射信号质量的重要手段。该文设计了一种数字预失真方案，研制了样机，并在X波段100 W行波管发射机上进行了实验验证，取得了对发射信号质量改善的效果：矢量误差模(EVM)从8%下降到5%，三阶交调降低约10 dB，变功率输入时通道间相位一致性改善约10°，时域峰值−3 dB宽度改善了1.33 μs。在此基础上，该文从时域、频域等角度分析了数字预失真技术对发射信号质量的改善作用。
2021, 50(5): 703-709.
doi: 10.12178/1001-0548.2021129
摘要:
该文提出了一种新型多模谐振器的小型化陷波超宽带滤波器。该新型多模谐振器在超宽带通带范围内有6个谐振模式，通过并联平行耦合馈线耦合到输入和输出端口，其中3个谐振模式是由高阻抗短截线加载扇形低阻抗截面产生，而剩余的谐振模式是通过在高阻抗线上加载开路枝节和在扇形低阻抗截面刻蚀圆形槽形成。同时，为了避免无线局域网(WLAN)频段和国际电信联盟(ITU)频段对超宽带系统的干扰，在扇形面加载开路短截线，引入中心频率为5.48 GHz和8.3 GHz的陷波。最后，设计制作了一种超宽带陷波滤波器，实测与仿真结果基本吻合。
该文提出了一种新型多模谐振器的小型化陷波超宽带滤波器。该新型多模谐振器在超宽带通带范围内有6个谐振模式，通过并联平行耦合馈线耦合到输入和输出端口，其中3个谐振模式是由高阻抗短截线加载扇形低阻抗截面产生，而剩余的谐振模式是通过在高阻抗线上加载开路枝节和在扇形低阻抗截面刻蚀圆形槽形成。同时，为了避免无线局域网(WLAN)频段和国际电信联盟(ITU)频段对超宽带系统的干扰，在扇形面加载开路短截线，引入中心频率为5.48 GHz和8.3 GHz的陷波。最后，设计制作了一种超宽带陷波滤波器，实测与仿真结果基本吻合。
2021, 50(5): 710-719.
doi: 10.12178/1001-0548.2021130
摘要:
该文用FPGA和DSP设计的双核数字系统结合软件算法完成了任意占空比数字信号的自动识别，实现了较宽范围的位同步时钟盲提取。同时根据双向打点原理，详细分析了盲提取位同步时钟频率产生误差的原因，并总结出双向打点盲提取频率相对误差和最大相对误差的公式。该公式对所有双向打点系统具有理论指导和工程实践意义。通过测试，采用150 MHz的打点时钟，对于12 Kbps以下的单极性非归零数字信号，可以很好地实现盲同步的频率跟随性。实验数据表明：对于相同速率的单极性非归零码(NRZ)和占空比为 D 的单极性归零码(RZ)，RZ的盲提取频率相对误差是NRZ的1/(D, 1 − D)min倍。实验结论证明该文建立的盲提取频率相对误差公式是正确的。
该文用FPGA和DSP设计的双核数字系统结合软件算法完成了任意占空比数字信号的自动识别，实现了较宽范围的位同步时钟盲提取。同时根据双向打点原理，详细分析了盲提取位同步时钟频率产生误差的原因，并总结出双向打点盲提取频率相对误差和最大相对误差的公式。该公式对所有双向打点系统具有理论指导和工程实践意义。通过测试，采用150 MHz的打点时钟，对于12 Kbps以下的单极性非归零数字信号，可以很好地实现盲同步的频率跟随性。实验数据表明：对于相同速率的单极性非归零码(NRZ)和占空比为 D 的单极性归零码(RZ)，RZ的盲提取频率相对误差是NRZ的1/(D, 1 − D)min倍。实验结论证明该文建立的盲提取频率相对误差公式是正确的。
2021, 50(5): 720-727.
doi: 10.12178/1001-0548.2021033
摘要:
现代编队防空作战中，不同武器平台携带防空资源更具多样化，如何有效统筹分配现有作战资源，使得编队级防空作战的总体效益最大化成为致胜关键。为此，该文将各作战平台的所有作战资源建模为一个统一资源池，面向多个目标同时拦截作战情景，提出了一种编队级防空火力资源优化分配模型，平衡了毁伤概率与资源消耗的关系；同时提出了一种改进全局最优和声搜索算法，并运用到该模型上，实现了模型的高效求解。最后，通过在简单数据规模和复杂数据规模两种情况下的仿真对比实验分析，验证了该文方法的有效性。
现代编队防空作战中，不同武器平台携带防空资源更具多样化，如何有效统筹分配现有作战资源，使得编队级防空作战的总体效益最大化成为致胜关键。为此，该文将各作战平台的所有作战资源建模为一个统一资源池，面向多个目标同时拦截作战情景，提出了一种编队级防空火力资源优化分配模型，平衡了毁伤概率与资源消耗的关系；同时提出了一种改进全局最优和声搜索算法，并运用到该模型上，实现了模型的高效求解。最后，通过在简单数据规模和复杂数据规模两种情况下的仿真对比实验分析，验证了该文方法的有效性。
2021, 50(5): 728-733.
doi: 10.12178/1001-0548.2020386
摘要:
为了提高单目图像深度估计的精度，针对图像中几何形状无法准确预测以及边缘模糊的问题，该文提出了一种基于多尺度结构相似度和梯度匹配的单目深度估计算法，利用多尺度结构相似度损失和尺度不变梯度匹配损失组成联合结构化损失，对相对深度点对进行排序来实现单目深度估计，实现了对图像中几何形状的准确预测，减小了边缘模糊，提高了深度预测精度。在Ibims、NYUDv2、DIODE、Sintel 4个不同类型的数据集进行了数值实验和主观评测，结果表明该算法降低了深度预测误差，有效提高了预测的准确性，并具有一定的泛化性能。
为了提高单目图像深度估计的精度，针对图像中几何形状无法准确预测以及边缘模糊的问题，该文提出了一种基于多尺度结构相似度和梯度匹配的单目深度估计算法，利用多尺度结构相似度损失和尺度不变梯度匹配损失组成联合结构化损失，对相对深度点对进行排序来实现单目深度估计，实现了对图像中几何形状的准确预测，减小了边缘模糊，提高了深度预测精度。在Ibims、NYUDv2、DIODE、Sintel 4个不同类型的数据集进行了数值实验和主观评测，结果表明该算法降低了深度预测误差，有效提高了预测的准确性，并具有一定的泛化性能。
2021, 50(5): 734-740.
doi: 10.12178/1001-0548.2020435
摘要:
针对现有轨迹用户链接(TUL)算法对轨迹信息提取不充分、计算成本过高等问题，该文提出了一种新的基于图神经网络(GNN)的TUL算法。首先，利用轨迹中的签到点构建签到图；其次，在签到图的基础上使用图神经网络学习签到图中的节点嵌入，保存签到点的位置信息和用户的访问偏好信息；最后，利用循环神经网络(RNN)构建轨迹序列的向量表示，并使用全连接网络对轨迹进行用户分类，实现轨迹与用户链接。实验结果表明，相比于传统的用户轨迹分类算法，该方法能更有效地挖掘用户轨迹的潜在移动规律，显著提高了两个数据集上的链接准确性和学习效率。
针对现有轨迹用户链接(TUL)算法对轨迹信息提取不充分、计算成本过高等问题，该文提出了一种新的基于图神经网络(GNN)的TUL算法。首先，利用轨迹中的签到点构建签到图；其次，在签到图的基础上使用图神经网络学习签到图中的节点嵌入，保存签到点的位置信息和用户的访问偏好信息；最后，利用循环神经网络(RNN)构建轨迹序列的向量表示，并使用全连接网络对轨迹进行用户分类，实现轨迹与用户链接。实验结果表明，相比于传统的用户轨迹分类算法，该方法能更有效地挖掘用户轨迹的潜在移动规律，显著提高了两个数据集上的链接准确性和学习效率。
2021, 50(5): 741-748.
doi: 10.12178/1001-0548.2020373
摘要:
为解决当前连续面部表情生成模型易在表情密集区域产生伪影、表情控制能力较弱等问题，该文对GANimation模型进行了研究改进，提高对表情肌肉运动单元AU控制的准确度。在生成器的编码和解码特征层之间引入多尺度特征融合(MFF)模块，以长跳跃连接的方式将得到的融合特征用于图像解码。在生成器的解码部分中加入一层逆卷积，便于MFF模块添加，更加高效合理。在自制的数据集上与原网络进行对比实验，表情合成的准确度和生成的图像质量分别提高了1.28和2.52，验证了该算法在生成图像没有模糊和伪影存在的情况下，面部表情编辑能力得到加强。
为解决当前连续面部表情生成模型易在表情密集区域产生伪影、表情控制能力较弱等问题，该文对GANimation模型进行了研究改进，提高对表情肌肉运动单元AU控制的准确度。在生成器的编码和解码特征层之间引入多尺度特征融合(MFF)模块，以长跳跃连接的方式将得到的融合特征用于图像解码。在生成器的解码部分中加入一层逆卷积，便于MFF模块添加，更加高效合理。在自制的数据集上与原网络进行对比实验，表情合成的准确度和生成的图像质量分别提高了1.28和2.52，验证了该算法在生成图像没有模糊和伪影存在的情况下，面部表情编辑能力得到加强。
2021, 50(5): 749-753.
doi: 10.12178/1001-0548.2021057
摘要:
视觉对话中最具挑战的难点是视觉共指消解问题，该文针对此问题设计了一种自适应视觉记忆网络(AVMN)。该方法直接将视觉信息存储于外部记忆库，整合了文本和视觉定位过程，进而有效缓解了在这两个过程中所产生的误差。此外在很多场景下，仅依据图片便可对提出的问题进行回答，历史信息反而会导致不必要的误差。因此，模型自适应地读取外部视觉记忆，并融合了残差视觉信息。实验证明，相比于其他方法，该模型在各项指标上均取得了更优的效果。
视觉对话中最具挑战的难点是视觉共指消解问题，该文针对此问题设计了一种自适应视觉记忆网络(AVMN)。该方法直接将视觉信息存储于外部记忆库，整合了文本和视觉定位过程，进而有效缓解了在这两个过程中所产生的误差。此外在很多场景下，仅依据图片便可对提出的问题进行回答，历史信息反而会导致不必要的误差。因此，模型自适应地读取外部视觉记忆，并融合了残差视觉信息。实验证明，相比于其他方法，该模型在各项指标上均取得了更优的效果。
2021, 50(5): 754-760.
doi: 10.12178/1001-0548.2020415
摘要:
该文针对模式崩溃的问题，从多生成器博弈强迫每个生成器生成不同模式数据的思路出发，提出了一种基于多生成器的生成对抗网络(IMGAN)。IMGAN在多个生成器之间采用参数共享的方式来加速训练，同时采用最后一层独立训练的方式来弱化参数同一性所带来的影响；引入一个正则惩罚项使得损失函数可以更好地满足Lipschitz连续，一定程度上避免了梯度消失带来的影响；引入一个超参数来解决多重损失函数带来的差异性问题，避免过度偏向其中某一种梯度方向。最后，通过在多个数据集上的对比实验验证了该文模型的表现和性能。
该文针对模式崩溃的问题，从多生成器博弈强迫每个生成器生成不同模式数据的思路出发，提出了一种基于多生成器的生成对抗网络(IMGAN)。IMGAN在多个生成器之间采用参数共享的方式来加速训练，同时采用最后一层独立训练的方式来弱化参数同一性所带来的影响；引入一个正则惩罚项使得损失函数可以更好地满足Lipschitz连续，一定程度上避免了梯度消失带来的影响；引入一个超参数来解决多重损失函数带来的差异性问题，避免过度偏向其中某一种梯度方向。最后，通过在多个数据集上的对比实验验证了该文模型的表现和性能。
2021, 50(5): 761-767.
doi: 10.12178/1001-0548.2020431
摘要:
在应用广泛的基于Map的内容发布/订阅系统中，系统会让订阅中的每个约束条件与对应事件进行匹配，但由于系统中每个订阅都有着较大数目的约束条件，从而需要较高的事件匹配效率。在分析匹配网络中的覆盖剪枝和具有精确定位特性的谓词索引基础上，该文提出一种基于匹配特性融合的内容网络匹配算法。给出了算法的数据结构、订阅处理流程及匹配处理流程。理论分析及典型实验对比表明，相比于单纯的覆盖算法及索引算法，该算法可以提供更高效的匹配。
在应用广泛的基于Map的内容发布/订阅系统中，系统会让订阅中的每个约束条件与对应事件进行匹配，但由于系统中每个订阅都有着较大数目的约束条件，从而需要较高的事件匹配效率。在分析匹配网络中的覆盖剪枝和具有精确定位特性的谓词索引基础上，该文提出一种基于匹配特性融合的内容网络匹配算法。给出了算法的数据结构、订阅处理流程及匹配处理流程。理论分析及典型实验对比表明，相比于单纯的覆盖算法及索引算法，该算法可以提供更高效的匹配。
2021, 50(5): 768-773.
doi: 10.12178/1001-0548.2021107
摘要:
集群动力学是软物质领域的研究热点和前沿视角，集群运动的同步机制存在着丰富的潜在规律和应用价值。该文构建了一种基于加权集群动力学的图网络模型，该模型从粒子的位置、运动方向特征以及邻居的影响中学习集群运动的演化机制，可以实现对集群运动过程的长期预测。实验结果表明，图网络模型可以对集群运动过程中的序参量进行预测，涵盖不同的噪声和视野半径，预测效果较好。模型构建后，无需进行复杂的动力学模拟和计算，就可以得到不同条件参数下集群运动系统序参量的值，从而快速量化集群运动的同步程度，节省时间成本，对集群的智能控制具有重要意义。
集群动力学是软物质领域的研究热点和前沿视角，集群运动的同步机制存在着丰富的潜在规律和应用价值。该文构建了一种基于加权集群动力学的图网络模型，该模型从粒子的位置、运动方向特征以及邻居的影响中学习集群运动的演化机制，可以实现对集群运动过程的长期预测。实验结果表明，图网络模型可以对集群运动过程中的序参量进行预测，涵盖不同的噪声和视野半径，预测效果较好。模型构建后，无需进行复杂的动力学模拟和计算，就可以得到不同条件参数下集群运动系统序参量的值，从而快速量化集群运动的同步程度，节省时间成本，对集群的智能控制具有重要意义。
2021, 50(5): 774-781.
doi: 10.12178/1001-0548.2021035
摘要:
该文分析了“抖音”短视频平台上近1 000条短视频播放量的演变模式，由统计规律发现短视频的播放量累计曲线存在两种时变模式——单梯度和多梯度传播模式；为进一步探究不同传播模式产生的原因，该文分析了用户点赞行为和评论情感倾向与播放量的相关性，发现用户的点赞行为会带来短视频进一步的传播，且负向情感评论比例越高，播放量越大。最后，该文基于平台推荐观看和用户粉丝观看这两个主要传播途径，结合点赞促进传播这一特征，构建了在线短视频的点赞−传播动力学模型，复现了实际数据的短视频流行模式，并进一步借助模型探索了不同参数对累计播放量演变趋势的影响，从而揭示了在线短视频的传播机制。研究结果为更有效地促进或控制信息传播提供了理论支撑。
该文分析了“抖音”短视频平台上近1 000条短视频播放量的演变模式，由统计规律发现短视频的播放量累计曲线存在两种时变模式——单梯度和多梯度传播模式；为进一步探究不同传播模式产生的原因，该文分析了用户点赞行为和评论情感倾向与播放量的相关性，发现用户的点赞行为会带来短视频进一步的传播，且负向情感评论比例越高，播放量越大。最后，该文基于平台推荐观看和用户粉丝观看这两个主要传播途径，结合点赞促进传播这一特征，构建了在线短视频的点赞−传播动力学模型，复现了实际数据的短视频流行模式，并进一步借助模型探索了不同参数对累计播放量演变趋势的影响，从而揭示了在线短视频的传播机制。研究结果为更有效地促进或控制信息传播提供了理论支撑。
2021, 50(5): 782-787.
doi: 10.12178/1001-0548.2021085
摘要:
准确地重构银行间网络是开展银行系统性风险研究的首要工作，实证研究发现最小密度方法低估了真实银行间网络的连边密度且无法刻画其“核心−外围”结构。该文提出一种融合局部聚类特征的银行间网络重构方法。通过引入局部增强矩阵对最小密度方法的概率矩阵进行修正，增强核心银行间的连接倾向。进而，引入自适应因子法对银行间关系重构过程进行权重分配，从而建立具有局部聚类特征的低密度银行间网络。在2018年中国272家银行年报数据集上的实验结果表明，在核心银行连边密度和平均聚类系数上，融合局部聚类网络的银行间网络相比于未融合的银行间网络提升了83.9%和60.1%。而且重构的银行间网络具有稀疏性、异配性和无标度等实证网络结构特征。
准确地重构银行间网络是开展银行系统性风险研究的首要工作，实证研究发现最小密度方法低估了真实银行间网络的连边密度且无法刻画其“核心−外围”结构。该文提出一种融合局部聚类特征的银行间网络重构方法。通过引入局部增强矩阵对最小密度方法的概率矩阵进行修正，增强核心银行间的连接倾向。进而，引入自适应因子法对银行间关系重构过程进行权重分配，从而建立具有局部聚类特征的低密度银行间网络。在2018年中国272家银行年报数据集上的实验结果表明，在核心银行连边密度和平均聚类系数上，融合局部聚类网络的银行间网络相比于未融合的银行间网络提升了83.9%和60.1%。而且重构的银行间网络具有稀疏性、异配性和无标度等实证网络结构特征。
2021, 50(5): 788-794.
doi: 10.12178/1001-0548.2021024
摘要:
巡天相机是2 m口径空间天文望远镜最主要的科学终端之一。巡天相机采用旋转对开式机械快门，在快门开合时产生的激振力将影响成像质量。为了解决这一问题，该文建立了旋转对开式机械快门的动力学模型，提出了激振力的动态补偿方法：结合凸轮运动动态性和杠杆反向补偿、放大原理，以杠杆惯性力动态补偿快门激振力的方式实现激振力抑制；基于激振力残差最小原则，使用单纯形法优化获取凸轮曲线。通过快门运动学仿真分析表明，在动态补偿方法前后的激振力为2.38 N和0.29 N，抑制率87.8%，解决了包络限制下旋转对开式快门激振力的抑制问题。
巡天相机是2 m口径空间天文望远镜最主要的科学终端之一。巡天相机采用旋转对开式机械快门，在快门开合时产生的激振力将影响成像质量。为了解决这一问题，该文建立了旋转对开式机械快门的动力学模型，提出了激振力的动态补偿方法：结合凸轮运动动态性和杠杆反向补偿、放大原理，以杠杆惯性力动态补偿快门激振力的方式实现激振力抑制；基于激振力残差最小原则，使用单纯形法优化获取凸轮曲线。通过快门运动学仿真分析表明，在动态补偿方法前后的激振力为2.38 N和0.29 N，抑制率87.8%，解决了包络限制下旋转对开式快门激振力的抑制问题。
2021, 50(5): 795-800.
doi: 10.12178/1001-0548.2021080
摘要:
对风力发电机组叶片异常检测进行研究，发现依靠单台风力发电机3个叶片声纹之间的参考和对比即可诊断该台风力发电机叶片是否故障。为此，该文提出基于聚类和中值收敛的周期性音频切割方法，对声纹进行有效的切割，减少了计算量，为后续异常检测提供了基础。采用风力发电机组3个叶片之间的稳态差异法对异常进行检测，绕开了待检物，信道等变化所带来的算法迁移失效问题，具有良好的泛化性。为风力发电机组叶片检测提供了一种有效的技术手段。
对风力发电机组叶片异常检测进行研究，发现依靠单台风力发电机3个叶片声纹之间的参考和对比即可诊断该台风力发电机叶片是否故障。为此，该文提出基于聚类和中值收敛的周期性音频切割方法，对声纹进行有效的切割，减少了计算量，为后续异常检测提供了基础。采用风力发电机组3个叶片之间的稳态差异法对异常进行检测，绕开了待检物，信道等变化所带来的算法迁移失效问题，具有良好的泛化性。为风力发电机组叶片检测提供了一种有效的技术手段。
