1974年1月创刊(月刊)
主管/主办:重庆西南信息有限公司
ISSN 1002-137X
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    1. 区块链系统中智能合约技术综述
    范吉立, 李晓华, 聂铁铮, 于戈
    计算机科学    2019, 46 (11): 1-10.   DOI: 10.11896/jsjkx.190300013
    摘要2499)      PDF(pc) (1481KB)(5249)    收藏
    区块链是一个全球性的去中心化分布式数据库账本。智能合约作为一段由事件驱动的、具有状态的、运行于区块链系统之上的程序,能够保管、处理区块链账本上的数字资产;运行在通用平台上的智能合约还能够实现传统应用系统的部分功能。区块链技术的发展为智能合约提供了很好的运行基础,智能合约在区块链上能够发挥重要作用。随着比特币和以太坊等区块链平台的迅速发展,智能合约具备了良好的发展契机。然而,智能合约应用还处于早期发展阶段,相关研究相对较少,实际应用中智能合约的适用场景不够丰富。文中从智能合约编程语言、实现技术、发展现状和存在的挑战、未来前景等几个方面进行研究和探讨,重点描述了不同智能合约开发语言的特性,以及相互之间的对比;以智能合约运行环境为标准进行分类,研究了各种区块链系统中智能合约的开发、部署和运行机制,并探讨了不同类型智能合约平台的应用范围,对不同区块链系统在智能合约开发、社区支持以及相应的生态系统等方面进行了全面的比较;然后,介绍智能合约的研究现状和面临的挑战,从安全性、可扩展性、可维护性等方面进行深入分析;最后,分析了区块链和智能合约技术的发展趋势,探讨了未来的应用场景。
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    2. FPGA应用于高性能计算的研究现状和未来挑战
    贾迅, 钱磊, 邬贵明, 吴东, 谢向辉
    计算机科学    2019, 46 (11): 11-19.   DOI: 10.11896/jsjkx.191100500C
    摘要733)      PDF(pc) (1580KB)(2519)    收藏
    提升计算能效并满足新兴应用的性能需求是目前超级计算系统面临的两大挑战。FPGA(Field-Programmable Gate Array)低功耗和可重构的特性为应对上述挑战提供了可能。现有研究通过分析FPGA上计算核心的实际性能,探索了FPGA应用于高性能计算的可行性,但其性能分析未考虑卷积神经网络的计算核心且缺乏高性能处理器作为参照。文中针对当前高性能计算领域主要的计算核心(包括广度优先搜索、稀疏矩阵向量乘、Stencil、Smith-Waterman和卷积神经网络),总结了FPGA上各计算核心的实现和性能优化,并将其与SW26010众核处理器进行了对比;同时探讨了FPGA应用于高性能计算时存在的若干问题。分析表明,当前FPGA的能效最高为SW26010的63倍;FPGA上新兴应用(如图计算和深度学习)的性能最高为SW26010的26倍。未来,降低FPGA与主机的通信开销,提升其可编程性并完善基于FPGA的科学计算软件库,可有效推动FPGA在高性能计算方面的应用。
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    3. 数据资产相关概念综述
    叶雅珍, 刘国华, 朱扬勇
    计算机科学    2019, 46 (11): 20-24.   DOI: 10.11896/jsjkx.190800019
    摘要862)      PDF(pc) (1228KB)(2445)    收藏
    在不同的信息技术、经济和社会发展背景下,不同领域人士对“网络空间中的内容”有不同认识,从而产生了信息资产、数字资产、数据资产等不同的名词术语。由于“资源、资产、资本、经济”等术语紧密关联,因此衍生出一系列概念:信息资源、信息资本和信息经济,数字资源、数字资本和数字经济,数据资源、数据资本和数据经济等。文中综述了这些概念的内涵和发展状况,在大数据背景下,提出依据数据的物理属性、存在属性和信息属性,将相关概念统一为数据资源、数据资产、数据资本和数据经济的建议,以利于数据资源的开发利用。
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    4. 基于DNA计算的计算树逻辑模型检测方法研究进展
    韩英杰, 周清雷, 朱维军
    计算机科学    2019, 46 (11): 25-31.   DOI: 10.11896/jsjkx.181102091
    摘要530)      PDF(pc) (1421KB)(1367)    收藏
    计算树逻辑(CTL)模型检测是保证系统正确性和可靠性的重要手段,但严峻的时空复杂性问题制约着CTL模型检测在工业界的应用。DNA计算的大规模并行性和DNA分子巨大的存储密度为解决CTL模型检测的时空复杂性问题提供了新思路。文中介绍了基于DNA计算的CTL模型检测的背景,并概述了基于DNA计算的CTL模型检测方法的基本原理。从检测能力的提升、自治化程度的提升和相关问题的解决这3个方面综述了方法的研究进展。在方法检测能力的提升方面,分3个层次综述了研究进展,即从只能检测单个CTL基本公式到能够检测一般公式,从只能检测带未来时间算子的CTL公式到能够检测带过去时间算子的CTL公式,从只能检测CTL公式到能够检测线性时序逻辑、投影时序逻辑和区间时序逻辑公式,表明了方法的检测能力在公式数量和种类上均有大幅提升;在方法自治化程度的提升方面,综述了从基于无记忆过滤模型的人工操作的非自治方法到基于粘贴自动机的分子自治下的自治方法的研究进展,表明基于DNA计算的CTL模型检测方法已实现高度自治化;在相关问题的解决方面,阐述了提升DNA分子特异性杂交有效性预测的效率和构建CTL公式的DNA表示等的研究进展。最后,指出了基于DNA计算的CTL模型检测在研究新方法、构建专用的DNA计算模型和扩展应用领域等方面的研究趋势。
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    5. 移动边缘计算中的计算卸载策略研究综述
    董思岐, 李海龙, 屈毓锛, 张钊, 胡磊
    计算机科学    2019, 46 (11): 32-40.   DOI: 10.11896/jsjkx.181001872
    摘要795)      PDF(pc) (1756KB)(4635)    收藏
    科技的进步使得智能移动设备越来越普及化,移动设备流量急剧增长。但智能移动设备由于自身资源及计算性能有限,在处理计算密集型和时间敏感型应用时可能会面临能力不足的情况。将移动终端需要处理的计算卸载到边缘网络中的计算节点进行计算,能有效解决此问题。基于移动边缘网络介绍了已有的计算卸载策略,从最小化延迟、最小化能耗、最大化收益这几个方面进行阐述,对比了不同侧重点的卸载策略的优缺点,并对移动边缘计算卸载策略的未来发展进行了思考与展望。
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    6. 动态无线传感网中数据查询技术的研究进展
    梁俊斌, 马方强, 蒋婵
    计算机科学    2019, 46 (11): 41-48.   DOI: 10.11896/jsjkx.181202258
    摘要595)      PDF(pc) (1513KB)(748)    收藏
    无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是由大量通信、计算及存储能力有限的传感器节点通过自组织方式构成的网络,可以部署在恶劣环境中执行长期的监测任务。数据查询是 WSN中最基础的操作之一,主要指用户通过特定节点向网络分发查询请求,而网络中满足要求的节点再将数据返回给用户。在查询过程中,由于网络存在动态性(如:节点由于受到外力破坏而损毁、移动或睡眠,导致网络拓扑及连通性发生变化;通信链路不可靠等),使得数据传输出现延迟大、能耗高甚至数据丢失等情况,导致查询成功率低。目前有很多学者对该问题进行了研究,并取得了一定的进展,但实际应用中依然有很多问题仍待解决。为了进一步推进动态无线传感网中数据查询技术的深入研究,对近年来的典型工作进行了分析、归纳和总结,并对比了它们的优缺点;然后讨论了该领域亟需解决的关键问题,并指出了下一步的研究方向。
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    7. 弱监督学习下的目标检测算法综述
    周小龙, 陈小佳, 陈胜勇, 雷帮军
    计算机科学    2019, 46 (11): 49-57.   DOI: 10.11896/jsjkx.181001899
    摘要1329)      PDF(pc) (2223KB)(3585)    收藏
    目标检测是计算机视觉领域的基本问题之一,基于监督学习的目标检测算法是当前目标检测的主流算法。在现有的研究中,高精度的图像标记是强监督学习目标检测能够获得良好性能的前提。然而,实际场景中背景的复杂性以及目标的多样性等因素,使得图像标注任务非常费时费力。随着深度学习的不断发展,如何通过低成本的图像标注获得良好的训练结果成为当前的研究重点。文中主要综述了基于图像级别标签的弱监督目标检测算法,首先介绍了目标检测的发展历程,主要基于强监督学习对目标检测算法进行了阐述并指出其训练数据的局限性;然后从图像分割、多示例学习以及卷积神经网络3个方面对弱监督目标检测方法进行了分析,从显著性学习、多网络协作学习等角度对多示例学习和卷积神经网络进行了详细的描述;最后通过实验对弱监督学习下的多种主流方法进行了横向比较,并且将其与当前主流的强监督目标检测算法进行了比较。实验结果表明:弱监督学习已经取得了很大的进步,卷积神经网络的应用极大地促进了弱监督目标检测算法的发展,逐步替代了传统的多示例学习方法,尤其是采用了联合算法之后在Pascal VOC 2007上的准确率有了显著提高,达到了79.3%。但是由于其性能依然低于强监督学习下的目标检测算法,因此弱监督目标检测依然有很大的发展空间。基于卷积神经网络的联合算法逐渐成为当前基于弱监督学习的目标检测的主流方法。
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    8. 深度神经网络压缩综述
    李青华, 李翠平, 张静, 陈红, 王绍卿
    计算机科学    2019, 46 (9): 1-14.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.09.001
    摘要1687)      PDF(pc) (5948KB)(3997)    收藏
    近年来深度神经网络在目标识别、图像分类等领域取得了重大突破,然而训练和测试这些大型深度神经网络存在几点限制:1)训练和测试这些深度神经网络需要进行大量的计算(训练和测试将消耗大量的时间),需要高性能的计算设备(例如GPU)来加快训练和测试速度;2)深度神经网络模型通常包含大量的参数,需要大容量的高速内存来存储模型。上述限制阻碍了神经网络等技术的广泛应用(现阶段神经网络的训练和测试通常是在高性能服务器或者集群下面运行,在一些对实时性要求较高的移动设备(如手机)上的应用受到限制)。文中对近年来的压缩神经网络算法进行了综述,系统地介绍了深度神经网络压缩的主要方法,如裁剪方法、稀疏正则化方法、分解方法、共享参数方法、掩码加速方法、离散余弦变换方法,最后对未来深度神经网络压缩的研究方向进行了展望。
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    9. 半监督聚类综述
    秦悦, 丁世飞
    计算机科学    2019, 46 (9): 15-21.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.09.002
    摘要1219)      PDF(pc) (1298KB)(4133)    收藏
    半监督聚类是结合半监督学习与聚类分析而提出的新的学习方法,其在机器学习中得到了广泛的重视和应用。传统无监督聚类算法在划分数据时并不需要任何数据属性,但在实际应用中,存在少量带有独立类标签或成对约束的监督信息的数据样本,学者们致力于将这些为数不多的监督信息运用于聚类,以得到更优的聚类结果,从而提出了半监督聚类。文中主要介绍了半监督聚类的理论基础和算法思想,并对半监督聚类的最新研究进展进行了综述。首先,对半监督学习的研究现状和分类进行了概述,并将生成式半监督学习、半监督SVM、基于图的半监督学习和协同训练这4种分类方法进行了对比;其次,针对半监督学习的聚类进行了详细的描述,并对4种典型半监督聚类算法(Cop-Kmeans算法、LCop-Kmeans算法、Seeded-Kmeans算法和SC-Kmeans算法)的算法思想进行了分析和总结,同时对这4种算法的优缺点进行了评价;然后,按照基于约束的半监督聚类和基于距离的半监督聚类两种情况,分别对半监督聚类的研究现状进行了阐述;最后,探讨了半监督聚类在生物信息学、图像分割以及计算机其他领域内的应用以及未来的研究方向。文中旨在使初学者能够快速了解半监督聚类的进展,理解典型的算法思想,并在之后的实际应用中能起到一定的指导作用。
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    10. 基于神经网络的角色运动合成研究进展
    王鑫, 孟浩浩, 姜小涛, 陈胜勇, 孙凌云
    计算机科学    2019, 46 (9): 22-27.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.09.003
    摘要898)      PDF(pc) (2828KB)(1563)    收藏
    在角色运动数据集上,运用神经网络技术进行运动合成是当前计算机图形学领域中的一项重要研究。该研究旨在通过神经网络技术生成自然、逼真度较高的角色运动。在对相关研究工作进行分析和总结的基础上,对运动模型的构建、运动交互和运动风格化等领域的研究进展进行了介绍;详细阐述了基于运动捕获数据,利用数据驱动技术、交互式控制方法和ERD,CAE,MAR等网络模型,动态地对角色进行运动建模、运动合成、交互式运动控制,同时为了合成更高质量的角色运动,对运动动画进行风格化等处理;以神经网络技术为着眼点,串联角色运动合成中的各个环节,并结合实际应用,针对当前研究工作面临的难点提出一些可继续深入探索的问题。
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    11. 基于Storm的任务调度:现状与研究展望
    张洲, 黄国锐, 金培权
    计算机科学    2019, 46 (9): 28-35.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.09.004
    摘要466)      PDF(pc) (2414KB)(1338)    收藏
    以Apache Storm为代表的分布式流式数据处理系统能够在复杂大数据处理环境中提供低延迟的处理,因此受到了学术界和工业界的普遍关注。在分布式流式数据处理系统中,任务调度是决定系统性能的关键因素。一个优秀的任务调度器能够为系统带来更高的吞吐量、更低的处理延迟和更好的资源利用率。Storm原生的任务调度器需要用户手动设置并行度,并且使用简单的轮询方法进行任务分配,在实际应用中性能较差。针对这一问题,研究者提出了多种面向Storm任务调度机制的优化策略。文中综述了Storm任务调度机制的相关工作,首先介绍了Storm系统以及原生的任务调度机制,并梳理了目前提出的面向Storm任务调度机制的优化技术,总结了各种方法的优点和缺点;最后讨论了Storm任务调度优化在未来的若干发展方向,以期能够为Storm任务调度机制的进一步优化和应用提供参考。
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    12. 面向复杂环境的图像语义分割方法综述
    王嫣然, 陈清亮, 吴俊君
    计算机科学    2019, 46 (9): 36-46.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.09.005
    摘要881)      PDF(pc) (1988KB)(4257)    收藏
    图像语义分割是视觉智能方向最重要的基础性技术之一,语义分割效果关系着智能系统对其应用场景的理解能力,因此在诸如无人驾驶、机器人认知与导航、安防监控与无人机着陆系统等重要领域均具有较大的应用价值。由于复杂环境下的目标存在非结构化、目标多样化、形状不规则化以及光照变化、视角变化、尺度变化与物体遮挡等各种干扰因素,给图像的语义分割带来了较大挑战。近年来,受益于深度学习理论的快速发展,图像语义分割方向涌现了一大批具有典型意义的研究成果。为启发图像语义分割领域的学术研究及其相关智能系统的工程化开发,文中首先全面阐述了图像语义分割方法的研究发展历程,并将其划分为:传统的图像语义分割方法、传统方法与深度学习相结合的图像语义分割方法、基于深度学习的图像语义分割方法;其次从复杂环境下图像语义分割面临的问题出发,重点对近年来涌现的各种面向复杂环境的语义分割方法的模型、算法、性能及存在的问题进行了详细地分析与对比,并按照强监督、弱监督、无监督图像语义分割方法分类进行阐述;然后归纳了当前主流的PASCAL VOC,Cityscape,SUN RGB-D等9类包含各种复杂环境的数据集,以及3项评估指标PA,mPA和mIoU;最后对面向复杂环境的图像语义分割研究工作进行了总结,并对其在实时视频分割、三维场景重构及无监督语义分割等方向的发展进行了展望。
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    13. 基于深度学习的三维形状特征提取方法
    周燕, 曾凡智, 吴臣, 罗粤, 刘紫琴
    计算机科学    2019, 46 (9): 47-58.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.09.006
    摘要950)      PDF(pc) (2527KB)(3531)    收藏
    研究具有低维、高鉴别力的三维形状特征提取方法有助于解决三维形状数据分类和检索等问题。随着深度学习的持续发展,结合深度学习的三维形状特征提取方法已成为研究热点。将深度学习与传统的三维形状特征提取方法相结合,不仅可以突破非深度学习方法的瓶颈,而且可以提高三维形状数据分类、检索等任务的准确率,尤其是当三维形状是非刚体时。然而,深度学习尚在发展中,仍存在需要大量训练样本的问题,因此如何运用深度学习方法来高效提取三维形状特征成为了计算机视觉领域的研究重点和难点。目前,研究者大多从改进网络结构和训练方法等方面入手,着重提高神经网络提取特征的能力。文中结合深度学习和三维形状特征提取方法的发展历程,首先介绍相关深度学习模型,以及网络改进、训练方法等方面的新思路;其次重点对基于深度学习的刚体与非刚体的特征提取方法做综合的阐述,描述当前深度学习方法用于三维形状特征提取的情况;然后简述现有三维形状检索系统的现况以及相似度计算方法;最后介绍当前三维形状特征提取方法存在的问题,并探讨其未来的发展趋势。
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    14. 互联网域内路由可用性综述
    耿海军,张爽,尹霞
    计算机科学    2019, 46 (7): 1-6.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.07.001
    摘要848)      PDF(pc) (1317KB)(1297)    收藏
    路由可用性是指用户能够得到所请求服务的概率。随着互联网的发展,大量实时业务涌现,对网络实时性的要求也越来越高,对互联网的“自我修复能力”也提出了很高的要求。网络故障频繁发生,在修复网络故障的过程中可能会发生路由环路和收敛时间过长等问题,而且修复故障的时间一般在几秒到几十秒之间,已经无法满足实时应用对目前互联网的可用性需求。因此,提高路由可用性已经成为目前亟需解决的问题。文中总结和分析了目前已有的提高路由可用性的方案,并将这些方案主要分为被动恢复方案和路由保护方案两大类;详细介绍了目前国内外的科研成果,对比了各方案的优缺点,总结分析了这些方案的主要贡献及不足,并探讨了进一步的研究方向。
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    15. 基于深度学习的机器阅读理解综述
    李舟军,王昌宝
    计算机科学    2019, 46 (7): 7-12.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.07.002
    摘要1117)      PDF(pc) (1292KB)(2676)    收藏
    阅读理解能力是人类智能中最关键的能力之一,而机器阅读理解作为自然语言处理领域皇冠上的明珠,一直是该领域的研究焦点。近年来,随着深度学习方法的快速发展,机器阅读理解技术获得了长足的进步。首先,对基于深度学习的机器阅读理解技术的研究背景和发展历史进行了概述;然后,详细介绍了词向量、注意力机制以及答案预测这三大关键技术的研究进展;在此基础上,分析了目前机器阅读理解研究所面临的问题;最后,对机器阅读理解技术的未来发展趋势进行了展望。
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    16. 风格线条画生成技术综述
    刘子奇, 刘世光
    计算机科学    2019, 46 (7): 13-21.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.07.003
    摘要1140)      PDF(pc) (2570KB)(2178)    收藏
    线条画作为一种简单而有效的视觉传达手段,通过突出主要的细节特征,使得人们可以快速地获得主要信息;同时,风格线条画作为一种艺术形式,让人们能够快速欣赏和理解其艺术特征。文中对线条画的生成方法进行了综述与分析。线条画生成技术可以分为基于2D图像的方法与基于3D模型的方法。其中,基于2D图像的线条画生成技术包括样本学习方法、非样本学习的数据驱动方法与非数据驱动方法;基于3D模型的线条画生成技术包括图像空间方法、对象空间方法以及两者的混合方法。通过介绍与分析各种方法并对比分析其优缺点,总结了线条画生成技术现阶段存在的问题及其可能的解决方案,并在此基础上对线条画生成的未来发展趋势进行了展望。
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    17. 帕金森震颤与原发性震颤的计算机辅助诊断方法综述
    张雨倩,顾冬云
    计算机科学    2019, 46 (7): 22-29.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.07.004
    摘要546)      PDF(pc) (1489KB)(1369)    收藏
    帕金森型震颤和原发性震颤的诊断一直是临床上的难题,而正确的诊断和用药对病人的治疗和康复尤为重要。随着传感器和人工智能技术的发展,越来越多的学者开始利用新的研究成果对两种疾病进行辅助诊断,并取得了良好的效果。文中总结了目前用于两种疾病诊断的可穿戴设备及其涉及到的相关分类算法,并讨论其优点和局限性;最后分析两种震颤辅助诊断研究当前存在的主要问题,并展望了未来可能的研究方向。
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    18. 目标形状表达算法综述
    吴刚,徐利敏
    计算机科学    2019, 46 (7): 30-37.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.07.005
    摘要602)      PDF(pc) (1318KB)(1146)    收藏
    形状的检索和识别在医疗诊断、目标识别、图像检索和计算机视觉等领域都有重要应用,而高效的形状检索和识别取决于形状表达算法的优劣。给出了形状表达优劣的一般判断标准,对目前的主要形状表达方法进行分类,包括线性组合表达、空间关联关系表达、基于微分和积分的特征表达,以及变形表达等方法。对每一类方法,从使用的数学模型、多分辨率表达能力、不变量、鲁棒性、形状重构、信号噪声分辨性能等方面进行分析和综合评价,指出这些表达方法的优劣,尤其是就这些算法的数学机理进行分析探讨,并给出了未来需要进一步研究的方向和思路。
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    19. 面向展示广告的点击率预测模型综述
    刘梦娟,曾贵川,岳威,仇笠舟,王加昌
    计算机科学    2019, 46 (7): 38-49.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.07.006
    摘要933)      PDF(pc) (3900KB)(1875)    收藏
    点击率预测模型的研究近年来备受学术界和工业界的关注。针对展示广告定向投放的点击率预测模型,研究了样本特征的预处理技术、基于传统机器学习模型的CTR预测方案、基于最新的深度学习模型的CTR预测方案、CTR预测模型的主要性能评价指标等,并基于一个开放数据集对其中的典型方案给出性能对比和量化分析,最后讨论了目前面向展示广告的点击率预测模型研究存在的问题和未来发展趋势。
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    20. 云计算中任务调度研究的调查
    马小晋,饶国宾,许华虎
    计算机科学    2019, 46 (3): 1-8.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.03.001
    摘要914)      PDF(pc) (1598KB)(2258)    收藏
    云计算通过虚拟技术将各类计算资源从底层硬件中剥离出来并进行动态扩展,以按需付费的方式提供给用户使用。云平台由不同的硬件架构和巨大的数据资源组成,当用户所提交的任务数量逐步增长时,如何通过调度算法对其进行有效调度并合理分配资源成为云计算中的关键环节。首先对云计算及其任务调度进行概要介绍,描述调度流程、主要算法和评测指标;随后根据不同指标和算法对近年来的相关文献进行调研概述,归纳对比了一些算法的主要特点;在此基础上,提出了未来研究所面临的几个关键环节。在实际应用中,需要根据任务和资源的不确定性和动态变化情况灵活采取调度策略,并尽可能考虑多个性能指标,综合提高云计算的运行效率和服务质量。
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    21. 分布式机器学习平台与算法综述
    舒娜,刘波,林伟伟,李鹏飞
    计算机科学    2019, 46 (3): 9-18.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.03.002
    摘要1809)      PDF(pc) (1744KB)(8325)    收藏
    分布式机器学习研究将具有大规模数据量和计算量的任务分布式地部署到多台机器上,其核心思想在于“分而治之”,有效提高了大规模数据计算的速度并节省了开销。分布式机器学习作为机器学习最重要的研究领域之一,受到各界研究者的广泛关注。鉴于分布式机器学习的研究意义和实用价值,文中系统综述了分布式机器学习的主流平台Spark,MXNet,Petuum,TensorFlow及PyTorch,并从各个角度深入总结、分析对比其特性;其次,从数据并行和模型并行两方面深入阐述了机器学习算法的分布式实现方式,而后依照整体同步并行模型、异步并行模型和延迟异步并行模型3种方法对机器学习算法的分布式计算模型进行概述;最后,从平台性能改进研究、算法优化、模型通信方式、大规模计算下算法的可扩展性和分布式环境下模型的容错性5个方面探讨了分布式机器学习在未来的研究方向。
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    22. 基于划分的自适应随机测试综述
    李志博,李清宝,于磊,侯雪梅
    计算机科学    2019, 46 (3): 19-29.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.03.003
    摘要716)      PDF(pc) (1966KB)(1428)    收藏
    随机测试是一种广泛应用于实践的基础测试方法。自适应随机测试(ART)是对随机测试的改进,其检错有效性优于随机测试。首先,分析了具有较高检错有效性但时间开销较大的经典ART算法;其次,重点综述了能降低时间开销的基于划分的ART算法,并对各种划分策略和测试用例生成算法进行了分析和对比;同时,分析了影响ART算法有效性的关键因素以及高维输入域空间中算法有效性低下的问题,梳理了算法有效性度量指标以及测试用例分布度量指标;最后,论述了ART算法中存在的问题及面临的挑战。
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    23. 灰狼优化算法研究综述
    张晓凤,王秀英
    计算机科学    2019, 46 (3): 30-38.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.03.004
    摘要1087)      PDF(pc) (1416KB)(5182)    收藏
    灰狼优化(Grey Wolf Optimization,GWO)算法是一种新兴的群体智能优化算法,因简单高效而被成功应用于诸多领域。文章阐述了灰狼优化算法的搜索机制和实现过程,分析灰狼优化算法的特性,对目前GWO算法的相关改进及应用进行综述。重点对GWO算法的改进策略,包括种群初始化的改进、搜索机制的改进、参数的改进等进行了描述,对GWO算法在参数优化、复杂函数优化和组合优化等方面的应用进行了讨论。最后,对GWO算法的未来改进策略和实际应用进行了展望。
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    24. 基于深度学习的短时交通量预测研究综述
    代亮,梅洋,钱超,孟芸,吕金明
    计算机科学    2019, 46 (3): 39-47.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.03.005
    摘要908)      PDF(pc) (1685KB)(2967)    收藏
    短时交通量预测是智能交通领域的研究热点,对交通控制与管理具有重要的意义。传统的交通量预测方法难以准确地描述交通量数据内部的本质特征,而深度学习通过其深层结构,能够学习到交通量数据内部复杂的多因素耦合结构,进而对交通量做出更精准的预测,这也使得深度学习成为当前短时交通量预测领域的研究热点。文中首先介绍了传统交通量预测方法和深度学习的研究现状;然后按照生成型和判别型深度结构对现有基于深度学习的短时交通量预测方法进行分类,并总结了深度学习在短时交通量预测研究领域的主要方法,对其性能进行了对比研究;最后对深度学习在短时交通量预测领域存在的问题和发展趋势进行了探讨。
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    25. 自底向上的显著性目标检测研究综述
    吴加莹,杨赛,堵俊,林宏达
    计算机科学    2019, 46 (3): 48-52.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.03.006
    摘要566)      PDF(pc) (2305KB)(1789)    收藏
    文中对显著性目标检测(Salient Object Detection)领域内的国内外发展现状进行了综述。首先,介绍了显著性目标检测的研究背景和发展历程;然后,根据各个模型所使用特征的不同,分别从手工设计特征和深度学习特征这两个方面对显著性计算进行综述,在论述基于手工设计特征的显著性计算的研究进展时,将其细分为基于对比度先验的显著性计算、基于前景先验的显著性计算以及基于背景先验的显著性计算3个子类,并对每个类别中的若干典型算法的建模思路进行了描述;最后,进行分析与总结,并指出显著性目标检测领域仍需解决的问题及未来的研究方向。
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    26. 非正面人脸表情识别方法综述
    蒋斌,甘勇,张焕龙,张秋闻
    计算机科学    2019, 46 (3): 53-62.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.03.007
    摘要750)      PDF(pc) (1375KB)(1506)    收藏
    人脸表情识别是生物特征识别的重要组成部分,也是人机交互领域的一项关键技术。然而多数方法只关注正面或接近正面的人脸图像及视频,并限制了正常的头部运动,因此不利于人脸表情识别的智能化发展。有鉴于此,首先介绍了人脸检测、头部姿态估计、特征提取和分类的方法,以探索非正面人脸表情识别系统的发展;然后重点介绍了非正面人脸表情特征提取和分类的方法,并对基于人脸关键点的非正面人脸表情识别方法、基于外貌特征的非正面人脸表情识别方法及基于姿态相关的非正面人脸表情识别方法进行了比较分析;最后总结了非正面人脸表情识别方法的研究现状,并对进一步的研究和发展方向进行了展望。
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    27. 卷积神经网络的发展及其在计算机视觉领域中的应用综述
    陈超,齐峰
    计算机科学    2019, 46 (3): 63-73.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.03.008
    摘要1360)      PDF(pc) (2702KB)(4741)    收藏
    近年来,深度学习在计算机视觉、语音识别、自然语言处理和医疗影像处理等领域取得了一系列显著的研究成果。在不同类型的深度神经网络中,卷积神经网络得到了最广泛的研究,这不仅体现在学术研究领域的繁荣,更体现在对相关产业产生了巨大的现实影响和商业价值上。随着标注样本数据集的快速增长和图形处理器(GPU)性能的大幅度提高,卷积神经网络的相关研究得到了迅速的发展,并在计算机视觉领域的各种任务中成效卓然。首先,回顾了卷积神经网络的发展历史;其次,介绍了卷积神经网络的基本结构及各组件的作用;然后,详细描述了卷积神经网络在卷积层、池化层和激活函数等方面的改进研究,总结了自1998年以来比较有代表性的神经网络架构:AlexNet,ZF-Net,VGGNet,GoogLeNet,ResNet,DenseNet,DPN和SENet;在计算机视觉领域,重点介绍了卷积神经网络在图像分类/定位、目标检测、目标分割、目标跟踪、行为识别和图像超分辨率重构等应用方面的最新研究进展;最后,对卷积神经网络研究中亟待解决的问题与挑战进行了总结。
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    28. 生成对抗网络GAN综述
    程显毅,谢璐,朱建新,胡彬,施佺
    计算机科学    2019, 46 (3): 74-81.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.03.009
    摘要775)      PDF(pc) (3854KB)(3005)    收藏
    人能够理解事物运动的方式,因此对事物未来发展的预测比机器准。不过,作为一种新的深度神经网络系统,GAN(Generative Adversarial Network)生成的数据非常逼真,连人也无法辨别数据是真实的还是生成的。从某种意义上讲,GAN为指导人工智能系统完成复杂任务提供了一种全新的思路,让机器成为了一个专家。首先,讨论了GAN的基本模型和一些改进的GAN模型;然后,展示了GAN在超分辨图像生成、由文本描述生成图像、艺术风格图像生成和短视频生成方面的应用成果;最后,探讨了GAN在理论、架构和应用方面所面临的问题和其未来的研究方向。
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    29. 基于光学遥感图像的舰船目标检测技术研究
    尹雅,黄海,张志祥
    计算机科学    2019, 46 (3): 82-87.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.03.010
    摘要699)      PDF(pc) (1261KB)(2552)    收藏
    舰船目标的检测与识别技术是遥感图像处理与分析领域的研究热点,应用广泛。文中针对光学遥感图像,围绕舰船目标检测的一般处理流程,综述了目前各环节采用的主要处理方法,分析比较了各方法的优劣,指出了各环节面临的瓶颈问题,阐述了自然图像上的检测方法应用于舰船目标检测时的局限性,并讨论了当前研究面临的挑战,最后对相关的发展趋势进行了展望。
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    30. 2018年中国高性能计算机发展现状分析与展望
    张云泉
    计算机科学    2019, 46 (1): 1-5.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.01.001
    摘要776)      PDF(pc) (2068KB)(2027)    收藏
    根据2018年11月发布的中国高性能计算机TOP100排行榜的数据,文中从总体性能、制造商、行业领域等方面对国内高性能计算机的发展现状进行了深入分析。中国TOP100的平均Linpack性能继续保持高于国际TOP500平均Linpack性能的局面,且TOP100的入门性能门槛仍然超过TOP500。中国TOP100上的超级计算系统均是国产超算系统,曙光和联想并列为数量冠军,曙光、联想和浪潮三强争霸的局面继续保持和加强。在此基础上,根据十七届排行榜的性能数据,对未来中国大陆高性能计算机的发展趋势进行了分析和预测。根据新的数据,笔者认为:峰值Exaflops的机器将在2019-2020年间出现;峰值10Exaflops的机器将在2022-2023年间出现;峰值100Exaflops的机器将在2024-2025年间出现。
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