深度學習作為當前人工智能領域的研究熱點之一,已經受到廣泛關注。借助于強大的特征表示和學習能力,深度學習日益成為軍事領域智能化發展的技術基礎。首先結合深度學習的最新發展,指出深度學習的快速發展得益于理論的突破、計算機運算能力的顯著提高和開源軟件的廣泛流行,著重梳理了目前主要的深度學習硬件平臺和編程框架,并總結了各自的特點和研究進展;然后對深度學習在目標識別、態勢感知、指揮決策等典型軍事領域的應用和存在的不足進行了總結;最后,分析了深度學習軍事應用面臨的挑戰,包括數據獲取困難、處理不確定不完備信息和多域信息能力不足、精確度和實時性較低、可解釋和可理解性不強等,并針對這些問題展望了未來可能的發展方向和趨勢。 深度學習為很多復雜問題的解決提供了新的思路$由于其具有強大的特征表示和學習能力$在以目 標識別與檢測,態勢感知,智能指揮決策等為代表的 軍事領域中取得了一系列應用成果$并日益成為軍事領域智能化發展的技術基礎與研究熱點。
1. 目標識別與檢測
雷達目標識別一直是軍事領域關注的重點,隨 著高分辨雷達技術的發展,目標的高分辨一維距離 像(high resolution range profile, HRRP)、合成孔徑 雷達(synthetic aperture radar,SAR)圖像等已經成 為軍事目標綜合識別的重要數據來源,傳統雷達目 標識別方法主要采用人工設計的特征提取算法提取 目標特征,目標識別的性能依賴于提取特征的好壞, 而采用深度學習方法則能自動學習目標數據的深層 次抽象特征,能夠進行更準確、更穩健的識別,從而受 到廣泛的關注。表1為當前主要的深度學習框架。 在 基 于 H R R P 的 雷 達 目 標 識 別 方 面 , B ( ) . F 等[⑸提出一種新的矯正自編碼器Corrective AE, 自 動 提 取 H R R P 抽 象 特 征 , 實 現 了 對 目 標 H R R P 的高效識別。P a n等[⑹采用t . S N E方法解決H R - RP目標識別中的訓練數據不均衡問題,利用判別式深層置信網絡提取訓練數據中與類別無關的全局 特征來提升小樣本條件下的H R R P分類性能。徐 彬等口力考慮HRRP樣本距離單元間的時序相關特 性,提出了采用雙向長短時記憶模型的HRRP目標 識別方法,提高了目標識別性能。文獻口8] 將5種 彈道中段目標HRRP轉化為0-1二值圖,并構建了 二維CNN對HRRP圖像進行分類,充分利用圖像 中蘊含的目標結構信息提升了分類效果,但將HRRP轉化為圖像增加了計算量。Xiang等[血在一維 CNN中引入通道注意力,同時利用改進的人工蜂群 算法對一維CNN進行剪枝,在保持對彈道中段目 標H R R P的高準確識別率前提下大幅降低了模型 的復雜度。
2 態勢感知
現代戰場態勢具有顯著的大數據特征,傳統方法已不能滿足現代復雜戰場態勢的感知需求,深度學習技術為研究戰場態勢感知提供了智能化技術手段,在對以往實戰數據,實兵對抗數據,靶場試 驗數據,兵棋推演數據等進行態勢標注的基礎上,將 其作為訓練數據,對深度學習模型進行訓練利用訓 練獲得的網絡模型可以實現對戰場態勢的理解。
3 指揮決策以 AlphaGo等為代表的人工智能 應用的成功,表明了深度學習技術在應對實時對抗, 不確定性推理等復雜動態場景問題的優秀能力深 度學習在軍事智能輔助決策領域的應用已經受到廣 泛的關注。
隨著教育信息化程度的不斷加深,以預測學生知識狀態為目標的知識追蹤正成為個性化教育中一項重要且富有挑戰性的任務。知識追蹤作為一項教育數據挖掘的時間序列任務,與深度學習模型強大的特征提取和建模能力相結合,在處理順序任務時具有得天獨厚的優勢。為此,簡要分析傳統知識追蹤模型的特點及局限性,以深度知識追蹤發展歷程為主線,總結基于循環神經網絡、記憶增強神經網絡、圖神經網絡的知識追蹤模型及其改進模型,并對該領域的已有模型按照方法策略歸類整理。同時梳理了可供研究者使用的公開數據集和模型評估指標,比較和分析不同建模方法的特點。對基于深度學習的知識追蹤的未來發展方向進行探討和展望,奠定進一步深入基于深度知識追蹤研究的基礎。
近年來,由于互聯網的高速發展和大數據時代的來臨,人工智能隨之大熱,而推動人工智能迅猛發展的正是深度學習的崛起。大數據時代需要迫切解決的問題是如何將極為復雜繁多的數據進行有效的分析使用,進而充分挖掘利用數據的價值并造福人類。深度學習作為一種實現機器學習的技術,正是解決這一問題的重要法寶,它在處理數據過程中發揮著重要作用并且改變了傳統的機器學習方法,已被廣泛應用于語音識別、圖像識別和自然語言處理等研究領域。如何有效加速深度學習的計算能力一直是科研研究的重點。FPGA憑借其強大的并行計算能力和低功耗等優勢成為GPU在加速深度學習領域的有力競爭者。從深度學習的幾種典型模型出發,在FPGA加速技術現有特點的基礎上從針對神經網絡模型的加速器、針對具體問題的加速器、針對優化策略的加速器和針對硬件模板的加速器四方面概括總結了FPGA加速深度學習的研究現狀,然后對比了不同加速技術和模型的性能,最后對未來可能發展的方向進行了展望。
摘要: 作為人工智能領域的一個重要分支, 智能規劃被廣泛應用于機器人、工業生產、商業應用等領域。時態規劃是智能規劃的前沿子領域。本文從時態特征、規劃方法、應用等三個角度出發, 對時態規劃進行綜述。與規劃能力相比, 時態特征的發展已足夠成熟; 基于啟發式的狀態空間搜索是目前的最佳選擇; 研究人員仍在尋找更多更好的應用場景。本文旨在用通俗易懂的方式幫助入門學者快速認識時態規劃。
行人再識別的主要任務是利用計算機視覺對特定行人進行跨視域匹配和檢索。相比于傳統算法,由數據驅 動的深度學習方法所提取的特征更能表征行人之間的區分性。對行人再識別的背景及研究歷史、主要面臨的挑 戰、主要方法、數據集及評價指標進行了梳理和總結。主要從特征表達、局部特征、生成對抗網絡三個方面對行人 再識別的算法進行分析,列舉了行人再識別9個常用數據集、3個評價標準和14種典型方法在 Market1501數據集 上取得的準確率,最后對行人再識別的未來研究方向進行展望。
目標檢測的任務是從圖像中精確且高效地識別、定位出大量預定義類別的物體實例。隨著深度學習的廣泛應用,目標檢測的精確度和效率都得到了較大提升,但基于深度學習的目標檢測仍面臨改進與優化主流目標檢測算法的性能、提高小目標物體檢測精度、實現多類別物體檢測、輕量化檢測模型等關鍵技術的挑戰。針對上述挑戰,本文在廣泛文獻調研的基礎上,從雙階段、單階段目標檢測算法的改進與結合的角度分析了改進與優化主流目標檢測算法的方法,從骨干網絡、增加視覺感受野、特征融合、級聯卷積神經網絡和模型的訓練方式的角度分析了提升小目標檢測精度的方法,從訓練方式和網絡結構的角度分析了用于多類別物體檢測的方法,從網絡結構的角度分析了用于輕量化檢測模型的方法。此外,對目標檢測的通用數據集進行了詳細介紹,從4個方面對該領域代表性算法的性能表現進行了對比分析,對目標檢測中待解決的問題與未來研究方向做出預測和展望。目標檢測研究是計算機視覺和模式識別中備受青睞的熱點,仍然有更多高精度和高效的算法相繼提出,未來將朝著更多的研究方向發展。
目標檢測的任務是從圖像中精確且高效地識別、定位出大量預定義類別的物體實例。隨著深度學習的廣泛應用,目標檢測的精確度和效率都得到了較大提升,但基于深度學習的目標檢測仍面臨改進與優化主流目標檢測算法的性能、提高小目標物體檢測精度、實現多類別物體檢測、輕量化檢測模型等關鍵技術的挑戰。針對上述挑戰,本文在廣泛文獻調研的基礎上,從雙階段、單階段目標檢測算法的改進與結合的角度分析了改進與優化主流目標檢測算法的方法,從骨干網絡、增加視覺感受野、特征融合、級聯卷積神經網絡和模型的訓練方式的角度分析了提升小目標檢測精度的方法,從訓練方式和網絡結構的角度分析了用于多類別物體檢測的方法,從網絡結構的角度分析了用于輕量化檢測模型的方法。此外,對目標檢測的通用數據集進行了詳細介紹,從4個方面對該領域代表性算法的性能表現進行了對比分析,對目標檢測中待解決的問題與未來研究方向做出預測和展望。目標檢測研究是計算機視覺和模式識別中備受青睞的熱點,仍然有更多高精度和高效的算法相繼提出,未來將朝著更多的研究方向發展。