信息物理融合系統數據存儲與查詢處理關鍵技術研究

《信息物理融合系統數據存儲與查詢處理關鍵技術研究》是依託哈爾濱工業大學，由潘立強擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：信息物理融合系統數據存儲與查詢處理關鍵技術研究
• 依託單位：哈爾濱工業大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：潘立強

項目摘要

信息物理融合系統（CPS）是一種集感知、計算、通信和控制於一體的新型智慧型系統，有著重要而廣泛的套用前景。CPS數據存儲與查詢處理技術是CPS的核心和關鍵技術，關係到CPS成敗。由於CPS自身特點及其挑戰性問題的限制，現有資料庫技術無法套用到CPS中。本項目擬對CPS數據存儲與查詢處理關鍵技術進行深入研究，在符合套用需求的前提下，以實時、可靠、可信、低能耗為目標，提出一整套適合CPS特點的數據存儲與查詢處理的理論和技術。我們將提出適合CPS的數據模型；研究支持CPS實時性和可靠性套用的數據存儲模型、數據壓縮算法和存儲索引結構；探索CPS實時查詢處理技術、近似查詢處理算法、低時空開銷的誤差估計和缺失值估計算法、CPS可信查詢處理技術，以及面向CPS套用的新查詢。基於上述這些階段性研究成果，開發CPS原型系統，驗證算法正確性和有效性。

結題摘要

隨著無線通信技術、嵌入式計算技術、新型感測器技術和自動控制技術的飛速發展和日益成熟，信息物理融合系統（Cyber-Physical Systems，簡稱CPS）開始在全世界範圍內出現。CPS是一種在環境感知基礎上，深度融合了計算、通信與控制的新型一體化智慧型系統。其目的是通過更廣泛的互聯互通，使信息世界與物理世界緊密融合，從而使人們可以更透徹地認知物理世界，更有效地控制物理世界，使物理世界更好地為人類提供優質的智慧型化服務。CPS的數據管理技術是CPS的核心和關鍵技術，關係到CPS各種套用的成敗。鑒於CPS的固有特點和CPS中出現的眾多挑戰性問題，現有數據管理技術並不適用於或無法直接套用與CPS。針對該問題，本課題主要研究CPS的數據管理技術，主要研究包括CPS的缺失數據查詢與估計理論，CPS的不確定數據查詢處理算法，CPS的數據壓縮與傳輸理論，以CPS可靠性為目標的查詢理論和算法，CPS中的圖像傳輸理論與方法和CPS中的圖像分類與識別等數據挖掘技術。課題組在上述研究領域取得了一系列的研究成果，主要包括提出了基於感知數據時間和空間相關性的缺失值估計算法，基於不確定數據的Probabilistic Group Reverse k-Nearest-Neighbor 查詢處理算法，ε-近似和加權公平性保證的網路擁塞控制算法，CPS中可容錯的事件監測算法，具有跟蹤質量保證的節點選擇算法，一種基於光通信技術的彩色圖像安全傳輸算法，一種基於多圖的並行疊代振幅-相位恢復算法，一種針對圖像分類的線性分類方法，一種基於動態博弈論觀點的博弈演化平衡策略和一種基於特徵學習的靜態手語分類方法。本課題的設立與實施為CPS的基礎理論研究進行了初步嘗試，為CPS的未來套用進行了有益探索。本課題的研究成果具有一定的學術和套用價值。