关键词： 计算机   编程   数学算法   合理性   研究  

摘要： 在信息化时代下,计算机已经成为人们生活、工作不可或缺的工具,为了进一步优化计算机编程,相关从业人员希望借助数学算法优化编程语言,本文就是在此背景下提出应用数学算法优化计算机编程的议题,同时结合计算机编程优化期间数学算法的使用表现,将智能自动化技术引入计算机进而提升算法计算的能力,当下计算机编程通过数学算法优化后确实可以在极大程度上提升其应用效果,为用户提供更好的应用体验,进而说明应用数学算法优化计算机程序是当下可行的方法。

关键词： 算理   算法   知识建构   课堂练习  

摘要： 计算能力,是人们学习、工作和生活所必须具备的一项基本能力,也是学生最基本的数学素养。在计算教学中,教师常常会以"讲授"为主构成教与学的关系,学生的学习时常处于被动状态,从而导致轻算理,重模仿;轻过程,重练习;轻联系,重记忆。为此,我们要努力把算理和算法有效地结合起来,注重学生知识形成过程,加强建构知识体系,进一步形成计算技能,发展计算能力。

关键词： 数学试卷   版面分割   Faster R--CNN   细粒度版面分割  

摘要： 人工智能技术应用于教育行业已成为一种趋势,智能教育的深度发展离不开OCR识别技术。文档图像的版面分割作为OCR识别系统中必不可少的预处理环节被广泛地应用于文档数字化、学生作业批阅等场景,因此版面分割技术的研究具有重要的意义和实用价值。然而适用于所有版面的版面分割算法是不存在的,每个领域的版面都有自己的特征。所以,本文以数学试卷为研究对象,旨在提出一个稳定可行的数学试卷版面分割方法。主要研究内容如下:对于数学试卷复杂的版面结构,本文提出一种把文档组件自底向上聚类与最大空白矩形和关键信息识别的自顶向下分割相结合的混合策略版面分割算法。首先,使用Faster R--CNN检测文档图像中的文档组件(文本行、题目配图、选题括号),同时将除题目配图之外的文档组件聚类为完整文本行,再继续聚类题目配图和文本行以获取排版栏区域;然后,在排版栏内使用最大空白矩形算法检测分隔线,并根据分隔线的Y轴关系分割出更加精准的排版栏区域;接着,对每个排版栏内的文本行从上至下依次标记属性,并根据文本行属性分割出题目文字区域。最后,依据题目配图与题目文字区域的位置关系将每个配图匹配到相应的题目文字区域中。对于混合数学公式的中英文复杂文本图像难识别的现状,本文提出一种基于结构公式分析的细粒度版面分割算法。首先,使用改进的Faster R--CNN分割细粒度版面中的数学公式结构部分;然后,标记余下区域内每个字符的类别(中文字符、非中文字符);最后,以公式结构部分为中心向两侧扩展非中文字符以分割完整数学公式,分割出的两部分区域由两个独立的识别引擎进行识别。基于上述方法设计和实现了一个文档图像分割系统,系统最后在100张数学试卷的测试数据上进行了详细的实验,结果表明本文所提出的粗粒度版面分割方法和细粒度版面分割方法能准确高效地从数学试卷中分割题目区域与结构公式区域,为以后的进一步研究奠定了坚实的基础。

关键词： 数学思维   皇家学会   创造力  

摘要： 《天才与算法》这本为我们展现了人工智能是如何逐步变得强大,怎样支持我们人类创造力的,以及它们开始进行创造性的艺术创作。这本书引导读者去认知人类创造力的本质,探索了算法、数学思维和艺术创作之间的关系,并为未来人类与机器的共生关系描绘出一个更加积极、出人意料的愿景。

关键词： 小电流接地系统   零序电流   数学形态学   故障选线   工程实践  

摘要： 目前城市发展日益加速,城区电网规模也越来越大。以青岛市为例,青岛市域具有小电流接地系统的变电站142座,青岛公司已完成全部市域变电站母线电容电流实测,部分变电站存在电容电流超标现象,一旦配网发生单相接地故障极易造成的电缆火灾、大面积停电及重大人身触电事件的问题。因此接地线路运行一到两小时已经不适用于当今社会的发展,所以当小电流接地系统发生单相接地故障时,应快速进行选线切除故障,否则发生电流电弧引燃会进一步导致事故范围扩大。本文针对小电流接地系统选线,主要完成了以下工作:分析了单相接地发生在小电流系统的特点,对现阶段变电站常用的中性点几种接地方式进行阐述,针对小电流接地系统单相接地故障的稳态及暂态故障量进行了理论分析,对于故障的接地电流数学描述阐述了稳态分量、暂态分量及直流衰减分量叠加的数学表达,为后文打下理论基础。介绍数学形态学原理,并分析数学形态学几种常用符号算子的基本理论,利用数学形态学的算子OCCO将接地电流信号进行分解处理,利用暂态滤波器提取暂态分量,利用形态直流分量偏移消除提取直流偏移分量,利用提取信号构建暂态选择矩阵及直流偏移分量选择矩阵,最终综合选择矩阵用于识别故障馈线。利用PSCAD模拟标准的10k V经消弧线圈接地的配网系统,并对该配网系统进行建模描述;针对该仿真信号波形在MATLAB工作站上实现并分别验证了不同故障角低阻抗、不同故障角高阻抗的馈线故障情况下的算法选线结果;利用大量的仿真实例对选线结果进行了综合比较,并提出故障点的距离对该算法影响不大,从而验证了该算法的正确性。介绍了青岛地区35k V贵州路变电站基本情况,通过35k V贵州路变电站一个实际案例,将单相接地故障时刻的接地电流信号波形用本文提出的基于数学形态学的信号分解进行理论分析,验证了本算法的有效性。最后本文结合作者的工作经历,介绍了小电流接地选线工程在施工过程中的基本流程,通过分析常见的施工错误,阐述了工程施工后验收的几个注意事项,有效的支撑了工程实际需求。

关键词： 卷积神经网络   手写公式符号识别   可判别性特征   混合模型  

摘要： 随着智能手机和平板电脑等移动终端设备广泛使用,涌现出大量的手写电子文档,其中手写文字识别技术发挥着重要的作用。手写公式符号识别是手写识别重要研究的一部分,在一定程度上促进手写领域的发展。然而,手写公式符号识别是非常具有挑战性的问题。一方面,同一种符号存在大量的手写风格;另一方面,公式符号库中存在大量相似的符号,导致识别过程产生混淆。因此,本文基于手写公式符号的特点提出两种基于卷积神经网络识别的研究方法。主要工作如下:1、本文提出基于脱机下的稠密卷积神经网络手写公式符号识别的算法。采用数据驱动的方法代替传统的方法,其特点无需人为干预来提取特征。其次,该网络具备稠密残差的连接方式,有效减轻梯度消失的同时提取网络深层次特征。以自身连接的方式,将浅层的细粒度特征与网络的深度特征巧妙的融合。利用手写数学表达式识别的竞赛组织(Competition Organization on Recognition of Online Handwritten Mathematical Expression,CROHME)提供的标准数学公式符号库来验证所提出的算法。实验结果表明,所提算法能够有效地学习手写公式符号识别的属性,并且优于现有的多种手写公式符号识别的算法。2、针对在线数据转换为离线的图像的过程中,缺少一种动态的轨迹信息,导致相似性符号难以辨别。因此,针对该问题,提出了通过联合训练的多特征学习手写数学公式符号识别算法。该算法从原始序列中提取在线八方向特征图。为弥补方向特征缺少结构信息,通过Gabor滤波器对图像按方向进行分解,获取多方向梯度图。其次,将方向特征层分别融入卷积层中,分别学习在线和离线特征。最后,构造联合损失以自监督学习的方式提高可判别性特征。实验结果表明所提算法明显改善了相似符号判别从而提高了识别的精度。

关键词： Ship   six degrees of freedom operation   dynamic positioning control   fourth-order Runge-Kutta algorithm  

摘要： In this paper, based on the idea of separation modelling, through the analysis of ship motion and force, a mathematical model of ship motion under the action of external wind, waves and current is established in 6 free direction modelling. According to the force analysis of the ship, the calculation model of the 6-degree-of-freedom nude hull hydrodynamics and torque, the 6-DOF fluid dynamics and torque, the 6-DOF external force interference force and the moment, and the thrust and thrust of the pod propeller are established. Computing model. Finally, the computer simulation is carried out, and the fourth-order Runge-Kutta algorithm of numerical analysis method is used to calculate the 6-degree-of-freedom motion state of the ship. Through the experimental analysis and comparison with the related 6-degree-of-freedom literature, the 6-degree-of-freedom mathematical model designed in this paper is basically fulfil requirements. At the same time, according to the characteristics of ship dynamic positioning, the hybrid intelligent control strategy is used to design an adaptive dynamic positioning controller based on hybrid intelligent control. By testing and analysing the designed dynamic positioning controller, the results show that it responds in time and rises. The time is basically within the controllable range, has a certain ability to resist external environment, has good robustness, and the overshoot rate is relatively low, and the control quality is also good.

关键词： 小学数学   计算教学   算理   算法  

摘要： 随着课程教学的改革,数学教学更注重培养学生的学习能力,发展学生思维.《义务教育数学课程标准(2011年版)》中,在各学段安排了四部分的课程内容:'数与代数''图形与几何''统计与概率''综合与实践'.运算不仅是数学课程中'数与代数'的重要内容,也与'图形与几何''统计与概率''综合与实践'有着密切的联系.数学运算是学生数学素养的重要组成部分.提升学生的运算能力,必须从数学课堂开始,夯实计算基础,提升数学素养.具体方法为利用沟通让知识形成链条,让旧知顺利迁移到新知;读懂算理,掌握算法,构建数学模型;沟通算理与算法,让学生从会算到巧算.

关键词： 高中数学   算法初步   VB   教学设计   教学研究  

摘要： 算法文化从古至今,积厚流光。我国古代数学中蕴藏着丰富的算法内容和思想。如今,从体现着算法知识内容的“算法初步”章节变成专门学习模块进入高中数学必修课程起,“算法初步”内容在实际的教学中一直存在不少问题,最突出的问题体现在:首先,思想上不重视,原因是受高考影响,“算法初步”内容在绝大部分高考题中只是以唯一一道低分选择题来呈现,一线教师往往在这一章节一笔带过;其次,教学方式上太单一,应试教育下最能快速出成绩的教学方法便是题海战术,算法教学也不例外;最后,程序语言实现算法绝缘,尽管当今主流教材中都建议学生上机验证算法,但由于各种因素难以实现。如何改善这种教学现状呢?这是笔者要研究的问题。2003年我国颁布的《普通高中数学课程标准(实验稿)》与《普通高中信息技术课程标准(实验稿)》都将算法知识纳入到数学必修模块3的“算法初步”和信息技术选修模块1“算法与程序设计”中。这两部分正好有相似性。因为笔者有信息技术课的教学经验,于是提出高中数学“算法初步”在VB环境下的教学研究,改善现有单一的教学方式;并且选用通俗易懂的可视化的VB语言实现算法,设计出适应实际教学的系统化教学设计进行教学探索和实施。那么如何设计出高中数学“算法初步”在VB环境下的有效的系统化教学设计?如何进行有效的教学研究且能否得到良好的教学效果?本文主要研究如下两方面的内容:(1)在遵循数学课标的基本理念和具体要求下,笔者以课标和综合前人的研究成果为指导理论,建立设计算法系统化教学设计和教学实验的基本原则。(2)以北师大版必修3为例,以所构建原则为基础,结合教材中的信息技术建议,设计出高中数学“算法初步”在VB环境下的系统化教学设计并展开教学探索和实施。本文先采用文献分析法,通过对相关文献的搜集、整理、分析、归类,构建出系统化教学设计和教学研究的基本理论;再采用问卷调查法和访谈法,调查笔者所在学校算法教学现状;最后就发现的相关问题,依据课程整合的理念设计出高中数学“算法初步”在VB环境下的有效的系统化教学设计并展开教学研究。通过实践教学得出以下相关结论:(1)高中数学“算法初步”在VB环境下的教学实施,能够改善单一的算法教学现状,很好的体现了数学课程与信息技术的整合理念。(2)高中数学“算法初步”在VB环境下的教学实施,能够很好的加强学生对算法的直观体验,激发学生的学习兴趣,调动学生学习的主动性和积极性,有利于培养学生的算法基本思想。(3)高中数学“算法初步”在VB环境下的教学实施,可以有效地提高算法教学质量,培养学生逻辑推理能力,让学生体会到掌握算法思想对提高数学能力的重要性。

关键词： 贝叶斯网络   分层贝叶斯建模   参数学习   权重判别模型   混沌量子粒子群   变分推理  

摘要： 贝叶斯网络作为一种经典的机器学习算法,具有直观的模型,计算简便,被逐渐应用于数据挖掘的研究中。从贝叶斯网络学习的方向来看,分为结构学习和参数学习,本文主要针对后者进行研究。从学习的目的性来看,分为生成学习和判别学习。在实际分类过程中,由于生成学习与分类目标不一致,导致分类精度下降。为了解决分类精度下降的问题,近年来对判别学习的研究逐渐增加。但判别学习的计算过程较为复杂,处理复杂贝叶斯网络时学习效率下降,且不适合处理小数据样本分类。本文针对上述问题,对贝叶斯网络的参数学习方法进行改进。本文的研究内容如下:在当前贝叶斯网络分类器最常用的生成学习方法中,针对优化对数似然函数的结果与分类目标不一致的问题,在类条件贝叶斯网络的基础上,通过重新参数化,提出一种判别类条件贝叶斯网络参数学习方法,直接以条件对数似然函数为优化目标,应用量子行为粒子群优化算法进行求解。该方法直接解决后验分布的参数估计问题,具有较高的分类精度。针对判别学习方法处理大规模数据样本时,存在迭代次数过多,训练时间长且容易陷入局部最优解等问题,引入指数级参数,提出一种混沌量子粒子群的权重类条件贝叶斯网络参数学习方法。该方法通过在类条件贝叶斯网络模型中的参数的指数位置上引入权重参数,建立权重类条件贝叶斯网络模型,并通过混沌量子粒子群算法进行优化求解。改进的算法能够有效减少迭代次数,缩短模型训练时间,同时也提高了算法跳出局部最优解的能力。针对传统的最大似然函数法处理稀疏数据样本时,存在分类精度低,参数估计误差较大的问题,提出一种分层贝叶斯网络建模方法。通过在传统的多项式-狄利克雷模型中引入超先验,构建出分层多项式-狄利克雷模型用于贝叶斯网络的参数估计问题,并使用变分推理算法对模型进行求解。改进的方法能够有效提高分类精度和参数估计精度,且大幅缩短了模型的训练时间。设计开发基于贝叶斯网络分类器的参数学习工具,在.NET框架下,对该工具进行需求分析、整体构架和详细设计等开发过程,主要实现包括数据库导入、特征属性分析、训练模式选择、贝叶斯网络模型建立与测试、分类结果显示等功能。最后以液体火箭发动机的故障诊断为应用对象,对工具的主要功能进行实际测试,验证工具的实用性和有效性。