福州大学计算机学科的前沿研究与科研团队介绍课件

1、福州大学计算机学科的前沿研究与科研团队介绍郭文忠 福州大学新一代网络技术研究所 所长福建省网络计算与智能信息处理重点实验室 主任福州大学数学与计算机科学学院 教授/博士生导师Email：中国计算机学科发展历程科学计算 计算机技术的应用 航天 基因测试 地震预测 导弹发射 天气预报 天河一号IT是否不再重要？信息处理 Google Baidu 大数据处理人机交互 平板电脑 智能手机 多模态交互游戏机其他应用 多媒体与虚拟现实 社交网络 物联网 工业控制 智慧电网、智慧交通等新一代信息技术19581962197719842003数学力学系数学系数学系、计算机科学与技术系应用数学、计算数学、计算机软

2、件、计算机技术专业数学与计算机科学学院林惠民院士林作铨林方真刘旭福州大学计算机学科福州大学计算机学科计算机学科二级博士点工程硕士点一级硕士点学科点计算机技术软件工程软件工程计算机科学与技术智能信息技术本科专业计算机科学与技术计算机应用系统结构软件工程信息安全网络工程福建省网络计算与智能信息处理重点实验室福建省高校网络系统信息安全重点实验室重点平台福建省超级计算中心认知系统与信息处理联合实验室计算机科研团队研究方向研究内容主要成员智能信息处理逻辑程序设计；粗糙集与软计算；Agent理论与应用；智能图像分析与检索；数据库查询优化林方真双聘教授、陈昭炯教授、白清源教授、林世平副教授、余春艳副博士和陈

3、晓云博士网络计算与网络内容分析计算智能的基础理论及其在网络信息安全中的应用研究，侧重于进化计算、群体智能计算、全局优化算法、协同智能优化算法以及机器学习的基础理论及其在超大规模集成电路物理设计、大规模无线传感器网络资源分配与任务调度、大规模网络安全与舆情分析、大规模网络信息隐写与检测和内网安全监控中的应用研究许榕生双聘教授、钟尚平博士、郭文忠教授、陈羽中博士、程红举博士、廖祥文博士智能计算与信息处理数值估计方法及在数字信号与图像处理和数据融合的应用；神经动力学优化算法及其在多目标优化算法的应用，人工神经网络及其在数据挖掘与模式识别的应用叶东毅教授，叶少珍教授，陈昭炯教授, 黄志华副教授网络与信

4、息安全网络与信息安全理论与技术、现代编码与密码、数字签名与安全多方计算、可信计算与安全协议分析、流媒体安全与信息隐藏技术、政务网安全运行与评估李应博士、吴景东副研究员、陈建华副教授、赵彦明副教授、倪一涛博士生（在职）、陈明志博士生（在职）、董晨博士生（在职）数据库技术与分布式协同计算数据库及数据仓库的建模；数据库查询优化；数据挖掘；ETL工具；XML技术；空间数据库与地理信息系统；计算机支持协同工作(CSCW)；普适计算；群体决策支持系统；医疗图像协同处理；分布式协同计算环境刘秉瀚教授、白清源教授、郭红副教授、丁善镜副教授、黄志华副教授、汪璟玢副教授、程红举博士、郭昆博士生（在职）、吴小竹博士

5、生（在职）、程烨讲师、陈晖讲师化肥催化剂国家工程研究中心创新团队团队带头人魏可镁院士 光催化科技部重点领域创新团队团队带头人付贤智院士 数据挖掘与信息共享省创新团队团队带头人王钦敏欧亚院士 网络计算与网络内容分析省创新团队团队带头人范更华教授团队带头人 陈国龙教授图论及其应用省创新团队福州大学科研团队食品安全分析与检测教育部创新团队团队带头人 杨黄浩教授福建省超级计算中心福建省集成电路设计中心福建省制造业数字化设计工程研究中心福州大学省部级别科研平台离散数学及其应用省部共建教育部重点实验室食品安全分析与检测技术教育部重点实验室（第4层）福建省网络计算与智能信息处理重点实验室（第3层）重点实验室

6、简介福建省网络计算与智能信息处理重点实验室成立于2009年主体部分：数学与计算机科学学院2号楼3层占地面积：近1500平方米拥有高性能集群系统、光交换机、磁盘阵列等可共享设备，价值近1000万元实验室组织结构实验室实施主任负责的科研管理制，实验室设主任1名，负责实验室的全面工作；副主任3名，分工负责实验室的研究、合作交流、行政事务、人才培养等方面的工作。由7名国内外知名学者组成，负责协助规划实验室的发展战略，确立科研方向和总体规划，并对实验室正在和将要开展的研究课题进行评审和咨询，指导和监督实验室领导班子的工作。实验室研究方向智能信息处理网络内容安全新媒体处理技术云计算应用支撑技术 夏又生 教

7、授/博导 朱文兴 教授/博导 陈羽中 副教授 程红举 副教授 陈 勃 副教授 陈 振 在读博士 陈国龙 教授/博导 钟尚平 教授 廖祥文 副教授 刘延华 副教授 陈开志 博士 叶东毅 教授/博导 王美清 教授/博导 于元隆 闽江特聘教授 牛玉贞 闽江特聘教授 余春艳 副教授 柯 逍 博士 郭文忠 教授/博导 郑相涵 副研究员 於志勇 博士 陈 星 博士 郭 昆 博士 林嘉雯 在读博士实验室研究内容主要研究内容面向智能信息处理技术的基础理论及方法研究非结构化数据挖掘理论与方法音视频、图像数据的融合与分析理论与方法多媒体内容安全与内容处理大规模网络行为分析网络信息安全评估理论与方法3D图像和视频处

8、理技术计算机视觉与人机交互技术视听觉感知与行为决策云安全审计与云计算应用支撑技术云计算资源管理理论与方法基于云计算的示范平台研究智能信息处理网络内容安全新媒体处理技术云计算应用支撑技术（示范平台）2011-2013新增科研项目项目来源数量项目金额（万元）中央财政支持地方高校发展专项资金2450国家自然科学基金项目10368教育部科技项目424福建省发展与改革委员会项目160福建省科技厅产学研重大项目3150福建省自然科学基金1136福建省教育厅项目630福建省财政厅项目2150福建省卫生厅项目115外单位委托项目12147.9其他10245总计621675.9智能信息处理技术智能信息处理技术是

9、信号与信息技术领域一个前沿的富有挑战性的研究方向，它以人工智能理论为基础，侧重于信息处理的智能化。计算机智能化（文字、图象、语音等信息智能处理） 通信智能化控制信息智能化计算智能算法作为智能信息处理的核心技术，是以生物进化的观点认识和模拟智能，主要有演化计算、群体智能算法、人工神经网络和Fuzzy计算。离散粒子群优化算法的构建及应用 研究动机群体智能是一种新兴的智能计算技术，现已成为广大研究者的关注和焦点应用需求：科学与工程实践中一大类问题都可以归结为优化问题；科学意义：鉴于实际工程问题的复杂性、约束性、非线性、多局部最小和建模困难等特点，寻找各种适合于工程实践需求的新型智能优化方法一直是许多

10、学科的一个重要研究方向。粒子群优化算法作为一种新型的群智能优化技术，是一种有力的优化工具且具有强大的生命力。离散粒子群优化算法的构建及应用 研究动态研究进展参数选择与设计种群拓扑结构群体组织与进化混合粒子群优化算法离散粒子群优化算法粒子群优化算法应用拓展算法机理分析与研究离散粒子群优化算法的构建及应用单个粒子的运动轨迹：采用微分方程和差分方程方法研究发现单个粒子不断在各种正弦波上“跳跃”整个粒子系统随时间的演化和分布，典型的是利用Fokker-Planck方程和Langevin方法进行相关研究收敛性问题：方法是采用动态系统理论与集合论的方法，结论是在没有任何改进的情况下，原始PSO既不能收敛到

11、全局最优点，也无法收敛到局部最优点。算法机理分析与研究离散粒子群优化算法的构建及应用参数选择与设计种群拓扑结构群体组织与进化在PSO算法中，需要调节的参数主要有种群规模M、最大速度Vmax、惯性权值w、加速因子c1和c2等根据群体的全局最优位置的选择方法，可分为全局gbest模型和局部lbest模型；选择一种合适的邻近群拓扑对于提高算法的性能至关重要由于群体的迅速收敛和多样性低，导致算法早熟收敛，需从群智能的本质出发，将群体作为一个自组织系统，引入相关多样性策略以实现群体进化中多样性的增加和减少.离散粒子群优化算法的构建及应用PSO算法最早应用于非线性函数的优化和神经元网格的训练。很多实际的工

12、程优化问题都可以归结为函数优化问题，同时可以用PSO算法有效训练神经权值和阈值以及神经网络的结构，从而将拓宽PSO算法的工程应用领域。由于PSO算法概念简明、实现方便，后面被拓展到工程设计与优化、化工系统、电子系统、生物信息、电力系统、图像处理以及运筹学等领域，并获得较为成功的应用。PSO算法的应用大多数注重连续、单目标、无约束的确定性优化问题，较少注重离散、多目标、约束、不确定、动态等优化问题上的应用研究。为此，PSO算法的应用领域还有待进一步的拓宽。粒子群优化算法应用拓展（1）粒子群优化算法(PSO)机理与模型；（2）PSO在VLSI物理设计中的应用；（3）PSO在WSN资源优化中的应用；

13、（4）PSO在高速网安全产品中的应用开发。研究成果与影响1. 粒子群优化算法(PSO)机理与模型Information Sciences(IF=2.833) 2007 被引频次:28Journal of Inter. Tech.(IF=0.508) 2010 被引频次:2软件学报2007 被引频次: 50计算机科学2006 被引频次: 20计算机工程与科学2007 被引频次: 18Fuzzy Information and Engineering (ICFIE)2007 被引频次: 10CSCWD 2006 2006 被引频次: 8参数有效设置性能提高策略离散操作算子设计给出了一种新的惯性权值

14、调整策略和一组加速因子的新推荐值结合生物群体信息扩散的习性，引入克隆选择机制，构建了一个自适应扩散混合变异机制PSO算法通过重新定义PSO算法操作算子，设计求解相应离散问题的有效PSO算法设计了一个粒子群优化算法并用于解决最小生成树问题。指出多目标最小生成树问题是一个复杂问题。学术评价学术评价构建算法是可能深入探索人工智能的新思路。 2. PSO在VLSI物理设计中的应用采用二进制编码策略，引入遗传算法的两点交叉算子和随机两点交换变异算子，设计了种群多样性变异策略，提出了一种带FM策略的混合PSO算法。软件学报 2011 被引频次: 9模式识别与人工智能 2009 被引频次: 122. PSO

15、在VLSI物理设计中的应用Soft Computing(IF=1.880) 2010 被引频次: 16以最小化布局面积和最少化互连线长度为目标， 刻画了相应的多目标优化数学模型，在考虑最小化布局面积的基础上采用加权和的方法进一步考虑最小化互连线长度，给出了一个基于PSO的智能决策算法。VLSI总体布线问题最基本的算法步骤是在总体布线图上求出给定线网端点集的Steiner树，我们采用边点对编码模式，引入并查集以满足编码的健全性，根据基于遗传变异算子和操作算子的离散化框架，提出了相应的离散粒子群优化算法。2. PSO在VLSI物理设计中的应用Soft Computing(修改复审）ACM Tran

16、sactions on Design Automation of Electronic Systems修改复审）将粒子群优化算法应用于VLSI布图规划中的应用。指出目前已有研究者将模拟退火、遗传算法和粒子群优化用于VLSI布图规划中。学术评价3. PSO在WSN资源优化中的应用面向未来的大规模系统分布式计算，着眼于无线传感器网络中的较大规模计算及任务分配和调度，重点研究无线传感器网络环境下任务的有效描述、高效协同分配、任务的可靠执行以及自适应调度机制等如何适应网络拓扑的动态变化、网络和节点资源的局限性以及脆弱的网络环境三个关键问题，展开一系列的研究工作。通信学报 2009 被引频次: 12 通

17、信学报 2014 IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems （审稿中）针对WSN拓扑优化与容错控制问题，基于LMST思想， 考虑节点的度约束以及通信链路的健壮性问题，以离散粒子群优化算法为优化工具，对遗传算子进行扩展，并重新定义粒子的编码方式，设计了相应的分布式拓扑控制算法，继而采用贪心策略，分别设计了能保持网络连通性的拓扑控制策略。International Journal of Distributed Sensor Networks 2013 International Journal of Sensor Networks

18、2012 被引频次: 123. PSO在WSN资源优化中的应用针对WSN分簇控制欲节点调度问题，我们同时考虑负载均衡和能量消耗两个优化目标，给出一种基于自适应离散粒子群优化的簇首选举机制，为保证网络上数据传输的可靠性，以最小生成树为基础，提出了一种用于保证簇首二连通性的簇间连通算法，通过消除网络中的割点，以保证网络的二连通性，继而与睡眠调度算法相结合，利用粒子群算法进行优化，提出了带粒子群优化的分簇睡眠调度算法。3. PSO在WSN资源优化中的应用计算机学报 2014 Adhoc & Sensor Wireless Networks（已录用）根据无线传感器网络中多源数据环境的特点，构造基于进化

19、博弈理论的多源数据融合模型。融合方法各时刻融合结果12345传统平均法53.43852.57552.81353.47552.613样本均值随机加权方法53.05853.09752.87953.20352.876我们方法53.29852.915552.983853.3352.8905基于已构造的进化博弈多源数据融合模型，将权重的分配视为同质节点间的非合作关系的体现，将权重的调整过程视为融合博弈从非均衡状态向均衡状态的动态调整过程，提出面向像素级的进化博弈加权融合算法。IET Communications(IF=0.963) 2011 被引频次: 43. PSO在WSN资源优化中的应用Sensor

20、s(IF=1.771) 2011 被引频次: 5Int. J. Sensor Networks(IF=1.386) 2012 被引频次: 7IET Communications(IF=0.963) 2011 被引频次: 4Wireless Personal Communications(IF=0.507) 2011 被引频次: 12通信学报2009 被引频次: 12计算机研究与发展2010 被引频次: 12计算机辅助设计与图形学学报 2009 被引频次: 5同类研究中总体达到国内先进，部分研究成果达到国内领先水平。成果评价3. PSO在WSN资源优化中的应用独立于具体应用，基于博弈思想，设计了

21、一个博弈数据融合模型。 学术评价3. PSO在WSN资源优化中的应用4. PSO在高速网安全产品的应用开发实现了千兆NP防火墙系统和千兆NP VPN系统。研究水平达到国内领先水平。4. PSO在高速网安全产品的应用开发4. PSO在高速网安全产品的应用开发项目研发了（1）基于USB 安全锁、手掌静脉识别、用户名与密码的统一身份认证平台；(2)一种高安全性的内网安全综合管理的网络接入控制方案；(3)一种基于微过滤器模型及内嵌加密标识的数据动态加解密技术的数据保护技术；(4)基于新一代WFP 模型的网络数据包监控和过滤引擎，设计了一种融合防病毒和入侵检测功能的多功能综合网关，提供了一整套完善可靠的

22、内网安全技术方案。4. PSO在高速网安全产品的应用开发主要项目列表项目来源项目名称年限国家自然科学基金无线传感器网络中任务调度的并行联盟生成与博弈分配策略2012.1-2014.12国家自然科学基金非曼哈顿结构下VLSI多层总体布线算法研究2013.1-2016.12国家自然科学基金非曼哈顿结构下带粒子群优化的VLSI总体布线算法研究2012.1-2012.12国家自然科学基金超大规模集成电路物理设计中多目标优化问题的粒子群优化算法研究2009.1-2011.12国家自然科学基金高速网络环境下的内容分析研究2007.1-2007.12国家科技厅产学研项目基于USBKey的内网监控平台研究与开

23、发2009.9-2011.06教育部科技重点项目粒子群优化算法机理及其应用研究2006.1-2007.12教育部科技重点项目动态拓扑下WSN任务调度中多目标优化问题的算法研究2012.1-2014.12福建省高校杰青人才项目基于QoS的无线传感器网络任务调度机制研究2013.1-2015.12福建省自然科学基金无线传感器网络拓扑生成算法及其可靠性与容错性研究2009.1-2011.9福建省自然科学基金粒子群算法收敛性理论及其多目标优化模型研究2006.5-2008.9福建省自然基金重点项目基于软计算的分布式传感器网络任务调度研究2008.5-2011.9互联网催生大数据 大数据时代已经来临20

24、11 年全球创建和复制的数据总量为1.8ZB（约1.8 万亿GB），每两年翻一番，到2020 年全球将达到35ZB 的数据信息量世界已经不折不扣进入“大数据”时代大数据意味着什么？新的技术？新的系统？新的产品？新的平台（服务）？新的机遇！从应用性质来分网络空间大数据互联网大数据金融大数据移动大数据物理空间大数据传感器数据科学实验/观测数据从支撑系统来分48分布、高性能大数据管理（海量数据的“云”管理）管理分析信息服务决策支持科学研究科学数据决策数据WEB数据分类大数据挑战大数据的特征：不是量大就是大数据云计算与大数据实验室下一步前沿研究要点面向大数据的智能信息处理研究1多云环境下资源动态管理和

25、协同容错机制23面向社交媒介的观点挖掘4云架构下社交媒介数据监测与分析基于运行时模型的云基础设施管理5云计算应用关键技术随着云计算技术的普及，许多IT公司先后提出各自云计算系统的基本框架并提供相应的云服务，形成多云共存环境。该研究已得到福建省杰出青年科学基金项目支持（2014年2016年）多云环境下的资源高效管理是实现国家绿色可持续发展的有效手段之一有效容错机制，提高服务质量，降低运营成本多云环境下资源动态管理和协同容错机制多云环境下资源动态管理和协同容错机制必要性动态管理容错节能满足服务源泉目的全球数据中心耗费百亿美元廉价服务器导致失效频发高能耗不健壮多云环境下资源动态管理和协同容错机制面临

26、挑战 多样性负载特征，导致资源分配标准不一，规范虚拟机实例无法精确定位复杂多样负载资源需求。 多云之间标准不一，接口、价格机制、实例分配等造成资源分治管理，对统一协同管理是一大瓶颈。 云计算廉价服务器性质导致失效频发，对用户服务质量的保障问题造成干扰。多云环境下资源动态管理和协同容错机制研究内容多云环境下资源动态管理和协同容错机制总体框架基于用户应用负载特征的SLAs资源分配各个数据中心资源异构及时调整，降低映射误差人工神经网络预测模型SLAs协商规范 引入代理减少信息传输量生产者-消费者模式基于跨云协商和优先级抢占的虚拟机调度基于跨层资源稳态监测的虚拟机动态优化管理多云环境下基于收益的自适应

27、副本策略 云基础设施管理虚拟化基础设施的管理基础软件的管理云基础设施的管理虚拟化管理平台CPUNetworkStorageMemory计算资源操作系统Web服务器应用 操作系统EJB服务器应用操作系统DB服务器应用存在多样化的云基础设施管理需求云基础设施集成管理面临的挑战PlatformInfrastructureWeb服务器应用服务器数据库服务器资源多样性管理接口类型多样受管系统类型多样服务随需性受管系统不断变化用户偏好不断变化给管理功能的获取带来挑战给管理功能的组织带来挑战CPU网络内存存储基于运行时模型的云基础设施管理技术面向不同资源管理场景的运行时模型系统运行时模型1.面向运行时模型的

28、管理功能获取方法2.适应多样化资源管理场景的管理功能组织方法资源多样性服务随需性对资源A、B、C管理管理软件资源A管理软件资源B管理软件资源C对资源B、C管理A运行时模型B运行时模型C运行时模型用户特定ABC模型ABC组合模型A管理服务B管理服务C管理服务BC组合模型用户特定BC模型一种半自动的服务封装方法一种云基础设施运行时模型的构造方法一种分布式运行时模型的同步方法一种半自动的模型转换方法主要研究内容OpenStack运行时模型Hyperic运行时模型基于模型的云管理用户定制模型213构造运行时模型实现模型与系统的双向同步通过模型转换实现定制模型与运行时模型的同步使用模型语言编写自治管理程

29、序实现云资源的管理基于运行时模型的云资源管理技术半自动的服务封装方法统一模型映射规则云基础设施运行时模型的构造方法运行时模型的构造1. 系统元模型2. 系统访问模型分布式运行时模型的同步方法模型同步方法1. 模型定制2. 数据同步主要科研成果学术论文会议论文5篇期刊论文3篇参与课题国家科技重大专项，编号2009ZX01043-002-002-02国家重点基础研究发展计划（973），编号2009CB320703国家自然科学基金，编号60873060工程应用应用于IBM和深圳金蝶中间件的产品针对容量规划问题的实例研究电力行业广东电网规划面向社交媒介的观点挖掘研究观点挖掘Web“口碑”（Word-o

30、f-mouth）社交媒介富含用户主观性信息旨在分析、识别给定数据集中用户所表达的观点或意见研究目标通过分析大规模社交媒介数据，构建符合社交媒介的观点识别、传播与抑制模型，揭示观点表达与传播的机理和规律，探索抑制观点传播策略课题组研究布局 规模大 内容 语境 演化 交互1、基于张量分解的社会影响力分析2、基于上下文语境的观点识别4、面向观点挖掘的并行算法设计3、面向社交媒介的观点传播与抑制基于张量分解的社会影响力分析基于社交媒介语境的观点挖掘 User Profile Discussion Publishment Frequency Comment优化模型面向社交媒介的观点传播模型面向社交媒介的

31、负面观点抑制策略面向观点挖掘的并行算法设计主要研究成果承担项目1项国家自然科学基金1项福建省科技重大专项项目1项教育部博士点基金联合资助项目1项福建省自然科学基金项目2项福州市科技计划项目2项校级基金项目和多项涉密预研项目论文情况国内期刊论文：13篇国际会议论文 ：5篇知识产权获得发明专利1项正在申请软件著作权9项、发明专利4项面向社交媒介的观点挖掘平台公共安全敏感政务信息识别证券财经敏感情报识别云架构下社交媒介数据监测与分析主要从事复杂网络结构演化机制研究及应用方向的研究采用复杂网络的理论和方法，结合数据挖掘、机器学习以及群体智能理论，对大规模网络拓扑结构的分析和内容数据挖掘重点开展社交媒体

32、中的社交群体挖掘、链路预测、热点话题发现、可视化等关键技术的研究云架构下社交媒体数据监测与分析社交群体挖掘基于MapReduce编程模型的社交群体挖掘研究社交媒体的热点话题发现问题用户主体与行为分析社交媒体的用户/群体影响力分析技术社交网络影响力传播概率模型随机游走马尔科夫链影响力排序MapReduce优化迭代算法用户影响力社区影响力社交媒体数据分析的可视化技术社交网络可视化社交网络布局算法HTML5轻量级JS渲染框架社会网络分析可视化Hadoop云计算框架优化主要研究成果科研项目福建省自然科学基金1项福建省教育厅重点项目1项:“社会网络可视化中基于社团发现的布局算法的研究”福建省科技厅产学重大项目1项: “云架构下社交媒体数据监测与分析平台的研制及产业化”校企合作项目1项:“基于社会网络的垃圾短信监测模块软件”论文情况国内期刊论文：7篇(4篇已录