【正文】 5. 提出支持可信設(shè)計(jì)過程的動(dòng)態(tài) WBS的建模理論 、 基于元數(shù)據(jù)的編碼及規(guī)則控制理論 。 3. 研究 NURBS與離散網(wǎng)格之間的模型格式轉(zhuǎn)換，保持產(chǎn)品設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移過程的誤差要求 。 ? 以 Cg 和 CUDA 為手段，建立基于 GPU 集群的高效求解體系，實(shí)現(xiàn)廉價(jià)的快速仿真計(jì)算。 ? 采用基于刻面的需求工程（ AOSD）來消除需求衰減和需求歧義。該內(nèi)存模型在邏輯層次上考慮，而命令式語言的各種成分可以在該模型下進(jìn)行解釋。 ? 基于高階邏輯和定理證明系統(tǒng)，構(gòu)建算法規(guī)約說明推理系統(tǒng)，提供算法層面上的正確性驗(yàn)證框架。 ? 通過數(shù)據(jù)模型的語義特征，在模型編輯功能中實(shí)現(xiàn)特征可復(fù)用。 ? 基于國內(nèi)外行業(yè)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采用優(yōu)化方法，建立統(tǒng)一產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型的輕量化表示理論和方法，降低數(shù)據(jù)的冗余程度，提高模型數(shù)據(jù)的應(yīng)用效率。相反，可信性理論與驗(yàn)證和仿真系統(tǒng)平臺(tái)同步研究，雙方還有相互促進(jìn)，相互補(bǔ)充的作用。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表示模型和設(shè)計(jì)系統(tǒng)的可信性度量理論 將研究以下關(guān)鍵內(nèi)容并取得重要進(jìn)展： 復(fù)雜產(chǎn)品數(shù) 據(jù)模型的高精度數(shù)據(jù)表示及其誤差控制； 面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)全生命周期的產(chǎn)品數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)過程的一致性度量； 產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)的程序代碼可驗(yàn)證理論； 按需組裝的產(chǎn)品全設(shè)計(jì)流程的一致性驗(yàn)證。 二、預(yù)期目標(biāo) 總體目標(biāo) 本項(xiàng)目旨在面向重大制造裝備和復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)等重要應(yīng)用領(lǐng)域展開CAD/CAE 大型應(yīng)用軟件的可信性研究，建立重大制造裝備和復(fù)雜產(chǎn)品模型的統(tǒng)一數(shù)據(jù)表示，保證幾何設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模型分析和仿真驗(yàn)證等各環(huán)節(jié)迭代求精和分析在產(chǎn)品設(shè)計(jì)生命周期中的一致性，提供系統(tǒng)構(gòu)件之間的可驗(yàn)證機(jī)理，建立數(shù)據(jù)和模型的多級(jí)安全動(dòng)態(tài)保護(hù)理論和策略，給出應(yīng)用軟件的可信度分析方法，為提高我國汽車、重大制造裝備等復(fù)雜產(chǎn)品的國際競(jìng)爭(zhēng)力，提供其自主 創(chuàng)新的理論和技術(shù)支撐。研究產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)自保護(hù)安全信任模型 ,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理、傳輸?shù)臋C(jī)密性和完整性等保護(hù)，研究產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)內(nèi)核級(jí)自保護(hù)技術(shù)，研究設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)安全訪問許可策略及多約束力的使 用許可協(xié)議。 程序代碼與規(guī)約說明的一致性驗(yàn)證 現(xiàn)代設(shè)計(jì)軟件中包含了大量的算法及其實(shí)現(xiàn)代碼。 面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)全生命周期的數(shù)據(jù)模型和設(shè)計(jì)過程的一致性度量 本項(xiàng)目將研究復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)手段可達(dá)性，研究產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型的結(jié)構(gòu)特征的語義表示方法，研究產(chǎn)品迭代設(shè)計(jì)過程中數(shù)據(jù)模型修改中的結(jié)構(gòu)特征約束方法，研究產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特征模型的可重用度量方法，研究產(chǎn)品全生命周期的設(shè)計(jì)迭代交互過程中的數(shù)據(jù)模型統(tǒng)一表示（研究異構(gòu)系統(tǒng)或者設(shè)計(jì)流程各設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)之間的數(shù)字模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換機(jī)制）和研究產(chǎn)品全設(shè)計(jì)流程的數(shù)據(jù)表示完整性。研究在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中統(tǒng)一的幾何運(yùn)算誤差精度控制理論和方法。 （ 13）在理論上，建立層次性與整體性結(jié)合的計(jì)算理論與模型，多義性與多態(tài)性的有效表示體系和機(jī)器學(xué)習(xí)方法； （ 14）突破全局和局部特征的提取、上下文關(guān)聯(lián)的特 征融合、底層特征與高層語義的多粒度映射、跨媒體的層次化語義分析等一批關(guān)鍵技術(shù)； （ 15）建成媒體理解算法測(cè)試驗(yàn)證平臺(tái)，建立智能視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)電視應(yīng)用示范系統(tǒng)； （ 16）完成本項(xiàng)目的總結(jié)與驗(yàn)收。 （ 12）提出本征屬性分析方法，實(shí)現(xiàn)高維異構(gòu)特征流形嵌入和降維； （ 13）利用同種媒體各層次特征間的聯(lián)系，建立高維異構(gòu)媒體特征的結(jié)構(gòu)化表示； ? （ 14） 建立媒體對(duì)象之間的上下文關(guān)系網(wǎng)絡(luò)表示； （ 15） 基于遷移學(xué)習(xí)和組合學(xué)習(xí)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)跨媒體多模態(tài)特征融合； （ 16）形成可初步實(shí)用的數(shù)字媒體理解算法性能測(cè)試、分析比較和可視化展現(xiàn)應(yīng)用工具，并整合到數(shù)字媒體理解算法測(cè)試驗(yàn)證平臺(tái)中； （ 17）提出超分辨率視頻圖像復(fù)原與增強(qiáng)、自適應(yīng)視頻監(jiān)控目標(biāo)分類與識(shí) 別等新算法； （ 18）形成可初步實(shí)用的電視節(jié)目結(jié)構(gòu)分析、語義分析工具，并整合到網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)電視搜索應(yīng)用示范系統(tǒng)中 。 驗(yàn)證平臺(tái)需求說明文檔，研制數(shù)字媒體理解算法測(cè)試驗(yàn)證平臺(tái)原型框架系統(tǒng)； （ 15）完成智能視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)電視搜索應(yīng)用示范需求說明文檔。 （ 2）底層特征與高層語義的多粒度映射模型 研究從底層特征、媒體對(duì)象和媒體文件等多粒度來描述媒體內(nèi)容的語義模型。 研究?jī)?nèi)容： （ 1）全局和局部特征提取方法 研究在交互式手段下結(jié)合注意力模型實(shí)現(xiàn)媒體數(shù)據(jù)中信息量最大子塊和局部特征提取方法，采用多尺度變換不變算子從信息量最大子塊之內(nèi)和之間提取全局特征。 （ 3）基于層次性描述的語義標(biāo)注 研究以遙感圖像為例的空間層次性描述的語義標(biāo)注的理論與方法，研究以視頻序列為例的時(shí) 間層次性語義描述理論與方法，在此基礎(chǔ)上給出廣義的時(shí)間和空間層次性描述的語義標(biāo)注模型。 課題 介紹 課題 視覺認(rèn)知的層次性與整體性機(jī)制 預(yù)期目標(biāo)： 建立整體動(dòng)物雙光子 成像系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)視覺皮層功能及其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)可視化，基于初級(jí)視覺皮層逐級(jí)整合到高級(jí)視覺皮層的層次性框架，揭示視覺表征如何自下而上地逐級(jí)抽象，以及如何在整合后自上而下地反饋、對(duì)初級(jí)水平進(jìn)行調(diào)控，在此基礎(chǔ)上建立相應(yīng)的計(jì)算視覺模型。 創(chuàng)新點(diǎn)與 特色 （ 一 ） 研究思路的創(chuàng)新與特色 從當(dāng)前導(dǎo)致數(shù)字媒體理解困難的科學(xué)問題 出發(fā) ， 根據(jù) 人類 對(duì) 媒體 對(duì)象認(rèn)知的特點(diǎn)、媒體對(duì)象固有的特性和媒體計(jì)算應(yīng)有的特征， 強(qiáng)調(diào)認(rèn)知機(jī)理與計(jì)算模型的相互促進(jìn)，底層特征與高層 描述 的表達(dá)關(guān)聯(lián)，融合機(jī)制與學(xué)習(xí)算法的效用結(jié)合 。 （ 3）加強(qiáng)資源整合，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。 為此，本項(xiàng)目 面向 數(shù)字媒體理解的重大應(yīng)用需求 ， 深入研究 其 關(guān)鍵 科學(xué)問題 和核心技術(shù) 。 （ 2）強(qiáng)調(diào)高層描述與底層特征的表達(dá)相互關(guān)聯(lián)，發(fā)展刻畫媒體對(duì)象多義性和多態(tài)性的表示體系。 在上述三個(gè)方面的研究中，預(yù)期 獲得 國家級(jí)科技成果獎(jiǎng) 2 項(xiàng)， 在包括Nature、 Science、 Artificial Intelligence、 IEEE PAMI 等在內(nèi)的重要國際學(xué)術(shù)刊物和一流國際 學(xué)術(shù) 會(huì)議發(fā)表論文 150篇以上， 授權(quán) 發(fā)明專利 50項(xiàng)以上。 主要研究?jī)?nèi)容 包括 ： （ 1）多義性對(duì)象的表示與建模 （ 2）多義性對(duì)象的計(jì)算學(xué)習(xí)理論和高效算法 （ 3）高維異構(gòu)特征數(shù)據(jù)的描述與處理 （ 4）多模態(tài)關(guān)聯(lián)特征的提取與表達(dá)方法 針對(duì) 媒體計(jì)算應(yīng)有的協(xié)同性、高效性 這一關(guān)鍵科學(xué)問題，本項(xiàng)目將建立有效的跨媒體表示模型，以及面 向媒體內(nèi)容的以實(shí)體、關(guān)系和事件為核心的結(jié)構(gòu)化語義描述體系；研究數(shù)字媒體理解技術(shù)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)構(gòu)架、驗(yàn)證機(jī)制，建立數(shù)字媒體理解算法測(cè)試驗(yàn)證平臺(tái)和應(yīng)用示范系統(tǒng)。 為此，本項(xiàng)目將媒體對(duì)象固有的多義性、多態(tài)性凝煉為第二個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題 ，將研究 媒體的信息表示 。 然而 ，大量的形態(tài)學(xué)證據(jù)表明，大腦皮層間不僅存在著上行的前饋投射（提示層次性整合），還存在著大量從高級(jí)皮層向初級(jí)皮層的反饋投射（提示整體性調(diào)節(jié)），提示層次性與整體性兩種機(jī)制在大腦皮層的認(rèn)知過程中是密不可分、難以割裂的。 項(xiàng)目名稱： 數(shù)字媒體理解的理論與方法研究 首席科學(xué)家： 李波 北京航空航天大學(xué) 起止年限： 2020 年 1 月 2020 年 8 月 依托部門： 中華人民共和國工業(yè)和信息化部 一、研究?jī)?nèi)容 擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題 針對(duì)數(shù)字媒體理解存在的媒體對(duì)象復(fù)雜性、媒體數(shù)據(jù)規(guī)?；?、應(yīng)用需求多樣化等挑戰(zhàn)問題，本項(xiàng)目根據(jù) 人類媒體 認(rèn)知的特點(diǎn)、媒體對(duì)象固有的特性和媒體計(jì)算應(yīng)有的特征，凝煉出以下三個(gè)科學(xué)問題。目前涌現(xiàn)出來了一批新型光學(xué)成像技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)地研究大范圍、多尺度、活體大腦皮層的功能與形態(tài)，提供了將層次性與整體性結(jié)合起來研究的技術(shù)手段。 關(guān)鍵科學(xué)問題之三：媒體計(jì)算應(yīng)有的協(xié)同性、高效性 ── 如何滿足媒體計(jì)算的需求？ 媒體認(rèn)知具有的層次性和媒體對(duì)象固有的多態(tài)性，一方面要求在同一層次上各模態(tài)之間通過橫向 融合 實(shí)現(xiàn)多模態(tài)信息的有 效補(bǔ)充與利用，另一方面要求每種 模態(tài)在不同層次之間通過縱向關(guān)聯(lián) 實(shí)現(xiàn)特征間的映射與支持，從而形成規(guī)模化的立體數(shù)據(jù)處理 。 主要研究?jī)?nèi)容 包括 ： （ 1）基于上下文 關(guān)聯(lián) 的多模態(tài)特征融合 （ 2） 海量數(shù)據(jù)的 跨媒體高層語義 分析 （ 3） 視頻內(nèi)容搜索與對(duì)象行為分析 （ 4） 媒體數(shù)據(jù)的標(biāo)注與媒體理解算法的評(píng)測(cè)方法 本項(xiàng)目立足于解決數(shù)字媒體理解中的關(guān)鍵科學(xué)問題，針對(duì)媒體認(rèn)知具有的層次性和整體性、媒體對(duì)象固有的多義性和多態(tài)性、媒體計(jì)算應(yīng)有的協(xié)同性和高效性，研究面向數(shù)字媒體理解的認(rèn)知機(jī)理與計(jì)算模型、表示 框架與特征描述、融合機(jī)制與學(xué)習(xí)算法，建立數(shù)字媒體理解的驗(yàn)證平臺(tái)與典型應(yīng)用示范，取得原始創(chuàng)新與 關(guān)鍵 技術(shù)突破。 （ 4）高層次 人才培養(yǎng) 結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)施，促進(jìn)我國數(shù)字媒體理解方面的優(yōu)秀 人才培養(yǎng)。 考慮到高層描述在一定程度上揭示了媒體對(duì)象的可能語義，底層特征是刻畫媒體對(duì)象的主要手段，而 傳統(tǒng)方法 僅通過加強(qiáng)底層特征的表達(dá)能力，難以充分刻畫多義性 、有效利用多態(tài)性 。 探索媒體認(rèn)知的層次性和整體性機(jī)理，揭示形成媒體對(duì)象多義性的內(nèi)在規(guī)律，研究高維多模態(tài)異構(gòu)數(shù)據(jù)的協(xié)同機(jī)制；在此基礎(chǔ)上，開展媒體認(rèn)知的層次化計(jì)算理論與模型、面向多義性對(duì)象的機(jī)器學(xué)習(xí)理論與方法、多模態(tài)高維異構(gòu)數(shù)據(jù)的特征提取與描述方法、跨媒體分析理論與方法等共性關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，提出一批適用面廣、智能性強(qiáng)、 處理速 度快的媒體理解新算法，建立具有國際先進(jìn)水平的 、 面向媒體 理解測(cè)試分析 的驗(yàn)證平臺(tái) ， 將成果應(yīng)用于 安全穩(wěn)定、信息服務(wù) 等重大應(yīng)用 領(lǐng)域，以此為典型示范促進(jìn)媒體應(yīng)用和產(chǎn)業(yè) 的 發(fā)展 。 通過整合 各單位現(xiàn)有資源 ，建立具有國際先進(jìn)水平的 、 面向媒體 理解算法測(cè)試的 驗(yàn)證平臺(tái)，提供 有效 的測(cè)試手段和試驗(yàn)環(huán)境。 （二）研究?jī)?nèi)容的創(chuàng)新與特色 （ 1）針對(duì) 媒體認(rèn)知具有的層次性、整體性 ，研究視覺皮層的層次性與整體性處理機(jī)制和相應(yīng)的計(jì)算模型，建立 符合媒體理解層次性和整體性的理論框架 。 研究?jī)?nèi)容： （ 1）視覺基本特征在視覺皮層的功能組織模式 研究包括方位、方向、空間頻率、眼優(yōu)勢(shì)、空間拓?fù)?、顏色等基本視覺特征在不同層次視覺皮層的空間組織模式，多種基本特征功能柱如何共存于同一媒 媒 1 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒媒 媒 2 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒媒 媒 3 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒媒 媒 4 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒媒 媒 5 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒媒 媒 媒 媒驗(yàn) 證 平 臺(tái) 與 應(yīng) 用 示 范融 合 機(jī) 制 與 學(xué) 習(xí) 算 法表 示 框 架 與 特 征 描 述認(rèn) 知 機(jī) 理 與 計(jì) 算 模 型四 個(gè) 方 面 的 研 究 內(nèi) 容 設(shè) 置 課 題媒 媒媒 媒媒媒媒媒媒媒媒 媒 媒 媒媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒媒 媒 6 媒媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒 媒媒 媒 媒 媒 圖 2 課題 研究?jī)?nèi)容及其相互 間的關(guān)系 片皮層空間，從而實(shí)現(xiàn)多種特征表達(dá)的最優(yōu)化，建立基于皮層自組織模式的數(shù)學(xué)模型。 （ 4）基于整體性感知的顯著性分析 針對(duì)空間層次不分明的媒體對(duì)象，研究顯著性檢測(cè)和顯著性識(shí)別的整體性感知理論，研究融合顯著性檢測(cè)的結(jié)果部分及其周圍的形狀信息以及視覺信息字典庫中的語義相關(guān)信息，對(duì)顯著性物體進(jìn)行綜合識(shí)別。同時(shí)將強(qiáng)調(diào)局部幾何特征到整體拓?fù)涮卣鞯?Marr 理論與重視對(duì)象之間拓?fù)潢P(guān)系 /整體意義的 Gestalt 理論結(jié)合起來，解決全局和局部特征提取的難點(diǎn)問題。在特征層，采用多模態(tài)特征融合的語義建模來挖掘不同模態(tài)特征的潛在語義相關(guān)性；在對(duì)象層，采用混合媒體圖來描述復(fù)雜媒體對(duì)象的廣義時(shí)空關(guān)聯(lián)性；在文件層，利用媒體信息的上下文關(guān)聯(lián)來實(shí)現(xiàn)媒體內(nèi)容的語義理解。 第 二 年 （ 1） 將雙光子成像系統(tǒng)與內(nèi)源信號(hào)光學(xué)成像系統(tǒng)等其他生理記錄系統(tǒng)配套整合； （ 2） 研究初級(jí)視覺皮層方位功能圖中特定細(xì)胞形態(tài)的分布模式； （ 3）研究基于視覺皮層的神經(jīng)機(jī)制的仿真模擬策略 ，以及 層次性與整體性在計(jì)算上的實(shí)現(xiàn)策略 ； （ 3）多種功能圖的自組織計(jì)算模型，以及視皮層功能 柱型結(jié)構(gòu)的 建模理論與計(jì)算方法； ? （ 4）視覺認(rèn)知層次性與整體性在視皮層各級(jí)處理層次上的關(guān)系 。 第 四 年 （ 1） 研究多種復(fù)雜的 Gestalt 范式刺激在初級(jí)和高級(jí)視覺皮層的功能組織模式 ； （ 2）研究同一腦區(qū)復(fù)雜刺激功能圖與基本特征功能圖的相互關(guān)系； （ 3）研究對(duì)特定復(fù)雜刺激敏感的細(xì)胞在多種功能圖中的樹突與軸突野分布 ； （ 4）從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的角度分析皮層功能柱陣列的表征與計(jì)算效能 ； （ 1） 揭示整體性優(yōu)先的視覺刺激在不同層次腦區(qū)的表現(xiàn)模式 ； （ 2） 闡述在同一皮層整體性與層次性在功能上的有機(jī)結(jié)合機(jī)制； （ 3）在細(xì)胞和網(wǎng)絡(luò)水平上揭示整體性與層次性的結(jié)構(gòu)基 礎(chǔ)； （ 4）建立對(duì)皮層功能柱陣列進(jìn)行表