【正文】 征與計算效能分析的方法 ； （ 5）建立對視皮層仿真計算模型進行優(yōu)化設(shè)計的策略與評價準則 ； （ 6） 獲取視頻序列中顯著部分并對年度 研究內(nèi)容 預(yù)期目標 （ 5）研究對視皮層仿真計算模型進行設(shè)計優(yōu)化的途徑和評價準則 。 五年累計 獲得國家級科技成果獎 2項，在本領(lǐng)域重要的國際學(xué)術(shù)刊物和一流國際學(xué)術(shù)會議發(fā)表論文 150篇以上， 授權(quán) 發(fā)明專利 50 項以上。 設(shè)計過程誤差精度統(tǒng)一表示 本項目將分析在產(chǎn)品設(shè)計周期中從產(chǎn)品概念設(shè)計、幾何設(shè)計到結(jié)構(gòu)設(shè)計及其迭 代分析過程中各種相關(guān)數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系，對精度的要求，以及在實際操作過程中所能達到的誤差精度。 產(chǎn)品設(shè)計過程的數(shù)據(jù)模型表示一致性 產(chǎn)品設(shè)計過 程中，從 CAD 的部件設(shè)計到 CAE 有限元優(yōu)化設(shè)計，再回到 CAD數(shù)據(jù)模型設(shè)計，設(shè)計過程迭代反復(fù)修改，但是整個設(shè)計過程需要考慮產(chǎn)品設(shè)計手段是否能夠滿足設(shè)計全過程的要求，也就是需要考慮設(shè)計全過程的設(shè)計手段的可達性，同時也需要考慮產(chǎn)品模型的覆蓋域和產(chǎn)品表示的完備性，使得產(chǎn)品設(shè)計過程方便快速，產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型表示一致和完備。如何對算法 進行形式化規(guī)約說明，如何保證代碼的最終實現(xiàn)與算法的規(guī)約說明一致，是本項目要研究的重要內(nèi)容，為此，將研究基于類型論的命令式程序表示方法和算法的模塊化規(guī)范描述和證明等問題。 產(chǎn)品功能和性能高效仿真優(yōu)化理論和方法 產(chǎn)品功能設(shè)計的仿真計算方法 研究基于產(chǎn)品 CAD 模型的仿真方法，研究產(chǎn)品幾何設(shè)計與功能設(shè)計迭代優(yōu)化仿真方法。 本項目總體研究水平力求進入國際先進行列，力爭在以下三個方面取得創(chuàng)新突破：產(chǎn)品數(shù)字模型表示的誤差控制和一致性理論與技術(shù)；設(shè)計系統(tǒng)程序代碼的正確性驗證理論與方法；產(chǎn)品功能和性能的仿真優(yōu)化設(shè)計理論與技術(shù)。 產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型的一致性驗證及產(chǎn)品功能與性能的高效仿真模擬 將研究以下關(guān)鍵內(nèi)容并取得重要進展： 產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型功能設(shè)計的仿真優(yōu)化； 復(fù)雜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)組合的高效仿真計算。 （ 2） 理論研究與實踐檢驗相結(jié)合 本項目的可信性理論具有鮮明的實踐性，無論是產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型的高精度表示模型，還是產(chǎn)品設(shè)計過程的一致性表示，既具有深奧的理論又貼近實踐。 首先將研究在單元幾何運算中的誤差精度控制理論和方法，研究在曲線曲面求交、延伸、擬合等運算中的誤差精度控制機理，分析其誤差產(chǎn)生機理和誤差可控類型。 產(chǎn)品設(shè)計與制造涉及產(chǎn)品設(shè)計、功能驗證和制造各個環(huán)節(jié)，為此需要研究建立產(chǎn)品設(shè)計全生命周期的產(chǎn)品數(shù)據(jù)統(tǒng)一表示理論和方法，統(tǒng)一不同階段不同環(huán)節(jié)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，可以減少因為數(shù)據(jù)不統(tǒng)一所造成的產(chǎn)品表達不一致性，從而為整個設(shè)計過程具有高效性、可維護性、可拓展性提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)表示。 ? 利用模型檢測技術(shù)，采用謂詞抽象和可滿足性模理論，實現(xiàn)代碼層面的程序驗證框架。 應(yīng)用模型檢測進行驗證的最大困難來自于狀態(tài)空間爆炸問題。 ? 采用著色 Petri 網(wǎng)和模型檢測等形式化工具來保障設(shè)計流程中的各種一致性驗證。 ? 探索基于 GPU、多核 CPU 以及分布式集群間任務(wù)高效劃分和實時調(diào)度方法，大幅度提高交互可視化呈現(xiàn)速度。 4. 算法規(guī)約說明語言 、 謂詞 抽象計算方法研究 5. 現(xiàn)代設(shè)計流程及設(shè)計資源配置情況調(diào)研 6. 支持可信設(shè)計過程的動態(tài) WBS的建模方法和理論 、 基于元數(shù)據(jù)的編碼及規(guī)則控制方法 研究。 6. 提出可信設(shè)計過程的安全保障體系理論 。 4. 形成針對汽車、軌道交通等特 定 行業(yè)設(shè)計流程及設(shè)計資源配置的 研究報告 。 2. 調(diào)研并分析產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型的表示格式類型 、 標準 及其特征表示。 5. 針對產(chǎn)品功能和性能高效仿真優(yōu)化理論與方法的研究，其中的技術(shù)路線為： ? 采用光滑單元理論，提高線性插值單元的計算精度，實現(xiàn)低階單元網(wǎng)格的自適應(yīng)分割，提升數(shù)據(jù)模型的網(wǎng)格生成質(zhì)量和生成速度。 4. 針對產(chǎn)品設(shè)計流程可信保障機理的研究，其中的技術(shù)路線為： ? 采用基于 WBS 的流程建模方法，并內(nèi)嵌元數(shù)據(jù)規(guī)則管理器，實現(xiàn)流程約束、規(guī)則約束和資源約束。我們將采用 最弱前置條件和函數(shù)式語言解釋 等方法 ， 設(shè)計一個新的更低層次的內(nèi)存模型。 3. 針對產(chǎn)品設(shè)計軟件系統(tǒng)的程序代碼可驗證性理論的研究，其中的技術(shù)路線為： ? 分析產(chǎn)品設(shè)計軟件算法的 領(lǐng)域特征，兼顧可驗證的需求， 設(shè)計 算法 規(guī)范說明語言。 ? 采用數(shù)據(jù)模型特征的提取方法，通過探索異構(gòu)環(huán)境下各種特征的語義表示方法，確保特征在整個設(shè)計流程的一致性表述。 ? 針對汽車和重大制造裝備等產(chǎn)品的設(shè)計全生命周期，分析產(chǎn)品各種數(shù)據(jù)表示及其關(guān)聯(lián)關(guān)系，研究各種數(shù)據(jù) 的異構(gòu)和同構(gòu)屬性，形成設(shè)計全生命周期的產(chǎn)品數(shù)據(jù)誤差統(tǒng)一表示理論和方法。在進行共性基礎(chǔ)研究的同時，從頂層著手現(xiàn)代設(shè)計大型應(yīng)用軟件平臺與系統(tǒng)的設(shè)計與研發(fā)，因為這個平臺是單元設(shè)計行為和設(shè)計過程可信性研究的集成試驗床，不盡早拿出這個平臺，各關(guān)鍵技術(shù)的測試與試運行就難以進行。根據(jù)目前的工作基礎(chǔ)、未來五年的研究目標大致可分為以下三部分，具體敘述如下。 并行仿真模擬計算得到的大規(guī)模數(shù)據(jù)，通過有效的可視化顯示，可以更有效地對產(chǎn)品設(shè)計功能性能進行分析驗證，本項目將研究基于特征分析的高質(zhì)量大規(guī)模數(shù)據(jù)可視化算法，研究面向多核、分布式 集群、 GPU、 GPU 集群以及網(wǎng)格環(huán)境的大規(guī)模仿真數(shù)據(jù)并行可視化算法。同時將研究產(chǎn)品迭代設(shè)計過程中的需求一致性問題，解決設(shè)計系統(tǒng)過程中的功能需求的迷路問題，解決產(chǎn)品設(shè)計和驗證的信息孤島問題， 本項目將研究產(chǎn)品設(shè)計中的數(shù)據(jù)安全問題等。 支持產(chǎn)品全生命周期的交互設(shè)計系統(tǒng)的可驗證理論 產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)的程序代碼可驗證理論 研究產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型中幾何算法和幾何操作的程序自動驗證方法，研究產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)構(gòu)件及其組裝的程序健壯性和可靠性。將進一步研究各多層次模型之間的精度度量理論和策略。研究從單元幾何運算到高層次特征幾何運算的誤差傳播機制，設(shè)法統(tǒng)一同一階段的不同單元幾何運算的誤差精度控制方法，設(shè)法統(tǒng)一不同階段的單元幾何運算的誤差精度控制方法。 系的表達； （ 12）建立多模態(tài)、 高維、 異構(gòu)媒體 數(shù)據(jù) 的特征提取和 描述 方法。 年度 研究內(nèi)容 預(yù)期目標 （ 13）研究全局和局部特征的本 征屬性分析方法，實現(xiàn)流形嵌入和降維； ? （ 14）利用 各層次特征間的關(guān)系，研究高維特征在應(yīng)用中的降維處理； （ 15） 研究用戶標注、評價和訪問等交互屬性信息獲取方法 ； （ 16） 研究媒體對象間的鏈接等上下文信息的獲取與表示 ； ? （ 17） 研究高維、動態(tài)跨媒體多模態(tài)特征的融合機制； （ 18）研究數(shù)字媒體理解算法的性能測試、分析比較和可視化展現(xiàn)手段； （ 19）對比分析測試結(jié)果，改進數(shù)字媒體理解算法測試驗證平臺； （ 20）進行超分辨率視頻圖像復(fù)原與增強、自適應(yīng)視頻監(jiān)控目標分類與識別等算法的研究； ? （ 21）進行電視節(jié)目的結(jié)構(gòu)分 析、語義分析技術(shù)的研究 。 承擔(dān)單位 ：中國科學(xué)院電子學(xué)研究所、復(fù)旦大學(xué) 課題負責(zé)人 ：丁赤飆 經(jīng)費比例 ： % 四、年度計劃 年度 研究內(nèi)容 預(yù)期目標 第 一 年 （ 1）搭建具有國際領(lǐng)先水平的整體動物雙光子激光 成像系統(tǒng)； （ 2）研究整體動物初級視覺皮層對多種基本視覺特征的功能組織模式； （ 3）研究初級視覺皮層多種功能圖之間的空間組織模式； （ 4） 研究圖像的層次化表示 ， 不同層次特征融合機制 ； （ 5） 研究圖像層次化語義標注 ； （ 6） 研究基于整體感知的物體識別模型 ； （ 7）研究描述多義性對象的多義信息的表示方法； （ 8）提出描述多義性對象內(nèi)在結(jié)構(gòu)的建模方法； （ 9）研究多種媒體的多層次特征表示體系； （ 10）研究辨識能力更強、適應(yīng)性更好的新的底層特征和中層特征提取算子； （ 11）研究不同尺度下特征提取算子的表現(xiàn)能力，發(fā) 展新的多尺度不變算子； （ 12） 研究多模態(tài)特征集的組成； （ 13）提出多模態(tài)特征顯著性分析方法 ； （ 14）研究多模態(tài)特征集稀疏性的學(xué)（ 1） 完成調(diào)試雙光子成像系統(tǒng)的硬件與配套軟件 ； （ 2） 獲得在同 一初級視覺皮層的多種功能圖； （ 3）提出多種功能圖的空間分布理論； （ 4） 建立圖像層次化表示模型，建立層次化特征融合模型 ； （ 5） 構(gòu)建圖像語義數(shù)據(jù)庫 ； （ 6）提出基于整體感知的物體識別方法 ； （ 7）提出能夠描述多義性對象的多義信息的表示方法； （ 8）建立保持多義性對象內(nèi)在結(jié)構(gòu)的建模方法； （ 9）建立視頻、圖像、文本等媒體的多層次特征表示； （ 10）獲得特征提取的最佳尺度，構(gòu)造新的底層特征和中層特征算子； （ 11）建立魯棒、有效的多模態(tài)特征提取與表示方法； （ 12） 針對多模態(tài)數(shù)據(jù)的稀疏性與相關(guān)性，建立交叉聯(lián)合 的特征表示空間； （ 13）研制媒體數(shù)據(jù)庫原型框架系統(tǒng)； （ 14）完成數(shù)字媒體理解算法測試年度 研究內(nèi)容 預(yù)期目標 習(xí)方法 ； （ 15）研究多模態(tài)特征集的關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)和表達 ； （ 16）研究數(shù)字媒體理解算法測試驗證平臺的需求、進行系統(tǒng)框架設(shè)計； （ 17）研究媒體數(shù)據(jù)庫的建設(shè)方案，定義接口； （ 18）開展智能視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)互動電視搜索應(yīng)用的需求，明確存在的關(guān)鍵技術(shù)問題 ； （ 19）研究智能視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)互動電視搜索應(yīng)用示范的系統(tǒng)框架設(shè)計。 研究內(nèi)容： （ 1）基于上下文信息的多模態(tài)特征融合 借鑒高層語義的指導(dǎo)性，充分利用媒體數(shù)據(jù)所在媒介環(huán)境的上下文信息，即可能存在的語義相關(guān)性或互補性，通過協(xié)作學(xué)習(xí)方法來 挖掘各種模態(tài)特征所表達的共有與特有信息，以此建立魯棒的多模態(tài)聯(lián)合特征表示或聯(lián)合空間。 承擔(dān)單位 ：南京大學(xué)、浙江大學(xué) 課題負責(zé)人 ：周志華 經(jīng)費比例 ： % 課題 多模態(tài)高維異構(gòu)數(shù)據(jù)的特征提取與描述方法 預(yù)期目標： 研究符合媒體對象特性的全局和局部特征提取方法，挖掘 多模態(tài)異構(gòu)高維特征的內(nèi)在規(guī)律，形成上下文關(guān)聯(lián)的多模態(tài)高維異構(gòu)數(shù)據(jù)描述模型，建立符合認知機理的多模態(tài)高維異構(gòu)數(shù)據(jù)的特征提取與描述的理論和方法。 （ 2）整體性感知計算模型 研究整體性感知的計算模型和理論，包括基于不同層次表示基礎(chǔ)上的感知理解模型和基于多層次融合的整體感知模型，建立整體性感知理論框架和計算平臺。因此，本項目的六個課題既相對獨立、又相互支持，構(gòu)成了完整的研究體系，有利于加快研究工作的進展。 最后， 建立算法測試驗證平臺和面向重大應(yīng)用需求的示范系統(tǒng) ，對理論模型和算法進行驗證，促進理論和算法的 完善 。數(shù)字媒體理解中認知 機理 、特征表達 、計算模型、 學(xué)習(xí) 算法 等理論問題需要針對具體應(yīng)用需求特點進行 深化 ， 并在應(yīng)用中進行驗證 。從而形成融合機制和學(xué)習(xí)算法的有機結(jié)合、相互適應(yīng)，突破制約媒體處理協(xié)同性和高效 性的技術(shù)瓶頸。從而形成認知機理與計算模型研究的雙向支持、相互借鑒，促進符合媒體理解層次性和整體性的理論框架的構(gòu)建。圍繞涉及安全穩(wěn)定的智能視頻監(jiān)控、惠及大眾的網(wǎng)絡(luò)互動電視開展應(yīng)用示范研究，提升我國數(shù)字媒體應(yīng)用的質(zhì)量，促進數(shù)字媒體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 主要研究內(nèi)容 包括 ： （ 1） 復(fù)雜 視覺刺激在視覺皮層的功能組織模式 （ 2）模擬皮層功能柱陣列的計算模型及其效能分析 （ 3） 基于整體性認知機理的計算模型 （ 4） 基于層次性描述的語義標注 針 對 媒體對象固有的多義性、多態(tài)性 這一關(guān)鍵科學(xué)問題，本項目將分析媒體數(shù)據(jù)多義性的形成機理，建立面向多義性對象的機器學(xué)習(xí)理論與方法；研究多模態(tài)異構(gòu)高維特征的內(nèi)在規(guī)律，形成上下文關(guān)聯(lián)的多模態(tài)高維異構(gòu)數(shù)據(jù)描述模型，建立多模態(tài)高維異構(gòu)數(shù)據(jù)的特征提取與描述的理論和方法。然而，如何充分有效地對多模態(tài)信息加以關(guān)聯(lián)利用，是一個尚未解決的難題。然而，媒體理解在整體性感知的計 算模型、語義融合與描述等方面研究不足，有待進一步加強。 關(guān)鍵科學(xué)問題之一：媒體認知具有的層次性、整體性 ── 如何符合媒體認知的特點？ Marr理論認為，人類認知可分為底層特征、幾何模型、語義描述等三層，具有鮮明的層次性。 因此 ，當(dāng)前是推進層次性與整體性 結(jié)合 研究的良好時機。若 在計算上 缺乏有效的協(xié)同機制，則難以充分利用媒體對象的多層和多態(tài)信息。 二、預(yù)期目標 總體目標 針對數(shù)字媒體應(yīng)用中面臨的媒體對象復(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 ， 研究視覺認知的層次性與整體性機制，提出媒體認知的層次化計算理論與模型， 構(gòu)建符合媒體理解層次性和整體性的理論框架 ；研究多義性對象的學(xué)習(xí)理論和方法、多模態(tài)高維異構(gòu)數(shù)據(jù)的特征提取與描述方法， 發(fā)展刻畫媒體對象多義性和多態(tài)性的表示體系 ；突破多模態(tài)特征融合、底層特征與高層語義的映射、跨媒體的層次 化語義分析 等共性關(guān)鍵技術(shù) ， 提出一批 魯棒、智能、快速的 新算法 。鍛煉出一批青年學(xué)術(shù)帶頭人，其中國家杰出青年科學(xué)基金獲得者、教育部“長江學(xué)者”特聘教授、中科院“百人計劃”入選者 3 人以上；培養(yǎng)一批優(yōu)秀的青年學(xué)術(shù)骨干，其中培養(yǎng)博士后和博士研究生 100 名以上，爭取獲得 1 篇 以上全國百篇優(yōu)秀博士 學(xué)位 論文。