《计算机网络技术》专业(专科)毕业设计选题参考
计算机网络技术专业毕业设计参考课题
课题
类型
序
号
参考题目
设计要求
网
站
建
设
类
1
XX学院计算机系网站;
设计一个B/S(浏览器/服务器)交互式动态网站。要求网站不要脱离数据库而独立存在,要体现出交互性,比如说要有用户注册、登录、不同的用户授予不同的权限、聊天室、留言板、论坛、搜索引擎等其中的几项内容,并能够在网络上发布。
2
XX精品课程宣传网站
3
XX公司或企事业单位的宣传网站。
4
XX学院学生档案管理网站
5
XX企业网上留言管理网站
6
XX学校网上查分网站
7
XX学校教育论坛网站
8
XX学校同学录管理网站
9
XX企业合同管理网站
网
络
管
理
类
10
网络视频直播系统研究与开发
应用网络连接技术及管理功能,开发设计、构建出技术先进、实用性强的网络连接系统、网络应用服务系统、网络管理系统。
11
XX学校DHCP服务器规划与实现
12
防火墙技术在XX企业网络中的应用
13
网络安全与数字签名技术
14
网络安全问题及对策
网
络
工
程
类
15
会议室无线局域网系统部署;
根据网络设备不同的特点设计出企业网、校园网的整体方案,设计出布线系统,网络系统及相应的施工图纸。
16
XX企业内部网接入设计
17
XX医院内部网络规划
18
XX学院校园网VPN规划与实现
19
XX学院校园网设计方案
计算机网络技术专业毕业设计规范
一、网络站建设类课题设计规范
1.用WIN-Server或Linux和Access/SQL2000为支撑。建WEB服务器,支持ASP(或JSPP、PH)脚本语言,构建动态页面设计技术的服务站点
2.课题开发阶段(分期)
①系统分析调查:主要与相关课程教师沟通、对相关课程体系结构了解、分析,明确教、学需求,制定开发目标和具体实施方案。
②系统设计:对系统的总体进行规划,配置相应的软硬件环境,对系统的目标和各成员的具体任务进行分工、协作,明确各阶段的具体任务。
③系统实施:具体包括系统环境的装配、各成员源程序的编写、调试、装配、测试等工作,系统的维护、升级服务等过程。
3.设计步骤:
阶段
步骤
要点
前
期
准
备
主题定位
制作网站首先要考虑网站的主题。好的网站不仅应该有美感、个性、创意,更要有质。网站的内容是最重要的因素,空洞的网站对人没有任何吸引力。网站、网页主题定位时要注意,网站的主题和名称一定要清楚明了,以避免盲目建设。
一、网站的题材
1、主题最好是你最有兴趣且最擅长的东西。2、主题一定要小而精。3、题材不要太滥或太高。4、体现自己的个性。
二、网站的名称
网站的名称很重要,网站的名字优略决定着网站是否容易被别人接受。它很大程度上也决定了整个网站的定位。一个好的名称必须有概括性、简短、有特色、容易记、更要符合自己网站的主题和风格
资料搜集
互连网的强大就是它丰富的资源,你可以在上面搜集尽可能多的资料,并根据一定规则进行整理。当然,仅仅有这些资料还不足以使你的网站与众不同,你还要需要精心设计一搜集一些互连网上没有的东西,也就是属于自己的东西。
资料搜集非常重要,它决定了做的网站是否有内容。就个人网站页言,针对喜欢的专题,可以到相关的网站上去浏览一下,并要求自己回答如下几个问题:1、它们是如何做的?
2、如何设计的?3、有什么优、缺点?4、如果是自己来做的话,你将会怎么做?5、是否能做的比他做的更好?6、这些网站或网页有哪些方面值得你去学习的?
设
计
阶
段
结构设计
把网站的内容和所要实现的功能列举出来,根据内容和功能列一个结构化的蓝图,要先考虑用户如何访问你的网站?
1) 网站结构设计其实也就是合理的设计网站的栏目和版块;
2) 对各个栏目进行更细的栏目规划。需要做的主要有设定栏目的名字、确定栏目所含页面内容与逻辑结构等;
3) 画出网站的结构图。并对主要栏目用表格的形式做以文字说明;
4) 确定导航的;
适宜的栏目是一个网站成功的关键。如果站点有许多内容和许多服务,但逻辑结构不合适,相对来说是无用的。如果用户不能很容易地发现信息,站点就失去了它的有效性。站点结构的关键点是对用户来说容易导航。用户不会去独自理解站点结构,他们也不必那样做。记住从用户的观点出发,他们进入站点,在站点在移动,尽力完成目标,然后离开。用户只要求按正确的方法得到他们需要的内容,他们不关心站点结构。因此,我们选择任何站点结构都应该是帮助用户导航并提高他们成功的可能性。
形象设计
网站的形象设计非常重要的,是否恰当合体,是否让人感到亲切,有美感,是否让人能够接近。形象设计包括:
1、设计网站的标志(LOGO)——网站设计一个标志(LOGO)。就如同商标一样,LOGO是站点特色和内涵的集中体现,是网站文化的浓缩,成功的网站标志让大家一看就能联想起你的站点。
2、设计网站的标准色彩——色彩是艺术表现的要素之一,它是光刺激眼睛再传导到大脑中枢而产生的一种感觉。而网站给人的第一印象来自视觉的冲击,确定网站的标准色彩是相当重要后的步。不同的色彩拾配产生不同的效果,并可能影响到访问者的情绪。
(1)色彩的表示:网页中的颜色通常采用6位16进抽的数值来表示,每两位代表一种颜色,从左到右依次表示红色、绿色和蓝色。
(2)色彩给人的感觉:红色:是一种激奋的色彩,给人以冲动、愤怒、热情和活力的感觉。绿色:介于冷暖两种色彩的中间,显得和睦、宁静、健康、安全。它和金黄,淡白搭配,可以产生优雅,舒适的气氛。橙色:也是一种激奋的色彩,具有轻快、欢欣、热烈、温馨和时尚的效果。黄色:充满快乐、希望、智慧和轻快,它也是最亮的一种颜色。
蓝色:是最具凉爽、清新、专业的色彩。它和白色混合,能体现柔顺、淡雅、浪温的气氛(像天空的色彩)。白色:经人以洁白、明快、纯真和干净的感觉。黑色:通常是深沉、神秘、寂静、悲哀和压抑的代表。灰色:具有中庸、平凡、温和、谦让、中立和高雅的感觉,它可以和任何一种颜色进行搭配。
(3的主色调:不同颜色以及不同颜色组合可以给人不同的感受,所以站点在配色的时候,首先应当依据站点的性质来选取站点主色调,以便让访问者首先在色彩的视觉效果上对站点、站点的公司或者站点所宣传的产品有一个较深的印象。
(4的色彩搭配:在网页设中,应该考虑许多方面的色彩搭配问题,如背景色、文字颜色、表格颜色、插图颜色等等之间的相互搭配,往往一个细节也会影响整个网页的色彩均衡。网页的色采搭配没有固定的模式与步骤,但是如果从整体到细节去搭配颜色,会使这项工作更轻松一些。
背景色;标题栏的颜色;导航条的颜色;文字的颜色;插图的颜色;
3、设计网站的标准字体——字体也是网页内涵的一种表现,合适的字体会让人感觉到美观亲切,会让人心里感觉舒适。但特效字体只能用图片的形式,因为很可能浏览者的PC里没有安装你的特别字体,否则辛苦设计制作将付之东流。
4、设计网站的宣传标语——宣传标语是网站的“心”,是网站的精神。必需用一句话甚至一个词来高度概括。可以采用夸张、求实、奇特、幽默等各种各样的方法去实现。
主页设计
首先应在草纸上画一个草图,我们可以尽可能地发挥我们的想象力,想象它的一种意境。我们可以多画几张。然后从中选择最佳的一个作为蓝本继续使用。
其他页面设计
其他页面设计时要注意以下几点:1、和首面保持相同的风格;2、要有返回主面的链接;
3、目录结构不要超过四层;
站点规划
站点是一系列文档的组合,这些文档之间通过各种链接关联起来,可能拥有相似的属性,也可能只是毫无意义的链接。用文件夹来保存文档的几点建议:1、按栏目内容建立子目录;2、每个主目录下都建立独立的images目录;3、目录层次不要太深;4、避免使用中文目录和注意大小写;5、尽量使用意义明确的目录名和文件名;
制
作
阶
段
定义站点
主页制作
主页是网站或网页的门槛,代表整个网站的风格、脸面,应该多花费更多的精力和时间来设计和制作。做网页的步骤:1、网页属性的设置;2、CSS样式的定义;3、表格设计;
4、填写内容;5、添加链接和交互;6、添加其他内容;
其他页面制作
方法和步骤和主页制作差不多
测
试
阶
段
测试
一、兼容性测试
二、链接测试
三、实地测试
上
传
发
布
申请域名空间
上传
宣传
运行维护
①站点设计:按课题要求确定站点结构;
②功能设计:根据课题确定站点中各页面的功能;
③界面设计:各页面的用户界面操作控制的设计;
④程序编写:程序控制语句的编写,页面制作,链接;
⑤集成测试:整个系统程序调试、试用;
⑥设计说明:编写操作程序说明书;
⑦编写毕业设计报告书;
⑧总结:对本次设计存在的问题、解决改进的设想、收获。
4.结题要求
①毕业设计报告:
②设计小组人员分工
③主页页面视图(中、英文对照)
④各栏目子面页面视图(中、英文对照)
⑤WEB平台搭建技术文档
⑥站点浏览实测
5.网络站建设类参考课题设计的功能要求
课题1——XX学院计算机系网站
功能:设计学院英文站点栏目,突出民族性、师范性,将此站点设计为一个对外宣传学院及进行民族文化交流、研究的窗口,让国外人士通过这一站点了解黔南,了解学院。站点主页视图布局设计制作:设计主页视图、并依设计制作主页,着重突现学院标志、建筑特色及地方民族风情。设计力求新颖、大方、色彩明快,具有民族风味。各栏目页面内容收集及制作英文页面:根据设计的英文栏目,收集整理相关资料并翻译为英文,制作相应的HTML页。作网站各页面间的链接测试、内容复查:对网站各页间的链接及内容进行核查,着重校对是否存在泄露国家机密,涉及国家安全以及有损民族文化的内容,确保所提供的WEB服务内容是符合国家有关互联网信息发布的相关管理条例的。
要求:
《湖南电大实验教学网站》是属于湖南电大教学处的一网站,对本网站的制作内容包括"实验室介绍"、"实验课程"、"教学信息"、"问题讨论"、"电脑软件"等主要板块。达到以下功能:通过对该网站的浏览查询可以了解湖南电大本学期开设的所有实验课程的具体内容、要求和安排,了解相关课程的教学、复习要求、对学习中的问题进行讨论、解答,另外对电脑爱好者提供常识性的知识和实验常用软件的下载。
课题2——XX精品课程宣传网站
功能:通过相关的网站建设相关技术实现以上课题的开发,实现相关在线教、学过程,综合检验毕业班学生相关课程的实践能力。要求集成文字,声音,视频等多种媒体
课题3——XX公司或企事业单位的宣传网站
功能:1、对用户使用这个网站的导航;2、对信息的正确分类(产品展示,在线订购,订单打印具有管理功能,用户注册,VIP服务,用户信息管理,产品使用信息反馈)与布暑。;3、对用户信息的注册管理与统计;4、对实时信息进行公告;5、网页设计布局合理,美感好;6、后台具有对信息的录入、修改、查询、删除、权限的正确设计功能。
课题4 ——XX学院学生档案管理网站
功能:为了使信工学院学生管理实现信息化、规范化管理,特开发以下功能管理网站:1、学生学籍档案资料管理;2、学生成绩档案管理;3、学生奖惩管理;4、后台具备数据输入、批量数据导入、修改、删除、查询、权限设置与管理等功能。
课题5 ——XX企业网上留言管理网站
功能:1、不用注册也可以发言,如果是注册用户则在留言中保留用户名;2、两种留言显示留言本式和讨论区式,并可进行固定设置;3、管理员可对留言进行添加、删除、修改等操作;4、留言可选心情图标;5、发帖人IP记录,管理员可查看;6、注册用户可以修改自己的留言;7、带计数器功能,可在留言板后台设置;8、图文编辑混排功能,强大的文本编辑器;9、可设定是否要经过认证才能显示留言;
课题6——XX学校学生成绩查分系统网站
功能:1、可对学生信息及权限进行管理;2、用户根据不同的权限可对学生成绩进行添加、删除、修改等操作;3、可对学生的成绩进行各种查询(精确、模糊、组合);4、可对学生成绩或学生信息等进行报表打印和统计功能;5、具有良好的帮助环境;
课题7——XX学校教育论坛管理网站
功能:1、可对用户权限进行管理;2、可对论坛信息进行分类和管理;3、可对论坛信息进行各种查询;4、管理员可对留言进行添加、删除、修改等操作;5、留言可选心情图标;6、带计数器功能,可在留言板后台设置;7、能进行图文编辑混排功能;
课题8——XX学校同学录管理网站
功能:1、超级用户管理(用户添加、删除、密码设置与修改);2、添加单个同学;3、可批量添加同学;4、可实现精确及模糊查询;
课题9——XX企业合同管理网站
功能:1、对用户使用这个网站的导航;2、对企业合同进行正确分类;3、用户能对合同进行相应的基本操作主要是查询;4、能根据用户的权限让用户对全同进行相应的查阅;5、对用户信息的注册管理与统计;6、能对企业进行宣传与包装 ;7、网页设计布局合理,美感好;8、后台具有对信息的录入、修改、查询、删除、权限的正确设计功能。
二、网络管理类课题设计规范
要求:根据网络设备不同的特点设计出网络管理整体方案,设计出布线系统,网络系统及相应的施工图纸。
课题10——网络视频直播系统研究与开发
设计任务:开发出适合于局域网环境的网络视频直播系统
设备软件要求:1)硬件:服务器1台(含视频采集卡),电视接收器1个,DV摄像头1个,工作站1台(含网卡);微机若干台(自备);2)软件:Windows 2000,Windows XP,VC++或VB开发环境。
人员要求:熟悉VB开发环境;对网络流媒体技术研究感兴趣。
设计内容:1、采用流媒体技术,对网络带宽适应性高;2、提供丰富的节目采集、压缩制作和编辑功能;3、在现有网络状况下,可有效支持多个用户(如≥5)的并发访问需求;4、强大的扩充能力,可同时支持任意多路信号的直播;5、服务器端进行实时编码压缩,客户端进行实时解码、实时播放,充分保证最短的时延;6、无人值守,多频道自动直播:支持视音频流的自动采集压缩及网络直播,完全实现无人值守;7、同时支持直播和录播,同时支持Real/Windows Media格式文件的直播;8、自由的参数设置:可以灵活设置多种直播参数;9、强大的直播管理功能:可以进行系统管理、直播管理、用户管理、系统状态监控、视音频节目管理、网络管理等;10、支持收看权限的管理,可以允许或限制指定客户端进行节目收看。
课题11——XX学校DHCP服务器规划与实现
设计任务:1、搜集用户需求;2、需求分析;3、全面深入地设计XX学校拓扑结构;4、全面规划XX学校综合布线系统(画出XX企业平面分布图);5、全面规划XX学校网络服务器需求(DNS、web、dhcp、电邮(sendmail)、FTP服务器的设计全面、功能实现);6、全面规划XX学校网络接入;7、服务器的优化管理;8、全面规划XX学校网络安全措施;9、总结。
设计要求:1、根据要求,作出XX学校网络全面的工作,包括拓扑结构、综合布线、服务器设置、网络接入、网络安全设置等问题;2、综合企业intranet,内部采用C/S结构,明确VPN运用范围。
课题12——防火墙技术在XX企业网络中的应用
设计任务:1、搜集用户需求;2、需求分析;3、全面深入地设计XX企业拓扑结构;4、全面规划XX企业综合布线系统(画出XX企业平面分布图);5、全面规划XX企业网络防火墙技术的设计全面、功能实现。(作为设计重点);6、全面规划XX企业网络接入;7、全面规划XX企业网络安全措施;8、总结。
设计要求:1、根据要求,作出XX企业网络全面的工作,包括拓扑结构、综合布线、服务器设置、网络接入、网络安全设置等问题;2、综合企业intranet,内部采用C/S结构,明确VPN运用范围。
课题13——网络安全与数字签名技术
设计任务:1、公钥加密;2、Hash函数;3、DSS和RSA签名;4、数字签名的发展方向;
设计内容:1、SSL(安全套接层)协议;2、数字签名技术;3、数据加密技术;4、访问控制与目录管理;5、Hash算法
课题14——网络安全问题及对策
设计任务:1、拒绝服务攻击(Denial of Service);2、分布式拒绝服务(DDos)攻击;3、电子邮件的攻击;4、缓冲区溢出攻击;5、网络监听攻击技术;6、IP欺骗攻击;7、Linux下的安全策略;8、Windows下的安全策略。
三、网络工程类课题设计规范
要求:根据网络设备不同的特点设计出网络整体方案,设计出布线系统,网络系统及相应的施工图纸。
课题15——会议室无线局域网系统部署
设计任务:开发出适合于会议室的无线局域网系统
设备要求:服务器1台,无线接入点1个,USB无线卡、PCMCIA无线卡若干个;微机若干台(自备),交换机或集线器1个。
设计要求:1、采用Infrastructure模式(带有无线接入点,如上图);2、提供适合于会议室的无线局域网系统;3、无线局域网的安全问题的解决办法。
课题16——XX企业内部网接入设计
设计任务:1、搜集用户信息;2、需求分析;3、接入方法分析和比较;4、接入选择;5、网络接入安装;6、网络管理;7、网络综合调试;8、总结;
设计要求:1、根据企业要求,分析比较,作出网络接入的最优选择;2、综合企业intranet,内部采用C/S结构。
.课题17——XX医院内部网络规划
设计任务:1、搜集用户需求;2、需求分析;3、全面深入地设计医院拓扑结构;4、全面规划医院综合布线系统(画出医院平面分布图);5、全面规划医院企业网络服务器需求;6、全面规划医院网络接入;7、全面规划医院网络安全措施;8、总结
设计要求:1、根据企业要求,作出医院网络全面的工作,包括拓扑结构、综合布线、服务器设置、网络接入、网络安全设置等问题;2、综合企业intranet,内部采用C/S结构,明确学院VPN运用范围。
课题18——XX学院校园网VPN规划与实现
设计任务:1.搜集用户VPN需求;2.需求分析;3.深入企业分析学院VPN的运用;4.分析学院内外VPN安全策略;5.全面进行学院VPN规划和设计,并实施安装;6.网络综合调试;7.总结
设计要求:1.根据企业要求,分析比较,作出最优VPN设计方案;2.综合企业intranet,内部采用C/S结构,明确学院VPN运用范围。
课题19——XX学院校园网设计方案(摸版)
论文摘要:本文以校园网建设需求为依据进行规划和设计,整个设计体现了技术的成熟性和设备的稳定性。本文将校园网的构建和应用作为核心,以硬件设备的配置作为基础,突出校园网的应用规划和管理设置。经过实际实施和应用,证明本方案是科学的和合理的。
规划和设计共分三章:
第一章介绍校园网的系统构成,包括:校园网产生的时代背景、校园网系统集成的体系结构以及成熟的校园网组网技术。本章重点介绍:层次化模型设计技术、虚拟局域网、三层交换技术、综合布线技术、intranet技术和网络安全技术。
第二章分析用户需求和系统设计原则。
第三章对系统进行详细设计,包括:校园网络拓扑、综合布线要求、网络硬件设备、客户站和服务器、数据库管理系统、综合应用规划、VLAN划分、IP地址分配和DHCP设置、网关(防火墙)配置、防病毒软件、与广域网连接等。
论文关键词:综合布线、服务器、VLAN、网络管理、网络安全
论文内容:目录
第一章 系统概述 5
§1.1 校园网产生的时代背景
§1.2 校园网的系统构成
1.2.1 网络平台
1.2.2 传输平台
1.2.3 系统平台
1.2.4 信息平台
1.2.5 系统管理
1.2.6 系统安全
§1.3 当前流行的校园网组建技术
1.3.1 层次化模型设计技术
1.3.2 虚拟局域网
1.3.3 第三层交换技术
1.3.4 综合布线技术
1.3.5 Intranet
1.3.6 网络安全技术
第二章 需求分析和系统设计原则
§2.1 用户需求
2.1.1 学校基本情况
2.1.2 网络需求
2.1.3 管理需求
2.1.4 应用需求
§2.2 系统设计原则
2.2.1 设计目标
2.2.2 建设原则
2.2.3 主要技术路线
2.2.4 方案设计原则
2.2.5 设备选型原则
第三章 系统组建方案
§3.1 方案综述
§3.2 网络拓扑图
§3.3 综合布线部分
§3.4 网络硬件设备
3.4.1 核心层交换机
3.4.2 分布层交换机
3.4.3 接入层交换机
§3.5 客户站和服务器
3.5.1 客户机
3.5.2 服务器
3.5.3 操作系统
§3.6 数据库管理系统
§3.7 校园网综合应用规划
3.7.1 教务管理系统
3.7.2 行政管理系统
3.7.3 计费和用户管理系统
3.7.4 网络过滤软件
3.7.5 在线备课和教育资源库
3.7.6 全面的校园网应用
§3.8 网络配置和管理
3.8.1 综合配置和管理
3.8.2 VLAN划分
3.8.3 IP地址分配和DHCP设置
3.8.4 交换机配置和管理
§3.9 网络安全配置
3.9.1 网关防火墙
3.9.2 防病毒软件
§3.10 与广域网连接
第四章 设计总结
参考文献
附录1:设备线材清单表
附录2:480T交换机配置文件
第一章 系统概述
§1.1 校园网产生的时代背景
上世纪末以来的近二十年,科学技术的发展一日千里。计算机网络技术的发展和成熟,带动了各个行业革命性的变革。在此基础上产生的信息产业革命,为我们提供了比前人更无比丰富多样的信息资源。网络技术和信息技术,影响到社会和生活的每一个角落,同时也对教育界造成了巨大的冲击。教育的功能和目标、教学的方法和模式也跟着在发生深刻的变化。
地球在缩小,教室在扩大,原来以教室和教师为中心的教学模式已经不能适应现代化教育和教学的需要。教育已经冲破了学校的围场,教学过程不只是局限在教室里面,校园网络把教师与学生,教室与教室,学校与学校,方便地联系在一起。因此,研究如何建设和利用计算机网络技术来进行新时期的教学和学习已经显得非常迫切。
为了适应社会发展和广大教育者的巨大需求,只靠传统的办学模式和手段是难以实现的。在教学过程中利用计算机网络技术和多媒体现代信息技术,将会大大改变传统的教育思想观念、教育内容、教学方法和教学组织形式。它使得全社会各种各样的教学资源充分地、广泛地共享,而不是仅仅只局限于某个教师或某所学校。同时,现代远程教育由于运用了现代信息技术,具有开放性、多样性和容量大、范围广等特点。与其它教育形式相比,它可以更好地运用现有的教育资源,并能使受教育者在学习上摆脱时间和空间的限制,有利于更大范围地进行常规教学,发展职业教育,高等教育和继续教育,有利于促进学校之间的合作办学,是符合中国国情的发展教育的极具潜力的一种新型教育模式。
网络是信息的高速公路。建立校园网络,实现电子化教育,已经是跨世纪的教育工作者所面临的重大挑战。展望二十一世纪,校园网络将深入到每一所学校,每一个家庭。离开了网络支持的学校将是不可思议的。利用网络资源和网络进行教与学是现代化教育模式最基本、最起码的要求。它将为实现新的教育观念、教育内容、教育方法和教育手段的转变,将教育质量提高到一个新的水平而奠定坚实的基础。
为什么一些大学的官网做的很差,原因有很多。
有一些大学的官网是没有外包的,都是由本校的老师和学生来设计和维护的。而这些老师和学生可能并不是专业的网站开发和维护人员,水平有限,也没有报酬,属于义务服务,所以也没有严格的考核,很多时候基本上就是套用一个模板,照抄的别的网站。
当然了,这些大学的学生平时也不怎么登录学校网站。所以网站设计的好坏,其实没有太大影响。
最后想说的是,重点大学的网站一般设计的还是可以的,真正很难看的,往往是三流院校的网站。
人工智能的统计研究体现在多个方面,这些方面不仅展示了统计方法在人工智能领域的重要性和应用广泛性,也揭示了统计与人工智能之间的紧密联系。以下是一些主要的体现方面:
描述统计和推断统计的应用:描述统计用于描述数据的特征和趋势,而推断统计则用于从样本数据推断总体数据的特征和趋势。在人工智能中,这两种统计方法被广泛应用于处理和分析大量的数据,帮助机器学习算法更好地理解和学习数据的内在规律。
论文统计与专利统计:通过对人工智能相关论文和专利的统计,可以反映AI技术和应用的发展趋势。例如,统计神经网络、计算机视觉、NLP等方向论文数量的增长,可以看出哪些子领域活跃且发展迅速。而统计AI相关专利的申请和授权数量,则可以反映AI技术创新与产业化的情况。
市场规模统计与融资统计:这些统计信息反映了资本市场对AI领域的热度与信心,以及AI技术在各个行业的应用和商业化程度。
劳动力统计:统计AI相关从业人员数量、薪资水平和职业机会,可以显示AI人才市场的供给与需求。这是判断一个技术领域发展活跃与主流的重要指标之一。
评估机器学习模型性能:统计学方法被用于评估机器学习模型的性能,包括模型的准确性、泛化能力等。通过对模型性能的统计和分析,可以优化模型结构,提升模型的表现。
数据预处理和清洗:在人工智能的应用中,数据的质量对模型的性能有着至关重要的影响。统计学方法提供了数据预处理和清洗的工具,帮助消除数据中的噪声和异常值,提高数据的质量和一致性。
总的来说,人工智能的统计研究体现在对数据的描述、推断、处理、分析以及模型性能评估等多个方面,这些都极大地推动了人工智能技术的发展和应用。随着大数据时代的到来,统计在人工智能中的作用将越来越重要,为人工智能的进一步发展提供强大的支持。
过去,神经网络架构大部分都是由人类研究者手动开发的,这个过程非常耗时且容易出错。神经架构自动搜索(NAS)技术解放了人类工作,也让模型效率有了提升。在大规模图像分类问题上,自动算出的模型已经超越了人类设计的模型。
近日,斯坦福大学李飞飞组的研究者提出了 Auto-DeepLab,其在图像语义分割问题上超越了很多业内最佳模型,甚至可以在未经过预训练的情况下达到预训练模型的表现。Auto-DeepLab 开发出与分层架构搜索空间完全匹配的离散架构的连续松弛,显著提高架构搜索的效率,降低算力需求。
深度神经网络已经在很多人工智能任务上取得了成功,包括图像识别、语音识别、机器翻译等。虽然更好的优化器 [36] 和归一化技术 [32, 79] 在其中起了重要作用,但很多进步要归功于神经网络架构的设计。在计算机视觉中,这适用于图像分类和密集图像预测。
表 1:本研究提出的模型 Auto-DeepLab 和其它双层 CNN 架构的对比。主要区别有:(1) Auto-DeepLab 直接搜索用于语义分割的 CNN 架构;(2) Auto-DeepLab 搜索网络级架构和单元级架构;(3) Auto-DeepLab 的高效搜索在一个 P100 GPU 上仅需 3 天。
最近,在 AutoML 和 AI 民主化的影响下,人们对自动化设计神经网络架构产生了极大兴趣,自动化设计神经网络无需严重依赖专家经验和知识。更重要的是,去年神经架构搜索(NAS)成功找到了在大规模图像分类任务上超越人类设计架构的网络架构 [92, 47, 61]。
图像分类对 NAS 来说是一个很好的起点,因为它是最基础且研究最深入的高级识别任务。此外,该研究领域存在具有规模相对较小的基准数据集(如 CIFAR-10),从而减少了计算量并加快了训练速度。然而,图像分类不应该是 NAS 的终点,现下的成功表明它可以扩展至要求更高的领域。在本文中,作者研究了用于语义图像分割的神经架构搜索。这是一项重要的计算机视觉任务,它为输入图像的每个像素分配标签,如「人」或「自行车」。
简单地移植图像分类的方法不足以进行语义分割。在图像分类中,NAS 通常使用从低分辨率图像到高分辨率图像的迁移学习 [92],而语义分割的最佳架构必须在高分辨率图像上运行。这表明,本研究需要:(1) 更松弛、更通用的搜索空间,以捕捉更高分辨率导致的架构变体;(2) 更高效的架构搜索技术,因为高分辨率需要的计算量更大。
作者注意到,现代 CNN 设计通常遵循两级分层结构,其中外层网络控制空间分辨率的变化,内层单元级架构管理特定的分层计算。目前关于 NAS 的绝大多数研究都遵循这个两级分层设计,但只自动化搜索内层网络,而手动设计外层网络。这种有限的搜索空间对密集图像预测来说是一个问题,密集图像预测对空间分辨率变化很敏感。因此在本研究中,作者提出了一种格子状的网络级搜索空间,该搜索空间可以增强 [92] 首次提出的常用单元级搜索空间,以形成分层架构搜索空间。本研究的目标是联合学习可重复单元结构和网络结构的良好组合,用于语义图像分割。
就架构搜索方法而言,强化学习和进化算法往往是计算密集型的——即便在低分辨率数据集 CIFAR-10 上,因此它们不太适合语义图像分割任务。受 NAS 可微分公式 [68, 49] 的启发,本研究开发出与分层架构搜索空间完全匹配的离散架构的连续松弛。分层架构搜索通过随机梯度下降实施。当搜索终止时,最好的单元架构会被贪婪解码,而最好的网络架构会通过维特比算法得到有效解码。作者在从 Cityscapes 数据集中裁剪的 321×321 图像上直接搜索架构。搜索非常高效,在一个 P100 GPU 上仅需 3 天。
作者在多个语义分割基准数据集上进行了实验,包括 Cityscapes、PASCAL VOC 2012 和 ADE20K。在未经 ImageNet 预训练的情况下,最佳 Auto-DeepLab 模型在 Cityscapes 测试集上的结果超过 FRRN-B 8.6%,超过 GridNet 10.9%。在利用 Cityscapes 粗糙标注数据的实验中,Auto-DeepLab 与一些经过 ImageNet 预训练的当前最优模型的性能相近。值得注意的是,本研究的最佳模型(未经过预训练)与 DeepLab v3+(有预训练)的表现相近,但在 MultiAdds 中前者的速度是后者的 2.23 倍。另外,Auto-DeepLab 的轻量级模型性能仅比 DeepLab v3+ 低 1.2%,而参数量需求却少了 76.7%,在 MultiAdds 中的速度是 DeepLab v3+ 的 4.65 倍。在 PASCAL VOC 2012 和 ADE29K 上,Auto-DeepLab 最优模型在使用极少数据进行预训练的情况下,性能优于很多当前最优模型。
本论文主要贡献如下:
这是首次将 NAS 从图像分类任务扩展到密集图像预测任务的尝试之一。
该研究提出了一个网络级架构搜索空间,它增强和补充了已经得到深入研究的单元级架构搜索,并对网络级和单元级架构进行更具挑战性的联合搜索。
本研究提出了一种可微的连续,保证高效运行两级分层架构搜索,在一个 GPU 上仅需 3 天。
在未经 ImageNet 预训练的情况下,Auto-DeepLab 模型在 Cityscapes 数据集上的性能显著优于 FRRN-B 和 GridNet,同时也和 ImageNet 预训练当前最佳模型性能相当。在 PASCAL VOC 2012 和 ADE20K 数据集上,最好的 Auto-DeepLab 模型优于多个当前最优模型。
论文:Auto-DeepLab: Hierarchical Neural Architecture Search for Semantic Image Segmentation
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摘要:近期,在图像分类问题上神经架构搜索(NAS)确定的神经网络架构能力超越人类设计的网络。本论文将研究用于语义图像分割的 NAS,语义图像分割是将语义标签分配给图像中每个像素的重要计算机视觉任务。现有的研究通常关注搜索可重复的单元结构,对控制空间分辨率变化的外部网络结构进行人工设计。这种做法简化了搜索空间,但对于具备大量网络级架构变体的密集图像预测而言,该方法带来的问题很多。因此,该研究提出在搜索单元结构之外还要搜索网络级架构,从而形成一个分层架构搜索空间。本研究提出一种包含多种流行网络设计的网络级搜索空间,并提出一个公式来进行基于梯度的高效架构搜索(在 Cityscapes 图像上使用 1 个 P100 GPU 仅需 3 天)。本研究展示了该方法在较难的 Cityscapes、PASCAL VOC 2012 和 ADE20K 数据集上的效果。在不经任何 ImageNet 预训练的情况下,本研究提出的专用于语义图像分割的架构获得了当前最优性能。
这部分首先介绍了精确匹配上述分层架构搜索的离散架构的连续松弛,然后讨论了如何通过优化执行架构搜索,以及如何在搜索终止后解码离散架构。
4.2 优化
连续松弛的作用在于控制不同隐藏状态之间连接强度的标量现在也是可微计算图的一部分。因此可以使用梯度下降对其进行高效优化。作者采用了 [49] 中的一阶近似,将训练数据分割成两个单独的数据集 trainA 和 trainB。优化在以下二者之间交替进行:
1. 用 ∇_w L_trainA(w, α, β) 更新网络权重 w;
2. 用 ∇_(α,β) L_trainB(w, α, β) 更新架构 α, β。
其中损失函数 L 是在语义分割小批量上计算的交叉熵。
4.3 解码离散架构
单元架构
和 [49] 一样,本研究首先保留每个构造块的两个最强前任者(predecessor),然后使用 argmax 函数选择最可能的 operator,从而解码离散单元架构。
网络架构
公式 7 本质上表明图 1 中每个蓝色节点处的「outgoing 概率」的总和为 1。事实上,β 可被理解为不同「时间步」(层数)中不同「状态」(空间分辨率)之间的「transition 概率」。本研究的目标是从头开始找到具备「最大概率」的的路径。在实现中,作者可以使用经典维特比算法高效解码该路径。
图 1:左图是 L = 12 时的网络级搜索空间。灰色节点表示固定的「stem」层,沿着蓝色节点形成的路径表示候选网络级架构。右图展示了搜索过程中,每个单元是一个密集连接的结构。
图 3:使用本研究提出的分层神经架构搜索方法找到的最优网络架构和单元架构。灰色虚线箭头表示每个节点处具备最大 β 值的连接。atr 指空洞卷积(atrous convolution),sep 指深度可分离卷积(depthwise-separable convolution)。
图 4:在 10 次随机试验中,40 个 epoch 中架构搜索优化的验证准确率。
表 2:不同 Auto-DeepLab 模型变体在 Cityscapes 验证集上的结果。F:控制模型容量的 filter multiplier。所有 Auto-DeepLab 模型都是从头开始训练,且在推断过程中使用单尺度输入。
表 3:Cityscapes 验证集结果。研究采用不同的训练迭代次数(50 万、100 万与 150 万次迭代)和 SDP(Scheduled Drop Path)方法进行实验。所有模型都是从头训练的。
表 4:模型在推断过程中使用多尺度输入时在 Cityscapes 测试集上的结果。ImageNet:在 ImageNet 上预训练的模型。Coarse:利用粗糙注释的模型。
表 5:PASCAL VOC 2012 验证集结果。本研究采用多尺度推理(MS,multi-scale inference)和 COCO 预训练检查点(COCO)进行实验。在未经任何预训练的情况下,本研究提出的最佳模型(Auto-DeepLab-L)超越了 DropBlock 20.36%。所有的模型都没有使用 ImageNet 图像做预训练。
表 6:PASCAL VOC 2012 测试集结果。本研究提出的 AutoDeepLab-L 取得了可与众多在 ImageNet 和 COCO 数据集上预训练的顶级模型相媲美的结果。
表 7:ADE20K 验证集结果。在推断过程中使用多尺度输入。† 表示结果分别是从他们最新的模型 zoo 网站获得的。ImageNet:在 ImageNet 上预训练的模型。Avg:mIOU 和像素准确率的均值。
图 5:在 Cityscapes 验证集上的可视化结果。最后一行展示了本研究提出方法的故障模式,模型将一些较难的语义类别混淆了,如人和骑车的人。
图 6:在 ADE20K 验证集上的可视化结果。最后一行展示了本研究提出方法的故障模式,模型无法分割非常细粒度的对象(如椅子腿),且将较难的语义类别混淆了(如地板和地毯)。
真正的书法,犹如美女,即使是懂行的人,也有不同看法的。丑与不丑,都是书法。
有一些打着书法的名义的黑字,只能叫字,以字论之,都是奇丑无比,谁看上去,都认为是丑字,是真丑?丑书就是这么叫出来的。
对书法的认知是有误差的,外行说丑,内行说美;有人说丑,有人说美;当代说丑,后人说美。比如郑板桥的书法,比如当代书法家王镛的书法。
冒充书法,折磨书法,祸害书法。不值得一提。
想探索书法的方向,多多少少还能原谅,人家在探索过程中,万一成功了呢?哈哈
金诗元
2021.01.23于宝灵书斋