無綫傳感網中低能耗近似計算方法 9787308152075 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

程思瑤 著

圖書標籤:

• 無綫傳感網
• 近似計算
• 低功耗
• 傳感器網絡
• 節能
• 計算方法
• 嵌入式係統
• 物聯網
• 優化算法
• 並行計算

店鋪： 韻讀圖書專營店

齣版社： 浙江大學齣版社

ISBN：9787308152075

商品編碼：29760312163

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2016-11-01

圖書基本信息
圖書名稱	無綫傳感網中低能耗近似計算方法	作者	程思瑤
定價	65.00元	齣版社	浙江大學齣版社
ISBN	9787308152075	齣版日期	2016-11-01
字數		頁碼
版次	1	裝幀	平裝-膠訂
開本	16開	商品重量	0.4Kg

內容簡介

作者簡介

目錄

編輯推薦

該書係統地對傳感網中分布式近似計算方法進行瞭深入探索，率先開展瞭海量感知數據(ε,δ)-*近似計算、地理位置敏感的極值點計算、物理世界的O(ε)近似計算等幾項全新研究。目前，該書所介紹的成果已被引用逾百次，並獲得外同行專傢的廣泛好評。

文摘

序言

探索無綫傳感網絡低功耗下的高效計算奧秘 無綫傳感網絡（WSNs）作為一種新興的分布式信息采集和處理技術，憑藉其廣泛的應用前景，正深刻地改變著我們的生活方式和工作模式。從環境監測、智能傢居到工業自動化、醫療保健，WSNs的身影無處不在。然而，與強大的功能相伴而生的，是其固有的資源受限性，其中能源的匱乏尤其成為製約WSNs發展和應用的關鍵瓶頸。傳感器節點通常體積小巧，電池壽命有限，無法頻繁充電或更換電池。因此，如何在低功耗的前提下，實現高效、準確的信息采集、傳輸和處理，成為WSNs領域亟待解決的重大挑戰。 傳統的計算方法往往側重於精度和性能，對於資源受限的WSNs來說，這些方法往往顯得過於“奢侈”。直接將通用計算的思路移植到WSNs，必然導緻節點能量的快速消耗，從而嚴重縮短網絡壽命。因此，研究者們亟需探索一套全新的計算範式，能夠充分利用WSNs的獨特優勢，並有效規避其劣勢。這套範式不僅要考慮計算的效率，更要將“低能耗”作為核心設計理念貫穿始終。 低能耗近似計算：在精度與能效間的智慧平衡 “低能耗近似計算”應運而生，它並非簡單地犧牲精度來換取能耗的降低，而是深入理解WSNs的運行機製和應用場景，在滿足實際需求的前提下，尋求一種更具經濟性的計算策略。這種策略的核心在於認識到，在許多WSNs的應用中，對計算結果的絕對精確性要求並不高，甚至允許一定程度的誤差。例如，在監測環境溫度時，幾毫度的溫度差異對整體趨勢的判斷影響不大；在識彆特定活動時，識彆的準確率達到80%以上可能就足以滿足需求。 低能耗近似計算方法的齣現，正是基於對這種“容忍誤差”的深刻洞察。它旨在設計並實現一係列能夠以更低的計算復雜度、更少的計算資源、更短的運行時間來獲得“足夠好”的計算結果的算法和技術。這裏的“足夠好”，指的是在滿足特定應用場景的精度要求的前提下，能夠顯著降低能量消耗。這種方法的精髓在於，它是一種“智慧的妥協”，而非盲目的精度犧牲。 方法論的探索：多維度聚焦與優化 要實現低能耗近似計算，需要從多個維度進行深入的研究和設計。以下將從幾個關鍵的方麵展開探討： 數據采集的近似化： 在數據采集源頭，就可以引入近似的思想。例如，采用低精度傳感器、周期性采樣而非連續采樣、以及利用感知數據的相關性進行預測性采樣。這些方法能夠直接減少需要采集的數據量，從而降低數據傳輸和處理的能耗。 數據壓縮與編碼的優化： 即使采集瞭數據，也需要高效地將其傳輸到匯聚節點或雲端。低能耗近似計算關注於發展更輕量級的、能夠適應WSNs數據特性的壓縮和編碼技術。這些技術可以在保證一定信息量的同時，最大程度地減少傳輸的數據比特數，從而顯著降低通信能耗。例如，一些近似變換域的編碼方法，能夠有效地去除數據中的冗餘信息，達到事半功倍的效果。 分布式近似聚閤： 在WSNs中，信息往往需要經過多跳傳輸和多次聚閤纔能到達目的地。傳統的精確聚閤方法需要精確的數值計算，能耗較高。低能耗近似計算則傾嚮於采用近似聚閤技術，如基於哈希的聚閤、隨機采樣聚閤、或基於概率模型的聚閤。這些方法能夠在一定程度上犧牲聚閤的精確性，但能大幅度降低中間節點的計算和通信開銷，實現整體網絡的能耗優化。 模型和算法的輕量化設計： 許多高級的計算任務，如模式識彆、狀態估計、異常檢測等，在WSNs中都需要轉化為更輕量級的算法。這包括開發低復雜度、低內存占用的近似機器學習算法，如基於決策樹的分類器、綫性模型、以及一些近似的聚類算法。算法的設計需要充分考慮節點的計算能力限製，采用能夠快速收斂且對浮點運算需求較低的方法。 推理與決策的近似化： 在某些應用中，節點可能需要在本地進行簡單的推理和決策。低能耗近似計算支持設計能在節點端執行的、簡化的推理模型。這可能涉及到使用查找錶、簡單的規則集，或者利用預訓練的、參數量極小的神經網絡模型。通過將一部分計算任務下沉到邊緣節點，可以減少對網絡帶寬和計算資源的依賴。 能量感知調度與資源管理： 低能耗近似計算並非孤立的算法設計，它與WSNs的整體能量管理策略緊密結閤。這包括開發能夠感知節點剩餘能量、預測任務能耗、並據此動態調整計算和通信策略的調度算法。例如，當節點能量較低時，自動切換到更低精度的計算模式；或者將計算任務遷移到能量更充足的節點。 硬件協同設計： 從更深層次來看，低能耗近似計算也促使瞭硬件設計上的思考。例如，為近似計算專門設計的硬件加速單元，能夠以極低的功耗實現特定的近似計算操作。同時，對傳感器硬件本身的優化，如采用低功耗模擬前端、低精度ADC等，也是實現整體低能耗的重要組成部分。 應用場景的廣泛延展：讓智能無處不在 低能耗近似計算方法的成功應用，將為WSNs開啓更廣闊的應用前景： 環境監測與預警： 在廣闊的區域內部署大量的傳感器節點，實時監測溫度、濕度、空氣質量、土壤水分等參數。通過近似計算，節點可以實時處理采集到的數據，識彆異常趨勢，並發齣預警信息，而無需將所有原始數據都傳輸迴中心，從而大大延長部署壽命。 智能農業： 監測農作物的生長環境，如土壤pH值、光照強度、作物冠層溫度等。低能耗近似計算能夠幫助節點在本地對這些數據進行初步分析，判斷作物是否需要灌溉或施肥，並將簡化的指令發送給執行設備，實現精準灌溉和施肥，節約水和化肥。 智慧城市： 智能交通流量監測、停車位檢測、公共設施狀態監測等。通過對采集數據的近似分析，係統可以實時掌握城市運行狀態，優化資源配置，提升城市管理效率。 工業物聯網： 對生産設備進行狀態監測，預測設備故障。低功耗近似計算使得設備可以在本地進行實時的故障診斷和預警，減少不必要的停機時間和維護成本。 健康監測： 可穿戴設備可以實時監測人體生理信號，如心率、體溫、活動量等。低功耗近似計算技術使得這些設備能夠長時間工作，並將關鍵的異常信息推送給用戶或醫護人員。 挑戰與未來展望：持續優化的徵程 盡管低能耗近似計算展現齣巨大的潛力，但仍麵臨一些挑戰。如何量化“足夠好”的精度，並為不同的應用場景提供靈活的精度-能耗權衡機製，是需要進一步深入研究的課題。同時，如何設計更魯棒的近似算法，使其在麵對噪聲和乾擾時仍能保持良好的性能，也是一個重要的方嚮。 未來，隨著WSNs技術的不斷發展，以及人工智能、邊緣計算等技術的融閤，低能耗近似計算將扮演越來越重要的角色。從硬件到軟件，從算法到係統，全方位的協同優化將是實現WSNs在極端資源受限環境下智能化的必由之路。研究者們將繼續探索更精妙的近似策略，讓無綫傳感網絡真正實現“能量無限”的智能感知和決策，為構建更智能、更美好的未來貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深入程度，絕對不是市麵上那些淺嘗輒止的入門讀物可以比擬的。我花瞭一周的時間精讀瞭關於“數據聚閤優化”的那幾章，發現作者在推導復雜算法時，展現瞭令人驚嘆的數學功底和工程直覺。那些原本在其他文獻中看起來晦澀難懂的證明過程，在這裏被拆解得極其細緻，每一步的假設和推導依據都交代得清清楚楚，讓人不得不佩服作者在學術上的鑽研深度。尤其讓我印象深刻的是，作者沒有止步於經典的算法介紹，而是大膽地引入瞭最新的研究思路，比如結閤瞭某種新型的機器學習範式來優化能耗模型，這無疑為讀者提供瞭更廣闊的視野和研究的突破口。我嘗試著根據書中的思路復現瞭其中的一個小實驗，結果非常理想，這證明瞭書中方法的有效性和可靠性。對於那些已經有一定基礎，渴望突破現有瓶頸的研究生和工程師來說，這本書絕對是一劑強心針。它提供的不僅僅是知識，更是一種高階的思維訓練，教會你如何用更巧妙、更經濟的方式去解決性能與功耗之間的永恒矛盾。讀完這一部分，我感覺自己的研究方法論都有瞭質的飛躍。

評分☆☆☆☆☆

從裝幀和印刷質量來看，這絕對是齣版社下瞭大工夫的作品。書脊的韌性非常好，即便我經常需要將它平攤開來對照查閱，書本也沒有齣現任何鬆散或開裂的跡象，這對於經常需要“摺騰”書籍的科研人員來說，簡直是福音。內頁的紙張選擇也十分考究，啞光處理很好地避免瞭在強光下閱讀時産生的反光刺眼問題，長時間閱讀下來，眼睛的疲勞感明顯減輕瞭許多。更值得一提的是，書中插圖的質量高得驚人。那些復雜的拓撲結構圖、性能對比麯綫圖，綫條清晰，色彩運用得當，即便是最精細的部分也能一目瞭然，這極大地降低瞭理解圖形化信息的認知負荷。很多專業書籍在這方麵偷工減料，導緻閱讀體驗極差，但這本完全沒有這個問題。這種對細節的極緻追求，恰恰反映瞭作者和齣版方對學術嚴謹性的一種尊重，讓讀者在閱讀知識內容的同時，也享受到瞭高品質的閱讀過程。這本實體書放在書架上，本身就是一種對知識的敬意。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計著實抓人眼球，那種深邃的藍色調配上簡潔的幾何圖形，一下子就給人一種專業又前沿的感覺。我是在書店裏偶然翻到的，第一眼就被它的氣質吸引住瞭。它不像某些技術書籍那樣闆著臉孔，反而透露齣一種嚴謹中的靈動。拿到手裏，紙張的質感也相當不錯，拿在手上沉甸甸的，就知道內容肯定不含糊。說實話，我對這個領域的研究算不上是科班齣身，但這本書的排版和章節劃分卻齣乎意料地友好。作者似乎深諳如何引導一個初學者逐步深入復雜的概念，每一步的邏輯銜接都非常順暢，沒有那種“一上來就甩一堆公式”的教條主義。特彆是它對一些基礎概念的闡述，用瞭不少生動的比喻，讓我這個門外漢也能大緻領會到核心思想。這本書不僅僅是一本教材，更像是一位經驗豐富的導師，在你迷茫時為你點亮前行的方嚮。我特彆欣賞它在理論與實際應用之間的平衡把握，讀起來既有理論深度的支撐，又不會讓人覺得脫離現實，感覺它真的緻力於解決實際工程中的痛點。光是緒論部分，就已經讓我對整個研究領域有瞭宏觀且清晰的認識，為接下來的深度學習打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格，可以說是非常“學者型”的典範，它精準、剋製，但絕不枯燥。作者在行文過程中，非常注重術語的統一性和概念的精確性，沒有齣現任何模棱兩可的錶述，這在高度依賴精確定義的工程領域至關重要。盡管內容專業，但作者似乎有一種天賦，能夠將復雜的數學模型用一種近乎詩意的、邏輯嚴密的語言進行描述，讀起來有一種獨特的韻律感。它不像某些翻譯過來的技術書，讀起來佶屈聱牙，生硬晦澀。這本書讀起來非常“流暢”，你會感覺到作者是在用一種非常清晰的邏輯鏈條牽引著你的思維前進。此外，書中引用的參考文獻列錶極其詳盡和前沿，覆蓋瞭近十年內該領域最具影響力的頂會和期刊論文，這本身就是一本極佳的“進階閱讀清單”。它不僅提供瞭答案，更重要的是，它指明瞭探尋更多更深答案的方嚮和路徑，是科研工作者案頭不可或缺的工具書和思想指南。

評分☆☆☆☆☆

這本書的目錄結構設計得非常巧妙，它並沒有采用傳統的“按時間綫”或“按難度遞增”的單一結構，而是構建瞭一個多維度的知識網絡。你可以根據自己的需求，選擇性地深入到特定章節進行學習。比如，如果你隻關心節能算法的最新進展，可以直接跳到中後部分的專題研究；如果你是初次接觸該領域，前幾章的係統性綜述也能讓你快速上手。我尤其欣賞它在每章末尾設置的“思考與延伸”部分。這些問題往往不是簡單的事實迴顧，而是引導性的、開放性的討論題，它們像一把鑰匙，為你打開瞭通往更深層次研究的大門，促使你主動去思考現有方法的局限性和未來的改進方嚮。這種互動式的學習體驗，遠遠超齣瞭傳統教科書的範疇。它鼓勵讀者從被動的接收者轉變為主動的探索者，這種潛移默化的教學方法，對於培養獨立研究能力來說，是極其寶貴的財富。我經常會花很長時間去思考那些開放性問題，這比單純記住公式有效得多。