基于 Shapelet 的混成自动机规范挖掘技术

来源：计算机技术与发展杂志2023年第01期北京时间：

作者：黄涛;曹子宁;';李晴

单位：1. 南京航空航天大学 计算机科学与技术学院,江苏 南京 211106;2. 光电控制技术重点实验室,河南 洛阳 471023;3. 软件新技术与产业化协同创新中心,江苏 南京 210023

摘要：信息物理融合系统( CPS) 是一个多维复杂系统,随着系统的复杂性不断增加,设计人员对它们的行为几乎无法理解。 针对许多复杂系统无法使用传统的方法来建模的情况,采用构建自动机的方法,对复杂 CPS 系统的输入输出轨迹进行处理生成混成自动机。 混成自动机可以清楚地描述 CPS 系统中的离散动作行为和连续变量的变化,为 CPS 系统提供良好的可读性规范,模拟 CPS 系统中的动作行为。 该方法基于 Shapelet 技术,将时间序列输入输出轨迹进行预处理,对所有的时间序列轨迹进行分段操作,利用提出的相似性标准将这些分段进行归类,基于提出的算法对相似分段( 状态) 集合进行聚类,挖掘出离散状态序列与变迁关系和离散跳跃条件,利用统计学方法挖掘出连续的流条件,组合成混成自动机。 针对挖掘出的混成自动机,用两个工业模拟案例评估提出的算法,算法的结果显示了自动机的准确性,表现出了规范挖掘具有促进可读性和系统理解的优势。

关键词：信息物理融合系统;Shapelet;相似性标准;聚类;规范挖掘