面向群智感知的基于上下文信息的未知工人选择算法

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随着智能设备的普及,群智感知逐渐成为一种普适感知新范式。群智感知基于众包理念,其充分利用大量拥有智能设备、具备感知能力的个体,实现海量异构数据的采集,解决大规模数据需求问题。与传统的传感器网络相比,群智感知系统不需要大量部署专门的传感器设备即可获取海量感知数据,大大降低了数据获取的成本。目前,群智感知已经被广泛的应用在对现实物理世界的感知中(如交通信息采集、空气质量监测、城市WiFi勘测等)。尽管群智感知已广泛应用在现实世界中,但是其仍面临着如何在有限预算下从海量工人中选择高感知能力工人的问题。在群智感知系统中,由于工人的异质性(对同一任务,不同工人有着不同的处理成本和感知能力)以及持有智能设备工人数量的庞大,造成对海量工人的异构感知能力进行精确评测是非常困难的。尽管可以应用组合多臂老虎机框架来解决工人的不确定性问题,但是群智感知系统中有限的预算限制了对工人的探索和利用。此外,由于工人的智能设备往往有着有限的感知资源,导致工人执行感知任务的次数也是有限的,这也使解决工人的不确定性问题更加困难。针对上述问题,本文提出了“基于上下文信息未知工人选择算法(Context-Aware unknown Worker Selectionalgorithm,CAWS)”,通过利用工人的上下文信息与其感知能力之间的关系,来实现对未知工人的探索和利用。具体来讲,本文基于一个可精细调节的粒度,将上下文信息空间划分为一组规格相同的子空间——超立方体。假设在同一超立方体的工人具有相似的感知能力,然后通过基于上置信界的组合多臂老虎框架对同一个超立方体中的工人同时进行探索和利用,从而大大减少了对未知工人进行评估的成本。为了验证本文提出算法的有效性,本文给出了遗憾函数的定义,并证明了算法的遗憾上界为O(B(M/α+M)lnB)。最后,本文通过在合成数据集和真实数据集上的实验,验证了本文提出算法的有效性和优越性。
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