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基于人工智能的自动化主动准备实时系统，用于准确预测 COVID-19 感染——性能评估
COVID-19 是一种传染病，已感染全球超过 5 亿人。由于病毒的迅速传播，各国面临着应对感染增长的挑战。特别是，医疗保健组织在有效配置医务人员、设备、病床和隔离中心方面面临困难。机器和深度学习模型已用于预测感染，但模型的选择对于数据分析师来说具有挑战性。本文提出了一种自动化的人工智能主动准备实时系统，该系统根据感染演变的时间分布选择学习模型。所提出的系统集成了一种确定合适学习模型的新方法，无需人工干预即可产生准确的预测算法。对我们提出的方法和最先进的方法进行了数值实验和比较分析。结果表明，与最先进的方法相比，所提出的系统预测感染的平均绝对百分比误差 (MAPE) 平均降低了 72.1%，均方根误差 (RMSE) 平均降低了 65.2%。
实时系统中的可靠性和容错问题
随着计算机在应用领域的应用日益广泛，例如过程工业中危险化工厂和核反应堆的控制、国防中的战斗管理和武器运载、医疗保健中的重症监护和诊断系统以及空中和高速地面交通的控制系统，实时计算机控制系统中容错和可靠性问题的重要性很容易得到重视。在这些系统中使用计算机进行故障检测和诊断以及系统重新配置，有可能大大提高实时系统的运行效率。计算机系统是监控和控制设备的主要组成部分，其故障可能导致灾难性的后果，因此，只有在充分证明其所需的可靠性水平后才能安装此类系统。
实时系统的容错策略和概率保证
嵌入式系统的广泛部署对我们的社会产生了重大影响，因为它们在许多关键的实时应用中与我们的生活相互作用。通常，用于安全或任务关键型应用（例如航空航天、航空电子、汽车或核领域）的嵌入式系统在恶劣的环境中工作，在这些环境中，它们会频繁遭受瞬态故障，例如电源抖动、网络噪声和辐射。它们还容易受到设计和生产故障导致的错误的影响。因此，它们的设计目标是即使在发生错误的情况下也能保持及时性和功能正确性。容错对于实现可靠性起着至关重要的作用，而设计有效和高效的容错机制的基本要求是潜在故障及其表现的现实和适用模型。在这种情况下需要考虑的一个重要因素是故障和错误的随机性，如果在时序分析中通过假设严格的最坏情况发生场景来解决这些问题，可能会导致不准确的结果。同样重要的是，通过有效利用可用资源实现容错，解决嵌入式系统的功率、重量、空间和成本限制。本论文提出了一个框架，用于设计可预测的可靠嵌入式实时系统，同时解决及时性和可靠性问题。它提出了一系列容错策略，特别是针对嵌入式实时系统。通过考虑系统构建块的不同关键性级别，可以实现高效的资源利用。容错策略与所提出的概率可调度性分析技术相辅相成，这些技术基于全面的随机故障和错误模型。
实时系统的分类 实时系统的分类 ...
• Brown 和 Campbell (1950)：（仅限论文） • 使用实时操作的计算机作为控制系统的一部分。（模拟计算元素） • 第一台专为 R.T.S. 开发的数字计算机用于机载操作。1954 年，数字计算机成功用于自动飞行和武器控制系统。 • 第一个工业计算机安装于 1958 年 9 月，用于路易斯安那州斯特林发电站的工厂监控。 • 第一个工业计算机控制装置由德士古公司制造，该公司于 1959 年 3 月 15 日在德克萨斯州的亚瑟港炼油厂安装了 RW-300 系统 • 第一个 DDC 计算机系统是 Ferranti Argus 200 系统，于 1962 年 11 月在英国兰开夏郡的 ICI 安装。它有 120 个控制回路和 256 个测量值。 • 1974 年微处理器的问世使得经济地使用 DDC 和分布式计算机控制系统成为可能。
安全关键型实时系统软件开发工具评估最终报告 2007 年 7 月 此文档可通过国家技术信息服务 (NTIS)（弗吉尼亚州斯普林菲尔德 22161）向公众获取。
16. 摘要 本研究的目的是确定评估标准，使开发人员和认证机构能够从系统和软件安全的角度评估特定的安全关键型实时软件开发工具。报告阐明了当前航空系统认证指南中软件开发工具的概况。研究工作朝两个方向进行：（1）收集工具资格认证工作的数据，以检查现有指南未来可能出现的修改；（2）通过确定工具类别、功能、关注点、因素和评估方法来创建软件开发工具评估分类法。问题陈述有四个部分：（1）行业观点，（2）资格认证，（3）质量评估，（4）工具评估分类法。从行业收集的数据影响了评估过程和开发工具实践的建议。报告描述了用于评估工具的选定方法。报告介绍了研究过程中确定的不同类别的工具。此分类仅限于 DO-178B 指导的研究范围。最后，报告定义了工具评估分类法的结构和组织。
安全关键型实时系统软件开发工具评估最终报告 2007 年 7 月 此文档可通过国家技术信息服务 (NTIS)（弗吉尼亚州斯普林菲尔德 22161）向公众获取。
16. 摘要 本研究的目的是确定评估标准，使开发人员和认证机构能够从系统和软件安全的角度评估特定的安全关键型实时软件开发工具。报告阐明了当前航空系统认证指南中软件开发工具的概况。研究工作朝两个方向进行：（1）收集工具资格认证工作的数据，以检查现有指南未来可能出现的修改；（2）通过确定工具类别、功能、关注点、因素和评估方法来创建软件开发工具评估分类法。问题陈述有四个部分：（1）行业观点，（2）资格认证，（3）质量评估，（4）工具评估分类法。从行业收集的数据影响了评估过程和开发工具实践的建议。报告描述了用于评估工具的选定方法。报告介绍了研究过程中确定的不同类别的工具。此分类仅限于 DO-178B 指导的研究范围。最后，报告定义了工具评估分类法的结构和组织。
安全关键型实时系统软件开发工具评估最终报告 2007 年 7 月 此文档可通过国家技术信息服务 (NTIS)（弗吉尼亚州斯普林菲尔德 22161）向公众获取。
16. 摘要 本研究的目的是确定评估标准，使开发人员和认证机构能够从系统和软件安全的角度评估特定的安全关键型实时软件开发工具。报告阐明了当前航空系统认证指南中软件开发工具的概况。研究工作朝两个方向进行：（1）收集工具资格认证工作的数据，以检查现有指南未来可能出现的修改；（2）通过确定工具类别、功能、关注点、因素和评估方法来创建软件开发工具评估分类法。问题陈述有四个部分：（1）行业观点，（2）资格认证，（3）质量评估，（4）工具评估分类法。从行业收集的数据影响了评估过程和开发工具实践的建议。报告描述了用于评估工具的选定方法。报告介绍了研究过程中确定的不同类别的工具。此分类仅限于 DO-178B 指导的研究范围。最后，报告定义了工具评估分类法的结构和组织。
安全关键型实时系统软件开发工具评估最终报告 2007 年 7 月 此文档可通过国家技术信息服务 (NTIS)（弗吉尼亚州斯普林菲尔德 22161）向公众获取。
16. 摘要 本研究的目的是确定评估标准，使开发人员和认证机构能够从系统和软件安全的角度评估特定的安全关键型实时软件开发工具。报告阐明了当前航空系统认证指南中软件开发工具的概况。研究工作朝两个方向进行：（1）收集工具资格认证工作的数据，以检查现有指南未来可能出现的修改；（2）通过确定工具类别、功能、关注点、因素和评估方法来创建软件开发工具评估分类法。问题陈述有四个部分：（1）行业观点，（2）资格认证，（3）质量评估，（4）工具评估分类法。从行业收集的数据影响了评估过程和开发工具实践的建议。报告描述了用于评估工具的选定方法。报告介绍了研究过程中确定的不同类别的工具。此分类仅限于 DO-178B 指导的研究范围。最后，报告定义了工具评估分类法的结构和组织。
监控分布式实时系统：调查与...
美国前总统罗纳德·里根的标志性名言是俄罗斯谚语“信任，但要核实”。这句话象征着美苏冷战期间的政治环境。对于安全关键系统，我们必须有类似的警惕性。尽管运行环境恶劣，但超关键数字系统（如飞行关键商用航空电子设备）发生灾难性故障的概率不应超过每小时十亿分之一 [2]。为了达到这种可靠性，系统必须设计为容错系统。但是，意外的环境条件或逻辑设计错误会显著降低系统的假设可靠性。测试无法证明系统具有“十亿分之一”的可靠性——根本问题是必须执行的测试太多了 [3]。形式化验证——即严格的数学证明——在代码级别上证明系统具有超可靠性，目前对于工业设计来说也不切实际，尽管“轻量级”方法继续获得关注 [4]。由于单独的测试或形式化验证都不足以证明超可靠系统的可靠性，因此提出了在运行时监控系统的想法。监视器观察系统的行为并检测其是否符合规范。我们对在线监视器特别感兴趣，它在运行时检查是否符合规范（而不是稍后离线检查），因此如果发现系统偏离其规范，它可以将系统置于已知的良好状态。监视器可以在运行时提供额外的信心，确保系统满足其规范。