量子电路的标准模型假设操作以固定的连续“因果”顺序应用。近年来,放宽这一限制以获得因果不确定计算的可能性引起了广泛关注。例如,量子开关使用量子系统来连贯地控制操作顺序。已经证明了几种临时的计算和信息理论优势,这引发了这样一个问题:是否可以在更统一的复杂性理论框架中获得优势。在本文中,我们通过研究一般高阶量子计算下布尔函数的查询复杂性来解决这个问题。为此,我们将查询复杂性的框架从量子电路推广到量子超图,以便在平等的基础上比较不同的模型。我们表明,最近引入的具有因果顺序量子控制的量子电路类无法降低查询复杂度,并且因果不确定超级映射产生的任何潜在优势都可以用多项式方法限制,就像量子电路的情况一样。尽管如此,我们发现,当利用因果不确定超级映射时,使用两个查询计算某些函数的最小误差严格较低。
许多量子算法需要使用量子纠错来克服物理量子比特固有的不可靠性。然而,量子纠错会带来一个独特的性能瓶颈,即 T 复杂度,这会使算法作为量子程序的实现比在理想硬件上运行得更慢。在这项工作中,我们发现控制流的编程抽象(例如量子 if 语句)会导致程序的 T 复杂度呈多项式增加。如果不加以缓解,这种减速会削弱量子算法的计算优势。为了能够推理控制流的成本,我们提出了一个成本模型,开发人员可以使用该模型准确分析量子纠错下程序的 T 复杂度并找出减速的根源。为了降低这些成本,我们提出了一组程序级优化,开发人员可以使用它来重写程序以降低其 T 复杂度,使用成本模型预测优化程序的 T 复杂度,然后通过一种简单的策略将其编译为高效电路。我们在 Spire(Tower 量子编译器的扩展)中实现程序级优化。使用一组 11 个使用控制流的基准程序,我们通过经验证明成本模型是准确的,并且 Spire 的优化可以恢复渐近高效的程序,这意味着它们在错误校正下的运行时 T 复杂度等于它们在理想硬件上的时间复杂度。我们的结果表明,在将程序编译成电路之前对其进行优化可以比将程序编译成低效电路然后调用先前工作中发现的量子电路优化器产生更好的结果。在我们的基准测试中,8 个经过测试的量子电路优化器中只有 2 个能够以渐近有效的 T 复杂度恢复电路。与这 2 个优化器相比,Spire 的编译时间减少了 54 × –2400 ×。
与 Haimeng Zhao、Ishaan Kannan、Yihui Quek、Hsin-Yuan Huang 和 Matthias C. Caro 合作
许多量子算法需要使用量子纠错来克服物理量子比特固有的不可靠性。然而,量子纠错会带来一个独特的性能瓶颈,即 T 复杂度,这会使算法作为量子程序的实现比在理想硬件上运行得更慢。在这项工作中,我们发现控制流的编程抽象(例如量子 if 语句)会导致程序的 T 复杂度呈多项式增加。如果不加以缓解,这种减速会削弱量子算法的计算优势。为了能够推理控制流的成本,我们提出了一个成本模型,开发人员可以使用该模型准确分析量子纠错下程序的 T 复杂度并找出减速的根源。为了降低这些成本,我们提出了一组程序级优化,开发人员可以使用它来重写程序以降低其 T 复杂度,使用成本模型预测优化程序的 T 复杂度,然后通过一种简单的策略将其编译为高效电路。我们在 Spire(Tower 量子编译器的扩展)中实现程序级优化。使用一组 11 个使用控制流的基准程序,我们通过经验证明成本模型是准确的,并且 Spire 的优化可以恢复渐近高效的程序,这意味着它们在错误校正下的运行时 T 复杂度等于它们在理想硬件上的时间复杂度。我们的结果表明,在将程序编译成电路之前对其进行优化可以比将程序编译成低效电路然后调用先前工作中发现的量子电路优化器产生更好的结果。在我们的基准测试中,8 个经过测试的量子电路优化器中只有 2 个能够以渐近有效的 T 复杂度恢复电路。与这 2 个优化器相比,Spire 的编译时间减少了 54 × –2400 ×。
大脑活动的非振荡测量,例如频谱斜率和 Lempel – Ziv 复杂度,受到许多神经系统疾病的影响,并受睡眠调节。多种频率范围,特别是宽带(涵盖全频谱)和窄带方法,已被特别用于估计频谱斜率。然而,选择不同频率范围的影响尚未详细探讨。在这里,我们评估了睡眠阶段和任务参与(休息、注意力和记忆)对 28 名健康男性人类受试者(21.54 ± 1.90 岁)在窄带(30 – 45 Hz)和宽带(1 – 45 Hz)频率范围内的斜率和复杂性的影响,采用受试者内设计,为期 2 周,每个受试者记录三个夜晚和白天。我们努力确定不同的大脑状态和频率范围如何影响斜率和复杂性,以及这两个测量结果的比较情况。在宽带范围内,斜率变陡,复杂性从清醒状态到 N3 睡眠持续下降。然而,窄带斜率最能区分 REM 睡眠。重要的是,在清醒状态下,斜率和复杂性在任务之间也有所不同。虽然窄带复杂性随着任务参与而降低,但斜率在两个频率范围内都趋于平坦。有趣的是,只有窄带斜率与任务表现呈正相关。我们的结果表明,斜率和复杂性是清醒和睡眠期间大脑状态变化的敏感指标。然而,与 Lempel – Ziv 复杂性相比,频谱斜率能提供更多信息,可用于更多种类的研究问题,尤其是在使用窄带频率范围时。
阿尔茨海默氏病(AD)是一种进行性神经退行性疾病,导致记忆,注意力和语言下降。当前的AD诊断方法缺乏客观性和非侵入性。虽然电解图(EEG)对AD研究有希望,但传统的脑电图分析方法已证明并不令人满意。非线性动力学方法在评估大脑的复杂性质方面被认为更有效。从这些考虑开始,本研究提出了一种基于熵的算法,该算法利用多尺度模糊熵(MFE)作为一种有希望的有效的AD诊断方法。表现出显着的歧视能力。值得注意的是,在结果中观察到趋势反演:与健康对照相比,AD受试者显示出慢速频段的复杂性值更高,而在快速频段中发现了相反的情况。这些发现强调了MFE在有效区分AD患者和健康个体的潜力,这标志着更加客观和可靠的AD诊断策略的重大进展。
1级列表量级:Hub.lexile.com/lexile-Grade-Level-Charts 2 Atos Analyzer:Renaissance Learning www.renlearn.com/ar/overview/atos/1级列表量级:Hub.lexile.com/lexile-Grade-Level-Charts 2 Atos Analyzer:Renaissance Learning www.renlearn.com/ar/overview/atos/
复杂性是软件质量的关键要素。本文探讨了测量代码复杂性的问题,并讨论了一项受控实验的结果,以比较测量代码复杂性的不同观点和方法。参与者(27 名程序员)被要求阅读并(尝试)理解一组程序,而这些程序的复杂性则通过不同的方法和视角进行评估:(a)经典的代码复杂性指标,如 McCabe 和 Halstead 指标,(b)基于评分代码构造的认知复杂性指标,(c)来自 SonarQube 等最先进工具的认知复杂性指标,(d)依赖于使用眼动追踪直接评估程序员行为特征(例如阅读时间和重访)的人本指标,以及(e)使用脑电图 (EEG) 评估的认知负荷/心理努力。以人为本的观点与参与者使用 NASA 任务负荷指数 (TLX) 对理解程序所需的心理努力的主观评估相得益彰。此外,代码复杂度的评估在程序级别和尽可能低的代码构造/代码区域级别上进行测量,以识别可能引发程序员对代码理解难度感知的复杂性激增的实际代码元素和代码上下文。使用 EEG 测量的程序员认知负荷被用作参考,以评估不同指标如何表达(人类)理解代码的难度。大量实验结果表明,流行的指标(如 V(g) 和 SonarSource 工具的复杂性指标)与程序员对代码复杂性的感知存在很大偏差,并且通常不会显示预期的单调行为。本文
摘要:无线电探测和测距(雷达)技术的发展使得手势识别成为可能。在基于热图的手势识别中,特征图像尺寸很大,需要复杂的神经网络来提取信息。机器学习方法通常需要大量数据,而用雷达收集手势非常耗时耗能。因此,提出了一种基于调频连续波(FMCW)雷达和合成手势特征生成器的低计算复杂度手势识别算法。在低计算复杂度算法中,对雷达原始数据实施二维快速傅里叶变换以生成距离-多普勒矩阵。之后,应用背景建模来分离动态物体和静态背景。然后选择距离-多普勒矩阵中幅度最高的箱来定位目标并获得其距离和速度。可以利用天线维度上此位置的箱来使用傅里叶波束控制计算目标的角度。在合成生成器中,使用Blender软件生成不同的手势和轨迹,然后直接从轨迹中提取目标的距离、速度和角度。实验结果表明,当以合成数据作为训练集,以真实数据作为测试集时,模型在测试集上的平均识别准确率可达89.13%。这表明合成数据的生成在预训练阶段可以做出有意义的贡献。
b'量子图像\xef\xac\x81滤波是对经典图像\xef\xac\x81滤波算法的扩展,主要研究基于量子特性的图像\xef\xac\x81滤波模型。现有的量子图像\xef\xac\x81滤波侧重于噪声检测和噪声抑制,忽略了\xef\xac\x80滤波对图像边界的影响。本文提出了一种新的量子图像\xef\xac\x81滤波算法,实现了K近邻均值\xef\xac\x81滤波任务,在抑制噪声的同时,可以达到边界保持的目的。主要工作包括:提出一种新的用于计算两个非负整数之差绝对值的量子计算模块,从而构建了距离计算模块的量子电路,用于计算邻域像素与中心像素的灰度距离;改进现有的量子排序模块,以距离作为排序条件对邻域像素进行排序,从而构建了K近邻提取模块的量子电路;设计了K近邻均值计算模块的量子电路,用于计算选取的邻域像素的灰度均值;\xef\xac\x81最后,构建了所提量子图像\xef\xac\x81过滤算法的完整量子电路,并进行了图像去噪仿真实验。相关实验指标表明,量子图像K近邻均值\xef\xac\x81滤波算法对图像噪声抑制具有与经典K近邻均值\xef\xac\x80滤波算法相同的效果,但该方法的时间复杂度由经典算法的O 2 2 n降低为O n 2 + q 2 。