超并行机器学习与海量数据挖掘-SJTUCS-上海交通大学
上海交大宋雪枫简介
上海交大宋雪枫简介
宋雪枫是上海交通大学的一位杰出教授，他在计算机科学与工程领域做出了重要贡献。
他的研究兴趣主要集中在人工智能、机器学习和数据挖掘等方面。
宋雪枫教授在上海交通大学计算机科学与工程系担任教授，并且担任了该系的系主任一职。
他在该校的教学和研究工作中都表现出色，深受学生和同行的尊重和赞赏。
在学术研究方面，宋雪枫教授在机器学习算法和模型设计方面有着丰富的经验和深入的研究。
他的研究成果在国际顶级学术期刊和会议上发表，并获得了广泛的关注和引用。
他的研究涉及到图像识别、自然语言处理、数据挖掘等多个领域，为相关领域的发展做出了重要贡献。
除了在学术研究上的成就，宋雪枫教授也积极参与学术交流和合作。
他经常受邀到国内外的学术会议上做报告和演讲，并与来自不同国家和地区的研究人员展开合作。
他的合作项目涵盖了学术界和工业界，为推动人工智能和数据科学的应用和发展做出了积极贡献。
总的来说，宋雪枫教授是一位在计算机科学与工程领域有着卓越贡献的教授。
他的学术研究成果和教学工作都得到了广泛认可，他的影响力和声誉在学术界和工业界都非常显著。
他的工作为推动人工智能和数据科学的发展做出了重要贡献，对于培养和推动新一代计算机科学人才也起到了积极的示范作用。
上海交通大学数学科学学院2018年博士生导师及招生专业和
几何力学、哈密尔顿动力学 Geometric Mechanics ； Hamiltonian Dynamics
复分析与动力系统（多变量复分析与复动
Feng RONG /
Professor
基础数学 Pure Mathematics
分方程定性理论）Complex Analysis and Dynamical Systems (Complex Analysis and Dynamics in Several Variables; Qualitative Theory of
Ordinary Differential Equations)
唐敏 / 特别研究员
应用数学
23
Min TANG /Special
Applied Mathematics
Researcher
计算数学和生物数学（输运方程，反应扩散方程的数值 求解和生物建模）Computatioal Mathematics and Mathematical Biology(Transport Equations and Reaction Diffusion Equations, Their Numerical Schemes and Biology Modeling)
金融数学和概率统计、随机控制 Mathematical Finance and Probability Theory and Statistics； Stochastic Controls
Tudor Stefan RATIU
基础数学
21
/讲席教授
Pure Mathematics
Chair Professor
Applied Mathematics
Professor
可靠性Availability可用性-SJTUCS-上海交通大学
满足 软件开发过程中错误积累
2019/5/24
上海交通大学计算机系
3
软件质量
对软件系统可以从三方面描述：
描述系统如何工作的功能描述 功能如何提供的质量描述 花费在系统上的资源描述
问题：学院工资系统准备选用商品化软件。请定
ISO9126对每一特性规定了子特性
功能特性：
Compliance(依从性)指的是软件符合应用标准或法律的程度。
Interoperability（互操作性）指的是软件与其它系统交互 的能力
2019/5/24
上海交通大学计算机系
14
可靠性
ISO9126
Maturity（成熟性）指的是由于软件产品的问题而出现故障 的频率
而定义某些方法来完策划能够选择。
2019/5/24
上海交通大学计算机系
5
软件质量
软件质量可以包括：
运行质量
正确性
可靠性
集成性 可用性
问题：请指出质量特性中哪些是无关
修改质量
的，互补的和冲突的？
可维护性 可测试性
无关的：如可用性和可重用性
灵活性
转换质量
互补的：如灵活性与可维护性
复杂系统可以分成子部件，为了使这种分解工作正常，每个部件必
须自包含，同时只有一个进入点和一个退出点。
该观点进一步发展为IBM的净室软件开发，该方法将软件开发分为
三个小组：
分析小组
开发小组
校验小组
系统采用增量式方式开发，每个团队的产出都必须满足用户的需要。 开发小组不进行编译而代之以用数学方法来证明。校验小组不断的测 试直到满足特定的统计水平。
上海交通大学计算机科学与技术专业本科培养计划
计算机科学与技术专业培养计划说明一、指导思想面对现代科学技术的发展，特别是计算机科学技术日新月异的飞速发展。
计算机教育应在教学内容和课程体系上反映这种发展的新理论和新技术。
同时，要适应我国经济建设和社会发展的需要，与社会主义市场经济体制，社会结构变化以及毕业自主择业相适应。
在制定本专业培养计划时，既注意到培养学生德智体全面发展、又注意到培养知识、能力、素质协调发展，以及理论联系实际，强化实践教学，注重创新能力培养，在加强素质教育的基础上拓宽专业教育。
二、学制四年。
三、培养目标本专业培养的学生应具有基础扎实，知识面广，实践能力强，掌握计算机科学方面的基本理论，基本知识和基本技能，能够从事计算机科学、技术和应用各领域中有关教学、科研、开发和应用的“复合型”人才。
四、基本要求♦应具有合理的知识结构，而且还应具有合理的能力结构；♦应对新事物具有敏感性和适应性；♦应对学过的知识具有综合应用能力和创新能力；♦应具有独立分析问题、解决问题的能力和自我开拓获取新知识的能力；♦应具有善于用文字和语言进行交流的能力，以及与别人和作共事、协同工作的能力和竞争能力；♦应具有良好社会道德和职业道德。
五、课程体系及构成本专业教学计划课程安排总学分196.5,共分四个知识模块：1、公共基础知识模块必修55.5学分，选修17学分，占总学时36.9%。
2、学科基础知识模块，必修79学分，选修4学分，占总学时42.2%3、人文、社科、经济、管理知识模块必修17学分，选修10学分，占总学时13.7%4、专业前沿及特色知识模块必修6学分，选修8学分，占总学7.2%。
六、主干课程本专业的主干课程共10门，它们是：计算引论、数理逻辑、数字逻辑、算法与数据结构、数据库原理、计算机组成与系统结构、操作系统、计算机网络、编译原理和微型机技术。
七、实验、实习、课程设计、毕业设计（论文）、上机及专业外语等教学安排本专业在四年中安排了军训、学农、金工实习、生产实习、科研工作实践、毕业设计等实践教学环节共约44周。
附表上海交通大学2021年在上海市综合评价批次专业组及科
工商管理
会计学
人力资源管理
信息管理与信息系统
电子信息类(交大密西根学院)(全英语授课)
四年
机械工程
含免学费计划。国家教育部特批设立的高等教育改革特区，培养能参与国际对话和竞争的科技创新领军人才。提供个性化定制跨学科多元工程教育。拥有全球顶尖名校学术背景的高水平全职师资团队，依托机械、计算机、电子、材料四大核心学科培育发展面向未来的跨领域前沿科学技术。完全自由的三个工科大类复合型专业方向选择，无专业人数限制，同时还可选择数据科学、工业人工智能、计算机科学、创业、全球格局下的中国研究等跨学科辅修专业。提供国际国内双通道高层次发展，含上海交通大学机械工程+数学与应用数学双学士学位项目，含上海交通大学本-硕-博多层次贯通培养计划，含国内推荐免试研究生项目；含美国密西根大学安娜堡分校的19个本科双学位专业，含美国密西根大学安娜堡分校等众多海外名校的 “3+2”、“4+1”等25个本硕连读专业（含直博机会）；含全球超过100所大学的国际交流交换项目，含五大洲12个国家的冬季游学项目；含由Intel、GM、博世、滴滴、美的、松下等众多企业赞助的毕业设计项目，以及跨学科跨国境的国际合作毕业设计项目；含校友企业实习就业内推机会。提供多种丰厚奖学金、助学金，每人每年奖学金额度从1万-12.5万不等。
电子与计算机工程
材料科学与工程
电子信息类(交大巴黎高科卓越工程师学院)(零法语基础,英语+法语授课)
四年
机械工程
含免学费计划。可自主选择专业，本硕培养阶段贯通，本科生满足学校直升研究生基本条件100%进入学院硕士阶段，获得交大的本科和硕士学位，同时获得法国工程师职衔文凭；开设上海交大和法国综合理工学校的双博士项目，提供继续深造平台和配套支持；云集上交和法国合作院校顶级师资力量，可跨国跨学院选择科研导师；可灵活选择0.5-2.5年的海外交流机会，30%+学生进入法国名校双学位项目；100%学生有10个月实习期，可推荐国内外知名实习岗位/实验室科研；可申请多种奖学金，企业助学金和留学专项奖学金。法语专业学生可辅修一个工科专业。
一种新颖的径向基函数(RBF)网络学习算法
态确定 RBF 网络的参数， 如隐单元数目、 中心位置、 节点宽度等， 能够在一定程度上克服过学习现象， 提 高网络的泛化能力. 基于以上考虑， 我们提出了一个 RBF 网络自适 应学习算法. 本算法分两个步骤进行： 首先进行输入 模式的聚类， 在此基础上确定隐节点的中心、 宽度， 从而确定隐层结构； 然后采用后向传播算法对隐层 到输出层的连接权重进行训练. 下面主要讨论隐层 聚类算法. 2. 1 聚类半径衰减的前向选择聚类算法 （ RDFSC） 前向选择是一种网络构造方法. 初始时， 网络为 空， 然后根据某种优化准则逐步拓展网络结构， 直至 满足一定条件. 在这里， 前向选择聚类算法， 是指聚 类算法的构造采取前向选择的方式进行. 考虑到聚 类半径的选择对泛化能力有较大的影响. 太大的聚 类半径， 将使某类包含过多的训练样本， 从而增加了 该类错分率提高的可能性， 同时也会导致其它类别 错分率的提高； 另一方面， 过小的聚类半径， 将会使
在隐节点数目预先给定的前提下， 采用反向传 播算法来训练隐节点中心、 宽度以及隐层与输出层 的连接权重是目前一种较经典的 RBF 网络学习算 法. 由于径向基函数的数目是主观确定的， 加之反向 传播算法是基于经验风险最小化原则的以及训练数 据往往有噪声干扰或者存在类别重叠现象， 因此得 到的结果可能缺乏一定的准确性， 从而影响到网络 的泛化能力. 另外， 通过把 SVM 的内积核函数取作 RBF， SVM 也能够实现 RBF 网络的训练， 而且基函 数中心、 宽度以及连接权重都可由算法自动确定， 可 看作是一种结构自适应调整算法. 大量针对 RBF 网
2002收稿日期： ； 修改稿收到日期： 2003.孙
健， 男， l978 年生， 硕士， 主要研究方向为数据挖掘、 神经网络、 模糊技术等. E鹏， 男， l977
上海交大大数据工程研究中心
中心领导
梅宏 名誉主任
上海交通大学博士，中科院院士。主要 从事软件工程和系统软件领域的研究。在构 件化软件中间件、开发方法学和工具环境等 方面取得了一系列成果。承担了数十项国家 级研究项目，两次担任国家 973 项目首席科 学家。
研究中心简介
大数据工程技术研究中心
随
察力。
着信息、传感和互联网技术的飞速发展，可获 取的数据量正以爆炸式方式迅猛增长，面对这 些海量且增长极快的信息资产，传统的数据处
海量、实时的数据和真实的结论是大数据在智能电网中应用核心 对象和目标。分布式大数据技术可以解决海量数据处理的维数灾问题， 打破数据汇集时信道容量和通信时间的制约；同时还能为电网最优化、 分布式发电预测与用户侧负荷预测方面提供支持，实现智能调度领域 的高级应用，促进电网的稳定、经济、高效运行。 研究内容： ● 电力系统的分布式大数据新理论及应用体系 ● 电力系统区域暂态快速分析和评价体系 ● 电网动态负荷预测及其可视化研究
金之俭 副主任
上海交通大学博士。致力于智能电网技 术的研究， 近年来在电力设备在线监测技术、 高温超导应用技术方面取得了一系列成果。
【研究中心地址】 上海市东川路 800 号，上海交通大学智能电网大楼 【联系方式】 bigdatacenter@
大数据处理是自然科学中涌现出的新问题，在智能电网、遥感、 通信、位置数据等诸多领域广泛存在。以高维统计理论、大规模随机 矩阵理论为核心的数学理论框架是高维大数据分析的基础。基础理论 研究团队通过研究具体需求带来的问题，即负责攻克工程技术中的关 键技术，又要推进大数据理论的不断发展，是大数据工程技术研究中 心的动力之源。 研究内容： ● 高维统计理论和随机矩阵理论 ● 分布式大数据计算模型与系统 ● 以高维空间计算为特征的大数据处理算法
上海交通大学电院专业设置
自动化系模式识别与智能系统专业本学科创建于80年代初，是国内首批有权授予硕士学位、博士学位并设有博士后流动站,现为国家重点学科，是国家“211工程”、“985工程”的资助学科。
现有博士生导师６名，具有博士学位的中青年副教授10余名，国内外顾问和客座教授６名。
本学科依托图象处理与模式识别研究所，主要从事数字图象（图形）的融合、分析和渲染、文本信息处理、模式识别、机器视觉、自然语言理解、智能技术和系统等信息技术领域中前沿性的应用基础研究，具有软硬件开发工具和网络环境下的工作站，个人机及专用的图象输入输出设备。
主要承接国家科技攻关，国家自然科学基金及面向应用的开发研究项目。
现已培养博士后、博士、硕士将近300名，他们主要在国内外大学、科研机构、高新技术产业从事教学、科研及高新技术的研究开发工作。
专业研究方向图象处理与分析、模式识别与机器视觉、计算机图形学及虚拟现实、计算机网络与通信、文本信息处理、智能技术与系统、多媒体技术及应用、人工智能及演化计算专业课程设置1．学位课程自然辩证法概论、科学社会主义理论与实践、基础英语、专业英语、随机过程、矩阵理论、近世代数、数字图象处理、智能原理与系统、计算机模式识别。
2．非学位课程计算机图形学、人工神经网、多媒体技术与系统、中文信息处理、语音处理与识别、图象通信、计算机通信网、图象分形与小波变换、学术报告会学位毕业研究生适合从事的工作学位获得者业务上具有数字信息及网络技术坚实而宽广的理论基础，了解国内外在模式识别信息技术的发展动向，熟练掌握数字图象处理和智能技术的专业知识。
毕业生适合从事IT及其它高新技术产业的研究开发工作。
控制理论与控制工程专业本学科1978年开始招收研究生，是首批获得硕士及博士学位授予权的学科，1985年首批获准建立博士后科研流动站，1987年被评为国家重点学科，1995-2001年是国家“211工程”和“985工程”的资助学科，2002年再度被评为国家重点学科。
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完成时间：2012.6数据库课程设计文档电院综合测评系统******目录1. 系统需求分析 (1)1.1电院综合测评现状及此系统的意义 (1)1.2普通用户需求 (2)1.3管理员需求 (2)2. 系统结构设计 (3)2.1 开发环境简述 (3)2.2 E/R模型设计 (4)2.3数据库模式 (5)2.3.1用户信息：Student表 (5)2.3.2项目信息：Item表 (5)2.3.3项目参与信息：Participate 表 (6)2.3.4项目冲突规则：Item_Rule表 (6)2.3.5 Send_Message表 (6)2.3.6 Recv_Message表 (7)3. 图形用户界面设计 (8)3.1登陆、登出界面及基本信息 (8)3.2站内信的收发 (8)3.3素拓项目信息 (11)3.3.1普通用户 (11)3.3.2管理员 (12)3.4用户权限信息 (14)4. 事务流程 (15)4.1 L两类用户的公共部分 (15)4.1.1个人信息 (15)4.1.2站内信 (15)4.2普通用户部分 (15)4.3管理员部分 (16)5. 测试数据 (17)6. 参考资料 (18)1.系统需求分析1.1电院综合测评现状及此系统的意义在当前上海交通大学电子信息与电气工程学院的素质综合测评体系中，学生最终的综合测评分数包含以下四个部分：学业成绩、素质拓展测评成绩、成果奖励成绩和违反校纪校规处罚，详细计算规则可参见《学生综合测评工作手册》。
其中学业成绩可以直接从学校教务处的网站上获得，并不存在太多麻烦。
而另外三个部分（在此我们将其合称为素拓部分）由于项目繁杂众多，每年在统计时耗时、耗力。
目前电院在进行素拓部分分数统计时采用的方法相当笨拙，其流程大致如下：1、每学期开学初汇总上学期所有学生的素拓项目2、由各位思政老师和团委老师上传所有学生所参加过的项目以及对应的成绩至FTP3、每个学生从FTP上寻找和自己相关的素拓项目，汇总后报告各自班长4、每个班班长汇总各自班级的情况后在统一交给学院5、学院得到所有学生的素拓分数后发放确认表格，由各个同学签名确认如此流程存以下重大缺陷：1、每个同学必须如海底捞针一般从近百个excel文件中寻找和自己相关的项目，效率极低。
2、从同学上报班长到最终确认政绩的过程缺乏监督，事实上虚报素拓项目完全无法被察觉，例如每学期虚报参加社团者不计其数。
3、分数有改动时不得不上传带有版本号的不同表格文件，各种带有版本号的文件导致FTP上的内容非常混乱，增加同学寻找有效信息的难度。
4、缺乏隐私保护，每个人的成绩暴露在所有同学的视线中（也许我们需要感谢这一缺陷使得我们可以轻松拿到大量真实数据用于本系统测试）。
目前每个学期的素拓分数统计大约耗时3周左右，且经常出现项目遗漏之后无法弥补的悲剧。
如此低效笨拙的做法在交大电院持续了那么多年，实在让人难以想象，这与国际一流学校的风范相去甚远。
因此我们所设计的电院综合测评系统立志于让每个同学和老师高效完整每学期初的综合测评工作，更重要的是使整个流程规范化，弥补当前综合测评工作中可能存在的一些漏洞。
我们的整个系统的规则基于《电院本科生综合测评工作条例》和《学生综合测评工作手册》，在此不做赘述。
第1页1.2普通用户需求这里的普通用户包括了学生和团委或思政老师。
学生的主要需求是查分，选择提交的项目；团委或思政老师的主要需求是为学生参与的项目打分。
但是，由于在实际情况中学生同样有用打分权限，例如部长给部门的成员打分，班长给班级同学的集体意识打分等。
而有些思政或团委老师同时也是研究生，如果将来学院需要将研究生和本科生的综合测评工作统一，他们同样需要查询、提交自己参与的素拓项目。
故此处将这两类用户归为同一类，称之为“普通用户”。
以下是普通用户的需求：1、允许普通用户通过自己的学号（工号）和密码登陆系统。
2、允许普通用户在登陆后修改自己的密码。
3、允许普通用户查看现有的所有素拓项目的基本信息，如：学分，报名时间，官方要求的最高平均分等。
4、允许普通用户在报名截止前进行报名，参加可以参与的素拓项目。
5、允许普通用户对自己已参加的且已经出成绩的素拓项目进行选择提交。
6、允许普通用户和系统内的其他用户通过站内信进行交流，例如对项目打分有质疑时可以向相关的负责人（打分者）上诉。
7、不允许普通用户修改任何关于素拓项目的基本信息。
8、不允许普通用户查看别人参加素拓项目的情况，普通用户仅仅能查询自己的素拓项目成绩和打分者。
9、普通用户可以拥有管理员授予的打分权限，并对被授权的项目进行打分，打分时间以及打分人都会向被打分者公开，以接受监督。
1.3管理员需求此处管理员指的是制订综合测评规则的人或团队，以下是管理员的需求：1、允许管理员通过自己的学号（工号）和密码登陆系统2、允许管理员对所有素拓项目的基本信息进行查询和修改。
3、允许管理员对素拓项目的打分者进行设置，分配打分权限。
4、允许管理员和系统内的其他用户通过站内信进行交流，例如对学生的质疑进行回复。
5、允许管理员制定项目冲突的规则，例如普通班干部和核心班干部两项不能共存，同一类型的素拓项目只能算一个等。
学生提交的最终结果必须符合管理员制定的规则。
6、不允许管理员对学生参与的项目进行打分。
第6条有必要解释一下，在现有的制度中，现实中会出现总负责的团委老师越权对其感觉不满但并不违规的素拓成绩随意更改的情况（俗称“和谐”）。
我们的系统不允许此类行为发生，要求所有的打分过程公开透明。
第2页第3页2. 系统结构设计2.1 开发环境简述 组件的表现形式是.NET 的类库，它拥有两个核心组件： .NET data provider(数据提供者)和 DataSet （数据结果集）对象。
.NET Data Provider 是专门为数据处理以及快速的只进、只读访问数据而设计的组件，包括Connection ， Command 、 Datareader 和DataAdapter 四大类对象，其主要的功能特点是：1） 在应用程序中连接数据库，连接SQL Server 数据服务器2） 通过SQL 语句的形式执行数据库操作，并能以多种形式把查询结果填充到DataSet 里。
DataSet 的对象是支持 的断开式、分布式数据方案的核心对象。
DataSet 是数据为驻留表示形式，无论数据源是什么，它都会提供一致的关系编程。
它是专门为独立于任何数据源的数据访问而设计的。
DataSet 对象的主要功能是：1） 用其中的DataTable 和DataRelation 对象来容纳.NET Data Provider 对象传递过来的数据库访问结果集，一边应用程序访问。
2）把应用代码中的业务执行结果更新到数据库中。
并且， DataSet 对象能在理想的情况下管理存储数据，这在海量数据访问控制的场合是非常有利的。
下图描述了它的体系结构：图2-1 体系结构图本次大作业中，主要应用到了DataProvider 的Connection 对象，用不同的权限，即不同的用户名和密码来登录数据库系统，实现管理员和学生/教工用户权限的分离。
并且使用DataAdapter 对象从数据库中读入数据到dataset 的各个表中，比如：Studen 表，Item 表和 Participate 表中，使用第4页Command 对象来生成相应的增删补语句，将结果从DataSet 反应到数据库中，从而完成本次大作业的各个功能。
2.2 E/R 模型设计图2-2 系统的E/R 图第5页2.3数据库模式2.3.1 用户信息：Student 表图2-3 Student 表信息Student(std_id, password, authority, class, std_name)。
Student 用来记录用户信息，其中std_id 是主键，对应学生的学号，教师的教工号或者是管理员特有的账号。
（原来设计时想用User 命名，但如此定义与SQL 系统定义的User 表会发生冲突，因此改名Student ，虽然该表中的用户并非全是Student ，但相信他们都是从Student 过来的）；password 是用户登录的密码；authority 是用来区分普通用户和管理员的布尔变量，class 记录用户所在的班级，std_name 记录用户的姓名。
管理员拥有对此表的访问修改权限，普通用于仅可编辑自己的密码。
2.3.2 项目信息：Item 表图2-4 Item 表信息 Item(item_id, item_name, max_avg, start_enroll, end_enroll, credit, is_compulsory, item_number) 顾名思义，本表是用来记录素拓项目的数据结构。
Item_id 是项目标识，也是Item 表的主键；item_name 是项目的名称；max_avg 是该项目最高平均分，例如当最高平均分为90时，某个老师提交所有的学生成绩为95是不被允许的；start_enroll 是报名起始时间，end_enroll 是报名截止时间，当前时间处于两者之间方可报名；credit 是项目学分；is_conpulsory 是用来区分该素拓项目是否必修的布尔量；item_number 是项目编号，注意此属性与Item_id 不用，几个不用的项目可能共享一个项目编号，而Item_id 是真正区分所有项目的id ，无官方手册中对应的信息。
这里的credit 属性同时用来区分项目类别。
当credit>0时其意义为真实学分；当credit=0时，对应的意义为特殊的奖惩项。
例如参加竞赛可以获得0.5-2分的加分，其计算时并非按照学分来算，而是直接在总评上加；又比如翘课被发现会有一定程度扣分……管理员拥有对此表的修改权限，普通用户近可访问。
第6页2.3.3 项目参与信息：Participate 表图2-5 Participate 表信息 P articipate(std_id, item_id, grade, selected, submitter_id, submitter_date, rate)P articipate 依存于对应的student 和item 实体，是weak relationship ，其表中有拥有std_id ，item_id 作为外键。
表中的每一项记录了具体某一个学生参加了某一个素拓项目。
在生成物理模型后，这两个外键就会出现在Participate 中。
Grade 是学生选修本项目的成绩；selected 表示学生是否选择提交此项目计算最终成绩；submitter_id 是打分者的ID ，为外键，当学生对分数不满时可根据此信息进行投诉；submitted_date 是打分的日期；rate 是用户对该项目的评价，学院可收集这一信息对项目进行评估。