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Cyboript:面向脑机混合智能平台Cyborgware的脚本语言设计与实现

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表目录

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.1.1 脑机接口与混合智能

1.1.2 面向混合智能的实验平台

1.2 研究动机

1.3 问题提出与分析

1.3.1 问题提出

1.3.2 问题分析

1.4 论文组织结构

1.5 本章小结

第2章 关键技术概述

2.1 脚本语言的发展现状

2.1.1 脚本语言的类别

2.1.2 脚本语言的发展趋势

2.2 脚本语言的相关特性

2.2.1 弱类型

2.2.2 动态性

2.2.3 解释执行

2.3 异步编程模型

2.3.1 回调函数

2.3.2 事件监听

2.3.3 发布与订阅

2.3.4 Promise协议

2.4 解释器的虚拟机技术

2.5 本章小结

第3章 混合智能平台脚本化框架设计

3.1 平台脚本化框架

3.2 各子系统与模块

3.2.1 感知增强系统

3.2.2 脑机接口系统

3.2.3 脑机信息处理系统

3.3 模块之间的协同设计

3.3.1 平台与模块的边界

3.3.2 平台调用子模块规范

3.3.3 子模块的生命周期与回调规范

3.4 框架的可伸缩性设计

3.4.1 模块封装

3.4.2 模块扩展

3.5 仿真环境与集成开发环境

3.5.1 仿真环境开发背景

3.5.2 沙盘环境抽象

3.5.3 大鼠导航过程模拟

3.5.4 沙盘视野投影模拟

3.5.5 集成开发环境

3.6 本章小结

第4章 脚本语言设计

4.1 语言基本特性设计

4.1.1 弱类型

4.1.2 弱地址

4.1.3 运算符类型隐式转换

4.1.4 链式作用域

4.1.5 流程控制逻辑

4.2 高级特性设计

4.2.1 匿名函数

4.2.2 高阶函数

4.2.3 闭包

4.3 对象封装和模块化编程设计

4.3.1 对象封装

4.3.2 脚本模块化

4.4 异步编程

4.5 本章小结

第5章 解释器的设计与实现

5.1 解释器的内部结构

5.2 词法解析器与语法分析器

5.2.1 词法解析

5.2.2 语法分析

5.3 解释执行器

5.3.1 执行器中的重要数据结构

5.3.2 链式作用域的实现

5.3.3 代码的执行过程

5.4 模块引擎

5.4.1 系统调用管理

5.4.2 动态模块生命周期管理

5.4.3 异步回调实现

5.4.4 一个范例

5.5 报错机制和垃圾回收

5.5.1 报错机制

5.5.2 垃圾回收

5.6 测试与评估

5.6.1 正确性与健壮性

5.6.2 代码统计与重用分析

5.7 本章小结

第6章 基于Cyboript的大鼠导航混合智能系统

6.1 大鼠导航应用背景

6.1.1 感知增强导航

6.1.2 意念控制导航

6.2 感知增强混合智能系统搭建

6.2.1 感知增强模块接入

6.2.2 脑机标准写入接口

6.2.3 基于Cyboript的增强系统搭建

6.3 意念控制大鼠导航系统搭建

6.3.1 脑机标准读入口接口

6.3.2 脑控模型的训练

6.3.3 决策模型的参数配置

6.3.4 基于Cyboript的控制系统搭建

6.4 意念控制大鼠导航实地测试

6.5 本章小结

第7章 工作总结与未来展望

7.1 工作总结

7.2 未来展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢

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摘要

随着脑科学的研究推进和人工智能领域的成果不断涌现,为脑机深度、多层次融合创造了可能。将生物脑智能和计算机智能融合形成的智能系统,有望产生更强的新智能。Cyborgware混合智能平台则是在这一背景下诞生的研究混合智能和搭建混合智能系统的软硬件一体化平台。然而现有的混合智能系统在搭建系统时,采用原生的开发和搭建方式效率低下,且存在无法较好的和现有软硬件的异步调用适配问题。
  本文以大鼠导航机器人下的混合智能系统为应用背景,提出脚本化搭建混合智能系统方式,以求更好的契合混合智能系统的搭建的可伸缩特点,进行高效的系统搭建和高层次模块化管理、软硬件功能异步调用等。
  本文的主要贡献包括:
  1)提出了一种面向混合智能平台的脚本化快速开发方案,包括Cyborgware脚本化框架体系和一套混合智能功能模块的接入规范;
  2)设计了该规范下的脚本语言Cyboript和解释器,并基于Cyboript设计了配套的集成开发环境以进行高效混合智能系统开发;
  3)设计了大鼠导航效果演示的仿真环境,用于搭建混合智能系统的仿真演示;
  4)基于Cyboript脚本语言,构建出感知增强的大鼠机器人和意念控制大鼠机器人混合智能系统,进一步验证使用该脚本化方法进行快速搭建混合智能系统的可行性和高效性。

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