CPS: Small: Recovery Algorithms for Dynamic Infrastructure Networks
CPS: Small: Recovery Algorithms for Dynamic Infrastructure Networks
批准号:
1739505
负责人:
Hamsa Balakrishnan
金额:
$44.98万
依托单位国家:
美国
项目类别:
Standard Grant
财政年份:
2017
资助国家:
美国
项目状态:
已结题
起止时间:
2017-11-01 至 2022-10-31
中文摘要
大多数关键基础设施已经演变成由大量相互作用的要素组成的复杂系统。这些相互作用导致中断的传播,例如延迟,从系统的一个部分到另一个部分,甚至从一个基础设施到另一个基础设施。分析和控制现实世界基础设施的有效工具需要考虑潜在的动态。本研究的关键见解是,通过学习基础设施网络的数据驱动模型,并使用这些模型来确定动态感知恢复算法,我们可以极大地提高关键基础设施网络的弹性。我们建议通过以下方式来应对这些挑战:1.从数据中学习和验证真实系统的可伸缩表示。通过考虑连续状态,并通过将连通性的时变特性建模为网络拓扑之间的切换,我们提出了一类切换线性系统模型。将开发多层网络模型,以考虑航空公司网络和多式联运系统。表征作为整体的系统的弹性,以及关于单个节点的弹性(例如,对网络延迟的敏感度)。评估复原力的指标将包括稳态行为和暂态行为。使用已识别的模型来设计能够实现中断恢复的最佳控制算法,同时考虑网络动态、操作环境的不确定性以及在不同级别、不同时间做出恢复服务的决策的成本。研究结果将使用操作数据进行验证,从而产生一套用于系统诊断、分析和恢复的工具。改善和维护关键基础设施是美国国家工程院确定的重大挑战之一。这项拟议的研究将发展基于网络科学、机器学习以及系统和控制理论的技术,以便有效地设计和运营基础设施。为这些基础设施制定共同框架和抽象将有助于研究它们之间的相互依存关系。随着智能基础设施的快速发展,拟议的研究将造福社会,也有助于吸引和培养下一代工程专业人员。
英文摘要
Most critical infrastructures have evolved into complex systems comprising large numbers of interacting elements. These interactions result in the spread of disruptions, such as delays, from one part of the system to another, and even from one infrastructure to another. Effective tools for the analysis and control of real-world infrastructures need to account for the underlying dynamics.The key insight in this research is that by learning data-driven models of infrastructure networks, and using these models to determine dynamics-aware recovery algorithms, we can greatly improve the resilience of critical infrastructure networks. We propose to address these challenges by:1. Learning and validating scalable representations of real systems from data. By considering continuous states, and by modeling the time-varying nature of connectivity as switching between network topologies, we propose to obtain a class of switched linear system models. Multilayer network models will be developed to account for airline networks, and multimodal systems.2. Characterizing resilience, both for the system as a whole, and in terms of individual nodes (e.g., susceptibility to network delays). The metrics to evaluate resilience will encompass both steady-state and transient behavior.3. Using the identified models to design optimal control algorithms that can enable recovery from disruptions, taking into account network dynamics, the uncertainty in operating environments, and the costs of decisions to restore service at various levels, at various times.The results of the research will be validated using operational data, thereby yielding a set of tools for system diagnostics, analysis, and recovery. Improving and maintaining critical infrastructures are among the grand challenges identified by the National Academy of Engineering. The proposed research will develop techniques grounded in network science, machine learning, and systems and control theory in order to effectively design and operate infrastructures. The development of common frameworks and abstractions for these infrastructures will enable the study of their interdependencies. With the rapid growth of intelligent infrastructures, the proposed research will benefit society, and also help attract and train the next generation of engineering professionals.
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Differentially Private Outlier Detection in Correlated Data
相关数据中的差分隐私异常值检测
DOI:
--
发表时间:
2021
期刊:
IEEE Conference on Decision and Control
影响因子:
--
作者:
[Degue, K. H., Gopalakrishnan, K., Li, M.Z., Balakrishnan, H.]
通讯作者:
Balakrishnan, H.
DOI:
10.23919/acc50511.2021.9483171
发表时间:
2021
期刊:
2021 American Control Conference (ACC
影响因子:
--
作者:
[Degue, Kwassi H., Gopalakrishnan, Karthik, Li, Max Z., Balakrishnan, Hamsa, Ny, Jerome Le]
通讯作者:
Ny, Jerome Le
DOI:
10.1016/j.automatica.2019.108638
发表时间:
2020
期刊:
Autom.
影响因子:
--
作者:
[J. Cavalcanti;H. Balakrishnan]
通讯作者:
J. Cavalcanti;H. Balakrishnan
Network-centric benchmarking of operational performance in aviation
以网络为中心的航空运营绩效基准测试
DOI:
10.1016/j.trc.2021.103041
发表时间:
2021
期刊:
Transportation Research Part C: Emerging Technologies
影响因子:
--
作者:
[Gopalakrishnan, Karthik, Li, Max Z., Balakrishnan, Hamsa]
通讯作者:
Balakrishnan, Hamsa
Equity Impacts of the London Congestion Charging Scheme: An Empirical Evaluation Using Synthetic Control Methods
伦敦拥堵收费计划的公平影响:使用综合控制方法的实证评估
DOI:
10.1177/03611981221138801
发表时间:
2023
期刊:
Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board
影响因子:
--
作者:
[Craik, Lauren, Balakrishnan, Hamsa]
通讯作者:
Balakrishnan, Hamsa
共 15 条
CAREER: Practical Algorithms for Next Generation Air Transportation Systems
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批准号:0745237
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项目类别:Standard Grant
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资助金额:$40.0万
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财政年份:2008
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负责人:Hamsa Balakrishnan
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依托单位:
国内基金
海外基金
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昼夜节律性small RNA在血斑形成时间推断中的法医学应用研究
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批准号:
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2024
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负责人:
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依托单位:
tRNA-derived small RNA上调YBX1/CCL5通路参与硼替佐米诱导慢性疼痛的机制研究
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批准号:
-
项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2022
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负责人:张祥忠
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依托单位:
Small RNA调控I-F型CRISPR-Cas适应性免疫性的应答及分子机制
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批准号:32000033
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2020
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负责人:林平
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依托单位:
Small RNAs调控解淀粉芽胞杆菌FZB42生防功能的机制研究
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批准号:31972324
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2019
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负责人:高学文
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依托单位:
变异链球菌small RNAs连接LuxS密度感应与生物膜形成的机制研究
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批准号:81900988
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:21.0万元
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批准年份:2019
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负责人:毛梦莹
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依托单位:
肠道细菌关键small RNAs在克罗恩病发生发展中的功能和作用机制
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批准号:31870821
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项目类别:面上项目
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资助金额:56.0万元
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批准年份:2018
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负责人:陈江宁
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依托单位:
基于small RNA 测序技术解析鸽分泌鸽乳的分子机制
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批准号:31802058
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:26.0万元
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批准年份:2018
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负责人:麻慧
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依托单位:
Small RNA介导的DNA甲基化调控的水稻草矮病毒致病机制
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批准号:31772128
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2017
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负责人:吴建国
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依托单位:
基于small RNA-seq的针灸治疗桥本甲状腺炎的免疫调控机制研究
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批准号:81704176
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2017
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负责人:赵继梦
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依托单位:
水稻OsSGS3与OsHEN1调控small RNAs合成及其对抗病性的调节
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批准号:91640114
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:85.0万元
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批准年份:2016
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负责人:何祖华
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依托单位: