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隨著物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，群智感知計(jì)算作為一種新的感知模式應(yīng)運(yùn)而生。區(qū)別于傳統(tǒng)的傳感網(wǎng)感知方式，群智感知計(jì)算利用廣泛且自然分布的持有智能設(shè)備的用戶作為移動(dòng)感知單元，通過(guò)群體的廣泛參與、靈活移動(dòng)、機(jī)會(huì)連接實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、無(wú)處不在的感知過(guò)程，目前已成為物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)計(jì)算等領(lǐng)域的學(xué)科前沿與研究熱點(diǎn)。本書按照理論方法/技術(shù)平臺(tái)應(yīng)用的組織思路，遵循創(chuàng)新引領(lǐng)、深入淺出、理論實(shí)踐的原則基調(diào)，針對(duì)群智感知計(jì)算的基本概念、體系架構(gòu)、任務(wù)優(yōu)化分配、數(shù)據(jù)優(yōu)選、質(zhì)量評(píng)估、數(shù)據(jù)移交、計(jì)算平臺(tái)及典型應(yīng)用等進(jìn)行深入的探討。本書為物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)計(jì)算、智慧城市等領(lǐng)域的研究人員、高年級(jí)本科生或研究生等提供了具有創(chuàng)新性與前瞻性的群智感知計(jì)算**研究成果和學(xué)習(xí)參考。

群體智能是國(guó)務(wù)院2017年印發(fā)的新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃部署的重要研究領(lǐng)域，新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃提出了我國(guó)在群體智能基礎(chǔ)理論和核心技術(shù)領(lǐng)域于2020年實(shí)現(xiàn)重要進(jìn)展、2030年取得重大突破的戰(zhàn)略目標(biāo)。區(qū)別于傳統(tǒng)的傳感網(wǎng)感知方式，群智感知計(jì)算利用廣泛且自然分布的持有智能設(shè)備的用戶作為移動(dòng)感知單元，通過(guò)群體的廣泛參與、靈活移動(dòng)、機(jī)會(huì)連接實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、無(wú)處不在的感知過(guò)程，是目前物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等領(lǐng)域的學(xué)科前沿與研究熱點(diǎn)。本書結(jié)合作者在國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目群智感知網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)領(lǐng)域的豐富的科研實(shí)踐，基于取得的一系列突破性研究成果，按照理論方法/技術(shù)平臺(tái)應(yīng)用的組織思路，遵循創(chuàng)新引領(lǐng)、深入淺出、理論實(shí)踐的原則，針對(duì)群智感知計(jì)算的基本概念、體系架構(gòu)，以及任務(wù)優(yōu)化分配、數(shù)據(jù)優(yōu)選、質(zhì)量評(píng)估、數(shù)據(jù)移交、計(jì)算平臺(tái)和典型應(yīng)用等挑戰(zhàn)性的研究問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)性闡述。書中闡述的系列原創(chuàng)性研究成果已得到美國(guó)、英國(guó)、日本、法國(guó)、加拿大等幾十個(gè)國(guó)家的眾多科研同行的認(rèn)可和應(yīng)用，為構(gòu)建全生態(tài)的群智感知研究、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與領(lǐng)域應(yīng)用提供全方位支撐。中國(guó)科學(xué)院王懷民院士等專家評(píng)價(jià)該書的學(xué)術(shù)水平具有國(guó)際領(lǐng)先性，并有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

近年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，大量具有豐富感知能力的智能設(shè)備(如智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備)得以普及。在此背景下，群智感知計(jì)算作為一種新的感知模式應(yīng)運(yùn)而生。它利用大眾的廣泛分布性、靈活移動(dòng)性和即時(shí)連接性進(jìn)行大規(guī)模時(shí)空感知，并融合顯式或隱式的群體智能實(shí)現(xiàn)對(duì)感知數(shù)據(jù)的優(yōu)選萃取和增強(qiáng)理解，進(jìn)而為現(xiàn)代城市及社會(huì)管理提供智能輔助支持。群智感知計(jì)算由于其泛在性、靈活性和低成本等優(yōu)勢(shì)，甫一問(wèn)世便得到學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界以及政府的廣泛關(guān)注，并迅速成為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的國(guó)際前沿研究熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)的傳感網(wǎng)絡(luò)不同，群智感知計(jì)算以人為中心的感知模式帶來(lái)了很多新的特性，包括參與者行為的復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性、感知能力的差異性和互補(bǔ)性、感知數(shù)據(jù)的豐富性和低質(zhì)性等。與此同時(shí)，這些新特性也帶來(lái)一系列新的研究挑戰(zhàn)：群智感知的理論模型、參與者優(yōu)選與任務(wù)分配、群智數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估與高效匯聚、參與者隱私保護(hù)與激勵(lì)機(jī)制、可重用的群智感知系統(tǒng)架構(gòu)等。
針對(duì)以上問(wèn)題，本書作者所在的智能感知與計(jì)算工業(yè)和信息化部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)近10年來(lái)開展持續(xù)性、系統(tǒng)性的研究，在群智感知計(jì)算領(lǐng)域取得了較為豐富的研究成果。本書可視為對(duì)前期研究進(jìn)展的梳理總結(jié)與提煉升華。全書共分為10章，按照移動(dòng)群智感知概念體系架構(gòu)、感知任務(wù)分配、感知數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估與匯聚、群智隱私保護(hù)與激勵(lì)機(jī)制、群智感知典型應(yīng)用，以及群智感知系統(tǒng)平臺(tái)等方面組織安排。第1章對(duì)移動(dòng)群智感知的背景、意義、發(fā)展歷程、研究挑戰(zhàn)以及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。第2章主要討論移動(dòng)群智感知的基本概念與體系結(jié)構(gòu)，包括任務(wù)模型、用戶模型、數(shù)據(jù)模型以及通用的移動(dòng)群智感知網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)。第3章和第4章分別介紹基于單目標(biāo)優(yōu)化與多目標(biāo)優(yōu)化的移動(dòng)群智感知任務(wù)分配問(wèn)題、模型以及相應(yīng)的代表性工作。第5章主要討論感知數(shù)據(jù)的質(zhì)量評(píng)估與優(yōu)選匯聚，并具體介紹視覺群智感知系統(tǒng)中的質(zhì)量評(píng)估模型與優(yōu)選策略。第6章介紹移動(dòng)群智感知高效數(shù)據(jù)移交問(wèn)題，涉及基于機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)移交和基于融合的傳染式數(shù)據(jù)移交。第7章討論移動(dòng)群智感知位置隱私保護(hù)問(wèn)題，包括隱匿位置保護(hù)、位置抑制發(fā)布技術(shù)等。第8章介紹移動(dòng)群智感知激勵(lì)機(jī)制設(shè)計(jì)問(wèn)題，探討物質(zhì)與非物質(zhì)激勵(lì)機(jī)制，同時(shí)面向城市眾包配送問(wèn)題詳細(xì)介紹動(dòng)態(tài)定價(jià)策略。第9章介紹移動(dòng)群智感知在不同領(lǐng)域的典型應(yīng)用，包括城市環(huán)境監(jiān)測(cè)、商業(yè)規(guī)劃、智慧交通以及公共安全等眾多領(lǐng)域。第10章介紹本書作者所在科研團(tuán)隊(duì)率先開發(fā)的移動(dòng)群智感知操作系統(tǒng)CrowdOS，包括系統(tǒng)的體系框架、核心機(jī)制、關(guān)鍵組件以及平臺(tái)實(shí)現(xiàn)與測(cè)試。
本書涉及的研究工作獲得了國(guó)家973計(jì)劃(2015CB352400)、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目(61725205,62025205)、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(61332005)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2019YFB2102200)等項(xiàng)目的持續(xù)支持，在此向國(guó)家科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)的支持表示感謝！
中國(guó)科學(xué)院王懷民院士和清華大學(xué)劉云浩教授特為本書作序，在此向兩位專家的支持和幫助表示誠(chéng)摯的感謝！還要感謝西北工業(yè)大學(xué)周興社教授多年來(lái)對(duì)群智感知計(jì)算研究方向的指導(dǎo)和支持。西北工業(yè)大學(xué)智能感知與計(jì)算工業(yè)和信息化部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的陳薈慧博士后、劉一萌博士、劉琰博士、李青洋博士、景瑤博士、王倩茹博士等參與了本書部分章節(jié)的撰寫工作，在此對(duì)他們的辛勤付出表示感謝！
我們還要感謝清華大學(xué)劉云浩教授、北京郵電大學(xué)馬華東教授、北京大學(xué)張大慶教授、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)李向陽(yáng)教授、上海交通大學(xué)王新兵教授、東南大學(xué)羅軍舟教授等物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的同行學(xué)者，本書的形成也融入了部分前期大家一起研討或項(xiàng)目合作的成果。在本書成稿過(guò)程中，還有很多同事和朋友以不同形式提供了幫助，在此不一一列舉，敬請(qǐng)各位諒解。
群智感知計(jì)算作為一個(gè)快速發(fā)展的新興研究領(lǐng)域，新概念、新問(wèn)題、新方法不斷涌現(xiàn)，限于作者的學(xué)識(shí)水平和研究局限，書中難免存在缺點(diǎn)和不足，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

作者2021年7月于西安

第1章緒論1
1.1背景和意義1
1.2發(fā)展歷程3
1.3群智感知的兩種模式4
1.4主要挑戰(zhàn)和研究?jī)?nèi)容6
1.5國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀8
1.5.1感知任務(wù)分配與激勵(lì)機(jī)制8
1.5.2群智感知數(shù)據(jù)優(yōu)選9
1.5.3感知數(shù)據(jù)移交10
1.5.4群智感知應(yīng)用11
1.6本書結(jié)構(gòu)12
1.7本章小結(jié)13
習(xí)題13
本章參考文獻(xiàn)13
第2章群智感知計(jì)算的基本概念與體系結(jié)構(gòu)18
2.1基本概念18
2.1.1群智協(xié)作方式18
2.1.2感知計(jì)算主體19
2.1.3主要研究問(wèn)題描述19
2.1.4低成本數(shù)據(jù)采集20
2.2群智感知任務(wù)模型20
2.3用戶模型24
2.3.1用戶角色及特征24
2.3.2需求分析25
2.3.3多側(cè)面用戶屬性27
2.3.4復(fù)雜任務(wù)模型分析27
2.4數(shù)據(jù)模型28
2.4.1群智數(shù)據(jù)產(chǎn)生模式及特點(diǎn)292.4.2群智數(shù)據(jù)感知方法30
2.4.3群智數(shù)據(jù)優(yōu)選與理解30
2.5通用群智感知系統(tǒng)架構(gòu)31
2.6小結(jié)31
習(xí)題32
本章參考文獻(xiàn)32
第3章移動(dòng)群智感知任務(wù)單目標(biāo)優(yōu)化分配35
3.1面向即時(shí)任務(wù)的多任務(wù)工作者選擇35
3.1.1問(wèn)題分析35
3.1.2問(wèn)題定義36
3.1.3貪心解法NearsFirst37
3.1.4遺傳算法37
3.1.5融合貪心策略的遺傳算法(GGAI)38
3.1.6實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證41
3.2面向容延任務(wù)的多任務(wù)工作者選擇43
3.2.1問(wèn)題分析43
3.2.2問(wèn)題定義44
3.2.3貪心算法MostFirst45
3.2.4融合貪心算法的遺傳算法(GGAU)45
3.2.5實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證46
3.3基于移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)的群智感知社群化任務(wù)分發(fā)48
3.3.1問(wèn)題定義49
3.3.2基于移動(dòng)行為相似度的社群動(dòng)態(tài)劃分50
3.3.3移動(dòng)群智感知社群化任務(wù)分發(fā)51
3.3.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析53
3.4本章小結(jié)55
習(xí)題55
本章參考文獻(xiàn)56
第4章移動(dòng)群智感知任務(wù)多目標(biāo)優(yōu)化分配58
4.1用戶資源匱乏情況下的任務(wù)分配58
4.1.1問(wèn)題背景58
4.1.2問(wèn)題定義59
4.1.3問(wèn)題分析59
4.1.4算法設(shè)計(jì)60
4.1.5實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證65
4.2用戶資源充足情況下的任務(wù)分配71
4.2.1問(wèn)題背景71
4.2.2問(wèn)題定義72
4.2.3問(wèn)題分析73
4.2.4算法設(shè)計(jì)73
4.2.5實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證76
4.3機(jī)會(huì)式的參與者選擇80
4.3.1問(wèn)題背景80
4.3.2問(wèn)題定義80
4.3.3問(wèn)題分析81
4.3.4算法設(shè)計(jì)82
4.3.5實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證89
4.4本章小結(jié)96
習(xí)題96
本章參考文獻(xiàn)97
第5章數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估與優(yōu)選98
5.1移動(dòng)群智感知數(shù)據(jù)質(zhì)量98
5.2移動(dòng)群智感知數(shù)據(jù)選擇99
5.3研究進(jìn)展100
5.3.1移動(dòng)群智感知數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估100
5.3.2移動(dòng)群智感知數(shù)據(jù)優(yōu)選101
5.4代表性工作: 視覺群智感知與數(shù)據(jù)優(yōu)選模型102
5.4.1視覺群智感知數(shù)據(jù)優(yōu)選模型102
5.4.2基于PTree的高質(zhì)量數(shù)據(jù)選擇方法105
5.4.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析108
5.5本章小結(jié)115
習(xí)題115
本章參考文獻(xiàn)115
第6章移動(dòng)群智感知高效數(shù)據(jù)移交118
6.1引言118
6.2移動(dòng)群智感知數(shù)據(jù)移交框架118
6.2.1基于機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)移交118
6.2.2基于融合的傳染式數(shù)據(jù)移交119
6.3代表性工作: 基于PicTree融合的移動(dòng)群智感知數(shù)據(jù)移交122
6.3.1PicTree融合的基本操作122
6.3.2PicTree融合算法122
6.3.3基于PicTree融合的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)124
6.3.4基于樹融合的協(xié)作式感知124
6.3.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析126
6.4本章小結(jié)132
習(xí)題132
本章參考文獻(xiàn)133
第7章移動(dòng)群智感知位置隱私保護(hù)134
7.1概述134
7.2研究進(jìn)展135
7.2.1隱匿位置保護(hù)技術(shù)135
7.2.2假位置數(shù)據(jù)技術(shù)136
7.2.3位置抑制發(fā)布技術(shù)136
7.3代表性工作一: 協(xié)同任務(wù)群組中的多方位置隱私保護(hù)137
7.3.1模型描述138
7.3.2實(shí)驗(yàn)分析142
7.4代表性工作二: 細(xì)粒度模糊位置隱私度量與保護(hù)145
7.4.1模型設(shè)計(jì) 146
7.4.2實(shí)驗(yàn)評(píng)估148
7.5本章小結(jié)151
習(xí)題151
本章參考文獻(xiàn)151
第8章移動(dòng)群智感知激勵(lì)機(jī)制設(shè)計(jì)153
8.1背景描述153
8.2移動(dòng)群智感知的主要激勵(lì)方式154
8.2.1物質(zhì)激勵(lì)154
8.2.2激勵(lì)機(jī)制: 非物質(zhì)激勵(lì)156
8.3代表性工作: 移動(dòng)眾包配送任務(wù)動(dòng)態(tài)定價(jià)策略研究157
8.3.1基于城市動(dòng)態(tài)供需關(guān)系的定價(jià)框架158
8.3.2算法設(shè)計(jì)159
8.3.3實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證161
8.3.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果162
8.4本章小結(jié)169
習(xí)題170
本章參考文獻(xiàn)170
第9章群智感知典型應(yīng)用172
9.1城市環(huán)境監(jiān)測(cè)173
9.1.1案例1: CrowdNoise噪聲監(jiān)測(cè)應(yīng)用系統(tǒng)173
9.1.2案例2: CrowdCity城市感知平臺(tái)175
9.2城市動(dòng)態(tài)感知179
9.2.1案例1: FlierMeet基于群智感知的跨空間信息轉(zhuǎn)發(fā)和共享系統(tǒng)179
9.2.2案例2: InstantSense視覺群智實(shí)時(shí)事件感知系統(tǒng)182
9.3商業(yè)智能184
9.3.1案例1: CrowdTravel旅游景點(diǎn)路線推薦系統(tǒng)184
9.3.2案例2: 基于群智的智能外賣配送系統(tǒng)187
9.4智慧交通189
9.4.1案例1: 基于群智感知的靜態(tài)障礙物檢測(cè)系統(tǒng)190
9.4.2案例2: 基于移動(dòng)群智感知的后一千米導(dǎo)航系統(tǒng)192
9.5公共安全195
9.5.1案例1: 基于移動(dòng)群智感知的實(shí)時(shí)車輛移動(dòng)跟蹤系統(tǒng)196
9.5.2案例2: 基于群智感知的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)197
9.6本章小結(jié)200
習(xí)題200
本章參考文獻(xiàn)200
第10章移動(dòng)群智感知操作系統(tǒng)CrowdOS203
10.1概述203
10.1.1研究背景203
10.1.2群智任務(wù)的定義204
10.2體系框架205
10.3核心機(jī)制207
10.3.1任務(wù)解析及調(diào)度207
10.3.2資源管理209
10.3.3結(jié)果質(zhì)量?jī)?yōu)化211
10.4關(guān)鍵組件212
10.4.1功能組件213
10.4.2調(diào)用接口217
10.5平臺(tái)實(shí)現(xiàn)及測(cè)試221
10.5.1平臺(tái)實(shí)現(xiàn)221
10.5.2局部測(cè)試226
10.5.3整體測(cè)試231
習(xí)題240
本章參考文獻(xiàn)240

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