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专利号: 2022100215845
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
更新日期:2024-12-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于自注意力机制DLSTM的云服务器老化预测方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,采集云服务器老化情况的数据指标,获取云服务器资源和性能参数的时间序列数据;

步骤2,对序列数据进行预处理,得到预处理后的数据集;

步骤3,将经步骤2中预处理后的云服务器老化数据分成训练集和测试集;

步骤4,构建基于注意力机制的云服务器老化数据时间序列的DLSTM预测模型;

步骤5,利用训练集数据对DLSTM预测模型进行训练;

步骤6,利用训练后DLSTM预测模型预测测试集数据,并对DLSTM预测模型进行性能评价;

步骤2中预处理过程具体为:

步骤2.1,对序列数据进行一阶差分得到差分序列;

首先对原始数据进行一阶差分;记原始云服务器性能参数的时间序列为X=(x1,x2,…,xn),n为整个时间序列的长度,差分后的数据序列为Y=(y1,y2,…,yn‑1);使用序列中后值减去前值,即:yi=xi+1‑xi    (1)

利用公式(1)得到一阶差分数据序列Y,从而消除时间序列对时间的依赖性;

步骤2.2,将一阶差分数据序列转换为时间步矩阵,矩阵中每一元都包含一个时间步长度的数据片段;

步骤2.3,对时间步矩阵进行归一化至[‑1,1]区间得到预处理后的数据集,具体的为:使用 表示xi归一化后的值,|x|max为差分后数据绝对值中最大值,将矩阵P′中数据归一化至[‑1,1]区间;

所述步骤2.2的具体过程为:

将原有序列转换为一个n*1的矩阵P1;在原有序列之前插入一个0,再转换为一个n*1的矩阵P2;将矩阵P1和P2合并为一个n*2矩阵P′;即:其中矩阵P′即为时间步矩阵;

步骤4中所述DLSTM预测模型由50个LSTM堆叠而成,所述每个LSTM包括遗忘门、输入门和输出门,所述输入门的激活函数为tanh函数,所述遗忘门和输出门所用激活函数为Sigmoid函数;DLSTM神经网络中包括依次连接的输入层、隐藏层、连接激活层、输出层,并设置有dropout层;所述输入层内封装有注意力机制;

注意力机制的封装过程具体为:首先使用交换层将输入数据的格式转换为期望格式;

然后使用密集层中Softmax激活函数,计算特征的权值,其中通过Lambda层使用tf.keras.backend.mean()计算张量的平均值;再使用交换层将密集层的输出转换成乘积层需要的格式;最后到达乘积层,将权重与输入相乘,完成注意力机制的封装。

2.如权利要求1所述的基于自注意力机制DLSTM的云服务器老化预测方法,其特征在于,所述步骤2具体包括:步骤2.1,对序列数据进行一阶差分得到差分序列;

步骤2.2,将一阶差分数据序列转换为时间步矩阵,矩阵中每一元都包含一个时间步长度的数据片段;

步骤2.3,对时间步矩阵进行归一化至[‑1,1]区间得到预处理后的数据集。