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針對一次正則化及分組一次正則化問題的隨機活動集近端擬牛頓法

一次正則化（L1 regularization）已經是標準的特徵選取（feature selection）方法之一。當我們對於資料特徵有額外的結構資訊，我們可以將特徵選取延伸至挑選一些預先定義的特徵集合，而這可以由分組一次正規化（group-L1 regularization）來達成。面對高維度的機器學習問題，shrinking 以及貪婪方法常被用來維護一個工作集以縮小問題。然而shrinking 採取太過保守的策略，而貪婪方法需要過多的花費。在這篇論文中，我們提出了隨機活動集方法（Stochastic Active-Set method），透過無偏的近似貪婪方法維護一個活動集，並有夠高的機率達到收斂。藉由一個雙重採樣的策略，我們平衡了搜尋特徵空間的花費以及活動集的效果。除此之外，為了應對那些計算密集的損失函數，我們建構了一個擬牛頓法的新變體來配合我們的活動集方法，因此不需要計算所有的損失函數梯度。在我們的實驗中，對於計算密集的損失函數的一次正規化以及分組一次正規化問題，我們所提出的方法相較於目前最先進的方法，展現出了顯著的加速。

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以地標為特徵之音訊指紋系統的改進

本論文中，我們將針對聲紋辨識 (Audio Fingerprinting, AFP)技術做改進。聲 紋辨識為一種可以快速檢索音樂的技術，主要用途為原曲辨識，使用者可於任何 情況下錄音，以此錄音檔案做為目標，傳入聲紋辨識系統中，最後回報使用者與 此錄音檔最相似之歌曲。聲紋辨識系統亦可用於辨識任何以聲音為傳輸媒介之資 料，例如：演講、電影音訊等。 本論文目標為提升以地標為特徵的音訊聲紋辨識系統，考量地標的能量值， 對抽取地標的步驟做改良，假設能量高的高峰點為越有參考價值的特徵，優先配 對能量高的高峰點，並且給予能量高的高峰點越大的配對數目。再將最終計算地 標分數的權重做調整，結合提出方法得到提高辨識率的改進。

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中文家譜數位化研究

歷史與人的關係密不可分，在中文歷史文獻中，家譜的數量龐大、地域分布廣泛，是歷史研究的重要素材。家譜的編排包涵文獻篇章、世系及行狀，紀錄了個人之基本資訊、世系親屬關係、家譜的編修、源流、家族的倫理規範等，在家族、人口、經濟、地方社會等研究中皆佔有一席之地。 　　如今電腦科學雖為一項便利的研究工具，對於中文家譜的應用依然相當有限，家譜中的資訊需要被有效的紀錄及存儲，才能為後續研究提供最大的可能。家譜之數位化雖並非近日才有人提出，但資料紀錄格式與方法仍不斷在發展中，其中對於中文家譜文獻視野特性之考量亦尚不足，且少有考慮跨家譜、家族間的聯繫性。因此，如何打造一個家譜數位化系統，供使用者能將手邊之紙本家譜資料轉化為具有可攜性及可擴展性的家譜資訊格式，提高家譜資料後續被有效使用及呈現的可能性，從一棵樹到一片森林，提供人文研究者觀察多本家譜中的脈絡、從而提出問題的環境，便為本研究所欲達成之目標。 　　本研究以中文家譜為主要對象，提供使用者創建並可即時編修家譜文獻與人物紀錄、並可以簡便的方式紀錄人物間親屬關聯的介面，且在新增人物紀錄時同步畫出人物家族樹，以便瀏覽及編校。研究中也實際輸入紙本家譜，系統中之家譜資料可以Excel或本研究訂立之JPML（JiaPu Markup Language）格式轉出，JPML參考國內外之家譜或人物存儲格式、並引用中國歷代人物傳記資料庫之部分參考資料表，以期望後續之擴展性。

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在端對端時限下對分散式低負載即時系統排程

端對端延遲在分散式即時系統中是最重要的時間限制之一，在有大量節點的無線感測網路或是物聯網的應用中更是如此。在分散式Pinwheel 模型中，已經有利用時距限制來降低端對端延遲的演算法，也證明了可排性的上限，但都是針對滿載的系統做分析。我們發現在低附載的系統中使用貪婪的演算法 (ASr) 更能減少端對端延遲，同時也證明了其可排的條件。我們也分析了執行時間的相對長度對於可排性、端對端的影響。因為其簡單性且能有效地減少端對端延遲，我們認為 ASr 在分散式即時系統中有很大的應用潛力，尤其是在無限感測網路或是物聯網這種低負載的系統更是如此。

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SandUSB: 免安裝及可受使用者控制的USB 裝置沙箱

本論文研究針對USB裝置兩種新興攻擊－HID攻擊 及Juice Jacking攻擊，提出防禦對策。我們的研究也將驗證這種攻擊手法可利用低成本嵌入式開發板（例 Raspberry Pi）實作以及繞過防毒軟體。雖然有些相關研究有辦法有效防禦HID及Juice Jacking攻擊，但這類研究有兩種主要限制：1）必需在電腦安裝軟體，這做法不僅不方便且使用者可能無權限安裝軟體；2）假設使用公開金鑰來做認證機制，可是目前此認證機制在USB協定還沒有提供。 想解決此兩種限制，本論文設計及實作SandUSB，免安裝及可受使用者控制的USB裝置沙箱。SandUSB作為USB主機及裝置的中介者，其可以有效率的掃描及分析且無需修改任何USB主機或裝置的設定。SandUSB也提供簡潔的使用者介面來監控連結的USB裝置，從而給使用者足夠資訊來偵測裝置是否偽裝成其他類別的裝置。此外SandUSB還內建自動防禦機制，並提升使用者針對所連結的USB裝置的安全意識。我們實驗顯示SandUSB可以很有效率的偵測多種USB攻擊，包含HID及Juice Jacking攻擊。SandUSB可實作在低成本及容易取得的硬體。我們希望本論文可以提升使用者針對USB裝置的潛在資安威脅的意識。

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透過行動社群遊戲提升電子日記填寫率之研究

在使用日記收集長期的資料時，若填寫率不高會造成後續資料分析上的困難。所以我們在這次研究中發展一套可以搭配社群遊戲使用的日記系統，希望能藉此提升日記的填寫率。而實驗的結果也顯示，遊戲對日記的填寫率有帶來正面影響的可能性。

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自動乳房超音波之電腦輔助腫瘤診斷

乳癌是20-59歲的女性死亡率最高的癌症，及早的治療，可有效降低乳癌的致死率。近年來，乳房超音波影像常用來診斷腫瘤的良惡性，為了提升正確率，大部分研究在腫瘤分類前先做腫瘤切割，切割的結果直接影響到了良惡性腫瘤的判斷。因此，此篇研究主要的目的是使用image matting改善腫瘤的切割結果，進行腫瘤的電腦輔助診斷。首先，從超音波影像取出腫瘤的VOI (volume-of-interest)區域，並透過一連串的影像處理方法進行初步切割，而後將預切割的結果建立成tri-map，接著根據tri-map所畫出的未知區域使用image matting進行腫瘤切割，從切割結果擷取出紋理特徵和形態特徵，最後，利用SVM分類器以及擷取出的特徵進行腫瘤良惡性的分類。在此次研究中採用了80個病例，包含40個良性腫瘤以及40個惡性腫瘤，研究結果顯示，使用image matting確實比不使用image matting有更佳的切割效能，並且在特徵上可得到GLCM (gray-level co-occurrence matrix)、ranklet以及橢圓擬合特徵的組合較具有分辨率，可達到準確率85.0% (68/80)、靈敏性87.5% (35/40)、特異性 82.5% (33/40)，以及ROC曲線面積0.8829。從結果上來看，使用image matting確實能夠改善腫瘤的切割並且得到較為準確的良惡性分類結果。

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親子溝通輔助設計於改善晨間作息之研究

在建立孩童行為與發展過程中,親子溝通關係扮演了一個很重要的 角色。許多家長並不知道用什麼樣的方式來跟孩子溝通比較恰當,且 孩子是比較樂於接受的。然而,讓家長能意識到自己跟孩子的講話方 式並不是件簡單的事情。經過和專家們以及家長們(台灣 166 個家庭) 的訪談調查過程中,我們發現家長在平常週間上班日的早晨很容易與 學齡前的孩童(3-6 歲)產生意見上的衝突,如此一來就無法與孩童有 良好的親子互動品質。在經過一系列的設計流程,且不斷的與專家和 家長們進行討論過後,我們設計了 WAKEY,一個基於科技的方式來 輔助父母可以用比較好的溝通方式與孩子做溝通,幫助父母能更有效 的引導孩童培養好的生活習慣以及可以順利的完成晨間事項。在系統 裡,我們將幼兒教育發展領域中常見的” 三明治溝通法” 進行改良,並 建立一個親子溝通的語句知識庫,針對不同的目標來給予家長不同的 語句建議,來讓家長學習如何用好的語句來跟孩童做溝通、互動。舉 例來說,讓家長學習如何用適當的方式來跟孩子做約定以及如何用好 的溝通方式來教導、引導孩子培養好的生活習慣。我們針對五組雙薪 家庭進行了為期一週的實驗,透過實驗結果可以說明 WAKEY 能有效 的降低父母在週間早晨因管教孩子所造成的不愉快且讓孩子變得更加 獨立,顯著的降低早晨家庭裡的緊繃氣氛。此外,在實驗過程中,父 母對於教養孩子的態度與方法也有產生新的體悟,了解該如何用適當 的方式來跟孩子做溝通、互動,進而有好的親子互動品質。

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在次世代幽靈基地台架構下降低換手失敗率

近幾年由於行動裝置的數量日增月益，以及使用者對於網路的資料需求量和服務品質與日俱增，未來若只藉由大型基地台的服務，難以滿足使用者多樣性的需求和全球數據流量大幅成長的相關問題。因此在長期演進技術(Long Term Evolution)發展趨勢中，小型基地台是目前公認極具潛力的發展方向之一，利用大型基地台和小型基地台的混合佈建的網路架構方式，來提升整體網路的容量，稱為異質性網路。而在異質性網路中，隨著小型基地台佈建密度逐漸上升，仍有重要的議題需去克服，像是換手(Handover)程序頻繁的發生、網路系統能源龐大的消耗和鄰近基地台間的干擾問題，這些問題有很大的原因是現行LTE中的無線接網路(Radio access network)中，控制存取點和資料存取點的緊密偶合，讓無限資源的彈性度多了相當程度上之限制。因此，一個新穎的幽靈基地台架構(Phantom cell architecture)可以克服異質性網路所帶來的問題，概念上是把無線接取網路中的控制平面(Control Plane)和資料平面(Data Plane)，分離成由大、小基地台去傳輸，讓大型基地台負責大範圍的使用者控制連線，而小型基地台專門傳輸資料，這讓分離式異質性架構在使用者移動管理、能源效率和干擾管理上有了更佳的優勢。 然而，因為幽靈式有著獨特的架構，在跨兩個不同的大型基地台情況下有著較高的換手失敗率，使用者不希望在換手過程中有失敗的情況發生，造成進行中的服務被中斷，導致較差的體驗品質。因此本文提出一套獨立換手觸發程序並且設計換手流程，進而降低換手失敗率過高的現象，並且在資源排程上提出貪婪式啟發演算法，使基地台可以服務越多的使用者。最後，我們的模擬結果驗證所提出的換手觸發程序與資源排程有著顯著的低換手失敗率。

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雲端的買賣方浮水印協定

在這篇論文中，我們把傳統的買賣方浮水印協定帶到了雲端的環境中，並且利用了改進版展頻浮水印的技術，讓浮水印能夠更加的穩固。根據不同的雲端服務模型，我們提出了兩種不同的協定：在第一個協定中，雲端扮演的是基礎設備的提供者，賣方可藉此來大幅節省運算和溝通成本；而在第二個協定中，雲端扮演著平台的提供者，她提供一個買賣平台讓買方和賣方能在上面自由地做交易。利用雲端提供的軟硬體資源和隨用付費的商業模型，我們可以建立一個公平、有效率而且安全的多媒體交易環境。就我們所知，我們是第一篇把買賣方浮水印帶到雲端上的論文，不僅如此，我們還提供了對於消費者權利、規模化、穩固性問題的一個解決方案。