小型微型计算机系统

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云计算核心技术研究综述

张建华1,2,3，吴恒1,2,3，张文博1

2013, 34(11): 2417-2424.

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云计算作为一种新型的计算模式，在工业界和学术界得到了越来越广泛的应用和研究.本文首先阐述了云计算的基本概念，然后从云存储结构、编程框架、虚拟化和资源管理、安全与隐私、网络拓扑结构、能源管理等几个方面论述了当前云计算核心关键技术的发展现状，分析了其中的优势和不足，并进一步介绍了当前工业界主流的云计算平台以及学术界的开源云计算框架和实验系统.最后本文探讨了云计算进一步发展的研究问题，并展望了云计算的发展趋势.

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一种创新的运用场理论的SaaS服务发现方法

熊伟1,2，李兵1,3，何克清1，何鹏1，黄媛1

2013, 34(11): 2425-2430.

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软件即服务（SaaS）作为一种新型的软件运营模式得到了越来越多的认可，并将成为云计算时代主要的软件运营方式.为了满足 SaaS 租户的个性化定制需求，本文从SaaS的多租户特性出发提出一种基于RGPS需求元建模框架的创新的服务模型，并详细阐释了在该框架上，通过将资源的碎片化，实现可定制、可信性以及系统规模可伸缩性来实现SaaS多租户服务.然后基于云模型给出其量化方法，最后提出一种基于场理论的服务发现方法，它能够将量化后的SaaS服务精化为一组特征值来实现服务发现. 经实验验证，该方法能够解决RGPS需求元建模框架的高维问题，增强服务聚类能力，改善系统的性能.

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多路空间连接优化算法研究

汪璟玢，彭志星

2013, 34(11): 2431-2436.

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在深入分析各种空间连接算法特点的基础上，提出一种可以有效提高多路空间连接效率的优化方法.该方法一方面针对空间数据的聚类特性，提出了获得更加紧凑的R树索引结构的算法；另一方面考虑连接顺序对多路空间连接算法性能的影响，提出基于R树连接的多路空间限制策略和多路平面扫描技术，从而优化数据集参与连接的顺序选择，并在此基础上给出优化的多路连接算法.通过实验验证，本文的优化方法能够有效的提高多路空间连接查询效率，尤其是在耗时较大的链图查询上.

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双向Web服务自动组合

邓晓栋1,2,王鹏伟1,2,丁志军1,2

2013, 34(11): 2437-2440.

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Web服务的自包含、自描述和模块化的特性使之迅速受到工业界和学术界的极大关注，其中，服务组合是研究的热点和难点.然而Web服务的海量性、服务描述的异构性以及服务的动态变化性等因素决定了Web服务组合的困难性.本文提出了一种能够求出满足用户请求的所有组合方案的Web服务组合算法-双向算法，且算法的时间复杂度控制在多项式级别.通过预处理，该算法首先建立了输入参数与Web服务之间的关联关系，然后根据用户输入通过前向搜索，找出所有可能参与组合的服务，并建立了他们之间的可达关系，最后根据用户期望的输出，结合前向搜索得到的服务及可达关系，通过后向搜索得到所有的组合方案.

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一种基于时间片的微博用户分类方法

葛红美1,2，何炎祥1,3，陈强1,3，徐超1,3

2013, 34(11): 2441-2445.

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针对微博用户分类问题提出时间片微元的概念，建立了时间片微元模型；对每个时间片内的微博所涉及到的用户进行研究得到时间片微元内部的用户兴趣度向量，最终整合所有时间片内的用户兴趣度向量，再对整个时间段内用户的兴趣度向量进行两次朴素贝叶斯分类，得到整个时间段内的用户分类.同时，对微博内容研究上规避了传统的单一的依靠系统标签形成用户网络的方式，结合了自然语言处理技术，提取用户兴趣方向，形成用户兴趣向量，然后对用户兴趣向量分析，采用改进的朴素贝叶斯分类算法进行用户分类.最后是对所提出的方法按详细步骤进行实验,研究结果表明,基于时间片的微博用户分类方法能有效对大规模的微博语料中所涉及到的用户进行较准确分类，为研究微博用户分类问题具有一定推动作用.

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黎曼流形数据类型的判别

王常武，吕伟泽，王宝文，刘文远

2013, 34(11): 2446-2450.

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流形学习算法分为两类，一类是等距映射算法，一类是等角映射算法，它们都有各自适用的数据类型.现有的流形学习算法都是直接处理流形数据，不对数据集作数据类型判定，使得算法在处理一些数据集时，降维结果较差.本文提出首先判定数据集的类型，然后根据数据集的类型，采用合适的流形学习算法进行降维的思想，给出了中心对称流形的定义和中心对称流形数据类型的判别定理，提出一个中心对称流形数据类型的判别算法.对人工数据集的实验表明，该算法能够准确地判定中心对称流形数据集的类型.

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三层流数据聚类框架与最优2k近邻聚类算法

沈仙桥，黄德才，陆亿红

2013, 34(11): 2451-2455.

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面向流数据的传统聚类算法主要有3个方面的不足，一是对流数据不断进入的动态环境不太适应；二是其微簇半径不能随流数据分布的密度变化进行相应的伸缩；三是其聚类阈值严重依赖人为摸索.针对这些不足和流数据环境普遍采用的两层聚类框架，提出了基于微簇优化的三层流数据聚类框架，并在此基础上提出了基于最优2k近邻的流数据聚类算法.该算法的在线层不断地凝聚微簇的密集状态，优化微簇并自适应地调整微簇半径，而离线聚类层还利用先验聚类结果调整聚类参数.实验结果表明，所提出的算法提高了流数据聚类的稳定性、精确性和可扩展性，具有良好的聚类效果.

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基于MapReduce的社会化标签共现关系抽取方法

李慧宗1，2，胡学钢1

2013, 34(11): 2456-2460.

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社会化标签系统是Web2.0的一个重要应用，标签之间的共现关系抽取对于信息检索和标签推荐具有十分重要的意义.本文在分析社会化标签系统中标签共现语义关系的基础上，针对社会化标注数据所具有的海量特征，提出了一种基于MapReduce模型的社会化标签共现关系并行抽取方法，并给出标签共现加权网络的哈希存储结构，实验结果表明该方法具有较好的扩展性.本文的研究对于社会化标签系统的应用扩展具有一定的促进作用.

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一种高效的动态数据持有性证明方案

李超零1，陈越1，谭鹏许1，栗民2，杨刚1

2013, 34(11): 2461-2466.

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针对云存储中数据完整性检查的问题提出一种高效的动态数据持有性证明方案.数据所有者(Owner)利用哈希-异或运算预先生成一定量的验证标签，并将其加密后与数据一起存储在服务提供者(Cloud Service Provider，CSP)端，执行数据持有性检查时，Owner通过验证CSP生成的验证值是否等于预计算的验证标签来确定数据是否是完整的.通过建立数据块逻辑序号(Serial Number，SN)与物理序号(Block Number，BN)映射表，利用SN和BN分别作为计算验证标签时选择分块和获取分块值的索引，并通过将所有SN模分块总数同余的分块包含在相同标签中，实现了对数据块修改、删除、插入和追加操作的支持.对方案的安全性进行了证明，性能分析与测试表明该方案具有低计算、存储和传输负载的特点.

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结合社交与标签信息的协同过滤推荐算法

于洪，李俊华

2013, 34(11): 2467-2471.

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传统的协同过滤推荐算法大部分只考虑单一的用户相似度，而忽略了用户其他特征，随着Web2.0和社交网络等互联网新概念模式的发展，用户对个性化推荐技术的要求越来越高.针对上述情况，提出一种结合社交与标签信息的协同过滤推荐算法.首先，定义了小众重叠度和个体重要度的概念，并描述了"个体-小众-社区"的形成过程；然后，分析"用户-项目-标签"三元组信息获得用户间的相似度，并结合社区中的个体重要度，最终得到目标用户的偏好预测和个性化推荐.采用Last.fm公共数据集进行一系列对比实验，实验结果表明，新算法在一定程度上提高了推荐准确度.

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张量分解的标签推荐及新用户标签推荐算法

廖志芳1，王超群1，李小庆2，张苗3

2013, 34(11): 2472-2476.

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标签推荐系统包含用户、资源和标签三个基本元素，由于标签推荐系统中数据存在大量稀疏值和缺失值,而张量分解方法对于稀疏数据处理有较好的性能，因此本文以传统的Tucker和ParaFac张量分解模型为基础，通过数据缺失值处理，进行局部最优求解获得标签推荐值，以此进行社会标签系统中的标签推荐预测.实验表明，基于张量分解的标签推荐算法的召回率和精确度得到提高.同时通过更新Tucker和ParaFac张量分解模型，提出对应的新用户标签推荐算法，实验表明，基于张量分解模型的新用户标签推荐算法可以为新用户提供良好的标签推荐.

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面向电子商务网站的产品属性提取算法

李俊,陈黎,王亚强,秦湘清,于中华

2013, 34(11): 2477-2481.

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从商品评论中抽取作为评价对象的产品属性及判断评价的极性（正面评价、负面评价、中性评价），对于充分挖掘利用电子商务网站上积累的大量商品评论，为消费者的购物决策和生产者的生产决策提供支持，具有重要意义.本文针对现有算法的不足，结合中文电子商务网站中商品评论的特点，提出了综合模板、频率和HITS 的无监督学习算法，用于从中文商品评论中识别产品属性.充分的实验结果表明，所提出的无监督算法对产品属性识别的F 值可以达到77.3%，优于文献中提出的其他类似算法.

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无标度网络拥塞控制方法研究

文宏1,2，樊晓平1，张会福2，陈安华2

2013, 34(11): 2482-2486.

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当前的研究表明，许多实际网络如通信网、Internet的路由层、AS层以及城市交通网、航空网等都具有无标度特性，因此无标度网络的拥塞控制是一个值得研究的有实际意义的问题.本文建立了一个典型的无标度网络模型，通过仿真交通流量在网络中的行为特性，结合网络物理特性及路由策略来研究网络拥塞及其控制方法.研究表明网络拓扑的改变对网络性能有较大的影响；动态路由策略较静态路由策略更能避免网络拥塞；在进行带宽分配、节点容量设置及节点处理速度配置时必须考虑节点度才能更好地提高网络性能，避免网络拥塞.本文的研究成果可为网络物理配置及路由机制设计提供基础.

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一种基于着色Petri网的RBAC策略冲突检测方法

罗杨2，梁晓艳2，夏春和1，2，吕良双2

2013, 34(11): 2487-2490.

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RBAC模型通过角色的概念实现了用户和权限的分离，然而在角色继承和权限分配时可能会引发策略冲突.策略冲突可能会导致资源的非授权访问，进而影响系统的安全性.为了检测RBAC模型中的策略冲突，本文首先对策略冲突进行了分类，提出了基于着色Petri网的RBAC策略冲突检测方法，将RBAC模型转化为着色Petri网模型，利用冲突陷阱进行检测.进而设计实现了RBAC策略冲突检测原型系统CPNPCDS，说明了模型的可终结性，并在检测策略冲突的种类与运行效率上与其它经典方法做了对比.实验结果表明本方法可以有效地检测出授权冲突、职责分离冲突、用户基数冲突等三种策略冲突，并能取得较高的运行效率.

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无线Mesh网络RM设计与研究现状

符琦1，2，陈志刚1，文一凭1，赵明1

2013, 34(11): 2491-2495.

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尽管IEEE802.11x等协议作了很多优化处理以对物理层提供支持，但现有无线Mesh网络的性能仍然需要依赖于良好的路由协议进行正确的路径选择.路由判据是决定路由协议性能的关键因素之一.从路由判据的特点与构成，分析了路由判据设计相关问题，并从路由判据构成的四个主要研究方向(基本判据、干扰相关判据、负载相关判据和混合判据)，对国内外相关研究进展进行了分析对比，指出了路由判据设计的发展方向.

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基于多核技术实现的高速报文内容检测系统

李毅，赵有健，全成斌

2013, 34(11): 2496-2498.

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随着网络速率的不断提升，网络安全系统对于数据包内容的实时检测变得越发困难，基于零拷贝思想和多核技术设计实现了一种高速报文内容检测系统，系统采用零拷贝的思想消除数据包在处理过程中的复制操作，提高系统对数据包的处理效率，并通过创建可并行处理的数据包缓冲区，实现对捕获数据包的并行处理，成倍提高系统对数据包的处理速率.经测试，本文实现的高速报文内容检测系统对高速数据流具有很好的处理性能.

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一种基于流的局部特性和多级查找的高效包分类算法

陈胜1，张大方1，毕夏安2

2013, 34(11): 2499-2503.

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包分类技术是路由器和防火墙等网络设备的关键技术.在高速网络环境中，快速、准确地将数据包进行分类对于网络发展具有重要意义.提出一种基于流的局部特性和多级查找的高效包分类算法，同时可以支持规则库动态更新,实现快速包分类.该算法分为三级结构，第一级缓存用于存放最近10秒内到达的流，第二级计数布鲁姆过滤器存放最近10秒至60秒内到达的流，第三级计数布鲁姆过滤器存放剩余的流.实验表明：该算法比传统的包分类算法，在消耗内存接近的情况下具有更好的时间性能.

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DBA2COR：一种适合协同网络QoS路由算法

章刚2，陈庆奎1,2，霍欢1，庄松林1

2013, 34(11): 2504-2507.

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协同网络 QoS路由是当前研究的一个热点.针对启发式算法在路由选择过程中，由于算法收敛和资源更新较慢，容易造成单一节点负载不均衡，不能有效提供QoS路由，提出一种适合协同网络QoS路由算法(DBA2COR)，该路由算法在应用层和传输层之间设置智能服务路由节点，并在节点上部署启发式算法，自主构建路由选择模型，从负载均衡角度解决启发式算法收敛较慢而导致负载不均衡问题.实验表明，本路由算法自适应性和扩展性较好，在负载均衡方面，DBA2COR使得系统资源分布更加均衡；同时在路由选择方面，DBA2COR相比传统的路由算法，能提供更好QoS路由.

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利用协作通信的中继节点放置问题研究

周涛1，2，邢凯1，2，刘刚1，2，谷天波1，2，黄刘生1，2

2013, 34(11): 2508-2512.

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无线传感器网络的中继节点放置问题是在不连通的无线网络中部署最少的中继节点来满足特定连通性.而协作通信则能极大地扩大节点间的通信范围.因此，利用协作通信技术，能在无线传感网络的中继节点放置问题中减少中继节点的个数.本文首次提出了利用协作通信来解决无线多跳网络环境下的中继节点放置问题：放置最少的中继节点使传感器网络中的任何两个节点之间都能相互通信.我们证明这个问题是NP难的，为此提出了一个启发式的算法来高效地解决该问题.这个算法能有效地减少中继节点的个数.针对先前算法的研究，我们提出了一项对单跳范围内的中继节点放置问题的改进.最后我们通过仿真验证算法的性能.

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一种运用相容语义块约简的网络话题检测方法

蒙祖强，徐杨，杨俊瑶

2013, 34(11): 2513-2517.

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针对已有基于词聚类的话题检测方法存在的缺点，本文利用网络文档的半结构化特征提供的语义信息以及利用词在语义上下文的共现频率定义词之间的语义相似度，然后构建文档集的词共现语义网络，实现词之间语义关联的建模；据此提出相容语义块的概念，并通过对相容语义块的构建、分裂和约简来实现对话题的检测，进而提出一种基于相容语义块约简的网络话题检测方法.该方法获得的结果稳定，表现话题的词集简短而富有表达力，因而十分适合于网络话题检测，实验亦说明它的这些优点以及它的有效性和可行性.

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分布式卫星网络故障诊断算法

江玉洁1,2，姚晔1，2，梁旭文1

2013, 34(11): 2518-2523.

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结合低轨通信星座系统自主运行发展的需求，提出一种适合于星上自主处理的分布式网络故障诊断算法(DFDS).DFDS算法基于系统级故障诊断理论(SLD)，给出M-概率的分布式测试模型，依据小概率忽略的诊断规则，通过测试图预修正、二次判决后处理等风险消减措施，达到识别故障的目的.仿真实验和分析表明该算法能够有效地提高故障诊断的正确率和完全率，同时在诊断开销和诊断时延方面也较同类算法性能有明显优势.

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融合内容和链接的网络结构发现概率模型综述

柴变芳1,2，贾彩燕1，于剑1 ，傅玥2

2013, 34(11): 2524-2528.

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随着社会媒体的发展，许多在线网络产生大量内容，发现其潜在的结构便于人们了解网络的功能，进行更深层次的分析和预测.社区和主题是网络结构发现的两个重要依据，其分别利用网络链接和内容建模，但链接的稀疏和内容的不相关导致发现难以解释的社区和不准确的主题.融合内容和链接的概率模型成为解决此问题的主流方法，按目标不同将其分为主题发现、主题社区发现和社区-主题发现模型，分析典型模型的设计背景、基本原理及求解方法，并通过定性比较和实验分析探索其存在的问题，最后预测未来融合模型的可能研究方向.

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车载网络中机会传输技术的研究进展

夏卓群1，朱鹤全1,陈志刚2，赵明2

2013, 34(11): 2529-2533.

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无线车载网络是智能交通系统的重要组成部分，具有广泛应用前景,而且是物联网应用的重要分支.总结车载网络中传统传输技术的发展,概括传统传输技术的局限性.阐述了机会路由基本原理；然后归纳了机会路由在车载网络中的发展现状，尤其重点分析了位置相关的机会传输、基于导航系统的机会传输和基于网络编码的机会传输在车载网络中的应用,指出了现有机会传输在车载网络中应用的不足；最后对车载网络中的进一步的研究方向进行展望.

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流媒体音视频切换矩阵的设计与实现

马跃2，高春3，董庆文1，2，杨海波2，孙建伟2

2013, 34(11): 2534-2537.

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流媒体应用已成为移动互联网的重要组成部分，当前流媒体服务器众多，但支持流媒体音视频切换矩阵的流媒体服务器并不多见.论文以达尔文流媒体服务器(Darwin Streaming Server, DSS)为基础，通过分析DSS二次开发接口以及DSS中文件处理和中继处理等相关模块的源码，在DSS中添加矩阵切换相关功能模块，并对其原有模块进行扩展，设计实现了一种支持多种输入类型、多通道的流媒体切换矩阵.切换矩阵可通过电子节目单控制矩阵切换输出多种类型的网络频道流.最后，通过对切换矩阵性能参数的实验分析，表明矩阵切换的切换时延和时间精度均符合网络广播的要求.

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一种基于助理簇头的持久化分簇路由协议

邓亚平1，徐军帅2

2013, 34(11): 2538-2541.

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在无线传感器网络分簇路由协议中，簇头负责簇内成员的管理,数据的收集和融合，以及数据的转发,造成簇头的能量消耗过甚，从而使网络浪费有效的能量来频繁的分簇重组，最终减小网络的生命周期.针对此问题，提出了一种基于助理簇头的持久化路由协议，通过添加助理簇头，代替簇头行使多跳路由选择，及其数据转发任务，使簇头有更多剩余能量来维持簇的管理，从而延长簇的生命周期，减少网络重组频率，进而延长整个网络的生命周期.实验仿真结果表明，改进的协议显著的提高了节点能量利用率，并延长了网络的生命周期.

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基于RSA公钥体制的非对称数字指纹协议

谢建全1，2，黄大足1，2，谢勍1

2013, 34(11): 2542-2545.

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基于RSA公钥体制提出一种数字作品买卖协议,在该协议中用户首先根据一定的约束条件,产生用来标识自己身份的一串随机变量，用公钥加密后传给发行商，发行商置乱用户发过来的数据,并与用用户的公钥加密后的数字作品进行相应的运算后发给用户,用户用私钥解密得到含指纹的数字作品,但无法删除指纹.发行商无法得到含指纹的数字作品,但可在非法复制的数字作品中判断是否含有指纹信息,因此可对非法复制品进行盗版追踪和指控，同时可以防止发行商对合法用户的诬陷.在数字指纹鉴定过程中无需第三方参与，并且能有效防止在鉴定过程中可能出现的作伪现象.

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面向数控装备的多级协同健康管理平台

高甜容1，2，于东2，岳东峰3

2013, 34(11): 2546-2552.

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为有效地解决数控装备在复杂网络制造环境下的协同控制问题，并支持大量异构敏感信息的安全交互，构建了面向数控装备的多级协同健康管理平台.根据数控装备健康管理的需求，划分递阶式健康管理单元，设计一种基于B/S和C/S混合模型的四级协同控制体系结构.在此基础上重点解决了健康管理功能的分配问题，建立了一套较完整的安全访问控制体系，包括用户可信性验证策略、XML安全视图生成算法和同名节点自修复算法.最后开发原型系统并进行安全访问控制验证.

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网络抗毁性及其评价指标研究

段谟意

2013, 34(11): 2553-2557.

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抗毁性作为衡量网络可靠性的重要指标，如何提高网络抗毁性已成为目前研究的热点.对此，基于元胞遗传算法提出了一种新的评价方法（Invulnerability Algorithm Based on Cellular Genetic，IACG）.该方法首先利用最短路径数和权重分布建立了抗毁性的评价指标，并且通过定义元胞演化规则以及交叉等操作来实现最短路径数的求解.同时，以实际数据进行仿真实验，对比研究了本算法与ISRN算法之间的性能，结果表明IACG具有较好的适应性.最后，结合权重系数、交叉概率和变异概率等参数深入评价了IACG算法的网络抗毁性，结果发现其抗毁性与链路剔除比呈现出负相关趋势，而与交叉概率和变异概率表现出不同趋势.

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在轨可更换单元的体系架构模型

游红俊1，2，陈伟男1，周学功3，宋晓东2

2013, 34(11): 2558-2563.

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在轨可更换单元（Orbital Replacement Unit，ORU）体系架构是航天器电子系统能够进行在轨模块内部更换的关键技术之一.传统航天器电子系统硬件模块单元不具备内部可更换性和可扩展性，难以满足航天器自主在轨服务期间单元内部功能改变和功能扩展的需求.提出一种在轨可更换单元体系架构模型.该架构基于多核技术，遵循模块化原则，对航天器电子系统ORU的可更换部分采用具备部分动态可重构(dynamic partial reconfiguration，DPR)的FPGA，将实现功能可变部分的硬件任务配置流作为资源，采用软硬件协同机制来对硬件任务进行替换和维护，为不同的在轨服务需求提供了实用解决方案.该模型可以实现硬件任务的动态管理，使在轨内部模块更换成为可能.

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适用于非平衡拓扑ZigBee网络地址分配与路由算法

罗国功，洪佩琳，薛开平

2013, 34(11): 2564-2567.

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分析了现有的ZigBee网络地址分配算法在非平衡拓扑下的不足，提出一种适用于该拓扑的混合式地址分配算法(Hybrid Address Assignment Mechanism, HAAM)，并进一步设计了基于HAAM的路由方案(RB-HAAM, Routing Based on HAAM).经过OMNeT++仿真实验与其他有关地址分配和路由算法进行对比，结果表明，对于非平衡拓扑，在相同的仿真环境下，HAAM能够提高地址分配成功率，从而增加节点入网率，并降低地址分配过程的通信开销.RB-HAAM能够节省低能量节点能耗，有效延长网络生存时间，提高网络成功投递数据包总数.

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一种时间复杂度为O(m)的无向超图核值求解算法

冷明1，2，孙凌宇1，边计年2，马昱春2

2013, 34(11): 2568-2573.

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阐述了图核的全局信息在结点匹配中的应用，将图核理论扩展到超图上，提出了超图的核等相关概念，并给出了超图核值的形式化描述；分析了超图k水平p-核的构造性属性，给出了求解超图核值算法的基本步骤，进而讨论了降低时间复杂度的改进措施，提出了基于结点属性函数快速求解超图核值的算法框架；重点阐述了无向超图的改进压缩存储格式，将无向超图核值的求解算法从结点的度属性扩展到不同的结点属性函数，并给出了基于该存储格式的结点属性函数p5(v,U)核值求解算法，其时间复杂度为O(m)，空间复杂度为O(n+m+z)；最后，基于ISPD98测试基准的18 组无向超图进行了结点的度和核值的求解对比实验，其数据对比表明：核值相比结点的度更能反映出结点在超图中的重要程度.

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轻量级加密算法的低功耗硬件实现与研究

李志灿1, 王奕1,2, 沈航1, 李仁发1,2, 赵伟1

2013, 34(11): 2574-2578.

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轻量级(lightweight)加密算法是应用于资源有限环境下的一类加密算法.随着射频识别技术(Radio Frequency Identification, RFID)的高速发展，促进了轻量级加密算法向小面积和低功耗的趋势发展.本文在分析现有轻量级加密算法A2U2、PRINTCIPHER和PRSENT的基础上，根据其结构特点，分别在Xilinx Virtex-5 FPGA平台上和采用0.18μm CMOS工艺的ASIC平台上实现了A2U2、PRINTCIPHER和PRSENT的低功耗硬件实现方案.设计在Synopsys的Design Compiler上的实验结果表明，提出的低功耗方案工作在100KHz时，功耗均低于2μW，与已有设计相比，具有面积小和功耗低的优点.

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基于多核架构的高速协议内容还原方法

杨乐，赵有健，全成斌

2013, 34(11): 2579-2582.

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协议内容还原是进行网络内容安全监管的核心技术，而传统的协议还原系统采用单线程运行，还原效率较低，无法满足高速网络流量的需求.总结了协议还原的多核架构，针对协议内容还原的特点，提出了一种协议内容还原的通用算法模型，并给出了两种协议的具体还原示例.新的算法使用哈希散列链表来保存会话状态，提升了会话查找的速率，能够准确高效的完成协议内容还原.实验表明，算法在还原速率和还原准确率上具有优势.

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CUDA内存资源池设计避免访问冲突

于玉龙1，王宇新2，郭忠明1，唐堃1，郭禾1

2013, 34(11): 2583-2587.

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CUDA内存资源往往存在静态申请与访问的约束，多CPU线程并发执行时会产生资源访问冲突.经建模分析发现，消除资源与设备核函数之间的静态关系可避免该问题.基于资源池模式设计CUDA内存资源池，整合多份资源副本，增加相应调度管理机制，达到了消除资源访问冲突的目的.以纹理内存为案例，在确认纹理内存线程间访问冲突存在及发生频率的基础上，设计并实现纹理内存资源池.大量实验证明资源池不但能够保证程序正确性，避免访问冲突，而且具有较小的性能损耗与负载开销，较低的代码维护成本，同时适用于多GPU系统.

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改进作用力的多智能体聚类算法

林玉琪，余春艳

2013, 34(11): 2588-2593.

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针对多智能体聚类算法(FClust)中存在相异智能体朝相同方向一致运动及各智能体朝边缘散化不集中这两个问题，提出一种改进智能体间作用力并增加向心力的多智能体聚类算法AIFClust(Attraction-added and Influence-improved FClust).该算法通过改进智能体间的作用力使得相异智能体相互排斥，加大了相异智能体之间的区分度，并通过增加向心力作用使各智能体具有朝中心运动的趋势，提高了智能体之间的相遇概率，同时降低了智能体运动的随机性.实验结果表明，改进后的AIFClust算法不仅有效解决了FClust算法中存在的问题，且在提高算法收敛速度的基础上，提高了算法的稳定性、算法聚类的准确率以及算法发现类簇的能力.

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一种颜色Petri网的电子商务协议分析方法

王宝文1，卢贝1，司亚利2，刘文远1

2013, 34(11): 2594-2598.

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针对现有颜色Petri网方法未能分析时限性的缺点，提出一种基于颜色Petri网的电子商务协议分析方法，用于分析可追究性、公平性和时限性三个重要安全属性.针对时限性建立了表示主体是否成功接收消息的状态颜色集和主体自定义的时间颜色集，并充分考虑时限性对公平性的影响，更加有效地分析公平性.文中以KZG协议为例，建立了KZG的分层颜色Petri网模型，利用CPN Tools工具对该模型仿真运行，并通过状态空间和查询函数分析了协议的性质，证明了本方法的有效性.

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移动机器人模糊Sarsa(λ)学习导航研究

陈卫东1,2，关永贞1，朱奇光1，赵成龙1,3

2013, 34(11): 2599-2602.

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针对复杂未知环境下难以获得完善的模糊导航控制规则以及传统的强化学习算法不能解决连续状态空间和连续动作空间的学习问题，提出了一种模糊强化学习算法.通过将模糊推理系统和强化学习算法相结合，设计了一种模糊强化学习系统，一方面，在缺乏专家经验的情况下，利用强化学习中的Sarsa(λ)学习算法来获取模糊逻辑控制器的模糊规则库，另一方面，利用模糊推理系统所具有的广泛逼近性，使机器人在学习时可以遍历到每一个状态动作对.同时将有限的专家经验引入到模糊推理系统，使Sarsa(λ)学习具备一定的先验知识，从而加快学习速度.仿真实验表明，该方法具有较好的实时性和鲁棒性，能够有效解决移动机器人在未知复杂环境中的导航问题.

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一种求三支决策阈值的模拟退火算法

贾修一1,2，商琳2

2013, 34(11): 2603-2606.

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三支决策粗糙集模型作为一种代表性的概率型粗糙集模型，在给定损失函数基础上可以计算出决策所需阈值，能够推导出现有多种概率型粗糙集模型，但是决策粗糙集模型需要合适的先验知识预先设定损失函数，使得三支决策粗糙集在应用过程中受限.基于针对决策粗糙集模型构建的最优化问题，提出了一种模拟退火算法，通过解决该优化问题，能够从数据中学习出三支决策模型所需的阈值.在部分数据集上的实验表明了模拟退火算法在运行时间上要优于现有的算法，基于模拟退火算法求得的阈值能够得到较小的决策风险代价.

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一种考虑地图分布信息的分层路径搜索算法

李艳，周振华，赵文举

2013, 34(11): 2607-2611.

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目前存在大量的路径搜索算法，但大多数如传统的A*, Dijkstra等算法没有考虑地图中障碍物的分布信息，造成不必要的存储和时间耗费.实际上，搜索空间的分布在很大程度上影响着算法的性能，因此提出一种结合障碍物分布信息和抽象图思想的分层路径搜索算法CDHPA*.该算法首先依据障碍物的分布将地图划分为不均等的子区域，划分区域的数目由可调阈值确定；然后将子区域边界上的非障碍点作为抽象节点来构成完整的抽象图.根据障碍分布，抽象节点之间的最短路径采用曼哈顿距离或自底向上融合算法来计算；最后在抽象图上找到抽象路径并进行细化，得到实际路径.CDHPA*在同一幅地图上进行多次寻路时仅需一次预处理，在线寻路相比同类方法M-A*、HPA*更快，并且得出的路径为最优路径.

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基于统计偏好的边界域重构方法

程玉胜,詹文法,张玉州

2013, 34(11): 2612-2614.

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目前许多挖掘算法都试图使异常信息的影响最小化，或者排除它们，经典粗糙集理论基于正域的属性约简方法也不例外，它直接排除了边界域中样本所包含的信息.如何改变边界域结构，将边界域样本尽可能拓展到正域结构中，从而有效获取更有价值信息的研究很有必要.在经典粗糙集理论的基础上，采用统计学中基于某种偏好策略，提出了边界域重构的基本方法和知识获取方法，进一步讨论了与变精度粗糙集模型之间的联系，并重新定义了变精度粗糙模型中关于β下近似的定义.结果表明基于边界域重构的方法和修正后变精度粗糙集模型正域结构得到相应扩大，获取异常信息能力进一步加强.

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基于粗糙集和云模型的彩色图像分割方法

姚红1，王国胤1，张清华1，2

2013, 34(11): 2615-2620.

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以粗糙集理论为基础分析彩色图像分割概念，研究已有的彩色图像分割方法，将粗糙集的上、下近似集理论与云模型理论相结合，提出基于粗糙集和云模型的彩色图像分割方法.该方法在HSV颜色空间对彩色图像进行非均匀量化，并寻找量化后图像的基本直方图和Histon直方图，根据粗糙集理论中粗糙度概念得到图像的粗糙直方图，最后通过云模型的"3En规则"对图像进行前景/背景分割.通过三组实验验证了该方法的正确性，并与K均值算法、A-IFS HRI算法进行比较，实验结果表明了该方法对彩色图像分割的有效性.

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基于CUDA加速的三维医学图像配准

王蓓蕾1，朱志良1，孟琭2

2013, 34(11): 2621-2625.

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三维医学图像配准技术是医学图像处理，特别是外科手术导航的关键技术，但现有的三维医学图像配准算法大多存在计算量大、耗时过长的问题，不能满足临床应用中实时处理的要求.针对这一问题，提出一种基于统一计算设备架构(Compute Unified Device Architecture，CUDA)的高性能计算方法，充分利用CUDA架构下GPU(Graphic Processing Unit)并行计算的优势，并结合图像多尺度、最大互信息等方法，实现了三维医学图像的快速配准.实验结果表明，该方法在保证配准精度的前提下，大幅度地提高了三维医学图像配准算法的运算速度，可以满足临床上对配准算法的实时性要求.

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基于SPH及形状约束的粘弹性流体的实时模拟

唐勇，陈静，吕梦雅

2013, 34(11): 2626-2629.

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模拟粘弹性流体时由于求解Navier-Stokes(NS)方程的粘弹性项或模型复杂很难实现实时性模拟.在基于Smoothed Particle Hydrodynamics(SPH)粒子模拟流体的基础上，利用形状约束算法控制粒子的运动规律保持流体形状从而实现粘性的效果，因此避免了传统方法中的复杂求解过程，达到了高效快速的模拟效果；通过对求得的流体和固体的速度进行线性插值得到最后的速度，有效的保留了各自的运动属性，调节插值系数可以快速实现介于流体和弹性固体之间不同粘度流体的模拟.试验表明：此方法能够近似模拟出粘弹性流体的运动，包括牛顿流体的飞溅和粘弹性流体的碰撞、融合等真实效果.

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用Norm Matrix实现自组织映射网络的可视化

郭景峰，石丽红

2013, 34(11): 2630-2634.

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自组织映射(SOM)算法已经被证实是一种非常有效的实现高维数据可视化的工具.但是SOM算法产生的结果——自组织映射网络必须借助于其他方法实现可视化，针对自组织映射网络的可视化方法U-Matrix不能区分分离不明显的聚类的弊端，提出一种新的可视化方法—Norm Matrix(N-Matrix)，N-Matrix计算自组织映射网络的输出神经元权向量的范数，区别空间中不同神经元的绝对距离，并结合自组织映射网络特有的保持数据之间的拓扑邻域关系的性质，实现对自组织映射网络的可视化.实验结果证明，N-Matrix不仅可以实现分离明显聚类的可视化，还可以较好的实现分离不明显的聚类的可视化.

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基于颜色及投影特征的挖掘机图像分割算法

李源1，何荣开1，王庆2,3，张小国2,3

2013, 34(11): 2635-2638.

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通过对挖掘机图像的RGB颜色特征的分析，提出一种基于颜色信息的挖掘机图像分割算法，该算法采用直接二值化进行分割，而不需要进行灰度变换.对分割后的挖掘机图像进行投影分析后，基于其波形特征，提出一种再分割方法，该方法可以有效地分割出挖掘机的机械臂部分，以简化后续的识别过程.通过对分割后图像的各封闭区域的面积测量，将小面积的区域予以消除，能够有效地消除孔洞现象及去除较大的噪声，有利于对机械臂的进一步识别.本文提出的算法为通过机械臂来识别挖掘机提供了预处理算法，处理速度快，分割精度高.

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一种自适应网格局部细分的软体任意切割与变形算法

唐勇，刘吉娟，吕梦雅

2013, 34(11): 2639-2642.

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为提高虚拟手术切割的实时性与逼真性，提出一种软体实时任意切割与变形的新算法.采用质点弹簧模型模拟切割时软组织因外力引起的形变；在切割区域引入自适应网格局部细分算法精细化网格，然后将改进的顶点复制算法用于模拟刀痕，从而在增加切割速率的前提下，保证切割与形变的逼真性.切割时的滴血现象基于粒子系统表现，并将余弦定理和相似三角形的合并方法应用于血珠的融合，增强切割效果的逼真性.实验结果表明：自适应网格局部细分模型与原始的粗网格模型的计算量相差很少，但是模拟的逼真度成倍提高；在细分后的小网格中采用改进的顶点复制算法，速率得到提高.逼真地实现软组织的实时任意切割与变形.

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改进的各向异性核快速高效重构流体表面

聂俊岚，李辉，郭栋梁

2013, 34(11): 2643-2646.

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针对在SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)方法模拟流体过程中，采用传统各向异性核构造流体表面速度慢的缺陷，提出了简化的各向异性核构造流体表面的方法，通过在流体内部粒子采用各向同性核，边缘粒子采用各向异性核，从而提高了流体表面绘制速度；针对采用传统方法确定粒子各向异性后，粒子体积有所变化的现象，对流体模拟中粒子各向异性的确定方法做了改进，使流体粒子体积趋于一致.实验结果表明，采用本文提出的简化各向异性核方法构造流体表面，不仅使流体的绘制速度有了明显提高，流体表面绘制效果也优于采用传统各向异性核构造的流体表面.

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一种支持监控视频可伸缩快速浏览的区域信息编码方法

黄志伟1，陈元枝1，王师峥2 ，蔡续1

2013, 34(11): 2647-2651.

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监控视频的快速浏览技术随着数字监控的广泛应用成为了该领域内的研究热点，而区域信息编码技术是基于感兴趣区域的监控视频快速浏览方案中最为重要的支撑技术之一.本文提出了一种新的区域信息编码方法，并成功的将其应用于监控视频的可伸缩快速浏览框架.该方法包括区域信息的帧内编码和帧间编码，其中帧内编码通过改进区域标志位的扫描方式来减少空域冗余，帧间编码通过引入帧间预测来减少时域冗余，在保证主观效果的前提下，最大可能降低了区域标志位的编码和传输代价.实验证明，采用该方法的区域信息编码代价仅为原来的45.8%-55.1%.

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基于盲源分离的模糊合成图像被动取证

王伟1，曾凤1，段新涛2，李洪均1

2013, 34(11): 2652-2656.

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针对由模糊图像拼接而成的合成图像，提出了一种基于盲源分离的被动取证新方法.该方法基于模糊合成图像的倒谱特性估计出模糊参数，根据重构的模糊函数对其进行盲复原，通过对复原产生的振铃效应进行测量实现了混合矩阵的估计，从而完成了篡改区域和未篡改区域的分离.实验结果表明，该方法针对经历不同拼接操作的模糊合成图像均取得较好的检测效果，同时，与现有的方法相比，本文算法对高斯白噪声和有损JPEG压缩具有更好的鲁棒性.

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