小型微型计算机系统

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一种并行的网页解析算法

张开敏(1,2,3)

2014, 35(2): 193-198.

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如今,Web应用已经可以提供接近传统桌面应用的用户体验,其网页也相应地变得更加复杂,从而对Web浏览器的性能提出了巨大挑战.传统的Web浏览器通常使用单一线程处理网页,无法充分利用多处理器设备的运算能力,针对于此提出了一种并行的网页解析算法.与现有针对网页处理的并行算法不同,本算法基于数据并行的方案,通过将输入数据划分成多个部分,对其进行并行处理,再合并各个部分的结果以得到最终结果.本算法可以充分利用现有的高度优化的串行网页处理算法,并且兼容现有的Web标准和技术.在Webkit浏览器引擎上进行的实验指出,本并行算法可以有效利用多核处理器的运算能力,显著提高了网页解析过程的速度.

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发布订阅网络中的个性化优先级路由算法

叶莹莹,曹建,钱诗友,李明禄

2014, 35(2): 199-209.

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针对发布订阅网络消息性质（关键性、紧急性等）和所属用户的不同,引入了以服务区分为目的的路由算法-基于反馈机制和订阅区分的个性化优先级路由算法.它基于内容覆盖的路由算法,并允许消息优先级的动态变化.网络中用户可拥有不同权重,并且可以制定个性化的优先级订阅.其中订阅用户数越大、越紧急的消息会获得更高的传输优先级（或传输质量）.另外为了防止个性化订阅过程中潜在的"贪婪"设置高优先级现象,算法引入了公平性调度机制-基于反馈的全局优先级调节.最终实验结果表明,高优先级消息的传输性能较其他优先级消息高,并且也证明了基于反馈的公平性调度机制可以有效地调整系统不公平状态,保证了个性化优先级路由算法的实际应用性.

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一种利用Kodkod 约束求解器验证UML-OCL类图的方法

罗奇鸣

2014, 35(2): 205-209.

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采用形式化方法对软件模型进行自动验证在模型驱动架构开发方法中发挥重要的作用.本文提出一种对面向对象软件设计模型的静态结构进行验证的具体实现方法.该方法将用OCL不变式约束的UML类图转换为用关系逻辑表达的公式, Kodkod 约束求解器可对关系逻辑公式进行验证.本文方法克服了文献中类似方法的局限性,即在允许类图中出现多重继承和关联重数的上下界为任意整数的同时无需大的计算代价.

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基于数据源依赖性的Deep Web数据融合方法

陆姗姗,时玉杰,赵朋朋,崔志明

2014, 35(2): 210-216.

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在Deep Web数据挖掘中,不同数据源之间往往会出现数据冲突,如何解决冲突从而获得正确值(这一过程称为数据融合)是数据集成中的一个关键问题.提出一种考虑数据源之间依赖关系的数据融合方法.该方法利用贝叶斯分析确定数据源之间的依赖性,设计出检测依赖性和融合数据的迭代算法；并通过考虑数据源的准确度和属性值之间的相似性等条件扩展模型.使用该方法,对网上爬取的真实数据进行了实验,结果表明它能够显著提高数据融合的准确度,而且在大量数据源存在的情况下具有可扩展性.

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基于PCM的分布式文件系统写缓存机制

李帅1,蔡涛1,肖铁军1,陆游游2

2014, 35(2): 217-221.

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分布式文件系统在写操作结束前所需的元数据和数据写回需要大量的时间开销,现有的写缓存机制无法解决易丢失更新、使用寿命短和无法适应元数据访问特点等问题.提出基于PCM的写缓存机制,在主机中使用PCM构建写缓存,并针对分布式文件系统写操作和PCM的特性,设计了基于PCM缓存的写流程和自适应缓存写回策略,使得应用在将元数据和数据写入PCM缓存后就能安全返回,并使用自适应的写回线程池将PCM缓存中元数据和数据写回,提高了分布式文件系统的写速度,避免了元数据服务器和磁盘成为影响分布式文件系统I/O性能的瓶颈.在分布式文件系统pNFS的基础上,实现了原型系统,使用标准测试工具filebench和postmark和多个通用测试数据集进行了测试,验证了基于PCM的写缓存机制能使得pNFS提高7%-1倍的I/O性能和1倍以上的事务处理速度.

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一种基于社会网络信任关系的服务推荐方法

张佩云(1,2),黄波3,谢荣见4,陈传明1

2014, 35(2): 222-227.

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社会网络环境下用户往往难以获取可信任的服务,为解决该问题,设计一种基于社会网络服务信任关系的可信服务推荐方法,利用服务的直接信任度、间接信任度来推荐服务,基于用户对服务的交易经验推荐具有直接信任度的服务,当社会节点与服务之间没有直接交易经验时,则基于社会网络节点之间的直接信任度形成对服务的间接信任度,并基于服务的间接信任度推荐服务,通过分析社会网络节点之间的直接信任度与服务直接信任度之间的Pearson相关系数,提高基于间接信任度的服务推荐性能.算法分析及仿真实验结果表明该服务推荐方法是可行的和有效的.

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融合用户评论和环境信息的协同过滤推荐算法

张付志,刘赛,李忠华,孙继浩

2014, 35(2): 228-232.

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现有的推荐算法主要依据用户评分产生推荐,没有考虑用户的评论及其所处的环境信息,导致推荐精确度不高.为此,提出一种融合用户评论和环境信息的协同过滤推荐算法.首先,利用句法关系获取商品评论中的特征意见对,得到用户对商品的喜爱程度,并根据用户喜爱程度和用户评分计算用户之间的评分相似度；然后,根据不同类型的环境信息分别计算环境相似度；最后,利用评分相似度和环境相似度,为目标用户产生推荐.实验结果表明,本文所提出的推荐算法可以提高推荐精度,改善推荐质量.

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使用网格索引的分布式数据流上K-Skyband连续查询算法

詹彦溥,赵雷

2014, 35(2): 233-238.

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K-Skyband查询是Skyline查询的扩展,能够返回那些自身具有潜在价值但被Skyline查询遗漏的点,在偏好搜索和多目标决策支持领域均有重要作用.此前关于K-Skyband查询的研究局限于集中式数据集,然而,分布式数据流上K-Skyband连续查询问题更有现实意义,它可以应用到诸如自然灾害预测和网络安全检测等方面.为了有效解决上述问题,提出了通过传送站点本地K-Skyband增量来减少站点间通信开销的算法GBIFA.此外,为了降低GBIFA算法的时间开销,采用规则的网格索引组织数据,并利用支配区域划分方法来避免更新维护时数据点间大量的支配测试.实验表明GBIFA算法在减少通信开销和查询时间上的有效性.

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云存储服务中支持动态数据完整性检测研究

冯泓渊,赵逢禹

2014, 35(2): 239-243.

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伴随着云计算与存储技术的飞速发展,越来越多的用户选择把自己的存储需求交由云来实现.与此同时,用户的数据也面临严峻的安全考验,云存储安全事件引起了业界的强烈关注和研究.在云存储服务中,为了使用户能方便地检测其存储在云端数据的完整性,本文提出了一种基于同态标签的数据完整性检测架构.本架构通过同态标签的特有性质能方便快捷地检测数据的完整性,并且支持数据动态更新和公开可验证性,然后给出了本架构的正确性和安全性分析.开发实现了云存储数据完整性检测服务.最后,通过实验表明本架构能较好地实现数据完整性检测.

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Web病毒式营销核心群体推荐效力预测模型

夏秀峰,王娜,李晓明

2014, 35(2): 244-248.

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目前,通过核心群体推荐效力预测机制实现合理化制定Web病毒式营销核心群体营销策略的研究亟待深入.针对现有的预测机制忽略了核心群体在推荐过程的不同阶段中推荐数量随机波动较大,导致预测精度过于粗糙,不利于商家制定合理营销策略的问题,提出一种Web病毒式营销核心群体推荐效力预测模型(PMRECG).该预测模型基于病毒式营销的特点,分析核心群体对于营销商品当前的推荐行为及其网络影响集中用户的购买行为,结合核心群体的历史推荐信息,在此基础上创建预测模型,使预测精度更加准确,有助于商家根据预测结果及时调整营销策略.实验对比结果表明,Web病毒式营销核心群体推荐效力预测模型有效提高了预测精度和商家满意度.

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百度搜索日志中查询疑问推荐研究

倪廓阔,吕学强

2014, 35(2): 249-254.

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查询疑问推荐,即通过推荐更合适的问句作为查询串来提升用户的搜索体验,其作为查询推荐的一个分支,是查询优化的主要障碍之一.本文依据百度搜索日志,研究搜索日志中疑问查询的语言特点,对显式疑问查询和隐式疑问查询进行分析,综合考虑到疑问查询在主题与疑问焦点方面信息的特征,提出了一种构建“主题-疑问焦点-问句”模型(简称为TFQ模型)的查询疑问推荐方法.在大规模真实Web搜索日志与搜索引擎反馈结果上的实验表明：准确性方面,推荐问句的MAP达到0.713；多样性方面,推荐问句的查询子话题精度(SP@r)达到0.630.

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分布式数据的反Skyline查询算法

杨萍萍,赵雷

2014, 35(2): 255-260.

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Skyline查询是一个典型的多准则优化问题,在多标准决策,数据挖掘以及市场分析等实际应用中起着越来越重要的作用.反skyline查询则是在skyline查询基础上提出的,它的查询结果与skyline查询相反,是返回以查询点作为其动态skyline点的数据集合.但此前的工作仅限于集中式数据上的反skyline查询.在现实应用中,基于更新成本、性能等考虑,数据经常是分散存放并通过网络互联的.诸如网上购物,环境监测等具体应用中,集中式算法不再适用于分布式环境.本文提出分支界限(BBDRS)和预排序(PDRS)两种分布式算法,尽可能的过滤掉远程站点上不可能成为反skyline点的数据,减少了发往协调站点的通信负载,降低协调站点计算量,以降低查询延迟.理论论证和实验数据都显示了该方法的可行性和有效性.

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基于QR二维码和数据聚合的农业产品追溯服务系统设计

文斌1,梁鹏2,罗自强1

2014, 35(2): 261-265.

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服务作为承载和放大计算基础设施能力的软件生产方式成就云计算资源共享能力,针对传统条码追溯系统的缺陷,结合互联网计算环境,聚焦研究面向服务的基于QR二维码和数据聚合的农产品追溯服务系统关键方法和技术,主要工作为：1) 创新设计符合国标的QR二维码的农产品元数据编码,追溯码的分析深入到农产品的生产加工环节,构建农产品编码建立、发布和识别算法及先进软件系统；2) 设计采用RESTful Web服务与ATOM数据协议的追溯信息服务计算体系结构,满足物联网中异构多客户端快速、轻量级获取服务信息需求；3) 探索服务信息通告模型和方法,并设计其在农产品追溯服务系统中的应用架构.本研究使农产品追溯信息的收集、管理、查询等更加便捷、快速和高效,基于服务计算技术为农产品追溯服务的实现和普及使用提供一种技术上可操作、成本效益上可行的技术解决方案.

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面向不确定性的自适应需求规划算法研究

刘玮(1,2), 何成万1, 冯在文3

2014, 35(2): 266-272.

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从需求工程的角度解决软件自适应性问题更加符合软件外部环境因素显式化驱动软件演化的要求,本文针对自适应需求中不确定性的定量刻画和面向不确定性的需求分析问题,提出面向不确定性的自适应需求规划方法.首先,使用R2ML的类型原子表示的上下文作为需求概率规划状态节点,定义和获取隐含上下文状态以增加状态的完整性；然后,通过关联上下文状态与KAOS操作的条件元素、使用概率表示操作效果不确定性的方法扩展了KAOS操作以作为需求概率规划的动作节点；最后,提出一种基于概率规划图的需求规划算法,通过对不确定性的定量计算获得最优的自适应需求决策.

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一种基于RTX-CWND的改进重传策略

刘杰民(1,2),白雪松(1,2),王兴伟2

2014, 35(2): 273-276.

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作为传输层多宿的端到端并行多路径传输(CMT)重传策略的典型代表,RTX_CWND重传策略通过寻找具有最大拥塞窗口的路径来进行数据重传,以减少接收缓存阻塞及一定程度地减缓由此引发的端到端吞吐量下降,然而RTX_CWND重传策略的不足表现为忽略了端到端路径特征值RTT对重传路径选择及接收缓存阻塞的影响.基于RTX-CWND提出一种改进重传策略：RTX-RTTCWND,该重传策略综合考虑路径特性值RTT和CWND以寻找最佳重传路径,进一步减轻了接收缓存阻塞造成的端到端吞吐量下降的程度.仿真实验结果表明：改进后的重传策略在接收传输序列号数据块处理、端到端传输时间和吞吐量方面较传统的RTX_CWND重传策略具有更优越的性能.

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有向在线社交网络中信息传播监测节点的选择

李永成1,黄曙光1,唐晋韬2,刘金红1

2014, 35(2): 277-281.

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网络传播在病毒营销、谣言扩散、舆情控制等多个领域中都具有重要的研究价值.不同于传统的最大化传播研究,本文的研究目的是如何在网络中选择有效的监测节点,以获得更大的监测效果.基于独立级联模型,通过在有向网络中模拟起源于不同节点的传播,能够获得各节点监测能力的仿真结果.在对两个真实的有向社交网络的试验中发现,相比较于节点的〖JP2〗K-core索引值和出度值,节点的监测能力更依赖于其D-core索引值.进而,本文通过结合D-core索引值和节点出度值提出了一种节点监测中心Mc的计算方法,与PageRank、HIT〖JP〗等传统的有向图中心性算法相比,监测中心Mc值可以更好地反应节点的监测能力.

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一种考虑相遇持续时间的机会路由

杜庆伟,唐然

2014, 35(2): 282-285.

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机会网络中由于节点移动、网络稀疏等各种原因通常导致网络拓扑变化大,源节点到目的节点之间往往不存在稳定的端到端通信链路.在此环境下提出了一种考虑相遇持续时间的路由算法ED_PROPHET.该算法由节点间的历史相遇频率及加权平均相遇持续时间来计算节点传输概率的大小,由此确定下一跳；同时引入消息的生存时间及消息的拷贝份数来决定消息队列中消息的丢弃原则.仿真结果表明ED_PROPHET算法能更准确地选择下一跳,减少消息投递延迟及传输开销.

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动态博弈频谱共享模型研究

李婷婷,陈志奎,刘旸

2014, 35(2): 286-289.

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层出不穷的无线多媒体应用以及用户对服务质量的要求的不断提升,产生了大量的带宽需求,但频谱资源却相对有限,如何实现两者之间的平衡成为一个亟待解决的问题,因此认知无线电中的动态频谱共享问题越来越受到广泛关注,许多研究从不同角度建立了基于博弈论的竞争/合作模型.本文建立的是一个动态博弈模型.当次用户认知到主用户的空闲频谱资源时,根据本地的信息,给出有利于次用户的支付方案：建立价格与购买量之间的关系.然后,主用户根据次用户的方案,利用定价最大化自身的收益.仿真分析了主用户定价对其收益的影响以及在整体网络质量改变时,对定价及收益的影响.

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无线mesh网络中一种干扰优化与覆盖优先的组播路由机制

闫伟光1,陈志刚(1, 2),曾锋2

2014, 35(2): 290-295.

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提出干扰优化与覆盖优先的组播路由机制IOCFMR.组播路由问题实质为组播树的构建问题,IOCFMR首先在构建组播树的过程中每一步选择干扰最小的最短路径加入树中,建立干扰优化的组播树；然后,针对接收端覆盖用户数量的不同,定义接收端信道分配优先级,提出了覆盖优先的信道分配算法,该算法根据组播树中节点优先级,选取对组播树干扰最小的信道作为节点发送信道,干扰度量考虑了隐节点问题以及干扰影响的用户数量.在形成信道分配的初始方案后,该算法对其进行再一次优化以消除在逐步分配信道过程中未能发现的干扰问题.仿真实验表明本文提出的组播路由机制在性能上好于M4和MCM算法.为评估覆盖优先的意义,定义了用户满意度指标用来描述接收端覆盖的用户数量与性能的关系,实验表明,与M4和MCM算法相比,用户满意度分别提高29.8%和42.7%,本文算法在用户覆盖优先方面达到了较好的效果.

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一种优化的P2P集群快速测量模型

杨哲(1,2),李领治(1,2),纪其进(1,2),朱艳琴(1,2)

2014, 35(2): 296-302.

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对P2P系统进行主动测量,了解其现状和变化趋势,能为其系统建模和仿真提供可靠的测量依据.基于赠券收集问题,提出优化的BT集群快速测量模型.模型通过降低期望、扩大数据源和并发请求等方法,能减少请求实验次数和信息重复率67.12%,且能覆盖集群95%的节点.基于该模型搭建了主动测量平台,对49854个Torrentz集群和98个HDChina区域性PT集群进行长时间的测量与分析.结果表明,绝大多数集群规模不超过10000个节点,对其完成95%覆盖的快照时间不超过22分钟.对于集群中的节点,则分析了其地理分布、使用偏好及传输性能等特征.此外,将Torrentz和HDChina集群对比后发现,后者作为区域性的PT集群,集群规模小、地域分布集中,但是节点的下载速率普遍较快.

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一种实时网络安全态势预测方法

黄同庆,庄毅

2014, 35(2): 303-306.

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网络安全态势研究已成为网络安全领域的研究热点,针对网络安全态势预测中缺乏实时性的问题,提出一种实时网络安全态势预测方法,设计了基于隐Markov模型的实时网络安全态势预测模型HMM-NSSP；该方法首先通过网络攻击序列以及安全态势评估值构建预测模型,并根据安全态势预测算法计算出下一个时刻的网络安全状态,最后结合网络中所有主机和网络设备安全状态预测网络的安全态势；实验结果表明,相比同类方法,本文预测方法在网络安全态势预测方面具有较高准确率与实时性,能够高效实时地进行网络安全态势预测.

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一种支持隐私保护的物联网动态完整性检测方案

李超良(1,2), 王国军1, 刘琴3

2014, 35(2): 307-310.

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在物联网中,研究者主要采用中国剩余定理、时间槽法、二叉树等方法来研究对象的完整性检测问题,取得了一些性能良好的研究结果.然而,这些方法只适用于检测对象数量没有变动的情况.在已有工作的基础上,设计一种基于BLS短签名,采用优化的Merkle Hash Tree存储数据、运用双线性映射进行完整性验证的动态检测方案DDPP.该方案对监测对象数量动态变化进行检测,对检测过程中的交互信息进行加密处理及完整性验证,可以保护用户隐私.实验结果表明,在通信开销等性能上,DDPP方案相对于已存在的方案DPDP具有较大的优势.

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追踪时间受限的源节点位置隐私路由保护策略

易险峰, 樊晓平

2014, 35(2): 311-318.

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提出了一种新颖的追踪时间受限的路由策略来有效保护源节点位置隐私保护.其主要核心是：源节点到sink节点的路由路径是动态随机产生与分布,而每次路由维持的时间小于攻击者能够追踪到幻象节点的时间,使得攻击者难以追踪到幻象节点,更难以追踪到真实源节点,从而提高了源节点位置的保护强度.策略的难点是：在传感器节点能量受限的情况下,依据传感器网络"多对一"的数据收集特征,充分利用能量充裕区域的能量形成动态的,路径足够长的路径,而在能量紧张区域只产生必要的路由路径,从而达到了既有效保护了源节点又保证了网络寿命的最大化.我们将此关键问题转化为一个能量受限情况下最大网络寿命问题,分析给出了解决方法.通过理论分析与大量的实验结果表明本文的策略在网络寿命不低于以往研究网络寿命的情况下,大大提高了源节点位置隐私保护的安全性.

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变概率的随机测试

熊能(1,2),曾凡平(1,2,3),邓超强(1,2),武飞(1,2),董齐兴(1,2)

2014, 35(2): 319-323.

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适应性随机测试是对随机测试低覆盖率和盲目性的一种改进.它的思想是通过尽量地使测试用例均匀地分布在整个测试域范围内,从而提高测试效率.研究显示,相比于常规的随机测试,适应性随机测试能够使用更少的测试用例来发现被测程序的第一个错误.但是,现有的适应性随机测试的实现方案的时间效率不高,在生成测试用例的过程中大量的计算将消耗大量的时间.针对已有适应性随机测试耗时的缺点,提出一种快速的适应性随机测试的实现方法.该方法主要是通过改变输入域空间内不同区域的测试用例生成的概率来实现测试用例的均匀分布.为最大限度地减少时间消耗,该方法每次只计算局部输入域空间内测试用例的生成概率.该方法理论上生成n个测试用例的时间消耗为O(n log n).实验显示,本文提出的方法只需很低的时间消耗就能生成大量的测试用例.

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一种基于环签名的跨域云服务资源远程证明方法

杨绍禹1,王世卿1,郭晓峰2

2014, 35(2): 324-328.

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针对云计算环境中服务资源跨域访问频繁,安全管理边界模糊,域外陌生资源的访问与调度需要进行身份验证和信任度量.在研究可信计算远程证明方法的基础上,提出一种采用环签名机制的消息签名算法和信任验证协议.利用域内可信资源的TPM公钥信息构建的环方程对消息进行签名与信任验证,提供无须第三方参与的验证双方可信证明.相比较常用的远程证明方法,这种方法具有计算效率高、证明过程便捷的特点,适合跨域云服务资源访问环境.通过构建安全模型证明了方法安全性,利用运算类型对比说明了方法高效性,在Hadoop平台下的应用实验验证了方法的可行性.

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一种支持网络硬盘存储系统的大数据传输技

周娇1,傅颖勋2,刘青昆1,舒继武2

2014, 35(2): 329-333.

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随着网络的迅速发展和普及,网络硬盘存储系统的应用越来越广泛.但现有的网络硬盘存储系统在超大数据文件传输、传输过程的内存占有率、数据安全性及断点续传等方面仍存在着一些缺陷.针对这些问题提出一种高效便捷的DTOSS(Data Transmission in Online Storage System)数据传输技术.DTOSS数据传输技术基于服务器端的目录树结构,利用分块传输的思想,实现了超大数据文件的传输.同时DTOSS技术还提高了数据的安全性,压缩了传输过程中的内存开销,并实现了超大数据文件的断点续传.实验结果表明,DTOSS技术以64MB作为单个数据块大小可以达到最大的传输速率,此条件下的内存开销大约为67MB,并能节省约2/3的中断重传时间.

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一种基于混合存储的高效、可扩展细粒度缓存管理研究

姜国松

2014, 35(2): 334-338.

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混合型主存储器也是DRAM构成，并把混合型主存储器作为高速缓存使用，因此可以扩展Non-volatile存储器，相比传统型的主存储器，混合型主存储器可以提供更大的存储能力.然而，对于混合型主存储器，要使其具有高性能和高可扩展性，一个关键的挑战是以一种细粒度的方式有效地管理缓存在DRAM中的数据的元数据（如Tag）.基于此观察：根据DRAM高速缓存行的局部性，在芯片外相同的高速缓存行中存储数据和数据的元数据，本文通过使用一个小缓冲区缓存最近被访问的片内缓存行来减少细粒度DRAM高速缓存的开销.基于细粒度DRAM高速缓存使用的灵活性和效率，还开发了一种自适应的策略，可以选择数据迁移到DRAM高速缓时的最佳迁移粒度.在配置了512MB DRAM的混合存储系统中，使用8KB的片上高速缓存，相比传统的8MB SRAM元数据存储，即便没有考虑大SRAM元数据存储的能耗开销，实现了不超过6%的性能提升，节约了18%左右的能效.

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随机Petri网模型到马尔可夫链的转换算法的证明

何炎祥(1,2),沈华(1,3)

2014, 35(2): 339-342.

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随机Petri网具有很强的模型描述能力,马尔可夫链是一种常用的性能分析模型.为了有效利用随机Petri网进行性能的定量分析,给出了一个详细完整的随机Petri网模型转换为同构马尔可夫链的算法.运用Floyd不变式断言法证明了算法的部分正确性,运用良序集法证明了算法的终止性.算法是部分正确的且是可终止的,这个证明结论说明算法是完全正确的.为了佐证证明结论,基于Java和SQL Server设计开发了一个软件平台,在此平台上实现了转换算法,测试实例的测试结果验证了算法的正确性.对算法时间复杂性的分析表明算法是有效的.

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一种高效率收敛的反向差分进化算法

向万里(1,2),马寿峰1

2014, 35(2): 343-347.

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针对反向差分进化算法(ODE)中依然存在收敛速度不高和收敛精度欠佳的情形,提出一种改进的反向差分进化算法(MODE).MODE改进了ODE中的差分变异搜索方程以提高算法的收敛速度,而且为进一步加速算法收敛,将ODE中涉及反向学习优化策略的种群跳转概率设置为1,这使得MODE在提高收敛性能的同时减少了跳转概率这个控制参数.基于13个标准测试函数的仿真结果表明,与多个DE类算法比较,观察到MODE的收敛性能远优于其它几个差分进化算法,获得了很好的收敛精度及收敛速度.

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谱熵和小波熵算法在混沌序列结构复杂性分析中的应用

董燕青1,谈国强2,孙克辉(1, 2),贺少波2

2014, 35(2): 348-352.

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为了分析混沌伪随机序列的结构复杂性,分别采用谱熵和小波熵算法,研究了三种混沌伪随机序列的结构复杂度.分别计算了Logistic映射、Hénon映射和TD-ERCS离散混沌系统的结构复杂度大小；采用窗口滑动方法,分析了混沌系统随时间演化的复杂度稳定性.研究表明,两种结构复杂度计算算法是有效的；TD-ERCS混沌序列的结构复杂性与Logistic系统相当,且对m参数的复杂度稳定性好；结构复杂度大的混沌系统时间稳定性好.为混沌序列在信息安全中的应用提供了实验依据.

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单体型组装最大片段割参数化精确算法

谢民主,罗锋,唐烽

2014, 35(2): 353-357.

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单体型能提高复杂疾病全基因组关联分析的能力,可直接用生物实验测定单体型费用太高.随着DNA测序技术的发展,计算机算法被广泛用于从个体基因组测序片段上构建单体型,即单体型组装.最大片段割是最近提出的一个单体型组装优化模型,是NP-难的,目前没有实用精确算法.最近参数计算理论利用实际计算中的小参数特征为NP-难问题求解提供了一条新思路.本文根据实际测序数据覆盖了两个或多个杂合单核苷酸多态性位点(SNP)的片段的测序深度较小的特点,对跨一个具体SNP位点的所有片段划分进行枚举,提出一个参数化的动态规划算法求解其精确解.大量测试结果表明该算法比已有的启发式算法有更高的单体型重建精度.

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单体型组装最大片段割参数化精确算法

谢民主,罗锋,唐烽

2014, 35(2): 353-357.

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单体型能提高复杂疾病全基因组关联分析的能力,可直接用生物实验测定单体型费用太高.随着DNA测序技术的发展,计算机算法被广泛用于从个体基因组测序片段上构建单体型,即单体型组装.最大片段割是最近提出的一个单体型组装优化模型,是NP-难的,目前没有实用精确算法.最近参数计算理论利用实际计算中的小参数特征为NP-难问题求解提供了一条新思路.本文根据实际测序数据覆盖了两个或多个杂合单核苷酸多态性位点(SNP)的片段的测序深度较小的特点,对跨一个具体SNP位点的所有片段划分进行枚举,提出一个参数化的动态规划算法求解其精确解.大量测试结果表明该算法比已有的启发式算法有更高的单体型重建精度.

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多决策属性的网络协议识别算法

栾方军1,王健1,邱海斌2,刘天波1

2014, 35(2): 365-367.

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物理信息融合系统一经提出就引起了各国研究者的广泛关注,与传统的控制系统不同,它可以看成一个融合了大量异构网络的大型控制网络系统.在这样的系统中对通信网络中的协议实时有效安全地传输提出较高的要求.为提高协议识别的效率,减轻网络负载,在网络流特征提取的基础上,提出对协议进行识别的变精度粗糙集和熵值法相结合的权值算法和神经网络构造优化算法.实验结果表明通过改变α,β值,动态地调整属性权值计算的结果,提高了选择决策的准确度.基于变精度和熵值法的权值计算并结合神经网络的协议识别模型,相较于一般的识别算法,其识别准确度更高、更容易实现.

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融合WordNet的无监督语义分析研究

杨博1,蔡东风1,赵奇猛1,杨华2

2014, 35(2): 368-373.

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应用机器学习方法处理机器阅读的相关任务是人工智能的长远目标,但通常需要大量的人工监督操作.研究一种无监督学习在机器阅读的一个主要任务-语义分析中的应用,这种无监督方法得益于统计关系学习统一框架-Markov逻辑网.鉴于该方法通过依存句法信息无法解析语义分析中普遍存在的反义词、词形变化等语言现象,该文融合WordNet进行改进,促进概念的抽取及合并,并将机器阅读的主要目标-问答作为评价手段,结果表明这种WordNet词典与无监督机器学习相结合的方法可更好地进行语义分析,并且问答正确率可提高至90.6%.

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融合多数据源的非平稳动态贝叶斯网络学习算法

倪小虹1,孙应飞2

2014, 35(2): 374-378.

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受数据数量、质量、实验设计、噪音和测量误差的影响,单一数据源所含的信息是有限的.通过单一的数据源推测并构建网络,往往面临着数据的信息量不够充分.另一方面,传统的动态贝叶斯网络模型要求数据是平稳的.但在现实中,非平稳的情况不容忽视.于是我们提出了一个基于多源数据融合学习非平稳动态贝叶斯网络的算法.该算法首先通过Dempster-Shafer证据理论对多种数据源进行融合获得先验知识,然后利用改变点过程把整个非平稳过程分解成若干平稳子片断,最后运用可逆跳跃马尔可夫蒙特卡罗抽样算法学习连续动态贝叶斯网络的结构.在仿真数据和实验数据上测试该算法,并与其他学习方法进行比较,发现该算法提高了重构网络的精度.

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利用模糊熵约束的模糊C均值聚类算法

廖松有,张继福,刘爱琴

2014, 35(2): 379-383.

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针对传统的模糊C均值聚类算法求解隶属度公式仅仅考虑距离因素和算法对噪声数据敏感的问题,通过引入模糊熵约束,给出一种模糊C均值聚类算法.该算法引入模糊熵作为模糊C均值聚类算法的约束条件,重新给出了模糊C均值聚类算法的隶属度和聚类中心求解新公式,与原算法公式相比,新公式不仅考虑了距离因素,而且还考虑了数据集分布特性,并对同一个数据对象隶属于所有聚类中心的隶属度进行相关性计算,使得整个隶属度求解公式具有高斯分布特性,从而可以抑制噪声数据对聚类中心的影响.最后,采用UCI数据集,实验验证了该算法与传统FCM聚类算法及其派生算法相比,进一步提高了聚类的准确率和抗噪性.

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基于交流算子与混沌扰动的布谷鸟优化算法

屈迟文1,傅彦铭2 ,黄小龙1

2014, 35(2): 384-387.

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布谷鸟算法是智群寻优搜索领域的一种新型优化算法,基本的布谷鸟算法存在进化后期容易陷入局部最优值、收敛速度慢以及寻优精度低等不足.为提高算法的性能,提出一种基于交流算子和混沌扰动的布谷鸟优化算法.该算法引入微粒群算法的交流算子思想加大收敛速度、在迭代中对鸟巢位置采用混沌扰动以提高搜索精度等方法实现对基本算法的改进.通过5个标准测试函数的验证测试,实验表明改进后的布谷鸟算法在寻优速度和精度方面都优于基本布谷鸟算法,是一种有效的算法.

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一种基于深度和信息熵的人体运动检测方法

刘剑(1,2),龚志恒1,高恩阳(1,3),刘亚楠1

2014, 35(2): 388-392.

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针对传统人体运动检测方法存在的不足,提出一种图像深度和人体信息熵相结合的检测方法.首先依据图像的颜色和深度信息,结合Hough森林法提取人体部位的关键点；再利用关键点的信息连接出人体骨架,采用改进的信息熵表达式计算人体运动的熵值,并对数据做相关分析；最后,得到人体的运动状态.实验结果表明：采用的深度图像能更有效地提取人体关键点,对优化传统人体识别方法存在重要意义；所提出的信息熵法应用到人体运动检测中可以更加直观反映人体运动情况,明显提高检测效率和准确率.

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一种复合型PCNN的NSCT域多聚焦图像融合方法

张宝华,吕晓琪

2014, 35(2): 393-396.

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针对基于多尺度变换的融合算法会产生伪吉布斯效应,处理偏暗或偏亮的图像效果不理想,提出一种基于NSCT(非下采样Contourlet变换)和复合型PCNN(脉冲耦合神经网络)的多聚焦图像融合方法,通过分别将两幅图像经NSCT变换后得到若干不同频带子图像,采用基于复合型PCNN的融合规则确定融合系数,最后对融合系数进行NSCT逆变换得到融合图像.通过本文方法获取的融合图像的灰度级分布更加分散,图像纹理较丰富,细节突出,具有较好的融合效果.实验结果证明,该算法克服传统多聚焦图像融合方法的缺陷,实验数据显示本方法优于Laplace、DWT和PCNN等传统图像融合方法.

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使用特征融合的多级别MS-PF目标跟踪算法

汤贝,蔡碧野,周书仁

2014, 35(2): 397-402.

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提出一种改进的结合均值漂移与粒子滤波(MS-PF)的跟踪算法,通过分级策略将目标跟踪分为直接跟踪、微调和搜索三个级别,实现了均值漂移和粒子滤波的动态结合.针对传统跟踪算法特征单一的缺陷,在目标跟踪过程中自适应的融合了颜色和纹理特征,同时引入粒子群优化算法对粒子滤波进行优化.实验结果表明,采用分级的MS-PF算法能对粒子的产生和数量进行严格控制,提高了算法的实时性和通用性,在复杂环境中,尤其是在光照发生变化时,基于特征融合的思想使得算法更具鲁棒性.

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图像分割中空间一致性和无监督聚类算法应用

陈沅涛(1,2),徐蔚鸿(1,2),吴佳英(1,2),匡芳君(1,3)

2014, 35(2): 403-406.

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图像空间结构中的图像一致性和无监督聚类信息在图像分割过程中有着非常重要的作用,提出应用图像空间一致性和无监督聚类算法来达到快速执行图像分割的新算法.首先,利用概率树结构针对目标图像进行图像分割过程中形成的过分割区域,并使得这些区域能够达到理想边缘部分；然后,将用基于概率的无监督图像分割框架来处理分割区域.概率树结构结合了以往传统树结构的相关优点,能够更加自然地针对对象的相关边界进行框架建模.本文提出的算法不需要在每次迭代执行过程中更新相关自适应结构,从而可以大大减少计算所需要的时间.通过非参数密度估计技术结合传统的精确反馈框架,此类评价方法针对人类对象而言具有更为强大的边界不一致.

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基于二元树复小波域的高精度运动估计研究与应用

张媛,张小红

2014, 35(2): 407-411.

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离散小波变换中的位移可变性严重影响了小波域运动估计的精度,为了减弱在动态信号估计中该可变性的影响,构造出一种新的二元树复小波结构,并依据小波低频子带和高频子带对移变性敏感性不同的特性,提出一种优化运动估计方法.将此方案应用于视频序列中图像的运动估计之中,实验结果表明新算法有更高的估计精度,提前判定不动块,减少了不必要的搜索时间,降低了运算复杂度.预测帧的峰值信噪比(PSNR)比基于二元树复小波的值有所提高,对在空间复杂度和运动复杂度都较高的视频序列的编码更有效.

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虚拟机内存迁移技术研究

袁野1,赵海燕1,曹健2,陈庆奎1

2014, 35(2): 412-418.

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虚拟机动态迁移技术是现今虚拟化技术的核心组成部分,给数据中心的管理与维护带来巨大的便利.针对局域网虚拟机动态迁移的预拷贝策略于2005年被提出,并因为其毫秒级的停机时间以及对应用较小的影响,被各大虚拟化平台广泛采用.与此同时,关注总体迁移时间的延迟拷贝策略也逐渐被业界接受.随着云计算的进一步发展,广域网虚拟机动态迁移的需求被提出,成为了目前学术界的研究热点.动态迁移中,最为复杂的部分为内存状态的迁移,保证数据的一致性是所有迁移策略的必要前提.综述了近几年来,虚拟机动态迁移领域中内存迁移技术的研究与发展,并指出目前研究中存在的问题以及今后的发展.

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圆锥可展直纹面侧铣加工算法研究

林浒(1),张鸿楠(1,2),郑飂默(1,2), 董磊(1,2),王峰(1,2)

2014, 35(2): 419-422.

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针对现有圆锥体表面数控加工方法,对五轴侧铣加工技术和直纹面数控加工技术进行了研究,分析了圆锥体表面几何特点,提出了一种适用范围更加广泛的圆锥体表面侧铣加工方法.以可展直纹面形成的过程建立圆锥可展直纹面侧铣加工数学模型,根据可展直纹面中母线的变化规律调整刀具姿态矢量并使用圆弧插补技术对圆锥体表面进行侧铣加工.通过仿真实验验证了该方法的有效性.此方法具有适用范围广,计算简单等优点,可适用于多种圆锥体表面的侧铣加工.

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分子动力学模拟中Cache访问的分析与优化

赵文辉(1,2),白明泽2,豆育升(2,3)

2014, 35(2): 423-427.

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为了提高分子动力学模拟计算在当前具有多级缓存(Cache)结构的处理器上的计算性能,对分子动力学模拟过程中缓存(Cache)的访问特征进行了分析与优化.通过对影响 Cache命中率和模拟计算效率的因素进行测试与分析,提出一种Atom-reorder算法.该方法通过重新调整粒子的顺序,使同一个或者相邻晶格的粒子在主存中的位置接近来增强程序的局部性,进而减少Cache的丢失.测试结果表明该方法对大体系模拟的Cache丢失有明显的优化,计算效率也相应提高了.

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论文

融合GPS与Wi-Fi的室内外无缝定位原型系统研制

胡旭科(1,2),尚建嘎(1,2),古富强(1,2),余芳文(1,2),葛彬(1,2),郭傲(1,2)

2014, 35(2): 428-432.

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针对无缝定位应用需求和亟待解决的关键技术问题,对多定位技术融合方案进行了比较性研究,结果显示,GPS与Wi-Fi的融合可以提供更好的综合性能.设计了一种室内外定位技术、定位方法自动切换策略,以提供连续的定位服务；引入alpha-count方法,提高定位切换的平滑性和可靠性.构建了一个融合GPS与Wi-Fi的室内外无缝定位原型系统UL mobile.实验结果表明,UL mobile能够初步满足室内外无缝定位应用的需求.

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