小型微型计算机系统

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计算机网络与信息安全

基于AP可替代性模型的密集无线网络节能机制研究

范云涛(1,2),李贺武(1,2),孙文琦(1,2)

2015, 36(5): 897-902.

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在无线网络中为了节能,主流做法是将AP(Access Point,无线接入点)进行聚簇,在网络闲时关掉一些AP而让剩下的AP来支持用户.聚簇的关键在于合理的聚簇依据.相关研究中通常利用AP之间相互监听到的RSSI(Received Signal Strength Indication,接收信号强度指示)进行聚簇.AP之间的RSSI并不是一个合理的依据,因为AP之间是否可以相互替代应从用户的角度出发,而不应从AP角度来衡量.此外,相关研究中还缺乏覆盖损失的量化描述,以及应对用户数目震荡性变化的措施.本文利用AP监听到的用户的RSSI构建了AP可替代性的数学模型,以期为AP聚簇提供合理的依据,并基于AP可替代性设计了节能机制.分析表明AP可替代性模型是有效、稳定的.利用AP可替代性模型可以量化描述AP可替代性与覆盖损失之间的关系,从而可以根据实际需求来确定聚簇的粒度,实现了节能与保持覆盖的两相兼顾,体现了本文机制的灵活性.此外,本文还设计了应对用户数目震荡性变化的双阈值策略,有效的避免了聚簇算法被反复无意义的执行.实验结果表明,相比于同类研究,本文的节能机制在损失很小的节能效果的同时,显著地减小了覆盖损失.

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计算机网络与信息安全

蓝鲸机群文件系统的元数据一致性协议

邵冰清1,张军伟1,郑彩平1,张浩(1,2),刘振军1

2015, 36(5): 903-909.

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蓝鲸机群文件系统BWFS采用元数据服务器集群以扩展元数据服务能力,多个服务器之间的分布式元数据一致性维护成为必须要解决的问题.然而传统一致性维护协议通常需要多次的网络交互和磁盘同步,阻碍了BWFS元数据性能扩展.BWFS在本地日志系统的基础上设计实现了一种新型的分布式元数据一致性协议.协议针对BWFS中每个分布式元数据操作只涉及到两台服务器,通过在所涉及的两台服务器之间互相保存冗余操作日志,实现了异步的分布式元数据一致性,避免了磁盘同步开销.测试表明,保证一致性的情况下分布式元数据操作的平均响应时间相比无一致性保证仅延长了约5％-15％;在宕机的情况下,单个服务器恢复10000个分布式元数据操作的时间仅1s.

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计算机网络与信息安全

基于Agent群体对抗的移动传感网动态频谱分配策略

王杨(1,2),吴家菁1,徐欣1,黄亚坤1,陈付龙1,赵传信1

2015, 36(5): 910-915.

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针对移动传感网中频谱利用率低以及频谱资源匮乏问题,在假定移动传感网环境中具有多主用户和多次用户的前提下,首先将传感器节点视作具有感知能力的个体Agent;然后根据主、次用户的不同频谱使用权限建立Agent群体对抗的博弈模型,提出一种Agent群体跟踪对抗的频谱分配算法.从而提出一种基于Agent群体对抗的动态频谱分配策略（GCAS）.最后从系统分配的效益和公平性两个方面与现有的合作式算法（CSGC）和非合作式算法（GA-SA）做了对比实验,仿真结果表明该方法在兼顾系统的效率的同时能有效地提高频谱利用率和频谱资源分配公平性.

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支持用户偏好与数据流行度的ICN缓存管理机制

李洁,王兴伟,黄敏

2015, 36(5): 916-921.

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作为ICN(Information Centric Networking,信息中心型网络)的主要特征之一,网内缓存在改善网络性能方面起着重要作用,如何合理地利用有限的缓存空间存放数据对象的副本信息,降低网络流量开销,成为ICN网络缓存管理的重点.考虑到用户对不同数据对象的偏好不同及数据对象的流行度的概念,提出一种ICN环境下的缓存管理机制.该机制通过对数据对象语义信息的分析,将数据对象划分为不同类型,根据用户对不同数据类型的偏好不同解决数据对象副本的放置问题,基于数据对象的流行度与数据对象的访问率之间的关系,设计了相应的流行度调节方案,解决缓存空间的有限性带来的缓存替换问题.仿真结果表明该机制在提高本地缓存命中率,减轻网络流量开销方面是可行和有效的.

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计算机网络与信息安全

基于QoS调度模型的无线传感网定向地理路由策略研究

王振飞,余利,郑志蕴,谢琦

2015, 36(5): 922-927.

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针对无线传感网络中定向地理路由的多路径多类型数据包传输策略中延迟长和能耗高等问题,提出基于QoS调度模型的无线传感网定向地理路由策略.该策略首先根据不同业务类型的需求,对关键度量参数评估;然后建立QoS度量列表,依据此表发送相关的PROB路由探测消息;最后具有数据处理能力的节点根据接收到的控制信息,采用最优的路由策略,将数据传输到汇聚节点Sink,从而减少端到端的延迟,延长网络的生命周期.仿真实验结果表明,对于大量不同类型的信源数据,该策略相对E-DGR,在端到端延迟、能耗以及网络生命周期等方面表现出较好的性能.

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计算机网络与信息安全

链接相似性的微博重叠社区发现算法

于洪涛,崔瑞飞,黄瑞阳

2015, 36(5): 928-933.

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针对传统基于节点聚类的微博社区发现算法不能发现重叠社区且需要先验知识这一问题,从边聚类的角度出发,提出一种基于链接相似性的微博重叠社区发现算法.首先将用户兴趣相似度矩阵映射为虚拟兴趣网并求该网络的链接相似度,然后结合微博用户的真实关注关系得到总的链接相似度.为了将链接相似度用于社区发现,推广了传统的Ward层次聚类算法,使之适用于具有相似性度量的任意对象,并将其用于社区发现.真实数据集上的实验表明,该算法不需要先验知识就能准确地发现微博中的重叠社区,准确率可达83.4％.

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计算机网络与信息安全

一种虚拟力导向的移动节点定位算法研究

曹楚裙,单志龙

2015, 36(5): 934-938.

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移动定位技术是移动互联网和物联网应用中的关键技术之一.本文提出的虚拟力导向的移动节点定位算法VFMPA(Virtual Force-oriented Mobilenode Positioning Algorithm)以锚节点的质心作为初始样本值,并与利用牛顿插值预测方程获得的预测值因子加权计算作为预测样本,通过滤波判断条件和虚拟力导向运动模型优化更新预测样本,有效减弱传统MCL算法中的累积误差,提高了定位精度,缩短定位时间.仿真实验表明该算法在通信半径、锚节点密度、样本大小等条件变化的情况下,表现出了较好的定位性能与较强的自适应性.

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计算机网络与信息安全

跳频随机分集的VANET跨层安全传输协议

田竹梅1,吉江2,李海霞1,任国凤1

2015, 36(5): 939-942.

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为防止现有VANET传输过程中,因物理层信号和路由信息的泄露带来的安全隐患,文中提出了一种跳频随机频率分集的跨层安全传输协议.协议在网络层构建路由时,依据节点位置限制节点地理位置信息的广播范围,从而使得除源、目的以外的节点无法拥有整条路由信息以及该路由上的信道状态信息.随后网络层向物理层透传信道状态信息,并在物理层构建跳频随机频率分集方法,使得VANET中的窃听节点所收到的星座图散乱,无法正常解调信号,最终保障信息安全传输.

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计算机网络与信息安全

ToChord：一种面向任务的结构化数据链信息服务发现算法

王阵,彭来献,赵文栋

2015, 36(5): 943-948.

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针对集中式数据链信息分发结构存在的抗毁性差、分发效率低的问题,根据数据链用户信息需求相对固定的特点,借鉴DHT的设计思想,提出了一种新的面向任务的结构化信息服务发现算法ToChord(Task-Oriented Chord).ToChord算法将单一物理节点扩展形成多个虚拟节点,并分别与信息需求相关联,缩短了信息发布的目的节点与潜在需求节点间的逻辑距离.另外,利用多张Finger表协同路由技术实现了发布与请求消息的快速路由,使得信息查找复杂度为O(1).仿真结果表明,该算法较Chord算法,减少了近20％的信息发布开销,降低了平均查找时延,并具有更好的可扩展性.

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计算机网络与信息安全

面向无线传感器网络数据融合的延迟优化算法

韩伟伟,降爱莲

2015, 36(5): 949-953.

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无线传感器网络是在感知区域内部署大量的无线传感器节点收集信息的网络,其中无线传感器节点是靠电池供电的设备,因此节能对它来说至关重要.近年来,在无线传感器领域中出现了一些处理节能问题的算法.然而这些算法通常都是以牺牲数据融合效率为代价来获得更长的网络生命周期.实际上,在一些延迟敏感的应用中,还需要对无线传感器网络进行延迟优化.提出一种基于无线传感器网络结构的延迟优化算法.该算法采用分布式方法来构造网络,目的在于均衡各节点间能量消耗同时减少数据融合延迟.最后采用MATLAB对该算法进行了仿真,并与其它基于网络结构的算法进行比较证明了其在节能和延迟优化方面的优越性.

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计算机网络与信息安全

基于流量相似度的Android二次打包应用的检测技术研究

吴雪平,张大方,苏欣,毕夏安

2015, 36(5): 954-958.

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近年来,智能手机普及的同时也诞生了各种各样的应用.除了官方市场,许多三方市场也提供应用下载.对三方市场进行研究后发现：许多三方市场应用是将官方市场合法应用二次打包后投放到三方市场上的.此现象给用户和市场提供者都带来一定的安全隐患.如何检测这种二次打包应用成了急需解决的问题.本文提出基于流量相似度的Android二次打包应用的检测技术.它捕获应用的流量并对其进行解析、分类,以得到应用特征——功能流图与广告流图.最后计算特征的相似度来判定二次打包应用.实验结果显示三方市场上4.06％到10.18％的应用是二次打包的,并发现插入新广告或替换已存在的广告来赚取广告收入是二次打包的通用手段.此外,二次打包应用还会消耗更多的流量.

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计算机网络与信息安全

基于传输层会话行为统计特征的恶意流量识别

张伟,刘清

2015, 36(5): 959-963.

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准确高效地在骨干网流量中识别各种恶意流量一直都是网络安全领域的热点需求.分析设计了一种使用8种传输层会话特征的恶意流量检测及识别方法,并结合数据包固定特征检测实现了一个恶意流量实时识别引擎.系统选取的会话双向数据包长度分布、不同字节出现频率、字节数据重用值和时间间隔等会话行为特征通用性强、协议区分度高,能够很好地支持系统的扩展性.实验结果表明采用该引擎的恶意流量识别系统对具体会话协议的识别只需要处理对应会话的前20-30个数据包,在保证较高识别准确率的同时,较好地满足了实时性的要求.

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计算机网络与信息安全

灰色-隐马尔科夫下的信任路径筛选及聚合算法

李沛杰,张兴明,沈剑良

2015, 36(5): 964-970.

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针对现有信任模型在推荐路径的预测及选取方面存在的问题,提出一种基于灰色-隐马尔科夫模型(grey ＆ hidden Markov model,G＆HMM)的信任路径筛选及聚合算法.首先对推荐系统的所有推荐节点进行灰色聚类分析,过滤恶意推荐路径;引入推荐接受程度衡量推荐节点的推荐可信度,然后基于灰色马尔科夫模型预测灰色推荐路径的推荐接受程度及其所在灰类状态;最后针对评价实体的观测序列构建隐马尔科夫模型,评估预测的最优推荐路径.仿真实验表明,与已有模型相比,该模型能够有效分离恶意推荐实体,提高推荐系统的有效性.

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计算机网络与信息安全

基于多维风险因子的推荐攻击检测方法

于洪涛,李鹏,张付志

2015, 36(5): 971-975.

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针对现有推荐攻击检测方法对真实概貌误判率较高的问题,提出一种基于多维风险因子的推荐攻击检测方法.首先,引入时间间隔可疑度、风险反馈、惩罚函数和用户评分活跃度等多个风险因子,从多个角度推理和评估用户评分行为的风险值;然后,在多维风险因子的融合计算过程中,利用信息熵理论确立风险因子的分类权重,以提高风险评估的准确性;最后,根据用户评分行为风险评估值的加权和检测出相应的攻击概貌.在MovieLens真实数据集上实验结果表明,所提出的检测方法能够在保持较高召回率的条件下有效提高推荐攻击检测的准确率.

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计算机网络与信息安全

MAS不良通信检测方法

张函,郭锐锋,耿聪

2015, 36(5): 976-980.

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Multi-agent System (MAS)中agent间通信状态的平衡与否是影响系统整体服务质量的关键因素.在MAS的实际通信过程中,由系统不良通信结构引起的通信失衡状态广泛存在.本研究的目的是利用MAS内部行为特征的仿人类社会群体性,引入压迫行为模式的分类方法来检测和消除MAS中的不良通信结构和通信失衡状态,从而提高系统的整体服务质量.本文首先分析了MAS的拟人类社会特征以及压迫行为与通信失衡现象间的本质相似性,然后提出了基于压迫行为模式的通信状态度量方法和agent角色划分机制,从不同层次,不同角度对系统的整体压迫状态进行评估和分析,最后在Crisis-MAS实验平台上对提出的度量方法进行了实例验证.实验结果说明本文提出的度量方法能够准确的定位引起通信失衡状态的不良通信结构,并通过消除系统中的压迫行为提高了系统的整体服务质量.

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计算机网络与信息安全

基于蚁群算法的Diameter协议测试消息生成方法

潘准洋,刘彩霞,刘树新

2015, 36(5): 981-985.

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进行Diameter协议测试时,测试消息的生成情况直接影响测试效率.为了提高Diameter协议的测试效率,本文提出一种基于蚁群算法的Diameter协议测试消息生成方法.该方法利用蚁群算法的良好的正反馈机制,在测试过程中根据每次子测试结果的反馈情况,动态改变不同AVP改变个数的测试消息的生成概率,使其实现自适应调节,更为合理的分配测试资源,从而提高测试效率.实验结果表明,相比于传统的随机生成方法,该方法可以提高测试效率.

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计算机网络与信息安全

基于多线性映射的多接收者签密方案

于志敏(1,3),景征骏(1,2,3),古春生(1,3)

2015, 36(5): 986-989.

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为满足后量子时代日益增长的网络组播需求,设计了基于多线性映射的多接收者签密方案.通过把加密和签名有效结合起来,大大降低了密文规模,较少了网络和计算开销.每个接收者使用自己私钥解密,获得明文后可以验证发送者身份,保证了接收的公平性.基于多级Diffie-Hellman判定(GDDH)问题难度假设,在随机预言模型下证明了消息保密性满足CCA2安全,证明了签密在选择消息攻击下具有不可伪造性.方案中主要计算在多项式环上进行,所以计算复杂性较低.

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计算机软件与数据库研究

可时间局部性感知的块I／O关联挖掘算法

黄立锋1,邓玉辉(1,3)

2015, 36(5): 990-995.

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块I／O之间的频繁关联性是存储系统中普遍存在的现象.这种数据块之间的频繁关联性,在改善存储系统的数据布局、优化访问数据的预取策略等方面具有重要意义.传统的频繁关联序列挖掘算法没有考虑数据的时间局部性,不能够有效地挖掘出块I／O之间的频繁关联性.本文提出了一种关联强化窗口下的可时间局部感知的apriori改进算法来挖掘块I／O之间的频繁关联序列.此外,本文还对支持度达不到阈值却又不容忽视的次频繁关联序列进行了挖掘,与频繁序列形成优势互补.实验中利用了三个真实的Trace对该算法进行评估.实验结果表明改进后的apriori算法更适合于挖掘块I／O数据流的频繁和次频繁关联序列.而且,该算法弥补了传统的频繁关联序列挖掘算法对具有时间敏感性的类流数据进行关联挖掘的缺陷.另外,相比较于apriori算法,该算法的时间效率更高.

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计算机软件与数据库研究

概率数据库中图类型的不等式查询语句的置信度计

余萝,覃飙,刘勇

2015, 36(5): 996-1001.

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在元组独立的概率数据库中根据不等式的结构特性,不等式查询语句被分为三类：路径类型、树类型和图类型,针对现有secondary-storage算法不能很好地处理图类型的查询语句,本文提出了一种Split算法来计算不等式查询语句的置信度,其将图类型的查询语句分解为多个路径类型的查询语句,并分别把这些路径类型查询语句的溯源表达式编译为有序二叉决策图(OBDD),最后将这些OBDD合并起来计算原溯源表达式最终的置信度.Split算法不仅可以处理图类型的查询语句,而且在处理树类型的查询语句时,也能够大大降低溯源表达式的大小,从而提高置信度计算的效率.

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计算机软件与数据库研究

一维数组程序的形式验证

韩亚慧(1,2),陈意云(1,2),李兆鹏(1,2)

2015, 36(5): 1002-1006.

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在一个类C小语言PointerC的程序验证器原型的实现中,设计并实现了对一维数组元素进行赋值的语句的推理规则.该推理规则是Hoare逻辑推理规则的扩展,保证了断言演算中全称量词的合法性,适用于操作数组的程序断言中使用全称量词的情况.然后以冒泡排序程序和用数组实现二叉堆删除程序等操作一维数组的程序的验证为例,展示了该规则设计和实现的正确性,该规则的运用以及循环不变式的书写经验.

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计算机软件与数据库研究

基于用户粉丝聚类现象的微博僵尸用户检测

陶永才1,王晓慧1,石磊1,卫琳2,曹仰杰2

2015, 36(5): 1007-1011.

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随着微博人气的日益高涨,僵尸用户的数量正以惊人的速度增长,虚假导致的微博信任危机严重影响了微博的发展.目前普遍依据关注数、粉丝数、原创和转发信息频率等用户基本属性来判定僵尸粉.然而,微博用户类型纷繁复杂,存在大量的误判和漏判现象.本文通过从用户的粉丝中挖掘凝聚子群,并结合用户的社会网络关系,提出一种基于用户粉丝聚类现象的僵尸粉检测模型.实验结果表明,本模型只需要少量信息就可以有效地对僵尸粉进行检测.

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计算机软件与数据库研究

开放可伸缩关系数据模型

郑志蕴,杜智蒙,李伦,李钝

2015, 36(5): 1012-1016.

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数据模型研究是大数据领域中的一项基础性工作,能够为上层数据库构建、数据存取、数据分析和挖掘提供有力支撑.首先,针对传统关系数据模型数据类型受限,大数据集查询性能低和横向伸缩性不足的缺陷,提出一个开放可伸缩关系数据模型,该模型保留并扩展了传统关系模型的关系描述能力,提供开放的数据类型支持,并借鉴key-value的思想,提供了完全的横向伸缩特性,迎合了大数据体量庞大、类型多样、增长迅速的特点.然后,从功能特性和性能指标两方面,将OSRDM与主流数据模型进行分析对比,评价结果说明OSRDM的优越性.

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计算机软件与数据库研究

面向大规模Web服务网络的社团发现算法

张锡哲,蒲圆圆,杨乐,张斌

2015, 36(5): 1017-1020.

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社团结构是复杂网络中普遍存在的结构.互联网上存在着大量的开放web服务,这些服务通过用户的需求的交互连接,形成了一个复杂的交互网络.发现并利用这些web服务交互网络上的社团结构有助于理解这类复杂软件系统的行为.针对基于web服务行为信息构成服务网络,研究web服务社团发现算法,分析了由用户需求驱动形成的服务社团的结构特征.首先基于web服务结构描述文档信息,构造了web服务交互网络,然后提出一种基于服务协同关系的服务社团发现算法.在真实的web服务数据集上进行了实验分析,说明了该算法应用于服务网络的合理性与有效性.

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计算机软件与数据库研究

PSOSZ：基于Internet群组命令传输算法

章刚1,陈庆奎( 1,2)

2015, 36(5): 1021-1023.

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Internet尽力而为服务模式在支持群组命令传输过程中,容易产生资源竞争问题,从而导致部分命令传输丢失造成群组命令传输失败.提出基于Internet构建有效路径统计网络(Effective Path Statistics Network,EPSN),把基于Internet网络群组命令传输问题转换成基于EPSN网络群组多约束多目标优化问题(Group Multi-Constraints Multi-Objective Optimization Problem,GMCMOOP).提出基于独占区域粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization based on Sole Zone,PSOSZ).该算法,根据独占搜索空间划分思想搜索GMCMOOP问题的解.实验表明,在群组命令规模分别在最大量175和最小量75下,该模型在基于Internet环境部署的EPSN网络规模不断变化下,GCT成功率相对于经典路由算法DSA和Yen有较好性能,同时误差率相对基本粒子群有较好性能.

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计算机软件与数据库研究

云计算中融入贪心策略的调度算法研究

周舟,胡志刚

2015, 36(5): 1024-1027.

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科学计算、商业和Web应用导致人们对计算力的需求越来越高,而现有数据中心的资源利用率普遍偏低.因此,在云计算环境中,合理的分配任务、实现最佳的调度极其必要.针对云计算中Min-Min算法优先调度小任务,而Max-Min算法优先调度大任务而导致负载不均衡的问题,提出一种算法即Min-Max.该算法对时间贪心,将小任务和大任务“捆绑”在一起执行调度,从而有效地解决了负载不均衡的问题.实验表明：Min-Max与Min-Min算法相比,提高了系统整体资源利用率,在任务总执行时间上节约了9％;Min-Max与Max-Min相比,除提高了系统整体利用率之外,在任务总体完成时间、平均任务响应时间上分别节约了7％和9％.

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计算机软件与数据库研究

关联子空间离群点挖掘

葛清龙,薛安荣,贾小艳

2015, 36(5): 1028-1032.

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针对高维数据,已有的子空间离群点挖掘方法未能有效反映子空间的关联程度,对所有数据点采用统一的子空间,不能有效凸显不同离群点存在的特有子空间,导致挖掘精度不高和挖掘结果难以解释等问题.且都平等的对待数据点在多个子空间中的离群得分,使离群点与非离群点之间的对比度低.为此,提出一个新的关联子空间离群点挖掘算法.算法根据数据点及其局部邻域在一维投影上的分布特性,把一维投影上具有最大非均匀分布程度的维作为关联度子空间的基准维,用类Apriori算法将关联度大的子空间快速构造成不同数据点特有的关联子空间集合,并基于关联子空间进行离群点挖掘.算法给偏离度大的赋予较大的权值,加大了离群点与非离群点之间的对比度.实验表明,算法取得较高准确度,并优于现有方法.

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计算机软件与数据库研究

多面体模型代码生成算法研究

高海林,栾翠菊

2015, 36(5): 1033-1036.

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编译器中的多面体模型优化框架通常会产生复杂的迭代域,从这些迭代域中生成代码的质量直接影响到优化的效果,现有的优化多基于重叠迭代空间分割,然而这种方法难以控制优化层次,容易为无利可图的变换生成体积膨胀的代码,反而会导致指令缓存命中率下降,影响代码的整体运行效率.针对该问题提出一种新的多面体扫描算法,基于严格数学理论对多面体约束条件进行变换,通过消除循环边界计算开销来执行优化,通过控制优化所涉及的嵌套深度以控制代码冗余度,从而可以在不造成代码体积膨胀的情况下进一步提高代码执行效率.通过仿真实验验证了算法的有效性.

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计算机软件与数据库研究

一种新的面向非平衡分类问题的特征变换方法

职为梅1,郭华平2,张婷1,范明1

2015, 36(5): 1037-1041.

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通过学习特征变换矩阵,可以将样本映射到新的空间,以适应给定的样本距离测度方法.基于此,提出一种面向k近邻的特征变换方法用于提高k近邻分类算法在非平衡数据集分类问题中的分类性能.该方法最大化基于g-mean的目标函数,学习线性特征变换矩阵,使得在新空间中同类距离尽可能小而异类距离尽可能大.基于g-mean的目标函数充分考虑了稀有类数据的特征,进而有效地保证在新空间中,k近邻对稀有类数据有更好的分类性能.UCI数据集上的实验结果表明,该方法能有效提高k近邻在稀有类问题中的泛化能力;较之于传统的PCA、LDA,该变换方法也显示出明显优势.

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人工智能与算法研究

基于多GPU的深度神经网络训练算法

顾乃杰(1,2),赵增(1,2),吕亚飞1,张致江3

2015, 36(5): 1042-1046.

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深度学习由于出色的识别效果在模式识别及机器学习领域受到越来越多的关注.作为深度神经网络算法的重要组成部分,误差反向传播算法的执行效率已经成为制约深度学习领域发展的瓶颈.提出一种基于Tesla K10 GPU的误差反向传播算法,该算法具有负载均衡,可扩展性高的特点.本算法充分利用PCI-E3.0传输特性,并结合peer-to-peer以及异步传输的特性以降低计算任务在划分和合并过程中带来的额外开销.除此之外,文章通过对算法流程的重构,实现算法数据相关性的解耦合,从而使得有更多的计算任务可用来掩盖传输过程.实验证明,该算法拥有双卡超过1.87的并行加速比,且算法执行过程中不会引入计算误差,可有效保证训练过程中的收敛效率,拥有理想的并行加速效果.

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人工智能与算法研究

负面新闻判定算法的研究与应用

曹欢欢,谢兴生

2015, 36(5): 1047-1051.

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针对负面新闻判定问题,现有的构建分类器的统计方法和抽取情感特征的语义分析方法,以其各自存在的局限性,不适用于通用的文本倾向性识别.据此,提出一种融合依存语法和简化的格语法框架理论,结合情感词典对关键句群进行主题相关的语义倾向性分析,进而判定负面新闻的方法.该方法通过依存句法分析识别句中词对间的依赖关系,借用其分析结果,辅助填充基于格语法定义的模板框架槽,可解决单纯使用格语法因标注词典困难而难以实用化问题.实验数据表明,将本方法应用于识别特定主题的负面新闻时,处理速度快、准确性高,具有很好的实用性.

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人工智能与算法研究

医疗决策表的不等式诊断规则挖掘方法

刘洋,张卓,周清雷

2015, 36(5): 1052-1055.

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传统的规则挖掘方法仅利用属性和值的等式关系表达决策规则,而不等式关系作为等式关系的补充,可以有效的避免医疗诊断规则挖掘算法生成过于庞大的规则集.提出一种表达不等式关系的补偿型决策表扩展模型,从理论上分析了模型的复杂度,并构造出基于粗糙集的不等式医疗诊断规则挖掘算法,该方法弥补了传统等式规则挖掘方法的不足.对比实验结果表明,当医疗决策表中属性含有较多值且大部分值与某一类别相关时,该方法可以生成数量较少且形式简洁的规则集合.

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人工智能与算法研究

资源分配的改进Slope One算法

贺怀清,李图波,李铁军

2015, 36(5): 1056-1058.

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相对于传统的个性化推荐算法,Slope One简洁高效,而且算法复杂度较低,但是该算法过多的依赖于项目评价数目,目标项目的评分预测是全局相关的,考虑了全部的用户,也就是说并没有明显的针对目标用户,首先根据全局中所有的用户对所有项目与目标项目的评分计算平均差值,目标用户对目标项目的评分利用该差值来预测,那么与目标用户兴趣完全相反的用户也会被计算在内,进而导致预测结果的偏差,针对这一不足,提出一种资源分配的用户相似性度量方法,增加相似用户的权重而改进Slope One算法,然后在标准的MovieLens数据集上进行试验测试,试验的结果表明改进后的算法在一定程度上提高了预测的精度.

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人工智能与算法研究

独立生命素的最大-最小子集调度算法

秦宁宁1,陈家乐1,丁志国2

2015, 36(5): 1059-1063.

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为实现传感器网络生命周期的最大化,针对网络中节点的调度问题展开研究.提出一种独立生命素的最大-最小子集调度算法(Maximum-Minimum Set Dispatching Algorithm Based on Respective Biogen,MMDARB).该算法以独立传感器节点子集的生命素为筛选因子,通过轮盘赌法的方式,建立最大不相关且代价最小的激活节点子集(简称最大-最小子集),以尽可能少的节点实现对区域的覆盖.经对比实验验证,算法MMDARB具有更高的计算效率,所生成的最大-最小子集,以更少的能量消耗,保证了网络覆盖率≥97％,有效的延长了网络生命周期.

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人工智能与算法研究

一种高斯反向学习粒子群优化算法

占栋辉,卢厚清,郝文宁,陈刚,靳大尉

2015, 36(5): 1064-1068.

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针对粒子群算法在处理多峰复杂问题时,收敛速度慢且容易陷入局部最优的缺点,提出一种高斯反向学习粒子群优化算法(GOL-PSO).针对历史最优粒子间无法相互交流,增加一种高斯反向学习机制来提高粒子的学习能力,进而提高算法的搜索能力,另外算法在更新公式中引入“历史最优平均值”因子来提高算法的收敛速度.经过在8个测试函数的仿真实验中,与一些改进的粒子群算法进行比较,GOL-PSO有5个测试函数的测试效果最好,且T检验结果表明算法结果有明显提高,同时算法收敛对比分析结果表明,本文算法具有良好的全局搜索能力和较快的收敛速度.

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人工智能与算法研究

一种基于关系矩阵决策表增量式约简算法

景运革(1,2)

2015, 36(5): 1069-1072.

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目前粗糙集模型属性约简大多是基于静态信息系统,而实际决策表的数据信息都是动态变化的,为了有效地对这些数据集进行属性约简处理,介绍了关系矩阵增量机制,提出一种基于关系矩阵的增量式属性约简算法,在原有等价关系矩阵和约简的基础上,当决策表增加了一些对象,对决策表的等价关系矩阵和属性约简进行更新,便能快速求解出更新后的决策表属性约简.最后通过实例分析以及在UCI的2个数据集上分别对增量和非增量式的方法的性能进行了测试,并将实验结果进行比较,结果表明了增量式约简算法的有效性和正确性.

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人工智能与算法研究

一种新的基于社交关系的相似度传播式推荐算法

陈洪涛1,肖如良1,邓新国2

2015, 36(5): 1073-1077.

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传统协同过滤中用户相似性计算方法在数据稠密的情况下能得到比较可靠的结果.然而当数据稀疏时,相似度计算方法会受到数据稀疏性影响,使其计算结果不准确,特别是在冷启动用户中,相似度计算结果不可靠.为了解决以上问题,从用户社交关系的角度,提出一种新的基于社交关系的相似度传播式协同过滤推荐算法.首先对用户社交关系进行建模,量化用户之间社交关系;然后计算活跃用户之间的相似性得到可靠相似度;最后基于社交关系的可靠相似度传播来构建推荐方法.实验证明,提出的算法可以大幅度提高推荐精度,改善对冷启动用户的推荐.

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人工智能与算法研究

一种求解旅行商问题的改进蛙跳算法

吴新杰,王静文,黄国兴,刘延东

2015, 36(5): 1078-1081.

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针对现有优化算法求解旅行商问题(TSP)时易早熟收敛的缺陷,提出一种求解TSP问题的改进蛙跳算法.在基本蛙跳算法的基础上,通过在局部搜索过程中设计置换元素和分块重组这两种青蛙个体的更新策略,从而增大了搜索空间,提高了搜索效率;在全局信息交换过程中引入打开交叉线策略和邻域调整策略进行局部优化,从而提高算法跳出局部极值的能力.最后对TSPLIB中的8个实例进行了仿真实验,实验结果表明,本文算法是有效且精度较高的.这也为蛙跳算法和TSP问题的研究提供了新的途径和手段.

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人工智能与算法研究

加权最小顶点覆盖的加权分治算法

王永斐,宁爱兵,陈吉珍,胡琳琳,杨晓芳

2015, 36(5): 1082-1084.

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加权分治技术是算法设计和分析中的一种新技术,该技术通过对处理对象设置不同的权值来更加精确的描述分支子问题规模的大小,其目的是得到最坏情况下时间复杂性更好的精确算法.加权最小顶点覆盖问题是一典型的NP难题,基于分支降阶技术为其设计一个快速递归算法;同时使用加权分治技术对算法加以分析,得到一个时间复杂性为O(1.3482np(n))的精确算法,其中p(n)为问题中结点个数n的多项式函数,对比分析表明该时间复杂性低于采用传统方法得到的时间复杂性.

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图形与图像技术

大规模遥感影像Mean Shift并行分割优化算法研究

王卫红(1,2),徐文涛1,夏列钢3,方赵林1

2015, 36(5): 1085-1090.

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传统影像分割算法在面对大规模遥感影像时普遍存在分割效率低、内存消耗大等情况(甚至无法分割),同时“分块线”的存在也制约了许多算法的并行化改造.本文利用Mean Shift均值漂移分割算法针对遥感影像进行并行化处理,有效地解决了大影像分割时所存在的问题,同时改进影像光谱空间的构建,在均值漂移滤波和合并的过程中分别对影像采用分区缓冲的策略,解决了并行化分割算法处理时会产生的“分块线”问题.在多种遥感数据上的分割实验及与eCognition软件的对比实验表明,本文所提出的并行分割优化算法可以在不影响分割精度的情况下有效提高分割效率,一定程度上满足实际生产及应用需求.

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图形与图像技术

多投影显示墙的几何校正技术综述

周志光(1,3),汪国锋2,林海3

2015, 36(5): 1091-1097.

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几何校正技术作为多投影显示墙系统的基础环节和核心技术之一,已经成为近年来的一个研究热点.首先对比并且论述了机械校正技术的不足以及软件校正技术的优势,然后以解决多投影显示墙系统中透镜扭曲问题为主线,将当前的多投影显示墙几何校正技术归纳为如下三类：线性校正技术、分段线性校正技术和非线性校正技术,并分别对三类技术中不同算法的适用范围、优势及其所存在的局限性进行了深入的分析和讨论,在此基础之上,对多投影显示墙几何校正技术的未来发展趋势进行了展望.

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图形与图像技术

一种结合姿态和场景的图像中人体行为分类方法

雷庆(1,2,3,4),李绍滋2,陈锻生1

2015, 36(5): 1098-1103.

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提出一种结合姿态特征和场景信息对图像中的人体行为进行分类的方法,采用多尺度密集采样和SIFT特征对图像进行特征提取和描述,以非参数概率密度估计方法对特征空间的样本分布进行估计,并对概率密度梯度向量在码本单词上的聚集进行描述得到紧凑且有判别力的场景编码.姿态分类则利用人体部位的表观和配置关系从图像中提取出与特定行为类别相关的姿态特征,利用最大分类间隔姿态分类器计算得到每个测试样本属于各个行为类别的评分值.最后结合姿态分类器和行为场景分类器两种分类器输出值完成对测试样本的分类.将本文的方法运用于Willow-actions数据集上进行评价,实验结果证明了该方法的有效性.

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图形与图像技术

融合区域训练的自适应混合高斯背景建模

孙红(1,2),郭凯(1,2)

2015, 36(5): 1104-1108.

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针对传统混合高斯背景算法在进行运动目标检测时出现拖影和碎化、算法性能差等缺点,融合背景差分、自适应阈值与高斯成分个数自适应算法提出基于区域训练的自适应背景建模进行改进.检测时,通过待检帧与构建的背景模型进行差分及对差分图像自适应阈值分割获得运动目标与背景区域.进行背景模型训练时,运动目标区域像素保持其混合高斯模型不变,背景区域的像素正常训练并实现高斯成分个数自适应算法,使混合高斯模型高斯成分仅由实际背景像素构建和产生,提高算法的性能与背景模型构建的有效性.实验表明,该算法对有诸多不确定性的视频序列构建的背景模型都有较好的适应性,能消除拖影和碎化,计算速度有一定提高,能快速响应实际场景的变化.

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图形与图像技术

使用双稀疏的图像去噪算法

何俊飞,李峰,张建明,吴宏林

2015, 36(5): 1109-1112.

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为提高稀疏度并减小重构误差,提出一种基于稀疏字典和稀疏编码的图像去噪算法.基于贝叶斯图像稀疏去噪框架,采用交替优化思想学习出自适应稀疏超完备字典,该字典结构本身具有稀疏性,能有效分离图像的有用信息与噪声数据,提高算法的鲁棒性;在稀疏编码阶段,LS-OMP算法能不断选择与待去噪图像具有最相似结构的原子,从而能很好的逼近原始图像.实验表明,与基于传统固定字典、K-SVD学习字典、SK-SVD学习字典的稀疏去噪方法相比,该算法能较好的提取原图像的细节信息,具有较高的峰值信噪比.

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图形与图像技术

TLD视频目标跟踪器快速匹配的研究

邢藏菊,温兰兰,何苏勤

2015, 36(5): 1113-1116.

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在跟踪-学习-检测(tracking-learning-detection,TLD)框架中,跟踪器采用传统的归一化互相关(Normalized Cross Correlation,NCC)算法完成图像的匹配.该方法具有较强抗噪声能力,但计算量庞大,难以满足实时跟踪的要求.对TLD跟踪器的匹配方法进行了改进,匹配过程由粗匹配和精匹配两步完成.新的两步匹配方法在保持较强抗噪能力的同时,减少了运算量,提高了匹配速度.实验表明,采用新的匹配方法的TLD目标跟踪器可以准确快速地进行特征点匹配,减少了计算时间,并有效地降低了误匹配率.

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图形与图像技术

无参考的模糊图像清晰度评价方法

黄晓妹,田绪红

2015, 36(5): 1117-1121.

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目前大部分基于边缘的无参考图像清晰度评价方法中,普遍对严重模糊图像的清晰度不能较好评价.针对这一问题,结合空间域及转换域,提出了基于边缘与小波变换的新的图像清晰度评价方法.该方法在空间域上根据人类视觉系统的特性,由边缘的宽度估计边缘清晰度;并引入多分辨率分解,改善严重模糊图像因检测不到边缘而影响清晰度评价的情况;在转换域上将图像小波分解后每层的所有高频子带合并为一个细节图,并利用该细节图的梯度计算每层的能量,再合并各层能量得到图像的高频能量.最终的图像清晰度由基于空间域的边缘清晰度及基于转换域的高频能量结合得到.实验证明,本文算法得到的客观评价与人类主观评价较一致,性能稳定.

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图形与图像技术

融合多重Bayesian决策的多视角视频车辆快速检索算法

鲁建飞,谢振平,刘渊

2015, 36(5): 1122-1126.

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从图像特征点匹配的角度出发,提出一种融合多重Bayesian决策的多视角视频车辆快速检索算法.算法基于随机Ferns特征,对目标车辆的多视角图片进行特征点提取,融合多视角图片特征点进行特征训练,构建双层贝叶斯分类器,融合两重Bayesian决策计算视频图像中检测出的特征点集的联合概率,为当前视频图像分配类标签,完成多视角视频车辆的快速检索.对比试验表明,该算法与其他利用图像匹配算法进行视频检索的方法相比具有较高的识别率和较低的时间复杂度,并具备一定的实际使用价值.

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其它

一种内核模块的指针错误隔离方法

白家驹,刘虎球,王瑀屏

2015, 36(5): 1127-1132.

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现代操作系统的驱动程序和文件系统都以内核模块形式出现,而内核模块的操作大多使用指针,因此内核模块中指针使用的可靠性直接决定着操作系统能否长久稳定运行.设计了一种内核模块的指针错误隔离方法(PFI)来有效地阻止指针相关的错误运行,并且不用修改系统内核,该方法基于LLVM编译架构进行实现,分为变量标记和数据检测两个工作阶段.变量标记是指在程序编译时根据代码上下文语义找到确定错误,从而大大降低程序运行时带来额外的开销;数据检测通过在潜在错误前面插装对敏感数据的检查代码,并在运行时进行动态检测,从而准确地发现数据动态变化时产生的错误.文中所述的PFI方法在Linux操作系统中进行了实现,并结合网卡驱动进行了评测,实验结果表明通过使用动静结合的方式,PFI能够有效地对模块中的错误进行隔离,并且不会带来显著的性能影响.

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其它

移动音频编码丢帧隐藏技术现状研究

项慨(1，2)，胡瑞敏(1)

2015, 36(5): 1133-1137.

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随着移动互联网的不断发展，移动终端上的各种语音、音乐的应用需求变得越来越重要.然而由于移动网络的服务质量以及无线信道的通信效率下降导致接收终端所获得的数据对比发送端出现丢帧或误码失真情况，造成人耳听觉质量严重下降，迫切需要对多媒体接收终端的语音、音乐信号的丢帧隐藏技术进行研究.本文针对国内外学者们目前在研究的移动音频丢帧隐藏技术的热点问题，重点分析了目前主流移动音频编码器标准AMR-WB+和AVS-P10所采用的丢帧隐藏算法，指出两种丢帧隐藏算法存在的不足，并且提出了丢帧隐藏技术今后的研究和发展方向.

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其它

改进D-S证据理论的多分类器决策层融合系统

王成1，郭飞2，郑黎晓1，赖雄鸣3

2015, 36(5): 1138-1141.

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针对传统D-S证据理论中基于识别率和误识率构造的基本概率赋值函数（Basic Probability Assignment，BPA）没有考虑训练样本分布的缺点，提出了一种将整体错误率分配给除了正确判别命题以外各个焦元的BPA构造新方法.针对传统D-S证据理论中所采用的基于正交和运算的合成规则不能融合矛盾证据的缺陷，提出一种能融合矛盾证据的大概率赋值法.在此改进D-S证据理论的基础上，给出了两分类器决策层融合流程和多分类器决策层融合系统.在ORL和Yale数据库上的实验结果表明，对几种典型分类器的决策层融合提高了系统人脸识别的正确率，且改进D-S证据理论比传统D-S和投票融合方法的正确率更高.

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其它

基于条件随机场的城市路段的速度序列估计

黄晓宇(1),陈康3,邱珠成1,李磊2

2015, 36(5): 1142-1147.

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在智能交通的相关研究中,对城市路段的历史通行速度的分析正引起广泛的关注.然而,由于路段速度数据的采集车辆不能实现对全路网的所有路段的完全覆盖,有部分路段出现了长时间的数据缺失现象,这种在同一路段上连续缺失的数据构成了一个缺失序列.现有的对缺失的速度数据的估计算法主要集中在对缺失点数据的估计,因而不适合应用于本问题.研究对这类缺失序列的估计算法,把该问题建模为序列标注问题,并使用条件随机场求解.研究了对原始速度数据的编、解码策略和与被估计路段相关的路段的选择策略,在实际的交通数据上的实验表明了本文的方法在长序列的速度数据估计问题上的有效性.

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其它

改进的嵌入式CELP固定码本快速搜索方法

陈德宏,王春柳,林加龙,沈浩

2015, 36(5): 1148-1152.

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G.729.1是ITU-T近年来提出的一种嵌入式宽带变速率的语音编码标准.它可以根据信道的特征随时调整编码速率取得更好的宽带语音质量,这使得该编码算法具有很高的复杂度.在G.729.1标准中,固定码本搜索约占算法总复杂度的25％,为降低固定码本搜索算法的复杂度,提出一种分级并简化脉冲替换的方法.该算法依据似然估计向量大小对脉冲位置重新排序,利用两级搜索同时对第二级简化搜索来改善脉冲替换搜索的效率,从而减少搜索次数.实验结果表明,改进后的方法可使固定码书搜索次数降为G.729.1中全局脉冲替换方法的42.72％,并且保持了与其几乎相同的语音质量.

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