小型微型计算机系统

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徐倩,应时,贾向阳,耿江屹,李琳,

2016, 37(4): 641-645.

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网构软件由分布的、松耦合的服务按照一定的交互组合而成.由于服务的共享性，通常有多个软件系统请求服务节点上的同一服务.这些外部负载会影响服务进而影响网构软件的性能，因此在研究网构软件的性能时需要将这些外部负载考虑在内.基于上述问题，提出一种基于层次着色Petri网的网构软件性能建模与仿真分析方法.首先构建网构软件的性能模型，它包含一个顶层CPN和若干个子层CPN.顶层CPN建模网构软件的业务处理流程;子层CPN详细建模从请求服务到服务执行完成的过程.服务请求来自网构软件和其它软件系统.然后采用CPN Tools工具通过模型的仿真进行性能分析.最后通过仿真实验研究外部负载对服务进而对网构软件性能的影响.

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基于多属性同步消减的概念格构造算法

姜琴,张卓,王黎明

2016, 37(4): 646-652.

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渐进式算法是概念格构造的一类重要算法，目前有关属性消减的渐进式构造概念格算法效率并不高.针对这一情况，在原有概念格的基础上提出渐进式同步消减多个属性得到新概念格的构造算法，文中采用自底向上广度优先和自顶向下深度优先遍历格中节点，若当前节点内涵中含有消减属性，直接消去其内涵和父节点内涵所含有的全部消减属性，然后判断其内涵与父节点内涵是否一致，分析当前节点类型以做相应处理.新概念格中的节点是由原有概念格中的节点直接修改而来，并不产生新的概念（外延没有变化）.本文从理论上和UCI与随机生成的数据集上进行的实验表明，两种算法是正确的，算法对于处理格规模庞大且消减属性个数较多时有较好的时间性能.

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C程序精确形状分析中的规范语言设计

朱玲,李兆鹏,梁家彪,邓维

2016, 37(4): 653-658.

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在一个C程序静态分析工具的实现中，设计了一种描述函数行为的规范语言，包括描述程序状态的基本断言，描述内存的谓词以及描述链表、二叉树等递归数据结构的形状谓词.该工具基于编译框架LLVM和符号执行工具KLEE，以函数为单位分析并构造函数行为规范，该过程中需要使用断言描述程序状态并按需抽象成形状谓词表示的形式.为此本文设计并实现了一系列的断言规范化和抽象化规则.通过使用描述内存的谓词以及形状谓词，该分析工具可以检测内存泄露、多次释放等内存安全问题以及进行形状分析.

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云计算环境下资源需求预测与调度方法的研究

赵宏伟,申德荣,田力威

2016, 37(4): 659-663.

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为了实现云计算资源调度的多目标优化，提高资源利用率和保证云应用的服务质量，通过对云计算系统进行研究，设计并实现了一种基于RBF神经网络和粒子群算法的云计算资源动态调度系统.首先，提出云计算资源的动态调度系统的管理框架，并给出本框架形式；其次，设计并实现了一种综合运用RBF神经网络和改进粒子群算法，并通过预测资源的需求量、考虑应用性能、物理结点个数以及当前的负载情况的多目标资源调度方法.在CloudSim平台进行了仿真，实验结果表明提出的框架及算法能有效减少虚拟机迁移次数和物理结点的使用数量，提高资源的利用率的同时，也保证了云应用的服务质量，并具有较高的实用性和可行性.

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MemPort:内存访问可移植性检测的设计和实现

岳佳圆,曹宇,李弋,

2016, 37(4): 664-669.

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在程序可移植性问题中，运行时访存相关的可移植性问题具有极高的隐蔽性，现有技术难以准确地检测这些问题.如果程序存在这类移植性问题，开发人员需要花大量时间进行分析改正.本文基于符号执行的方法，提出一套完整的检测程序运行时潜在的访存相关可移植性问题的方法和技术,并实现了相应的工具.对一些有移植性特性的开源程序的源代码进行实验、测试和分析，检测模型和工具能准确地在程序源代码中指出存在潜在移植性问题的代码区域，并且实验结果也显示出了较高的检测准确率.

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不确定场境下近似Skyline查询处理算法

王永阁,郑吉平,王海翔

2016, 37(4): 670-675.

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近年来，不确定Skyline查询成为当前不确定数据查询研究的一个重要方面.Skyline查询结果通常与用户的偏好相关，而用户的偏好往往受当前场境的影响，并且现实中的场境往往来源于感知设备，具有不确定性.首次提出了不确定场境偏好可能世界语义建模下启发式算法和基于Monte Carlo思想的近似Skyline查询算法.首先，采用可能世界语义模型对不确定场境下偏好进行建模，并提出不确定场境下Skyline查询语义；其次，由于不确定场境下偏好构成的可能世界实例过于庞大，精确Skyline算法ESA是#P问题，提出LHSA和C&T两种启发式Skyline算法，从而大量裁减不满足最终结果的可能世界实例；进而，为了在保证用户指定精度的基础上提高Skyline查询效率提出了两种Monte Carlo近似算法：两阶段Monte Carlo近似算法PMA和改进的两阶段Monte Carlo近似算法MPMA；最后，通过实验对比5种算法，表明LHSA和C&T可以裁减大量可能世界实例，同时在确保精度的前提下，PMA和MPMA比启发式算法更有效，并且MPMA算法优于PMA算法.

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一种融入用户点击模型Word2Vec查询词聚类

杨河彬,贺樑,杨静

2016, 37(4): 676-681.

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用户查询聚类能够帮助搜索引擎了解当前热点、用户兴趣及需求，在搜索引擎性能优化及定向广告投放等起到了非常重要的作用.基于用户查询词长度非常短的特点，提出基于Word2Vec的词向量的用户查询词表示方法.并在Word2Vec的基础上提出CTWord2Vec神经网络语言模型.CTWord2Vec模型不仅利用词汇的上下文信息将词转化成向量，而且还将用户的搜索点击行为融入词向量的学习过程当中.聚类实验结果表明，基于Word2Vec的词向量的查询词表示方法相对于传统的词袋法在熵、纯度衡量指标上有20%到30%的提高.基于CTWord2Vec的词向量表示方法与Word2Vec相比有2%到4%的提升.

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相似度最优加权协同过滤推荐模型

苏芳芳,王成,陈维斌,张玉侠

2016, 37(4): 682-686.

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在充分分析了传统协同过滤算法推荐精度低，已有的加权改进算法需要额外先验知识和参数优化设置，且只能从某一方面提高推荐精度的基础上，提出相似度最优加权协同过滤推荐模型.该模型以最终推荐评分的平均绝对偏差最小为优化目标，对最近邻的相似度度量进行归一化加权来改进最近邻的选择.该模型在理论上将各个相似性加权算法进行了统一，实现了在没有先验知识下的相似度最优加权.在模型求解的过程中，充分考虑了模型本身的并行性，利用PSO优化算法进行并行参数寻优.在MovieLens100k公开数据集上的实验结果表明，相似度最优加权协同过滤推荐模型的评分平均绝对偏差明显小于传统的、相关加权的、IFUBCF和IFIBCF协同过滤算法.

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云计算环境下多GPU资源调度机制研究

吕相文,袁家斌,张玉洁

2016, 37(4): 687-693.

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资源调度是云计算中的关键问题之一，它的调度机制与算法直接影响到云计算系统的性能及成本.GPU (graphics processing unit)正越来越多地被应用到通用计算领域，作为高性能云计算系统中的特殊计算资源，对GPU计算资源的调度有其特殊性.综合考虑计算任务在节点间以及节点内部的数据传输延迟，以充分利用系统GPU计算资源、掩藏传输延迟为目标，研究了云环境下多GPU的“传输&传输&执行”三段调度问题.提出一种云环境下GPU计算资源调度机制MGSC（MultiGPU resource Scheduling scheme in Cloud environment）：考虑了GPU计算中传输与计算的因素，讨论了在GPU计算中出现的四种资源需求情况，建立GPU计算资源模型；为了减轻中心节点的任务处理压力，设计了基于树型结构的GPU资源分布式检索算法.实验结果说明，MGSC在满足多用户共享GPU计算资源的同时，能够较好地提高云计算系统中GPU计算资源利用率，获得较高的服务质量，有效地减少资源闲置，降低服务提供者的服务成本.

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复杂社会网络的两阶段社区发现算法

龙浩,汪浩

2016, 37(4): 694-698.

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社区发现是当前复杂系统研究的前沿热点．本文提出了用于描述网络节点间依赖程度的关联度指标，能够有效描述社区节点向社区的聚集，提出了利用关联度进行社区挖掘的两阶段算法CDCDA．该算法首先采用局部扩张方法挖掘初始节点社区，对于初始社区外的独立结构（边缘稀疏结构、边缘聚集结构、中间稀疏结构和中间聚集结构），分别采用合并、分割合并的方式进行社区调整．真实网络的实验结果表明，算法不仅有较好的社区划分效果，而且能够发现社区中的微结构，并能够对社区给出更细致的分析．

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云环境下基于多目标决策的待整合服务器选择方法研究

刘德欣,闫永明,郭军,马群

2016, 37(4): 699-704.

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虚拟化与云计算技术的结合，帮助云计算供应商构建了更便捷、可靠以及规模更大的新型数据中心.但当服务器数量不断增加时，一些服务器可能会出现低负载的情况，会对资源及能耗造成大量浪费.服务器整合方法可以将多台虚拟机整合到同一台服务器上，关闭空闲的服务器，达到节能目的.但是传统方法选择待整合服务器时，仅将服务器的状态作为选择依据，未考虑部署在上面的虚拟机或者服务的状态.在传统方法的基础上，在选择待整合服务器时考虑了多个关键因素，如虚拟机状态、服务器资源占用率、服务性能等.利用多目标决策的方法选择出最需要整合的服务器，保证整合过程中的总能源消耗及迁移代价最小，并通过实验验证了本文提出方法的合理性和可行性.

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数据耕耘技术支持下的大规模驾驶行为数据分析仿真技术

王磊,彭敦陆

2016, 37(4): 705-710.

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大数据相关问题已成为当今数据科学领域的研究热点，在研究中需要有足够多的数据来验证相关研究成果.由于各种条件限制，研究人员难以得到足够体量的源数据，给研究带来了很大的困难.论文运用数据耕耘技术研究出一种用于大数据系统仿真的方法.该方法首先对被研究对象属性特征进行分析，确定属性之间的依附关系.然后选择合适的数据耕耘方法建立仿真系统，最后对仿真系统进行验证，并以大规模驾驶行为数据分析为例，说明如何利用该技术建立大数据分析及仿真的过程.

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TFIDF与规则相结合的中文关键词自动抽取研究

牛萍,黄德根

2016, 37(4): 711-715.

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关键词的抽取广泛应用于自然语言处理过程中.对于中文关键词抽取，分词结果及候选词的选取严重影响后期的抽取结果.针对候选词的选取，提出一种连续单字未登录词识别和多词短语识别的方法来进行候选词选择，可以较好的识别出频率大于1的未登录词，且不依赖于语料库规模和领域.并且，在传统的TFIDF基础上，结合位置特征和长度特征的情况下，考虑兼类词的不同词性问题，提出改进的TFIDF计算公式，进行关键词抽取.通过比较实验，证明了候选词对关键词抽取的影响，与TFIDF进行比较实验，改进的TFIDF的准确率提高了5%左右.

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融合从底向上与自顶向下的中文复杂句人工标注方法

毛婷婷,吕学强,周强,刘殷,

2016, 37(4): 716-721.

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大规模、高质量的中文树库的建立对中文句法分析的发展有着重要的意义，但是对于字数多、结构层次复杂的中文复杂句的标注仍费时费力并且标注质量不高.这严重影响了中文树库的建立速度，阻碍了中文句法分析的发展.因此，该文提出一种融合了从底向上和自顶向下的中文复杂句标注方法，该方法将复杂句切分成结构较简单的块进行分析.实验表明，与传统的从底向上的标注方法相比，该文中的方法的校对速度快于传统方法，且整体差异率和分阶段的差异率降低了约20%，说明该文中的方法在对中文复杂度的标注是有效的且实用的.

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基于卷积树核的事件论元角色抽取方法

高源,席耀一,李弼程,杨静

2016, 37(4): 722-725.

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事件论元角色抽取是事件抽取的关键环节，句法分析信息对事件论元角色抽取具有重要作用.传统基于机器学习的方法通常将句法分析信息转化为平面特征，并不能全面利用句法分析信息.为此，提出基于卷积树核的事件论元角色抽取方法.首先，构造基本树结构，将句法分析信息转化为结构特征；其次，针对句法结构树包含较多冗余信息的问题，设计相应裁剪算法，优化树结构、减少卷积树核计算的时间复杂度；最后，构造复合核将平面特征与结构特征相结合，并训练支持向量机分类器完成事件论元角色抽取.实验证明，本文方法使事件论元角色抽取效果有了明显提升.

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串联机器人雅可比矩阵的高阶逻辑形式化

杨秀梅,施智平,吴爱轩,关永,叶世伟,张杰

2016, 37(4): 726-731.

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机器人雅可比矩阵是描述机器人运动性能的重要参数，保证机器人雅可比矩阵的描述、求解及分析的正确性和可靠性非常重要.然而传统的数值计算与计算机代数符号方法不能给出100%精确和完备的分析与验证.基于高阶逻辑定理证明技术固有的高可靠性和证明完备性，以运动旋量和串联机器人正向运动学指数积公式为数学基础，在高阶逻辑定理证明器HOL4中建立串联机器人正向运动学的形式化模型，对其旋量法描述的速度雅可比矩阵进行严格的形式化分析与验证.最后通过对Stanford机器人的雅可比矩阵的形式化分析，说明本文形式化工作的实用性和正确性.

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一种高效的贝叶斯网络敏感性分析方法

覃飙,王秋月,李超

2016, 37(4): 732-737.

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我们经常需要修改网络参数以在局部信任度改变时集成新的概率信息，贝叶斯网络的敏感性分析就是研究网络参数与输出概率之间的关系.首先剪枝掉那些不能到达证据的节点，然后采用联合树算法对剪枝后的贝叶斯网络进行的敏感性分析，该算法在每一簇中缓存中间结果以加速计算P(e)相对于下一变量P(xi|ui)的一阶偏导；并且能够在各个簇中并行地计算导数.我们利用偏导的计算结果对两类网络参数进行敏感性分析：调整单个参数和调整整个条件概率表，并分别提出算法来进行处理.最后，实验结果证实了我们的算法在进行敏感性分析时的高效性.

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基于SAELBP的网页分类研究

江国荐,顾乃杰,张旭,任开新

2016, 37(4): 738-742.

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在网页分类技术中，SVM、BP神经网络和Naive Bayes等传统分类器主要采用了信息增益、互信息和最大熵等模型选取特征.随着深度学习的发展，深层次地选取特征的方法正在被广泛研究.结合稀疏自动编码器(SAE)和LBP神经网络，提出一种基于SAELBP的网页分类器.根据网页文本的半结构化特征，改进了文本特征表示的权重计算.针对网页文本的稀疏性，采用SAE对网页文本进行特征选取.还提出一种基于学习率自动调整的LBP神经网络，有效地降低了训练时间.实验表明，相对于传统的BP神经网络，基于SAELBP的网页分类器的分类正确率提升了5.19%，时间性能提升了83.86%.

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基于多特征融合的基因调控网络构建方法研究

孟军,周广博,黄楚冰

2016, 37(4): 743-747.

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构建基因调控网络一直是生物信息学和系统生物学领域的一个研究热点.为了进一步提高基因调控网络构建的准确度，提出一种多特征融合的构建方法.分别对基因表达数据、序列信息和基因功能数据进行特征提取，利用特征级融合策略将三类特征融合，形成高维特征向量，经特征选择后得到最优的特征子集，进而利用支持向量机建立分类模型，同时考虑了样本不平衡对分类性能的影响.在拟南芥和番茄数据集上的实验结果表明该方法能够较好地预测出转录因子和目标基因之间的调控关系，获得准确的基因调控网络.

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基于多GPU的并行BP算法及优化

吕亚飞,于振华,张致江,赵增,顾乃杰,

2016, 37(4): 748-752.

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在语音识别领域，基于深度神经网络(Deep Neural Network,DNN)的声学模型与传统的基于高斯混合模型的声学模型相比具有更出色的识别效果.DNN模型主要使用误差反向传播(Back Propagation,BP)算法进行训练.由于DNN参数规模非常庞大，使用BP算法对其训练是一个异常耗时的过程.目前主要通过高性能的GPU设备对DNN模型的训练训练进行加速.本文探究了BP训练算法在多GPU设备上并行化时所存在的收敛性和带宽问题，并结合NVIDIA Kepler架构的硬件特性提出一种并行优化策略.实验结果表明优化后的算法可以有效增加小minibatch下的GPU利用率，同时减少数据传输的开销.在相同的minibatch尺寸下，优化后的算法在4块NVIDIA Tesla K20m设备上与单个NVIDIA Tesla K20m设备相比可以取得高达3.89倍的加速比.

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基于懒惰学习的显露模式分类

田卫东,温勇

2016, 37(4): 753-757.

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现有基于显露模式的分类方法主要通过精简显露模式的数量以构建实用的轻量级分类器，然而对显露模式集的过度精简会损害数据信息的完整性，进而影响分类器性能．本文提出LLEP分类器，采用懒惰学习策略，将分类器的构建推迟到分类阶段进行，以在获知待分类事务信息的基础上，构建出更具针对性的局部分类器；对于显露模式的冗余消除问题，采用了等价类方法来快速划分包含重复信息的显露模式，以保留鲁棒性更优的显露模式参与分类．本文在UCI机器学习库27个数据集上的实验表明，LLEP分类器同11经典种分类器相比，在分类准确度上表现出了良好的性能．

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基于用户偏好模型的交互式遗传算法

蔡美菊,梁昌勇

2016, 37(4): 758-762.

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针对交互式遗传算法的核心问题——用户的疲劳问题，提出一种基于用户偏好模型的交互式遗传算法.在用户较偏爱个体的历史评价信息基础上，构建了基于部分的用户偏好模型，并据此结合考虑各构成部分权值及构成部分间关联关系对进化个体适应度值的影响，给出了一种更能符合用户情感偏好的适应值估算方法，以便在用户疲劳时由计算机有效地代替人工自动对新产生的进化个体进行评分.给出所提算法的关键技术与实现步骤，并将其扩展应用在汽车造型设计这一实践领域.与其他算法的实验结果对比验证了本文提出的算法具有较高运行性能，并能有效降低用户疲劳.

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基于Kmeans稳定划分和贝叶斯连接性的聚类

代明,钟才明

2016, 37(4): 763-767.

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Kmeans只能处理球形或具有较好分离度的数据集，不能够处理任意形状的数据集.同时，因为初始中心点是随机选择的，所以Kmeans聚类结果是不稳定的.为此提出一个新的聚类算法.具体如下：首先用Kmeans对数据集进行多次划分，计算点对出现在同一个类的频数，辨识并丢弃噪声点，从而获得精炼的类.然后重新分配那些点个数较少的类及分割距离方差较大的类，得到稳定的类.再用基于贝叶斯的连接性准则合并稳定的类，以生成用户指定个数的类.最后，把丢弃的噪声点分配给其最近邻的类.在一些人工数据集上做了实验，提出的聚类方法准确率较原始的Kmeans及其他传统的方法，如DBSCAN，Singlelinkage有显著的提高.

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基于滑动窗口分段的动态时间弯曲下界算法

孙宏伟,王会青,张建辉

2016, 37(4): 768-772.

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下界算法可以简化时间序列相似性查询的计算过程.现有的基于点对累积近似表示法的下界算法，相似度计算的时间代价较小，但当时间序列振幅波动较大时，往往不能紧致地拟合时间序列.针对这一问题，在下界算法中引入滑动窗口分段表示法，提出一种基于滑动窗口分段的动态时间弯曲下界算法，构建拟合度更高的上下边界曲线，对时间序列进行过滤，筛除相似性较差的时间序列.实验结果表明，该算法能够有效地简化时间序列相似度的计算过程，降低时间复杂度，提高相似性查询效率，且当时间序列的振幅波动较大时，相似度计算的紧致度和修剪率更高.

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基于混合遗传算法的虚拟网络映射方法研究

刘佳,宋涛,胡颖,庄雷

2016, 37(4): 773-777.

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虚拟网络映射是网络虚拟化研究的关键内容，利用传统遗传算法解决虚拟网络映射问题，由于遗传算法本身的缺点使得问题容易过早进入局部最优解，且收敛速度慢.在基本遗传算法中加入改进的单纯形算法，以最大化InPs的收益为目标，建立混合整数线性规划（MILP）模型，提出VNEMGA的虚拟网络映射算法.该算法利用单纯形法预估寻优方向，遗传算法和单纯形法迭代优化映射方案，尽可能的避免局部最优.实验结果表明该方法解决虚拟网络映射问题，与现有算法实验结果相比，一定程度改进了早熟收敛问题，提高了InPs总收益与虚拟网络请求接受率.

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基于体域网和云服务的智能穿戴系统研究与实现

马聪聪,李文锋

2016, 37(4): 778-781.

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智能可穿戴设备成为当前学术界和产业界的研究热点，正在不断的影响和改变着人们的行为习惯和生活方式.基于体域网(BSNs)和云服务(Cloud Service)的健康管理和运动健身，成为了该领域的一个非常重要的应用方向.从实际出发，构建了基于BSNs和Cloud Service的系统平台，包括可穿戴的人体生理信号采集设备、智能移动终端设备应用程序和数据分析平台.设计了多参数的智能穿戴设备，可以测量多种人体生理参数，包括心率(HR)和加速度数据等，并将采集到的生理数据上传到云端做进一步的挖掘和分析.最后，构建了多种以人为中心的智能穿戴设备的应用.该系统不仅可以满足用户自身健康管理的需求，同时也可以辅助医护人员的监护，有着重要的应用价值和社会意义.

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使用两阶段DH算法的IMS接入侧安全通信模型研究

才大壮,杨海波

2016, 37(4): 782-786.

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IMS即IP多媒体子系统，是被业界公认的下一代网络的核心技术.开放互联网环境的引入使IMS接入侧面临多种安全威胁.本文通过对IMS网络进行研究，针对IMS接入侧设计了一种安全通信模型.在原有SIP协议框架的基础上，通过扩展头域，引入两阶段DiffieHellman密钥交换算法模型等方式，实现了三项主要功能：1) 终端和服务器的双向认证；2) 终端间会话密钥的自主协商和保密通信；3) 通话的合法监听.在相关开源库的基础上，对安全通信模型进行了实现.验证测试结果表明该模型可以有效满足安全性需求，万次测试平均时间延迟在可接受范围.

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移动多播Ad hoc网络通信诱发检查点策略

廖国琼,熊安晋,邓琨,万常选,

2016, 37(4): 787-792.

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移动Ad hoc网络是一种多跳、自组织无线网络，多播通信技术的发展进一步拓宽了其应用范围，本文主要研究多播通信环境中的移动Ad hoc网络检查点策略，以提高其可靠性和可用性.首先，讨论了支持多播通信的通信诱发检查点模型，能较好地避免级联回滚和由于检查点操作所带来额外通信开销.然后，提出了一种低能耗检查点间隔调整策略.该策略基于进程状态变迁图进行设计，考虑了故障率、休眠率等多种因素以动态确定最佳检查点时间间隔.同时，为降低检查点存储开销，分别给出了独立检查点和触发检查点选取及清除规则，可减少不必要检查点操作和及时清除无用检查点.论文还讨论了回滚恢复处理策略.最后，通过实验比较，验证了所提出的通信诱发检查点策略在能耗、存储开销、附加消息数量、回滚恢复时间等方面具有较好性能.

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面向数据中心感知网络的可靠性研究

薛栋梁,昌凯,程家林,李渊,孙强,陈年生,王雪松,高云伟

2016, 37(4): 793-798.

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在大数据时代，使用感知网络对数据中心运营的物理环境进行监测非常必要，但感知网络的可靠性定量分析操控困难，在实际应用中无法准确计算其可靠性而导致监测失败.针对这种情况，提出数据中心感知网络可靠性的概率分析模型，研究了节点本身可靠性和其传输路径可靠性的概率分布.实验结果表明，面向数据中心感知网络的可靠性可以由节点发送数据次数为随机变量的可靠度函数描述，有效指导了数据中心感知网络的建设.

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多功能车辆总线设备地址分配优化设计

曾秋芬,陈特放

2016, 37(4): 799-802.

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针对消息数据的事件轮询机制设计各种性能优化算法对提高多功能车辆总线消息数据的实时性能具有重要作用.详细分析了消息数据的通信机制，给出了事件轮询的具体流程，通过引入仲裁二叉树模型，对事件轮询的核心算法即事件仲裁算法进行了深入解析.该模型涵盖了事件仲裁的各种情况，清晰的展示了事件仲裁的方向和特点.在此基础上，为减少因大量冲突导致的仲裁延时，提出平衡二叉树地址分配方式，相比协议中的连续地址分配方法，该地址分配方式通过合理分割冲突域，最大程度的减少了事件轮询的仲裁报文数量.仿真结果证明该分配方式有效缩短了仲裁时延，提高了MVB网络的实时性能.

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树形网络中面向服务质量的副本放置算法

李帅,武继刚,王旭

2016, 37(4): 803-806.

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副本技术广泛应用于分布式系统中，高效合理的副本放置对提高系统的可用性、可靠性，以及缩短用户访问时间都起到至关重要的作用.为了提高网络中副本的使用率，基于多访问策略，提出了一种性能较高的最远优先放置算法.通过引入了通信距离的限制，降低了客户访问时延，进而降低了整个系统访问时间，提高了访问效率.实验分析表明，与现有算法相比，提出的算法在最大使用每个副本处理能力的同时，大大降低了网络的运行成本.在不同的距离限制下，都得到了可观的改进，其中对现有算法的改进最高可达68%.

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基于LTE家庭基站分组的干扰协调算法研究

沙毅,黄锦元,张立立,朱丽春

2016, 37(4): 807-810.

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针对引入家庭基站后带来的干扰问题，提出了干扰协调算法．首先由家庭基站获取的邻居列表建立干扰矩阵，然后根据干扰矩阵对家庭基站进行分组，不同组之间可以频率复用．同组家庭基站在分配正交频率资源的基础上，充分考虑家庭基站用户的信道差异和负载差异，进行频率资源的动态分配及有效利用，保障了家庭基站用户的QoS．算法分析了在不同干扰门限下家庭基站分组规模的大小以及对频率资源分配的影响，仿真结果表明，在合适的干扰门限下，算法实现了不同分组之间的频率复用，有效解决了家庭基站之间的同道干扰，提高系统容量和频谱效率

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多秘密队列共享的安全视觉密码

武雪芹,陈够喜,马巧梅,来卫东

2016, 37(4): 811-817.

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针对现有多秘密视觉密码方案中存在的角度旋转问题和视觉质量问题，提出一种（2，N-1，N）多秘密视觉密码方案.方案通过研究共享图像之间的关系和多级对比度的恢复特性，在加密过程中采用多级对比度的编码方法，提高了恢复密图的视觉质量；同时利用相邻共享图像关系在N幅共享图像中对N-1幅密图进行加密，提高了方案的加密能力.并且给出了方案安全性和加密量的分析证明.最后给出了（2，3，4）实验方案，实验结果表明了方案的高视觉质量和多秘密特性，验证了方案的可行性.

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基于Intel Xeon Phi的稀疏矩阵向量乘性能优化

张爱民,安虹,姚文军,梁伟浩,江霞,李丰

2016, 37(4): 818-823.

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稀疏矩阵向量乘（SpMV）是线性求解系统等科学计算中重要的计算核心.鉴于传统的稀疏矩阵向量乘算法在Intel Xeon Phi众核集成架构上存在SIMD利用率低，不规则访存开销高及负载不均衡的问题，难以发挥其运算能力.本文针对Intel Xeon Phi的体系结构特点，提出了一种通用的分块压缩存储表示的稀疏矩阵向量乘并行算法：（1）在ELLPACK存储格式基础上按列分块及压缩矩阵，增加非零元的密度，提高SIMD利用率；（2）通过精心的数据重排，保留矩阵非零元本身的局部性，从而提高数据重用率，降低访存开销；（3）将矩阵压缩后划分成近似等大的矩阵块并静态等量分配到不同核上计算，使各核负载均衡.实验结果表明，与Intel Xeon Phi上已有的MKL数学库中的CSR算法相比，本算法获得了更高的计算访存比，性能比MKL的CSR算法平均快2.05倍.

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OpenACC到MIC平台上并行程序的自动翻译及优化

江霞,安虹,梁伟浩,张爱民,李丰

2016, 37(4): 824-829.

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随着异构系统在高性能计算领域的流行，各种为异构平台设计的编程模型被提出，比如CUDA、OpenCL等，而这些原生的编程模型存在着编程复杂、优化困难和可移植性差等问题.OpenACC标准通过添加编译制导语句指示编译器将相关的代码段或循环卸载到加速器上执行，可以解决这些问题.本文设计并实现了OpenACC到MIC平台上并行程序的自动翻译工具，从而实现了OpenACC对Intel MIC协处理器的支持.同时采取了数据传输优化方法对翻译后的代码进行了优化.实验采用完整的NPB测试包，实验结果表明，我们的翻译工具能够百分之百完成测试程序的翻译，并且针对不同规模的数据集翻译后的Offload代码的性能分别能够达到手工优化的Offload代码性能的74%，76%，80%.

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一类分布式控制系统中带有优先约束的周期性任务容错调度方法

刘怀,黄建新

2016, 37(4): 830-834.

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随着分布式控制系统复杂性的增加，系统出现故障的可能性增大，然而系统中的任务在任何情况下都必须在其时限前完成，因此需要为分布式控制系统提供容错能力.本文针对回路任务之间具有优先约束的分布式控制系统，先给出了系统模型、任务模型和容错模型.然后基于版本复制技术设计了可同时容忍软件故障和硬件故障容错的容错调度算法.算法通过设计一个调度序列来满足回路任务之间存在的优先约束关系和主副版本之间串行执行需求.考虑到系统的采样周期与系统的控制性能有关，采用改进的粒子群算法对调度算法进行了优化.仿真实验表明本算法是有效的.

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雷达预警系统多目标轨迹预测的并行处理方法

王雪,施岩龙,袁家斌

2016, 37(4): 835-840.

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多目标实时轨迹预测是空中目标预警的核心任务之一.随着雷达（组网）监测范围的扩大，数据量激增，现有的串行处理方式已不能满足实时性要求.本文针对多目标实时轨迹预测中对同一批目标定轨及轨迹修正需进行数据回溯的特点，采用目标任务与计算节点绑定的方法，设计出一套完整的分布式异构并行方案，解决了通常的分布式雷达数据处理系统在处理该任务时因任务与计算节点相互独立导致的通信量大的问题.方案包括系统架构、进程设计等，并根据轨迹预测任务并行化设计特点进行建模，提出两种任务调度策略，在分布式集群上加以实现，结果表明该方案获得了良好的性能.

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基于计算机视觉的鹦鹉行为分析关键技术的研究

汤一平,杨昭,石兴民,钟羽云

2016, 37(4): 841-846.

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由于某些鸟类对环境比较的敏感可作为观察环境某种变化的生物指示器，通过观察和分析鸟类的行为可以感知到环境发生的一些变化.为了能够自动的识别和分析鸟的行为，选取了鹦鹉作为视觉观察对象，设计了一个基于计算机视觉的系统，能够智能的识别鹦鹉形态和跳动的行为.首先，采用改进型的背景差分算法和阴影去除和抖动的消除等方法，来精准地提取鹦鹉前景对象；然后，结合朴素贝叶斯的方法来识别鹦鹉的各种姿态；最后，根据鹦鹉的形态、位移等特征的变化信息，判断鹦鹉的跳动的行为.实验研究结果表明，提出的识别方法能有效地提取出观察对象、识别出鹦鹉的姿态和跳动的行为，且具有较高的识别率及鲁棒性，为下一步深入的研究鹦鹉行为等研究打下了坚实的基础.

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近岛海洋场景海水色彩真实感实时绘制

唐勇,范福鼎,李颖,

2016, 37(4): 847-850.

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海洋场景仿真一直是计算机虚拟现实研究中一大热点.为更为逼真地表现近岛海洋海水的色彩细节，首先，针对当前大多数海洋模型计算复杂的问题，采用水面网格模型加法线贴图构建大规模海洋表面，由于计算全部由GPU完成，实时性得到大大提高；然后，借助于U3D地形组件，构建了多种岛屿高程地形，通过修正海面的菲涅耳系数，成功地解决了海面与岛屿的边界问题，绘制出逼真的近岛海洋场景；其次，引入海水深浅颜色临界值，以海面和海底的高度变化为控制因子，构建海水颜色变化函数，表现岛屿周围海水丰富的色彩变化；之后，将光强、光源颜色和位置的变化引入海水颜色的计算中，实现一天内不同时刻海水色彩变化；最后，优化菲涅耳反射系数求解方法，依据真实水面反射定理，将反射图和折射图渲染到纹理中，实现真实海水所具有的水面反射与折射效果.

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密闭空间多源烟雾扩散的实时仿真

吕梦雅,罗智,唐勇,李颖,

2016, 37(4): 851-854.

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实时动态烟雾的模拟是计算机图形学的研究热点，密闭空间多源烟雾扩散的实时仿真尤其具有挑战性.首先，为进一步表现存在障碍物的密闭空间中烟雾扩散态势，利用Kanilan功率密度谱建立密闭空间中小尺度可变风场，并考虑风力衰减因子，增强烟雾与障碍物的实时交互效果；同时，为提高实时性，引入MacCormack方法动态求解NS方程中的对流项，大大的减少了计算量；其次，借助AABB包围盒技术实现网格的建模，使密闭空间不再是单一的矩形，可以表现不同形状的烟雾空间，拓展了烟雾扩散模拟的应用领域；然后，采用双向耦合的方法动态表现烟雾与移动障碍物之间的相互作用力，使交互细节更加逼真自然；最后，设计多种密闭空间多源烟雾扩散的实验实例，实验表明，能够实时模拟出密闭空间中烟雾扩散、抽离及与移动障碍物交互的自然逼真的效果.

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基于上下文相关模型的图像语义标注

田东平,李乃乾

2016, 37(4): 855-860.

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针对现有标注算法精度不高的问题，提出一种基于上下文相关模型的图像语义标注方法.首先，根据语义概念在训练数据集中的共现频率，对每个概念构造马尔科夫随机场图结构；其次，从已标注图像的文本信息出发构建一个非对等模态的概率潜语义分析(PLSA)模型，计算图像和语义概念的联合概率，并将其作为马尔科夫随机场(MRF)中点的观察值.与此同时，基于PLSA设计马尔科夫随机场模型的点势函数和边势函数；最后，通过正则化最大伪似然估计学习MRF的模型参数，利用迭代条件模式进行模型推理，从而获得未知图像的精确化语义标注结果.实验表明，所提出方法的性能明显优于若干经典的自动图像标注方法，而且具有更好的检索性能.

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基于AFSA和PSO融合优化的AdaBoost人脸检测算法

任克强,高晓林,谢斌

2016, 37(4): 861-865.

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针对传统AdaBoost人脸检测算法存在的不足，提出一种将人工鱼群算法、粒子群优化算法和AdaBoost算法相结合的人脸检测算法.该算法利用人工鱼群算法的最佳寻优特性，弥补粒子群优化算法易陷入局部最优的不足，改善粒子样本的枯竭和退化；在AdaBoost训练框架中扩展了Haarlike特征，以排除相关度较低的Haarlike人脸样本特征；采用融合优化的AdaBoost算法寻找弱分类器权重系数的最优值，组合最佳弱分类器，级联形成最终的强分类器.实验结果表明，该算法能够有效提高检测精确率、降低训练时间，取得了较好的人脸检测效果.

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特技飞行表演中飞机拉烟效果实时推演核心算法研究

吕梦雅,孟静潇,唐勇,赵静,

2016, 37(4): 866-869.

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为编排更多特技飞行表演中飞机拉烟新奇效果，烟雾多路径运动控制核心算法是关键.首先，为实现千变万化的拉烟效果,引入速度增长因子控制烟源速度,使得烟雾可沿任意轨迹运动；其次，在拉烟扩散过程中，受到复杂气流的作用会产生漩涡现象，为避免小尺度漩涡细节丢失，将漩涡限制作为NS（NavierStokes）方程的外力项,借助可变空间螺旋性强度取代作用在整个网格上的漩涡系数，表现随空间位置变化的漩涡细节；然后，为减少在高分辨率时求解NS方程的计算量,在GPU上采用并行计算，改善实时性；最后,搭建拉烟效果核心算法推演平台，完成多种拉烟效果图的推演.

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多参数融合的手背静脉图像质量评价

王一丁,段强宇,崔家礼,杨晨艳

2016, 37(4): 870-874.

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生物特征识别系统的性能与图像质量密切相关,识别过程中大部分的错误匹配是由低质量图像导致的.根据生物特征图像质量评价参数，并结合手背静脉图像结构特点，选取了有效区域尺寸、对比度、清晰度、位置偏移和旋转角度作为手背静脉图像质量评价的参数.基于各参数改变对识别率影响曲线，提出了根据其平均斜率确定参数最优权值的方法，并利用加权的方法对各质量参数评分进行融合，最终得到手背图像总质量分数.将该算法与图像结构相似度模型进行对比实验.实验表明，得到了与图像质量主观评价相一致的结果，并保证了手背图像的最佳识别率.

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基于遗传算法和SVM的遥感图像检索

彭晏飞,李佳

2016, 37(4): 875-880.

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目前在基于内容的遥感图像检索中，存在图像内容描述不精确，图像查询精度低以及图像查询结果排序错误的问题.就此问题，提出了一种基于遗传算法优化和支持向量机（SVM）的遥感图像检索方法.该方法首先利用遗传算法优化遥感图像特征组合参数，得到对图像内容描述精确度较高的遥感图像检索模型，然后结合优化后的图像相似度计算模型对传统的SVM相关反馈算法进行改进，将遥感图像的视觉特征信息考虑到相关反馈的图像相似度计算中，并根据用户的反馈信息对图像的相似度计算模型进行修正，从而提高遥感图像查询的精度.实验结果表明，该方法优化了图像查询的排序结果，提高了遥感图像的检索精度，有效地减少了图像检索的反馈次数.

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