小型微型计算机系统

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刘畅,张承瑞,孙玉玺

2021, 42(11): 2241-2245.

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随着工业4.0的推进,如何进行高效的AGV调度成为研究热点.针对传统AGV调度问题只考单一负载的情况,以及标准遗传算法在求解调度问题中,存在收敛速度慢,容易陷入局部极值等缺点的现象.提出一种改进的自适应遗传算法.该算法引入逆转算子、插入算子以及灾变算子,并对其进行自适应控制,算法的逆转过程有利于进化方向的搜索.模型在AGV调度问题基础上,添加了物料重量、体积双重约束,以最短路径成本为目标函数,建立多载AGV路径规划模型.然后,对数据进行预处理,使用改进的自适应遗传算法进行求解.该算法在MATLAB平台上进行算例验证,与标准遗传算法、自适应遗传算法比较,证明了改进的自适应遗传算法收敛快、求解结果更接近最优解.

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基于项目语义的协同过滤冷启动推荐算法研究

徐俊,张政,杜宣萱,肖刚

2021, 42(11): 2246-2251.

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数据稀疏性和冷启动问题一直是传统协同过滤推荐算法中的难点和重点,针对该问题提出一种使用项目语义的协同过滤冷启动推荐算法,以提高推荐系统的精度和适应性.该方法首先通过改进的IT-IDF算法构建项目语义表示方法,将项目语义进行向量化描述;然后将向量化描述融入矩阵分解中,预设用户有某种语义偏好潜在特征来补全评分矩阵;最后利用聚类对补全评分矩阵进行分割,根据新用户或新项目的类簇在分割后的评分数据上进行协同过滤推荐.通过对公开数据集的仿真实验,证明了在与其他传统协同过滤算法比较中,该算法能有效的解决数据稀疏性和冷启动推荐的精度问题.

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小样本类不平衡数据的一致性分析流特征选择

林培榕,曾海亮,王晨曦,卢舜,林耀进

2021, 42(11): 2252-2258.

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在小样本分类学习任务中,数据存在着类别不平衡问题以及数据特征空间的动态演化性.基于此,构建小样本类不平衡数据的一致性分析流特征选择模型.首先,利用均值定义同类样本的类中心,然后通过样本在特征与标记的信息定义类中心的近邻;其次,通过融合类别信息来定义类中心在特征空间的一致性;再次,设计流特征环境下的在线特征选择算法;最后,选取七个数据集与七个算法进行对比分析,实验结果表明,该算法能显著提高小类预测精度.

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开源生态系统中项目与开发者推荐

赵海燕,李娜,陈庆奎,曹健

2021, 42(11): 2259-2268.

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开源生态系统中的项目与开发者推荐,是促进开源项目快速发展的实际需求,也是软件智能化开发领域的一个研究热点.通过探究开发者加入开源项目的动机、合作偏好、贡献方式,从而提出更为合理的项目及开发者推荐模型,有助于推动开源项目的开展,促进、调节、维持开源社区的发展.本文对开源生态系统中项目及开发者推荐的相关研究进行综述,系统地对开源项目及成员特性、项目与成员关系、项目及开发者推荐方法、数据集以及评价指标等进行了全面总结.最后,对该领域所面临的挑战以及未来的研究方向进行了展望.

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一种基于核典型关联分析的短语音说话人嵌入向量算法

龙华(,),瞿于荃,段荧

2021, 42(11): 2269-2275.

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针对短语音条件下,基于全局变异空间提取的身份向量存在估计不足导致性能下说话人识别降的问题,提出了一种基于核典型关联分析的方法融合全局变异空间和时滞神经网络的说话人嵌入向量.首先,分别训练全局变异空间和时滞神经网络模型.然后在注册和测试阶段,同时提取说话人在两者模型中嵌入向量.通过高斯核函数将其映射至高维空间分析其非线性关联关系,从中获得仿射向量,最后将其组合得到最终说话人嵌入向量.实验表明,10秒以下的短语音环境,该方法所提取出的说话人向量相比其余几种说话人嵌入向量在等误差率和最小检测代价上平均下降了16.29%,20.38%,2.78%以及8.03%,(7.17%),0.26%.最后,与其他算法进行对比,在等误差率上均有提升.以上实验表明,该文所提出的方法有效提高短语音环境下的说话人识别性能.

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多角色优化策略的灰狼-共生生物搜索算法

敖山(,),彭雄飞,刘志中

2021, 42(11): 2276-2283.

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针对共生生物搜索算法存在的易陷入局部最优及搜索停滞等缺陷,提出一种基于多角色优化策略的混合灰狼-共生生物搜索算法（MRSSOS）.从算法内部结构、停止防止机制、混合智能优化算法三个方面对标准SOS算法进行改进,减少无效搜索的同时保持种群多样性,进一步平衡算法迭代过程中的探索能力与挖掘能力.实验测试结果表明,改进后的MRSSOS算法性能明显更好,选取的10个单峰函数中,9个都可在1000次迭代内收敛到理论最优解,9个多峰函数中,5个可达最优解,另外2个解优于对比算法,表明MRSSOS在收敛速度、求解精度、稳定性方面性能优势明显.

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结构性文档下基于MCPS2的意图维护与undo算法研究

王丹,朱思征,王山山,高丽萍

2021, 42(11): 2284-2291.

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本文在移动平台下基于用户活跃度的结构性文档意图维护算法（MCPS2）研究的基础上,对master转移、节点编辑权限请求、删除操作的等方面执行方式进行优化,并加入支持undo操作的相关算法.此算法中涉及的网络连接模式、文档结构、复制策略延用MCPS2中的设计.在标题节点编辑引入arbitrated、readonly和locked等5类操作预设权限,以提升协作站点请求节点的反馈效率;设置master继承机制,副本占比与请求活跃度优先制,提升master转移的合理性;根据结构文档的特性,调整delete操作的执行方式,提高算法可用性;站点设置UHB,结合控制算法,支持站点undo操作.最后给出详细算法复杂度分析,并举例完整描述算法的执行过程,以证明算法的有效性.

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一种用于垃圾评论分类的融合主题信息的生成对抗网络模型

徐闽樟(,),陈羽中(,)

2021, 42(11): 2292-2299.

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随着信息时代的飞速发展,由此也衍生出刷垃圾评论等黑色产业.随着机器学习技术的兴起,人们研究出许多有效的方法来识别垃圾评论.传统统计机器学习方法通过人工特征工程提取能够区分垃圾评论和正常评论的评论类别特征,往往需要花费大量的精力进行特征选择;而深度学习方法利用神经网络自动学习评论特征.但是受限于标记数据的获取困难,现有的深度学习模型仍然存在较为严重的过拟合问题,另外不考虑主题信息,直接对评论文本进行训练也使得模型学习困难,泛化能力较弱.针对上述问题,本文提出一种用于垃圾评论分类的融合主题信息的生成对抗网络模型Topic-SpamGAN（Topic-SpamGenerative Adversarial Network）.为解决标记样本获取困难的问题,Topic-SpamGAN采用GAN拟合真实标记样本,提升分类器的训练效果;其次,Topic-SpamGAN使用强化学习帮助生成器训练,改善生成样本的质量;此外,Topic-SpamGAN在模型学习中引入主题信息增强生成文本的相关性,并通过主题信息引导模型进行分类学习,使模型学习更为稳定.旅馆数据集上的实验结果证明,Topic-SpamGAN能获得优于现有垃圾评论分类模型的性能.

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基于句法规则层次化分析的神经机器翻译

张海玲,邵玉斌,杨丹,龙华,杜庆治

2021, 42(11): 2300-2306.

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神经机器翻译是人工智能和自然语言处理领域中的一个非常重要的研究方向,而句法分析在信息处理中起着承上启下的作用,在翻译过程中融入句法层面的语言学知识,对于推动机器翻译的发展具有重要的理论意义和应用价值.针对句式结构复杂的长句翻译效果不佳的问题,本文提出了一种句法规则层次化分析方法,识别并提取出最长短语和句子框架部分,再采用分而治之的策略,训练基于自注意力机制的Transformer模型,对短语和框架分别翻译再组合,得到最终译文.在中-英翻译任务上,实验结果表明,与基准系统相比,该方法能显著提高翻译性能,译文BLEU值获得了0.95个点的提升.

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面向多源传感事件序列的时序依赖关联挖掘方法

何逸茹,刘晨,杨中国

2021, 42(11): 2307-2312.

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随着物联网的发展,工业设备上安装了大量的传感器,用来监控工业设备的状态.为了提高设备的可靠性,需要通过对多源传感数据的分析,来预测设备的故障,以便安排预测性维护.工业设备之间的相互作用往往具有传递性,存在复杂的时序依赖关系.因此本文旨在挖掘传感器异常事件之间复杂的时序依赖关系,找到设备故障的根本原因,从而避免故障再次发生.本文通过识别多源传感器事件的频繁共现模式,提出一种新的时序依赖关联挖掘算法“GFE-mining”,挖掘事件之间复杂的时序依赖关系,形成异常预测模型.并通过实验来证明该方法的有效性.

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模糊自适应并行遗传算法在函数优化中的应用

潘家文(,),钱谦(,),伏云发,冯勇(,)

2021, 42(11): 2313-2322.

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针对传统遗传算法易陷入局部收敛、收敛精度不高等问题,提出一种改进的并行遗传算法.该算法首先提出一种改进的并行机制,该机制的思想是根据种群维持最优解不变的代数来计算种群更换进化策略的概率,并根据种群进化程度及个体差异性进行模糊推理以获得种群所需要的进化策略,从而能更好地摆脱局部极值并搜索到全局最优值.其次,提出了改进的算法初始化方法,适应度变换方法及竞争策略来调节算法的收敛速度和群体多样性之间的平衡.最后,基于鲍德温进化理论提出了一种新的局部搜索策略来加强算法的局部寻优能力.对测试函数的优化结果分析表明,与其他几种并行遗传算法相比,该算法在收敛速度、收敛精度和稳定性等方面有较大的改进和提高.

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面向复杂动作的运动状态转移识别模型

耿宏杨,郇战,梁久祯,侯振杰,高歌,吕士云

2021, 42(11): 2323-2330.

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基于惯性传感器的人类活动识别一直以来都是研究热点,大多数的研究都是基于单个动作的分类识别,面对日常生活中具有多个运动状态且连续的动作信号时,很难对其中存在的运动状态进行精确分割和识别.论文提出一种面向复杂运动的运动状态转移识别模型,将人类日常动作分为动态动作、静态动作和过渡动作,并对这几类动作进行分割和识别.通过滑动窗口分割法进行预分割,分割周期性强的动态动作和易识别的静态动作,获取动态动作分割结果和静态动作先验.根据静态动作和过渡动作变化率的差异,设置阈值来区分静态动作和过渡动作的边界.最后,根据静态动作状态和过渡动作状态持续时间不同的逻辑关系建立有限状态机,利用静态动作先验将过渡动作识别出来.该模型在UCI公开的数据集上随机抽取了五组测试样本,整体分割识别准确率最高达到98.25%,最低也达到95%以上.

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一种基于多信息融合的兴趣点推荐模型

肖嵩,袁景凌,盛德明,胡恒德

2021, 42(11): 2331-2336.

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兴趣点(POI)推荐为用户推荐未访问的POI,是基于位置的社交网络(LBSN)的基本问题.LBSN的迅速发展,使得大规模LBSN异构数据急剧增加,签到评分数据极其稀疏,如何充分利用LBSN中的异构数据,解决数据稀疏性的问题,提高推荐准确性是POI推荐的面临的挑战.本文首先对签到信息建立二分网络,学习用户和兴趣点的嵌入向量,得到用户对未访问兴趣点的评分,缓解签到数据的稀疏性.然后在签到数据中提取用户的签到序列,学习用户签到序列模式,进一步提高推荐准确性.最后利用Bayesian算法处理LBSN中的地理信息,并在前面的基础上建立统一的模型BiGloGeoRec融合这3种信息.本文在Weeplaces和Foursquare等不同数据集上的实验证明BiGloGeoRec模型的效果比其他POI推荐模型效果有较大提升.

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一种改进深度强化学习的MBD语义推理方法

张美玉,张立军,林明梁,简琤峰

2021, 42(11): 2337-2343.

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MBD模型在包含几何信息和非几何信息同时还包含了大量的潜在语义关系.传统的推理算法存在推理深层次实体关系能力有限、时间复杂度大、推理多跳路径能力不足等问题,难以满足面向MBD模型的语义推理需求.本文在基于MBD的STEP知识图谱构建基础上,提出了基于改进深度强化学习的MBD设计语义推理方法.将基于MBD的STEP语义元模型映射到马尔可夫决策模型,通过对动态贪心算法参数、奖励值和学习率的改进来加快神经网络的收敛速度,实现对STEP知识图谱中MBD潜在语义规则的推理.最后以减速器传动轴的MBD语义推理为例证明可行性.

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融合用户相似性的Hegselmann-Krause模型研究

曹春萍,康远路

2021, 42(11): 2344-2349.

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随着微博平台的飞速发展,数以亿级的博文信息容易造成网络舆情,故基于微博网络的观点演化模型的研究逐渐成为了研究热点.经典舆情演化模型Hegselmann-Krause（HK）在观点演化时,仅考虑了邻居节点对自身节点的影响,而忽视了非邻居节点所带来的影响.因此本文提出了一种基于用户推荐的HK（URHK）模型,该模型不仅考虑了非邻居节点的影响,同时可以展示用户对某一话题的观点或态度,也改进了经典HK模型权重设置中所存在的缺陷.最后该模型在微博真实数据集上进行实验测试,实验结果表明URHK模型的正确率达80.4%,相比经典的HK模型有较大的提升,因此URHK模型在微博网络信息传播研究中具有良好的表现.

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气象多要素数据的垂直剖面可视化

郑红波,陈杰,秦绪佳,马骥,张美玉

2021, 42(11): 2350-2355.

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气象可视化可以帮助预报员更加准确地进行天气预测,对气象要素的垂直剖面可视化也可以更加直观地观察两点之间切割面的特征.本文首先对比了一些传统的插值算法,之后基于双线性插值进行算法的改进,4个网格点的值相近就不再进行插值,提高了插值效率.针对以往的等值线追踪算法速度慢的问题,提出了基于邻接关系的等值线快速追踪算法,记录线条的入边和出边,大大减少了等值线追踪算法的时长.最后提出了多要素垂直剖面可视化的算法,求出单层要素和多层要素各自在对应时间段内的并集,用预先指定的步长对经纬度进行切割,最后使用改进的双线性插值和基于邻接关系的等值线快速追踪方法将多要素数据的剖面绘制出来.实验表明使用改进的双线性插值算法可以在保证绘制质量的同时提高一点计算效率,使用基于邻接关系的等值线的快速追踪算法可以成倍地减少等值线追踪的时间,多要素剖面可视化出来的结果更加直观,且可以知道某个剖面上的数据分布情况,更加利于技术人员进行相关工作.

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结合密集注意力和并行上采样的遥感图像道路分割

张颖,李小霞(,),李永龙,吕念祖,王皓冉,顾书豪,王学渊(,)

2021, 42(11): 2356-2361.

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针对高分辨率遥感图像中道路背景信息复杂且细节信息易丢失导致分割精度低的问题,本文提出一种结合密集注意力和并行上采样的遥感图像道路分割网络.在U型网络编码器-解码器的中间部分设计了密集空洞空间金字塔注意力模块,其中空间注意力分支可扩大有效感受野并获取密集的多尺度空间信息,通道注意力分支有利于提取全局信息并增强通道间的相关性,结合空间和通道注意力建立全局上下文依赖关系,减少背景信息的干扰;在解码器部分提出多路并行上采样模块,将不同尺度的特征图进行通道衰减后上采样恢复到原始图像大小,并行的特征图增强了分割模型结合多层次特征的能力,且更有利于道路细节信息的保持.实验结果表明,本文方法在DeepGlobe数据集上测试的召回率、准确率、精准率和F1-score分别达到0.805、0.994、0.821和0.803,各项指标以及分割效果均优于目前主流的遥感图像道路分割算法.

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融合通道注意力机制和深度编解码卷积网络的道路场景分割

黄泽华,丁学明

2021, 42(11): 2362-2367.

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针对深度编解码卷积网络在道路场景分割中没有考虑对各卷积特征图通道依赖性的问题,提出了一种融合通道注意力机制的深度编解码卷积网络,并将通道注意力机制改进为双路通道注意力机制.该方法保留了原有通道注意力机制能优化背景信息的优点,同时增加另一路通道用来收集到难区分物体之间重要的特征,从而获得详细的通道注意力.实验结果表明,对于道路场景图像,融合双路通道注意力机制的深度编解码卷积网络进一步提高了分割性能,其中在评价指标准确率和平均交并比分别提高了约7个百分点和8个百分点.

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结合注意力卷积神经网络的图像检索技术研究

魏赟,严正怡

2021, 42(11): 2368-2374.

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随着图像检索技术的不断发展,人们对检索效率的要求越来越高,开始将卷积神经网络（CNN）用于图像检索中.但很多基于CNN的图像检索系统对图像特征表达力不足,缺乏准确率和鲁棒性.因此提出结合注意力卷积神经网络（VGG-NA）的图像检索技术,提高准确率和效率.针对基础模型VGG-16缺少BN层、池化对局部的忽视、改进影响速度等因素,加入BN计算、替换Max-pooling层、减少FC层.并行加入串行注意力模型（CS-Attention）实现对特征向量加权重构,提高检索准确度.通过计算所要检索图像与图像库中图像的余弦相似度,得出相似图像.进行多个实验对比,证明VGG-NA模型相比较原模型在MAP,Recall和检索时间上提升明显.

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结合多分支结构与自注意力机制的医学图像分割模型及其应用

闫超,孙占全,田恩刚,胡川飞

2021, 42(11): 2375-2381.

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针对U-Net网络在图像特征提取的过程中易造成信息丢失而导致分割效果不理想的问题,本文提出了一种结合多分支结构与自注意力机制的U-Net模型（Self-attention Inception U-Net,SAIU-Net）,并将其在医学影像分割方面进行应用.该模型融合了Inception和Residual网络的优点,在基础的U-Net网络模型中嵌入多分支残差模块,拓展网络宽度,充分提取多尺度信息,避免网络退化问题.此外,所提模型在编码和解码网络之间引入自注意力机制模块,捕获特征之间位置的关联性,提高分割精度.通过对来自肺部、眼球血管、肾部3个医学图像数据集上的医学影像进行仿真实验,可以发现,改进的U-Net模型在DICE相似性系数、准确性、特异度等多项评价指标上均高于已有医学图像分割方法.实验结果表明,该算法能够有效的提高医学图像的分割精度.

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多源异构数控设备监控服务器的研究与实现

周正(,),胡毅(,),杨巍,苏文举,于东(,)

2021, 42(11): 2382-2387.

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数控设备作为现代数字化车间中核心制造装备,如何解决多种数控设备的联网问题,对于车间的统一管理,设备故障预警以及加工过程还原具有重要意义.通过对数控系统传统采集方式、基于适配器和代理的MTConnect标准和当前广泛流行的基于OPC UA通信协议的分析,基于OPC UA协议相比于其他技术更加的安全、可靠、中性.围绕OPC UA体系框架,本文设计了一种基于OPC UA标准架构的网络采集服务器.同时,为兼容多种采集方式,提出一种可扩展的OPC UA 服务器架构,阐述了系统中模块间的通信方式.针对部分数控设备数据传输方式,运用了设计中间层作为中介的设计理念,进行了OPC UA服务器模块的设计.最后,在自主研发的数控系统和多家国内外著名厂商的数控系统上,对该模型进行了验证,证明了该模型的正确性和实用性.

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基于连续跳数的DV-Hop改进定位算法

张航,龙道银,覃涛,王霄(,),杨靖(,)

2021, 42(11): 2388-2393.

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针对无线传感器网络中经典DV-Hop算法的离散跳数值对定位精度影响较大这一问题,提出一种基于连续跳数的DV-Hop改进定位算法.首先,在跳数值计算阶段,引入Ochiai系数来逼近相邻节点间的通信重叠面积,并采用泰勒公式简化现有的连续跳数模型,进而将信标节点与未知节点、未知节点与未知节点间的跳数连续化;其次,在平均单跳距离估算上引入最小均方误差准则进行优化;最后,在节点位置估计阶段采用粒子群优化算法以提高定位精度.仿真结果表明,改进算法能降低现有连续DV-Hop算法的时间复杂度,提高测距精度和定位精度.

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结合四叉树划分的差分隐私位置发布算法

王辉,廉芳芳,申自浩

2021, 42(11): 2394-2399.

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差分隐私技术是一种与背景知识无关的强隐私保护模型,其通过应用随机算法对真实位置添加噪声进行干扰后发布,然而在位置发布时大多会忽略了位置稀疏程度对位置差分隐私保护算法的影响.针对此问题,本文在已有发布算法的基础上,提出了一种位置差分隐私发布算法DPLIP：首先针对用户兴趣区外的扰乱位置点,采用映射函数对其进行处理,以减小噪声注入量;其次按照四叉树结构对用户兴趣区进行划分,并以各个节点权重占总权重的比值作为区域划分的依据;最后结合划分后区域的位置点稀疏程度对该区域位置点添加噪音,然后从真实位置和扰乱位置中随机选取位置点进行发布.实验结果表明：相同隐私预算的前提下,DPLIP算法能有效的提高可行性和数据可用性.

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基于Elgamal强盲签名的区块链电子投票方案研究

邵清,洪皓洁,李斌

2021, 42(11): 2400-2406.

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电子投票因其便捷高效的特性,应用范围很广.针对现有电子投票方案中存在的隐私泄漏、无法公开验证等安全性问题,本文提出一种新的电子投票方案.该方案采用基于Elgamal的强盲签名算法,打破投票者身份与签名之间的联系,使得选票内容无人知晓,保护了投票者与候选者的隐私.通过区块链技术保证选票不被篡改,任何人都可以对选票进行验证,并用智能合约有效取代传统的可信第三方,实现了自动计票.在选票接收过程中引入不可链接支付技术（Unlinkable payments）,使得交易接收者的公钥不可逆推,保护了选票接收者的隐私.安全性分析及性能分析表明,所提方案满足电子投票协议的安全性要求,与现有方案相比,具有较强的匿名性和隐私性,且计票效率有一定提高,具有可行性.

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融合多特征的跨社交网络用户在线识别方法研究

卢菁,王菊钿,刘丛

2021, 42(11): 2407-2414.

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近年来,许多社交网络平台为保护用户的隐私限制了网络结构获取API的访问频率,这给跨社交网络的用户识别带来了新的挑战.针对此问题,本文提出一种融合多特征的跨社交网络用户在线识别方法（Multi-feature Cross-social network User Online Recognition method,MCUOR）.该方法改进了属性相似度计算方法,设计了动态爬虫策略DYN实现在API限制范围内获取更多有效结构信息,结合好友权重改进了加权Jaccard相似度从而改进了局部结构特征的提取方法,最后利用逻辑回归模型结合属性特征和局部结构特征构建用户识别模型对用户进行跨社交网络用户在线识别.真实数据集上的实验结果表明爬虫策略DYN实现了有限API的优质调配,与其他方法相比MCUOR方法提高了用户识别精确度和召回率.

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一种基于区块链的物流隐私保护方案

李伟,张奎明,卢心陶

2021, 42(11): 2415-2421.

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对于当前物流系统在运行过程中数据存在的安全威胁和数据泄露的问题,提出了一种基于区块链物流隐私保护方案.通过区块链和直接匿名技术结合为物流用户加入区块链网络提供可匿名身份验证,并通过维护公钥列表TPL实现了物流用户对隐私数据访问控制权力,且记录了数据访问方访问的记录.针对物流用户隐私数据易被泄露和窃取的问题,提出了一种基于高效的分层加密的隐私数据加解密机制,缩短了加解密的时间,提升了系统运行的效率,最后再把加密后的物流用户的隐私数据传输到云存储平台,这样就可以防止物流用户隐私数据在第3方平台被泄露的问题,上述解决方案解决了物流用户隐私数据存储、控制、访问上安全隐患.但是现实中,物流在运输中运单的明文信息可以直接获取,物流用户的隐私完全没有安全可言.针对此问题,提出了一种基于 QR 码多段加密、分级授权和时效控制的方案.该方案首先将从区块链物流系统中获取的物流用户信息进行分段加密,加密过后整合嵌入到QR码中.在运输过程中,对不同级别的中转站授权不同级别的QR码解密查看权限,查看相当有限的指定内容.同时在收件人签收快件后QR码自动失效,防止物流用户个人隐私遭到泄露.

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一种移动安全域动态完整性度量方案

汪自旺,庄毅,晏祖佳

2021, 42(11): 2422-2427.

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尽管近年来为移动终端实现完整性证明做出了许多努力,嵌入式平台上轻量级的完整性度量与证明机制仍是一个开放问题.本文利用ARM TrustZone的最高安全权限来实现可信的完整性度量组件,提出了一种支持动态更新的TrustZone安全域完整性度量方案.针对基于二进制完整性度量机制无法解决竞争条件缺陷带来的TOC-TOU攻击问题,构建了一种基于探针机制的系统内核与用户程序完整性动态监测模型ProbeIMA,实现了在系统运行的完整生命周期中动态检测系统与用户程序的完整性变更.安全性分析和实验结果表明ProbeIMA能够有效防御TOC-TOU攻击,满足预期的安全需求.并且,所提方案具备更好的通用性与较小的性能损失.

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车间通信中基于高斯过程回归的功率分配算法

王维

2021, 42(11): 2428-2432.

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为了有效地分配车间通信的功率和资源块（Resource Block,RB）,提出基于高斯过程回归的功率分配（Gaussian Process Regression-based Power Allocation,GPR-PA）算法.GPR-PA算法采用年龄信息感知的传输功率和RB分配技术,允许网络动态的学习网络信息,并在最小车辆的信息年龄（Age of Information,AoI）超过预定阈值的概率与最大化网络动态的信息间达到平衡.结合GPR,GPR-PA算法采用分布式策略主动学习网络动态信息,估计车辆下一时隙的AoI和主动分配资源.仿真结果表明,相比于同类算法,提出的GPR-PA算法有效地降低了AoI超标概率.

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多类软件本体的恶意软件语义描述模型

唐成华(,),侯梦迪,高庆泽,强保华(,)

2021, 42(11): 2433-2439.

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针对恶意软件语义方法中的描述困难和检测难等问题,提出了一种基于多类软件本体的恶意软件语义描述模型,基于OWL本体的知识表示方法,通过软件行为和软件结构信息实现对恶意软件语义的描述.该模型将面向对象的知识表示方法和本体相结合,定义恶意软件相关本体的概念类、对象属性以及恶意软件行为语义的本体表示方法,使用多类软件本体自动生成软件的语义描述本体,既可以表示恶意软件的语义信息,也可以使用混合推理方法标记软件的恶意行为.实验结果表明了该方法的可行性,能够保证语义描述本体的生成质量和效率,并能有效地达成恶意软件行为的标记.

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面向ARM Cortex-M系列内核的汇编工程通用框架设计

张建(),凌兴宏(,),王宜怀()

2021, 42(11): 2440-2445.

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针对ARM汇编开发门槛高以及可移植性差的问题,以ARM Cortex-M系列内核的MCU平台,提出一种可移植、可复用的汇编工程通用框架设计方案.方案针对Cortex-M4内核的STM32L431芯片最小汇编工程的研究,抽取Cortex-M系列内核汇编指令系统和汇编工程的共性,筛选出Cortex-MR内核通用的汇编指令并将汇编开发中接口函数编写和数据定义等方式标准化,采用高内聚、低耦合的方法封装GPIO、UART等汇编构件,设计出一种普适的汇编工程通用框架.基于该框架实现Cortex-M0+内核的KL36Z64芯片和Cortex-M4F内核的MSP432P401芯片的汇编工程;除内核固有文件外,仅需修改底层驱动的端口基地址等少部分宏定义内容,即可实现点亮小灯和串口输出的同样功能,表明了该汇编工程框架具有较高的通用性.

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面向复杂查询请求的SQL自动生成模型

余波,彭敦陆

2021, 42(11): 2446-2451.

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将自然语言自动转换成恰当的SQL语句是基于关系数据库智能问答系统的核心,而一个SQL语句执行后能否得到期望的查询结果在很大程度上取决于where子句的表达是否正确.目前,大多数Text2Sql算法只利用了数据库表的列语义向量来提取where子句中出现的值,但是当where子句中存在多列多值时往往无法准确地提取对应的值.本文提出的一种神经网络模型——2-SQL,将提取where子句中值的方式改进为范式转变模式.通过对运算符和值进行枚举,生成一系列的候选查询条件组合,再采用Transformer模型将查询请求语句与查询条件组合进行语义匹配,来实现对候选查询条件的筛选.实验表明,与现有Text2Sql相比较,2-SQL对复杂查询where子句中出现的值的提取具有较好的效果.

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利用随机森林的单粒子翻转软件故障注入方法

程义,庄毅,曹子宁

2021, 42(11): 2452-2458.

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单粒子翻转是计算机中的元器件受到高能粒子的照射,引起的电位状态跳变,使器件逻辑状态翻转的现象.故障注入是研究针对单粒子翻转故障容错技术的有效方法基础.针对传统的故障注入方法仅侧重于数据流或控制流故障中的某一种故障,并且存在注入的故障有效性不足的问题,本文提出一种基于随机森林的单粒子翻转模拟软件故障注入方法.首先分析不同器件的单粒子翻转故障发生的机理和影响,提出指令单粒子翻转脆弱性相关特征;然后使用传统故障注入方法对程序集进行故障注入获得相关数据,并使用随机森林算法训练出指令脆弱性预测模型;并基于预测模型,结合提取的被注入程序指令获取故障序列,然后在程序运行时从故障序列中选取故障注入.实验以常见的算法程序作为基准程序,使用本文提出的故障注入方法和传统的故障注入方法对比,结果表明本文提出的故障注入方法注入更加有效,可达到较高的故障发生率.

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对象导出三支概念格上的冲突分析

史建坤,胡舒淋,智慧来

2021, 42(11): 2459-2464.

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冲突存在于人类社会的各个方面.为了从概念的角度更加直观地进行信息系统的冲突分析,进而做出快速准确的决策,提出基于对象导出三支概念格的冲突分析方法.由于信息系统中存在既不支持也不反对的中间状态,把信息系统分别转化为两个形式背景对此进行处理.接着,建立两个形式背景的三支概念格,并利用三支概念计算原信息系统的一致属性、冲突属性、中立属性,进而进行冲突分析.结论表明,本文提出的方法能够正确、直观地实现冲突分析,并且能够依据冲突分析的结果直接进行决策.

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