小型微型计算机系统

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李晓华,王士猛,杨晓春,于戈

2014, 35(9): 1937-1942.

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最短路径查询作为图数据库管理的一项重要课题在近些年来受到国内外学者的广泛关注.在现实应用中有效地利用缓存进行路网上最短路径查询成为一个重要的研究问题,而现有方法在缓存有限的条件下均不能高效地响应用户查询请求.针对上述问题本文提出了一种有效的用于支持路网最短路径查询的缓存代价模型,设计了缓存构造算法,进而高效的选择那些不同且能满足更多查询请求的最短路径放入缓存.基于此模型,利用Grid对大图进行划分,提高了查询效率,节省了辅助的存储空间和查询处理代价.最后采用真实数据集进行性能分析,实验结果显示本文提出的方法更有效.

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一种领域服务目标知识库的构建方法

张能,王健,李征,何克清

2014, 35(9): 1943-1948.

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随着互联网上服务资源规模的迅速增长,如何根据用户个性化需求进行按需服务发现成为一个亟待解决的问题.目前,已有大量的方法研究基于语义的服务发现,但这些方法往往并未涉及如何从服务的描述信息特别是自然语言文本描述中进行服务功能语义的挖掘.针对该问题,本文提出了一种可扩展的服务目标(即功能语义)抽取方法,能够从多种服务描述信息中进行服务目标的抽取,并在此基础上进行领域服务目标知识库的构建.最后,通过ProgrammableWeb网站上真实的服务集验证了所提出方法的有效性.

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基于层次关系分析的一种软件行为检测方法

申利民,杨慧锋,马川,王涛

2014, 35(9): 1949-1955.

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为了提高软件行为判定的精确性,提出了一种基于层次关系分析的软件行为检测方法.首先,截获系统调用并提取动作特征,通过分析单一动作的栈返回地址、动作名称、绑定关系,关键属性得到点内关系,通过分析动作间的依赖和传递关系得到线间关系,并将各动作组成任务；然后,分析各任务间控制分支点动作的控制承接关系得到网间关系,进而利用这些层次关系生成软件行为模型；最后,比对待检测行为是否符合模型中记录的各动作之间关系,做出行为是否有害的判定.实验和分析结果表明：利用该方法能够准确描述动作流程,提高了检测准确度和效率.

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一种适用于跨安全管理域的分布式服务调用方法

房俊,韩燕波

2014, 35(9): 1956-1960.

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针对服务集成时跨安全管理域服务调用面临的问题,结合某部门的实际应用需求,提出了一种适用于跨安全管理域的分布式服务调用方法,该方法使用对等的服务访问代理实现跨管理域的服务请求路由和调用,利用信息隐藏和加密技术保障服务响应结果的安全传输.针对信息服务集成使用上述方法面临的服务调用性能问题,通过数据压缩减少服务响应结果在网络上的传输量,降低传输时间；提出一种在本地服务管理域和远端服务管理域缓存相应服务响应结果的两级缓存机制,实验结果表明,压缩和缓存服务响应结果能够提升服务调用的时间性能.

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基于MapReduce的混合数据孤立点检测算法

郭一鹏,梁吉业,赵兴旺

2014, 35(9): 1961-1966.

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在处理混合型大数据时,已有孤立点检测算法往往存在时间代价大、适用性差等问题.为了解决这一问题,本文基于最近邻思想提出了一个混合数据孤立点检测算法.该算法依据邻域计数的思想给出混合数据对象之间的相异性度量,并基于最近邻定义了对象的孤立度,进而设计出一个混合数据孤立点检测算法,并且基于MapReduce编程模型对该算法进行了并行化设计以进一步提高算法执行效率.最后,在UCI数据集上通过与已有算法比较实验结果表明,本文提出的混合数据孤立点检测算法能有效地检测出孤立点,具有参数少、检测精度高的优点；算法的并行化实现提高了算法对混合型大数据的孤立点检测效率.

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一种相似度改进的用户聚类协同过滤推荐算法

孙辉,马跃,杨海波,张红松

2014, 35(9): 1967-1970.

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协同过滤算法是推荐系统中使用最普遍的个性化推荐技术.该算法基于用户评分相似度,易于实现,但是仍存在不少问题—用户评分矩阵稀疏性问题、推荐准确性问题和推荐时间效率问题.本文针对传统协同过滤算法的诸多问题,引入聚类技术,提出相似可信度、用户对项目类别喜爱度、用户对项目类别关注度三个概念,并以此来优化相似度计算,使得相似度计算更具有实际意义和准确性.然后提出基于相似度的聚类方法,将用户聚类,推荐是仅考虑同一类别中用户.实验表明,本文提出的优化方法能显著提高推荐效率.

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基于同义词关系的个人文件搜索方法

赵喜燕,李玉坤,刘经雨,肖迎元,冯美玲

2014, 35(9): 1971-1976.

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用户在计算机中查找个人文件时,有时会因为记不住确切的文件名和存放位置而遇到困难,现有的基于关键词的桌面搜索工具不能帮助人们有效地解决这一问题.针对此问题,本文首先基于从多个用户搜集的个人文件集合,分析了个人文件名中所包含的词语之间的同义词关系,提出了个人文件同义词概念模型,提出并阐述了个人文件、个人词典、词语偏好度、同义词图、文件关键词向量等概念.基于该模型进一步提出了个人同义词词典与同义词图的增量构建方法,以及基于同义词的个人文件搜索方法.通过实验证明,本文提出的个人文件搜索方法在查全率、查准率和性能方面均优于传统的桌面文件搜索工具,同时在实验中也发现了个人文件管理行为中的一些规律.

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一种基于双目标优化的Web服务特征交互动态解决方法

徐九韵,宁肖,吴同心,邢昆明

2014, 35(9): 1977-1982.

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在Web服务领域,由于Web服务开发与部署的独立性和分布性,特征交互问题随之产生；同时,Web服务的多样性和个性化使得特征交互问题往往在服务的运行过程中表现出来.因此,组合Web服务的特征交互管理研究将是Web服务特征交互研究的一个重要方面.在开展Web服务动态检测前期研究的基础上,从用户收益的角度对Web服务领域的特征交互问题进行了分析,并提出了特征交互的动态解决方法.该方法分两部分：首先把Web服务动态解决问题转化为双目标问题,为此建立了一种双目标优化模型,求解帕累托有效解集；然后将有效解集排序获得最优解.实例分析表明,该方法能在充分考虑用户收益的前提下解决特征交互问题.

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基于上下文偏好的XML个性化查询方法

闫威,吴亚坤,孟祥福

2014, 35(9): 1983-1988.

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为了解决用户个性化查询的问题,提出XML上下文偏好查询方法.用户的偏好查询结果依赖于查询提交时的上下文环境.该方法将上下文建模为多维属性的集合,并且上下文可以使用一种层级结构表示.然后,提出XML上下文偏好模型,将上下文偏好存储在特定的数据结构—兴趣树中,并提出构建兴趣树的预处理方法,保持兴趣树的规模最小.进一步地,提出XML上下文偏好松弛和查询方法,满足用户的个性化查询要求.实验结果表明,本文提出的上下文偏好查询方法能够获得较高的查全率和查准率,较好地满足用户的需求和偏好.

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碧海文件系统元数据节点的优化与分布式实现

李永泽

2014, 35(9): 1989-1993.

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碧海文件系统是横向扩展的大规模分布式文件系统.本文详细描述了碧海文件系统元数据节点的优化与分割方案：通过对目录树进行子树分割,将元数据布局在不同的节点之上；实现了监控节点,能够仲裁元数据节点的状态,收集并分发子树信息,增减元数据节点集群的规模；优化了多个数据节点与元数据节点的通信模型,避免了重命名操作造成文件数据的移动；设计了分布式节点的事务处理方式,使元数据信息可以高可靠地在不同节点之间移动.测试表明,通过以上的改进,碧海文件系统的扩展性与并发性能有了显著的提升,并且对于重命名之类跨节点的操作,也能较好的支持.

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面向云环境的一种负载感知的服务选择方法

王弦,刘建勋,曹步清,唐明董

2014, 35(9): 1994-1998.

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在云环境下,用户能够方便地按需获取满足其要求的服务资源,而高质量的服务将受到用户的青睐.然而,云环境下的服务请求具有即时、并发以及大规模等特点,多个用户可能同时调用同一个高质量的服务,极有可能出现用户访问量超过服务的负载容量的情况,致使服务负载失衡,从而导致无法即时响应用户请求,服务提供能力急剧下降.针对这一问题,本文提出了面向云环境的一种负载感知的服务选择方法.该方法,首先构建了一个描述用户请求和服务QoS之间关系的用户满意度模型.其次,由服务的负载能力和用户的满意度获得服务的综合得分,并根据服务的综合得分对服务进行排名与选择.最后,在数据集上进行了大规模的实验,实验结果表明：负载感知的服务选择方法能在保证负载平衡的情况下有效地帮助用户选择满足需求的高质量的服务.

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MDOM: 一种支持Mashup 编排优化的频繁模式发现模型

彭敦陆,谢蕾,段凯,江平

2014, 35(9): 1999-2003.

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通过访问Open API,用户可以轻松地获取站点的数据或服务,实现多个站点的数据和应用集成,构建个性化的Mashup应用.然而,随着可供选用的Open API数目和种类的增多,为快速构建高效的Mashup应用提出了挑战.本文在分析已有Mashup应用中可能存在的Open API编排模式基础上,根据Open API编排模式的有向性,提出了描述Mashup应用的有向编排图模型MDOM.根据MDOM特征,利用有向图理论及频繁模式发现相关算法,提出了适合于MDOM特征的频繁子图挖掘算法FSOMM,并用实验验证了该算法的性能.通过将该算法运用于真实数据集,实现了真实频繁Mashup编排模式的挖掘.该模型的提出以及频繁编排模式的发现,为用户在构建Mashup应用时选择合适的Open API编排模式提供依据,从而为创建高效的Mashup应用提供保障.

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一种基于标签用户模型的个性化信息检索方法

冯勇,刘瑶,徐红艳

2014, 35(9): 2004-2008.

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针对基于标签的个性化信息检索精度和效率低下的现状,利用标签的多特征性,提出一种基于标签用户模型的个性化信息检索方法.首先基于多特征标签构建资源标签集和用户模型,并依据扩展规则和语义树对标签集和用户模型进行扩展；然后利用改进的匹配算法对资源和用户模型进行匹配,利用标签的多特征性能够更精确地计算出资源和用户兴趣的匹配程度；最后通过实验对比分析,证明所提方法较现有方法在信息检索质量和效率上都有一定提高.

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基于普通ER模型的多关系序列模式挖掘算法

鲍文燕,尹江,徐杰,李晨,李云

2014, 35(9): 2009-2013.

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在普通ER模型下,为了避免多表物理连接,本文提出了一种挖掘多关系序列模式的算法(MSPEM).该算法首先指定目标表及关键原子,建立相应的语义关系图,再根据语义关系图中的连接路径,传播元组标号.挖掘过程可分为单表挖掘和跨表挖掘,支持度的计算以关键原子为依据进行统计,最终得到基于虚拟连接表的多关系序列模式.MSPEM是一种ER模型下的基于元组传播的多关系序列模式挖掘方法,同时通过指定关键原子解决了基于虚拟连接表存在的统计偏斜问题.实验结果表明MSPEM算法具有更高的执行效率.

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一种面向聚焦爬虫的自然场景文本定位技术

彭浩,陈继锋,刘琼,王海涛,高海波

2014, 35(9): 2014-2018.

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各类视频设备采集的图像中包含了高质量的海量主题信息.尽可能全面地找到自然场景中的文本,对聚焦爬虫具有重要意义.提出一种具有较高召回率的文本定位技术,充分注意到角点强度极大、极小值对自然场景文本定位的重要作用,运用提出的角点强度增强技术和三值化方法,能够有效地分离出极大、极小值区域,从而,能够将图片中的大部分文字从复杂的背景和各种噪声中凸显出来.实验表明,该方法能够大幅提高基于角点特征的定位算法的召回率,为聚焦爬虫从大量的自然场景图片中获取重要的主题信息提供了可能.

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面向服务可用性管理的模型驱动服务监控系统

赵卓峰,范庆涛,王卓昊

2014, 35(9): 2019-2023.

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互联网服务环境（Internet of Services）的动态、自治等特征使得服务自身及基于服务的应用都面临着突出的可用性问题.服务监控是提供服务可用性保障的一个有效手段,然而现有的服务监控方法在应对互联网服务监控需求时存在着适用范围单一、灵活性差等问题,难以满足服务可用性保障在监控目标和监控方法等方面的多样性需求.为此,采用模型驱动架构（ModelDriven Architecture）的方法,设计了一个可支持灵活扩展的服务监控模型,允许用户自主定义满足多样化监控需求的服务监测指标和异常处理机制,并实现了一个模型驱动的适应性服务监控系统,该系统能够通过对模型的解释执行来实现具体的服务监控功能.通过与相关工作的对比表明,本文工作在监控模型的扩展性和监控实现的系统支撑角度具有一定的优势.

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一种可扩展集成化的云平台监控机制

侯永东,王菁,赵卓峰,韩燕波

2014, 35(9): 2024-2028.

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随着云计算技术的发展,云平台的资源表现出多样性、动态性和规模巨大的特点,为了适应云平台资源的特点,并对云平台资源进行更好的监控和管理,提出一种可扩展集成化的云平台监控机制.运维人员可以根据需求集成多种监控软件,通过一体化的监控界面,方便运维人员和最终用户查看云平台的运行状态,从而有效缓解运维的工作压力,提高工作效率,确保云平台运行的稳定性与服务质量.通过实验验证了该机制可以适应云平台表现出的特点,是解决云平台监控难题的一种有效途径.

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故障检测的Petri网模型与Petri网故障进程

张继军,李小青,董卫

2014, 35(9): 2029-2033.

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Petri网进程是分析网系统运行规律的有力工具,能够准确的模拟系统的动态运行过程,且能反映故障传播的固有特性.分析故障在Petri网进程中的表现特征,提出了故障检测的Petri网模型和故障进程,并给出了故障检测、定位方法.首先,对Petri网进行扩展,提出了带输入输出的Petri网和故障检测的Petri网模型,为了描述该类Petri网的动态行为特征,给出了Petri网故障进程、2-进程以及故障检测进程的定义和构造方法；然后,基于故障检测进程给出了故障检测和故障定位的检测方法；最后采用该方法,给出了时序电路故障检测应用实例.

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扩展OpenMP支持CCA并行构件及其性能优化

彭云峰,魏胜利

2014, 35(9): 2034-2038.

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从两个并行构件之间的连接和调用关系出发,提出复杂结构代码内并行构件实例调用在异构平台上的优化调度策略,提出OpenMP扩展语句,支持对三种复杂结构代码内并行构件实例调用的描述,三种并行构件程序计算平台的资源描述,并行构件实例调用在异构计算平台资源上的部署的描述.扩展Babel多语言编译器,解析扩展OpenMP语句,得出并行构件实例的优化调策略.扩展CCAFFEINE运行框架根据部署平台资源状况和扩展Babel编译器得出的并行构件实例优化调度策略,生成具体的并行构件任务生成,执行,通信和结果收集策略.实验证明,本文提出的性能优化方法与Concerto项目和ICENI项目提出的方法相比,具有较好的可扩展性和执行性能,而且不会给用户带来较多的额外工作.

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基于时间衰减模型的不确定数据流聚类算法

屠莉,吴懋刚,杨立志

2014, 35(9): 2039-2043.

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提出一种不确定数据流上聚类算法（FDCUS）,采用格结构和基于时间衰减模型的聚类机制来解决挖掘任意形状聚类问题.算法引入时间衰减因子,并考虑元组的存在概率,计算格的特征向量来统计流数据的概要信息.在聚类过程中,通过计算概率中心距离来衡量两个相邻强格或中间格是否"足够靠近",从而选择合并,可以进一步提高聚类质量.此外,算法引入的动态孤立格的删除机制可以有效的对孤立格中的异常点进行定期删除,大大降低了算法的时空复杂度.在模拟数据集和真实数据集上的实验结果表明,FDCUS算法与其他算法相比可以取得较高的聚类质量和时间效率,并有较好的可扩展性.

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无线网络TCP RENO协议饱和吞吐量建模与分析

陈楚碧,雷磊,罗诚,朱钢

2014, 35(9): 2044-2047.

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在无线网络环境下对TCP Reno协议饱和吞吐量建模展开研究.发现现有的饱和吞吐量模型未考虑TCP Reno快速恢复状态,因而在计算拥塞窗口值时存在误差；同时,现有模型未考虑TCP协议等待应答超时后的慢启动状态.针对上述分析,本文以产生数据分组丢失的不同标志事件为依据,分析拥塞窗口与丢包概率以及传输往返时间之间的关系,并在TCP Reno饱和吞吐量模型中引入快速恢复状态.仿真结果证明,本文提出的模型可以更加有效地估计拥塞窗口值,从而准确地得出TCP Reno协议的饱和吞吐量.

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基于半马尔科夫平滑移动模型的Ad Hoc网络节点相对速率分析

王丹,雷磊,罗诚,李晶

2014, 35(9): 2048-2051.

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针对基于半马尔科夫平滑移动模型（SMS）的无线Ad Hoc网络节点相对运动速率概率分布展开研究,指出了现有基于SMS模型的节点相对运动速率概率分布分析方法存在的局限性：(1) 现有分析方法得到的加速阶段节点速率概率分布与仿真结果相比偏差较大,在节点速率较小的情况下,偏差更为严重；(2) 随着最小运动速率的增加,现有分析方法得出的相对速率概率分布与仿真结果相比偏差增大.针对上述局限性,本文首先通过分析得到了节点运动速率的概率分布函数,然后在此基础上提出了分析节点相对运动速率概率分布的新方法.仿真结果证明了本文提出的节点相对速率分析方法的有效性.

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无线传感器网络中带PSOBPNN的时空预测算法

张斌,陈国龙,郭文忠

2014, 35(9): 2052-2057.

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无线传感器网络中多传感器节点在采集数据时,客观因素的本质决定了数据间存在时间相关性和空间相关性.数据预测机制能有效挖掘数据间的时空相关特性,从而减少节点间冗余数据的传输.通过利用粒子群优化算法训练BP神经网络,提出了一种带PSO-BPNN的时空预测算法,根据单预测机制的准确率,将时间预测和空间预测的结果进行加权求和.一方面改善了传统预测算法容易陷入局部最优及过学习的缺点,另一方面有效克服了单预测机制的盲目性,提高了预测准确度.实验结果表明了算法的有效性.

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基于网络寿命和覆盖度优化的WSN动态覆盖优化算法

曹剑炜,陈庆奎,高丽萍,彭敦陆,庄松林

2014, 35(9): 2058-2061.

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针对动态覆盖问题可以转化为多目标优化问题,提出一种解决多目标优化的连续空间蚁群算法(Continuous Space Ant Colony System,CSACS).该算法通过随机划分过程,对连续解空间划分为多个子空间,分别在不同子空间利用蚁群进行区域内以及区域间搜索Pareto最优解,为了保证最优解的多样性,引入小生境策略进行Pareto最优解适应度更新.实验表明,在不同网络规模和迭代次数下,区域覆盖度和网络寿命相对于传统经典算法有较好改进.字数以250字以上为宜.请不要在摘要中引用参考文献和英文缩略语.

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延迟容忍网络中一种基于节点介数的拥塞感知路由算法

安莹,黄家玮,罗熹,王建新

2014, 35(9): 2062-2067.

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确定性延迟容忍网络中,节点间的接触往往表现出一定的重复性和规律性.现有的确定性路由算法通常根据网络全局或部分的先验知识构建网络演化图,将路由选择过程转换为利用经典路由算法求解最短路径的问题.然而,这类算法中消息的转发一般采用预先计算好的路径,缺乏对网络状态的自适应性.网络流量可能集中于部分的活跃节点,造成这部分节点过度的资源消耗,从而导致网络拥塞.提出一种基于节点介数的拥塞感知路由算法,该算法通过网络拓扑的时空演化图计算出节点间延时开销最小的多条备选路径,同时引入节点介数来指示节点的负载情况.在转发路径的选择过程中,结合路径的延迟开销和介数值以不同的概率从备选路径集合中选择实际转发路径.仿真结果表明该算法有效地减少了网络负载不均造成的局部拥塞现象,提高了网络消息的交付性能.

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基于布尔代数的木马行为界定及判别

韩兰胜,彭爱华,Wenyuan Liao,付才

2014, 35(9): 2068-2072.

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相比于其他恶意代码,木马具有明显的目的性、针对性及系统协作性,它更像是一款应用程序,传统的识别技术对其无能为力.从一般木马行为特点出发,采用格、布尔代数模型归纳可疑程序的动作点,将木马的行为点对应为代数系统中的元素,依据格、布尔代数的偏序关系量化出木马行为的危险级,由此为木马行为识别找到了系统量化的理论,给出了形式概念格建模的算法以及与布尔代数模型间的转换算法.最后给出基于模型判别的应用实例,并进行了部分样本验证,从而为木马行为监测和判别提供理论支持和具体实施方法.

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基于缓冲区充盈度的自适应分段视频流量平滑

陈磊,王嵩,吴刚

2014, 35(9): 2073-2077.

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可变比特率（VBR）视频在不同的时间尺度上存在流量突发的特性,采用流量平滑技术可以减弱或消除其突发性,提高网络带宽的利用率.基于对缓冲区充盈度函数的判断提出一种新的自适应分段流量平滑算法BFD_ASTS,在给定缓冲区容量和启动延时的情况下一次运行便可得出可行的传输规划.仿真实验表明,相对于固定分段算法PCRTT而言,BFD_ASTS在不同的缓冲区容量条件下能提供更优异的流量平滑性能；其50%左右的平均缓冲区利用率能更好的折中高效利用缓冲区和支持客户端VCR操作两方面的需求.另外,BFD_ASTS固定启动延时的特性,也更适用于实际的服务系统.

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现场总线光纤通信接口的设计与实现

刘生,林浒,陶耀东,李锁,郑一麟

2014, 35(9): 2078-2082.

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相对于传统的电信号传输,光纤通信有着传输速率高、信道容量大、传输距离远、抗干扰能力强等优点,已广泛应用于通信领域.为了提高数控系统通信的可靠性和安全性,针对现场总线的特点与需求,提出一种可应用于数控现场的光纤通信接口的设计方法.通过采用异步FIFO、过采样、字对齐等技术,基于单片FPGA实现了光纤通信的发送与接收功能.重点进行了通信接口的系统设计,各个功能模块涉及到的关键技术及具体实现.通过综合仿真及实际电路板级测试,验证了设计的正确性.实验结果表明,本设计具有工作稳定、易于实现、可扩展性好等优点,具有较好的应用价值.

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一种新的基于量子进化策略的网络安全态势优化预测算法

郭春晓,苏旸

2014, 35(9): 2083-2087.

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为了尽可能准确评估和预测网络安全状态,在研究量子粒子群优化算法(QPSO)的基础上,探索影响算法全局收敛性能的因素,尝试改变QPSO中局部吸引子的更新方式,充分运用了种群社会信息作为,提高全局收敛性能,形成一种基于进化策略的改进QPSO算法(evolutionary QPSO, eQPSO),并将其与成熟的灰色模型相结合,作为求解模型参数的可靠方式.同时,试验结果表明,所提出的改进算法收敛速度快,而且收敛精度优于PSO算法和QPSO算法,与灰色模型相结合后预测精度更高,可靠性更好.

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基于位置k匿名的LBS隐私保护方法的研究

韩建民,林瑜,于娟,贾泂,郑路倩

2014, 35(9): 2088-2093.

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近年来LBS得到了迅速的发展和广泛的应用,LBS给人们生活带来了巨大的方便,但另一方面,它对个体的隐私也构成威胁.因此,如何在为用户提供方便的位置服务的同时,保护好个体的隐私成为LBS领域的研究热点.位置k匿名作为一种有效的LBS隐私保护方法,得到了越来越多的关注,它要求当一个用户发出LBS请求时,其位置信息与其它至少k1个用户的位置信息是不可区分的,使攻击者无法确定发出该请求用户的身份,从而保护了个体隐私.本文从LBS隐私保护的体系结构、快照LBS隐私保护方法、连续LBS隐私的攻击形式及隐私保护方法等角度,对现有的基于位置k匿名的LBS隐私保护的研究工作进行了综述,并对LBS隐私保护面临的挑战及未来的发展趋势作了探讨.

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一种格上的群签名

王黎,杨晓元,吴立强

2014, 35(9): 2094-2098.

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通过对2010年亚洲密码会上格基群签名方案进行安全性分析,发现已有的格基群签名方案不能抵抗陷害攻击.由于群管理员拥有所有群成员的签名密钥,因而能够伪造出所有群成员的合法签名.并且在群成员加入时,系统必须更新所有群成员的公私钥及追踪密钥,计算量大且效率低.并且该方案没有给出撤销群成员的方法,不能适应实际应用需求.本文基于格上最近向量的困难性,利用GPV签名,构造出一种能够抵抗陷害攻击并且能够有效进行群成员加入和撤销的格上群签名方案,并在随机预言机模型下证明了方案的安全性.分析了方案的性能,在相同安全条件下,新方案效率更高,实用性更强.

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一种基于LTP自适应阈值的人脸识别方法

李伟生,王立逗,周丽芳

2014, 35(9): 2099-2103.

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局部三值模式(LTP)采用自定义阈值编码对局部二值模式(LBP)进行扩展,然而其阈值通常通过先验知识获取,因此,LTP阈值存在优化问题及普适性问题.针对这一问题提出一种基于LTP自适应阈值的人脸识别方法：首先在提取图像特征时计算各邻域内像素间对比值的离散度,通过该离散度定义自适应于各局部区域的LTP阈值；然后将提取到的特征分层进行编码,并引入一种信息熵权重的方法来融合各层的特征信息,最后使用卡方距离对样本的直方图进行匹配.在Extended Yale B和CMU PIE标准人脸库上实验,结果表明此方法对光照变化和噪声更加鲁棒,有效地提高了人脸识别的精度.

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非确定性环境中移动机器人实时避障的概率模型检测

王铭,王瑞,李晓娟,关永,张杰,魏洪兴

2014, 35(9): 2104-2109.

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移动机器人的避障问题是机器人学的重要问题,实时避障是移动机器人安全导航的关键.针对移动机器人存在的制动机误差和传感器噪声等不确定因素,采用概率模型检测的方法对实时避障控制策略进行验证和定量分析.首先,将目标机器人的避障运动及动态障碍物的非确定运动建模为马尔科夫决策过程,其中避障策略包括等待避障、减速避障和加速避障.然后,运用概率计算树逻辑语言描述目标机器人运动的关键属性并使用概率模型检测工具进行验证.最后,分析得到目标机器人与动态障碍物发生碰撞的最大概率值；目标机器人采取减速(加速)避障时,减速(加速)行驶的最佳时间；目标机器人的控制误差对避障运动的影响等.实验结果表明某些参数影响目标机器人的避障效果,并为参数值的选择提供参考依据.

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改进GA-PSO算法在多跑道航班着陆调度中的应用

李丹程,曹斌,钟华刚,王威

2014, 35(9): 2110-2115.

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机场跑道是空中交通管理系统中重要的系统资源.为了合理分配航班的降落跑道和降落顺序,减少航班延误时间,分析了自适应遗传算法和基本粒子群优化算法的运行原理,分别对自适应遗传算法和基本粒子群算法进行改进,将改进自适应遗传算法引进到改进粒子群算法中,建立多跑道航班排序模型,应用改进粒子群遗传算法对跑道调度模型进行求解,并进行算例仿真分析.结果表明,改进混合算法能有效降低总的延误时间并加快收敛速度.

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一种改进的多领导者蜂拥算法及其性能分析

钟午,张伟,康怀褀,罗净

2014, 35(9): 2116-2121.

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由于不同领导者位置关系的不确定性,传统的多领导者蜂拥算法会在局部产生不利于系统收敛的虚拟吸引力.针对这个问题,引入一个排斥势能函数,并在此基础上提出一种改进的多领导者蜂拥算法.通过理论分析,证明了算法的稳定性和速度的一致性,并证明各个子系统的位置中心将最终趋于其对应领导者的位置.最后,通过仿真验证了算法的有效性和定理中的结论.仿真统计结果表明,在智能体初始位置随机分布的多智能体系统中,本文提出的算法使得系统的渐近收敛时间更短、更稳定.

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删除顶点生成二分图问题的精确算法

支志兵,宁爱兵,熊小华,王永斐,陈吉珍,杨晓芳

2014, 35(9): 2122-2125.

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分支降阶是目前广泛用于设计精确算法求解NPHard问题的技术之一,该技术主要通过快速降阶、分支及递归求解原问题及其子问题.为了降低分支降阶算法的时间复杂度,一方面可以增加降阶规则、改变算法的设计思想；另一方面可以运用更精确的时间复杂度分析方法分析算法.本文针对删除最少顶点生成二分图问题,首先运用常规枚举方法得到一个时间复杂度为O(3n)的算法；然后通过增加降阶规则、改善算法设计和运用加权分治技术分析算法等方法,最终得到一个时间复杂度为O(1.8157n)的精确算法.本文中的结果表明运用上述方法降低算法的时间复杂度是非常有效的.

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运用定理证明器ACL2验证机器人操作系统ROS节点间通信

高雅,李晓娟,关永,王瑞,张杰,魏洪兴

2014, 35(9): 2126-2130.

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作为一种开源的机器人操作系统,ROS在家用或服务性机器人上也得到广泛应用,保证其设计的正确性相当重要.本文通过定理证明的方法对ROS的节点间通信进行形式化建模与属性验证.对通信层的节点间连接建立和消息传递过程进行抽象建模,模型融合网络拓扑、主题匹配和路由机制等部分,定义函数对其进行描述,提取路由函数的存在性、可达性及正确性等3个关键属性,运用定理证明工具ACL2对ROS节点间通信的功能正确性进行自动验证,证明消息从源节点出发并选择有效的传输路径到达目的节点.这种满足属性要求的参数化模型具有一般性和易扩展性,并能保证ROS节点间通信的终止属性和功能正确性,可为ROS通信层设计的正确性验证工作提供一个有效的方法参考.

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模糊信息系统中一种改进的模糊相容关系

杨霁琳,秦克云

2014, 35(9): 2131-2135.

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在模糊信息系统中,通常用模糊相容关系代替等价关系.在已有模糊相容关系的基础上,通过利用有序加权平均(OWA)算子聚合所有对象之间在属性集中每个属性下的差异性,从而得出了对象间在整个属性集下的一个区分度,进一步地根据区分度定义了对象的相似度,给出了一种基于对象相似度的模糊相容关系.然后,对能影响该模糊相容关系的主要两个因素：阈值和模糊量词参数进行了具体分析.最后,通过实例结果说明在模糊信息系统中,这种改进的基于对象相似度的模糊相容关系能更灵活合理的处理问题.

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改进遗传算法优化BP神经网络的旅游景区日客流量预测

宋国峰,梁昌勇,梁焱,赵树平

2014, 35(9): 2136-2141.

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为提高BP神经网络预测模型的预测准确性,提出了一种基于改进遗传算法优化BP神经网络的预测方法.通过设计多层阶梯结构染色体,改进编码方式、适应度函数和遗传算子,引入自适应交叉、变异概率,实现对BP神经网络网络结构和初始网络权重的同步全局优化,提高BP神经网络预测模型的非线性学习和泛化能力.将该预测方法应用到黄山风景区日客流量实际预测中进行有效性验证,结果表明该方法对旅游景区日客流量具有更好的非线性拟合能力和预测准确性.

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一种新的电力负荷预测分布式算法

赵硕,张少敏

2014, 35(9): 2142-2146.

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面对电力系统智能化所带来的负荷数据海量化高维化的趋势,解决对海量高维电力负荷数据进行负荷预测时所面临的单机计算资源不足的问题,提出将云计算引入到海量数据的负荷预测领域,缓解单机计算资源不足的瓶颈.此外,从提高算法效率的角度,提出将序列极小优化(SMO)算法引入到电力负荷支持向量机预测算法(ε-SVR)中,实现对ε-SVR算法的快速训练；采用云计算的MapReduce编程框架以及HBase分布式数据库对算法进行并行化改进,设计相应的Map和Reduce函数实现并行化设计.选用EUNITE竞赛提供的真实电力负荷预测数据进行算例分析,在9节点云计算集群上进行实验,实验结果表明在改进后的并行负荷预测算法随着云集群节点数的增加,9节点集群训练阶段的速度比单机运行SVM算法快7~8倍,且预测准确率至少提高了5%.

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负投影梯度的特征权重Leader聚类算法

隋玉敏,孙秀芳,武优西,任志考

2014, 35(9): 2147-2150.

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Leader算法是一种基于粗糙集的层次聚类算法,其聚类过程中各维特征贡献作用均等,这样的处理方法降低了主要特征在聚类中的贡献作用,从而影响聚类的效果.采用负投影梯度法对各维特征的权重进行自适应学习,从而优化地获得各维特征的权值,进而建立了基于负投影梯度法的特征权重Leader聚类算法.该算法强化了重要特征在聚类过程中的作用.聚类结果用"熵"和"精度"来评价,实验结果证明,改进后的聚类算法能够改善聚类的效果,验证了本文方法的可行性与有效性.

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一种旋转运动估计稳像算法的研究与实现

张永祥,闫文林,张伟功,穆铁英

2014, 35(9): 2151-2155.

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针对摄像机在拍摄视频图像时存在抖动问题,包括平移运动和旋转运动,提出一种旋转运动估计稳像算法.该旋转运动估计稳像算法主要以灰度投影算法为基础,并对灰度投影算法进行了一定的改进,用于估计旋转角度矢量,解决了视频图像序列的较小角度旋转运动；同时提出采用分块灰度投影算法,解决了由于存在局部运动物体所造成的稳像精度问题.实验表明,该方法能够有效解决视频图像序列的旋转问题,通过FPGA实现的电子稳像系统,能够满足实时性要求,且能够输出稳定流畅的实时视频,从而提高视频的质量.

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基于语义概念的多模态视频场景分割算法

金凯,丰洪才,杨亭

2014, 35(9): 2156-2161.

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为了更好地挖掘视频数据和分析视频内容,该文提出一种基于语义概念的多模态视频场景分割算法,充分考虑视频中多模态之间的时序关联共生特性,通过相似度融合算法计算得到视频镜头间的相似度关系,将降维处理得到的低维语义空间坐标作为支持向量机的输入,构造出若干不同语义概念训练分类器,预测出每个关键帧的语义概念矢量,利用语义重叠镜头链方法对镜头进行聚类得到视频场景.实验结果表明,该方法能有效地检测视频语义概念和分割视频场景,MAP值、M值分别达到50%和83.4%.

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基于改进Chen混沌系统的图像加密算法

赵玉青

2014, 35(9): 2162-2166.

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针对数字图像加密的特点,为了提高数字图像加密算法的安全性,提出一种改进混沌Chen系统的图像加密算法。该算法首先将时间延迟引入到超混沌Chen系统,对其产生的混沌序列进行改进,使改进后的混沌序列具有理想伪随机性,然后采用改进超混沌序列对图像进行置乱处理,实现图像的加密处理,最后仿真实验通过对密钥空间、密钥敏感性、安全性等方面的仿真分析,以验证算法的有效性.实验结果表明,相比其它加密算法,改进超混沌系统生成的混沌序列的自相关性很低,其密钥空间巨大,改进混沌Chen系统的图像加密算法具有较强的各种攻击能力.

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面向数控系统的高效车削加工仿真算法的研究

陈蕊蕊,郭锐锋,王鸿亮,卢林

2014, 35(9): 2167-2171.

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为了提高车削加工仿真算法的时间和空间性能,实现数控系统中三维实体实时材料去除模拟,提出一种高效的车削加工仿真算法.首先,改进传统二维dexel工件模型为dual dexel(简称为D-dexel)模型,并归类车削刀具,建立刀具统一的显式表达方式；其次,在布尔减运算中采用定位机制.最后,通过实验表明该算法具有较好的时间和空间性能.

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工业网络控制系统协同安全性能优化

王海凤,黄文君,何之栋

2014, 35(9): 2172-2176.

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研究了在节点安全互相关特性及服务质量要求下,工业网络控制系统中网络节点安全性能部署优化问题.由网络化节点安全性能互相关的理论,引入协同安全系数表征节点安全性能,同时分析网络节点安全措施及计算性能对系统实时性的影响,以最小化网络部署总成本为目标,建立优化问题.进而采用凸规划理论将对偶问题分解为安全配置与性能配置分布式问题并使用次梯度方法求解.数值仿真结果验证了节点的互相关特性、以及安全性和实时性的制约关系,并表明该模型可以获得收敛的优化解,对工业控制网络设计与部署有指导意义.

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拉普拉斯变换微积分性质在HOL4中的形式化

赵刚,赵春娜,关永,吕兴利,李晓娟,施智平,王瑞,叶世伟

2014, 35(9): 2177-2181.

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拉普拉斯变换是系统时域频域分析转换的基本工具,基于拉普拉斯变换的数值计算广泛用于信号传输的评估和重要安全系统的分析等,但是其存在计算不精确等问题.高阶逻辑定理证明是验证系统的一种严密的形式化方法.本文在高阶逻辑证明工具HOL4中使用积分、微分、超越函数、复数等定理建立了拉普拉斯变换形式化模型,并且对拉普拉斯变换的线性性质、微分性质、积分性质、频移性质进行了逻辑推理证明.最后通过对电机传递函数的形式化验证说明拉普拉斯变换形式化的有效性和正确性.

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中文口语理解中关键语义类模糊匹配方法的研究

李艳玲,颜永红

2014, 35(9): 2182-2186.

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针对人机交互过程中语音识别引起的发音变异以及用户表达关键信息不完整情况,提出一种模糊匹配方法.该方法分两步,第一步,通过条件随机场进行序列标注,定位查询语句中的关键语义概念,并得到其初步类别；第二步,利用几种相似度计算方法,寻找与领域词典中发音相似度最大的字符串对错误的语义概念进行替换,并标注出具体类别.另外针对最优模糊匹配结果不一定满足用户需要,进行了多个候选的实验.实验结果证明：无论使用哪种相似度计算方法,基于拼音的模糊匹配方法比基于字的模糊匹配方法在语音识别的文本上都具有更好的性能,而且在多候选的结果上也仍旧适用,说明该方法对于提高口语理解系统的鲁棒性上是有效的.

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面向非易失存储器外存系统的缓存机制

蔡涛,张永春,倪晓蓉,牛德姣,梁东莺,周东明

2014, 35(9): 2187-2192.

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非易失存储器具有接近于DRAM的访问速度,是构建高性能外存系统和提高大数据系统性能的重要手段,但非易失存储器存在写次数有限和写能耗较高等问题.本文引入缓存技术,使用写缓存合并对同一数据的多次写操作,减少对非易失存储器的写次数；使用原始缓存减少写回非易失存储器的数据量；设计了写缓存混合粒度管理算法、双缓存协调算法和缓存空间协调策略,减少了非易失存储器的写数据量,增加外存系统的使用寿命,降低了外存系统能耗,提高了I/O性能.最后在开源基于对象存储设备Open-osd上,实现了面向非易失存储器外存系统缓存机制的原型,使用存储系统通用测试工具Filebench和Postmark、以及多个通用数据集进行了测试与分析,验证了面向非易失存储器外存系统缓存机制能减少21%～77%的外存写数据量,提高了8%～37%的I/O性能,检验了面向非易失存储器外存系统缓存机制的有效性.

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