1974年1月创刊(月刊)
主管/主办:重庆西南信息有限公司
ISSN 1002-137X
CN 50-1075/TP
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当期目录
2018年第5期, 刊出日期:2018-05-15
  
综述
网络空间测绘的概念及其技术体系的研究
周杨,徐青,罗向阳,刘粉林,张龙,胡校飞
计算机科学. 2018, 45 (5): 1-4.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.001
摘要 ( 179 )   PDF(4680KB) ( 1338 )   
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对地理网络空间学进行研究,将地理测绘的理论、方法和技术手段运用于网络空间态势感知,已成为测绘与网络两个领域研究人员共同关注的热点问题。首先,分别阐述了地理空间和网络空间的概念,并在此基础上回顾总结了地理网络空间学的发展历程与研究现状,提出了网络空间测绘的概念;其次,阐述了网络空间测绘的研究范围、作用与地位,阐明了网络空间测绘的技术体系,并深入分析了其所涉及的关键技术;最后,重点开展了地理网络空间制图技术的研究,并给出了初步实验结果。研究表明:网络空间作为测绘学研究的新对象,为传统测绘学提供了新的思维和理论,网络空间测绘学对于丰富和革新测绘科学理论和技术具有重要意义;发展并运用传统测绘的理论方法和技术手段,有助于网络研究和管理人员更及时、准确地探测网络资源,精确感知网络态势。
Crash可利用性分析方法研究综述
张婧,周安民,刘亮,贾鹏,刘露平
计算机科学. 2018, 45 (5): 5-14.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.002
摘要 ( 105 )   PDF(1417KB) ( 304 )   
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Fuzzing技术是现阶段用于漏洞挖掘的主流技术,目前绝大多数的软件漏洞都是利用该技术发现的。但是Fuzzing技术存在的一个主要问题是其会产生大量的crash样本,如何对这些crash样本进行快速的分析分类,是当前基于Fuzzing技术进行漏洞挖掘工作所面临的主要问题。针对crash可利用性分析的研究,首先,总结了导致程序crash的原因并对其分析技术发展的现状进行了概述;其次,着重分析了当前利用动态污点分析和符号执行等技术进行crash可利用性判定的4种有效分析方法;最后,对比了这4种方法之间的差异,并探讨了crash可利用性分析技术未来的发展方向及趋势。
图像重排序技术的研究进展
赵小艳,刘宏哲,袁家政,杨少鹏
计算机科学. 2018, 45 (5): 15-23.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.003
摘要 ( 101 )   PDF(5804KB) ( 573 )   
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近年来,数字多媒体图像出现了爆炸式的增长,人们在互联网搜索过程中遇到的问题也越来越多,提高图像的搜索效率极具挑战性。图像搜索是图像领域的研究热点,目前已有多种搜索技术在各商业领域得到应用,但搜索的结果并不能完全满足用户的需求,“语义鸿沟”的存在使得搜索结果仍存在一定的噪声。图像重排序为解决此问题提供了很好的帮助,在初始搜索的基础上进行重排序可使搜索结果更加准确和丰富。文中着重介绍图像重排序技术的研究进展,对已有研究方法进行总结和分析,比较各自的优缺点以及近年来突破的主要关键技术;关注最新的研究进展,总结了目前图像重排序的典型数据集以及针对特定领域研究建立的数据集,并对图像重排序领域未来的发展进行了展望。
面向复杂网络的图稀疏算法综述
徐丽丽,董一鸿,潘剑飞,陈华辉
计算机科学. 2018, 45 (5): 24-30.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.004
摘要 ( 163 )   PDF(1549KB) ( 660 )   
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大规模数据下复杂网络的算法分析面临复杂度高的挑战,为此引入图稀疏的思想,在保持原始图性质的情况下以一定的精度在稀疏图上实现了高效的算法分析。图稀疏算法是一种保留顶点、对边稀疏采样的方法。按照相应算法分析所需要的原始图性质,提出图稀疏的边度量方式。文中系统回顾了4种边度量下的图稀疏采样方法:生成图稀疏、边连通图稀疏、聚类图稀疏、边传播性图稀疏,归纳了不同边度量方式下图稀疏的优缺点和适应性,并进一步讨论了动态图流稀疏化的最新研究进展。最后,总结了图稀疏领域有待解决的问题并展望了未来的研究方向。
网络与通信
多目标最优化云工作流调度进化遗传算法
王国豪,李庆华,刘安丰
计算机科学. 2018, 45 (5): 31-37.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.005
摘要 ( 124 )   PDF(6486KB) ( 272 )   
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为了实现云环境中科学工作流调度的执行跨度和执行代价的同步优化,提出了一种多目标最优化进化遗传调度算法MOEGA。该算法以进化遗传为基础,定义了任务与虚拟机映射、虚拟机与主机部署间的编码机制,设计了满足多目标优化的适应度函数。同时,为了满足种群的多样性,在调度方案中引入了交叉与变异操作,并使用启发式方法进行种群初始化。通过4种现实科学工作流的仿真实验,将其与同类型算法进行了性能比较。结果表明,MOEGA算法不仅可以满足工作流截止时间约束,而且在降低任务执行跨度与执行代价的综合性能方面也优于其他算法。
基于模糊神经网络的WSN无线数据收发单元故障诊断
薛善良,杨佩茹,周奚
计算机科学. 2018, 45 (5): 38-43.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.006
摘要 ( 125 )   PDF(2028KB) ( 252 )   
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在一些无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)安全监测系统中,节点长时间传输大量数据,导致无线数据收发单元容易出现功率下降和功率放大器(Power Amplifier,PA)被烧毁的现象,而此类故障的诊断方法一般比较复杂且低效。针对上述问题,在分析WSN单元级故障诊断的基础上,利用无线数据收发单元的电流模型,提出了一种基于模糊神经网络的无线数据收发单元故障诊断方法。首先,根据无线数据收发单元中发射消耗的电流与温度和供电电压的关系,建立电流模型;然后,利用聚类算法确定模糊神经网络模型结构,结合混合学习算法优化模糊规则的前件参数和后件参数;最后,提取训练完的模糊神经网络参数,以建立WSN节点故障诊断模型。实验结果表明,提出的无线数据收发单元故障诊断方法的计算量小,诊断准确度高;与高斯过程回归模型相比,其计算量降低了22.4%,诊断准确度提高了17.5%。
WSN中基于非线性自适应PSO的分簇策略
李童悦,马文平
计算机科学. 2018, 45 (5): 44-48.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.007
摘要 ( 129 )   PDF(1630KB) ( 296 )   
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如何更大程度地延长网络的生命周期是设计无线传感器网络路由协议时需要考虑的重要因素。针对此问题,提出一种新型的基于改进粒子群优化的分簇算法。该算法调整了传统粒子群优化算法的惯性权重系数,能够避免其过早陷入局部最优;同时考虑到能量均衡和传输路径,将转发节点与簇头协作,以减轻簇头的能耗。仿真对比实验表明,改进算法在合理分配节点和平衡簇结构系统方面具有良好的性能。
认知异构网络中基于不完全频谱感知的资源分配算法
庄陵,尹耀虎
计算机科学. 2018, 45 (5): 49-53.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.008
摘要 ( 95 )   PDF(1737KB) ( 157 )   
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针对认知异构网络中的干扰抑制问题,文中研究了如何降低其对宏用户(MU)的干扰并提高系统吞吐量。通过全面分析干扰来源,建立不完全频谱感知下的干扰模型;结合用户拓扑信息,综合考虑总功率约束和干扰约束,以最大化下行链路的吞吐量为准则构建优化问题;然后分析KKT条件,简化优化问题,进而设计出基于不完全频谱感知的分步式资源分配算法。仿真结果及性能分析表明,相比于基于完全频谱感知的资源分配算法,所提算法对MU造成的干扰更小,并且获得了更优的吞吐量性能。
无线传感器网络分布式拓扑图生成模型
苏涛,顾晶晶,黄涛涛
计算机科学. 2018, 45 (5): 54-58.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.009
摘要 ( 112 )   PDF(1620KB) ( 265 )   
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拓扑保留图(Topology Preserving Maps,TPMs)作为实际坐标图的抽象视图,在无线传感器网络的路由、定位和边界节点识别等领域有广阔的应用前景。它可以从虚拟坐标系统中导出网络的拓扑图,且不依赖于任何物理位置信息。然而,在一些具有不规则边界的复杂网络以及使用不充分选择的参考节点来映射网络时,TPMs无法达到理想的效果。为此,设计了一种新的拓扑保留图模型——基于多极值点选择的分布式拓扑图生成算法(Multiple Extreme Node Search-Distributed Topology Preserving Maps,MENS-DTPM),其中包括一种基于极值点选择的参考节点选择方法以及一种基于TPMs的分布式拓扑坐标生成算法。这种模型实现了更有效的参考节点选择,能够更好地反映网络的结构。仿真实验结果表明,MENS-DTPM具有比同类算法更好的性能。
WSN中基于位置预测的地理路由算法
王振朝,侯欢欢,连蕊
计算机科学. 2018, 45 (5): 59-63.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.010
摘要 ( 103 )   PDF(1464KB) ( 161 )   
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为了提高高动态无线传感器网络的通信性能,提出了一种新的地理路由方案(Efficient Geographic Routing Scheme Based on Location Prediction and Energy Saving,LPESGR)。首先,给出了ESGR节能地理路由算法和GPS与RSSI相结合的节点定位及预测算法;然后,在两个算法的基础上提出了一种基于能源高效性的路由实时搜索算法来搜索能源消耗最小的实际路由;最后,提出了一种新的路由空洞解决方案,该方案避免了传统方案中的不足。除此之外,为提高能量利用率,降低路由中断概率,提出了一种新的基于信号传送距离预测结果的功率实时调整方案。仿真结果表明,所提方案可以有效减小网络能耗并提高数据传输成功率。
一种基于ST-RFT算法的数字调制信号识别方法
刘丹,马秀荣,单云龙
计算机科学. 2018, 45 (5): 64-68.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.011
摘要 ( 110 )   PDF(1623KB) ( 230 )   
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将短时拉曼努金傅里叶变换(ST-RFT)应用于数字调制信号识别的研究中,以寻求提高低SNR条件下数字调制信号识别率的新方法。通过归一化ST-RFT谱图计算、特征参量提取以及阈值判别来实现调制信号的识别。针对5种常见的数字调制信号进行仿真分析,结果表明,在SNR=0 dB的信噪比条件下,基于ST-RFT算法的数字调制信号识别方法的平均识别率可以达到90%,比基于谱图时频分析法的识别率提高了10.4%;特别是相比于基于瞬时幅度和瞬时频率的特征方法,4FSK调制信号的识别率可提高9%。基于ST-RFT算法的数字调制信号识别方法能够 在低SNR条件下有效识别数字调制信号,具有良好的工作性能。
流间编码与流内编码相结合的机会路由算法
韩莉,钱焕延
计算机科学. 2018, 45 (5): 69-74.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.012
摘要 ( 90 )   PDF(1831KB) ( 158 )   
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文中提出了一个无线Mesh网络上的、结合流内和流间网络编码的MWS优化结构。在该优化结构中,编码分组的虚队列长度,即“信用度”积压,由信用度分配算法决定,节点根据信用度积压对编码方式进行选择,旨在各个流之间均衡分配资源,实现网络效用的最大化。同时,给出了该优化结构对偶算法的启发式实现MiiCode,该算法不使用确定路径,具有更大的灵活性,也有利于获得更多的流间编码机会。流内网络编码具有的良好本地补偿特性减少了源节点发送补偿分组的数量,降低了网络的整体开销。最后,在OMNET++仿真实验中将MiiCode与基于确定路由的COPE和LOR进行了比较。
路口中继辅助车载自组织网络路由算法
孙海峰,宋丽丽
计算机科学. 2018, 45 (5): 75-78.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.013
摘要 ( 102 )   PDF(1353KB) ( 186 )   
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车载自组织网络具有节点移动速度快、链路拓扑结构变化剧烈等特点,传统的城市道路环境车载自组织网络路由算法在路口经常会遇到局部最大化问题。根据城市道路环境的特点,利用路口的交通信号灯系统提供的空间支撑和供电条件,提出了路口中继辅助路由算法IRAR。该算法通过建立消息在道路上的转发时延统计模型,得到全局最优转发路径,并利用路口中继辅助路由设施解决路口局部最大化问题。另外,针对消息位于路口和道路的不同情况,分别设计路口转发模式和贪婪直路转发模式。最后,通过仿真实验将所设计的算法与典型算法进行对比。实验结果表明,所提出的路由算法实现了较高的投递成功率和较低的投递时延。
RA码交织器的研究与设计
田晓燕,魏娜,范泽铭,张锁良
计算机科学. 2018, 45 (5): 79-82.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.014
摘要 ( 118 )   PDF(1557KB) ( 255 )   
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重复累积码(Repeat Accumulate Code,简称RA码)综合了Turbo码和LDPC码的优点,可以进行线性时间的编码及译码,成为了近年来信道编码技术研究的热点。为了改善重复累积码的性能,对其交织器进行优化设计。在几种常见的交织器的基础上提出了奇偶分组交织器的设计方法,并在AWGN信道下基于BP译码算法完成性能分析。仿真结果表明,奇偶分组交织器优于分组交织器,大大降低了信息序列之间的相关性,同时避免了校验矩阵中两类四环的产生,可以提高信息在信道中传输的可靠性。
无线链路质量突变性感知的机会路由协议
许文浩,沈航,白光伟
计算机科学. 2018, 45 (5): 83-88.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.015
摘要 ( 114 )   PDF(1655KB) ( 246 )   
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现有无线链路空间相关性感知的机会路由度量无法感知链路突变性。针对该问题,提出了能够同时感知无线链路空间相关性和突变性的机会路由测度μETX。在此基础之上,提出了基于μETX的机会路由算法ORALB。ORALB充分利用了无线链路空间的相关性,选择相关性较低的节点作为转发节点集;同时又能感知无线链路突变性,避免了选择传输开销较高的无线链路。仿真结果表明,与其他相关机会路由相比,ORALB可以有效减小数据包的传输开销,提高传输可靠性。
信息安全
基于QEMU的Linux应用异常通信行为分析
敖权,陆慧梅,向勇,曹睿东
计算机科学. 2018, 45 (5): 89-96.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.016
摘要 ( 132 )   PDF(1526KB) ( 317 )   
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文中提出了一种基于QEMU的异常通信行为的半自动分析方法(Socket Analysis based on QEMU,SAQ),该方法能够及时发现Linux中elf格式应用程序的异常通信,预防信息泄露。通过改写QEMU,开发了一款动态跟踪工具QEMU-TRACER,SAQ可利用QEMU-TRACER定位应用程序中的可疑通信函数;通过二进制代码修改,逐一屏蔽可疑通信函数,并通过对比修改前后程序行为的变化来确定和清除异常的网络通信。针对OpenSSH和ProFTPD的测试表明,SAQ能够发现 并成功屏蔽 其中的异常通信行为。
基于短时多源回归算法的P2P平台风险观测方法
刘盼,李华康,孙国梓
计算机科学. 2018, 45 (5): 97-101.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.017
摘要 ( 91 )   PDF(2085KB) ( 224 )   
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P2P网络借贷作为当代互联网金融领域中流行的借贷方式,具有借款金额小、还款周期长短不一的特点,导致传统的年度风险评估方法因时间粒度过粗而容易给 平台投资者造成损失。基于此,提出一种基于短时多源回归算法的网络借贷平台运营风险的动态评估方法。通过动态时间窗对借贷记录进行切分,并以线性回归来量化平台的动态风险指数。实验结果表明,该方法能够及时反映P2P平台的风险宏观运营情况,并向投资者提供平台的动态风险评估和预测指标。
一种面向体域网的数据安全混合传输机制
汪卫星
计算机科学. 2018, 45 (5): 102-107.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.018
摘要 ( 87 )   PDF(1677KB) ( 235 )   
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无线体域网作为一种新型网络,被广泛应用到健康医疗、紧急救护等领域。然而,无线体域网收集到的数据大部分都是与用户个人有关的信息,在实际的应用部署过程中必然会面临严重的敏感隐私数据泄露或者被恶意篡改的风险。为了保证体域网环境下用户数据的隐私安全性,提出了一种数据安全混合传输机制,即基于多环模式的K匿名混合传输算法(AMT-ML),其主要思想是对通信节点进行网络划分,将其分成若干个通信环网络,并将K匿名方案应用到层次模型的感知层与传输层,通过进行多次K匿名处理来保证每一层的用户数据在概率上是相对安全的。实验结果显示,AMT-ML算法的隐私保护性优于基于单环模式的K匿名混合传输算法(AMT-SL),二层网络中多环模式的通信距离也小于单环模式的通信距离。
基于多重信任的协同过滤推荐算法
于阳,于洪涛,黄瑞阳
计算机科学. 2018, 45 (5): 108-115.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.019
摘要 ( 101 )   PDF(2932KB) ( 203 )   
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针对评分数据稀疏性和用户冷启动所导致的协同过滤推荐系统的准确度与覆盖率较低的问题,文中融合显性信任和隐性信任因素,提出了一种基于多重信任的协同过滤推荐算法。首先,依据用户间推荐评分的准确性与可依赖度因子,提出一种改进的均方差(Mean Squared Difference,MSD)信任度量方法,并在此基础上提出基于隐性信任信息的评分模型;其次,以最大信任传播距离为约束,提出一种显性信任信息的关系模型;最后,依据评分相似性与显性信任关系,利用0-1背包组合优化策略选择出目标用户的最优近邻集合,从而进行评分预测。在Epinions数据集上与多种主流算法的对比仿真实验结果表明,该算法通过引入有效评分和显性信任关系,极大地缓解了数据稀疏性和冷启动问题,并且在不牺牲覆盖率的条件下显著提升了推荐准确度。
支持浮点运算的高效并行全同态加密算法
史经启,杨庚,孙彦珺,白双杰,闵兆娥
计算机科学. 2018, 45 (5): 116-122.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.020
摘要 ( 148 )   PDF(1420KB) ( 320 )   
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云计算的快速发展在给人们带来便利的同时,其 隐私安全问题也备受关注。结合全同态加密算法,实现直接对密文的运算,是解决隐私安全问题的一种可行方案。但目前大多同态算法支持的数据类型有限,难以有效应用于实际环境。鉴于此,提出一种支持浮点运算的全同态加密算法,以及基于Spark环境的并行算法,并分析了算法的安全性和实际性能。实验结果表明,基于Spark的并行浮点数全同态加密算法支持整数和浮点同态运算,在4节点16核心的集群中 能够达到3.9的整体加速比,能有效减少数据加密和密文运算的时间,满足云计算环境中对大规模浮点数据进行高效同态加密的需求。
支持结果排序的安全密文检索方法研究
姚寒冰,邢娜娜,周俊伟,李勇华
计算机科学. 2018, 45 (5): 123-130.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.021
摘要 ( 196 )   PDF(3251KB) ( 286 )   
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越来越多的企业和个人用户将数据部署到低成本、高质量的云存储中。为了保护敏感数据,用户在部署前会对其进行加密处理,但海量的加密数据给检索工作带来很大挑战。文中将传统的倒排索引结构改造成密文倒排索引,并在密文倒排索引上构建计数布隆过滤器,进而提出了基于计数布隆过滤器的密文安全索引(SICBF),其在保证隐私安全的前提下实现了对密文的快速检索。为减少SICBF索引中的数据冗余,设计了计数布隆过滤器的剪枝算法。为保护密文倒排索引中相关分的隐私安全,采用一对多保序加密机制(OPME)对相关分进行加密,并在密文相关分上对检索结果直接进行排序,将最相关检索结果top-k返回给授权用户。安全分析表明, 不同于原始数据分布,OPME算法加密后的相关分分布隐藏了数据的峰值,能防止针对相关分的统计攻击。实验结果表明,SICBF的检索效率高,计算量小,适用于海量加密数据文件的快速安全检索。
MACSPMD:基于恶意API调用序列模式挖掘的恶意代码检测
荣俸萍,方勇,左政,刘亮
计算机科学. 2018, 45 (5): 131-138.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.022
摘要 ( 144 )   PDF(1663KB) ( 682 )   
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基于动态分析的恶意代码检测方法由于能有效对抗恶意代码的多态和代码混淆技术,而且可以检测新的未知恶意代码等,因此得到了研究者的青睐。在这种情况下,恶意代码的编写者通过在恶意代码中嵌入大量反检测功能来逃避现有恶意代码动态检测方法的检测。针对该问题,提出了基于恶意API调用序列模式挖掘的恶意代码检测方法MACSPMD。首先,使用真机模拟恶意代码的实际运行环境来获取文件的动态API调用序列;其次,引入面向目标关联挖掘的概念,以挖掘出能够代表潜在恶意行为模式的恶意API调用序列模式;最后,将挖掘到的恶意API调用序列模式作为异常行为特征进行恶意代码的检测。基于真实数据集的实验结果表明,MACSPMD对未知和逃避型恶意代码进行检测的准确率分别达到了94.55%和97.73%,比其他基于API调用数据的恶意代码检测方法 的准确率分别提高了2.47%和2.66%,且挖掘过程消耗的时间更少。因此,MACSPMD能有效检测包括逃避型在内的已知和未知恶意代码。
基于安全比较码的云环境隐私保护排序方法
任晖,戴华,杨庚
计算机科学. 2018, 45 (5): 139-142.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.023
摘要 ( 92 )   PDF(1458KB) ( 207 )   
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基于云计算的外包服务模式因节省计算、存储等资源配置和维护成本 而被越来越多的公司和个人所使用。然而,资源外包模式也使得数据拥有者失去对其数据的直接控制,敏感数据的隐私保护问题日益凸显。排序是计算机中常用的一种操作,数据加密是云环境中常用的隐私保护策略。如何在不泄露明文信息的前提下实现基于密文的隐私保护排序,是一个难点问题。文中提出面向云环境的基于安全比较码的隐私保护排序方法。通过引入0-1编码和HMAC来构造安全比较码机制;数据所有者对其敏感数据进行加密和编码预处理,将生成的密文和安全比较码外包存储至云服务端;此时云服务器即可利用安全比较码实现无需明文数值参与的密文数据排序,从而实现针对数据拥有者外包数据的隐私保护排序。实验结果表明,隐私保护排序方法在时间和空间上均优于现有同类方法。
基于查询概率的假位置选择算法
吴忠忠,吕鑫,李鑫
计算机科学. 2018, 45 (5): 143-146.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.024
摘要 ( 94 )   PDF(1751KB) ( 139 )   
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位置服务(Location-based Service,LBS)已经成为日常生活的重要组成部分。用户在享受位置服务带来的巨大便利的同时,也面临着巨大的隐私泄露风险。针对传统的位置隐私保护中K-匿名机制没有考虑到攻击者具有背景知识或者边信息的问题,提出了一种改进的假位置选择算法来保护位置隐私。该方法首先对样本空间进行网格划分,并基于历史查询数据计算出每个位置单元的查询概率;再结合历史查询概率为用户寻找(K-1)个假位置,使得这(K-1)个假位置的历史查询概率与用户所在位置的历史查询概率尽量相同,并且使这K个位置尽量 分散。实验结果证明了该算法在位置隐私保护方面的有效性。
软件与数据库技术
一种带租户演化容忍度的SaaS服务演化一致性判定方法
王晓芳,谢仲文,李彤,成蕾,郑交交,刘晓芳
计算机科学. 2018, 45 (5): 147-155.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.025
摘要 ( 100 )   PDF(1991KB) ( 168 )   
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随着云技术的不断发展与成熟,软件即服务(SaaS)模式成为未来软件应用发展的主要趋势。在多元开放的网络生态环境中,SaaS服务若要有效应对用户需求及外部变化,就须具备演化能力。演化一致性 是指服务在演化后能保有原基础及与其他服务正常交互的能力。目前对演化一致性的判定多偏向于定性分析,且往往忽略了租户的感受,没有既定的显式标准对一致性进行定量度量并判定。针对此问题,从SaaS多租户单实例的应用模式出发,分层次细粒度地建立服务实例描述模型,引入一致性度量值来表示定量计算的结果,充分考虑租户的演化要求,提出一种带租户演化容忍度的判定方法,细粒度地判定演化一致性。最后,结合SaaS应用案例,采用所提方法对演化一致性进行分析判定,实际应用的反馈情况验证了该方法的可行性和有效性。
一种分布式缓存系统的关键技术及应用
屠要峰,刘辉,张国良,刘春
计算机科学. 2018, 45 (5): 156-162.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.026
摘要 ( 130 )   PDF(5398KB) ( 228 )   
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分布式缓存作为处理海量数据的关键技术方案,近年来被广泛关注和应用。通过分析业界分布式缓存的现状和缺陷,提出了一种分布式缓存系统架构。在此基础上,深入阐述了其关键技术原理,研发并实现了新一代的分布式缓存系统DCACHE。最后,在融合通信(RCS)业务应用中对DCACHE进行了分析和验证。
一种基于中间件的异构数据库融合访问方法及系统
潘明明,李丁丁,汤庸,刘海
计算机科学. 2018, 45 (5): 163-167.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.027
摘要 ( 118 )   PDF(1516KB) ( 878 )   
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在大数据时代,信息化数据呈爆炸式增长,传统关系型数据库和新兴的NoSQL数据库都难以全面且高效地面对这些挑战。因此,提出一种基于中间件的异构数据库访问方法(MingleDB),以结合NoSQL和传统关系型数据库的优点。MingleDB透明融合了NoSQL数据库和传统数据库的主要运行逻辑,同时又能够根据当前用户请求的读写特征,自动选取合适的处理路径以避免二者的不足;它还支持轻量级的事务处理框架,该框架按需实施以保证异构数据库数据的最终一致性和完整性。将MingleDB分别与MongoDB,MySQL数据库进行读写性能对比,实验证明了MingleDB方法的正确性和合理性。同时将MingleDB部署在实际的社交网络系统中进行实际验证,结果亦证明了其实用性和可移植性。
人工智能
基于情感倾向性分析的微博意见领袖识别模型
陈志雄,王时绘,高榕
计算机科学. 2018, 45 (5): 168-175.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.028
摘要 ( 62 )   PDF(2410KB) ( 236 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
当前,微博意见领袖识别的研究方法纷繁多样,常见的方法有:对用户的个性化特征进行综合分析的方法和基于社交网络结构的分析方法。这些方法大多只考虑了用户的特征,未考虑用户之间的互动行为,或者未考虑 微博文本的情感因素。为此,提出了一种基于微博情感分析的微博意见领袖识别方法。首先,在基于合成情感词典的词频统计结果的基础上,利用支持向量机对微博博文进行情感分析;然后,将变异系数法用于微博属性权重的计算,以体现微博的影响力;最后,利用改进的PageRank算法在微博用户转发关系网络中预测用户影响力的扩散过程,计算用户最终影响力的大小。在新浪微博数据集上通过实验评测该方法的性能,结果表明该方法能够有效提高识别性能。
P-数据模型与数据的智能获取
徐凤生,于秀清,史开泉
计算机科学. 2018, 45 (5): 176-179.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.029
摘要 ( 64 )   PDF(1215KB) ( 173 )   
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文中首次提出具有动态特征的P-数据(Packet data)模型。P-数据模型通过改进P-集合(Packet sets)模型而得到,其由内P-数据(internal Packet data)与外P-数据(outer Packet data)共同构成。给出了P-数据模型与模型结构,得到了P-数据模型与它的属性合取范式扩展-萎缩生成定理,进而得到了P-数据推理(Packet data reasoning)模型与数据的智能获取定理;最后利用这些概念和结果,给出内P-数据智能获取与风险数据估计的应用。
基于shapelets学习的多元时间序列分类
赵慧赟,潘志松
计算机科学. 2018, 45 (5): 180-184.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.030
摘要 ( 242 )   PDF(2661KB) ( 350 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
多元时间序列广泛存在于日常生活中的各个领域,多元时间序列分类是从时间序列数据中获取信息的基本方法。目前,时间序列分类研究面临着相似性度量方法特殊、原始数据维度高等问题,现有的多元时间序列分类方法的分类性能仍有待提高。文中提出一种基于shapelets学习的多元时间序列分类方法。首先,提出了新的正则化最小二乘损失学习框架下的shapelets学习方法,在此基础上采用基于shapelets的一元时间序列分类方法对多元时间序列的每维一元数据进行分类,随后由各维上的分类结果投票决定多元时间序列的最终分类结果。实验证明,所提方法在多元时间序列分类问题中能够取得较高的分类精度。
基于生存分析的GPS轨迹缺失规律挖掘
郑剑炜,顾晶晶,庄毅
计算机科学. 2018, 45 (5): 185-189.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.031
摘要 ( 104 )   PDF(3202KB) ( 256 )   
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近年来,智能交通系统(Intelligent Transportation Systems,ITS)已成为提高交通系统性能和增强出行安全性的有效方式。但随着系统数据量的增加,数据缺失问题日益严重,其中由于车载GPS信号丢失导致的轨迹数据缺失是主要的研究问题之一。引起GPS轨迹缺失的原因的多样性造成数据补全工作困难,且至今很少有关于轨迹缺失规律的研究。针对GPS信号丢失原因多样化的问题,基于大量真实数据,首次将生存分析应用于数据缺失领域,提出了基于生存分析的GPS轨迹缺失规律挖掘模型(Survival Analysis-Missing Trajectory Pattern Mining,SA-MTPM)。首先通过生存函数描述信号丢失时长与丢失原因的关系,然后利用Cox回归模型分析信号丢失的关键因素。使用上海市强生出租车公司一个月内13666辆车的数据进行实验,结果表明GPS轨迹缺失存在一定规律,据此可以方便地对信号丢失事件进行识别分类,为进一步对大数据进行研究提供了参考。
基于用户评分差异性和相关性的协同过滤推荐算法
王劲松,蔡朝晖,李永凯,刘树波
计算机科学. 2018, 45 (5): 190-195.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.032
摘要 ( 84 )   PDF(1824KB) ( 167 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
传统的协同过滤相似性度量方法主要考虑用户评分之间的相似性,缺少对评分差异性的考虑。文中 将用户评分关系分为差异部分和相关部分,提出了一种基于用户评分差异性和相关性的相似性度量方法。该方法在非极其稀疏数据集下有较好的推荐效果。针对该方法在稀疏数据集下存在推荐不准确的问题,采用预填充方法对其进行改进。实验表明,该方法在预填充后的推荐精度得到明显提高。
基于堆和邻域共存信息的KNN相似图算法
王颖,杨余旺
计算机科学. 2018, 45 (5): 196-200.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.033
摘要 ( 103 )   PDF(6723KB) ( 336 )   
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在谱聚类算法中,相似图的构造至关重要,对整个算法的聚类结果和运行效率都有着巨大影响。为了加快谱聚类的运算速度和通过近邻截断提高其性能,通常选择K近邻(KNN)方法来构造稀疏的相似图,而K近邻图对离群点非常敏感,这种噪声边会严重影响聚类算法的性能。文中提出了一种新的高效稀疏亲和图构造方法HCKNN,其中基于堆的K近邻搜索比基于排序的近邻选择在效率方面提升了log(n),基于邻域共存累计的阈值化来进行邻域约减不仅能够去除噪声边以提高聚类性能,还能进一步稀疏化相似矩阵,从而加速谱聚类中的特征分解。
一种基于自适应选择策略的改进型MOEA/D算法
耿焕同,丁洋洋,周利发,韩伟民
计算机科学. 2018, 45 (5): 201-207.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.034
摘要 ( 81 )   PDF(5045KB) ( 249 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
针对MOEA/D单纯使用邻域更新作为选择策略而造成的个体解的重复更新、缺乏全局适配性等问题,提出了一种兼及全局替换和局部更新策略的新算法,即基于自适应选择策略的改进型MOEA/D(MOEA/D-AS)。算法首先设计了一种新的基于最佳二分图匹配的选择策略(KMS),利用子问题和个体解的匹配关系,从全局角度实现精英个体集的最优选择;然后利用种群的进化信息构造一种匹配紊乱判断机制;最后利用紊乱判断机制,在综合分析邻域更新策略和KMS各自优势的基础上,使算法自适应地选择最合适的选择策略,以提高鲁棒性和优化效率。选取LZ09,DTLZ,CEC09等作为标准测试函数,将改进后的算法MOEA/D-AS与经典MOEA/D系列算法进行对比实验,并以Spread和IGD为性能评估指标。实验结果表明新算法具有更好的收敛性和分布性,验证了自适应选择策略能够有效地指导精英解的选择过程。
基于异维变异的差分混合粒子群算法
李俊,罗阳坤,李波,李乔木
计算机科学. 2018, 45 (5): 208-214.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.035
摘要 ( 92 )   PDF(1452KB) ( 205 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
针对粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)算法和差分进化(Differential Evolution,DE)算法存在容易陷入局部极值、进化后期收敛速度慢和收敛精度低的局限性,提出了一种基于异维变异的差分混合粒子群(UDEPSO)算法。首先,为了提高群体多样性,使用熵度量初始化粒子;其次,在粒子迭代的过程中,根据粒子的分布特点,引入异维变异学习策略和维度因子以引导粒子及时跳出局部极值达到最优解;最后,将所提算法在10个典型的测试函数上进行了仿真,其在9个测试函数的收敛精度和标准差上取得了显著的效果,远优于PSO算法、DEPSO算法以及CDEPSO算法。实验结果表明,UDEPSO算法在优化收敛精度和效率上具有较强的优势。
基于模糊软集的三I推理方法的性质
薛彬彬,秦克云
计算机科学. 2018, 45 (5): 215-219.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.036
摘要 ( 75 )   PDF(1254KB) ( 148 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
文中讨论了基于模糊软集的三I推理方法的还原性和连续性。针对左连续t模诱导的模糊蕴涵算子,给出了FSMP三I推理方法满足还原性的条件,并证明了对于Lukasiewicz模糊蕴涵算子、Gdel模糊蕴涵算子和R0模糊蕴涵算子,FSMP三I推理方法具有连续性。
一种基于混合二叉树结构的多类支持向量机分类算法
冷强奎,刘福德,秦玉平
计算机科学. 2018, 45 (5): 220-223.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.037
摘要 ( 81 )   PDF(2867KB) ( 235 )   
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为提高多类支持向量机的分类效率,提出了一种基于混合二叉树结构的多类支持向量机分类算法。该混合二叉树中的每个内部结点对应一个分割超平面,该超平面通过计算两个距离最远的类的质心而获得,即该超平面为连接两质心线段的垂直平分线。每个终端结点(即决策结点)对应一个支持向量机,它的训练集不再是质心而是两类(组)样本集。该分类模型通常是超平面和支持向量机的混合结构,其中超平面实现训练早期的近似划分,以提升分类速度;而支持向量机完成最终的精确分类,以保证分类精度。实验结果表明,相比于经典的多类支持向量机方法,该算法在保证分类精度的前提下,能够有效缩短计算时间,提升分类效率。
一种新的学习记忆模型的研究
吴小景,石振国,程显毅
计算机科学. 2018, 45 (5): 224-227.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.038
摘要 ( 88 )   PDF(1271KB) ( 201 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
基于传统的认知心理学的AS模型,提出了一种新的学习记忆模型。该模型基于AS的记忆原理,结合大脑皮层的记忆机制来细化记忆的过程,进而提出针对该模型的学习记忆算法。实验结果表明,该算法的性能良好,其机制符合人脑思维,实用、有效且可行。
图形图像与模式识别
基于视觉约束能量最小化的特征点匹配算法
刘朝霞,邵峰,景雨,祁瑞华
计算机科学. 2018, 45 (5): 228-231.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.039
摘要 ( 76 )   PDF(3571KB) ( 216 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
为了解决海上目标航空遥感图像重复特征较多导致的匹配不一致问题,并简化匹配过程,文中提出了基于SIFT视觉约束能量最小化的匹配算法(CEM-SIFT)。该算法将约束能量最小化模型应用于特征点的匹配,通过构造有限脉冲响应线性滤波器,采用视觉信息计算其能量值,使得待匹配的点集经过滤波之后的平均输出能量在一定约束下达到最小值,最终实现含重复信息的特征精确匹配。采用10组航空遥感海冰图像对算法进行测试,结果表明,相对于采用SIFT欧氏距离(ED-SIFT),在匹配重复特征比较多、点集规模比较大的图像时,CEM-SIFT算法的匹配精度更高,能够达到100%。
双通道Faster R-CNN在RGB-D手部检测中的应用
刘壮,柴秀娟,陈熙霖
计算机科学. 2018, 45 (5): 232-237.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.040
摘要 ( 94 )   PDF(3299KB) ( 193 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
在人机交互、手语识别等大量与人手有关的视觉任务中,手部检测是极为重要的一个预处理阶段。随着RGB-D数据采集设备的发展,额外提供的深度数据能够与传统使用的彩色数据互相补充以提供更强的特征表达。此外,传统的检测方法由于使用肤色、HOG等手工设计的特征,不能对手部进行很好的表达。而基于深度学习的检测方法通过从数据中自动学习有效的特征避免了这个问题。为了结合RGB-D数据和深度学习技术的优点,提出了一种融合彩色和深度数据的双通道 Faster R-CNN检测框架。该方法在原有Faster R-CNN检测框架的基础上,增加了Depth通道信息,并在特征层面上将其与RGB通道信息进行融合。实验结果表明,所提方法在性能上比仅采用RGB或在数据层面上融合的Faster R-CNN框架有明显优势。因此,该方法能有效融合来自彩色和深度通道的数据,以提升手部检测性能。
局部球面规范化嵌入:PCANet的一种改进方案
李小薪,吴克宋,齐盼盼,周旋,刘志勇
计算机科学. 2018, 45 (5): 238-242.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.041
摘要 ( 94 )   PDF(8213KB) ( 200 )   
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当人脸图像中存在较大比例的光照变化或遮挡时,PCANet所采用的局部零均值预处理以及PCA滤波器对噪声的过滤作用将导致所生成的特征图的整体分布主要集中在0附近,在一定程度上丧失了冗余性。为了提升PCANet对抗噪声的能力,提出了局部球面规范化方法,并将其嵌入PCANet的卷积层,从而拓展了PCANet特征的丰富性。在UMBDB和AR库上的实验表明,改进后的PCANet具有更好的冗余性、鲁棒性和识别性能。一个重要的发现在于:特征的冗余性需要在噪声滤除的过程中逐步提升,直接对输入图像施加局部球面规范化可能会导致不稳定的识别性能。
拟合精度引导的扩散加权图像配准
张文华,张明慧,郭义昊,卢振泰,刘颖
计算机科学. 2018, 45 (5): 243-249.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.042
摘要 ( 104 )   PDF(7099KB) ( 251 )   
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扩散加权图像的量化分析在临床诊断上有着广泛应用,而图像采集时病人呼吸、心脏运动导致的不同b值图像间的偏差对诊断结果有着重要影响,因此配准是精确量化估计的前提条件。由于由于不同b值的扩散加权图像中的信号衰减程度不同且同一b值图像内存在灰度不均匀性,因此使用传统的配准算法会导致在将不同b值图像配准到b0图像的过程中产生较大的偏移,尤其是在高b值的图像上。文中提出了拟合精度引导自由形变(Free -Form Deformation,FFD)模型的新方法,实现了多b值扩散加权图像的精确配准。所提方法应用体素不相干运动(Intra-Voxel Incoherent Motion,IVIM)模型对图像进行参数拟合从而得到拟合精度,并使用拟合精度构造的权重矩阵对图像中的不同位置自适应地加权自由形变的变形步长以得到最优的变形场。5组不同b值序列图像上的实验结果表明,所提方法提高了扩散加权图像的配准效果,且经过配准后获得了更加精确的IVIM模型参数。
基于难负样本挖掘的改进Faster RCNN训练方法
艾拓,梁亚玲,杜明辉
计算机科学. 2018, 45 (5): 250-254.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.043
摘要 ( 215 )   PDF(3583KB) ( 291 )   
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目标检测方法甚高速卷积神经网络(Faster Region-based Convolutional Neural Network,Faster RCNN)在训练过程中存在负样本远多于正样本的问题,即数据集不平衡问题。针对该问题,提出了一个综合定位误差和分类误差的判别函数用于判别难正样本,基于该函数和难负样本挖掘提出了改进的自助采样法,并提出了基于该自助采样的 “五步训练法”用于训练Faster RCNN。与传统的Faster RCNN训练方法相比,五步法加强了对难样本的学习,提高了网络泛化能力,减少了误判;训练出的模型在Pascal VOC 2007数据集上测试的平均正确率均值(mean Average Precision,mAP)提高了2.4%,在FDDB(Face Detection Data Set and Benchmark)相同检出率下误检率降低了3.2%,且边框拟合度更高。
基于结构稀疏度和块差异度的目标移除图像修复
张雷,康宝生
计算机科学. 2018, 45 (5): 255-259.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.044
摘要 ( 99 )   PDF(3241KB) ( 158 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
针对目标移除修复方法中存在的修复顺序不合理以及错误匹配问题,提出一种基于结构稀疏度和块差异度的图像修复方法。首先,在优先权中增加块的结构稀疏度计算,使优先权不仅依赖于目标块的几何特征,而且可以反映其邻域特征,提高了对目标块所处区域特征的辨识度,从而使修复顺序更加合理。其次,定义目标块与样本块之间的差异度,并在此基础上定义新的匹配规则,不仅对已存在像素之间的相似程度进行衡量,而且对已存在像素与填充像素之间的差异程度进行衡量,从而有效防止错误匹配以及错误累积。实验结果表明,该方法可以有效提高图像的修复效果,使修复图像更加符合视觉一致性要求。
基于血管内超声图像的心血管动脉粥样硬化斑块组织自动定征的研究
黄志杰,王伊侬,王青
计算机科学. 2018, 45 (5): 260-265.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.045
摘要 ( 106 )   PDF(5000KB) ( 450 )   
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为了获取患者心血管内斑块特征的准确信息,并辅助临床医生对动脉粥样硬化区域进行判断和识别,文中进行了基于血管内超声(IVUS)图像的心血管粥样硬化斑块组织自动定征的研究。本研究收集了10个心血管疾病患者的IVUS图像,共207块斑块样本。首先,确定滑动邻域块的尺寸,令其中心像素遍历斑块区域,遍历过程中计算每个滑动邻域块的灰度均值和熵,并沿4个方向运用灰度共生矩阵法求出共生矩阵的10个局部特征;然后,对IVUS图像进行Gabor滤波和局部二值模式(LBP)处理,获得了更多的图像纹理特征;最后,通过线性分类器Liblinear、随机森林分类器(Random Forests)和调和最小值-广义学习向量量化分类器(H2M-GLVQ)对降维后的特征数据进行分类判决。将医生人工标记的结果作为金标准,自动定征的实验结果表明,随机森林和H2M-GLVQ分类器总体上对斑块组织的识别准确率均达到80%以上,其中随机森林分类器识别纤维化、脂质和钙化样本斑块的平均识别准确率分别为89.04%,80.23%和73.77%。
基于重新检测过程的三维细化算法的改进
洪汉玉,马尔威,黄丽坤
计算机科学. 2018, 45 (5): 266-272.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.046
摘要 ( 80 )   PDF(9057KB) ( 152 )   
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现有的基于简单点判断的三维细化算法不能保证提取骨架的连续性,容易产生断裂。针对该问题,提出了一组各向同性模板,该模板能够使得算法具有90°旋转不变性;在此基础上,进一步提出了一种新的重新检测的方法,通过判断被删除的目标点的26邻域的连通性,来决定该目标点是否应该被还原,从而逐点检测3D物体的连通性,达到 保持整体连通性的目的。该方法可以应用于大多数基于模板的三维细化算法,能够修复断裂,保证其拓扑结构,避免产生空洞;同时,与同类算法相比,本算法由于利用了各向同性模板,在物体旋转的情况下亦能得到最佳的细化结果。
基于RPCA的图像模糊边缘检测算法
李姗姗,陈莉,张永新,袁娅婷
计算机科学. 2018, 45 (5): 273-279.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.047
摘要 ( 109 )   PDF(14132KB) ( 276 )   
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针对传统边缘检测方法未能在抗噪性能与边缘检测精度之间取得较好的权衡的问题,利用鲁棒主成分分析模型良好的矩阵恢复能力与图像模糊边缘检测算法较佳的边缘检测性能,提出一种基于RPCA的图像模糊边缘检测算法,将图像的边缘检测问题转化为图像主成分的边缘检测问题。该算法对含噪图像进行RPCA分解,得到对应的稀疏图像和低秩图像,再用一种基于阈值的隶属函数将低秩图像转化至等效的模糊特征平面,并在该特征平面上进行模糊增强运算,最后进行空域转化及边缘提取等操作得到最终的边缘图像。实验结果表明,该算法提高了边缘定位的精度,对不同类型、不同强度的噪声均具有较好的抑制能力,适用于对实时性要求不高的图像处理。
基于深度卷积神经网络的车型识别
石磊,王亚敏,曹仰杰,卫琳
计算机科学. 2018, 45 (5): 280-284.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.048
摘要 ( 111 )   PDF(1505KB) ( 259 )   
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传统的基于卷积神经网络的车型识别算法存在识别相似车型的准确率不高,以及在网络训练时只能使用图像的灰度图从而丢失了图像的颜色信息等缺陷。对此,提出一种基于深度卷积神经网络(Deep Convolution Neural Network,DCNN)的提取图像特征的方法,运用深度卷积神经网络对背景较复杂的车型进行网络训练,以达到识别车型的目的。文中采用先进的深度学习框架Caffe,基于AlexNet结构提出了深度卷积神经网络的模型,分别对车型的图像进行训练,并与传统CNN算法进行比较。实验结果显示,DCNN网络模型的准确率达到了96.9%,比其他算法的准确率更高。
基于引导滤波改进的暗原色去雾算法
崔倩男,田小平,吴成茂
计算机科学. 2018, 45 (5): 285-290.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.049
摘要 ( 96 )   PDF(6357KB) ( 279 )   
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针对雾天条件下户外图像存在清晰度降低和色彩偏移的现象,提出一种基于引导滤波改进的暗原色去雾算法。首先,采用暗原色先验理论估计出粗透射率,通过灰度的引导图像对粗透射率进行引导滤波的细化处理;然后,对图像中暗原色失效的区域进行判定,利用调整因子对该区域的透射率进行修正;最后,通过大气散射模型获得复原图像,并对HSI颜色空间进行亮度均衡化,使复原图像得到增强。实验结果表明,该算法能复原出细节突出、色彩自然的图像,具有较高的运算效率。
交叉与前沿
基于历史模拟法的风险价值算法在GPU上的实现和优化
张劼,文敏华,林新华,孟德龙,陆豪
计算机科学. 2018, 45 (5): 291-294.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.050
摘要 ( 119 )   PDF(1853KB) ( 279 )   
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风险价值(Value at Risk,VaR)是风险管理的基本工具,可对现有头寸的下行风险提供量化衡量方法。基于历史模拟法的VaR(Historical VaR)是最流行的计算方法之一,被广泛应用于世界各大金融机构。对金融产品进行实时或准实时的VaR计算,对于及时规避金融风险具有重要意义。由于金融产品日益复杂,产品数量持续增长,现有CPU计算平台上的计算能力已经难以满足VaR的性能需求。为解决这一问题, 在GPU上使用CUDA 对Historical VaR的计算代码进行了实现和优化。通过改进排序算法、基于Multi-stream 隐藏通讯时间、解耦数据依赖并实现细粒度并行等优化方法,CUDA版本的VaR计算性能比优化后的CPU单核性能提升了42.6倍,为快速计算超大数量债券的VaR提供了有效的解决方案。以上优化方法也可以为金融领域内其他算法的GPU化提供思路。
基于云计算的大数据服务资源评价方法
阳小兰,钱程,朱福喜
计算机科学. 2018, 45 (5): 295-299.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.051
摘要 ( 93 )   PDF(1979KB) ( 254 )   
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随着大数据服务领域引入云计算技术,需要调动的云服务资源增多且其拓扑结构变得复杂,因此传统基于服务质量(QoS)的加权评价方法无法动态地评价云计算服务资源的有效性和准确性。针对此问题,文中提出了一种基于博弈优化调度的筛选加权评价方法。此方法引入了用户的体验质量(QoE)评价指标,充分考虑了动态调度的业务和时延特性,通过多个指标的博弈,得到加权评价的参数的纳什均衡点。仿真实验结果表明,所提评估方法能够准确地评价云计算服务资源调度的有效性和准确性,并且适合大数据服务业务的拓展。
一种改进的形态-小波阈值降噪方法
杨正益,刘博文,任山,衡柟男
计算机科学. 2018, 45 (5): 300-302.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.052
摘要 ( 84 )   PDF(1894KB) ( 250 )   
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现场采集的旋转机械振动信号中一般存在强脉冲干扰和白噪声,小波阈值滤波对白噪声的滤波效果好,但对脉冲干扰的滤除效果不佳,而形态滤波虽然可以有效地剔除脉冲干扰,但不易滤除白噪声。针对这些问题,提出了一种基于形态滤波和改进的小波阈值滤波相结合的综合滤波方法。该滤波方法结合了两种滤波方法的优点,能够同时有效地滤除旋转机械振动信号中的脉冲干扰和白噪声。通过仿真信号和现场采集的转子振动信号进行了实验验证,结果表明,形态滤波与改进的小波阈值滤波相结合的滤波方法很好地滤除了转子振动信号中的噪声成分,进而提取出淹没在噪声中的转子振动信号。
基于索引偏移的MapReduce聚类负载均衡策略
周华平,刘光宗,张贝贝
计算机科学. 2018, 45 (5): 303-309.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.053
摘要 ( 109 )   PDF(2657KB) ( 324 )   
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MapReduce作为一种分布式编程模型,被广泛应用于大规模和高维度数据集的处理中。其采用原始Hash函数 划分 数据,当数据分布不均匀时,常会出现数据倾斜的问题。基于MapReduce的聚类算法,需要多次迭代且不清楚各阶段Reduce的输入数据分布,因此现有的解决数据倾斜的方法并不适用。为解决数据划分的不均衡问题,提出一种当存在数据倾斜时更改剩余分区索引的策略。该方法在Map运行的过程中统计将要分给各reducer的数据量,由JobTrackcr监控全局的分区信息并根据数据倾斜模型动态修改原分区函数;在接下来的分区过程中,Partitioner把即将导致倾斜的分区索引到其余负载较轻的reducer上,使各节点的负载达到均衡。基于Zipf分布数据集和真实数据集,将所提算法与现有的解决数据倾斜的方法进行对比,结果证明,所提策略解决了MapReduce聚类中的数据倾斜问题,且在稳定性与执行时间上优于Hash和基于采样的动态分区法。
风扰条件下四旋翼无人机智能控制算法的设计与仿真
肖长诗,毛贻汉,元海文,文元桥
计算机科学. 2018, 45 (5): 310-316.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.054
摘要 ( 111 )   PDF(4710KB) ( 583 )   
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为提高四旋翼无人机在风扰条件下的抗扰能力和控制精度,提出一种利用遗传算法优化模糊控制器规则以提高控制器性能的方法。首先,对自然条件下风速的变化特性进行分析,建立相应的数学模型,并将其作为环境噪声引入系统。在四旋翼无人机动力学模型的基础上,设计模糊PID控制器对其进行控制。同时,对模糊控制器中的模糊子集进行基因编码,设计改进型遗传算法来实现对模糊规则的再整定与优化。在Matlab/Simulink仿真环境下的实验结果表明,该算法有效地提高了四旋翼无人机在面对复杂干扰时的抗扰能力和控制精度。
基于状态转移图的虚拟集群节点可用性分析
车建华,任守纲,余勇,徐焕良
计算机科学. 2018, 45 (5): 317-321.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.05.055
摘要 ( 74 )   PDF(1721KB) ( 170 )   
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针对虚拟集群节点的可用性评价,提出了一种基于状态转移图的虚拟集群节点可用性模型。首先,通过分析虚拟集群节点的部署方式和运行过程,确立了虚拟集群节点的5种生命周期状态,并阐明了5种生命周期状态之间的转移关系;然后,对于无备用节点和有备用节点两种情况下的虚拟集群节点,分别给出了相应的状态转移图,并建立了一系列的可用性模型。根据实际虚拟集群系统的运行日志,设定所提出的虚拟集群节点可用性模型的参数值,然后进行了多次数值模拟实验。实验结果表明,所提出的虚拟集群节点可用性模型的分析结果与实际可用性水平一致,能够正确地反映虚拟集群节点的可用性规律。