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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2020年第6A期, 刊出日期:2020-06-14
  
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计算机科学. 2020, 47 (6A): 0-0. 
摘要 ( 111 )   PDF(431KB) ( 403 )   
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人工智能
基于熵值模糊层次分析法的科技战略评价
刘子琦, 郭炳晖, 程臻, 杨小博, 殷子樵
计算机科学. 2020, 47 (6A): 1-5.  doi:10.11896/JsJkx.190700078
摘要 ( 146 )   PDF(1828KB) ( 942 )   
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评价体系的科学性直接关系到对被评价对象优劣的认识程度,将科学方法应用于评价体系的构建具有重大意义。针对传统的模糊层次分析法(Fuzzy Analytic Hierarchy Process,FAHP)依靠专家对指标的评判结果和人工给定专家系数计算指标权重存在较强的主观因素从而导致结果不准确的问题,提出了熵值模糊层次分析法。该方法将熵值法和FAHP结合,首先分析专家调查结果得到判断矩阵,进一步将模糊层次分析法中基于专家系数计算指标权重改为利用熵值法对判断矩阵计算得到指标权重,最终利用模糊评价法得到面向对象策略的评价分数。为了检验该算法的客观性及有效性,以国防科技战略事前有效性指标为研究对象,将《2016中国的航天》白皮书作为评估对象进行实例验证。结果表明,熵值法优化权重之后的评分有较大提升,说明熵值法与模糊层次分析法的结合是有效的。
基于主次关系特征的自动文摘方法
张迎, 张宜飞, 王中卿, 王红玲
计算机科学. 2020, 47 (6A): 6-11.  doi:10.11896/JsJkx.191000007
摘要 ( 152 )   PDF(2075KB) ( 416 )   
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自动文摘研究是指通过自然语言处理技术对原始文本进行压缩、提炼,在保留文档核心思想的同时为用户提供简明扼要的文字描述。传统的自动文摘方法通常只考虑字、词、句子等浅层的文本语义信息,而忽略了深层的主次关系等篇章结构信息对抽取文档核心句子的指导作用。对此,提出一种基于主次关系特征的自动文摘方法。该方法基于长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络构建了基于主次关系特征的单文档抽取式摘要模型,通过双向LSTM神经网络模型对句子信息和主次关系信息进行信息增强和语义编码,并利用单向LSTM神经网络对编码后的信息进行摘要抽取。实验结果表明,与当前主流的单文档抽取式摘要方法相比,该方法在摘要的准确性、稳定性和ROUGE评价指标上均有显著的提高。
基于对抗训练的文本表示和分类算法
张晓辉, 于双元, 王全新, 徐保民
计算机科学. 2020, 47 (6A): 12-16.  doi:10.11896/JsJkx.200200076
摘要 ( 163 )   PDF(2300KB) ( 616 )   
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文本表示和分类是自然语言理解领域的研究热点。目前已有很多文本分类方法,包括卷积网络、递归网络、自注意力机制以及它们的结合。但是,复杂的网络并不能从根本上提高文本分类的性能,好的文本表示才是文本分类的关键。为了获得好的文本表示,提高文本分类性能,构建了基于LSTM的表示学习-文本分类模型,其中表示学习模型利用语言模型为文本分类模型提供初始化的文本表示和网络参数。文中主要采用对抗训练方法训练语言模型,即在词向量上添加扰动构造对抗样本,再利用对抗样本和原始样本一起训练模型,通过提升模型对对抗样本的正确分类能力,提高文本表示的质量,增强模型的泛化性能,从而改善分类模型的分类效果。实验结果表明,基于对抗训练的文本分类方法在基准数据集AGNews,IMDB,DBpedia上分别实现了92.9%,93.2%,98.9%的准确率,证明了该方法能够有效提高文本分类模型的分类性能。
基于影响力最大化策略的抑制虚假消息传播的方法
陈晋音, 张敦杰, 林翔, 徐晓东, 朱子凌
计算机科学. 2020, 47 (6A): 17-23.  doi:10.11896/JsJkx.190900086
摘要 ( 178 )   PDF(3228KB) ( 850 )   
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随着各种社交媒体不断兴起,社交网络中消息传播所带来的安全问题显得愈发突出。其中,虚假消息的传播给网络空间的安全带来了极大威胁。为了在尽可能小地改变网络拓扑结构的前提下抑制虚假消息在网络空间的肆意传播,提出了一种基于影响力最大化的抑制虚假消息传播的方法。首先基于信息级联预测模型对消息传播进行预测,提出基于节点影响力最大化思想的两种算法Louvain Clustered Local Degree Centrality(LCLD)和Random Maximum Degree(RMD),得到影响力最大的节点集合;然后利用TextCNN对虚假消息进行分类识别,过滤掉节点集合中的少量关键节点。修改后的传播网络重新通过预测模型进行消息传播预测,结果虚假消息的传播相比于网络修改前得到了明显抑制。最后在真实数据集BuzzFeedNews上展开验证,首先通过实验验证基于信息级联的预测模型可以较准确地拟合实际传播;再将修改后的网络输入预测模型进行预测,结果显示虚假消息传播可得到抑制,表明采用影响力最大化算法删减少量包含虚假消息的节点可有效抑制虚假消息的传播,从而验证了所提方法的有效性。
一种基于音高显著性增强的主旋律提取方法
金文清, 韩芳
计算机科学. 2020, 47 (6A): 24-28.  doi:10.11896/JsJkx.191200022
摘要 ( 87 )   PDF(2169KB) ( 590 )   
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在音乐信息检索领域,主旋律的提取是一项非常困难的工作。复调音乐中的不同声源相互影响,导致主旋律音高序列不连续,使旋律原始音高准确率降低。针对这一问题,设计了增强音高显著性表示和自动旋律跟踪的CNN-CRF模型。为了更好地提取谐波信息,提出利用结构化的数据来加强SF-NMF计算的初始显著性表示,并在动态规划框架下结合旋律特征和音高的平滑约束条件在音高空间寻找最优的演变路径。实验表明,所提方法得到了较好的旋律提取结果,且在两个测试数据集上的原始音高准确率均高于其他参考方法,通过对比不同输入验证了结构化数据能加强显著性表示并弥补SF-NMF对音高的误判。
基于衰减系数建立动态蛋白质网络模型进行关键蛋白质预测
戴彩艳, 何菊, 胡孔法, 丁有伟, 李新霞
计算机科学. 2020, 47 (6A): 29-33.  doi:10.11896/JsJkx.190800071
摘要 ( 115 )   PDF(2849KB) ( 364 )   
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在生物系统的转变过程中,蛋白质的演化过程并非一成不变,而是动态变化的。通过构造模型的方法来研究蛋白质相互作用网络,可以较好地刻画蛋白质相互作用的演化机制。但是,利用构造模型的方法来研究动态蛋白质相互作用时,应该考虑在蛋白质演化过程中,历史蛋白质随着时间推移对整个演化过程产生作用可能产生的衰减,而不是将不同时刻的蛋白质的作用视为等同或者直接忽略。针对上述情况,提出一种基于衰减系数建立动态蛋白质网络模型的方法。该方法在建立模型的时候采用合理的衰减系数将蛋白质作用的变化情况记录下来,以便于之后研究的开展。通过实验,取合理的衰减系数后,使用相同算法在不同网络模型上运行,结果验证了所提算法的有效性。
基于可拓路径的密集人群环境通行策略
高庆吉, 王闻博, 侯世昊, 邢志伟
计算机科学. 2020, 47 (6A): 34-39.  doi:10.11896/JsJkx.191100191
摘要 ( 100 )   PDF(4431KB) ( 363 )   
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在密集人群环境中安全、高效地通行,是机器人在机场航站楼等场景中应用需要解决的关键问题,其难点在于适应行人行为的不确定性和由此带来的可行路径的多变性。借鉴人群中通行和避让的社会力模型,提出路径可拓观点和密集人群环境通行策略。首先,构建可拓路径模型,分析行人与机器人的时空关系,提取带有路径通过概率和可信度的可拓路径;其次,提出了距离凸包可拓路径集的选取方法,采用广度优先搜索法建立可拓路径集并去除冗余路径;最后,根据最优路径评价函数和路权规则,制定多种环境下的机器人通行策略。仿真结果表明,在密集人群环境中,所研究的策略可达到较高的通行效率。
结合百科知识与句子语义特征的关系抽取方法
吕亿林, 田宏韬, 高建伟, 万怀宇
计算机科学. 2020, 47 (6A): 40-44.  doi:10.11896/JsJkx.190700042
摘要 ( 164 )   PDF(3071KB) ( 648 )   
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关系抽取是信息抽取领域中重要的研究任务之一,其典型的应用场景包括知识图谱、问答系统、机器翻译等。目前已经有大量的研究工作将深度学习应用于关系抽取任务中,基于深度神经网络的关系抽取方法在很多场景中的表现都优于传统关系抽取方法。然而,目前基于深度神经网络的方法大多仅依赖于语料本身,缺乏外部知识的引入。针对这个问题,提出了一种结合百科知识与句子语义特征的神经网络关系抽取模型。该模型引入百科实体的背景描述信息作为外部知识,并通过注意力机制动态地从描述信息中提取实体特征,同时利用双向LSTM模型抽取句子中所包含的语义特征,最后结合实体特征和句子语义特征进行实体关系抽取。在人工标注数据集上的对比实验结果表明,文中所提模型的表现明显优于其他现有的关系抽取方法。
基于专利结构的中文专利摘要研究
束云峰, 王中卿
计算机科学. 2020, 47 (6A): 45-48.  doi:10.11896/JsJkx.190500028
摘要 ( 136 )   PDF(1859KB) ( 475 )   
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文本摘要任务旨在通过对原文进行压缩提炼,得出简明扼要的内容描述。针对中文专利文本,提出了一种基于Patent-Rank算法生成专利摘要的算法。首先,对候选句群做冗余处理,以去除候选句群中相似度较高的句子;然后,对专利中的权利要求书和说明书构建3种不同的相似度计算方法,以计算句子之间的影响权重;最后,选取权值高的句子输出,并将其作为专利的摘要。该算法在选取的数据集中取得了较好的效果。实验结果表明提出的算法相比于已有方法在ROUGE值上有显著提高。
基于船舶自动识别系统与人工神经网络的船舶载重预测
王鹏, 苏伟, 张久文, 刘映杰, 王臻睿
计算机科学. 2020, 47 (6A): 49-53.  doi:10.11896/JsJkx.191000074
摘要 ( 140 )   PDF(2994KB) ( 548 )   
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传统的船舶载重获取方法多基于人工查表、经验计算和回归分析,这些方法操作麻烦,自动化水平较低,计算过程充斥着大量经验数值和统计公式,而一些统计公式和经验数值随着船型的变化已经过时,需要及时更新。目前,获取全球船舶动态载重是一项困难的工作。文中提出基于船舶自动识别系统和人工神经网络的船舶载重预测方法,该方法分析了船舶长度、宽度、吃水深度、船舶类型与船舶载重的数学关系,建立了Adam-Dropout优化的多层人工神经网络,确定了船舶载重预测的最佳输入组合;同时,还探究了该方法适用的船舶类型。实验结果表明,ANN的输入为船舶长度、宽度、吃水深度、船舶类型时,预测效果最好,MAPE误差为7.63%,最小APE误差可达0.05%;神经网络的隐含层数为4、神经元个数为11时,预测结果最优;该方法适用于原油船、散货船、化学品船、集装箱船、液化天然气船、液化石油气船、成品油船、杂货船、冷冻船,预测MAPE误差均在15%以内。
一种无约束优化的无参数填充函数算法
张玉琴, 张建亮, 冯向东
计算机科学. 2020, 47 (6A): 54-57.  doi:10.11896/JsJkx.191000179
摘要 ( 105 )   PDF(1954KB) ( 371 )   
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填充函数法是求解无约束全局优化问题的重要方法,其核心工作在于构建具有良好性质、形式简单而且容易求解极小值的填充函数。基于填充函数的定义,针对无约束的全局优化问题的目标函数满足条件的基础上,构建了一个无参数的填充函数。此函数形式简单,便于计算。针对此填充函数,首先,在满足合适的假设条件下,研究并证明了填充函数的某些性质;其次,在遵照这些相关性质的基础上,设计了适合此填充函数的算法,该填充函数算法主要包含极小化过程与填充过程,这两个过程循环交替进行,直至满足终止条件;最后,利用经典算例,进行了算例实验并与其他文献结果比较。结果显示,不仅此填充函数可行,算法有效;而且计算结果准确,计算迭代次数较少。
改进的支持向量回归机在电力负荷预测中的应用
唐承娥, 韦军
计算机科学. 2020, 47 (6A): 58-65.  doi:10.11896/JsJkx.191000042
摘要 ( 110 )   PDF(2390KB) ( 365 )   
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电力预测是一项重要的工程应用。为了解决多层次粒度支持向量回归机(Dynamical Granular Support Vector Regression Machine,DGSVRM)预测电力负低荷精度的问题,提出一种基于萤火虫群优化(Glowworm Swarm Optimization,GSO)算法与模式搜索算法(Pattern Search,PS)的混合算法来优化DGSVRM预测模型的关键参数。仿真实验表明,通过优化参数之后,预测模型的预测精度得到很大提高。
基于路口相似度的信号配时方案推荐算法
骆佳磊, 孟利民
计算机科学. 2020, 47 (6A): 66-69.  doi:10.11896/JsJkx.190600131
摘要 ( 124 )   PDF(3315KB) ( 548 )   
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信号配时控制是城市交通控制系统的重要组成部分,而传统的信号配时工作需要耗费大量的人力和时间成本,且方案的执行效果依托于配时人员的经验水平,难以满足实时调控的需求。为此,提出基于路口相似度的信号配时方案推荐算法。基于路口的各项静态属性与动态属性进行路口相似度计算,以提高路口匹配的精度。利用协同过滤的推荐方式进行推荐,将相似路口的方案推荐给目标路口,以提高信号配时工作的准确性和实效性。实验结果表明,该算法能准确推荐信号配时方案,并且具有较低的算法复杂度,适用于海量数据背景下的信号配时方案推荐。
使用深层卷积神经网络提高Hi-C 数据分辨率
程哲, 白茜, 张浩, 王世普, 梁宇
计算机科学. 2020, 47 (6A): 70-74.  doi:10.11896/JsJkx.190900065
摘要 ( 154 )   PDF(3839KB) ( 467 )   
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Hi-C技术是一种测量整个基因组中所有成对交互的频率的技术,已成为研究基因组3D结构最流行的工具之一。通常情况下,基于Hi-C数据的研究需要测序大量的染色体数据,而测序深度较低的Hi-C数据虽然成本较低,但不足以提供充足的生物学信息给后续研究。由于Hi-C数据包含了类似的子模式,且一定区域内具有数据连续性,因此可以被预测。文中探究了基于卷积神经网络模型的改进方法,该模型以更大的范围预测核心的Hi-C数值,并扩展卷积神经网络的深度和感受野,通过1/16的原始测序读数,预测出Hi-C数据的原始测序读数。实验结果以皮尔森相关系数和斯皮尔曼相关系数衡量,并使用Fit-Hi-C分析明显的相互作用对,以及通过调用ChromHMM标记的染色质状态区域进行染色质状态分析。实验结果表明,预测结果不仅在数值分布规律上接近,而且在位点互作信息和染色质状态等方面也比低分辨率Hi-C数据更加可靠。
基于sEMG的改进SVM+BP肌力预测分层算法
宋岩, 胡瑢华, 郭福民, 袁新亮, 熊睿洋
计算机科学. 2020, 47 (6A): 75-78.  doi:10.11896/JsJkx.190900143
摘要 ( 134 )   PDF(3736KB) ( 574 )   
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康复训练过程中患者需要外部设备的辅助才能完成运动。在此过程中,患者的肌肉功能逐渐康复,辅助设备所提供的辅助力逐渐变小,这要求康复训练设备能够对较大范围肌力做出准确预测。针对这一问题,提出优化一种基于表面肌电信号(Surface Electromyography,sEMG)的分层算法来精确预测肌力大小。第一层算法采用粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法对支持向量机算法(Support Vector Machines,SVM)进行改进,以解决sEMG中含有噪声的问题和信号本身的非线性可分问题,并使用改进后的SVM构建3分类器,对肌力大小进行高、中、低3个类别的初步划分。第二层算法采用3个对应于不同肌力大小的BP神经网络对肌力进行精准预测。由实验得出结果:20次重复计算得到的平均绝对误差为0.58,方差为0.18。因此,使用PSO_SVM+BP的组合模型方案能够满足肌力预测的精度要求。
基于模糊信息分解与控制规则的移动机器人沿墙导航
方梦琳, 唐文兵, 黄鸿云, 丁佐华
计算机科学. 2020, 47 (6A): 79-83.  doi:10.11896/JsJkx.191000158
摘要 ( 129 )   PDF(1859KB) ( 369 )   
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由于机器人导航任务对实时性要求高,以及机器人自身的非线性导致很难精确建模,而基于规则的控制可解释性好,可以实时响应。因此,文中提出了一种基于模糊信息分解(Fuzzy-based Information Decomposition,FID)与控制规则的机器人沿墙导航方法。在UCI机器人导航数据集上,首先用FID对原始类别不平衡数据集进行过采样,之后训练支持向量机(SVM),然后从SVM中提取控制规则。在提取规则过程中,仅使用支持向量以减少规则数量和提高实时性,使用这些支持向量训练随机森林,然后从中提取控制规则。实验结果表明,在相同数据集上,相较于决策树等6个经典模型,所提方法的平均F1值为0.994,对小类样本的召回率平均提升8.09%。与其他提取规则的模型相比,从SVM中提取规则的方法能平均减少171.33条规则,在测试样本上的平均单个样本决策时间仅为3.145μs。
一种基于量子耗散粒子群的评估模型构建方法
张素梅, 张波涛
计算机科学. 2020, 47 (6A): 84-88.  doi:10.11896/JsJkx.190900148
摘要 ( 119 )   PDF(2877KB) ( 396 )   
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提出了一种量子耗散粒子群算法,每个粒子信息位采用双本征态叠加表达,量子信息载体用于粒子群的种群差异化;并设计了惯性权重的自适应调整策略。针对4个经典测试函数进行了测试,结果表明所提算法相比标准粒子群、指数耗散粒子群和惯性递减耗散粒子群等算法具有明显的优势。将该算法用于一种教学评估模型的构建中,用于克服主观意识对客观评价的干扰,结果表明所建模型可以与现实数据高度拟合,取得了比人工经验模型更高的评估精度。
基于ECOC的多类代价敏感分类方法
吴崇明, 王晓丹, 薛爱军, 来杰
计算机科学. 2020, 47 (6A): 89-94.  doi:10.11896/JsJkx.190500089
摘要 ( 121 )   PDF(2082KB) ( 345 )   
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研究了基于纠错输出编码实现多类代价敏感分类的方法,提出了一种新的将多类代价敏感分类问题分解为多个二类代价敏感分类问题的框架。为获得其中每个二类代价敏感基分类器的二类代价矩阵,提出了利用已知多类代价矩阵计算误分类代价的期望值的方法,给出了计算二类代价矩阵的通用计算公式。为验证所提方法的有效性,在人工和UCI数据集上将其与现有方法进行了比较,实验结果表明所提方法具有相似甚至更好的性能。
基于耦合强度的多项式时间社团探测算法
杨卓璇, 马源培, 严冠
计算机科学. 2020, 47 (6A): 102-107.  doi:10.11896/JsJkx.190900170
摘要 ( 64 )   PDF(2745KB) ( 269 )   
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在资本市场中,根据交易者联系的密切程度,可以划分出众多团体,从而产生特定的社团结构。社团结构探测是一项非常重要而具有挑战性的工作,已经引起来自不同领域学者的广泛关注。然而,极少有多项式时间算法能够快速、准确地探测社团结构。基于著名的模块化设计优化理论,用新颖的k强度关系代表两个节点之间的耦合距离这一想法随之产生。社团结构探测算法使用基于k强度矩阵的广义模块度测量。为了得到最优社团数量,一种新颖的无参数结构得以使用,该结构使用特定转移矩阵的特征值之差作为社团划分边界。最后,将此算法应用于基准网络和实际网络,以评估其有效性。理论分析和实证结果表明,该算法可以快速、准确地探测社团,且易于扩展至大型实际网络。
基于区块挖掘与重组的启发式算法求解置换流水车间调度问题
陈孟辉, 曹黔峰, 兰彦琦
计算机科学. 2020, 47 (6A): 108-113.  doi:10.11896/JsJkx.190300151
摘要 ( 120 )   PDF(2092KB) ( 328 )   
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组合优化广泛应用于任务问题,例如旅行推销员问题(Traveling Salesman Problem,TSP)、调度问题等。文中提出基于进化式的区块模型(Evolutionary-Based Block Model,EBBM)来提升优化算法的收敛效果,以避免陷入局部优化困境。区块的主要思想是从染色体中找到关键区块,并使用这些区块来改进进化式算法(Evolutionary Algorithms,EAs)以求解组合优化问题(Combinatorial Optimization Problems,COPs)。区块是一种挖掘染色体中基因对演化影响的信息,包含了对进化有帮助的信息以及阻碍进化的信息,所提方法借助区块信息指引算法的演化方向,通过两种不同信息的相互影响,不仅提高了算法的收敛速度,还提高了算法求解的多样性,从而达到求解稳定性高和求解质量优良的目标。文中提出的区块机制包括构建概率矩阵,通过关联规则生成区块并应用块来构建人造染色体。由于将区块作为构建人造解的基本单位,因此通过关联规则所挖掘的区块不仅具有多样性,还能按照设定置信度的大小控制演化过程所需的区块信息强度。最后为评估所提算法的求解能力,以置换流水车间调度问题(Permutation Flow-shop Scheduling Problem,PFSP)为测试的例题,采用平均误差率、最佳误差率以及收敛曲线图探讨算法的求解效果。实验结果表明,通过正反信息所产生的区块机制有助于提高收敛效果,且可避免陷入局部优化问题。
求解自行车共享系统静态再平衡问题的单亲遗传算法
冯炳超, 吴璟莉
计算机科学. 2020, 47 (6A): 114-118.  doi:10.11896/JsJkx.190700120
摘要 ( 115 )   PDF(2044KB) ( 383 )   
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自行车共享系统具有改善城市交通出行结构,减少交通污染等优点。各站点自行车数量相对平衡对于提高共享系统的利用率非常重要,自行车共享系统再平衡问题应运而生。该问题属于NP难问题。2017,年Fábio等提出求解单车多访问静态再平衡问题的ILS算法,获得了较好的结果,但是该算法结构较为复杂,修复算子耗费大量时间,且修复后得到劣质解的概率较大,影响了优化结果。针对该问题,提出基于单亲遗传算法的求解方法P-SMSBR,设计了较为简练的优化过程,运用十进制编码表示运载车路径方案,引入7种变异算子参与演化,并采用精英策略增强算法的搜索能力。利用大量模拟数据和真实数据对算法性能进行测试,实验结果表明,P-SMSBR算法具有较好的优化效果,能够在较短的时间内获得较ILS算法更短的运载车路径方案,且随着站点数的增多,P-SMSBR算法优势更加显著,是一种求解自行车共享系统静态再平衡问题的有效方法。
分段加权布谷鸟算法及其应用
臧睿, 刘笑笑
计算机科学. 2020, 47 (6A): 119-123.  doi:10.11896/JsJkx.190400036
摘要 ( 105 )   PDF(1946KB) ( 418 )   
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为解决布谷鸟局部搜索与全局搜索的协调问题,提高后期收敛速度,对算法搜索进行分段处理,通过引入一种动态自适应步长控制量以及相应的分段加权位置更新公式,提出一类改进的布谷鸟算法。选取12个经典约束优化问题和部分结构优化设计问题对改进算法进行验证。研究结果表明,相对于其他算法,该算法对以上大部分问题具有较好的运算结果。
求解柔性资源受限项目调度问题的多种群遗传算法
姚敏
计算机科学. 2020, 47 (6A): 124-129.  doi:10.11896/JsJkx.190900123
摘要 ( 124 )   PDF(2245KB) ( 332 )   
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柔性资源普遍存在于制造业生产制造的各个环节中,提高了资源利用率和生产效益。以柔性资源为研究对象,建立了以最小化项目完成工期为目标的柔性资源受限项目调度问题的数学模型。针对现有标准遗传算法过早地收敛从而使整个遗传搜索无法求解出全局最优值的缺陷,提出了一种改进的多种群遗传算法来求解该问题模型。算法对作业优先级列表编码,引入交叉移民算子实现多种群间的协同进化,在解码过程中运用一种启发式柔性资源技能分配算法为作业分配资源,同时通过改进的串行调度生成方案对作业调度。最后通过标准算例库PSPLIB进行数值试验,验证了所提算法求解该问题的有效性。
一种新的基于函数逼近协同更新的DQN算法
刘青松, 陈建平, 傅启明, 高振, 陆悠, 吴宏杰
计算机科学. 2020, 47 (6A): 130-134.  doi:10.11896/JsJkx.190700038
摘要 ( 120 )   PDF(3216KB) ( 413 )   
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针对经典深度Q网络(Deep Q-Network,DQN)算法在训练初期收敛速度慢的问题,文中提出一种新的基于函数逼近协同更新的DQN算法。该算法在经典的DQN算法的基础上融合了线性函数方法,在训练的初期利用线性函数逼近器来代替神经网络中的行为值函数网络,并提出一种离策略值函数更新规则,与DQN协同更新值函数参数,加快神经网络的参数优化,进而加快算法的收敛速度。将改进后的算法与DQN算法用于CartPole和Mountain Car问题,实验结果表明,改进后的算法具有更快的收敛速度。
基于罗盘算子的改进蝙蝠优化算法
杨凯中, 提梦桃, 谢英柏
计算机科学. 2020, 47 (6A): 135-138.  doi:10.11896/JsJkx.190800112
摘要 ( 152 )   PDF(2124KB) ( 516 )   
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优化问题广泛存在于工程技术、经济管理等各个领域。实际问题的复杂性,导致传统的优化方法难以解决这些问题。随着迭代计算过程的推进,标准蝙蝠算法在进化后期容易陷入局部最优且种群多样性差。虽然目前已有大量工作针对蝙蝠算法的性能进行了改进,但难以同时满足收敛速度与寻优精度的要求。针对这些问题,提出了基于罗盘算子的改进蝙蝠算法,借鉴鸽群优化算法,引入了罗盘算子帮助蝙蝠种群快速找到质量高的个体,提高蝙蝠算法的开发和搜索能力。之后在MATLAB环境下,通过6种经典多维测试函数分别对该算法与遗传算法、标准蝙蝠算法进行仿真对比实验与双侧t检验。结果表明,改进算法的进化效率、优化深度和成功率均得到了较大程度的提升,对工程复杂函数有很大的价值。
计算机图形学 & 多媒体
基于深度学习的行为识别算法综述
赫磊, 邵展鹏, 张剑华, 周小龙
计算机科学. 2020, 47 (6A): 139-147.  doi:10.11896/JsJkx.190900176
摘要 ( 254 )   PDF(2463KB) ( 3459 )   
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行为识别是计算机视觉领域的基本问题之一,基于深度学习的行为识别算法是当前行为识别的主流算法。在已有的研究中,传统特征提取方法一般是通过人工观察和设计,手动设计出能够表征视频动作的特征。然而,在手工特征表达的基础上构建复杂分类模型的方法已经不能适应高识别精度和应用性的要求,而深度学习的引入为行为识别带来了新的发展方向。文中主要综述了基于深度学习的行为识别算法,首先介绍了行为识别的研究背景和意义,并分别对行为识别的传统学习方法和深度学习方法进行了介绍;然后对深度学习下的算法模型结构进行分类介绍,包括Two-Stream、3D-ConvNet、融合CNN-LSTM 3种算法模型结构;最后介绍了目前常用的公开验证数据集,并主要针对基于两种数据模态的识别算法进行了横向比较,一种是基于RGB视频的UCF101和HMDB51数据集,一种是基于人体骨架序列视频的NTU RGB+D数据集。实验结果表明:深度学习方法已经取得了很大的进步,卷积神经网络的应用极大地促进了行为识别算法的发展,逐步替代了基于手工提取特征的传统方法,尤其采用了卷积神经网络算法之后在行为数据集上的准确率有了显著提高。对于RGB视频而言,Two-Stream和3DConvNet是算法模型结构的主流,对于骨架序列视频而言,Two-Stream和融合时空图模型是算法模型结构的主流。
深度学习在光声成像中的应用现状
孙正, 王新宇
计算机科学. 2020, 47 (6A): 148-152.  doi:10.11896/JsJkx.190700046
摘要 ( 160 )   PDF(2829KB) ( 943 )   
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光声成像(Photoacoustic Imaging,PAI)是一种多物理场耦合的无创生物医学功能成像技术,它将纯光学成像的高对比度与超声成像的高空间分辨率相结合,可同时获得生物组织的结构和功能成分信息。近年来,随着深度学习算法在医学图像处理中的广泛应用,基于深度学习的光声成像算法也成为该领域的研究热点。对深度学习在PAI图像重建中的应用现状进行综述,归纳和总结现有的算法,分析目前存在的问题,并展望未来可能的发展趋势。
基于扩展Haar特征和DBSCAN的钢轨识别算法
罗晋楠, 张济民
计算机科学. 2020, 47 (6A): 153-156.  doi:10.11896/JsJkx.200100008
摘要 ( 98 )   PDF(3338KB) ( 340 )   
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障碍物对列车的正常运营构成了极大的安全隐患,钢轨识别是实现障碍物检测的关键步骤。钢轨识别算法需要能够快速有效地检测列车前方钢轨的位置,同时不能占用过多的计算资源,影响障碍物检测程序的运行速度。为解决上述问题,文中提出一种基于扩展Haar特征提取和DBSCAN密度聚类的钢轨识别算法。首先通过仿射变换、池化、灰度均衡化、边缘检测等算法对图像进行预处理,然后基于扩展Haar特征提取图像中钢轨的特征点,最后利用DBSCAN算法对特征点进行聚类,提取出有效的特征数据点进行曲线拟合,从而识别钢轨的位置。通过车载实验结果表明,该方法能够在列车运行过程中有效检测到钢轨的位置,满足多场景、多工况的实际使用需求。
融合多颜色空间信息的彩色图像色差校正算法
唐佳林, 张冲, 郭岩锋, 苏秉华, 苏清朗
计算机科学. 2020, 47 (6A): 157-160.  doi:10.11896/JsJkx.190800026
摘要 ( 113 )   PDF(3805KB) ( 935 )   
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智能相机在获取图像时,由于成像条件的限制,容易导致彩色图像的颜色与物体本身的颜色偏差较大;为了减少两者的偏差,提高颜色的还原性,文中提出了一种新的颜色校正方法。该方法先在RGB颜色空间中以最小二乘法求出最逼近的Color Matrix,再在L*ab颜色空间中对其进行优化。通过该方法获得的颜色矩阵,改进了在RGB空间中以穷举方式逼近目标值的方式。为验证新算法的有效性,以标准D65光源为照明光源,Color Check24色卡/ColorCheck+Vectorscope为实验对象,来衡量校正结果。实验结果表明,色块区域使用新方法后的色彩均衡效果优于传统的颜色矩阵计算方法。
全局双边网络的语义分割算法
任天赐, 黄向生, 丁伟利, 安重阳, 翟鹏博
计算机科学. 2020, 47 (6A): 161-165.  doi:10.11896/JsJkx.191200127
摘要 ( 130 )   PDF(2662KB) ( 405 )   
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语义分割任务是对图像中的物体按照类别进行像素级别的预测,其难点在于在保留足够空间信息的同时获取足够的上下文信息。为解决这一问题,文中提出了全局双边网络语义分割算法。该算法将大尺度卷积核融入BiSeNet网络中,在BiSeNet网络原有的空间路径和上下文路径两条分支的基础上增加全局路径分支,使网络能够捕获更多的上下文信息,同时提出将BiSeNet网络中的注意力优化模块和特征融合模块中的全局池化模块替换为全局卷积模块,进一步提高了网络获取上下文信息的能力,从而使预测结果更加准确。实验结果表明,该算法在Cityscapes数据集上将交并比(MIoU)指标提高了0.84%,获得了优于BiSeNet网络的表现。
多尺度膨胀卷积在图像分类中的应用
吴昊昊, 王方石
计算机科学. 2020, 47 (6A): 166-171.  doi:10.11896/JsJkx.190600179
摘要 ( 134 )   PDF(5538KB) ( 538 )   
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在采用深度学习进行图像分类时,为减少下采样导致的空间信息损失,往往采用膨胀卷积代替下采样,但尚未有文献研究膨胀卷积作用于不同网络层的性能差异。文中进行了大量图像分类实验,找到了适宜膨胀卷积作用的最佳网络层。 但使用膨胀卷积会丢失近邻点的相关信息,导致网格现象,造成图像部分局部信息的丢失。为消除网格现象,又提出在前述最佳网络层采用多尺度膨胀卷积构建神经网络的方法。实验结果表明,所提出的构建网络方法在图像分类中取得了较好的效果。
基于卷积神经网络的半监督手术视频流程识别
祁宝莲, 钟坤华, 陈芋文
计算机科学. 2020, 47 (6A): 172-175.  doi:10.11896/JsJkx.190500154
摘要 ( 140 )   PDF(2256KB) ( 675 )   
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实时鲁棒的开放性外科手术视频流程自动识别检测将是未来人工智能医疗手术室的核心组成部分,这一关键技术结合其他AI(Artificial Intelligence)技术就可以帮助医护人员自动化、智能化地完成多项术中的常规活动。利用人工智能和计算机视觉的方法进行手术流程识别检测需要对大量的数据进行学习,为了训练这种方法,需要大量地标记手术视频数据,然而在医学领域,对外科手术视频数据的标记需要专家知识,收集足够数量的标记外科手术视频数据是困难且耗时的。因此,文中以腹腔镜胆囊切除术视频数据为研究对象,通过半监督学习方法卷积自编码器对视频进行空间特征提取,结合从同视频上下文中的一对视频帧进行时序特征提取,将非结构化的手术视频数据结构化,从而构建低层手术视频特征到高层外科手术流程语义之间的桥梁,以低代价实现对手术视频流程的智能化识别检测,高效判定手术流程进展。在开源数据集上的实验的结果表明,使用该模型Jacc系数达到71.3%,准确率为86.6%,取得了较好的实验效果。
基于改进YOLO-V2算法的遥感图像目标检测技术研究
张曼, 李杰, 丁荣莉, 成昊天, 沈霁
计算机科学. 2020, 47 (6A): 176-180.  doi:10.11896/JsJkx.191100206
摘要 ( 195 )   PDF(4252KB) ( 707 )   
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传统遥感图像目标检测方法的时间复杂度高且精准率低,如何快速准确地检测遥感图像中的特定目标成为当前的研究热点。为解决这一问题,文中在YOLO-V2目标检测算法的基础上进行改进,减少了卷积层数与维度,并结合特征金字塔思想,增加了检测尺度,达到了提高检测精度的目的。同时给出了一种基于深度学习的遥感图像目标检测算法的通用处理框架,解决了无法直接处理大幅遥感图像的问题。在DOTA数据集上进行对比实验,结果表明改进YOLO-V2算法在15个类别上的精准率和召回率均优于YOLO-V2算法,mAP值提高了0.12。在时间复杂度方面,所提方法略低于YOLO-V2算法;在大小为416×416的图像小块上,改进YOLO-V2算法相比YOLO-V2检测时间缩短了0.1ms。
基于多尺度自适应权重的稀疏表示目标跟踪算法
程中建, 周双娥, 李康
计算机科学. 2020, 47 (6A): 181-186.  doi:10.11896/JsJkx.190500093
摘要 ( 126 )   PDF(4387KB) ( 418 )   
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目标跟踪是计算机视觉中的一个重要研究领域,在交通导航、自动驾驶、机器人技术等众多方面有着广泛应用。基于局部稀疏表示的生成式模型算法ASLA的速度快、跟踪准确性高,但是在复杂跟踪环境下,例如目标局部遮挡、目标外观剧烈变化等,往往会丢失目标。文中分析原算法跟踪原理得到了产生目标跟踪丢失的原因。基于ASLA算法,提出了3点改进方法:1)适应跟踪目标区域大小,采用多尺度分块方式,获取互补的目标局部信息;2)在ASLA特征池化过程中根据分块重构误差建模分块自适应权重,以区分不同分块中包含的判别信息,且在多尺度池化特征中引入不同尺度下的目标遮挡信息作为权重;3)在模板更新时,利用最近帧跟踪结果的稀疏表示权重,使更新模板更相似最近跟踪结果,提高了算法的鲁棒性。实验结果表明,该算法在复杂跟踪环境下相比ASLA等具有更高的跟踪准确度,能够实时、准确地跟踪到目标。
结合EHHT和CI的精神分裂症语音自动检测算法
田维维, 周悦, 尹旺, 何凌, 邓丽华, 李元媛
计算机科学. 2020, 47 (6A): 187-195.  doi:10.11896/JsJkx.190900064
摘要 ( 100 )   PDF(4853KB) ( 431 )   
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通过对精神分裂症语音的临床特点进行研究,实验采集了14个精神分裂症患者的686个元音数据样本和14个与之性别、年龄、文化程度相匹配的健康对照组的793个元音数据样本,来建立病理语音数据库,利用结合集成希尔伯特黄变换(Ensemble Hilbert-Huang Transform,EHHT)和倒谱内插(Cepstrum Interpolation,CI)的改进共振峰提取算法,来获取反映精神分裂症语音音质情感变化的声学特征参数集,结合支持向量机(Support Vector Machine,SVM)分类器来进行分类,实现了精神分裂症患者语音和健康对照组语音的自动检测,并设计实验讨论了白噪声的次数和方差、IMF分量个数、窗长4个因素对检测效果的影响,以及与经典的共振峰估算方法的比较。实验结果表明,文中提出的算法的检测正确率可以达到98.8%,精神分裂症患者在体现音质特征的共振峰语音声学参数上与健康对照组存在显著差异,并有可能为精神分裂症的临床辅助诊断研究提供一个全新、客观、定量和高效的指标。
动态多特征融合的道路遗洒物威胁度分析方法
吴宏涛, 刘力源, 孟颖, 荣亚鹏, 李路凯
计算机科学. 2020, 47 (6A): 196-205.  doi:10.11896/JsJkx.190900066
摘要 ( 104 )   PDF(6601KB) ( 457 )   
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道路上的遗洒物可能对交通运输构成潜在的安全威胁。在自动驾驶环境感知的行业应用背景下,提出一种基于动态多特征融合的道路遗洒物威胁度分析方法,一方面可以实现对道路多车辆目标的跟踪,另一方面可以实现行驶区域内遗洒物对车辆行驶的威胁度自动分析。为提取道路前景车辆目标的交通特性参数,首先开展多车辆跟踪方法研究,提出一种基于Camshift和身份数据关联的多目标跟踪算法,通过建立跟踪链表,对跟踪车辆身份数据进行记录,实时跟踪道路前景车辆目标,提取并记录感兴趣车辆交通特性参数;然后结合交通特性参数提取道路车辆动态特征,在该类目标跟踪基础上建立道路遗洒物安全分析模型,通过分析被跟踪车辆的特征变化,提出一种多特征融合的道路遗洒物威胁度分析方法,突破单一动态特征分析在自动驾驶环境感知应用中的局限性,利用动态多特征的融合决策方法,准确量化判断道路遗洒物对交通运输造成的威胁程度;最后,为了验证算法的鲁棒性和实用性,设计了仿真视频结合实际传感器获取的道路视频对所提威胁度分析方法进行验证,仿真视频用3dmax仿真得到,实采视频由CCD摄像机拍摄得到。相关算法验证采用VS2008和OpenCV搭建软件平台,仿真图由MATLAB2014得到,视频图像的分辨率为320*240。实验结果表明,该方法能准确、真实地确定遗洒物的威胁程度,利用第三方实验视角拓宽了特定车辆安全威胁区域分析的应用范围,通过对自动驾驶主车体行驶范围内的安全威胁环境建模,为自动驾驶车辆安全行驶决策的车载应用提供理论依据和技术支持。
基于主动轮廓演变模型的遥感影像单棵树木检测
叶阳, 周棋正, 沈瑛, 范菁
计算机科学. 2020, 47 (6A): 206-212.  doi:10.11896/JsJkx.191100138
摘要 ( 85 )   PDF(4372KB) ( 429 )   
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单木检测是一种将遥感影像和计算机视觉技术相结合自动或半自动获取单棵树木信息的方法。针对复杂森林场景中大量树木相互覆盖的现象,以及树冠内部大量弱边缘导致的树冠顶点过度提取和树冠轮廓描绘不精细的问题,提出了一种基于主动轮廓演变模型的遥感影像单棵树木检测方法。该方法基于树荫和树木数量正相关的先验知识划分阴影控制区域并将区域形心作为树冠顶点;接着使用光照角度优化的形态主动轮廓演变模型(Snake模型)进行树冠轮廓描绘,使其可以越过弱边界点;最后依照形状特征优化树冠轮廓。实验结果表明,该方法提高了复杂森林场景下的单棵树木信息提取的准确度,降低了树冠顶点提取过程的误识率,使树冠轮廓形状更加准确。
基于卷积神经网络的污损遮挡号牌分类
李林, 赵凯月, 赵晓永, 魏帅琴, 张兵
计算机科学. 2020, 47 (6A): 213-219.  doi:10.11896/JsJkx.191100089
摘要 ( 123 )   PDF(3911KB) ( 552 )   
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作为智能交通的重要组成部分之一,车牌识别在人们的日常生活中发挥着不可替代的作用,例如,生活中违规车辆常常因号牌污损或者故意遮挡等来躲避处罚,进一步加大了执法的难度,因此提高污损或遮挡车牌的识别效率依然是当今自动识别系统中的一项至关重要的任务。文中主要集中解决遮挡号牌的识别问题,其主要分为正常号牌、部分遮挡号牌、完全遮挡号牌以及未悬挂4种情况。传统的OCR算法在汉字、字符以及数字之间的识别上具有很高的准确性,当将其运用到识别车牌上后,虽然在正常号牌和部分遮挡号牌的检测上也都体现出了很好的识别效果,但对全部遮挡和未悬挂车牌的识别效果依然很差,随着人工智能的发展,使得其在全部遮挡和未悬挂号牌的识别上也能有更好的效果。因此,结合传统算法的优点,采用OCR技术并结合现今的深度学习算法,优化对污损车牌的识别效果。
基于改进树种算法的彩色图像多阈值分割
彭浩, 和丽芳
计算机科学. 2020, 47 (6A): 220-225.  doi:10.11896/JsJkx.191000180
摘要 ( 101 )   PDF(4192KB) ( 362 )   
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彩色图像多阈值分割在许多应用领域中都发挥着非常重要的作用,传统的多阈值分割算法存在随着阈值个数的增加分割时间急剧增长的问题。为了解决此问题,提出了一种基于改进树种算法(ITSA)的彩色图像多阈值分割方法,以最大类间方差(OTSU)为目标函数。为了提高基本树种算法的搜索速度和搜索精度,提出自适应搜索趋势常数来平衡树种算法的局部搜索和全局搜索能力,并利用五幅标准测试图像对算法的性能进行测试,将ITSA算法与树种算法(TSA)、粒子群优化算法(PSO)和差分进化(DE)算法的性能进行比较,实验结果表明,针对多阈值彩色图像分割问题,ITSA算法的性能优于TSA,PSO和DE算法,基于OTSU和ITSA的彩色图像多阈值分割算法是一种性能较好的算法。
一种基图像提取和内容无关图像重构方法研究
蓝章礼, 申德兴, 曹娟, 张玉欣
计算机科学. 2020, 47 (6A): 226-229.  doi:10.11896/JsJkx.200160009
摘要 ( 112 )   PDF(2685KB) ( 387 )   
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图像作为一种典型信号,理论上可由一系列基本信号构成。为寻找一组可重构图像的基本信号,提出了基于特征的基图像提取和重构方法,使得可由任意图像集进行基图像提取并可由提取的基图像重构内容无关的任意图像。使用特征提取算法从训练集图像中分解出一系列基图像,阐述了基图像分解和提取的算法流程,通过将测试集图像投影到k个基图像构成的空间中得到投影系数,建立由投影系数和基图像重构原图像的方法和过程。实验结果表明,通过控制基图像数量k,图像的重构误差和质量可以达到较高要求,基图像的提取和重构的图像具备内容无关性,同时,该方法对于图像抽象特征的理解、深度神经网络应用等具有重要作用。
基于残差生成对抗网络的人脸图像复原
李泽文, 李子铭, 费天禄, 王瑞琳, 谢在鹏
计算机科学. 2020, 47 (6A): 230-236.  doi:10.11896/JsJkx.190400118
摘要 ( 157 )   PDF(5270KB) ( 575 )   
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得益于计算机视觉的快速发展,人脸图像复原技术可以仅利用人脸的轮廓来生成完整的人脸图像。目前已有许多基于卷积神经网络和生成对抗网络等方法的人脸复原技术被提出,它们可以利用部分破损的人脸图像进行复原或者使用人脸轮廓直接生成人脸图像。然而,使用这些技术复原后的人脸图像在定性和定量分析时效果不够理想,并且复原时存在诸多的条件限制。因此,文中提出了一种基于残差生成对抗网络的人脸图像复原(FR-RGAN)方法,该方法借助深度卷积、残差网络和更小的卷积核,提升了模型性能,利用人脸的轮廓复原面部局部细节,使其更加生动地呈现出来。实验结果表明,FR-RGAN在均方误差、峰值信噪比和结构相似度指标上比pix2pix分别提高了8.7%,2.1%和9.6%,比无残差方法分别提高了53.4%,12.6%和30.1%。
基于视觉显著性的海面船只候选区域检测方法
刘俊琦, 李智, 张学阳
计算机科学. 2020, 47 (6A): 237-241.  doi:10.11896/JsJkx.191000196
摘要 ( 104 )   PDF(4923KB) ( 437 )   
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海面船只检测技术具有重要的民用和军用价值,针对复杂海面场景下船只检测精度低的问题,提出了一种基于视觉显著性的遥感图像海面船只候选区域检测方法。为检测到所有船只的候选区域,该方法首先采用Scharr边缘检测算子提取显著目标的边缘轮廓特征,然后基于边缘检测结果运用FT显著性模型得到最终的候选区域检测结果。在公开遥感数据集上的仿真实验结果表明,该方法在多种复杂检测场景下的船只候选区域检测任务中取得了较好的检测效果,实现了对船只候选区域的快速提取。
基于BP神经网络的摔倒检测算法
周立鹏, 孟利民, 周磊, 蒋维, 董建平
计算机科学. 2020, 47 (6A): 242-246.  doi:10.11896/JsJkx.191000077
摘要 ( 200 )   PDF(2537KB) ( 612 )   
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摔倒对于老年人来说是一个十分严重的问题,实时检测老年人是否摔倒对于减轻摔倒造成的伤害具有重要意义。为此,文中提出了一种基于BP神经网络的摔倒检测算法。该算法采用佩戴于腰部的六轴传感器(MPU6050)来采集人体运动数据,使用简单的统计学方法对数据进行特征提取,并以提取到的特征为BP神经网络的输入神经元,用Levenberg-Marquardt算法训练神经网络模型,使其能够实现摔倒检测的功能。实验结果表明,该算法可以较好地识别摔倒,其准确率可以达到99.55%。
基于直方图差异的工业产品表面缺陷检测方法
杨志伟, 戴铭, 周智恒
计算机科学. 2020, 47 (6A): 247-249.  doi:10.11896/JsJkx.191000049
摘要 ( 115 )   PDF(3539KB) ( 394 )   
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随着计算机视觉的高速发展,在产品检测方面,人工劳动力逐渐被机器视觉取代,特别是在工作人员不宜长期逗留的生产环境中,工业产品的表面缺陷自动检测是现代化工业的必然趋势。文中将缺陷检测看作一种特定的图像分割问题,将产品表面看作背景、以表面缺陷为前景来进行提取。在所提方法中,分割的主要依据是前景和背景的灰度分布直方图差异程度以及背景分布和先验背景分布的直方图相似程度;结合非参数统计活动轮廓模型和先验分布,以产品表面的灰度分布为背景的先验信息,构造对应的能量函数,然后最小化能量函数得到相应的水平集函数迭代方程,以更高效地进行缺陷检测。相关实验表明,所提出的缺陷检测方法在视觉上有较大提升,在检测正确率、虚警率和漏检率等数值指标上也有较大提升。
三角坐标系下人脸表情表示方法
肖潇, 孔凡芝
计算机科学. 2020, 47 (6A): 250-253.  doi:10.11896/JsJkx.190700081
摘要 ( 76 )   PDF(2615KB) ( 397 )   
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对三角形坐标系作了推广,给出了广义三角坐标,使之使用于人脸表情特征表示,结合高斯核SVM分类器,采用留一主体交叉验证技术。针对CK+人脸表情数据库,得到了人脸表情正确识别率为98.2%,相比于其基准算法和M-CRT算法,正确率有较大提高。这表明所提出的人脸表情特征表示方法的有效性。
用于肺结节影像分类识别的DBN与CNN的比较研究
张华丽, 康晓东, 冉华, 王亚鸽, 李博, 白放
计算机科学. 2020, 47 (6A): 254-259.  doi:10.11896/JsJkx.190700107
摘要 ( 174 )   PDF(2981KB) ( 462 )   
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针对肺结节图像的分类识别精度和效率问题,分别将CNN(Convolution Neural Network)模型和DBN(Deep Belief Network)模型用于肺结节分类识别,并评估不同的深度学习模型在肺结节图像分类方面的性能。首先,实验将预处理过的训练集和标签分别输入到CNN模型和DBN模型,达到训练模型的目的;其次,将测试集输入到参数最优的模型中,比较两种模型测试集分类的准确率、敏感性和特异性,并分析两种模型的分类识别性能。最后,从分类准确率、敏感性和特异性3个指标以及时间复杂度来分析比较两种模型,发现CNN模型在肺结节图像分类识别上更有优越性。
基于多模型优化的超声图像肿瘤自动识别
古万荣, 樊纬江, 谢贤芬, 张子烨, 毛宜军, 梁早清, 林镇溪
计算机科学. 2020, 47 (6A): 260-267.  doi:10.11896/JsJkx.191200011
摘要 ( 121 )   PDF(3794KB) ( 730 )   
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随着计算机视觉识别技术的发展,越来越多的研究人员将该技术应用到肿瘤图像的识别上。但由于成本,许多医院仍然采用成本较低的B超等设备,产生了模糊、伪影和多个相似肿瘤噪声区域。目前的方法在清晰图像识别中具有很高的精度,但在超声图像方面却存在低准确度且不稳定的结果,其原因是许多现有算法对模糊、噪声图像误判较高。文中基于R-CNN和PRN的方法快速准确地获取高噪声的超声图像的关键特征,并通过数据增强和形态学滤波的方法确保了识别的稳定性。同时,所提方法还融合了血流信号分类模型增强识别精度。基于实际甲状腺肿瘤图像的数据集可知,提出的方法对比新近算法具有较高的准确性和稳定性。
计算机网络
边缘计算技术及应用综述
赵明
计算机科学. 2020, 47 (6A): 268-272.  doi:10.11896/JsJkx.190600115
摘要 ( 220 )   PDF(4400KB) ( 1715 )   
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边缘计算作为继云计算之后新的计算范式,将计算下沉到靠近用户和数据源的网络边缘,提供数据缓存和处理功能,具有低延迟、安全性高、位置感知等特点。文中从边缘缓存的内容分发网络开始,综述了边缘计算的发展历史,从内容分发网络到云计算、雾计算和边缘计算的演变过程,从学术界和工业界的角度梳理了相关成果。接着对目前流行的3种边缘计算架构进行了介绍,总结了边缘计算的典型应用场景:车联网、工业生产、智慧城市。最后,基于海战场的军事应用背景,提出了基于边缘计算的指挥信息系统架构设想,探讨了边缘计算未来的发展趋势和应用方向。
基于CQPSO移动群智感知紧急任务分配方法研究
李建军, 汪校铃, 杨玉, 付佳
计算机科学. 2020, 47 (6A): 273-277.  doi:10.11896/JsJkx.190700040
摘要 ( 118 )   PDF(2104KB) ( 476 )   
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对移动群智感知任务分配类型中的紧急任务分配问题进行研究,考虑在一定时间约束条件下如何进行任务分配,以感知成本最低和任务完成数量最多为优化目标,应用群体智能算法对其进行扩展,提出一种基于混沌量子粒子群紧急任务分配方法(CQPSOETA)。实验结果表明,混沌量子粒子群算法在移动群智感知紧急任务分配方面有较好的应用效果,能够在短时间内达到紧急任务分配优化的目标,极大提高了算法的收敛速度,避免了陷入局部最优,获得了全局最优效果。
一种基于能量补给的无线传感器网络分簇单跳路由协议
冯钧, 孔建寿, 王刚
计算机科学. 2020, 47 (6A): 278-282.  doi:10.11896/JsJkx.191100033
摘要 ( 111 )   PDF(2271KB) ( 335 )   
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针对无线传感网网络(Wireless Sensor Networks,WSN)能量受限的特点,为有效弥补传统的路由协议的能量补给不足的缺陷,提出一种面向WSN的具有持续能量供应的分簇单跳路由协议(Clustering Single-hop Routing Protocol based on Supply Energy,CSRPSE),该算法按轮循环进行,每轮循环包含簇头数量确定、簇头选择机制、非簇头归属以及数据传输几个阶段,具有存活节点数量高、网络消耗能量低等特点。仿真结果表明:与传统的WSNs路由协议相比,所提方法具有存活节点数量多、网络能量消耗少等优点,从而验证了所提方法的正确性和有效性。
低信噪比下基于深度学习的调制模式识别方法
陈晋音, 成凯回, 郑海斌
计算机科学. 2020, 47 (6A): 283-288.  doi:10.11896/JsJkx.190800072
摘要 ( 133 )   PDF(2290KB) ( 943 )   
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无线电信号的调制类型识别是信号检测与解调的中间步骤,已有的研究表明利用深度学习技术能高效地识别无线电信号调制类型。但对于低信噪比区间内识别准确率骤降的问题,仍没有一种较好的解决方案。受到深度学习在图像降噪中的启发,本文提出了低信噪比下基于深度学习的调制模式识别方法,实现了对低信噪比信号的降噪处理,解决了低信噪比区间信号识别准确率过低的问题。通过在开源数据集下的大量实验,验证了本方法的有效性,低信噪比信号调制类型识别的准确率由10%上升至15%。最后,文章对于本方法存在的问题进行分析,并对未来的研究进行了展望。
基于AMI的智慧用能多模汇聚网关装置研究
肖勇, 金鑫, 王立博, 罗鸿轩
计算机科学. 2020, 47 (6A): 289-293.  doi:10.11896/JsJkx.190800050
摘要 ( 99 )   PDF(3579KB) ( 388 )   
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随着智能电网的发展和客户用电质量需求的提高,现今有多种通信技术适用于电网系统的自动抄表体系,并且不同的通信技术各有优劣,因此其分别支撑着电网的各大主流业务,导致电网系统中存在着不同的通信体制之间很难形成相互通信,且不方便进行统一管理和资源调度的问题。针对这一问题,文中基于AMI(高级计量架构)的智能量测体系进行多业务多模汇聚网关装置的研究,首先介绍融合通信网关的硬件及接口设计,通过通用接口实现不同通信体制各类模块的统一接入,其次分析融合网关协议体系,设计L2层以下的协议解析和L2层以上的统一网络传输协议,最后在典型的应用场景下进行设备实现和相关的网络测试。
一种融合EMD分解和LSTM网络的频谱占用度预测模型
赵晓东, 苏公瑾, 李克利, 成杰, 徐江峰
计算机科学. 2020, 47 (6A): 294-298.  doi:10.11896/JsJkx.190700097
摘要 ( 159 )   PDF(4391KB) ( 484 )   
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频谱占用度是衡量频谱利用率、反应频谱分配是否合理的重要依据,但是非稳态的频谱占用度序列为有效的预测带来了巨大的挑战。文中提出了融合EMD与LSTM的计算模型(EMD-LSTM),该模型首先对原始占用度序列进行经验模态分解(EMD),令其生成含有不同时间尺度的本征模函数(IMF),然后用Pearson相关系数选择出相关度高的IMF,并将其与频谱占用度序列进行融合,最后利用长短时记忆网络(LSTM)对融合序列进行占用度预测。仿真实验结果及分析表明,相比于普通的LSTM网络,新的模型在预测频谱占用度变化上有了较大的性能改善。
互连网络的模p剩余类加群的笛卡尔积模型
师腾, 师海忠
计算机科学. 2020, 47 (6A): 299-304.  doi:10.11896/JsJkx.190700047
摘要 ( 111 )   PDF(1671KB) ( 327 )   
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许多应用领域对系统的计算密度有很高的要求,这里的计算密度指的是系统在一定体积或面积内的计算能力,这也是网格计算和云计算等大量分布式计算不能完全代替超级计算的原因。超级计算机在新兴领域也有大量应用。陈左宁院士指出,美国正在研制一台具有新型先进体系结构(很可能不是经典的体系结构)的E级超级计算机,中国也在积极研制自己的E级超级计算机。互连网络是超级计算机体系结构的重要组成部分,陈国良院士指出,互连网络对系统的性能价格比有决定性的影响。文中设计了互连网络的模p剩余类加群的笛卡尔积模型。超立方体和折叠立方体等著名的互连网络都可用这种模型表征,更为重要的是,利用此模型还设计出了多种新的互连网络。这些新的互连网络都有它们各自的特点,也极大地丰富了互连网络的种子库。
一种参数可变的最小存储再生码
王雪冰
计算机科学. 2020, 47 (6A): 305-309.  doi:10.11896/JsJkx.190600063
摘要 ( 118 )   PDF(2535KB) ( 270 )   
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参数为(n,k,B,d,t)的功能性修复最小存储再生码采用(n,k)删除码策略,依靠d个帮助节点修复t个节点的失效。出于存储空间、修复带宽、可修复节点数等因素的考虑,需要将一个参数为(n1,k1,B,d1,t1)的功能性修复再生码转换为另一个参数为(n2,k2,B,d2,t2)的功能性修复再生码,并且希望这个转换过程能够以最小下载数据量的代价进行。针对此问题,采用逻辑节点和物理节点相结合的方法,构造了一种可变参数的功能性修复再生码,证明了该码可以在不同参数组之间相互转换,而且在转换过程中使用最小下载数据量。
基于信噪比分级的信号调制类型识别
陈晋音, 蒋焘, 郑海斌
计算机科学. 2020, 47 (6A): 310-317.  doi:10.11896/JsJkx.190800073
摘要 ( 112 )   PDF(2790KB) ( 611 )   
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无线电调制类型识别广泛应用于军民的各个领域,相比人工识别和频谱分析法等传统方法,基于深度学习的信号调制类型识别方法取得了较好性能,但仍存在识别准确率低的问题。文中提出了一种基于长短时记忆网络(LSTM)模型的信号调制类型识别方法,将深度学习分类方法与信噪比分级相结合,设计了一种基于深度学习的信噪比分级调制类型识别框架。通过准确分类高低信噪比信号,并采用不同的降噪处理来提高低信噪比信号调制类型识别的准确率。通过机器学习方法对2016.4C信号数据集进行调制类型识别的准确率为21%,通过深度学习模型对2016.4C信号数据集进行不降噪、分级降噪、全部降噪3个调制类型识别对比实验,识别准确率分别为69.82%,70.50%,66.67%,有效验证了所提方法对提高低信噪比信号调制类型识别准确率的可行性与优越性。
面向云服务的分布式消息系统负载均衡策略
高子妍, 王勇
计算机科学. 2020, 47 (6A): 318-324.  doi:10.11896/JsJkx.191100012
摘要 ( 136 )   PDF(3328KB) ( 436 )   
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针对云服务下分布式消息系统存在的节点间负载倾斜问题,提出基于副本角色的动态负载均衡策略,并将算法应用于Apache Kafka分布式流平台中。基于消息系统的主要功能为读写及存储消息,算法以CPU、磁盘、网络读写流量为节点的主要负载因素,并根据不同的负载类型提出相应的首领角色迁移策略和副本迁移策略。从时间代价、空间代价、服务可用性等多个角度论证该算法的可行性,并讨论算法中涉及参数对算法执行效果的影响。经实验验证,所提算法能够实现集群中各节点的资源使用量均不大于规定阈值,并且与缺省系统相比,集群CPU占用率均方差下降72.1%,磁盘占用率均方差下降86.1%,网络流入速度均方差下降79.2%,网络流出速度均方差下降63.9%,优化效果显著。
信息安全
图像隐写分析算法研究概述
彭伟, 胡宁, 胡璟璟
计算机科学. 2020, 47 (6A): 325-331.  doi:10.11896/JsJkx.190600103
摘要 ( 167 )   PDF(1785KB) ( 1016 )   
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图像隐写技术可以在互联网上传输各种数字图片中隐藏的敏感或秘密信息,在过去二十多年中得到了快速的发展,并被不法分子用来交换可能危害社会安全的信息。为消除这些危害,相应发展了各种图像隐写分析技术。通过检查可疑图片中隐藏的秘密信息,图像隐写分析可以提供数字法理证据。在图像隐写算法发展现状分析的基础上,将图像隐写分析算法分为专用和通用隐写分析算法两大类,对图像隐写分析技术进行了介绍和归纳。在专用算法方面,分别介绍了针对特定图像隐写算法和针对特定图像类型的图像隐写分析途径。在通用算法方面,介绍了基于图像特征的图像隐写分析方法的一般流程,归纳总结了图像隐写分析常用的几类图像特征。通过回顾图像隐写分析的已有工作,分析了图像隐写分析中采用的技术,包括基于机器学习的分类方法、特征选择方法等。最后,对图像隐写分析的未来研究发展方向做了简要的讨论。
区块链共识算法对比研究
陆歌皓, 谢莉红, 李析禹
计算机科学. 2020, 47 (6A): 332-339.  doi:10.11896/JsJkx.191100189
摘要 ( 212 )   PDF(2290KB) ( 1950 )   
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共识算法是区块链系统中最核心的部分,它直接影响着区块链系统的高效性、安全性和稳定性。针对不同的业务场景,研究者、开发者如何选择或设计一种合适的共识算法,是现阶段区块链应用落地的一大难题。文中从拜占庭将军问题出发,提出了共识算法在设计时应满足的条件。然后,将共识算法按照容错类型分为CFT类共识算法和BFT类共识算法,详细阐述了9种共识算法的基本原理,并从容错性、性能效率、去中心化程度、资源消耗和使用规模5个方面对它们进行比较,总结出它们的优缺点,以期帮助研究者、开发者选择或设计共识算法,推动区块链共识算法的应用与演进。
网络安全态势感知研究现状与发展趋势的图谱分析
白雪, 努尔布力, 王亚东
计算机科学. 2020, 47 (6A): 340-343.  doi:10.11896/JsJkx.190500169
摘要 ( 161 )   PDF(4322KB) ( 743 )   
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文中以Web of Science中1999-2019年收录的2456篇以网络安全态势感知为主题的文献作为数据来源,主要运用 CiteSpace可视化工具,基于图谱对国家与机构合作、文献共被引、关键词共现等进行分析,并分析了国际上该领域的研究热点及研究脉络。研究发现,网络安全态势感知在理论方面需要加强形成体系,并进一步深入研究;应用方面对于多源数据融合的研究较为成熟,但对态势实时感知可视化方面提出了更多的挑战。文中分析结果有助于为该领域的研究人员做进一步深层研究提供参考。
三次MI多变量公钥密码体制的安全性分析
张栖, 聂旭云
计算机科学. 2020, 47 (6A): 344-348.  doi:10.11896/JsJkx.190900154
摘要 ( 116 )   PDF(1711KB) ( 477 )   
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三次MI多变量公钥签名体制是经典的多变量密码体制MI体制的改进。通过增加中心映射的次数,将公钥多项式从二次提升到三次来抵抗针对MI体制的线性化方程攻击。文中声称其体制的中心映射虽然满足二次化方程,但对其安全性没有影响。然而经过实验分析,对于以其中心映射构造的公钥加密体制,在找到所有的二次化方程后,结合Grobner基方法即可快速恢复合法密文相应的明文。同时,分析表明其方案实例抵抗最小秩攻击的时间复杂度并没有达到作者声称的O(2222),仅仅只有O(2129)。
基于布尔导数的布尔置换构造
吴万青, 周国龙, 马晓雪
计算机科学. 2020, 47 (6A): 349-351.  doi:10.11896/JsJkx.190800124
摘要 ( 76 )   PDF(2752KB) ( 364 )   
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布尔函数导数的性质在密码构造中起着重要的作用。文中利用布尔函数导数的性质,构造了一个新的平衡布尔函数。然后基于平衡布尔函数与布尔置换的关系,构造出一种新的布尔置换。
基于改进BP神经网络的SQL注入识别
诸珺文
计算机科学. 2020, 47 (6A): 352-359.  doi:10.11896/JsJkx.191200054
摘要 ( 118 )   PDF(3624KB) ( 362 )   
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当代对于SQL注入类型的攻击防御系统,大多研究是从静态单句过滤威胁语句的角度来进行设计。鉴于其较低的注入语句识别率以及较高的误报率,提出双层SQL注入防御模型,将注入的过程连续化后进行动态建模分析,并引入BP神经网络进行自学习与自修正。交叉验证实验表明,在Apache+MySQL环境中,所提模型有较高的注入识别率,对于正在遭受SQL注入的识别具有一定的优势。
工业互联网网络传输安全问题研究
伍育红, 胡向东
计算机科学. 2020, 47 (6A): 360-363.  doi:10.11896/JsJkx.191000114
摘要 ( 106 )   PDF(2776KB) ( 648 )   
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工业互联网数据要实现互联互通必将依赖网络传输,对工业互联网而言网络传输的安全问题至关重要,应配备信息传输过程中的安全机制,应在传输两端主体身份鉴别和认证、传输数据加密、传输链路节点身份鉴别和认证方面进行安全控制。文中就工业互联网的有线传输介质与无线传输介质涉及的安全风险提出了相应的规避措施,并就数据在传输过程中如何加密及如何选择密码算法进行了深入透彻的分析,提出了多因素认证办法,并就网络传输的其他各环节提出了相应的对策。
基于用户特征提取的新浪微博异常用户检测方法
袁得嵛, 章逸钒, 高见, 孙海春
计算机科学. 2020, 47 (6A): 364-368.  doi:10.11896/JsJkx.190700008
摘要 ( 236 )   PDF(3038KB) ( 1201 )   
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随着互联网的发展,微博逐渐成为重要的社交媒体。然而,在微博中异常用户通过传播有害信息、发送恶意链接,甚至发起恶意攻击等方式影响用户的行为,从而影响了社交网络的价值。因此,实现对异常用户的检测具有重要的意义。文中以多途径获取的微博异常用户和正常用户数据集为基础,对其进行数据清洗后,提出综合提取并分析用户的多种属性。多种数据挖掘方法建立异常用户检测模型,从而进行异常用户账号的识别。对C4.5决策树、随机森林等算法的实验结果表明,所提方法选取的特征有效,检测异常用户的精度较高。
基于区块链的制造联盟系统
洪小玲, 万虎, 肖晓, 孙浩祥
计算机科学. 2020, 47 (6A): 369-374.  doi:10.11896/JsJkx.190900122
摘要 ( 127 )   PDF(2402KB) ( 615 )   
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制造业是国民经济的主体,但与世界先进水平相比,我国制造业仍然大而不强。随着全球化竞争的加剧和计算机网络技术的飞速发展,合作联盟模式已经成为企业发展的新的组织模式,制造企业寻求合作,将传统制造模式与网络制造相结合来共同应对激烈的市场竞争是在未来信息化社会中继续发展的必要途径。针对产品已经实现标准化生产的制造业行业,在动态联盟的基础上提出了由两个以上独立企业组成的,通过网络信息技术连接起来的长久性虚拟组织这一静态联盟的概念。企业组建静态联盟,以此共同促进企业合作和企业转型升级、实现共同发展合作共赢。为实现静态联盟,基于区块链的制造联盟系统(Manufacturing Alliance System based on Block Chain,MASBC)这一概念被提出。MASBC系统实际上是一个用于实现静态联盟的网络平台,具有物理层、网络共识层、数据层、服务器层和用户层五层架构。MASBC系统结合了制造执行系统(Manufacturing Execution System,MES)和区块链技术,通过MES系统的数据采集功能和区块链的数据不可篡改特性将产品的生产过程信息存入区块链中,保证信息的真实性,并将这些信息作为最终利益分配的依据,以此提升静态联盟成员企业的相互信任,促进联盟企业的深入合作,实现共赢。
针对AES查表法最后一轮加密的L3缓存攻击
陆垚, 陈开颜, 王寅龙, 尚倩伊
计算机科学. 2020, 47 (6A): 375-380.  doi:10.11896/JsJkx.190900157
摘要 ( 102 )   PDF(2144KB) ( 828 )   
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文中对Cache最新的攻击方法进行了研究,在配置Intel i5-4590四核心、3.3GHz CPU处理器的机器上,对Linux系统虚拟环境下Bouncy Castle JDK1.0库中的AES快速加密法—AESFastEngine.Java进行flush+flush计时攻击。在加密进程持续执行时,使用flush+flush方法遍历共享主存地址来检测活动地址集(S盒地址),然后找到S盒偏移位,对S盒偏移位中的表项进行监控,从密文数据中筛选对应flush+flush时间较短的密文值,再利用S盒中的表项值恢复最后一轮密钥值,即通过确定监测S盒中固定范围的表项的使用情况来恢复最后一轮加密使用的密钥值,这种方法需要大量的已知密文,并且能够精确地计算出S盒的偏移和最后一轮的密钥值。
基于C4.5决策树的HTTPS加密流量分类方法
邹洁, 朱国胜, 祁小云, 曹扬晨
计算机科学. 2020, 47 (6A): 381-385.  doi:10.11896/JsJkx.191200155
摘要 ( 117 )   PDF(1987KB) ( 968 )   
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HTTPS协议基于原本不具有加密机制的HTTP协议。将其与SSL/TLS协议组合,在传输数据之前,客户端与服务器端之间进行一次SSL/TLS 握手,并协商通信过程中使用的加密套件,以安全地交换密钥并且实现双方的身份验证,建立安全通信线路后,对 HTTP 应用协议数据进行加密传输,防止通信内容被窃听和篡改。传统的基于有效载荷的方法已无法处理加密流量,基于流量特征和机器学习的加密流量分类和分析成为目前的主流方法,其通过建立监督学习模型,在保证加密完整性的条件下,基于网络流数据特征工程,应用C4.5决策树算法,在局域网环境中对腾讯网中应用HTTPS加密数据传输流进行分析,可有效实现对该网站HTTPS加密流量进行模块内容的精确分类。
一种基于环签名和短签名的可净化签名方案
张君何, 周清雷, 韩英杰
计算机科学. 2020, 47 (6A): 386-390.  doi:10.11896/JsJkx.190500061
摘要 ( 124 )   PDF(2604KB) ( 366 )   
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在现有的能够达到完全保密性要求的可净化数字签名方案中,基于群签名的方案因为效率较低而不够实用,而基于零知识证明的方案虽然效率较高但安全性较低。因此,文中提出了一种基于环签名和短签名的可净化数字签名方案,可满足可净化数字签名的不可伪造性、不可变形、透明性、完全保密性及可审计性5项基本安全需求,同时具有相对于基于零知识证明方案更强的可审计性和较高运算效率,具有较强的实用性。
基于Gossip协议的信任收集共识算法研究
张奇文, 王志强, 张逸谦
计算机科学. 2020, 47 (6A): 391-394.  doi:10.11896/JsJkx.191000051
摘要 ( 146 )   PDF(1945KB) ( 511 )   
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共识算法是构筑区块链信任特性的基础。如何保证共识算法的高效和稳定一直是研究领域的热点。Gossip协议因其高效性和可扩展性,被广泛应作共识算法底层框架。传统Gossip协议节点之间的通信方式呈随机性,使得共识时间稳定性不够,并且由于不能预测共识时间,无法应用在强一致性场合中。为解决Gossip协议中稳定性不够和最终共识的问题,提出一种基于Gossip协议的信任收集共识算法。节点通过评估邻近节点的信息度选择通信节点,消息在通信过程中收集信任值,直至消信所收集的信任值大于全网临界受信阈值时,认为消息确认为达成共识。同时,利用时间退化因子控制节点信息度,防止过热点产生,维持网络负载均衡。实验表明,CCG算法与传统Gossip和Random Gossip算法相比,具有高稳定性、高效率等优点。
面向缺损数据的(α,k)-匿名模型
张王策, 范菁, 王渤茹, 倪旻
计算机科学. 2020, 47 (6A): 395-399.  doi:10.11896/JsJkx.190500131
摘要 ( 80 )   PDF(2569KB) ( 357 )   
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在数据集对外发布之前,需要对数据集的准标识符属性进行匿名,以防遭受链接攻击。然而现有的数据匿名算法都是面向完整数据进行,对于数据集中含有缺损数据的元组会进行直接删除操作,降低了数据的可用性。文中提出将缺损数据与完整数据混合匿名的算法,并且结合了(α,k)-匿名算法。实验得出的数据充分证明:改进后的面向缺损数据的(α,k)-匿名模型有效提升了匿名后数据的可用性,实现了数据匿名。
基于TFR 模型的公安云平台数据分级分类安全访问控制模型研究
顾荣杰, 吴治平, 石焕
计算机科学. 2020, 47 (6A): 400-403.  doi:10.11896/JsJkx.191000066
摘要 ( 112 )   PDF(1713KB) ( 389 )   
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近年来,公安大数据建设不断提速,各地数据中心的统一建设带来敏感数据的高度集中,涉及国家安全和公民个人信息的泄露和违规使用的风险急剧上升。在数据加密存储、角色访问控制等传统方法的基础上,提出了一种新的基于数据治理属性分级分类的访问控制模型。通过对数据敏感性、人员、数据进行分级分类,该模型实现了基于数据表、字段、数据记录级别的分层控制,有利于实现灵活度更高、颗粒度更细的公安敏感数据的分级分类精准访问授权控制,可有效应用于当前智慧公安大数据云平台数据访问安全控制体系的构建。该模型已实际应用于部分地区的智慧公安建设中,并取得了较好的成效。
基于软件定义网络资源优化的虚拟网络功能部署策略
黄梅根, 汪涛, 刘亮, 庞瑞琴, 杜欢
计算机科学. 2020, 47 (6A): 404-408.  doi:10.11896/JsJkx.191000116
摘要 ( 99 )   PDF(2173KB) ( 589 )   
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随着软件定义网络(Software Define Network,SDN)和网络功能虚拟化(Network Function Virtual,NFV)技术的不断发展,防火墙、入侵检测等硬件中间件被动态部署在特定服务器上的虚拟网络功能(Virtual Network Function,VNF)所替代。为了满足流量安全和性能策略,网络流请求通常需要经过特定的VNF序列,称为服务功能链(Service Function Chain,SFC),这使得VNF的动态部署问题成为目前软件定义网络中的一个研究热点。学术界提出了多种部署策略,但由于大部分是在单一资源约束条件下进行的部署研究,无法实现全局网络资源的负载均衡。文中提出了充分考虑全局网络资源的虚拟网络功能部署策略。首先,给出了网络模型的整体结构,并用整数线性规划模型对该问题进行数学建模,由于该问题是一个NP难问题,因此,设计了一个高效的启发式搜索算法(Heuristic Search Algorithm,HSA)来对原问题进行求解,该算法能够在满足全局网络资源的约束下高效地利用网络资源实现VNF的动态部署并实现负载均衡。实验仿真结果表明,该部署算法能够很好地降低负载均衡度,并提高流请求接收率。
PTN网络安全结构的优化与设计
闫震, 田毅, 段志国, 于振江, 王玉, 查凡
计算机科学. 2020, 47 (6A): 409-412.  doi:10.11896/JsJkx.190900160
摘要 ( 94 )   PDF(3458KB) ( 532 )   
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分组传送网(Packet Transport Network,PTN)能够兼容多种网络,诸如ATM、SDH、以太网、PDH、PPP/HDLC等,被广泛地应用到各种组网通信,PTN能够有机地结合数据技术和传输技术,使运营商的基础网络优势得到很大程度的提高。目前,分组传送网(PTN)在多网络通讯、传输带宽、流量、信息安全等方面无法满足用户需求,文中设计出新型的PTN网络安全架构,根据业务及流量选择架构类型,并引入融入OTN核心组网和p-Cycle保护算法,通过使用OTN核心组网方案,使汇聚机房带宽和数据传输能力大大提高,具有较强的扩容能力,通过使用p-Cycle保护算法并构建组网拓扑图,提高了PTN网络信息数据传递的安全性能。文中还设计出PTN组网软件架构,便于用户应用、查询。实验表明,设计的方案大大降低了组网难度,提高了网络速度、服务质量,具有较好的网络可扩展性和安全性。
一种基于无证书的SIP认证密钥协商协议
莫天庆, 何咏梅
计算机科学. 2020, 47 (6A): 413-419.  doi:10.11896/JsJkx.191100216
摘要 ( 94 )   PDF(1916KB) ( 527 )   
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针对现有SIP(会话初始协议)认证机制不能抵抗临时秘密泄露攻击和系统开销大的问题,提出了一种基于改进SIP协议的SIP安全认证模型。借鉴原有协议流程,设计了一种强安全的SIP两方匿名认证密钥协商子协议。新协议利用无证书签密的特性实现通信实体的双向认证、密钥协商和不可追踪。在现有seCK(不仅包含eCK模型,而且捕捉了临时中间泄露抵抗的安全性)模型下对新协议进行了安全性证明,其安全性被规约为多项式时间敌手求解CDH问题。与现有同类协议相比,新协议只需7次点乘运算和3次消息交互,具有安全性更强、计算和通信开销较低的特点。
大属性可公开追踪的密文策略属性基加密方案
马潇潇, 黄艳
计算机科学. 2020, 47 (6A): 420-423.  doi:10.11896/JsJkx.190700131
摘要 ( 110 )   PDF(1615KB) ( 312 )   
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密文策略属性基加密可以灵活实现“一对多”加密,尤其是大属性的属性基加密,可以支持任意的属性全集,因此在云计算、物联网、大数据等领域有广泛应用前景。然而,密文策略属性基加密中同一个解密私钥可以对应多个不同的用户,于是恶意用户敢于共享其(部分)私钥以获取非法利益。针对用户恶意共享解密私钥的问题,为实现公开追踪并验证泄露私钥拥有者身份的目的,文中提出一个支持大属性的可公开追踪的密文策略属性基加密方案,该方案可以支持任意单调的访问结构。并且,除了固定长度的系统公开参数外,不花费额外的存储代价就可以对泄露密钥的用户身份进行公开验证。
数据库 & 大数据 & 数据科学
电商平台用户再购物行为的预测研究
吕泽宇李纪旋陈如剑陈东明
计算机科学. 2020, 47 (6A): 424-428.  doi:10.11896/JsJkx.190900018
摘要 ( 88 )   PDF(4048KB) ( 642 )   
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电商平台上用户的购物行为研究对于电商企业来说具有重要的商业应用价值。文中针对购物者在同一电商平台上的再次消费行为的预测问题进行了研究。首先,针对用户与商家的行为和交易记录,基于特征工程方法设计了多种不同的行为预测特征,基于可视化等方法对比分析了预测特征的重要性和特点,进行了属性筛选;然后,基于提出的预测特征设计使用了多种不同算法训练预测模型。实验研究表明,多lightGBM模型的融合方法能够达到很高的再购物行为预测准确度,其AUC值能够达到0.7018,同时,基于这种方法实现的预测器只需要少数特征就能对预测结果产生很好的贡献。研究的数据来源是开源的真实大数据,研究成果具有应用和学术双重价值。
改进的GHSOM算法在民航航空法规知识地图构建中的应用
张浩洋, 周良
计算机科学. 2020, 47 (6A): 429-435.  doi:10.11896/JsJkx.190700161
摘要 ( 106 )   PDF(2460KB) ( 300 )   
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针对文本聚类过程中簇的数量无法动态改变及文本分类结果不够精确等问题,文中引入并改进了成长型分级自组织映射(Growing Hierarchical Self-Organizing Map,GHSOM)算法,以提高文本聚类的精确度,并尝试使用改进后的GHSOM算法构建民航航空法规知识地图。GHSOM算法为多层分级结构,每一层包含数个独立的成长型SOM,通过增长规模来在一定程度上更加详细地描述数据集,提高分类效果。在此基础上,以民用航空领域的各项法律、法规条文为样本资料集,结合中文分词、关键词提取、文件向量等技术手段,利用改进的GHSOM算法对文本进行聚类分析,并最终完成民航航空法规知识地图的构建。实验结果表明,所提算法具有显著的文本聚类能力,利用该算法构建的民航航空法规知识地图取得了较好的分类效果,其精确度、召回率等评价指标也获得了进一步的提升。
基于面向对象(属性)概念格的形式背景属性约简方法
岳晓威, 彭莎, 秦克云
计算机科学. 2020, 47 (6A): 436-439.  doi:10.11896/JsJkx.191100011
摘要 ( 105 )   PDF(1628KB) ( 407 )   
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形式背景的属性约简是形式概念分析的重要研究内容之一。文中研究形式背景保持面向对象(属性)概念格结构的属性约简方法。通过分析相应的粒概念,提出了一种新的基于面向对象概念格和基于面向属性概念格的协调集判定定理,进而得到了新的可辨识属性集和可辨识属性矩阵,借助布尔逻辑公式转换给出了约简计算方法。提出的方法可以避免计算所有面向对象的形式概念及面向属性的所有形式概念。另外,提出了面向对象概念格和面向属性概念格的属性特征,给出了绝对必要属性、相对必要属性、绝对不必要属性的等价描述。
一种基于时序性告警的新型聚类算法
邓甜甜, 熊荫乔, 何贤浩
计算机科学. 2020, 47 (6A): 440-443.  doi:10.11896/JsJkx.190600173
摘要 ( 141 )   PDF(3006KB) ( 685 )   
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云环境下,大规模集群设备将产生海量时序性的告警数据,实际应用中,运维人员通常利用这些告警数据来定位、排查、修复故障和错误,维持系统的正常运行。因此,如何将海量告警数据进行有效聚类,并挖掘告警中的关键信息,必将成为“云”能否持续稳定运行的核心问题。据此,文中提出了一种基于时序性告警的新型聚类算法。算法利用设定时间窗口内两两告警之间时间差的关系,构造告警之间新的关系矩阵,再利用K-means算法对关系矩阵中的列向量进行聚类,得到告警的聚类结果。实验结果表明,该算法能充分地将海量告警信息有效聚类。
基于CEEMD-Pearson和深度LSTM混合模型的PM2.5浓度预测方法
丁子昂, 乐曹伟, 吴玲玲, 付明磊
计算机科学. 2020, 47 (6A): 444-449.  doi:10.11896/JsJkx.190700158
摘要 ( 247 )   PDF(2875KB) ( 426 )   
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PM2.5是衡量空气污染物浓度的核心指标。通过挖掘PM2.5历史数据的时序特性,完成对未来PM2.5浓度值的精确预测具有较强的学术意义和应用价值。然而,原始PM2.5浓度值时间序列数据相关性对模型的预测精度产生了较大的影响。为了解决这个问题,文中提出一种基于补充总体经验模态分解-皮尔逊相关分析(CEEMD-Pearson)和深度长短期记忆神经网络(Long Short Term Memory,LSTM)混合模型的PM2.5浓度预测方法。该方法利用补充总体经验模态分解(Complementary Ensemble Empirical Mode Decomposition,CEEMD)对PM2.5浓度历史数据进行不同频率的分解,增强数据中体现的时序特性。然后通过Pearson相关性检验方法对分解后的不同频率子波(IMFs)进行筛选,将筛选后的增强数据输入到多隐含层的深度LSTM网络的输入层进行训练并预测。实验数据表明,CEEMD-LSTM混合模型的预测精度为80%,但是该模型在训练次数为7000次左右才收敛;而经过Pearson二次筛选后的模型在训练800次左右就已经收敛,并且精度提升到87%;CEEMD-Pearson与深度LSTM神经网络混合模型的训练效果最优,在训练650次左右就已经收敛,并且预测精度达到了90%。实验结果说明,CEEMD模态分解方法可以展现出历史数据中的隐藏时序特性,结合Pearson相关性分析进行的二次筛选可有效地提升模型训练的收敛速度和预测精度。因此,基于CEEMD-Pearson和深度LSTM的混合模型可以获得最佳的训练效果、最快的收敛速度以及最精准的预测结果,可以有效解决PM2.5浓度预测问题。
基于判断聚合的分布式数据挖掘分类算法研究
李莉
计算机科学. 2020, 47 (6A): 450-456.  doi:10.11896/JsJkx.190700143
摘要 ( 96 )   PDF(3069KB) ( 339 )   
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随着互联网的发展和云计算技术的广泛应用,许多数据存储在不同的服务器上,分布式数据挖掘技术应运而生。智能agent在各自的站点上得到部分挖掘结果,分布式数据挖掘可以将这些部分的挖掘结果聚合成为全局的结果。文中主要处理的是分布式数据挖掘过程中的分类问题,针对一些特征的数据分别存储于不同的数据源上,提出了一种基于判断聚合模型的分类算法。该算法中每一个agent要对一个案例属于某一个目标类的可能性进行判断,然后利用判断聚合模型将这些agent的判断进行聚合,形成全局的分类结果。基于判断聚合模型的分类算法将逻辑和社会选择理论的技术应用于解决分布式数据挖掘的分类问题,这种新的算法不需要大规模地传输和转化数据,节省了传输成本,提高了分类效率,同时有效地保护了数据的安全性。
基于Xie-Beni指数的选择性聚类集成
邵超, 马进家
计算机科学. 2020, 47 (6A): 457-460.  doi:10.11896/JsJkx.190700044
摘要 ( 122 )   PDF(2594KB) ( 439 )   
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选择性聚类集成是选择一部分精度高、差异性大的基聚类结果进行集成,从而得到更为有效的聚类集成结果。然而,聚类结果的准确性难以客观度量。为此,文中提出了一种基于Xie-Beni指数的选择性聚类集成算法,该算法采用Xie-Beni指数来度量基聚类结果的有效性,利用并结合NMI(互信息)选择出精度较高的基聚类结果,从而提升聚类结果的准确性。实验结果证实了该算法的有效性。
基于谱聚类的多目标进化社区发现算法研究
董明刚, 弓佳明, 敬超
计算机科学. 2020, 47 (6A): 461-466.  doi:10.11896/JsJkx.191100215
摘要 ( 158 )   PDF(2420KB) ( 415 )   
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多目标优化算法在复杂网络社区发现中具有很强的竞争力,然而,在处理社区结构较为模糊、网络数据规模大的问题时难以得到满意的效果。为克服现有多目标方法的不足,提出一种基于谱聚类的多目标复杂网络社区发现算法。该算法先用谱聚类对编码后的复杂网络进行初始种群划分,利用子图聚类特性生成高质量的初始种群。采用一种网格约简的数据归减方法在进化过程中对种群进行约减,有效降低算法复杂度,以满足大规模网络社区发现需求。在仿真网络和9个真实网络上的实验结果表明,该算法在社区发现精度性能和计算复杂度方面,都要优于MRMOEA,RMOEA,MCMOEA 3种代表性的基于多目标的社区发现算法。
基于LSTM-GA的股票价格涨跌预测模型
包振山, 郭俊南, 谢源, 张文博
计算机科学. 2020, 47 (6A): 467-473.  doi:10.11896/JsJkx.190900128
摘要 ( 342 )   PDF(2758KB) ( 1782 )   
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如何准确地进行股票预测一直是量化金融领域的重要问题。长短期记忆细胞神经网络(LSTM)的出现较好地解决了股票预测这类的复杂序列化数据学习的问题。然而前期研究结果表明单一使用该方法仍存在预测不平衡、陷入局部极值导致能力不佳的问题。基于上述问题,文中利用将遗传算法(GA)解决调参问题来保证模型预测的平衡性,由此构建了新型股票预测模型。该模型分为三部分,首先利用LSTM网络进行收盘价的预测,再利用基于遗传算法的判别机制,最终获取下一刻股票的涨跌信号。这一模型不同于先前的研究,主要针对LSTM模型的输出模块进行了改进。文中使用了中证500的日内分钟数据进行测试验证。实验得出,改进模型的各方面指标均优于单独的LSTM模型。
基于机器学习的HBase配置参数优化研究
徐江峰谭玉龙
计算机科学. 2020, 47 (6A): 474-479.  doi:10.11896/JsJkx.190900046
摘要 ( 121 )   PDF(5314KB) ( 322 )   
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HBase是一个分布式数据库管理系统,对于需要快速随机访问大量数据的应用程序,它正变得越来越流行。但是,它有许多性能关键配置参数,这些参数之间可能会以复杂的方式相互影响,这使得手动调整它们以获得最佳性能变得极其困难。文中提出了一种新的方法来自动调优给定HBase应用程序的配置参数,称为自动调优HBase 。其关键是建立一个以配置参数为输入的低成本性能模型。为此,系统地研究了不同的建模技术,并决定采用集成学习算法来构建性能模型。随后,利用遗传算法通过性能模型为应用程序搜索最优配置参数。因此,它可以快速且自动地识别一组配置参数值,以使应用程序的性能达到最佳。实验测试了Yahoo!云服务基准的5个应用程序,结果表明,与默认配置相比,优化后的吞吐量平均提高41%,最高可达97%。与此同时,HBase操作的延迟平均降低了11.3%,最高可达57%。
改进的局部和相似性保持特征选择算法
李金霞, 赵志刚, 李强, 吕慧显, 李明生
计算机科学. 2020, 47 (6A): 480-484.  doi:10.11896/JsJkx.20190800095
摘要 ( 121 )   PDF(2838KB) ( 384 )   
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LSPE(Locality and Similarity Preserving Embedding)特征选择算法首先基于KNN定义图结构来保持数据的局部性,再基于定义图学习数据的低维重构系数来保持数据的局部性和相似性。两个步骤独立进行,缺乏交互。由于近邻个数是人为定义的,使得学习到的图结构不具备自适应的近邻,不是最优的,进而影响算法性能。为优化LSPE算法的性能,提出改进的局部和相似性保持特征选择算法,将图学习与稀疏重构、特征选择并入同一个框架,使得图学习和稀疏编码同时进行,其要求编码过程是稀疏的,自适应近邻的和非负的。所提算法旨在寻找一个能保持数据的局部性和相似性的投影,并对投影矩阵施加l2,1范数,进而选择能够保持局部性和相似性的相关特征。实验结果表明,改进后的算法减少了主观人为影响,消除了选择特征的不稳定性,对数据噪声鲁棒性更强,提高了图像分类的准确率。
基于GM(1,1)-SVM组合模型的中长期人口预测研究
徐翔燕, 侯瑞环
计算机科学. 2020, 47 (6A): 485-487.  doi:10.11896/JsJkx.190900168
摘要 ( 129 )   PDF(2903KB) ( 411 )   
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准确预测未来人口数量,对制定相关经济政策具有现实意义。文中针对人口中长期预测影响因素较复杂、可用历史数据较少、单一模型局限性等特点,构建了灰色预测和支持向量机的组合预测模型。该模型将灰色预测模型和支持向量机模型进行组合,利用标准差法确定模型的权值信息,将模型应用于一师阿拉尔市人口的中长期预测,选取一师阿拉尔市1997-2017年的人口数据进行分析,对2018-2022年的数据进行预测。结果表明:与单一模型相比较,组合模型预测精度更高,相对误差低,且预测结果比较稳定,结果更符合实际。
一种新的不均衡关联分类算法
崔巍, 贾晓琳, 樊帅帅, 朱晓燕
计算机科学. 2020, 47 (6A): 488-493.  doi:10.11896/JsJkx.190600132
摘要 ( 97 )   PDF(1841KB) ( 439 )   
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基于规则的分类算法具有分类性能好、可解释性强的优点,得到了广泛的应用。然而已有的基于规则的分类算法没有考虑不均衡数据的情况,从而影响了其对不均衡数据的分类效果。文中提出了一种新的不均衡关联分类算法ACI。首先生成所有的关联规则,然后使用不均衡规则裁剪方法进行规则裁剪。最后,将剩余规则存储到CR树中,用于新实例的分类。在27个公开数据集上的实验结果表明,提出的不均衡关联分类算法在不均衡数据集上比基准算法的分类效果更好。
基于牛顿法的自适应高阶评分距离推荐模型研究
邹海涛, 郑尚, 王琦, 于化龙, 高尚
计算机科学. 2020, 47 (6A): 494-499.  doi:10.11896/JsJkx.190900016
摘要 ( 86 )   PDF(2264KB) ( 257 )   
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现有的一些算法引入了隐语义模型克服数据稀缺带来的问题,为用户提供更有效的推荐。一般情况下,这些方法通过线性组合若干多项式,引入相应参数平衡各个部分比重,以构造优化函数,最终达到最小评分误差或实现最大的偏好等目的。经典模型通常只考虑用户对某一产品的预测评分和实际评分差异(即,一阶评分距离),忽略了其在不同产品上的预测评分与实际评分之间的差值 (即,二阶评分距离)。因此,高阶评分距离模型同时将两种距离集成到算法之中,并使用随机梯度下降法求解目标函数。可是,上述优化函数中的相关参数往往是手动设置,而且随机梯度下降法求解目标函数的收敛速度较慢,使得该模型缺乏灵活性,也增加了时间消耗。为了提高模型的适应性和效率,文中提出了一种融合归一化函数的自适应高阶评价距离模型,并利用牛顿法求解改进后的高阶评分距离凸优化函数。此方法不仅移除了若干静态参数,而且加快了优化函数的收敛速度。提出的模型具有坚实的理论支持,经过3个实际数据集的实验结果表明,此模型具有较好的预测精度和运行效率。
基于改进残差网络的水下图像重建方法
宋娅菲, 谌雨章, 沈君凤, 曾张帆
计算机科学. 2020, 47 (6A): 500-504.  doi:10.11896/JsJkx.200100084
摘要 ( 132 )   PDF(3491KB) ( 489 )   
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自然水体成像中湍流及悬浮颗粒等环境因素会造成水下采集的图像存在扭曲失真、分辨率低、背景模糊等问题,为了解决上述问题并进一步提高图像重建和复原的质量,提出了一种改进的基于残差网络的图像超分辨率重建方法,该方法将网络中的残差密集块和自适应机制进行融合,有效解决深度学习网络中经常遇到的梯度爆炸问题,同时能够抑制无用信息的学习,充分利用重要特征信息。为了使网络适应水下噪声环境,通过自建水下系统对目标板分别在清水中和浑浊微湍流水域中进行采集并对其进行图像配对生成训练对,并在河流和海洋水域下采集图像生成测试集。实验结果表明,在微湍流的海洋水域和河流水域中,较传统的水下图像处理和神经网络算法,使用改进的残差网络算法能够很好地对水下图像进行重建,重建图像的边缘信息得到了极大的保留,图像的重建效果更好。
一种基于张量的车辆交通数据缺失估计新方法
张德干, 范洪瑞, 龚倡乐, 高瑾馨, 张婷, 赵彭真, 陈晨
计算机科学. 2020, 47 (6A): 505-511.  doi:10.11896/JsJkx.190700045
摘要 ( 112 )   PDF(3317KB) ( 495 )   
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面对当前庞大的智慧交通数据量,收集并统计处理是必要且重要的过程,但无法避免的数据缺失问题是目前的研究重点。文中针对车辆交通数据缺失问题提出一种基于张量的车辆交通数据缺失估计新方法:集成贝叶斯张量分解(Integrated Bayesian Tensor Decomposition,IBTD)。该算法在数据模型构建阶段,利用随机采样原理,将缺失数据随机抽取生成数据子集,并用优化后的贝叶斯张量分解算法进行插补。引入集成思想,将多个插补后的误差结果进行分析排序,考虑时空复杂度,择优平均得到最优结果。通过平均绝对百分比误差之后(Mean Absolute Percentage Error,MAPE)和均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)对提出模型的性能进行评估。实验结果表明,所提新方法能够有效地对不同缺失量的交通数据集进行插补,并能得到很好的插补结果。
基于X12-LSTM模型的保费收入预测研究
刁莉, 王宁
计算机科学. 2020, 47 (6A): 512-516.  doi:10.11896/JsJkx.191100077
摘要 ( 118 )   PDF(3053KB) ( 468 )   
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经济新常态下保费收入预测是学术界和业界共同关注的话题。考虑到保费收入时间序列数据具有强烈的季节性特点,文中构建基于长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络的X12-LSTM模型以预测保费收入,并与简单LSTM模型、SARIMA模型和BP神经网络进行对比。实验结果表明,X12-LSTM模型对保费收入的预测最准确且稳定度最好。相比简单LSTM模型,X12-LSTM模型在准确度方面提升8%,在稳定度方面提升8%,说明X12-LSTM模型是对简单LSTM模型的有效改进,更适用于具有季节性特征的数据预测。
基于GA-SVM的农产品质量分类
马创, 吕孝飞, 梁炎明
计算机科学. 2020, 47 (6A): 517-520.  doi:10.11896/JsJkx.190900184
摘要 ( 145 )   PDF(2095KB) ( 323 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
传统方法对农产品进行细粒度划分,确定影响分类效果的关键因素,但忽略了农产品的质量特征。对农产品的质量进行科学的分类,能够更好地反映农产品在质量方面的变化,还可以显著提升农产品后续的处理效率。从农产品的质量特征出发,将农产品进行分类,对不同类别的农产品按照不同的方法进行处理,以在保证农产品质量的同时提高农产品的附加值。分类方法与模型参数的选取对于农产品质量分类的准确度尤为重要。传统支持向量机SVM对模型参数的选择具有盲目性,为提高分类的准确度,文中提出一和中将因子分析(Factor Analsysi,FA)与基于遗传算法改进的支持向量机(Genetic Algorithm-Support Vector Machine,GA-SVM)结合的分类模型。实验结果表明,改进后的SVM能够快速、有效地判别农产品质量类别,显著改善农产品质量的分类精度,评估过程较为简单,可广泛应用于农产品质量的评估。
基于用户兴趣的农产品推荐技术研究
李建军, 付佳, 杨玉, 侯跃, 汪校铃, 荣欣
计算机科学. 2020, 47 (6A): 521-525.  doi:10.11896/JsJkx.190900131
摘要 ( 125 )   PDF(1959KB) ( 381 )   
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当前互联网发展日益强大,农产品电商市场的竞争愈演愈烈,用户无法从众多的产品信息中找到适合自身的产品,传统的协同过滤算法只关注用户评分,并不能及时反映用户的兴趣变化。针对这一问题,文中主要考虑通过用户行为及用户访问时间和频率,提出基于改进权值的用户兴趣推荐算法(Weight-based User Interest-Collaborative Filtering,WUI-CF)。实验结果表明,所提算法相比于传统推荐算法能更好地挖掘用户兴趣,适应用户的兴趣变化,提高推荐的精确度,能够更好地解决用户面临众多农产品信息无从挑选的问题,提高了用户的满意度。
覆盖近似空间中的核及其性质
周俊丽, 管延勇, 徐法升, 王洪凯
计算机科学. 2020, 47 (6A): 526-529.  doi:10.11896/JsJkx.190600003
摘要 ( 74 )   PDF(1713KB) ( 295 )   
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文中在覆盖近似空间中,提出核的概念,研究核的存在性与唯一性以及覆盖块、邻域和核之间的关系;基于核和约简,提出协调覆盖的概念,揭示约简、核和协调覆盖之间的关联;最后,给出覆盖产生的邻域族等于覆盖本身的充要条件。
基于文本挖掘和决策树分析的中国手游产业发展研究
朱涤尘, 夏换, 杨秀璋, 于小民, 张亚成, 武帅
计算机科学. 2020, 47 (6A): 530-534.  doi:10.11896/JsJkx.190700124
摘要 ( 133 )   PDF(2502KB) ( 766 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
针对中国传统的手游产业发展存在主题识别不精准,缺乏利用数据挖掘和可视化分析方法等问题,文中提出了一种基于文本挖掘和决策树(Desision Tree)分析的中国手游产业发展研究方法,从多方面分析了影响手游收入和热度的因素,从多个角度评估了手游产业的特性,研究其收入与可视化程度、游戏类型、文化背景和国际化指标的关系。文中采用Python语言进行了详细的实验,分析了开发厂商和所在地科技创新指数的关系,挖掘出智能化推荐热度和耐玩度较高的手游。实验结果表明,该算法具有一定的理论意义和研究价值,可以应用于手游市场分析、新游评测和手游推荐等领域,同时能优化中国手游产业市场,为手游市场的发展提供助力。
基于灰色——马尔可夫模型的农产品产量预测方法
马创, 袁野, 尤海生
计算机科学. 2020, 47 (6A): 535-539.  doi:10.11896/JsJkx.190700126
摘要 ( 124 )   PDF(1692KB) ( 666 )   
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粮食在农产品中扮演着举足轻重的地位,粮食产量一定程度决定了国家粮食供给能力及温饱安全水平,因此对粮食产量进行精准预测的研究具有重要的价值。鉴于粮食产量受多种复杂因素的影响具有极强的波动性和随机性,为提高粮食产量预测的准确性,针对我国粮食产量的特点,文中提出一种基于灰色模型与马尔可夫模型相融合的模型,用马尔可夫模型对灰色模型的预测值进行修正以达到对粮食产量进行周期性预测。通过选取我国2009年至2018年的粮食年产量数据(数据来源:国家数据统计局)进行分析研究。所提方法首先利用灰色模型对产量进行预测,计算预测误差,通过对误差序列利用灰色建模修正产量预测数据;其次,根据粮食年产量预测精度,将粮食年产量数据划分成若干状态,进而可求出各阶状态转移概率和状态转移概率矩阵;最后,通过建立新陈代谢后的灰色模型对粮食年产量进行预测得到预测结果,利用马尔可夫模型对预测结果进行残差值进行修正以达到提高粮食产量预测值精度。仿真实验分别将单一灰色模型和灰色马尔可夫模型的预测精度进行比较。结果表明,灰色模型预测值在2009-2013 年的年产量预测中误差小于 1.00%,但随着年份的增加,由于粮食年产量间的相互影响导致预测精度变差,2014-2018年的年产量预测误差均高于1.00%;灰色-马尔可夫模型年产量预测误差均小于0.30%,平均误差为 0.12%,相较于传统灰色模型及马尔可夫模型,其预测的准确率大幅度提高。
基于卷积神经网络与约束概率矩阵分解的推荐算法
马海江
计算机科学. 2020, 47 (6A): 540-545.  doi:10.11896/JsJkx.191000172
摘要 ( 144 )   PDF(2361KB) ( 553 )   
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用户评分数据的稀疏性和上下文的信息缺失,往往导致基于矩阵分解(Matrix Factorization,MF)的推荐算法在准确性方面有所欠缺。针对此问题,文中提出了一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)与约束概率矩阵分解(Constrained Probabilistic Matrix Factorization,CPMF)的推荐算法。首先,构建卷积神经网络模型,对用户上下文辅助信息进行识别,获得文本潜在向量,并叠加高斯噪声,初始化项目特征矩阵;然后,根据用户评分信息,利用约束矩阵来约束用户特征,并叠加补偿矩阵,初始化用户特征矩阵;接着,利用初始化的用户特征矩阵和项目特征矩阵拟合评分矩阵,对评分矩阵进行矩阵分解,并利用坐标下降算法更新参数;最后,预测用户对项目的评分,实现项目推荐。在Movielens和Amazon数据集上的实验结果表明,该推荐算法显著优于传统的推荐模型,有效地提高了推荐结果的准确率。
交叉&应用
基于Hyperledger Fabric的汽车供应链系统的方案设计与性能分析
林旭丹, 鲍士兼, 赵立昕, 赵成林
计算机科学. 2020, 47 (6A): 546-551.  doi:10.11896/JsJkx.190700022
摘要 ( 228 )   PDF(3121KB) ( 776 )   
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当前的汽车供应链体系一般采用中心化的管理模式,供应链中上下游企业间数据交互困难,信息不对称,因此造成了供应链运行效率低下。另外,信息的不透明也导致了供应链中的信任问题。为此,文中引入区块链技术,采用超级账本(Hyperledger Fabric)作为开发框架,设计了一个基于区块链的汽车供应链原型系统,旨在为多方企业提供安全可信的交易服务。该系统具备访问控制和数据透明、可追溯且不可篡改等特点,同时通过设计的多通道架构,实现了企业合作中的隐私隔离。文中使用docker技术构建了实验环境,对功能接口进行了测试,通过对原型系统吞吐量性能进行实验分析,验证了该原型系统的可行性。文中引入“区块链+”的模式为传统汽车供应链的升级与转型提供了新的思路。
基于分支定界法的机场终端区单一进离场程序设计优化
周隽, 王天淇
计算机科学. 2020, 47 (6A): 552-555.  doi:10.11896/JsJkx.190600018
摘要 ( 108 )   PDF(3898KB) ( 333 )   
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当前绝大部分机场进离场程序是通过人工设计并借助计算机辅助软件绘制完成的,在充分发挥空域资源方面仍有可提升空间。为此,文中提出了单一进离场程序设计的优化方法,以期为程序设计人员提供有效的决策支持。首先,结合所需导航性能(Required Navigation Performance RNP)的导航规范建立了进离场程序的三维模型,考虑了诸如障碍物规避等飞行限制条件;其次,对于每个障碍物给出了3种不同的规避方式,沿障碍物边缘顺时针或逆时针转弯,或在障碍物下方保持当前飞行高度;随后,应用分支定界法(Branch and Bacnd,B&B)对问题进行解算,其中分支策略对应障碍物的不同规避方式;最后,针对两种不同的障碍物布局结构对算法进行测试,并与传统的A*算法比较计算耗时。仿真实验表明,所提算法能够在较短时间内计算出规避障碍物且符合RNP导航运行要求的最优路径;通过调整目标函数中权重系数的值,可以获得连续爬升或下降的程序,对于飞机降噪减排有积极影响。
私有二进制协议中变长域的格式挖掘方法
徐旭东, 张志祥, 张献
计算机科学. 2020, 47 (6A): 556-560.  doi:10.11896/JsJkx.190900035
摘要 ( 108 )   PDF(2035KB) ( 362 )   
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协议逆向工程是模糊测试领域的重要环节之一。针对目前私有二进制协议中对于变长域的格式挖掘工作没有很好的系统方法和变长域的关键词域边界挖掘不理想的问题,提出对变长域中的长度域和关键词域分别处理的方法。对于长度域,利用渐进多序列对比的结果,使用迭代窗的挖掘方式分别挖掘全局长度域和局部长度域,在SNMP协议构造的数据集上进行测试,具有较好的边界挖掘效果;对于关键词域,针对已有方法中无法挖掘关键词域前边界的问题,改进投票专家算法,增加反向查找树,能同时挖掘出关键词域的前边界和后边界,在ICMP和HTTP协议构造的数据集上测试,相对于传统的投票专家算法有较大改进。
基于LLVM编译器的节点融合优化方法
胡浩, 沈莉, 周清雷, 巩令钦
计算机科学. 2020, 47 (6A): 561-566.  doi:10.11896/JsJkx.191100017
摘要 ( 158 )   PDF(2807KB) ( 1127 )   
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LLVM是以C++编写的架构编译器的框架系统,支持多后端和交叉编译,用于优化程序的编译时间、链接时间、运行时间和空闲时间。节点融合是一种简单有效的优化方法,其基本思想为将多个节点优化为一个高效的融合节点,减少诸如指令、寄存器、时钟周期和访存等开销,以达到减少程序运行时间,提升访存效率等目的。为了提升LLVM编译器的性能,文中在LLVM编译流程的中间表示阶段和DAG合并阶段、指令选择阶段提出了节点融合优化方法。在国产平台申威处理器下,以CLANG和FLANG为编译器前端,LLVM为编译器后端,基于SPEC CPU2006测试集进行了评估,实验结果表明,节点融合优化有利于提高编译器性能和减少程序运行时间,优化后最大加速比为1.59,平均加速比为1.13。
系统仿真可信度评估方法研究
郭聪蕊, 王珺, 封一鸣
计算机科学. 2020, 47 (6A): 567-571.  doi:10.11896/JsJkx.190700201
摘要 ( 107 )   PDF(2820KB) ( 436 )   
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借鉴国外仿真模型校核与验证(Verfication & Validation,V&V)标准和规范,提出了一种系统仿真模型可信度评估通用流程和方法。对模型评估的相关概念进行了阐述,给出了系统仿真可信度评估流程中的主要操作步骤。在评估方法中引入了考虑不确定性的特征选择验证方法进行模型验证。为展示评估验证方法的可行性与有效性,介绍了一个管路水击压力波动仿真模型可信度评估的实例。
基于图论的组织互操作性建模与评估研究
高琳, 段国林, 姚涛
计算机科学. 2020, 47 (6A): 572-576.  doi:10.11896/JsJkx.190900114
摘要 ( 91 )   PDF(3588KB) ( 402 )   
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为解决组织机构互操作性的建模与评估等问题,文中分析了国外关于图论应用和互操作性评估相关研究内容;简述图论的起源和企业互操作性的3个互操作方面;依据业务流程进行企业互操作性建模,提出了基于图论原理的互操作性模型改进方法;提出了应用于基于图论改进模型的组织互操作性规则;构建了基于图论原理、企业建模和规则3个方面互操作性的评估机制,为组织机构互操作性评估了思路。
切换拓扑条件下的多无人机系统编队包含控制
赵学远, 周绍磊, 王帅磊, 闫实
计算机科学. 2020, 47 (6A): 577-582.  doi:10.11896/JsJkx.190700064
摘要 ( 126 )   PDF(2500KB) ( 744 )   
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针对切换拓扑条件下的多无人机系统编队包含控制问题,基于一致性算法设计了分布式控制器,通过变量代换将领导者的编队控制问题先转化为一致性问题,再通过对Laplacian矩阵的特殊分解,将一致性问题简化为低阶系统的渐进稳定性问题;通过具有多领导者的Laplacian矩阵性质,将跟随者的包含控制问题转化为渐进稳定性问题。文中给出切换拓扑平均驻留时间概念,结合线性矩阵不等式和Lyapunov函数给出了一致性控制器的设计步骤,并证明了在所设计的控制器作用下,切换拓扑图条件下的多无人机系统能够实现编队包含状态飞行。在三维空间中对多无人机系统系统进行仿真验证,结果表明所设计的一致性控制器解决了切换拓扑条件下的多无人机系统编队包含控制问题。
一种替代性纠纷在线仲裁系统
周蔚, 罗旭东
计算机科学. 2020, 47 (6A): 583-590.  doi:10.11896/JsJkx.190900140
摘要 ( 136 )   PDF(2736KB) ( 567 )   
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互联网仲裁近年来成为数字经济领域法律纠纷的一种重要解决机制,实现了“线上争议、线上解决”。然而,现有互联网仲裁系统并不能满足高要求的正当程序及充分保障当事人合法权利,符合仲裁法律程序的仲裁系统仍然缺位。沿着法律人工智能(AI and Law)领域对在线争议解决(Online Dispute Resolution,ODR)的研究提出仲裁系统的技术方向,文中对兼容线上线下仲裁系统功能建模、关键环节算法演示以及软件即服务(Software as a Service,SaaS)架构设计,提出了一种替代性纠纷在线仲裁系统。该系统以正当程序、线上线下仲裁流程衔接及当事人权利最大化保障作为系统目标,应用了人工智能和区块链技术。通过在中国海事仲裁委员会(CMAC)试运行该系统,仲裁机构公信力提升,以及基于仲裁价值链的仲裁业务流程再造得到了体现。
区块链技术在信托行业的应用研究
可雨憬, 敬茂华, 郑涵尹
计算机科学. 2020, 47 (6A): 591-595.  doi:10.11896/JsJkx.190900055
摘要 ( 153 )   PDF(1852KB) ( 418 )   
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现有的信托平台因其高度的中心化模式导致了交易不透明、易受攻击等诸多问题和安全风险,无法与当前信托业的快速发展相匹配。区块链所具有的去中心化、开放性、独立性、安全性和匿名性等特点,能够很好地解决信托业所面临的问题。基于区块链技术,文中提出了双链架构模型,并基于该模型设计并实现了一个双链信托业务底层平台。该平台一方面采用关系型数据库和区块链信息交互双链设计模式,实现了对信息权限的严格控制,增强风险管理;另一方面,采用联盟链、私有链双链交互设计模式,实现了信托业务模式构建。在此基础上,文中设计并实现了建立信任、信托应用链功能模块、以及基于应用链的应用接口API,最后对区块链技术在信托业务中的应用所具有的优势和挑战进行分析总结。
基于6LoWPAN的低功耗长距离海洋环境监测系统
王栋, 王虎, 姜迁里
计算机科学. 2020, 47 (6A): 596-598.  doi:10.11896/JsJkx.190900194
摘要 ( 127 )   PDF(4421KB) ( 397 )   
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海洋环境监测具有监测节点分散、节点数量多、测量数据种类复杂、信息交换和通信业务多样性的特点。无线传感器网络可以减少线路连接,降低部署和运维成本。6LoWPAN(IPv6 over Low-Power Wireless Personal AreaNetworks)技术基于IEEE802.15.4实现了IPV6数据包在无线传感器网络中的传输,是实现无线传感器网络和因特网互联的理想技术。在研究Contiki 6LoWPAN网络拓扑结构和协议的基础上,文中采用TI CC1310平台搭建了无线传感器节点和边缘路由器,节点数据经过边缘路由器和互联网,最终发送到服务器监控系统,实现海洋数据的动态监测。通过实验证明,该系统具有组网简单、传输距离远、成本和功耗低等优势。
变电站巡检机器人重定位研究
李忠发, 杨光, 马磊, 孙永奎
计算机科学. 2020, 47 (6A): 599-602.  doi:10.11896/JsJkx.190500018
摘要 ( 86 )   PDF(2351KB) ( 584 )   
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由于变电站环境复杂,人工巡检强度大、效率低,文中研究了巡检机器人的硬件框架,基于自适应蒙特卡洛算法(Adaptive Monte Carlo Localization,AMCL)完成巡检机器人的定位研究;针对自适应蒙特卡洛算法在实际工程中应用的不足,给出了相应的解决策略;就AMCL算法无法快速进行定位,恢复设计了一种基于数据库的重定位方法,利用数据库存储定位值,当定位失匹配时,获取数据库存储的定位值用于初始化粒子,从而实现快速恢复定位。实验结果表明,改进后的AMCL算法在定位丢失后恢复定位的性能明显优于原始AMCL算法。
基于区块链技术的通证模型的设计与分析
巫光福, 陈颖, 曾宪文, 何道敬, 李江华
计算机科学. 2020, 47 (6A): 603-608.  doi:10.11896/JsJkx.190800155
摘要 ( 125 )   PDF(2073KB) ( 1119 )   
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文中通过对传统通证模型进行深入研究后发现,中心化的模式一直制约着通证系统的发展,区块链技术的出现无疑为通证的应用及推广提供了一个切入点,这将打通企业间的信息隔阂。区块链技术是一种互联网数据库技术,其中每一个用户都有相同的权利来编写数据库记录,且一旦记录,不可更改。文中基于区块链技术设计了通证链,该通证链具有去中心化和不可篡改的特点,可打通企业信息壁垒;再结合通证链上的通证的运用,可以增加企业间的信任度,增强企业间的信息流通。在设计通证链上,文中提出了更安全、高效的共识算法,即通证共识算法,使通证链在效率与性能上比传统公有链如比特币、以太坊更具优势。使用可插拔技术实现密码学和数据库的可插拔运用,将使区块链在不同应用场景的开发上更高效、便捷。
基于FPGA的智能视频加速检索系统
赵博, 杨明, 汤志伟, 蔡玉鑫
计算机科学. 2020, 47 (6A): 609-611.  doi:10.11896/JsJkx.190700118
摘要 ( 139 )   PDF(4306KB) ( 384 )   
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根据视频监控对处理、检索视频的准确性、速度以及功耗等新的需求,文中研究设计一套基于FPGA的智能视频检索系统,可同时实现视频预处理、人脸检测、智能背景去除、视频结构化描述等功能,并实现硬件加速的智能视频加速检索,以达到快速分析、处理监控视频,并迅速得到理想的处理结果的目的。该系统通过FPGA集成CPU(ARM9)、DDR、视频采集模块、各种外设(UART,GPIO等)可实现对实时视频的检测分析。对于1280*720分辨率的视频,所有时钟都采用的280MHz同步时钟,系统帧率大约为6.6fps,和FPGA上结论一致,将该系统IP集成到SOC芯片中时,处理速度可达到30fps。
基于BigQuant 大数据平台的股票投资策略开发
李泳
计算机科学. 2020, 47 (6A): 612-615.  doi:10.11896/JsJkx190600007
摘要 ( 576 )   PDF(3147KB) ( 874 )   
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文中基于BigQuant平台股票投顾系统,利用 StockRanker算法和回测机制,对中国股市在整个样本期2010年1月1日至2019年2月5日具有正常交易的全部A股中剔除沪深300指数成份股后的1848只股票特征数据进行分析,给出最有投资价值的股票排序,从而为具有不同风险偏好的投资者提供智能化、个性化的资产配置建议。文中基于标准指数基金中证500指数,通过策略判断,用业绩优异的非成份股代替业绩较差的成份股,开发出一款D产品,它具有超越标准指数基金更好、更稳定的投资收益。
基于直觉模糊层次分析的特种设备事故应急预案评价
郑耿峰
计算机科学. 2020, 47 (6A): 616-621.  doi:10.11896/JsJkx.190600097
摘要 ( 111 )   PDF(1990KB) ( 337 )   
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针对现有特种设备事故应急预案大多未经实践证明,且缺乏科学、合理的评价体系的问题,文中提出一种基于直觉模糊层次分析的特种设备应急预案评价方法。首先,从预案实施前的准备、实施中的执行、实施后的完善3个角度构建了应急预案的绩效评价指标体系;其次,考虑到应急过程中的不确定性和评价过程的主观性,利用直觉模糊层次分析计算各指标权重,并结合专家小组对应急仿真的打分确定各指标表现,计算各方案的综合绩效,确定最优方案;最后,与人工评判结果进行比较,证明了该方法的可行性和有效性。
基于嵌入式多核DSP的加速软件系统
蔡玉鑫, 汤志伟, 赵博, 杨明, 吴禹非
计算机科学. 2020, 47 (6A): 622-625.  doi:10.11896/JsJkx.190400079
摘要 ( 89 )   PDF(2613KB) ( 396 )   
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近几年,随着智能视频监控的高速发展,对各类视频采集设备产生的视频数据处理成为公安行业的一项重要工作,而目前视频数据处理大多采用后端服务器模式,该模式对视频传输的带宽要求较高,且存在后端服务器资源不足等问题,为此,文中提出利用嵌入式多核加速板卡代替服务器完成部分任务的方案,将耗费服务器资源的各类图像处理算法从后端服务器中剥离,放入前端嵌入式加速板卡中计算,从一定程度上节省了服务器资源,提高了服务器工作效率。最后,文中对方案进行测试,结果发现,利用嵌入式多核加速板卡对分辨率不低于200万像素的图片进行目标检测,平均每张图片的处理能力不低于200ms,24小时内处理能力达130万多张,由此可见,采用多核嵌入式板卡代替服务器完成图像处理方案有一定的可行性。
基于粗糙规则的脉冲神经膜系统计算能力的研究
罗云芳, 唐承娥, 韦军
计算机科学. 2020, 47 (6A): 626-630.  doi:10.11896/JsJkx.190500120
摘要 ( 98 )   PDF(3293KB) ( 344 )   
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脉冲神经膜系统是受到神经生物系统中神经元相互协作处理脉冲过程的启发而提出的一种新的计算模型。为了更进一步反映生物系统随机性的特点,文中首先提出一种新脉冲神经系统——粗糙规则脉冲神经膜系统,用上下近似概念来确立神经元的激活条件;然后证明了改进后脉冲神经膜系统的计算完备性;最后研究系统产生自动化语言能力来说明其具有很强的计算能力。
基于5G的视觉辅助BDS移动机器人融合定位算法
马虹
计算机科学. 2020, 47 (6A): 631-633.  doi:10.11896/JsJkx.190400156
摘要 ( 124 )   PDF(3094KB) ( 644 )   
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文中创新地提出了一种借助5G“宽带云信息”视觉图像处理辅助BDS来估计移动机器人位置,进而消除误差提高精度的方法。通过改进金字塔LK算法估计光流速度,从而精确得到移动机器人速度,并由手机加速度传感器提供加速度值,由北斗接收机提供粗略的移动机器人三维位置信息,并利用改进的卡尔曼滤波器进行数据融合。改进路径首先采用小波神经网络对卡尔曼滤波器进行监督控制,然后进一步采用改进的梯度下降法对小波神经网络权值和参数进行学习和训练,最后更进一步运用PSO与GA的组合算法来对小波神经网络的权值和阈值进行修正,以期进一步提升卡尔曼滤波器性能,突出机器人视觉定位方式累积误差通过BDS来矫正的优点,显著提高了特殊恶劣环境下组合导航定位的精度与可靠性。所提方法对当前BDS和5G技术在移动机器人领域的深入应用研究具有重要的参考价值。
基于区块链与人工智能的网络多服务器SIP信息加密系统设计
任仪
计算机科学. 2020, 47 (6A): 634-638.  doi:10.11896/JsJkx.190600075
摘要 ( 125 )   PDF(2123KB) ( 326 )   
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采用传统加密系统只能实现单个信息共享,无法保证多个信息共享安全,为了解决该问题,文中提出并设计了基于区块链与人工智能的网络多服务器SIP信息加密系统。在网络多服务器SIP条件下,设计USB模块,在该模块中安置状态寄存器静态转换开关,判断USB信息存储状态,在USB模块中搭建信息接口,使用A/D转换器进行信号转换,为任务调度提供基本信息传输信号。添加调度规则,将经过调度的信息分成若干个数据块,依据锁盒思想,使用功能调用函数集合检查访问权限,生成认证密钥,设计加密执行模块,按照时间顺序将分解的信息以一定顺序组合成链式数据结构,通过计算最初数据矩阵,获取初始指纹,依据该指纹设计具体加密执行方案,通过区块链与人工智能技术实现信息的加密。通过实验对比结果可知,该系统的信息传输完整性较高,具有良好加密效果,且该系统的读写效率始终保持在90%以上,增加了信息的读写效率。
基于区块链构建新型企业客户服务技术平台
张启明, 陆建华, 李守智, 徐建栋
计算机科学. 2020, 47 (6A): 639-642.  doi:10.11896/JsJkx.191200118
摘要 ( 178 )   PDF(2732KB) ( 668 )   
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传统客户服务管理系统难以在各参与主体之间建立便捷、可信的数据共享通道,无法实现信息深度融合与共享。文中首先阐述基于区块链构建客户服务平台的技术合理性,然后提出一种基于许可链构建新型客户服务平台的技术架构,该架构整合联盟链和私有链建立企业与客户之间、企业各部门之间的可信数据共享链路,并利用KV-R转换引擎实现区块链数据库与关系型数据库互通。该技术架构将应用于新一代企业客户服务技术平台的建设。
基于微服务架构的ETC系统设计
于曼, 黄凯, 张翔
计算机科学. 2020, 47 (6A): 643-647.  doi:10.11896/JsJkx.190800010
摘要 ( 124 )   PDF(2030KB) ( 612 )   
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随着信息技术的发展,电子不停车收费技术(Electronic Toll Collection,ETC)在高速公路和城市拥堵等收费领域得到了广泛应用。业务功能的快速扩展,用户量和交易量的与日俱增使得电子不停车收费系统变得越发庞大、复杂。针对系统在架构设计和部署维护上存在的问题,文中提出了应用微服务架构理念对现有的北京电子不停车收费系统进行升级改造,详细介绍了系统重构后的两个重要组成部分数据平台和业务平台的架构设计和关键技术,最终满足了系统轻量级,松耦合,高扩展的开发原则,实现了系统全自动独立部署和热更新的运营维护,同时解决了系统在实际应用中遇到的瓶颈问题。
嵌入式设备的邮递式升级方案
陈云
计算机科学. 2020, 47 (6A): 648-651.  doi:10.11896/JsJkx.191000052
摘要 ( 121 )   PDF(108606KB) ( 368 )   
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电控执行机构一般位于自动控制系统的末端,广泛应用于农业/工业生产现场,且设备未包含人机交互接口或远程通信模块,但这类设备同样需要有应用场景适配、参数调校、固件现场IAP升级等功能。文中研究了一种嵌入式设备的邮递升级方案,可通过自动控制系统的HMI界面对末端的电控执行机构进行升级。文中以农机自动驾驶系统的电控方向盘升级为例,结合现场作业环境,介绍了嵌入式设备的邮递式升级方案,包括4个环节:升级程序(Bootloader)开发、应用程序文件生成、通讯转接模块功能开发、人机交互界面工具开发。工程应用及测试结果分析表明,邮递式升级方案能满足这类末端嵌入式设备的升级需求。