基于Bloom分类法的CS1试题数据集的构建及其自动分类

课程评估是教学改革的一个关键环节,涉及教学案例、试题以及课堂教学等方面的内容。针对计算课程的试题评估,引入Bloom分类法,以普林斯顿大学和桂林电子科技大学“计算机科学导论”课程(CS1)的试题为语料库,给出针对CS1的Bloom分类法认知过程维度和知识维度的相应动词种子库和名词种子库,对试题所能达到的Bloom分类法二维矩阵的位置进行标注,构建CS1试题分类数据集。采用机器学习技术,给出CS1试题自动分类模型TFERNIE-LR,该模型由CSTFPOS-IDF算法、ERNIE模型和LR分类器3部分组成。CSTFPOS-IDF算法是在TFPOS-IDF算法的基础上,通过计算课程关键词权重因子,来提高模型对计算课程关键词的关注程度,生成词权重。同时,基于实体知识增强预训练模型ERNIE进行试题词语级向量嵌入,组合词权重和词语级向量生成用于自动分类的试题文本向量。最后,采用LR分类器将试题自动分类到Bloom分类法二维矩阵。实验结果表明,TFERNIE-LR模型具有良好的性能,在认知过程维度和知识维度上的加权精确率分别达到了83.3%和96.1%。

轻量化卷积注意力特征融合网络的实时语义分割

轻量化卷积神经网络的出现促进了基于深度学习的语义分割技术在低功耗移动设备上的应用.然而,轻量化卷积神经网络一般不考虑融合特征之间的关系,常使用线性方式进行特征融合,网络分割精度有限.针对该问题,提出一种基于编码器-解码器架构的轻量化卷积注意力特征融合网络.在编码器中,基于MobileNetv2给出空洞MobileNet模块,以获得足够大的感受野,提升轻量化主干网络的表征能力;在解码器中,给出卷积注意力特征融合模块,通过学习特征平面通道、高度和宽度3个维度间的关系,获取不同特征平面之间的相对权重,并以此对特征平面进行加权融合,提升特征融合的效果.所提网络仅有0.68×106参数量,在未使用预训练模型、后处理和额外数据的情况下,使用NVIDIA 2080Ti显卡在城市道路场景数据集Cityscapes和CamVid上进行实验的结果表明,该网络的平均交并比分别达到了72.7%和67.9%,运行速度分别为86帧/s和105帧/s,在分割精度、网络规模与运行速度之间达到了较好的平衡.

计算学科课程思政教学指南

科学思维、科技伦理、大国工匠、品行是理工科专业课程思政教学的核心内容,是提升学生解决复杂工程问题,造福国家和人民的有效途径。如何实施,亟需一个纲领性的教学指南。教育部计算机课程思政虚拟教研室建设试点项目针对这一问题,将认知计算学科的世界观和方法论作为最重要的课程思政元素,给出计算学科课程思政的知识层次定位、总体的结构框架以及课程的评估方法,为计算课程思政的教学指明方向。

珠算的形式模型与算法

为了用基于符号化的形式公理体系描述珠算的数理功能,文章首先介绍如何对5珠15档算盘、珠算加减乘除和珠算开平方口诀进行形式化建模,并用伪代码对珠算口诀和规则进行算法描述,同时提出一套基于C++语言的珠算可视化演示与学习系统,以验证模型的可行性和辅助教学,实现珠算的形式模型与算法。

求最短路径的Dijkstra形式模型与算法

计算模型(概念模型、形式模型)是计算学科最基础的概念,针对传统算法类教学存在的忽视计算模型的问题,以最短路径求解的Dijkstra算法为例,探讨如何构造其形式模型,给出基于模型的算法,以及算法的正确性证明、复杂性分析和算法实现,介绍用抽象、理论和设计3个学科形态拆分该算法求解问题的整个过程,以达到控制和降低问题求解复杂性,提高学生求解复杂问题能力的目的。

一种基于马尔可夫博弈的能量均衡路由算法

针对无线传感器网络中耗能不均问题,引入马尔可夫博弈理论,构建了无线传感器网络的马尔可夫博弈模型.在能量均衡路由分析的基础上,给出了一种基于马尔可夫博弈的能量均衡路由算法,该算法从无线传感器网络整体耗能出发,兼顾节点之间的合作.定义了能量和信誉值的二元收益函数,给出了节点转发的状态转移概率,根据收益函数进行能量调节,求解出能量和收益之间的均衡系数——纳什均衡,实现了节点能量的均衡消耗,延长了网络的生命周期.使用PRISM概率仿真工具进行仿真,验证了该博弈模型存在纳什均衡点,同时表明该模型能促进节点之间合作,最大化无线传感器网络的生命周期.

计算机科学与技术方法论

1 引言今天,当我们步入新世纪的时候,计算(Computing)技术作为现代技术的标志,已成为世界许多经济增长的主要动力.计算领域也已成为一个极其活跃的领域,计算学科正以令人惊异的速度发展,并大大延伸到传统的计算机科学的边界之外,成为一门范围极为宽广的学科.如何理解这个学科,引发了长期以来激烈的争论.

计算思维与计算机方法论

尽管计算思维与计算机方法论有着各自的研究内容与特色,但是,显而易见,它们的互补性很强,可以相互促进。比如,计算机方法论可以对计算思维研究方面取得的成果进行再研究和吸收,最终丰富计算机方法论的内容;反过来,计算思维能力的培养也可以通过计算机方法论的学习得到更大的提高。介绍了计算思维与计算机方法论存在的密切联系,以及以学科认知理论体系构建为核心的计算机方法论在中国的研究与应用。相对而言,计算思维的研究主要在国外,主要是在美国和英国,他们研究的重点放在计算思维的过程及其实质和特征上。此工作有助于人们对计算思维与计算机方法论的认识,以及对它们展开进一步地深入研究。

公平非否认协议的有限状态分析

本文针对公平非否认协议给出了一种基于有限状态自动机的分析模型,并使用SPIN模型检测工具,对Zhou-Gollmann非否认协议进行了分析,结果发现该协议不满足公平性和机密性,为此对该协议进行了改进。

基于对象的分布式实时系统调度模型研究

为了解决分布式实时系统有关分配和调度等问题 ,给出并用形式化方法描述了一种基于对象分布式实时系统调度的通用模型 .该模型包括表示时限的绝对时间约束、表示周期属性的周期约束、表示各种前趋关系和同步要求的相对时间约束以及保证资源使用一致性的一致性约束 .此外该模型克服了以往模型不能在应用系统的逻辑和功能部件上描述系统实时约束的不足 ,允许从方法和活动上描述所需的约束 ,降低了单一约束描述的繁杂程度 .为了能够使用现有调度算法进行任务调度 ,讨论了约束转换的问题 ,给出了高层约束到底层约束的转换规则和相应的转换算法 .

大规模图数据的k^2-MDD表示方法与操作研究

对包含亿万个顶点和边的图数据进行高效、紧凑的表示和操作是大规模图数据分析处理的基础.针对该问题提出了基于决策图的大规模图数据的一种表示方法——k^2-MDD,给出了k^2-MDD的构造过程以及图的边查询、外(内)邻查询、出(入)度查询、添加(删除)边等基本操作.该表示方法在k^2树的基础上进行优化与改进,对图的邻接矩阵进行k^2划分后,采用多值决策图进行存储,从而达到存储结构更为紧凑的目的.通过对来自米兰大学LAW实验室的一系列真实网页图和社交网络图数据的实验结果可以看出,k^2-MDD结构在节点数上仅为k^2树的2.59%~4.51%,达到了预期效果.通过对随机图的实验结果可以看出,k^2-MDD结构不仅适用于稀疏图,同样也适用于稠密图.图数据的k^2-MDD表示,既具有k^2树表示的紧凑型和查询的高效性,又能实现符号决策图表示下图模式的高效操作,从而实现了描述和计算能力的统一.

基于演化博弈论的功率控制和垂直切换研究

基于演化博弈论分别构建了无线资源管理中功率控制和垂直切换的形式化模型,设计了一种基于定价机制的功率控制收益函数,根据3GPP对无线通信业务的分类,将切换判决过程划分为4个不同层次,降低了切换决策的复杂性,定义了目标网络的代价函数,将网络参数划分为成本型参数和收益型参数两类,并对其进行归一化处理,实现了异构网络参数比较的公平性.证明了功率控制博弈和垂直切换博弈中存在唯一的演化稳定策略,给出了基于演化博弈论的功率控制算法和垂直切换方案.仿真结果表明,给出的功率控制算法减少了网络中隐终端的数目,提高了网络容量;垂直切换方案既可以减少切换发生的频率,增加网络选择的准确性,又使运营商与用户之间的利益得到平衡.

两层和三层Client/Server结构的分析

介绍两层和三层客户／服务器结构，分析它们各自的优缺点，以及对重用的难易程度和开发阶段进行了比较，以便对给定项目进行结构的适当选择。

一种电子商务协议原子性的模型检验分析方法

提出了一个分析电子商务协议的形式化模型,介绍了基于该模型的电子商务协议原子性的描述方法。同其他模型相比,该模型能较好地分析具有多个实例并发运行时电子商务协议的原子性。最后基于该模型,用符号模型检验工具(SMV)分析了Digicash协议和Netbill协议。

《九校联盟(C9)计算机基础教学发展战略联合声明》呼唤教育的转型

介绍了计算思维能力培养提出的背景及其丰富的内涵，并将其与“钱学森之问”有机地联系起来，论述了在基础教学方面，创新灵魂培育的重要性。文章最后指出，《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》呼唤教育的转型，这必将长久地影响我国高校的教育教学改革。

计算思维与计算机导论

计算思维是目前国际计算机界广为关注的一个重要概念。2008年6月,ACM提交的《CS2001中期审查》报告(草案)将"计算思维"与"计算机导论"课程绑定在一起,明确要求"计算机导论"课程讲授计算思维的本质。根据ACM的要求,分别介绍了以"计算思维"和"学科思想与方法"为基础的两类"计算机导论"课程,给出了两类"计算机导论"课程的讲授提纲,指出了它们的不同点以及课程讲授本质上的一致性。最后认为,两类课程各有所长,值得相互吸收和借鉴,同时,也有助于以"计算思维能力"培养为核心的"计算机导论"课程的教学改革,并为计算学科其他课程的教学提供一种可以借鉴的改革模式。

用于图像检索的多区域交叉加权聚合深度卷积特征

针对依赖图像特征和聚合编码的"以图搜图"方法检索准确率较低的问题,提出一种基于多区域的交叉加权聚合深度卷积特征描述算法——RCro W.首先利用目标区域具有较高激活响应的特性标记出目标轮廓位置,将卷积特征图和目标轮廓掩码图结合生成空间权重矩阵;然后引入多区域策略,将空间权重矩阵转变成多区域交叉权重矩阵;最后利用多区域交叉权重矩阵加权聚合深度卷积特征生成图像特征向量.在Oxford5k,Paris6k和Holidays这3个数据集上进行的实验的结果表明,RCroW算法的图像检索平均准确率优于CroW,R-MAC和SPoC等7种算法.

基于对象分布式实时系统的容错模型研究

该文在基于对象的分布式实时系统调度模型研究的基础上,对G-Net模型进行了扩展,即给出了一种基于时间约束G-Net的分布式实时系统容错模型。该模型提供了容错和模块化机制,降低了分布式实时系统设计的复杂性,提高了系统的可维护性,有助于大型复杂可靠的分布式实时系统的设计。最后,该文还给出了基于时间约束G-Net模拟器的结构。

计算教育哲学初探

1 概述计算机科学是一门学科吗?是“工科”还是“理科”?何谓这个学科的精髓?计算学科的核心课程能准确反映这个领域吗?在计算机课程中如何做到理论与实践相结合?这些核心课程是否能培养学生的计算机能力?程序设计是否等于计算科学?程序设计在计算学科中的地位如何?以Internet为代表的网络技术的迅猛发展对计算教育带来了什么样的影响?未来计算学科发展的趋势是什么?

一类具有“开端”结构的安全协议分析方法研究

开端协议(Open-ended Protocol)的分析是安全协议领域中一个待解决的重要问题,而IKE则是一个有代表性的具有"开端"结构的安全协议。本文基于串空间的Athena方法,针对IKEv2协议中的"开端"结构涉及的DH(Dif-fie-Hellman)问题,增加了群、散列函数等原语,给出并证明了一个新的消减规则;针对"开端"结构,引入了集合的数学概念,建立了新的消息类型,重新定义了串空间中的消息项、替换、入侵者模型,以及Athena相应的内在项、目标和目标绑定,给出了一个新的替代关系。应用扩展后的方法,分析了协议,发现一个新的认证性缺陷,给出了解决该缺陷的方法。