FBC模型的伪随机性和超伪随机性

FBC分组密码算法是入选2018年全国密码算法设计大赛第2轮的10个分组密码算法之一.FBC主要采用四分支两路Feistel结构设计,是一个实现效率高的轻量级分组密码算法.将FBC算法抽象为FBC模型,并研究该模型的伪随机性和超伪随机性,在FBC轮函数都是相互独立的随机函数的条件下,给出能够与随机置换不可区分所需的最少轮数.结论表明,在选择明文攻击条件下,4轮FBC与随机置换不可区分,因而具有伪随机性;在自适应性选择明密文攻击条件下,5轮FBC与随机置换不可区分,因而具有超伪随机性.

考虑节点刚度随机性的焊接钢筋部品变形计算方法研究

为量化钢筋部品刚度,从受力机理角度出发,基于试验和理论分析,提出考虑刚度随机性的焊接钢筋部品变形计算方法。从受力机理的角度提出三向转动刚度独立力学求解模型,考虑钢筋直径的影响,设计了105组T形焊接钢筋试件及两类加载固定试验装置,开展分级加载试验;在此基础上,考虑焊接节点转动刚度随机性,提出基于蒙特卡洛随机抽样的焊接钢筋部品变形计算方法,并分别开展了6个焊接钢筋网片和6个钢筋块体试验进行验证。结果表明:钢筋焊接节点刚度与钢筋直径有关,当焊接条件相同时,钢筋直径越大,焊接节点刚度越大;同一钢筋直径组合的焊接节点转动刚度基本符合正态分布,3个方向的转动刚度R x>R z>R y;钢筋焊接节点刚度与焊接节点断面面积基本呈线性关系;竖筋和横筋连接节点刚度对钢筋部品变形影响显著,所采用的节点刚度取值方法计算的焊接钢筋部品变形偏差均在10%以内,与传统刚接和铰接方法相比,变形计算精度大幅提高,变形计算方法合理。

考虑岩土参数随机性的三维沉积盆地地震动高效模拟方法

沉积盆地对地震波的散射导致盆地放大效应,增大结构震害。盆地的岩土参数通常具有显著的随机特征,导致盆地响应的可变性。旨在基于快速多极边界元法(FM-IBEM)和人工神经网络(ANN),提出一种考虑岩土参数不确定性的三维沉积盆地地震动有效模拟方法。首先,以岩土参数、入射波频率和地表位置为输入参数,以三维沉积盆地响应为输出参数,建立了人工神经网络模型。其次,利用蒙特卡罗模拟(MCS)来评估沉积盆地地面运动的随机性,并使用ANN模型和数据集中现有的结果来代替数值模拟来求解样本,通过减少计算时间来提高随机问题的计算效率。结果表明,该方法可用于求解和评估考虑岩土参数随机性的三维沉积盆地地震响应,计算效率高。岩土参数的随机性对沉积盆地地震响应的影响不容忽视,沉积盆地地表响应的可变性与地表点的位置、入射频率和分布有关,表现出与均值分布非线性相关的特征。岩土参数的随机性对高频入射波作用下盆地地震动有显著影响,放大效应变异系数可达0.3,是岩土参数变异系数的3倍;与平均值相比,对应于95%置信水平的盆地峰值加速度增加了56%。

基于分量相依性的风速随机性建模方法

由于微地形、微气象的影响,风电场风速的随机性特征复杂,为准确描述风速的随机性特征,提出基于分量相依性的风速随机性特征建模方法。首先对风速序列的随机性特征进行提取,采用变分模态分解(VMD)将风速分解为多个不同频率的模态分量,以序列自相关系数(AC)为指标,对风速成分进行划分,得到风速的波动性分量和随机性分量。然后,考虑风速随机性分量对波动性分量的相依性,以正态分布描述不同风速下的随机性特征,建立基于分量相依性的风速随机性模型。以华北张家口某风电场的运行数据为例,验证该方法的有效性。实验结果表明该文方法能更好地复现风速序列的随机性特征。

考虑参数随机性的压实黄土蠕变变形不确定性分析

现有蠕变模型的计算值为确定值,未能考虑岩土材料和参数评估过程中的随机性。为反映岩土材料的变形随机特性,基于多次重复的一维固结蠕变试验,本文研究了分级和分别加载条件下压实黄土的蠕变特性,建立了考虑参数随机性的改进Merchant模型,提出了一种蠕变变形的不确定性预测方法,并通过延安高填方工程进行了验证。结果表明,压实黄土具有明显的衰减蠕变特性,引入非线性元件的Merchant模型能更好描述土体的应变时间关系,考虑参数随机性的模型计算值近似服从正态分布;通过不确定性预测方法可以获得蠕变变形值的概率云图,且工程实测蠕变变形值落在预测范围的95%的置信区间内,说明了考虑参数随机性的蠕变变形不确定性预测方法的有效性。

考虑新能源随机性的新型电力系统图深度学习稳定指标概率分布评估模型

新型电力系统的新能源大规模随机性出力特点导致目前在线暂态稳定扫描结论面临失效风险,这一问题从元件建模精度、系统拓扑适应性和计算速度三个方面同时对现有方法提出挑战。因此提出了基于重概率化改进的置信带方法和图深度学习的稳定指标概率分布及置信带评估模型,通过图深度学习模型快速评估少量采样点,再由重概率化置信带方法扩增结果,利用标签共现知识引导时域仿真对准确率进行增强,最后使用置信带方法给出随机出力下的稳定概率分布和区间形式的评估结论。该方法优点在于利用了图深度学习的拓扑适应能力和快速计算特点,且不受元件建模精度限制,置信带计算结论具有可靠的理论背景,能够评估稳定概率分布。在IEEE-39和IEEE-300节点系统上的评估精度验证表明,所提方法能够高精度地预测指定方式暂态稳定指标,并给出可靠的概率评估结论。

考虑系统故障随机性的电热联合系统备用与DNE分布鲁棒协同优化调度

为实现电热联合系统的安全稳定运行,提高可再生能源消纳,提出考虑系统设备故障随机性的电热联合系统备用与“不超过”(DNE)分布鲁棒协同优化调度模型。首先,以常规机组和热电联产机组运行成本最小为综合优化目标,电功率平衡约束、热功率平衡约束等为约束条件,建立确定性电热联合系统优化调度模型;其次,在综合考虑风电功率、设备故障随机性以及DNE极限基础上建立电热联合系统分布鲁棒优化调度模型;最后,以修改的9节点系统为例,验证了所提模型可有效提高风电消纳率和系统的经济性。

基于滑动窗口和随机性特征的加密流量识别方案

随着信息技术的发展,用户和组织对网络安全的关注度不断提高,数据加密传输逐渐成为主流,推动互联网中加密流量的比例不断攀升。然而,数据加密在保障隐私和安全的同时也成为非法内容逃避网络监管的手段。为实现加密流量的检测与分析,需要高效地识别出加密流量。但是,压缩流量的存在会严重干扰对加密流量的识别。针对上述问题,设计了基于滑动窗口和随机性特征的加密流量识别方案,以高效且准确地识别加密流量。具体来说,所提方案根据滑动窗口机制对会话中数据传输报文的有效载荷进行采样,获取能够反映原始流量信息模式的数据块序列,针对每个数据块使用随机性测度算法进行样本特征提取,为原始载荷构建随机性特征。此外,通过设计基于CART(classification and reqression tree)算法的决策树模型,在提高加密和压缩流量识别的准确率的同时,极大降低了针对加密流量识别的漏报率。基于对多个权威网站数据的随机抽样,构建均衡的数据集,并通过实验证明了所提方案的可行性和高效性。

强震动随机性对重力坝动水压力影响研究

针对现行水工抗震规范推荐的动水作用计算方法未考虑地震动随机性的问题,研究了强震动随机性对动水压力的影响。首先以Westergaard级数解为基础,探讨声固耦合法模拟动水压力的可行性;然后以选取的25条天然波和生成的25条人工波为基础,研究强震动随机性对重力坝动水压力分布规律和最大值的影响。结果显示,Westergaard级数解仅适用低频激振力,声固耦合法对不同频率的激振力均适用;在动水压力分布规律方面,刚性地基情况下与Westergaard附加质量法规律一致,弹性地基情况下与规范推荐的动水压力系数规律相似;在强震动随机性影响方面,人工波随机性带来的动水压力最大值对均值的偏离程度为16.1%~22.2%,天然波随机性带来动水压力最大值对均值的偏离程度为39.4%~49.8%,天然波随机性对动水压力的影响是人工波的2.0~2.5倍。

密立根油滴实验随机性研究

对密立根油滴实验中油滴带电量的随机性进行研究。采用静态测量法得到实验数据后用SPSS软件对数据进行了分析,结合柯尔莫哥洛夫-斯米洛夫检验和夏皮诺-威尔克检验排除实验结果的偶然性,并证实油滴带电量的单峰性、对称性和有界性,验证了油滴电量呈正态分布的规律,进而得到一种人为干扰因素小的随机性验证方法,对实验中的误差分析有启发作用。

论观影活动的随机性:文化消费与精神解放

在现代资本和技术的赋能下,文化市场迎来了前所未有的大繁荣时代,但繁荣趋势并不意味着消费者商品选择的多样化,相反,市场上不断呈现出“单一化”的有限选择性。在此情境下以电影商品为例,探讨电影产业发展进程中人们观影选择的态势,深入分析电影商品消费过程中单一性与随机性存在的机制及原理,并结合现代文化市场的发展进一步论述随机性所存在的根源,具有现实意义。从文化史来看,随机性反映着人对自由的追求,而文化产业自身所带有的经济与文化悖论正影响着随机性的发展走向。

考虑破碎带节理分布特征的隧道开挖诱发近断层错动随机性分析

隧道开挖往往会引起邻近断层错动,并进一步诱发岩爆、地震等灾害。然而,断层破碎带内部岩体物理力学特征复杂,不仅表现出非连续性、非线性和各向异性,还存在节理随机分布特征,隧道开挖诱发近断层错动机制仍不清晰。基于连续-离散耦合分析方法建立了含断层工程场地多尺度力学模型,采用基于离散单元法的人工合成岩体模型模拟断层破碎带,采用有限差分法描述断层上、下盘及内部隧道开挖影响下的宏观动力特征。开展了近断层隧道开挖多因素模拟,探究了断层岩体节理随机分布特征对近断层隧道开挖的影响规律。分析结果表明:破碎带内部节理随机性对隧道开挖诱发近断层错动影响显著;节理倾角均值越接近断层倾角,隧道开挖导致的近断层错动量越大;正交试验情况下,断层节理倾角方差对最终错动量均值大小影响较小;节理长度的均值和方差越大,断层破碎带越容易发生错动;节理密度越大,破碎带介质越破碎,断层带整体的强度和刚度越低,抵抗错动的能力也越弱。通过对比分析得出节理分布特征参数对断层错动量均值影响程度的排序分布:节理密度>节理倾角均值>节理长度均值>节理长度标准差>节理倾角标准差;且当显著性水平为0.05时,节理密度对断层错动量的影响达到显著水平(p<0.05)。

设计随机性方法论的探索

探索设计学科领域,开拓新的设计思维与理念、设计方法、设计内容与实践。运用了举例论证法、归纳演绎法的方法对设计随机性的概念进行全方位的定义与解析。设计随机性存在于设计的各个领域,对于人们有启示、指导的作用。在设计学科中增添了一条新的设计概念,是新的设计方法论,是设计学科重要课题。

考虑大规模新能源并网随机性的低碳运行能源自动化调度算法

为了解决新能源并网过程中调度不稳定性的问题,提出一种低碳运行能源自动化调度算法,来确定新能源并网过程中的随机性目标函数,获得目标函数的原始约束。基于此,计算新能源并网关键设备低碳运行下的碳排放量,完整低碳运行调度优化及其约束。结果表明,提出算法对风能发电、太阳能发电及地热能发电的调度时,响应权重值变化小。所提算法的调度效果具有理想的稳定性,满足实际应用要求,具有较高的研究价值。

计及负荷随机性含风电电力系统TCSC多目标优化配置

为实现可用输电能力和电压稳定的双重改善,提出一种考虑风电和负荷随机性的灵活交流输电系统(flexible AC transmission system,FACTS)多目标优化配置方法。首先推导基于拉丁超立方、k-means聚类和蒙特卡洛抽样三者相结合的系统场景生成技术。然后以区域间可用输电能力和电压稳定指标L为目标,建立晶闸管控制串联电容器(thyristor-controlled series capacitor,TCSC)多目标优化配置模型。最后通过增加混沌初始化和变惯性权重设置改进多目标粒子群算法以求解所建模型。基于改进的IEEE30节点系统,对比了最可能发生的系统场景配置TCSC前后的非劣解集和模糊最优解,分析了极端系统场景配置TCSC前后的优化结果。仿真结果表明,所提场景处理方法、多目标优化模型和改进算法在解决相关问题上具有有效性。

考虑坝体材料参数随机性的拱坝易损性分析

施工过程和混凝土材料自身属性会导致拱坝坝体材料具有随机性。为了评估在强地震动作用下坝体混凝土材料随机性对拱坝抗震性能的影响,以白鹤滩拱坝为对象研究了表征混凝土非均匀程度的相关长度以及材料参数均值与拱坝损伤破坏的关系。分析中采用耐震时程法(ETA)生成人工地震动时程,假设坝体材料参数值服从特定区间内的均匀分布,同时为考虑坝体材料局部连续性,将相关长度引入到均匀分布公式中,基于协方差矩阵分解法和中心点离散技术建立了对应不同相关长度的拱坝随机场有限元模型,分析了其在地震动作用下的动力响应。选择相对位移、横缝开度和损伤体积比作为评价指标,通过概率密度演化法(PDEM)和直接概率积分法(DPIM)计算各指标的时变概率密度曲线,并计算了不同指标的失效概率曲线,以评价坝体在不同峰值加速度下的失效概率。分析结果表明:考虑坝体材料的随机性后,坝体损伤分布分散,且不同工况的分析结果离散性较大;损伤情况主要受相关长度和材料参数均值的影响,相关长度越大,坝体的抗震性能越好。

绿色发展下的乡村碳排放绩效评价及随机性收敛研究——基于SE-SBM与面板单位根检验

随着工农业发展和乡村经济进程的不断加快,在碳中和以及绿色发展政策的推动下,城镇工业化碳排放问题得到了较好的解决与关注,而大众对于乡村生态环境保护以及碳减排发展的关注明显不足.基于2014~2020年中国30个省市农业碳排放总量的基础上,将投入变量进行更加精细化处理,将其分为产业碳源、生活碳源、生态碳源三类,通过构建SBM-Undesirable模型,计算出更为精确的碳排放绩效,并采用了面板单元根检验的方法,对各指标进行了比较.结果表明:在2011~2020年,全国农业碳排放量整体呈现增长趋势,区域内差异则有减小趋势.从5大区域的碳排放绩效结果可知,5大区域之间的农业碳排放绩效存在着差异,且差异波动较大.对总量和绩效分别进行收敛性检验,发现全国和五大区域均呈现随机性收敛.最后提出针对绿色发展下对农村碳排放绩效的政策建议,以期实现乡村振兴和绿色乡村高质量协调发展,推动经济环境良性循环.

基于邻波电流差与随机性的交流串联电弧故障识别

低压电力线路的交流串联电弧故障易引发电气火灾,造成人身财产损失。根据故障的电流突变量幅值与电流变化量的电弧随机性特征,提出了基于电流邻波绝对差与随机性的电弧识别方法。该方法基于故障前后的电流突变量变化规律,以突变幅度作为故障启动判据。然后根据故障周期间电流变化量在不同负载种类、气隙间距下的电弧随机特征时域分布,构建了电弧故障存在性判据。最后通过一维卷积神经网络综合识别电弧故障。当故障支路负载功率占比20%时,所提方法使用未训练干路数据的平均检测准确率为90.97%,可有效检测串联电弧故障,具有较好的适应性。

基于深度学习的随机性检验策略研究

为了获得更好的检验效果,对基于深度学习的随机性检验策略进行了研究,包括2021年欧密会提出的批均化策略和数据单元大小的选择策略。通过给出基于深度学习方法的随机性统计检验模型,理论推导得到2个检验策略的统计量分布和检验势表达,并指出:1)批均化策略虽然能够提升模型预测准确率,但在统计上容易造成第二类错误概率的增大,反而降低了检验势;2)一般情况下深度学习模型的数据单元越小,取得的检验势越高。基于以上认识,提出了一种新的比特级深度学习模型用于随机性统计检验。该模型应用于线性同余发生器(LCG)算法,相比之前工作,参数量减少至1/80,取得预测优势所需数据减少了50%以上;拓展应用于5~7轮Speck算法获得了明显的预测优势,与Gohr模型相比,参数量减少至1/10~1/20。

材料与载荷随机性影响下管路结构振动疲劳可靠性分析方法

为应对振动环境下管路结构高可靠性寿命评估问题,建立材料、载荷等底层因素随机性模型,并考虑随机性传递、综合作用,获得管路结构振动疲劳寿命可靠性分析模型。以典型材料试验结果及单自由度时域系统,证明了随机性模型的适用性及寿命模型的高效性。以液体火箭发动机典型管路结构为分析对象,评估其高可靠性寿命。分析结果表明:在试车振动载荷作用下,管路结构振动疲劳寿命符合对数正态分布,且寿命存在较大的分散性;所考虑的随机因素中,材料疲劳性能对寿命分散性的影响较大;对管路结构,在确定性寿命的基础上,应考虑至少不小于5倍的寿命缩减系数,以覆盖载荷及材料的随机性影响而获得其高可靠度振动疲劳寿命。该研究为液体火箭发动机可重复使用技术发展提供重要技术支撑。