研究生数理逻辑课程教学改革初探

针对研究生数理逻辑课程的性质和特点,分析目前研究生数理逻辑课程教学中存在的问题,从课程的重难点梳理、针对性教学方法改革、课程内容改革、课程思政实施及课程群内容知识衔接几方面,提出相应的教学改革思路、方法并阐述具体实施过程,最后通过一系列尝试结果说明教学成效。

抽象解释及其应用研究进展

抽象解释是一种对用于形式描述复杂系统行为的数学结构进行抽象和近似并推导或验证其性质的理论.抽象解释自20世纪70年代提出以来,在语义模型、程序分析验证、混成系统验证、程序转换、系统生物学模型分析等领域取得了广泛应用.近年来,抽象解释在程序分析、神经网络验证、完备性推理、抽象域改进等方面取得较大进展.基于此,系统综述了抽象解释及其应用的研究进展.首先概述了抽象解释理论的基本概念,介绍了抽象解释理论、抽象域的研究进展;然后概述了基于抽象解释的程序分析方面的研究进展;之后概述了基于抽象解释的神经网络模型验证、神经网络模型鲁棒训练、深度学习程序的分析等方面的研究进展;又对抽象解释在智能合约可信保证、信息安全保证、量子计算可信保证等方面的应用进展进行了介绍;最后指明了抽象解释未来可能的研究方向.

基于C语言程序分析验证技术的Verilog代码验证方法

传统的硬件验证方法将RTL设计综合成门级网表并使用SAT求解器进行验证,没有有效利用其字级结构,导致部分性质不能验证。近年来,软件分析验证技术和SMT求解技术取得了长足的发展,为将最新的软件分析验证技术迁移到硬件验证上来,提出一种基于C语言程序分析验证技术的Verilog代码验证方法。首先设计一个基于综合语义的Verilog到C的转换系统;然后使用当前软件分析验证领域典型的技术与工具对转换后的C语言程序进行分析验证,以判定原Verilog代码是否满足性质断言。实验结果表明了将C语言程序分析验证技术迁移到Verilog代码验证上的可行性和有效性。

单变量区间线性不等式抽象域

程序变量的值范围信息对于编译器优化、程序分析与验证等应用至关重要.抽象解释理论提供了一种通用框架为程序变量计算近似的但是可靠的值范围.然而该框架下已有的数值抽象域在表达非凸性质方面存在一定的局限性,影响了值范围分析的精度.文中基于抽象解释理论,提出一个新的数值抽象域——单变量区间线性不等式抽象域.其主要思想是使用单变量区间线性不等式约束作为域元素的约束表示方法.该抽象域的表达能力强于经典的区间抽象域,并允许表达某类非凸、非连通性质.同时,其域操作存在高效的实现算法.该抽象域具有很强的可扩展性,能够应用在实际大规模的程序分析中.

程序设计教学中学生程序设计风格的养成

计算机程序设计课程已成为普通高校本科教学中的公共基础课程之一。目前,关于该课程的一个较普遍的问题是课程结束后学生的实际程序设计能力依然比较差,所编写出来的程序的代码质量不高。原因之一是学生没有养成良好的程序设计风格。着重探讨程序设计风格养成的重要性,以及如何在课程教学中引导学生重视并养成良好的程序设计风格。

基于约束的多面体抽象域的弱接合

基于约束的多面体抽象域的处理能力主要受限于其高代价的(强)接合操作,即两多面体的凸闭包计算.针对基于约束的多面体抽象域提出了一系列低代价的弱接合操作,以作为凸闭包计算的可靠替代候选.为了能够在分析效率和精度之间取得合理权衡,还提出了一种启发式策略,以把强、弱接合动态地、有机地结合起来进行程序分析.实验结果表明,弱接合能够极大地提升基于约束的多面体抽象域的效率、可扩展性和鲁棒性.

基于TLA+的BRP协议规约及验证

BRP协议是为不可靠信道上传送大数据包文件设计的工业协议。该协议的正确性依赖于各部件实时方面的假设。本文主要阐述了使用时序规约语言TLA+对BRP协议进行规约和验证的过程。首先通过自然语言非形式化地描述BRP协议的基本原理和需求,在此基础上建立了BRP的形式化模型,利用TLA+先对不考虑实时要求的BRP进行规约,然后添加实时约束获得BRP完整的规约,最后使用模型检验器TLC验证BRP协议的各种性质。

航天嵌入式软件静态分析技术

软件故障已成为航天系统失败的重要因素.源代码级程序错误仍是航天嵌入式软件中最突出的问题之一,数组越界、算术溢出、除以零、指针错误、数据竞争等问题仍经常发生.静态分析能够在编译时通过分析源代码来推断程序运行时性质,是提高航天嵌入式软件安全性与可靠性的一种重要技术.首先将分析航天嵌入式软件的代码特征及常见错误.在此基础上,介绍了适合于航天嵌入式软件错误检测的静态分析技术,包括抽象解释、符号执行、数据竞争检测等.然后,介绍了国内近年来在面向航天嵌入式软件的静态分析技术与工具方面的研究进展.最后,对未来发展方向做了简单展望.

面向代码质量提升的软件工程能力素质培养

代码质量教育是软件工程能力素质培养的一个重要方面。对于大型软件项目而言,高质量的代码是打造高质量产品的重要基石。在软件工程课程教学过程尤其是软件项目实践过程中,学生主要关注软件系统功能,而往往忽视了代码质量。针对这一问题,围绕学生读代码、写代码、评代码、改代码4个环节,从高质量开源代码阅读、规范编程、代码测试与分析3个方面,设计相应的教学活动,形成面向代码质量提升的软件工程能力素质培养体系,并构建面向代码质量评价与提升的辅助支撑工具集。

将现代计算能力培养融入理工科教育的实践

针对理工科尤其新工科对现代计算能力培养的需求,提出将现代计算能力培养融入理工科教育的程序设计类公共基础课程教学改革思路,并结合国防科技大学的教学改革实践介绍实施过程和具体举措,包括大学计算课程的教学理念与目标定位、教学内容体系改革、配套实训资源建设、线上开放课程建设以及群体化学习社区建设等.通过实施效果分析,说明将现代计算能力训练与理工科教育进行融合的培养模式对学生后期学习和科学研究具有重要促进作用.

形式化方法与应用专题前言

形式化方法基于严格的数学方法规约、设计、构建、验证、演进计算系统,是改善和保障计算系统可信性的重要方法.形式化方法相关基础理论、技术和工具已成功应用于各种软硬件系统的设计与验证.近年来,在区块链、深度学习、量子计算等新兴领域,形式化方法也逐步应用适配,提升新兴领域计算系统的可信性.

程序分析研究进展

在信息化时代,人们对软件的质量要求越来越高.程序分析是保障软件质量的重要手段之一,日益受到学术界和产业界的重视.介绍了若干基本程序分析技术(抽象解释、数据流分析、基于摘要的分析、符号执行、动态分析、基于机器学习的程序分析等),特别是最近10余年的研究进展.进而介绍了针对不同类型软件(移动应用、并发软件、分布式系统、二进制代码等)的分析方法.最后展望了程序分析未来的研究方向和所面临的挑战.

环巴胺阻断Hedgehog信号通路对食管癌EC109细胞上皮间质化逆转的影响及机制

目的:探讨环巴胺阻断Hedgehog通路对食管癌EC109细胞上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)的作用及其可能机制。方法:实验分为实验组和对照组,实验组应用Hedgehog通路特异性阻断剂环巴胺作用食管癌EC109细胞48 h。通过real-time PCR检测Gli1的表达变化,观察细胞形态变化,通过血管拟态实验检测血管形成能力变化,Transwell小室侵袭和迁移实验、黏附实验分别检测细胞侵袭、迁移和黏附能力变化,real-time PCR及Western印迹方法检测EMT相关标志物E钙粘蛋白(E-cadherin)、β连环蛋白(β-catenin)、波形蛋白(Vimentin)及EMT调控因子Snail、Twist1等的表达变化。结果:环巴胺阻断EC109细胞Hedgehog信号通路Gli1的m RMA表达明显减少为(41.819±20.150)%,形态发生明显变化,血管拟态个数较对照组[(2.780±0.424)vs.(5.080±0.634)]明显减少(t=-16.919,P=0.000),侵袭实验较对照组[(24.800±2.588)vs.(55.400±4.879)]和迁移实验较对照组[(23.200±1.924)vs.(65.400±4.775)]均明显减少(t=-12.390,P=0.000;t=-18.331,P=0.000),同种细胞间黏附增强(F=9.327,P=0.009),上皮表型标志物E-cadherin表达较对照组[(0.388±0.565)vs.(0.228±0.582)]明显上调(t=3.421,P=0.027),而间质表型Vimentin、β-catenin的表达水平较对照组[(0.588±0.109)vs.(0.507±0.051);(0.998±0.128)vs.(0.756±0.038)]明显下调(t=4.221,P=0.013;t=6.781,P=0.002);与对照组相比,实验组细胞中转录因子Snail的表达较对照组[(0.401±0.021)vs.(0.756±0.038)]下调(t=6.774,P=0.002),Twist1的m RNA表达量相对于对照组也明显下调为(74.987±9.031)%。结论:环巴胺阻断Hh信号通路能明显逆转EC109细胞EMT过程,其机制可能与下调转录因子Snail及Twist1表达有关。

基于局部堆内存抽象表示的堆操作程序内存泄露检测

堆操作程序通过共享易变数据结构可灵活地申请、合并、删除堆内存.这类程序的内存泄漏检测要求精确的域敏感的指针别名信息,变得尤其复杂和难以处理.针对这个问题,提出了基于"指针扩展类型"域敏感的堆内存抽象方法,对指针变量在形态上的排列关系进行抽象以支持堆的局部推理.首先,定义了各种基本语句的操作语义,然后基于该抽象方法采用前向数据流迭代算法提出了一种新的内存泄露检测算法.在Crystal编译框架下实现了面向C程序的内存泄漏检测原型工具Heapcheck,该工具支持复杂数据结构内指针型数据域上的内存泄露检测.在典型基准C程序上的实验结果分析表明,该方法与现有的技术相比在效率和精度上都具有优势.

网络化操作系统课程设计及BOPPPS模型在课堂中的探索与应用

网络化操作系统课程是为了让学生了解和掌握网络化环境下的新型操作系统技术而设置的一门研究生专业选修课,课程梳理了网络化操作系统与传统操作系统的对应关系,并从中选择了主要的关键技术作为课程内容。课程通过教师讲授+学生课堂报告+项目实践等多个环节让学生理解基础原理的同时,了解操作系统的最新发展前沿,同时锻炼和提升解决实际问题的能力。针对教学内容涉及面广以及学生参与性不足等问题,课程将国际前沿的教学理念BOPPPS模型运用到课程设计中,通过课程引入、确定课程目标、预评测、参与式学习、后评价和课程总结六个环节,充分调动学生的积极主动性,有效提升教学效果。

增量式任务驱动的面向对象程序设计教学

面向对象程序设计是计算机专业及软件工程专业的重要基础课程。探讨了在当前教学改革中,针对计算机、软件工程专业学生开展增量式任务驱动的面向对象程序设计的实施过程,具体包括教学理念及方法、迭代式增量练习、综合性练习的设置、课程的考察考核等内容。并对课程的进一步规划进行了讨论。

环巴胺对人食管癌EC109细胞转移的影响及作用机制

目的探讨环巴胺特异性阻断人食管癌EC109细胞Hedgehog(Hh)信号通路后对其转移能力的影响及其可能的机制。方法环巴胺处理EC109细胞48 h后,采用Transwell小室、血管生成实验观察细胞的迁移、侵袭及血管形成等转移能力,RT-PCR检测Gli-1mRNA的表达,Western blot检测Gli-1、MMP-9、VEGF蛋白的表达。结果环巴胺阻断Hh信号通路能显著减弱EC109细胞迁移、侵袭及血管形成能力(P<0.05);Gli-1mRNA表达量降低,Gli-1、MMP-9、VEGF蛋白的表达量均降低,差异有统计学意义(P均<0.05)。结论环巴胺能显著抑制EC109细胞的转移能力,其可能机制与抑制Gli-1进而使下游MMP-9、VEGF表达下调有关。

一种面向堆操作程序内存安全性的域敏感内存模型

堆操作程序具有通过共享易变数据结构动态操纵堆内存单元的特性,使得内存安全性难以保证。针对这个问题,提出了一种域敏感的k-limit内存抽象模型,以支持动态调整抽象的粒度,取得静态分析在精度和效率上的平衡。分别从框架、性质、操作方面介绍了该内存模型,然后结合内存安全性的定义,在基于该模型的操作语义框架内定义了4种与内存安全性相关的错误类型,最后设计了基于该模型内存安全性检测的数据流迭代算法。

关键问题驱动的软件工程人才实践创新能力培养

针对软件工程教学与重大工程实践联系不紧密、培养的人才缺乏解决软件开发中重难点关键问题能力的现状,提出并实践了关键问题驱动的实践创新能力培养模式,阐述了软件工程教学中对重大工程关键问题的抽象与提炼、各种关键问题与知识领域和实践活动的多维融合、问题驱动的创新思维能力培养等具体环节和方法,形成相对系统的培养过程和体系。

纤支镜注射同位素示踪剂在非小细胞肺癌前哨淋巴结的初步探讨

目的：前瞻性研究纤支镜注射示踪剂检测非小细胞肺癌前哨淋巴结（sentinel lymph node,SLN）的准确性及作用。方法：20例术前已确定的可手术切除的非小细胞肺癌患者。术前纤支镜注射18.5-55.5 MBq 99 Tcm-硫胶体,开胸后用伽马探测仪扫描原发肿瘤、肺门淋巴结及纵隔淋巴结的放射性数值。常规行肺切除术及淋巴结清扫术。切除后的肿瘤及淋巴结于体外分别再进行放射性计数。进行常规病理检查及疫免组化检测淋巴结内的转移灶。结果：17例患者检测到了SLN,其中12例被测到仅有1枚SLN,3例有2枚SLN,2例发现3枚SLN。该方法的敏感性是53%（9/17）,特异性是100%（3/3）。结论：纤支镜注射同位素可以用于SLN检测,能够更接近于患者生理状态地显示出SLN。