基于模型驱动的密码算法可视化开发平台研究

针对密码算法开发平台普适性差、无法跨平台的问题,本文采用模型驱动实现密码算法开发的方法,设计了一种基于模型驱动的密码算法可视化开发平台,提出了一种基于模型驱动的密码算法开发的领域语言—MCL密码元语言;实现了基于模型的代码生成器和代码映射器.实验证明,该开发平台仅需要开发者拖拽图形块的操作就可以实现密码算法模型的建立,然后平台可以根据建立的密码算法模型生成不同编程环境下的代码.平台实现了C和python的代码映射器模块,密码算法模型可快速映射为C、python代码.平台有较好的实用性,开发者的密码算法实现过程简洁、高效,不同编程环境下的代码均可以通过平台自动生成,提高了密码算法实现的跨平台性.

基于数据-模型混合驱动的电力系统机电暂态快速仿真方法

数据驱动建模方法改变了发电机传统的建模范式,导致传统的机电暂态时域仿真方法无法直接应用于新范式下的电力系统。为此,该文提出一种基于数据-模型混合驱动的机电暂态时域仿真(data and physics driven time domain simulation,DPD-TDS)算法。算法中发电机状态变量与节点注入电流通过数据驱动模型推理计算,并通过网络方程完成节点电压计算,两者交替求解完成仿真。算法提出一种混合驱动范式下的网络代数方程组预处理方法,用以改善仿真的收敛性;算法设计一种中央处理器单元-神经网络处理器单元(central processing unit-neural network processing unit,CPU-NPU)异构计算框架以加速仿真,CPU进行机理模型的微分代数方程求解;NPU作协处理器完成数据驱动模型的前向推理。最后在IEEE-39和Polish-2383系统中将部分或全部发电机替换为数据驱动模型进行验证,仿真结果表明,所提出的仿真算法收敛性好,计算速度快,结果准确。

基于动态频域分解的乐队指挥动作生成

近年来,音乐与人体动作之间的内在关联一直以来都在被广泛研究。然而,很少有人关注音乐驱动的乐队指挥动作生成这一任务,即以音乐为输入信号,生成与音乐节奏和语义相协调的乐队指挥动作。聚焦于这一任务,针对指挥动作多种语义成分时空重合的特性,提出基于动作动态频域分解(dynamic frequency-domain motion decomposition,DFMD)的指挥动作生成方法。具体地,首先利用节拍信息构建滤波器,将指挥动作分解成高频和低频分量;接着,通过深度卷积神经网络动态地学习这些分量;最后合成最终的指挥动作。在大规模指挥动作数据集ConductorMotion100上进行的实验中,基于DFMD的指挥动作生成方法得到的低频动作分量和高频动作分量的标准差分别达到了4.4579和9.6466,与真实动作十分接近。该方法突破了现有基于时域或空间域动作分解中连贯性与协调性不可兼得的局限,并有效避免了大幅值低频动作对小幅值高频动作的影响。可视化结果证明生成的动作自然、美观、多样,且与音乐信号紧密同步。为音乐与动作之间的关联提供了新的解释,并为音乐表演领域带来了创新的应用前景。

基于领域驱动设计重构医院门诊挂号收费系统的探索

目的:解决医院信息系统(HIS)难以适应业务发展需要,可维护性、可扩展性差等问题。方法:以变更频繁的门诊挂号收费系统为切入点,运用领域驱动设计方法进行系统重构,探索医院信息系统渐进式演进的方法路径。结果:重构后的门诊挂号收费系统性能提高,资源消耗减少,主要质量指标得到明显提升。结论:领域驱动设计方法适用于医院信息系统的渐进式演进,对医院推进信息系统更新迭代具有借鉴意义。

基于领域驱动和服务化的复杂嵌入式系统软件架构设计

随着嵌入式系统应用的不断拓展,软件复杂度不断提升及需求的快速迭代引入了一系列开发、维护、进度与质量方面的风险,传统定制化的高耦合、低扩展的软件架构已不再适用。针对这一现状,文章引入了领域驱动思想及服务化设计方法,通过采取领域业务分解、事件总线技术、面向对象的设计原则等软件技术,设计了一种资源层、服务层、应用层、基础设施的通用分层软件架构。该架构通过业务逻辑与技术实现的分离的方法,能有效适应需求变化、降低系统复杂度及耦合度、提升各组件服务的复用度,能快速移植到其他运行平台,具有良好的通用性。

多测站测量机器人智能管理系统设计与应用

利用测量机器人可实现水利工程建筑物表面变形监测的自动化,掌握大坝、边坡、隧洞等的变形规律、破环机制和影响范围。介绍了测量机器人的测量原理与发展应用,设计了多测站测量机器人智能管理系统,实现了对测量机器人的自动控制、数据处理、状态监控与报表输出,并可兼容极坐标法、交会法、边角网等多种观测方式。同时,系统采用领域驱动设计理念设计系统架构,降低了系统复杂度,提高了系统更新升级速度。将该系统应用于大坝、边坡、隧洞等建筑物的表面变形自动化监测中,结果表明:系统运行情况良好,观测缺失率低,成果精度高,具有准确性、实时性、可靠性的特点。

基于传递式领域自适应的异构样本增强方法

小样本问题广泛存在于数据驱动建模。领域自适应方法通过将源域中的样本知识迁移到目标域,从而实现目标域中的小样本增强,然而此类方法在实际应用中受限,原因在于难以应对领域分布差异较大的样本增强场景。针对上述问题,该文提出基于传递式领域自适应的异构样本增强方法。首先,提出传递式探索策略,通过私有特征和共享特征设计了面向异构域的领域分布探索策略,有效地缓解了负迁移,并为后续分布匹配提供支撑;然后,提出分布联合匹配机制,通过联合匹配异构领域的边缘分布和条件分布,并嵌入自适应机制,从而保证了异构域分布的匹配精度。该方法在业界公认的田纳西-伊斯曼数据集进行验证,实验结果表明该方法在异构域中的建模表现优于其他方法。

电力信息物理系统跨域攻击协同防御架构及机制研究

我国电力基础设施已经发展成为具有高度信息化、自动化、智能化特征的信息物理融合系统.信息-物理交互在显著提升电力供给效率和性能的同时,也引入了新型网络安全威胁,通过发生于信息域并明确作用于物理域的跨域攻击,可造成电力基础设施系统性瘫痪,继而引发大面积停电事故,而当前孤立的信息侧或物理侧防御体系难以有效应对跨域攻击威胁.本文介绍了电力系统面临的信息物理跨域攻击威胁现状,分析了传统防御方法面对跨域攻击时存在的不足,提出了一种信息物理协同的跨域攻击防御架构,在针对跨域攻击传播的不同阶段,从感知、辨识、阻断三个角度设计了防御方法,通过算例验证了所提信息物理协同防御架构能够有效保障电力系统安全稳定运行.

知识驱动的机械设备故障诊断

随着社会经济的快速发展,现代工业逐渐呈现出研究对象复杂化、应用手段信息化和生产方式多元化的发展趋势。机械故障诊断作为现代工业重要的研究领域之一,由于故障机理研究不足和可参考知识匮乏等问题,仍然存在一系列技术瓶颈。为应对上述问题,文中提出了知识驱动的机械设备故障诊断方案,主要包括知识构建和诊断流程两个部分。在知识构建方面,提出了领域知识图谱构建方法;在诊断流程方面,设计了一个通用的机械设备故障诊断流程,该流程包括故障问诊、故障定位、起因定位和故障维修指导4个步骤。目前,该方案已经在国内某大型挖掘机维修商实际落地应用,并对其进行了有效性验证,实验结果表明该方案提高了挖掘机故障诊断领域的知识化程度和智能化水平,并表现出了较高的准确性和实用性,后续将在工业界持续推广使用。

基于微服务架构的医疗服务外联平台设计与思考

为了向医、护、患提供院前、院中、院后的全周期医疗服务,突破当前医院信息化传统架构所面临的困局,建立医疗服务外联平台以支撑“互联网+医疗”的落地,本研究运用领域驱动设计、微服务架构、冗余部署等理念开发医疗服务外联平台,分领域规划业务服务、综合管理业务服务、梯度管理服务版本、敏捷服务升级,解决院内系统耦合性高、可扩展性差、接口复用率低、服务缺乏灵活调整能力等问题。医疗服务外联平台的建设,可以快速推进医院信息化建设进程,降低医院各类成本。

一种基于MDA的领域元建模开发方法

模型驱动架构(Model Driven Architecture,MDA)是一种先进、系统、高效的软件开发方法。然而掌握MDA模型转换和实现完整代码生成,具有一定的难度。在研究元建模技术的基础上,对领域建模语言(Domain Specific Language,DSL)与元建模相结合的开发方法进行了探索,该方法基于MDA以模型为中心的思想,能快速通过模型转换实现完整代码的生成,易用性提高。结合Web应用系统这个领域,利用领域型元建模工具MetaEdit+,以学生健康信息收集系统的开发为例,验证了领域元建模开发方式在解决领域问题上的可行性。

基于领域驱动的测控任务评定系统设计与实现

随着航天技术的不断进步,尤其是近年来商业航天的快速发展,高密度航天发射成为常态,测控系统作为航天发射场的重要业务系统之一,该系统运行的能力与效率将极大影响航天发射任务执行的结果,因此有必要实施对测控任务过程的决策与评定研究。考虑到未来测控任务快速评定呈现少人化、通用化、自动化与智能化的发展趋势,提出了一种基于领域驱动设计的测控任务评定系统设计思想。通过深入分析测控任务评定业务,结合领域驱动设计和微服务架构特点,经过领域模型设计、微服务识别、微服务实现等步骤进行全系统设计。最后,结合典型航天发射测控任务场景,验证了本方案的可行性,为进一步提升我国测控任务评定效率提供了参考和思路。

数模联合驱动的动态对抗自适应轴承故障诊断方法

针对现实工业场景下,故障数据样本稀缺,服役工况复杂导致的滚动轴承诊断准确率低下的问题,提出了一种数模联合驱动的动态对抗自适应轴承故障诊断方法。首先,提出用于快速产生具有明确时频域轴承故障特征的四自由度动力学仿真模型。随后,探讨了实测数据分布与动力学仿真信号之间的共性和差异性。最后,建立可以提取隐层域不变特征并自动对齐仿真源域数据、目标域待诊断数据分布的动态对抗自适应网络。设计滚动轴承故障诊断试验,探讨了由动力学模型产生带有标签信息的仿真信号、带标签信息的其他数据集实测信号与极少数带标签信息的待诊断实测信号构成的源域数据基础上,设定的3类任务中神经网络的诊断效果,完成了对大量无标签样本的分类识别。结果表明,仿真信号包含轴承故障的特征信息,可以对真实的轴承数据进行表征,并且所提出的动态对抗自适应网络相较于其他诊断方法能更准确实现轴承的故障诊断。同时,源域数据中包含极少数的带标签目标域数据可使得提出方法的识别准确率大幅提升。

基于数据驱动与时域仿真融合的电力系统暂态稳定快速评估

随着大规模可再生能源以及交直流混合电力系统的快速发展,具备电力电子特性的元件在电力系统中的占比快速提升,电力系统中的电力电子特性日趋明显。该文针对电力电子化电力系统暂态稳定评估时采用时域仿真方法计算速度慢的问题,提出一种基于数据驱动与时域仿真融合的暂态稳定快速评估方法。该方法从时域仿真法的计算过程入手,建立物理驱动模型与数据驱动模型混合驱动的暂态稳定并行评估框架,采用知识增强的数据驱动模型取代电力电子元件中的微分方程组,从而加快时域仿真计算速度。并在此基础上根据所提跨步欧拉法对数据进行预处理,实现数据驱动模型的跨步预测,将电力电子元件的小步长整合为与同步发电机一致的大步长,进一步加快仿真速度。该文采用改进的IEEE14节点模型对所提算法和模型进行验证,结果表明所提方法在提高仿真速度的同时能够保持较高的准确度。

面向微服务的制造执行系统关键技术研究

在传统的单体架构中,制造执行系统的功能之间耦合程度高,难以快速地根据企业需求变化进行重构。为了提高制造执行系统的可重构性与可维护性,开展了面向微服务的制造执行系统关键技术研究,建立了基于微服务的系统多层架构,消除系统流程和业务逻辑之间耦合。文章提出了领域场景驱动的微服务划分技术,利用例图和数据表关系图建立用例数据调用模型,在此基础上计算数据表之间的关联度,利用Girvan-Newman(G-N)算法进行系统微服务划分,获得模块度最高的最优方案。最后以某轴承企业的制造执行系统作为应用实例进行了说明,能够根据用例图与数据表关系图得到模块度最高的制造执行系统微服务划分方案。

基于环境吸引域的冗余机器人运动控制与实时位型优化

针对人机共融场景中机器人任务快速变化、紧凑作业空间等导致机器人高性能运动控制困难的问题,提出一种基于环境吸引域的机器人运动控制与实时位型优化方法。为尽可能减小机器人本体的运动区域,采用两组关键点集对机器人本体与人类偏好的机器人作业区域进行抽象化表征,并提出基于点集距离的环境吸引域评价指标;设计笛卡尔空间运动控制器,并构造末端执行器跟踪误差收敛的关节角速度等式约束;结合关节角度、角速度等物理约束,建立基于约束-优化的机器人运动控制与位型优化问题模型。设计递归神经网络对机器人的角速度指令进行实时求解,并证明了系统的稳定性。最后通过四自由度机器人和七自由度Franka Panda机器人的仿真,验证了所提算法在保证机器人末端完成高精度运动控制的同时,能够使机器人的工作区域尽可能收缩到预设区域。

“针尖下的实验室”——扫描探针探测与调控铁电畴及其微观物性

铁电和多铁材料作为未来高性能信息媒介引起广泛关注.其中铁电畴的形态及演化特征可显著影响材料电导、光伏、磁电耦合等诸多物理性能以及器件功能,尤其是新奇拓扑畴带来诸多新颖物性,使得通过畴调控方法设计材料及器件性能成为可能.深入理解铁电畴及其微观物性调控规律有望为后摩尔时代信息技术带来新的器件设计方案.本文主要介绍通过多功能扫描探针显微镜研究铁电和多铁材料的微观畴结构和相关物理性能,及其调控规律和机制,并在此基础上构筑新原理信息器件.

具有传递式探索能力的遥远域样本增强方法

小样本问题是数据驱动建模的公开难题。域适应(domain adaptation,DA)方法将样本知识从源域迁移到目标域来实现小样本增强,然而已有方法在实际应用中受限,其根源在于缺乏对分布差异较大的领域(遥远域)的有效探索机制。由此,提出具有传递式探索能力的遥远域样本增强方法。首先,提出样本特征多维正交分解策略,以可靠地获取不同维度的样本知识;然后,提出传递式探索策略,以能够在不同维度中有效地探索遥远域样本,并缓解负迁移。将该方法在业界公认的田纳西-伊斯曼数据集上进行验证,实验结果表明,该方法在遥远域中的建模表现优于其他方法。

领域驱动设计在中国海油智能油田建设中的探索与实践

云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术的应用带来了智能油田应用建设的蓬勃发展,同时暴露出其功能重复建设、项目交付周期长、系统之间无法协同等问题。本文通过总结中国海油智能油田建设现状和建设经验,发现微服务设计方法不统一是导致上述问题的主要原因,并进一步尝试引入领域驱动设计方法加以改善。以油气井动态分析及管理场景为例,介绍了领域驱动设计一般过程中,领域分解和领域建模2个阶段最关键步骤的分析方法在智能油田业务场景分析和微服务设计中的具体运用。领域驱动设计方法在中国海油生产智能化技术平台项目中推广应用,初步建成生产智能化技术平台业务中台,有效支撑了海上智能油田业务系统开发建设。研究成果可用于解决智能油田建设中微服务设计的复杂问题,也为今后智能油田应用建设中的微服务设计工作提供了新选择。

海上作业安全管理数字化实施方案

为在海上安全人员少,风险管控点多,海陆两端通信受限的现实基础上,提升海洋石油大开发的安全生产水平,首先,调查并分析海上基层班组工作清单,从需求出发梳理海上作业安全管理的主要业务与所需数字化功能,并从安全管理的场景出发,明确海上作业安全管理数字化实施方案的功能框架;然后,根据云计算原理,关联作业风险管控点与海陆两端安全管理流程,设计可有效提升作业安全管理的云计算与边缘计算相协同的网络通信架构,缓解海陆通信带宽受限对安全管理流程实施的制约;最后,从领域驱动原理出发提出微服务设计与安全管理要素相结合的方式,让现场人员能够根据现场实际调整信息化流程,进而提升数字化的柔性,减少安全管理场景多变给流程数字化带来的影响。结果表明:安全管理数字化转型的核心是以通信环境和传感系统为基础的各业务领域功能需求的实现过程,在这个设计思路指引下,海上作业安全管理数字化转型可以通过综合业务需求与安全生产责任制的双领域驱动,构架实施方案。