积分故障分析下的Midori128密码算法安全性评估

为了研究Midori128密码算法针对积分故障攻击的安全性,建立积分区分器平衡位置、故障密文与轮密钥的关系,通过密钥搜索,可以恢复出算法的最后一轮密钥,进而利用密钥扩展算法恢复出主密钥。理论分析表明,利用3轮和4轮积分区分器进行积分故障攻击时,恢复出正确密钥的时间复杂度分别为2^(21)和2^(24)。采用准确性、成功率和耗费时间对倒数第4轮注入故障的攻击过程进行仿真,成功恢复出该算法的主密钥,并且针对不同明文分组和密钥进行对比实验。通过两组故障安全性分析方案可知,Midori128算法的轮函数易受到积分故障攻击,在算法运行时至少需要对倒数6轮进行故障检测等额外防护。

基于改进预积分技术的光线投射三维重建算法

在传统的光线投射算法中,由于传递函数具有非线性,导致奈奎斯特采样定律常常无法被满足,影响生成模型的质量,因此,本研究提出一种基于改进预积分技术的光线投射算法。首先在传统光线投射算法中引入预积分分类技术,利用其面对任何非线性传递函数都可以规避最大奈奎斯特采样频率的优势提升三维重建模型的质量;然后利用设计的预积分加速算子,优化不透明度与颜色值的计算方法,简化预积分合成流程,缩短三维模型重建的时间。实验结果显示,利用本文算法对人工合成的三维圆锥进行重建,速度可提升22.5%,对真实的冠脉计算机断层扫描图像进行重建,绘制速度可提升23.8%,并且生成三维圆锥图像的均方误差值小于传统光线投射算法,结构相似度值大于传统光线投射算法,证明本文算法既可以提高重建模型的质量,也可以提升重建速度。

累积疲劳损伤的数值积分算法

提出了采用高斯-勒让德公式进行数值积分的累积疲劳损伤计算方法,该方法通过对包含当量载荷概率密度函数的不可积被积函数进行数值积分来计算累积疲劳损伤。以16Mn和60Si2Mn两种材料为研究对象,基于正态分布和威布尔分布两种常见的当量载荷分布形式,采用试验设计法对算法进行了验证,结果表明,采用高斯-勒让德公式进行数值积分的累积疲劳损伤算法是正确和有效的;同时与传统的八级载荷法进行了对比分析,结果表明,在连续或准连续载荷谱作用下,采用八级载荷分级法计算累积疲劳损伤会出现较大的偏差率,并且偏差率不稳定,相比于八级载荷法,高斯数值积分法是一种更优的累积疲劳损伤计算方法,可以极大地提高累积疲劳损伤的计算精度。

轻量级分组密码算法FBC的积分分析

FBC算法是由冯秀涛等人于2018年在中国密码学会举办的全国密码算法设计竞赛中提出的轻量级分组密码算法,包含FBC128-128、FBC128-256和FBC256-256三个版本,具有轻量化、安全性高和软硬件实现灵活等特点.本文基于比特可分性和MILP方法搜索FBC算法的积分区分器.首先,将FBC算法的轮函数拆分为S盒、复制和异或等基本运算,根据比特可分性在基本运算中的传播规律,构建线性不等式刻画比特可分性的传播;其次,通过将所得线性不等式组作为约束条件,构建MILP模型寻找积分区分器最高轮数的下界,并提出判断r轮积分区分器是否存在的算法;最终,结果表明FBC128-128/256和FBC256-256的积分区分器轮数可分别达到11轮和14轮,均优于现有积分分析结果.

基于曲线拟合及积分算法的山羊绒手扯长度检测方法

针对传统山羊绒手扯长度计算方法中手绘曲线费时费力、计算结果不够准确的问题,通过构建山羊绒手扯长度的数学模型,拟合山羊绒手扯长度的曲线函数并建立回归方程,利用Origin软件计算山羊绒手扯长度曲线的面积与曲线宽度的比值得到山羊绒的手扯长度。结果表明:函数拟合相关系数R^(2)接近1,曲线拟合度高,回归方程可用;曲线积分面积计算的手扯长度较传统手扯长度测试方法的误差小,误差率低,结果重现性好;该方法能够快速绘制山羊绒的手扯长度曲线,并能简捷准确地计算手扯长度。

光子计数探测器CT纯净钙化算法评估冠状动脉钙化积分的最优重建参数研究

目的 基于光子计数探测器CT(PCD-CT)纯净钙化(PureCalcium)虚拟非碘算法在不同的层厚、keV和量子迭代重建(QIR)参数下测得冠状动脉钙化积分(CACS),评估其定量的准确性并探讨最优的重建参数。方法前瞻性纳入行PCD-CT CCTA检查的病人64例。以常规真实平扫(TNC)影像获得的CACS_(TNC)为参考标准,采用不同参数[层厚(3 mm、1.5 mm),keV(55~75)和QIR(1、4)]重建得到_(PureCalcium)影像并计算CACS_(PureCalcium)。使用Wilcoxon符号秩检验比较CACS_(PureCalcium)与CACS_(TNC),采用Spearman相关系数、组内相关系数(ICC)和Bland-Altman检验对CACS_(PureCalcium)与CACS_(TNC)进行相关性分析和一致性检验。结果 采用层厚3 mm,55/60/65 keV+QIR 1/4、70 keV+QIR 1以及采用层厚1.5 mm,55 keV+QIR 1/4和60 keV+QIR 1获得的CACS_(PureCalcium)与CACS_(TNC)相比,差异均无统计学意义(均P>0.05)。以不同的层厚、keV和QIR强度获得的CACS_(PureCalcium)与CACS_(TNC)均呈正相关(r:0.94~0.98,均P<0.05)。采用层厚1.5 mm+55 keV+QIR 1得出的CACS_(PureCalcium)和CACS_(TNC)的偏倚最小(偏倚:4.28,95%一致性上限/下限:167.29/-158.72)。结论 不同的层厚、keV、QIR对CACS的结果均有显著影响,层厚1.5 mm+55 keV+QIR 1参数重建下的CACS_(PureCalcium)更接近CACS_(TNC)。

基于应力积分算法的梅山碾压混凝土重力坝层面稳定性分析

碾压混凝土具备施工速度快、造价低、胶凝材料少、水化热低等优点,被广泛应用于坝工设计中。由于混凝土采用薄层连续碾压浇筑,高坝往往由数百个碾压层面组成。碾压层面不可避免地会受到天气和施工方法的影响,层面的结合强度会降低,所以需要进行碾压层面的稳定性分析。为了全面了解碾压混凝土重力坝层面稳定性,文章采用三维有限元并利用应力积分算法,对梅山碾压混凝土重力坝进行分析,并同传统刚体极限平衡法的计算结果进行对比分析,可为其他类似结构的计算提供参考。

局部凸分离空间上的Bartle积分

提出了取值于局部凸空间的向量测度的p-变差与p-半变差的概念.设F是由Ω的子集作成的域,(X,σΡ)是局部凸分离空间,证明了从賦范空间到局部凸分离空间的有界线性算子的全体构成局部凸分离空间,有界的X值向量测度的全体也是局部凸分离空间.在局部凸分离空间为序列完备的前提下证明了以上两个空间拓扑同构,进而在局部凸分离空间上定义了Bartle积分,并把Banach空间上的关于向量测度的某些结论推广到了局部凸分离空间.

一种引入积分修正的二维信息大数逻辑LDPC译码算法

为了解决基于可靠度的迭代大数逻辑译码(Modified Reliability-based Iterative Majority Logic Decoding,MRBI-MLGD)算法的错误平层问题,提出了一种基于大数逻辑的低密度奇偶校验(Low Density Parity Check,LDPC)译码算法。所提算法在译码函数中引入积分修正项,实现了基于二维信息修正的译码策略,可有效降低错误平层。此外,与基于二元译码信息的的迭代大数逻辑译码(Binary Message Majority Logic Decoding,BM-MLGD)算法不一样,所提算法可适用于不同列重的LDPC码。仿真结果表明,所提译码算法在整个工作信噪比区间内都具有稳定的译码性能,表现出更好的普适性和鲁棒性。

参数冻结精细指数积分法在非线性车桥耦合振动分析中的应用

描述车桥耦合作用的基本问题是一个时变系统问题,且很多工况下需考虑非线性特性,使得该问题难以得到解析解,甚至数值解也可能很复杂.针对该问题的求解,提出了一种参数冻结精细指数积分法,将其应用于车桥耦合动力学模型的数值分析中.该方法结合了精细积分和指数积分特点,并将时变系数矩阵在每一积分步参数冻结,用于获得系统振动响应的数值解.考虑汽车轮胎与桥面的力和位移耦合关系、桥面沥青铺装层、桥梁材料黏弹性和几何非线性特性,建立了车桥耦合动力学模型,并应用参数冻结精细指数积分法对该模型进行了求解.通过与近似解析解、辛Runge-Kutta算法以及经典的Newmark-β数值积分法计算结果进行对比,验证了所提出方法计算结果的有效性和准确性.在此基础上,制作了缩尺车桥耦合系统模型,测试了跨中挠度响应,进一步验证了理论建模和所提算法的有效性和实用性.通过数值计算分析了所提算法的数值特性,结果表明:提出的参数冻结精细指数积分法不仅可以处理时变、非线性问题,且具有良好的数值计算精度和长时间数值稳定性;由于精细积分的特点,参数冻结精细指数积分法的计算时间步长可以取的较大,可有效提高计算效率.因此,所提出的参数冻结精细指数积分法预期可成为求解车桥耦合动力学问题的一种新的高效算法.

SCR脱硝系统的RBF条件积分滑模参数优化控制

针对选择性催化还原(SCR)脱硝系统在火电机组深度调峰下因系统特性随着机组负荷改变而难以控制的问题,提出基于径向基函数(RBF)的条件积分滑模优化控制方案,用条件积分滑模减少抖振与调节时间,用RBF实时逼近SCR脱硝系统特性改变下的未知扰动以提高系统鲁棒性。并提出一种纳什均衡量子粒子群寻优(NEQPSO)算法,以获得RBF条件积分滑模控制方案的最优参数,并在20%~100%的机组负荷下进行仿真实验。结果表明:优化后的RBF条件积分滑模控制与传统控制方案相比超调量降低50.26%、调节时间缩短13.55%,在干扰信号下超调量仅有1.50%,其响应速度更快、抗干扰能力更强、鲁棒性更好。

基于强化学习的柴油机调速算法研究

为了更好地调节柴油机转速,提出一种强化学习–比例积分微分(proportional integral derivative, PID)控制器,并应用到了柴油机转速控制中。基于连续动作空间的柔性动作–评价(soft actor-critic, SAC)算法,结合连续型PID控制器,设计了一种强化学习–PID控制器,可代替传统PID控制的转速环。优化设计了基于演员–评论家(actor-critic)框架的输入输出和奖励函数以匹配柴油机特性,采用随机动作增加寻优效率,形成SAC-PID控制柴油机转速的网络交互结构,达到快速调整转速,减小稳定时间的效果。构建了以柴油机D6114为原型机的MATLAB/Simulink平均值模型,并利用试验数据验证了仿真模型的有效性。利用平均值模型,仿真验证了该控制算法效果。经过仿真验证本算法使柴油机转速响应曲线超调量更小,响应时间更快,鲁棒性更强,SAC-PID控制负载瞬态调速率和稳定时间均已达到1级精度指标。仿真对比验证了SAC算法的联合控制效果,结果表明其较其他算法更佳。

算法视角下的微积分

文章内容包含高级语言中的函数概念、函数的改变量(增量)是贯穿微积分始终的线索、定积分的近似计算。主要结论是:微积分就是一个大算法,是一系列演算法则的集合。文章强调了微积分的抽象之美、演绎推理之美、空间想象之美、应用之美等,对微积分教学、程序设计教学有一定的参考价值。

基于ISSA和积分图的二维熵图像多阈值分割快速算法

为提高二维熵图像多阈值分割的性能,使其能够满足工业使用当中的实时性要求,本文提出了基于改进麻雀搜索算法(Improved Sparrow Search Algorithm,ISSA)和积分图的二维熵图像多阈值分割快速算法。首先,引入麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)并对该算法的算法性能进行分析研究,针对SSA存在的全局搜索能力差、容易陷入局部最优解的缺点,提出了基于方差线性递减的高斯扰动策略和随机步长移动策略的改进麻雀搜索算法(ISSA)。接着,进一步地引入积分图方法,降低总信息熵的运算量,并将总信息熵作为ISSA的适应度函数进行最佳阈值寻优,提出了基于ISSA并结合积分图的二维熵图像多阈值分割快速算法。最后,使用该方法与现有分割算法进行对比实验,实验结果表明,本文方法提升了图像二维熵多阈值分割的分割效率,同时在工业应用场景仍能够获得相同的效果。

引入PID反馈的SHAEKF算法估算电池SOC

电池荷电状态(SOC)的估算精度是电动汽车电池组的重要指标。为提升SOC估算精度,在融合Sage-Husa扩展卡尔曼滤波(SHEKF)算法与自适应扩展卡尔曼滤波(AEKF)算法的基础上,增加比例积分微分(PID)反馈环节,形成改进算法。采用粒子群优化(PSO)算法对二阶RC等效电路模型进行参数辨识;用开源电池数据集对模型和算法进行实验和分析。改进的SHAEKF算法在电池动态应力测试(DST)、北京动态应力测试(BJDST)和美国联邦城市驾驶(FUDS)等工况下的平均估计误差都在1%以内,与单纯的融合算法SHAEKF算法相比,最大误差可减小5%。

基于组合时间积分算法的碰撞问题振荡现象修正

该文提出了一种能够有效改善碰撞问题振荡现象的修正方法。基于有限元方法,采用Lagrange乘子法施加接触约束条件,并与一种无条件稳定的隐式组合时间积分算法相结合对无摩擦动接触问题进行求解。通过引入附加Lagrange乘子对组合时间积分算法得到的速度和加速度进行修正,使其能够满足速度和加速度形式的接触约束的一致性条件。数值算例结果表明:该文提出的修正方法能够有效地改善碰撞问题中初始接触时速度、接触力等的振荡现象,进一步提高了碰撞问题的求解精度。

角点型非共轴模型的半隐式应力积分算法及应用

针对基于屈服面角点非共轴理论建立的弹塑性本构模型,提出了对应的半隐式应力积分算法。在考虑非共轴项的应力更新方程中,塑性流动方向采用显示表示。构建非共轴塑性流动的Gram-Schmidt正交化过程则是基于已知应力条件定义。根据张量之间的正交性,进一步简化模型的应力更新方程,再推导该方程的牛顿迭代格式。然后将该算法编写进ABAQUS的材料用户子程序Vumat,将该非共轴模型应用于有限元分析。在Explict分析模块中,分析了不同非共轴模型参数模拟单剪试验和活动门问题的效果,并与共轴模型结果进行了对比。结果显示该半隐式算法收敛性好,强健有效,适用于工程分析。

轻量级分组密码算法PFP和SLIM的积分分析

PFP算法和SLIM算法都是基于Feistel结构而设计的轻量级分组密码算法,在软件及硬件上都具有良好的性能,特别适用于资源受限的环境,目前没有对两个算法进行积分分析的相关研究.本文通过分析PFP算法和SLIM算法的结构特点,结合比特可分性的自动化搜索方法,构建了混合整数线性规划(MILP)模型,通过使用Gurobi优化器求解该模型判断是否存在r轮积分区分器,选用搜索得到的积分区分器对算法进行密钥恢复攻击.首次得到PFP算法的11轮积分区分器,选用搜索得到的10轮积分区分器向后扩展2轮进行12轮密钥恢复攻击,数据复杂度为262.39个选择明文,时间复杂度为2^(63.12)次12轮加密,存储复杂度为2^(40);首次得到SLIM算法的10轮积分区分器,选择9轮积分区分器进行12轮密钥恢复攻击,数据复杂度为231.81个选择明文,时间复杂度为262.42次12轮加密,存储复杂度为2^(40).

基于积分机制的实用拜占庭容错算法优化

实用拜占庭容错(PBFT)算法是一种广泛应用于联盟链的共识算法,但也存在主节点选举随意、通信复杂度高和可扩展性差等问题。为此,对PBFT算法加以改进,提出一种结合积分机制的PBFT优化算法——OPBFT算法。首先,结合积分机制,基于节点在共识过程中的表现对其进行评分;然后,根据节点积分随机选择主节点;最后,根据联盟链的环境对一致性协议进行优化,减少了一次全网广播的过程。实验结果表明,相较于PBFT算法,OPBFT算法在共识时延和吞吐量等方面有着更好的表现。

一种基于分数阶的非线性积分滑模控制算法

滑模变结构控制由于控制对象复杂,被控对象存在时空滞后和延迟性,使得滑模系统的滑模面常常不能准确地工作在理想滑模面上,引起系统抖震,制约了滑模变结构控制的实际应用。针对这一问题,在非线性积分滑模控制思想的基础上,引入了分数阶的概念,设计了一种基于分数阶的非线性积分滑模控制算法及其改进型,通过理论证明和抖震分析,基于分数阶的非线性积分滑模面可以表现出较好的控制性能,特别是减少抖震方面。最后,仿真算例验证了所提的非线性积分滑模控制方法的有效性。