基于多视图的信息物理融合系统体系结构研究

美国将信息-物理融合系统(Cyber-Physical Systems,CPS)列为八个重要信息技术领域之首,CPS亦成为国内当前研究热点。通过对国内外CPS研究现状分析,针对系统、功能和技术三个视图角度,提出了三种新型基于视图的CPS体系结构,说明了三种视图间的关系,利用微电网CPS实例论证了基于不同视图的CPS体系结构分析方法的优点。同时,对于CPS未来的研究方向进行了展望。

一种基于元路径的异质信息网络链路预测模型

真实世界中不同类型的对象之间相互连接,形成异质信息网络.预测网络中对象之间的连接或交互是网络分析中的一个重要任务.不同于传统的同质性网络的链路预测,异质信息网络中,由于存在多种类型的节点和边,节点之间可以通过不同的关系进行连接.文中使用元路径,即通过一组关系连接了多种节点类型的路径,来描述异质信息网络中不同类型对象之间各种连接的不同语义,从而提出一种异质信息网络链路预测模型,通过组合对象之间在不同元路径上建立连接的概率来进行链路预测.在DBLP和Last.fm两个真实数据集上的实验结果表明:在7种关系的链路预测中,相比最好的基准方法,文中方法的AUC值平均提升了5.93%;另外,在链路预测中,通过元路径区分不同类型的节点和边之后,预测精度得到了明显提升;最后,为了平衡预测精度和模型的可扩展性,实验分析表明链路预测中仅考虑路径长度小于5的元路径就已经足够产生很好的预测结果.

云存储系统中动态负载均衡算法研究

针对分布式哈希表(DHT)云存储系统中的存储负载不均问题,提出一种基于节点动态前移(NDF)的负载均衡算法。通过过载节点动态前移,缩小节点存储分区,进而降低节点的存储负载。同时,过载节点向第3个后继节点复制相关数据,保证系统中数据的副本数量稳定。在NDF算法执行过程中,只需过载节点与第3个后继节点进行简单协调,多个过载节点可以并发地进行负载转移,适合在大规模集群中部署。在10个节点的小规模集群中进行功能测试,验证NDF算法具有良好的负载均衡能力。在5 000个节点的大规模集群中进行性能测试,结果证明在系统总负载不超过60%时,与虚拟节点算法相比,NDF算法负载转移代价可以提升30%以上。

融合先验信息的非负矩阵分解社区发现算法

针对复杂网络社区发现问题,为了获得更准确、可解释性的社区划分结果,提出融合先验信息的半监督非负矩阵分解算法,给出优化目标的求解方法.文中算法利用先验信息直接约束社区指示矩阵,构造优化目标函数,获得更有意义的社区划分结果.真实数据集上的实验表明该算法的有效性,减小先验信息的融入对利用非负矩阵分解进行节点重要性等属性分析工作带来的不利影响,并且适用于加权和非加权等不同的网络.

基于计算思维的大学计算机基础课程实验教学

计算思维能力的培养是目前计算机基础教学改革的重点,文章针对大学计算机基础课程实验教学中存在的问题,提出以"教学演训系统"为支撑平台的基于计算思维的实验教学方法,阐述将其应用于大学计算机基础实验教学的过程。

基于全局和局部信息融合的图像显著性检测

视觉注意机制是机器视觉的重要组成部分,受到越来越多的关注.文中提出一种基于全局和局部信息融合的图像显著性检测方法.模型首先对输入图像进行离散剪切波分解,得到尺度系数和剪切波系数.由于剪切波系数包含大部分图像细节信息,模型在每个分解层上对剪切波系数重构得到描述特征图.在特征图的基础上,一方面从全局的角度出发,使用所有特征图获取特征向量计算全局概率密度分布矩阵,进而构建全局显著图,另一方面从局部的角度出发,在每幅特征图上计算局部区域的熵值,进而构建局部显著图.最后对两幅显著图进行融合,得到综合显著图.实验结果验证该算法的有效性和可行性.

一种C代码软件设计信息提取方法研究

白盒测试依赖于被测程序的内部逻辑结构,人工分析程序结构的方法存在分析效率低、成本高的不足,同时,对从事分析的人员素质也提出了较高的要求.针对该问题,基于C程序提出了一种软件设计信息提取方法.该方法利用开源语言识别工具ANTLR,构造C程序文法,并自动生成中间代码,从而将源程序的基本信息从抽象语法树(AST)中提取出来,存储到数据模型中,实现对源代码进行的自动分析.实例验证表明:提出的方法提取C程序头文件和源文件的静态信息后,可计算分析得到数据流,控制流,函数调用关系等软件设计信息.证明了该方法的有效性.

基于特征匹配的关联投影纹理映射

在虚拟现实场景中,动态现实的重建过程尤为复杂,一般需要大量包含现实信息的图像进行整合。这些图像大部分都与其中一张或多张图像存在着公共区域,本文提出基于特征匹配的关联投影映射方法,根据这些公共区域,通过SIFT特征匹配提取图像之间的关联特性,利用此关联构造视图变换矩阵进行新的投影纹理映射。实验结果表明,这种方法稳定有效,并在重建动态现实中具有良好的应用效果。

一种基于Java字节码的软件设计信息提取方法

基于ASM解析字节码文件的算法,提出一种基于Java字节码的软件设计信息提取的方法.在此方法基础上,设计并实现了以Java字节码文件作为输入,MS Word格式的软件设计说明文档作为输出的原型系统.运行结果表明,该方法对大部分字节码文件的解析和提取效果比较理想.

现代化教育手段下学生和教师的“双主”地位——以大学计算机基础课程为例

以多媒体技术为代表的现代教育手段的快速发展,使高校计算机基础公共课程的教学手段形式多样,内容丰富多彩,教学效果显著。文章在分析了大学计算机基础教学面临问题的基础上,提出学生和教师的"双主"地位,探讨如何利用现代化教育手段和方法,充分发挥学生的主体性和教师的主导性,从而培养学生的计算思维能力。

计算机网络课程中的科学思维训练

针对我国大学教学主要关注传授专业知识的现状,研究了在高校专业课教学中融入科学思维训练以有效地培养学生能力素质的问题。提出了基于科学思维的教学法模型,设计了"预习-课堂讨论-实验验证-网上讨论"的训练环节,研究了处理课程知识点和探究性问题关系以及利用技术手段对课程进行全过程管理等问题。教学实践表明,计算机网络课程的科学思维训练的确能够激发学生的学习热情和创新精神。

线性插值投影次梯度方法的最优个体收敛速率

投影次梯度算法(projected subgradient method,PSM)是求解非光滑约束优化问题最简单的一阶梯度方法,目前只是对所有迭代进行加权平均的输出方式得到最优收敛速率,其个体收敛速率问题甚至作为open问题被提及.最近,Nesterov和Shikhman在对偶平均方法(dual averaging method,DAM)的迭代中嵌入一种线性插值操作,得到一种拟单调的求解非光滑问题的次梯度方法,并证明了在一般凸情形下具有个体最优收敛速率,但其讨论仅限于对偶平均方法.通过使用相同技巧,提出了一种嵌入线性插值操作的投影次梯度方法,与线性插值对偶平均方法不同的是,所提方法还对投影次梯度方法本身进行了适当的修改以确保个体收敛性.同时证明了该方法在一般凸情形下可以获得个体最优收敛速率,并进一步将所获结论推广至随机方法情形.实验验证了理论分析的正确性以及所提算法在保持实时稳定性方面的良好性能.

基于公钥的EAP-AKA协议改进及安全性分析

为了提高3G网络和WLAN之间认证的安全性和可靠性,实现两者之间的安全连接与通信,针对扩展认证密钥协商(EAP-AKA)协议存在的安全缺陷及现有一些改进方法的不足,提出了一种基于公钥密码体制的改进方案。在WLAN接入网和3G网络服务器之间增设公钥来实现两者的相互认证以及对用户身份等信息的加密传输,建立了共享密钥K的更新机制,运用串空间模型和认证测试方法对改进方案进行了相应的安全性分析和证明。分析结果表明,该方案具有良好的性能和安全性,可以实现3G网络和WLAN之间的安全认证与互联。

基于JavaCC的抽象语法树的构建与实现

抽象语法树(abstract syntax tree,AST)作为程序一种重要的中间表示形式,在代码分析领域中有着广泛的应用。如何针对Java程序生成其抽象语法树是在进行代码静态分析前必不可少的工作。分析抽象语法树的构建算法,通过JavaCC解析工具完成对Java文件抽象语法树的构建,该方法可实现代码树状形式的可视化呈现。

面向水系河网的建模与索引方法研究

针对水系河网的非欧时空特征限制了数据查询效率,提出了一种面向水系河网的建模与索引方法。该方法首先建立水系河网的多尺度图论化模型,在此基础上定义河段的概念,并建立基于河段的流域水系河网索引(BRR-Tree)实现水利领域特征的表达,用以实现水利领域语义查询请求的表达;然后设计基于BRR-Tree的水系河网查询算法,并按照水系河网进行数据访问需求转换为欧氏空间访问需求。实验表明该方法能够有效地支持水系河网分析,提高水利领域数据的访问效率。

VDHCP:一种基于OpenFlow的多功能DHCP服务

OpenFlow技术通过分离网络的数据平面和控制平面,为网络创新提供了平台和工具。基于OpenFlow管控分离的架构,在控制器NOX上进行软件编程,设计实现了多功能的DHCP(Versatile DHCP)服务,使传统的DHCP服务增加了多IP子网服务、防止对DHCP的恶意攻击和提高IP地址利用率等特色。实测结果表明,设计是可行的,在控制器NOX上编程具有进行网络创新的潜力。

基于地统计学的空间离群点检测算法的研究

针对传统空间离群点检测算法构建邻域时参数选择困难、处理高维数据的时间复杂度较高等问题,提出了一种基于地统计学的空间离群点检测算法。该算法将空间自相关理论引入空间离群检测中,首先利用3σ规则识别全局离群点,然后利用Delaunay三角网构建空间邻域,将邻域节点均值代替全局离群点,最后使用局部Moran’I作为空间异常的度量方法。仿真结果表明,该方法不需要选择参数,鲁棒性较强、检测率较高、误警率较低。

基于DWT和SIFT的鲁棒图像水印算法

为了提高数字图像水印的不可见性和鲁棒性,文章提出了一种基于离散小波变换(discrete wavelet transform,DWT)和尺度不变特征转换(scale-invariant feature transform,SIFT)的数字图像水印算法。该算法首先利用DWT找出原始图像中纹理较复杂区域,再在所找出的纹理复杂区域中提取出不变特征点;通过自适应确定局部特征区域,并对特征区域进行一级DWT,取其低频部分进行奇异值分解(singular value decomposition,SVD);最后对待嵌入水印图像进行Arnold置乱,把置乱后的一维水印信息进行SVD并通过加性准则嵌入到原始图像的奇异值中,以实现水印的嵌入。仿真结果表明,该算法不仅具有较好的透明性,而且对常规攻击和一般的几何攻击有较高的鲁棒性。

路网移动对象聚集索引技术

结合能够解决重复计数问题的Sketch技术和能够以较小存储空间获得高效近似聚集查询结果的AMH+技术,借鉴aCN-RB-tree支持方向属性聚集的特性,提出了DSD+动态草图索引结构,解决了路网环境下移动对象的聚集查询问题。性能分析和试验结果表明:与现有的索引结构相比,DSD+在保证查询时间和查询误差优势的基础上显著减少了存储空间。

基于模糊聚类的CO_2数据流时空异常模式的研究

传统的异常检测算法不能区分CO_2数据流的异常类型,为了有效识别因泄漏造成CO_2数据流的异常,提出了基于模糊聚类的CO_2数据流时空异常模式检测算法。该算法首先利用3σ规则实现自适应阈值的异常点检测,其次提取待检测滑动窗口的特征值(均值),构建指定区间内邻居节点间的时空关系矩阵,采用模糊聚类分析相邻节点特征值的时空相关性并对其进行分类,根据分类结果确定泄漏异常概率,最后利用真实观测数据对算法进行验证并对参数的选取进行分析。实验结果表明该算法能有效地识别因泄漏造成的事件异常,具有较高的检测率和较低的误警率。