云计算核心技术研究综述

云计算作为一种新型的计算模式,在工业界和学术界得到了越来越广泛的应用和研究.本文首先阐述了云计算的基本概念,然后从云存储结构、编程框架、虚拟化和资源管理、安全与隐私、网络拓扑结构、能源管理等几个方面论述了当前云计算核心关键技术的发展现状,分析了其中的优势和不足,并进一步介绍了当前工业界主流的云计算平台以及学术界的开源云计算框架和实验系统.最后本文探讨了云计算进一步发展的研究问题,并展望了云计算的发展趋势.

软件过程建模方法研究

通过软件开发实践,人们逐步地认识到软件产品的质量在很大程度上依赖于产品开发时所使用的过程.软件过程建模是通过特定的方法对软件过程进行抽象、表示和分析以增加对软件过程的理解,同时,可执行的(enactable)软件过程模型可以直接指导实际软件开发活动,进而规范软件开发行为并最终提高软件质量.为了系统地了解软件过程建模方法研究的现状和最新进展,采用系统评价(systematic review)方法对该领域最近10年的主要研究进行了概括和分析.从一系列的相关研究中,选出来自20个会议和7种期刊的72篇文献,作为系统评价的依据.该系统评价回答了如下关于软件过程建模方法的3个问题,以便从总体上概括和把握该领域的研究:1)软件过程建模方法主要基于什么范式;2)软件过程建模方法研究的主要目的集中在哪些方面;3)软件过程建模方法的研究有哪些新的趋势.同时,在仔细回顾和分析软件过程建模领域研究现状的基础上,给出了一种多维度的集成化软件过程建模方法.该方法有助于解决过程建模领域所面临的主要问题.

软件配置错误诊断与修复技术研究

软件的多样性、复杂性、灵活性和高度可定制性对系统的正确配置提出了挑战,配置错误已经成为影响应用服务质量的关键问题之一.很多学者和研究机构致力于配置错误的检测、诊断和故障修复的相关技术和方法研究,以提高复杂应用系统的可用性和可靠性.为系统了解软件配置错误相关的研究现状和进展,建立了一种多方面、多角度的分析框架对该领域的主要研究工作进行分类总结和分析评价,该分析框架覆盖了方法类型、方式和适用范围这3个方面的多个角度.基于该分析框架的分析结果,总结了当前软件配置错误相关研究中存在的问题,并针对今后该领域的研究趋势进行了展望,对继续和深入研究具有一定的指导意义.

类别比例对缺陷定位稳定性影响的实验研究

软件缺陷定位技术通过比较程序正确与错误运行过程中的不同行为特征,找出导致错误运行行为的代码。任意一种软件缺陷定位算法都有其适用的环境或条件,如果能够在其设计与选择过程中考虑到这些因素,将对提升算法的使用效果起到积极作用。在已有研究的基础上,选择了Tarantula、Zoltar等10种具有代表性的基于程序谱的缺陷定位算法作为研究对象,并通过语句级别的插桩设置,在space、flex等常用程序集上展开实验研究,提出了一种度量指标来评估不同算法受测试用例集类别比例变动的影响。实验结果表明,不同算法受类别比例变动的影响有很大差异,一些算法的定位效率受类别比例变动的影响较小,而其他算法的定位效率在类别比例变动时则呈现出跳变特性。

面向方面软件开发的形式化方法与编译器技术分析研究

主要讨论"面向方面软件开发"或"面向方面编程"要如何运用形式化的相关方法来进行模型检测。简单介绍面向方面软件开发的内容,并运用编译器的理论知识来分析面向方面编程相关工具的应用。解释面向方面软件开发在测试代码工作上容易遇到的困难点与常见问题,并解释如何运用已知形式化方法来分析描述这些问题,进行模型检测(model checking),找出代码出错的问题点,阐述如何让面向方面软件开发出来的代码更加强固、稳定与可靠。

基于性别差异的化生型慢性萎缩性胃炎患者色诊特征研究

目的基于性别差异,分别探讨男性与女性化生型慢性萎缩性胃炎(Chronic atrophic gastritis,CAG)患者颜面色诊特征,从中医发病学角度出发探究不同性别患者的病变机理,为中医药防治化生型CAG提供个性化参考。方法本研究应用MT-BX-01四诊仪采集慢性非萎缩性胃炎(Chronic non atrophic gastritis,CNG)与CAG患者的面色信息,采用病例对照研究方法,分别从男性与女性化生型CAG患者及CNG患者的面色色度学特征进行分析。结果在女性患者中,CAG伴轻度和中、重度肠化(Intestinal metaplasia,IM)组面部肝区位点L值、a值均显著低于CNG组(P<0.05)。在男性患者中,CAG伴中、重度IM组脾区位点b值显著高于CNG组(P<0.05)。结论化生型CAG患者的面色特征存在一定的性别差异,化生型CAG女性患者面部色度值在肝区变化最显著,男性患者则主要表现于脾区。提示女性化生型CAG发病多与肝相关,男性发病则多与脾相关,为临床针对不同性别化生型CAG患者进行中医临床诊疗与防治提供了个性化思路。

隐蔽信道研究

隐蔽信道是指允许进程以危害系统安全策略的方式传输信息的通信信道,是对安全信息系统的重要威胁,并普遍存在于安全操作系统、安全网络、安全数据库系统中.国内外的安全标准都要求对高等级的安全信息系统进行隐蔽信道分析.首先分析隐蔽信道的基本概念,研究领域、技术组成及分类,然后从信道识别、度量、消除、限制、审计和检测几个技术层面综述隐蔽信道研究中经典的技术和方法,系统地总结隐蔽信道领域30多年来的研究成果,尤其对近年来隐蔽信道度量和处置新技术作了较为详尽的介绍.试图为该研究方向勾画出一个较为全面和清晰的概貌,为隐蔽信道分析领域的研究者提供有益的参考.

云计算环境下分布式缓存技术的现状与挑战

作为云平台提升应用性能的一种重要手段,分布式缓存技术近年来受到了工业界和学术界的广泛关注.从云计算与分布式缓存技术的结合入手,分析介绍了分布式缓存的特性、典型应用场景、发展阶段、相关标准规范以及推动缓存技术发展的若干关键要素.为系统地了解分布式缓存技术的现状和不足,建立了一个云环境下分布式缓存技术的分析框架——DctAF.该框架从分析云计算的特点和缓存技术的边界出发,涵盖6个分析维度.基于DctAF框架,对当前缓存技术进行总结和分析,并对典型系统进行比较.在此基础上,深入阐述了云环境下分布式缓存系统面临的挑战;围绕上述挑战,分析和比较了已有的研究工作.

基于物理的流体动画加速技术的研究进展

基于物理的流体动画技术一直是计算机图形学领域里最为活跃的研究方向之一,且其最近几年的发展非常迅猛.然而由于该技术需要求解复杂的非线性运动方程,而实时性又是计算机图形应用的一个重要需求,因此如何提升其计算效率始终是个挑战性问题.文中对目前基于物理的流体动画技术在加速技术方面的研究进展进行了详细地分析和总结,针对计算过程的每一个步骤分别进行了剖析,从流场元素的高效表达、紧凑的计算网格、高效计算方法、硬件并行处理等方面做了详细展开,并由此给出一些启示性思路,如混合表达的方法等,以实现实时的流体动画效果.

基于OpenCL的拉普拉斯图像增强算法优化研究

OpenCL是面向异构计算平台的通用编程框架,然而由于硬件体系结构的差异,如何在平台间功能移植的基础上实现性能移植仍是有待研究的问题。当前已有算法优化研究一般只针对单一硬件平台,它们很难实现在不同平台上的高效运行。在分析了不同GPU平台底层硬件架构的基础上,从Global Memory的访存效率、GPU计算资源的有效利用率及其硬件资源的限制等多个角度考察了不同优化方法在不同GPU硬件平台上对性能的影响;并在此基础上实现了基于OpenCL的拉普拉斯图像增强算法。实验结果表明,优化后的算法在不考虑数据传输时间的前提下,在AMD和NVIDIA GPU上都取得了3.7～136.1倍、平均56.7倍的性能加速,优化后的kernel比NVIDIA NPP库中相应函数也取得了12.3%～346.7%、平均143.1%的性能提升,验证了提出的优化方法的有效性和性能可移植性。

基于关联挖掘的软件错误定位方法

基于覆盖率的错误定位(Coverage Based Fault Localization,CBFL)方法旨在通过分析程序执行的结果预测错误信息,是一种行之有效的错误定位方法.然而,CBFL方法中代码覆盖率的独立统计忽略了程序内存在的复杂控制依赖和数据依赖,从而忽视了语句间的语义关系,影响错误定位的准确性.该文借助实例重点分析了基于代码覆盖率所得到的错误可疑度与错误代码的表现关系,指出现有CBFL方法的不足是片面地将基于覆盖率的错误可疑度直接作为错误代码判定的依据;提出程序失效规则及基于覆盖向量的覆盖信息分析模型,并在此模型基础之上,指出高可疑代码与错误代码在执行路径上的覆盖一致性,进而提出用以挖掘与高可疑代码相关联的错误代码的频繁集求解方法.以SIR基准程序为实验对象建立的受控实验结果表明,相比之前的研究,文中方法在一定程度上能够改进错误定位结果.

基于共享存储和Gzip的并行压缩算法研究

Gzip无损压缩算法。尽管gzip算法能够取得很好的压缩比,但它在分析和压缩编码的过程需要进行大量的计算。为了缩短压缩时间,提出了一种基于共享存储的并行压缩策略。采用OpenMP标准和"生产者/消费者"模型实现了gzip的并行压缩版本。在Beowulf集群中的一个SMP节点(双CPU)和曙光天阔服务器(4路双核)上的测试表明,并行化的gzip程序取得了极大的性能提升,尤其是大文件的压缩。

基于空盒自适应生成的动态场景光线跟踪计算

提出了一项光线跟踪新技术,能有效提高光线在空白区域的行进速度.该技术首先用一种新方法创建均匀空间网格,然后用较少的空盒自适应聚集空的空间网格,以加快光线跟踪的计算.新加速结构的创建时间复杂度和空间复杂度均是O(n),而相应的光线跟踪计算的时间复杂度为O(logn),与kd树结构相当.当该结构与已有的一些加速结构结合后,能很好地处理大规模动态场景.比如,光线逐根跟踪且计算二次衍生光线时,新技术可在普通PC机上高真实感地交互绘制包含6G三角面片的多Buddha动态场景.

动态需求跟踪方法及跟踪精度问题研究

在对动态需求跟踪现有研究综述的基础上,详细分析了动态需求跟踪面临的精度问题,并提出了解决方案——动态需求跟踪框架.该框架以自动化的需求跟踪为核心,组合了变更请求、影响分析、变更控制等活动,利用工作产品的特点和迭代过程中累积的变更信息来辅助建立需求跟踪关系,提高了需求跟踪关系的精度.

基于视平面上特征计算的视点选择

提出一种能高效观察三维模型的视点选择方法.该方法基于视平面定义一种曲率特征,以度量模型的三维几何特征在视平面上的分布和体现状况,并由此计算与视点相关的一种熵值;然后对各个视点相关的这种熵值进行比较,可得到熵值最大的视点.实验结果表明,采用该方法找到的视点能观察到模型尽可能多的显著特征,与人眼的观察习惯比较接近.与已有方法相比,文中方法计算简单、不需要语义计算、有较高的工作效率.

一种形式化的组件化软件过程建模方法

为了解决当前软件过程重用方法中存在的问题,特别是由于缺乏对软件过程组件及其操作法则的精确定义所带来的重用中的低效率问题,介绍了一种形式化的组件化软件过程建模方法(componentized software process modeling,简称CSPM).CSPM提供了形式化定义可重用软件过程的机制,并且给出了将过程组件组合成过程模型的一系列操作法则.利用CSPM方法,能够以严格的方式对软件过程组件进行重用,并且有效地避免了传统非形式化建模方法中因歧义而有可能引起的潜在错误.CSPM还可以将对组装后的软件过程模型针对某些特定性质的验证问题转化成对其对应组件的一系列子验证问题,从而通过指数地减少需要搜索的状态空间规模,将原来在某些特定环境下不实用的验证问题简化成验证代价较小的一系列问题.

TSP问题的脂肪计算复杂性与启发式算法设计

旅行商问题(traveling salesman problem,简称TSP)是经典的NP-难解组合优化问题之一,求解它的高效启发式算法一直是计算机科学研究的热点.脂肪作为描述TSP结构特征的新工具,对启发式算法设计具有重要意义.目前,TSP问题的脂肪研究还处于初始阶段,缺乏理论分析结果及相关的启发式算法.首先分析了TSP问题的脂肪计算复杂性,通过构造偏移实例的技巧,证明了获取TSP的脂肪是NP-难解的,即在P≠NP的假设下,不存在算法可以在多项式时间内获得完整脂肪.在此基础上,通过分析TSP问题局部最优解与脂肪的关系,给出了求解TSP问题的元启发式算法——动态候选集搜索(dynamic candidate set search,简称DCSS)算法.利用该算法,改进了目前求解TSP问题最好算法之一的LKH.TSPLIB典型实例的实验结果表明,改进后的算法在解的质量上有较为明显的提高.新的基于脂肪的启发式算法对于求解其他NP-难解问题具有一定的参考价值.

动态模拟中国水墨画中的笔画绘制

提出一个动画生成工具,通过重建中国水墨画中的笔画,动态模拟水墨画原有的绘画过程.首先将输入的水墨画图像进行笔画拆分;然后根据笔画形状,包括轮廓、骨架信息,估算绘画轨迹,并通过类椭圆形的瞬时足迹模型中的一系列参数(如坐标、大小、方向)约束轨迹质量;文中的实时渲染模型用采样自原画的足迹纹理,动态渲染估算的轨迹.实验结果表明,与已有的方法相比,文中提出的方法可根据笔画轮廓自动提取其绘画轨迹,并对画笔在纸上的瞬时足迹进行建模.在应用价值方面,该工具可用于中国水墨画的鉴赏分析,艺术教育与实践.

一种用于软件过程建模的适应性Agent协商

大多软件过程模型是预定义的.在变化的应用环境中,需要由相应人员进行适应性调整.提出一种用于软件过程建模的适应性多边协商模型——AMNM-PA,其采用Agent封装软件过程中所涉及的个体,包含组织、团队、个人等,通过Agent间的协商动态、适应地建立针对给定软件项目的软件过程模型.AMNM-PA基于非静态有限阶段Markov决策过程,采用模型无关的Q学习算法选取协商策略,因此能够支持动态、非预知环境下的适应性协商,从而满足软件过程建模对环境的适应性需求.AMNM-PA已经实施于软件过程管理系统——SoftPM.

基于差分隐私模型的位置轨迹发布技术研究

位置轨迹大数据的安全分享、发布需求离不开位置轨迹隐私保护技术支持。在差分隐私出现之前,K-匿名及其衍生模型为位置轨迹隐私保护提供了一种量化评估的手段,但其安全性严重依赖于攻击者所掌握的背景知识,当有新的攻击出现时模型无法提供完善的隐私保护。差分隐私技术的出现有效地弥补了上述问题,越来越多地应用于轨迹数据隐私发布领域中。该文对基于差分隐私理论的轨迹隐私保护技术进行了研究与分析,重点介绍了差分隐私模型下位置直方图、轨迹直方图等空间统计数据发布方法,差分隐私模型下轨迹数据集发布方法,以及连续轨迹实时发布隐私保护模型。与此同时,在对现有方法对比分析的基础上,提出了未来的重点发展方向。