体现“两性一度”的计算机类服务学习课程设计与实践

通常情况下,理工科类服务学习课程对专业知识的学习较浅,服务手段较为简单,难以满足“两性一度”的“金课”标准。为此,以计算思维与信息素养课程教学设计与实践为例,分析如何针对计算机类专业体现“两性一度”的服务学习类课程建设。通过确定知识、能力和价值观层面的学习目标,采用“逆向设计”原则制定学习评测方法,设计结合专业知识学习和服务实践环节的学习活动,以体现符合“一致性建构”的教学设计。教学实践表明,该方法取得了良好的教学效果。

基于异构特征融合的多维时间序列分类算法

随着大数据时代的到来和传感器的发展,多维时间序列分类问题成为数据挖掘领域的重要问题。多维时间序列存在维度高、维度间关系复杂、数据形态多变的特点,从而生成巨大的特征空间。现有方法难以选取有区分力的特征,导致方法的准确度普遍较低。另一方面,现有方法的分类结果的可解释性较差。针对上述问题,提出了一种基于异构特征融合的多维时间序列分类算法。该算法融合了时域、频域和区间统计值这3种特征并对特征进行聚类,从而找到最有代表性的特征。首先为每个维度提取不同类型的代表性特征,再通过多维度特征转换的方法融合所有维度的不同类型的特征,形成特征向量,并基于此训练分类模型。为了提高分类结果的可解释性,算法基于树结构生成不同类型的候选特征集合,然后通过聚合消除冗余和相似的特征,最终获得少量代表性特征。为了验证所提算法的有效性,在公开的UEA数据集上进行了大量实验。实验结果显示,所提算法的准确性、特征融合的合理性,以及分类结果的可解释性均优于现有方法。

基于比特币技术的供应链管控与溯源方案

供应链管控系统多数采用中心化设计,系统负载上限受制于中心服务器性能,导致整条供应链无法正常流动。为此,提出一种结合区块链、比特币协议确定性分层钱包与多重签名技术的方案,以满足供应链中产品编码、权限管理、物权转移、产品溯源和防伪验证等需求。将供应链内部实体分为"人物实体""产品实体"和"权限实体",利用分层钱包技术进行实体密钥的分配。给出基于分层钱包技术的树形结构编码体系,并设计基于区块链交易的去中心化权限管控、物权转移信息记录与验证机制。分析结果表明,该方案具有区块链去中心化、交易可回溯和不可篡改等特性,可解决现有技术中的常见的问题,相比传统供应链管控方案有较大的优势。

面向持续软件工程的微服务架构技术专题前言

随着软件互联网化和服务化的高度发展,持续性(continuity)成为现代软件系统的基本特性之一,覆盖从商业策划、软件开发、运维、演化的所有环节,使得软件系统在持续稳定提供功能和服务的同时,软件系统的边界和内部结构始终处于不断变化、持续更新和适应之中,持续软件工程(continuous software engineering)由此被提出并迅速得到广泛的实践应用.微服务(microservice)架构作为一种全新的去中心化分布式架构,在软件架构层面成为适应持续软件工程发展的必然趋势,而领域驱动设计(domain-driven design,简称DDD)伴随着微服务架构的兴起也重新获得了业界的广泛关注,二者共同关注服务自顶向下的合理设计和分解.微服务架构与领域驱动设计共同支持实现现代软件系统的持续性特征.为了反映中国学者和实践者在求解以微服务架构为代表的持续软件工程所面临的架构难题和挑战过程中取得的理论、技术或实验方面的创新性、突破性的高水平研究成果,特设立此专题.

ARBA:基于分解重构技术的LBS隐私保护方法

现有的匿名化方法多采用时空伪装技术,该技术计算负担重,LBS响应延迟时间长,导致LBS服务质量低.为此,提出了分解重构的匿名化方法,该方法首先对接收到的LBS查询集进行分组,形成满足匿名模型的等价类,然后对每个等价类根据不同的策略进行分解和重构,生成新的匿名查询集.此外,面向多种隐私需求,提出了一系列匿名模型,并进一步提出了基于分解重构技术的匿名模型的实现算法MBFAA.实验表明,提出的重构分解技术可以有效地实现各种匿名模型.

基于移动边缘计算的虚拟现实压缩与传输系统

针对基于云服务的虚拟现实对数据传输速率的高要求以及对传输时延的敏感性问题,提出并设计了基于移动边缘计算技术的云VR系统方案,主要包括基于视点的VR处理和混合数模传输优化。首先采用基于金字塔投影的用户视点感知动态推流方法实现基于视点的VR处理;然后引入混合数模技术对传输进行优化改进,并给出了启发式的资源分配优化算法;最后在长期演进(LTE)系统的基础上改造基站协议栈,融入移动边缘计算技术,实现了完整的移动边缘云VR系统。实验结果表明,与已有方案相比,所提方案能够实现更加稳健高效的传输,达到更好的VR用户体验。

SOA与云计算:融合还是竞争

介绍目前业界对SOA与云计算关系的认知现状;从产生原因、关键技术及属性、使用场景、商业模式等方面详细比较SOA与云计算的异同;分析得出SOA与云计算的竞争关系,以及可能的融合方式。

采用构件组装技术协同开发Web应用的方法

在云计算环境下,引入网络化的协同开发机制,能优化Web应用的开发过程,缩短开发周期,提高Web应用的开发效率。提出了一种采用构件组装技术协同开发Web应用的方法。在该方法中,Web应用的功能或流程活动将以构件为单位进行划分。划分出的构件可以进一步地拆分成多个子构件,并分别以开发任务的形式发出。开发者可以接受任务,并在构件开发模板和自动生成的代码框架下进行开发。开发出的构件会被统一回收,并组装成对应于原功能或者原业务流程活动的构件。为了验证方法的可行性和有效性,实现了一个基于协同开发Web应用的构件组装工具,以及用于自动生成代码框架的离线开发工具。

高性能计算通信机制分析与研究

高性能计算机在各个领域得到了越来越广泛的应用,而这些系统的体系结构特征却有着巨大的差异。IC工艺的进步使得通信机制逐渐超过计算单元,成为了影响系统性能参数、功耗和系统规模的主要因素,使得高性能计算机的设计从以计算能力为主向以数据传输和通信能力为主,并在系统层次上产生了深远的影响。由于通信机制越来越难设计,所以通信往往成为开发的瓶颈,如何使高性能计算平台运行得更快、更高效一直是研究的热点。本文对高性能计算的通信机制进行了研究和分析,给出了近年来高性能计算系统发展趋势,进一步探讨适应新需求的通信机制。

面向社会技术系统的可变承诺自适应实现框架

社会技术系统通常由人类、硬件和软件主体组成,通过它们之间的协同工作满足相关涉众的需求。由于社会技术系统的开放性、动态性和持续变化性,这类系统中的主体需要动态地调整自己的行为,以适应动态变化的环境。一些研究工作已经提出了支持动态重配置和可变承诺的面向社会技术系统的自适应方法。然而,目前还缺少基于这种方法的实现框架。针对这一问题,提出一个基于主体的自适应实现框架,为社会技术系统提供基于可变承诺的自适应能力。该框架是基于JADE(Java Agent Development Framework)平台来实现的,并且提供了面向特定系统的监控器接口和执行器接口来实现个性化配置。最后,通过一个案例分析验证了该实现框架的有效性。

基于约束的可能性XML条件计算

将约束引入到可能性XML时,因分布节点值的不确定性,XML文档无法检验对涉及分布节点的约束的合法性。在一些场景中,要返回给用户符合约束的查询结果和概率,通常没有考虑去除不可能域分布来做条件计算,得出的并不是准确概率。为此,提出一种可能性XML的概念,给出可能性XML中可能域和约束的有效表达,通过提出的方案解决条件计算和准确概率计算的问题。实验结果表明,该算法的效率较高,条件计算后的结果更能被用户接受。

面向文本描述的CPS资源能力知识图谱构建

信息物理融合系统(cyber-physical system,CPS)在社会生活中发挥越来越广泛的作用.CPS资源的按需编排建立在CPS资源的软件定义基础上,软件接口的定义则依赖对CPS资源能力的充分描述.目前,CPS领域内缺少一个能规范表示资源及其能力的知识库和构建该知识库的有效方法.面向CPS资源的文本描述,提出构建CPS资源能力知识图谱并设计一种自底向上的自动构建方法.给定资源,所提方法先从其代码和文档中提取资源能力的文本描述信息,并基于预定义的表示模式生成规范化表示的能力短语.然后,基于动宾结构的关键成分对能力短语进行划分、聚合与抽象,生成不同类型资源的能力层次化抽象描述.最后,构建资源能力知识图谱.面向Home Assistant平台,构建了包含32个资源类别、957个资源能力的知识图谱.图谱构建实验从不同维度对比分析了手工构建和所提方法自动构建的结果.实验表明,所提方法为CPS资源能力知识图谱的自动化构建提供可行途径,有助于减少人工构建工作量,补充CPS领域内资源服务与能力的描述,并提高图谱的知识完备性.

基于录制回放的移动应用可访问性增强方法

移动应用的可访问性指在不受身体和认知障碍的影响下便捷地使用移动应用的能力,其对老年人与残疾人群体具有重要意义。缩短一个应用使用过程中的交互路径(减少操作步骤数)是增强移动应用可访问性的一种重要方式。录制回放技术基于所录制的脚本自动执行交互过程中的固定操作,实现交互操作的缩减。然而,现有的录制回放工具仍存在局限性,包括依赖ROOT权限或使用侵入式手段才能进行录制并实现脚本可迁移。另外,已有工具录制的脚本不支持参数化的操作。针对这些问题,提出了基于录制回放的移动应用可访问性增强方法。在该方法的录制过程中,以可访问性服务为媒介,避免申请ROOT权限或使用侵入式手段,设计路径索引算法保证脚本的可迁移性,设计脚本参数化算法记录参数化操作,从而生成具有终端迁移性和操作数据泛化性的应用执行脚本。基于该方法开发了录制回放原型工具RRA并构建了面向10个流行应用的50个常见执行脚本。使用这些脚本在同一设备上的回放成功率为80%,与对比方法SARA相当。对RRA成功回放的40个脚本中的5个脚本进行参数化录制,在同一设备上的回放成功率达100%。对两种方法均能录制成功的29个脚本以及5个参数化脚本进行迁移执行,RRA的回放成功率为94%,高于SARA。

基于关键字的RDF聚合查询研究

目前RDF数据上关键字查询转换为结构化语句的算法主要支持对于一般图元素的查询,而无法转换为包含聚合操作的结构化语句。关键字存在大量候选解释,且可能同时匹配聚合操作或图元素,这导致查询中聚合意图的理解非常困难。对此,提出将关键字查询自动转换为可能包含聚合操作的SPARQL语句的算法。算法对SPARQL所支持的聚合操作进行分类,获得关键字与聚合类别的匹配字典,进行关键字映射,计算关键字可能指示聚合意图的概率,确定候选查询解释,并利用模式图获得查询意图,设计意图分数计算方法和查询转换算法,得到对应的查询语句。LUBM和DBLP数据集上的实验验证了算法的有效性和准确性。

一种基于区块链的电子合同共享方案

为解决电子合同在存储、共享过程中出现的数据被篡改或泄露等问题,提出了一种基于区块链的电子合同共享方案。首先,将智能合约与代理重加密技术相结合,构造出一个代理智能合约来代替传统代理重加密过程中的代理商,去中心化地实现了电子合同的安全共享。其次,利用星际文件系统(inter planetary file system,IPFS)存储电子合同密文,区块链存储电子合同索引地址,有效缓解了区块链的存储压力。最后,从方案对比、安全性等方面对所提方案进行分析。

需求模板一致性智能化检查

需求模板的一致性检查对于需求工程的自动化分析十分重要。现有方法往往需要通过术语表对需求语句的各个组件进行定位,或是通过单词词性组合来判定一致性信息,其在术语表缺失的情况下和在句式较长的需求语句上表现不佳。针对这种情况,提出基于依存关系的模板一致性检查方法,分析需求模板的依存关系来定义通用的依存语法模式,进而通过模式匹配的方法来判定需求语句的一致性信息,同时根据需求模板的特性来对词性标注和依存分析任务带来的错误进行校正,提高方法的准确率。经过实验验证,依存分析的方法相较于现有方法有了明显提升。

针对AKCN-MLWE算法的故障攻击

随着量子计算技术的飞速发展以及Shor算法的提出,未来成型的量子计算机将轻易求解大整数分解问题以及离散对数求解问题.由于传统公钥算法如RSA、椭圆曲线问题等其安全性均基于这些数学问题,因此该类算法面临的安全威胁也日益突出.后量子密码算法是为对抗量子计算破解而设计的一类加密算法,在近年来成为密码学研究热点.其中,基于格的后量子密码算法最为学术界广泛研究与评估.目前,密码学已经达成共识,密码算法不仅仅需要考虑算法理论安全性,同时需要考虑实现安全性,包括旁路攻击和故障攻击安全性.本文针对中国密码学会征集的第二轮后量子密码算法AKCN-MLWE提出了一种嵌入式环境下的故障攻击方法.AKCN-MLWE算法是一种基于格的公钥密码算法.本文提出的故障攻击向该算法中使用的数论转换模块(NTT)中的旋转因子注入故障并影响其输出结果.在分别针对密钥生成环节和加密环节进行故障注入后,利用有效的错误输出结果可以分别进行私钥的还原以及密文的解密.同时该故障注入并不会影响生成的公私钥对在后续通信中的使用.但是在对加密环节进行故障注入后,攻击者需要使用中间人攻击方法来维持该次通信.本文也对如何在真实环境下进行故障注入进行了讨论与实用性评估.本文所提出的故障攻击方法,在算法执行过程中仅需一次故障注入即可恢复整体私钥.最后,本文同时提出一种针对性的防御方法,在不影响实现效率的情况下可有效防止该类故障攻击的生效.

面向地域流动的在线热点话题演化检测方法

[研究目的]在线网络话题会在地域上动态流动,对其挖掘能够识别社会热点事件传播的地域变化,为舆情感知提供新方法。[研究方法]在OLDA(Online Latent Dirichlet Allocation)模型中引入位置参数r,提出了一种面向地域流动的在线话题演化识别方法(Evolutionary Identification Approach for Geographical Topic,EIAGT),该方法分别运用t-1时刻话题和话题地域遗传信息调节t时刻文本-话题和(话题,地域)-位置两个分布先验,以此提高话题地域的生成精度。再依据话题与用户位置及词汇依赖关系,混合建模t时刻文本、话题、地域、位置、词汇5个变量,生成[文本-话题]t、[话题-词汇]t、[(话题,地域)-位置]t三个分布矩阵。最后通过[<话题,地域>-位置]t分布识别出话题在t时间上的流行区域。[研究结论]在网络数据集上实验验证了EIAGT模型,并与其他模型进行了对比,其F均值达到了81.55%,高于其他对比模型。

基于视觉相似性的中文古籍内容检索方法

人类文化遗产的数字化应用是数字图书馆计划的重要组成部分 .目前 ,数字化手书中文古籍尚缺乏有效的内容检索手段 .提出了一种基于视觉相似性的计算机古籍内容检索方法 ,研制出关键支撑技术 .该方法提取视觉对象的形态特征、全局位置特征和页面特征 ,采用高维空间索引技术组织形态特征构成的特征空间 ,完成视觉相似对象的快速检索 ,定义精度控制参数 ,动态调整由形态到语义的映射 ,借助约束验证技术提高一组相关对象的检索精度 .原型系统证实了新方法的可行性 ,获得了直接在数字化图像上自动完成古籍内容检索的技术效果 .

一种解决大规模数据集问题的核主成分分析算法

提出一种大规模数据集求解核主成分的计算方法.首先使用Gram矩阵生成一个Gram-power矩阵,根据线性代数的理论可知,新形成的矩阵和原先的Gram矩阵具有相同的特征向量.因此,可以把Gram矩阵的每一列看成核空间迭代算法的输入样本,这样,无须使用特征分解即可迭代地计算出核主成分.该算法的空间复杂度只有O(m);在大规模数据集的情况下,时间复杂度也降低为O(pkm).实验结果表明了所提出算法的有效性.更为重要的是,在大规模数据集的情况下,当传统的特征分解技术无法使用时,该方法仍然可以提取非线性特征.