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基于特征选取与优化扰动的对抗样本生成方法研究

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基于特征选取与优化扰动的对抗样本生成方法研究

作者：范涛黑龙江大学

学位级别：硕士

随着机器学习技术在网络安全领域的广泛应用,基于机器学习的入侵检测系统已经成为网络防御的核心。然而,由于机器学习算法本身固有的脆弱性,攻击者能够通过在输入样本中添加难以察觉的扰动来诱导系统误分类,使系统面临恶意攻击的威胁。... 详细信息

随着机器学习技术在网络安全领域的广泛应用,基于机器学习的入侵检测系统已经成为网络防御的核心。然而,由于机器学习算法本身固有的脆弱性,攻击者能够通过在输入样本中添加难以察觉的扰动来诱导系统误分类,使系统面临恶意攻击的威胁。在实践中,攻击者进行攻击的资源和能力是有限的,因此改变大量特征在大多数情况下对攻击者来说并不实际。当前针对入侵检测的对抗样本生成研究主要关注于攻击成功率,却忽略了监测样本修改的特征数量以及与原始样本之间的距离。本文提出了一种基于优化扰动的对抗样本生成方法(OPM)。该方法通过设计损失函数来优化添加的扰动,旨在产生的对抗样本能保持与原始样本的接近性。通过在数据集NSL-KDD数据集下实验证明,OPM方法可以产生修改程度较低的对抗样本。但是,由于OPM方法在选取特征项上的随机性,其在控制特征项数和提高攻击成功率方面的表现一般,需要进一步研究。通过对OPM实验数据的分析给本研究带来启示:不同特征项对模型分类的影响程度不同,研究样本特征项选取技术不仅能帮助对抗样本生成方法减少对特征项的修改,还能增加其攻击成功率。为了进一步减少对特征项数的修改并且增加攻击成功率,本研究通过结合雅克比显著图特征选取技术,提出了一种基于特征选取与优化扰动的对抗样本生成方法(JTSM)。为了验证该方法的有效性,本研究在NSL-KDD、UNSW＿NB15、CIC-IDS2018数据集上进行了实验。与其他研究方法相比,本研究提出的JTSM方法不仅减少了对特征项的修改数量和样本修改程度,还在基于机器学习的入侵检测系统中实现了更高的攻击成功率。

关键词：网络空间安全对抗样本生成特征选取网络入侵检测机器学习

金融行业DevOps统一自动化系统的设计与实现

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金融行业DevOps统一自动化系统的设计与实现

作者：范涛景德镇陶瓷大学

学位级别：硕士

随着移动互联网爆炸式增长发展给金融行业带来了巨大的冲击和挑战,被迫考虑转型和调整。为了适应金融行业不断变化的业务需求和访问量而开始对传统应用架构进行分布式改造、微服务改造,实现持续集成/部署/交付/测试、支持弹性伸缩、灰... 详细信息

随着移动互联网爆炸式增长发展给金融行业带来了巨大的冲击和挑战,被迫考虑转型和调整。为了适应金融行业不断变化的业务需求和访问量而开始对传统应用架构进行分布式改造、微服务改造,实现持续集成/部署/交付/测试、支持弹性伸缩、灰度发布、蓝绿部署等能力,而DevOps自动化运维平台恰恰可以很好的支撑上述需求。按照DevOps的三步走,即应用CMDB、自动化调度引擎、CI/CD与应用监控去建设Paa S(Platform as a service)平台将有助于实现这些目标。第一,现行的配置管理大多未深入关注基础资源,缺少应用层面的视角,其模型动态性不足,且常常为具体场景设计得过于复杂,而在IT架构的策略思维上显示不足。这种情况使得开发、测试与运维之间的协作变得困难,难以针对应用系统、技术架构和部署架构进行有效拆分,也未能实现配置信息在不同环境间的参数化管理。本研究采用面向对象的建模方法,针对业务系统间因技术架构和部署结构差异所面临的问题,提出了一套解决方案,以实现应用与环境之间的解耦合。此举不仅消除了在开发、测试和生产环境中应用发布、运维工具和系统巡检的差异,在多个数据中心及混合云环境中轻松配置应用,并支持持续交付。同时,利用应用CMDB确保了各平台数据一致性的维护。第二,为了使原子化工具面对复杂的运维事务有贴合度,而不仅是处理简单运维场景,本文通过开发调度编排引擎,将一个个原子化工具进行自由组合、逻辑编排与链接,中间原子化工具的输入则是来自上一个逻辑原子化工具的输出,以适应金融行业复杂多变的运维事务场景,如行情切换、转分期对账、扩容与缩容等。在为不同的运维人员在执行统一运维活动时,提供规范和可靠的保障以及效果和质量的一致性。第三,由于之前传统部署方式耗时太长导致无法适应银行业务更新,出现业务去适应匹配技术的现象,为此本文结合DevOps理念实现的CI/CD方法对比传统部署和发布,可减少至人天数为191.835人天。以单台IDM认证模块两次不同部署场景为例。首次安装时,手工是8h,自动是38s;更新时,手工是20min,自动是6s。此模块共有11个环境,21台服务器,每次测试环境迭代发生8次部署,生产环境每次迭代产生一次发布。传统部署是20min*(18*8+3)≈49h,自动部署是6s*(10*8+1)≈8.1min。总之,设计出适用于金融行业DevOps自动化运维系统平台,对IT服务资源进行有效的管理、运维场景和发布部署自动化,并呈现资源关系拓扑可视化、数据分析可视化和对外接口开放等能力,能够为资源变更影响分析、资源故障分析提供科学辅助决策功能。

关键词：自动化基础平台 DevOps 应用视角根因分析

远场长周期地震动作用下超高层建筑结构模态识别

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地震工程学报 2024年第5期46卷 1160-1171页

作者：罗渊杨江范涛中国地震局地震研究所湖北武汉430071 武汉地震科学仪器研究院有限公司湖北武汉430071 湖北省重大工程地震监测与预警处置工程技术研究中心湖北咸宁437000

远场地震动长周期成分显著,与高层、超高层建筑基本周期相近,容易产生放大效应,给高层、超高层建筑结构带来严重震害。以2022年9月17日21时41分至次日17时39分发生在台湾省花莲县M6.5、M5.7、M6.9和M 5.4地震为例,利用Hilbert-Huang Tra... 详细信息

远场地震动长周期成分显著,与高层、超高层建筑基本周期相近,容易产生放大效应,给高层、超高层建筑结构带来严重震害。以2022年9月17日21时41分至次日17时39分发生在台湾省花莲县M6.5、M5.7、M6.9和M 5.4地震为例,利用Hilbert-Huang Transform(HHT)方法,初步分析距震中超1000 km的武汉某超高层建筑结构台阵对这4次地震的结构动力响应观测数据,在对不同时间尺度的本征模态函数分量进行地震动长周期特性分析的基础上,重构各结构层的地震动,通过功率谱法得到结构层相对地面层的频率响应函数,并利用复模态指数函数法获得结构第一阶模态频率和振型。对4次地震中该超高层建筑结构模态频率和振型的初步分析表明:在花莲长周期地震动作用下结构未受到损伤。这一认识将为远场长周期地震动影响下超高层建筑的震后安全性评价提供重要参考。

关键词：远场长周期地震动 HHT方法结构地震响应时程重构模态频率模态识别

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基于老化补偿的功率模块全生命周期在线结温监测方法

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电工技术学报 2024年第12期39卷 3705-3717页

作者：郑丹宁圃奇仇志杰范涛温旭辉中国科学院电工研究所北京100190

功率模块结温在线监测对提升系统性能和可靠性具有重要意义。应用导通饱和压降和电流对结温进行估计,对测量带宽要求不高,对硬件和算法的侵入性低,是比较理想的结温在线监测方法。但是传统的测量方法很难满足结温精度要求,另外长期工作... 详细信息

功率模块结温在线监测对提升系统性能和可靠性具有重要意义。应用导通饱和压降和电流对结温进行估计,对测量带宽要求不高,对硬件和算法的侵入性低,是比较理想的结温在线监测方法。但是传统的测量方法很难满足结温精度要求,另外长期工作下功率模块老化会引起温度模型参数漂移,进一步加剧结温估计误差。为此,该文提出一套高精度测量电路和采样校准策略,应用温漂抑制、动态自适应采样、误差定向标定、同步时序控制等策略,大幅提高了在线采样分辨率和结温估计精度。针对老化问题,提出一种基于大电流注入的急停控制策略,解决了老化特征参数在线辨识问题,实现了结温模型的老化补偿,大大提高了老化后的结温监测精度,实现了全生命周期高精度在线监测。最后,在250kW三相变流器平台上进行了实验验证,得到老化前后的结温估计误差,证明了该文方法对提高结温监测精度具有明显效果。

关键词：结温在线监测导通饱和压降高精度测量老化补偿参数辨识

基于曲率分析与分形维数的断层三维复杂度计算模型

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煤田地质与勘探 2024年

作者：晏俊生刘再斌范涛杨辉刘文明杜文刚安林刘晨光王晓辉煤炭科学研究总院西安煤科透明地质科技有限公司中煤科工西安研究院(集团)有限公司煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室

【目的和方法】断层是煤矿隐蔽致灾因素中威胁最大的地质构造因素之一，其三维量化评价一直是个难题。针对现有量化指标无法全面反映断层形态及缺乏三维方法的不足，提出了一种结合曲率分析与分形维数的断层三维复杂度计算模型。该模型... 详细信息

【目的和方法】断层是煤矿隐蔽致灾因素中威胁最大的地质构造因素之一，其三维量化评价一直是个难题。针对现有量化指标无法全面反映断层形态及缺乏三维方法的不足，提出了一种结合曲率分析与分形维数的断层三维复杂度计算模型。该模型利用Delaunay算法改进了传统分形维数测量体形态，有效减少在断层三维分形维数计算中存在的无效值，并引入断层面曲率来修正断层参数量，从而保留了断层自身结构特征。为验证模型的有效性，选取陕西某煤矿实际揭露的断层，地质构造复杂程度定性评价以及工作面、巷道历史突水点空间分布数据开展模型应用及验证。【结果和结论】模型识别出煤矿井田空间内共有75个剖分区间具有非零统计值，计算得出断层三维分形维数、两种融合断层面曲率（高斯曲率和平均曲率）的断层三维复杂度的均值，分别为0.9394、1.1362、1.2199，与单一的分形维数相比，融合曲率的复杂度指标在揭示断层走向差异及分布集中区方面表现出明显优势。此外，将断层三维复杂度、样本点与各突水点间的距离作为2个相关性指标计算皮尔逊相关系数，结果可分为工作面及巷道突水点两类，其平均值按断层三维分形维数、融合断层面高斯曲率以及平均曲率的断层三维复杂度排序，前者为0.7843、0.8386以及0.9072，后者为0.7718、0.8324、0.8903。数据表明，断层复杂度与工作面突水点的相关性均大于与巷道突水点的相关性，即在研究区内，断层对工作面的生产活动影响更大。此外，无论融合何种断层面曲率，相关系数均在0.77以上，即提出的断层三维复杂度与矿井水害条件有强相关关系。另一方面，结合该煤矿构造复杂程度定性评价为总体较低，且主要受断层影响，而该煤矿的断层复杂度在1左右，极少区域在2以上，反映了该煤矿断层分布虽在部分区域较为集中，但总体的断层复杂程度较低，与该煤矿已有的构造复杂程度定性分析相符。两种方式均验证了提出的断层三维复杂度计算模型的有效性，经过验证有效，为三维断层复杂度计算提供了一种新的模型构建思路。

关键词：断层复杂度三维量化分析曲率分析 Delaunay算法皮尔逊系数突水点

武汉某超高层建筑对台湾花莲6.9级地震的结构响应分析

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地震研究 2024年第3期47卷 452-460页

为研究2022年台湾花莲6.9级地震对武汉市某超高层建筑结构的影响,初步分析了该建筑结构4个加速度测点记录的各向PGA放大效应、傅立叶谱及反应谱,分别利用互功率谱法和基于协方差的随机子空间法分别识别结构在频域和时域上的一阶模态。... 详细信息

为研究2022年台湾花莲6.9级地震对武汉市某超高层建筑结构的影响,初步分析了该建筑结构4个加速度测点记录的各向PGA放大效应、傅立叶谱及反应谱,分别利用互功率谱法和基于协方差的随机子空间法分别识别结构在频域和时域上的一阶模态。结果表明:结构的峰值加速度随楼层的增高而有显著的放大效应,最大放大倍数达7.322倍;各向傅立叶谱峰值均集中在0.275 Hz和1.171 Hz;加速度响应反应谱远小于该地区Ⅵ度设防地震设计谱;两种方法识别的结构一阶模态频率基本一致,均接近数值分析值。台湾花莲6.9级地震没有对该高层建筑结构造成损伤。

关键词：台湾花莲地震模态频率识别互功率谱法随机子空间法结构响应观测台阵

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红沿河核电厂地震仪表系统震后数据分析

大地测量与地球动力学 2024年第9期44卷 985-990页

作者：吴雄伟杨江夏界宁范涛中国地震局地震研究所武汉市430071 地震预警湖北省重点实验室武汉市430071 武汉地震科学仪器研究院有限公司湖北省咸宁市437000 湖北省重大工程地震监测与预警处置工程技术研究中心武汉市430071

2023-08-23红沿河核电厂地震仪表系统成功记录到大连市普兰店区发生的4.6级地震,这是我国首次完整记录到核电厂附近中强震数据。对该系统记录到的地震数据进行分析,时程信号波形回放表明,本次地震记录数据清晰完整,自由场数据峰值与地... 详细信息

2023-08-23红沿河核电厂地震仪表系统成功记录到大连市普兰店区发生的4.6级地震,这是我国首次完整记录到核电厂附近中强震数据。对该系统记录到的地震数据进行分析,时程信号波形回放表明,本次地震记录数据清晰完整,自由场数据峰值与地震衰减经验公式计算结果相符。系统7个监测点加速度峰值对比分析表明,核电厂厂房对地震加速度信号具有放大效应,放大系数与建筑物标高正相关。加速度峰值数据频谱分析结果显示,核电厂厂房地震响应数据的卓越频率主要集中在10~20 Hz范围内,该范围内的地震加速度信号对厂房仍具有较大破坏性,这一结论与核电厂地震仪表准则NB/T 20076-2012中规定的地震触发频带(1~10 Hz)不符。鉴于我国核电厂地震仪表系统的地震触发滤波通频带设定范围为1~10 Hz,这一缺陷会降低地震仪表系统纵深安全防御的性能。

关键词：核电厂地震仪表系统地震响应卓越频率

成都平原地区水产养殖尾水处理技术的应用探索

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中文科技期刊数据库（全文版）农业科学 2024年第3期 0196-0199页

作者：范涛广汉市农业农村局四川广汉618300

作为保障水产养殖效益的重要内容,尾水处理具有较高的研究价值。本文选择水产养殖尾水处理技术,从设施净化、湿地净化、池塘净化等三个角度,分析水产养殖尾水处理技术现状,从生物处理、物理处理、化学处理等三个角度,研究成都平原地区... 详细信息

作为保障水产养殖效益的重要内容,尾水处理具有较高的研究价值。本文选择水产养殖尾水处理技术,从设施净化、湿地净化、池塘净化等三个角度,分析水产养殖尾水处理技术现状,从生物处理、物理处理、化学处理等三个角度,研究成都平原地区水产养殖尾水处理技术,从综合物化生技术应用、鱼-藕循环水养殖模式等两个角度,整理成都平原地区水产养殖尾水处理技术的应用,旨在为更多水产养殖单位提供思考方向,实现水产养殖领域长期稳定发展目标。

关键词：水产养殖尾水处理技术应用

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基于人工智能技术的空气污染监测与预测模型

中国战略新兴产业 2024年第18期 102-104页

作者：范涛石家庄市生态环境局平山县分局

随着城市化进程的加速和工业化活动的增加，空气污染已成为全球性挑战之一。空气污染不仅直接影响人们的健康和生活质量，还对生态系统和气候变化产生不利影响。传统的空气质量监测方法存在着监测精度低、数据更新缓慢等问题，难以满足... 详细信息

随着城市化进程的加速和工业化活动的增加，空气污染已成为全球性挑战之一。空气污染不仅直接影响人们的健康和生活质量，还对生态系统和气候变化产生不利影响。传统的空气质量监测方法存在着监测精度低、数据更新缓慢等问题，难以满足实时监测和预测需求，而人工智能技术的迅速发展为解决这些问题提供了新的可能性。通过结合人工智能算法和大数据分析技术，可以实现对空气质量的高效、准确地监测和预测，为政府、企业和公众提供即时的环境保护决策支持。因此，本文基于人工智能技术的空气污染监测与预测模型具有重要的现实意义和深远的社会影响，有助于改善空气质量，保障公众健康，推动可持续发展进程。

关键词：空气污染人工智能监测与预测