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面向Keystone TEE的高性能异步边缘调用机制

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计算机工程与应用 2024年

作者：王占坤赵波武汉大学国家网络安全学院空天信息安全与可信计算教育部重点实验室

基于硬件安全的可信执行环境是保护数据安全和隐私的重要技术手段，Keystone是RISC-V平台上最流行的TEE方案。但是目前Keystone只能实现从安全世界调用非安全世界的函数，无法执行相反的过程；并且一次OCALL操作至少需要八次特权级转换... 详细信息

基于硬件安全的可信执行环境是保护数据安全和隐私的重要技术手段，Keystone是RISC-V平台上最流行的TEE方案。但是目前Keystone只能实现从安全世界调用非安全世界的函数，无法执行相反的过程；并且一次OCALL操作至少需要八次特权级转换，性能开销很高。针对这些问题，提出了一种基于用户态中断的异步边缘调用机制，不仅实现了对ECALL操作的支持，而且避免了CPU的特权级切换，极大提高了ECALL/OCALL效率。为了实现异步边缘调用，首先，在安全世界中实现了用户态中断的委托与触发机制，并利用核间中断实现了异步ECALL/ OCALL的事件通知；其次，在Keystone共享内存的基础上设计了内存管理器，提供了异步边缘调用时的数据传递方案，并改进了共享内存的安全设计；最后，基于QEMU对系统原型进行了实现，测试结果表明，异步ECALL / OCALL相比Keystone的同步OCALL性能提升了400%。

关键词：用户态中断核间中断可信执行环境异步调用

混合相依删失数据下非参数比例风险模型的半参数分析

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南方医科大学学报 2024年第4期44卷 689-696页

作者：王淑影姜馨竹赵波董贺长春工业大学数学与统计学院吉林长春130000

目的构建一种处理混合相依删失数据的非参数比例风险(PH)模型,探讨心脏移植手术风险与风险因子直接的关系并预测心脏移植手术风险。方法基于混合相依区间删失数据的复杂性,考虑失效时间过程与观测时间过程的相依关系,假设风险因子与心... 详细信息

目的构建一种处理混合相依删失数据的非参数比例风险(PH)模型,探讨心脏移植手术风险与风险因子直接的关系并预测心脏移植手术风险。方法基于混合相依区间删失数据的复杂性,考虑失效时间过程与观测时间过程的相依关系,假设风险因子与心脏移植手术风险存在非线性函数关系,建立具有非参数结构的比例风险模型,并给出两步Sieve估计极大似然算法。根据观测过程模型建立估计方程,获得脆弱变量的估计;再分别利用I-样条和B-样条去近似基准风险函数和非参数结构函数,获得Sieve空间中的工作似然函数,对于模型参数求偏导获得得分方程;最后通过求解方程获得参数的极大似然估计,绘制风险因子影响心脏移植手术风险的函数曲线。结果模拟研究揭示了各种设置下所提方法获得的估计量是相合的且渐近有效的,同时获得很好的参数拟合曲线。心脏移植手术数据分析结果显示,心脏供体的年龄对患者手术风险影响呈现正向线性关系,患者(受体)发病年龄影响先增大后平稳,最后有缓慢增大,供体与受体的年龄差对患者手术风险影响呈现正向线性关系。结论本研究建立了一个可分析复杂相依删数据的非参数PH模型,该模型应用于分析预测心脏移植手术风险,通过模型可探索出心脏移植手术风险与风险因子之间的函数关系。

关键词：心脏移植手术相依区间删失非参数比例风险模型两步估计方法 Sieve极大似然估计

能源转型下基于碳排放与新能源阶梯惩罚的抽水蓄能双层优化研究

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储能科学与技术 2024年第7期 2414-2424页

作者：侯世豪赵波张利北京信息科技大学

伴随“双碳”目标推进，高比例新能源并网，火电有序退役，抽蓄作为灵活性调节资源加快建设，合理规划是确保电力系统多能源稳定、可持续转型的重中之重。首先，本文针对高比例新能源场景，开展抽水蓄能容量规划及调度优化方法研究，以... 详细信息

伴随“双碳”目标推进，高比例新能源并网，火电有序退役，抽蓄作为灵活性调节资源加快建设，合理规划是确保电力系统多能源稳定、可持续转型的重中之重。首先，本文针对高比例新能源场景，开展抽水蓄能容量规划及调度优化方法研究，以系统各电源全寿命周期成本、碳排放和弃电惩罚成本最小化为上层优化目标，以系统各电源碳排放量和风光出力波动最小化作为下层优化目标，构建抽水蓄能双层优化模型。然后，本文研究了星鸦算法与遗传算法、灰狼算法各自的优劣性，通过对星鸦算法参数自适应优化，得到具备更佳寻优能力与速度的算法，结合CPLEX对双层优化模型求解。最后，通过引入碳排放与新能源弃电阶梯惩罚机制，对模型上下层优化目标起到促进作用。算例结果表明，该区域电网中抽水蓄能需加快建设约74.21%，火电需合理退役约40.79%，同时构建模型能够有效降低系统综合成本约5.80%，减少弃风弃光约20.43%，降低系统碳排放量约25.96%，平抑风光出力波动约1.18%，验证了模型的有效性与合理规划的重要性，为电力系统中长期规划提供参考。

关键词：高比例新能源抽水蓄能阶梯惩罚成本双层优化

远端上游元件结合蛋白3对成骨细胞增殖、成骨分化和糖酵解的影响

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中国骨质疏松杂志 2024年第7期 994-999页

作者：姚尚辰赵波李艳清李林中山市骨科医院骨科延边大学附属医院骨科

目的探究远端上游元件结合蛋白3(far upstream element binding protein 3,FUBP3)介导糖酵解对成骨细胞分化能力和功能的影响。方法实时荧光定量PCR(reverse transcription real-time fluorescence quantitative PCR,RT-qPCR)检测骨质疏松性骨折患者外周血和接受入院24 h、接受治疗1、2、3、4周时FUBP3 mRNA的表达水平，RT-qPCR和蛋白免疫印迹法(Western blot)检测骨质疏松性骨折患者骨组织FUBP3 mRNA和蛋白表达水平。MC3T3-E1细胞分为sh-NC组、sh-FUBP3组、pcDNA组、pcDNA-FUBP3组，MTT和EdU检测细胞增殖活性，Western blot检测Runt相关转录因子2(runtrelated transcription factor 2,Runx2)、骨桥蛋白(osteopontin, OPN)、葡萄糖转运蛋白1(glucose transporters type 1,Glut1)、Glut3蛋白，试剂盒检测碱性磷酸酶(alkaline phosphatse, ALP)活性、葡萄糖消耗量及乳酸生成量。结果骨质疏松性骨折患者外周血中FUBP3 mRNA表达水平高于非骨质疏松性骨折患者，骨质疏松性骨折患者骨组织中FUBP3 mRNA和蛋白表达水平高于非骨质疏松性骨折患者(P<0.05);骨质疏松性骨折患者在入院24 h、接受治疗1、2、3、4周时外周血，发现随着治疗时间增加FUBP3 mRNA逐渐降低，呈时间依赖性，在治疗4周时表达水平最低(P<0.05)。与sh-NC组相比，sh-FUBP3组FUBP3 mRNA和蛋白表达明显降低，细胞活性和EdU阳性细胞比率、葡萄糖消耗量、乳酸生成量、ALP活性明显增加，Glut1、Glut3、Runx2、OPN蛋白表达上调(P<0.05);与pcDNA组相比，pcDNA-FUBP3组FUBP3 mRNA和蛋白表达明显增加，细胞活性和EdU阳性细胞比率、葡萄糖消耗量、乳酸生成量、ALP活性明显降低，Glut1、Glut3、Runx2、OPN蛋白表达下调(P<0.05)。结论骨质疏松性骨折患者外周血和骨组织中FUBP3表达上调，敲低FUBP3抑制成骨细胞增殖、成骨分化和糖酵解，过表达FUBP3则相反。

关键词：远端上游元件结合蛋白3 糖酵解成骨细胞增殖成骨分化骨质疏松性骨折

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基于图像变换的无监督对抗样本检测方法研究

南京信息工程大学学报 2024年

作者：章凌赵波黄林荃武汉软件工程职业学院(武汉开放大学)信息学院武汉大学空天信息安全与可信计算教育部重点实验室/国家网络安全学院

深度神经网络（DNNs）对经过特殊设计的对抗样本存在脆弱性，容易受到欺骗。目前的检测技术虽能识别一些恶意输入，但在对抗复杂攻击手段时，其保护能力仍显不足。本文基于无标记数据提出一种新型无监督对抗样本检测方法，其核心思想是... 详细信息

深度神经网络（DNNs）对经过特殊设计的对抗样本存在脆弱性，容易受到欺骗。目前的检测技术虽能识别一些恶意输入，但在对抗复杂攻击手段时，其保护能力仍显不足。本文基于无标记数据提出一种新型无监督对抗样本检测方法，其核心思想是通过特征的构建与融合，将对抗样本检测问题转化为异常检测问题，为此设计了图像变换、神经网络分类器、热力图绘制、距离计算以及异常检测器5个核心部分。先对原始图像进行变换处理，将变换前后的图像分别输入神经网络分类器，提取预测概率数组与卷积层特征绘制热力图，并将检测器从单纯关注模型输出层拓展到输入层特征，增强检测器对对抗样本和正常样本差异的建模和度量能力，进而计算变换前后图像的概率数组KL距离与热力图关注点变化距离，将距离特征输入异常检测器判断是否为对抗样本。在大尺寸高质量图像数据集 ImageNet上进行实验，本检测器面向5种不同类型攻击取得的平均AUC值为0.77，展现出良好的检测性能。与其他前沿的无监督对抗样本检测器相比，本检测器在保持相近的误报率的情况下TPR至少高出15.88%，检测能力具有明显优势。

关键词：对抗样本检测无监督学习对抗攻击深度神经网络图像变换

HDPCVD工艺中空洞缺陷和等离子体充电损伤的产生及改进方案

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真空科学与技术学报 2024年

作者：吴恩利郭晓晓柳俊赵波湖北九峰山实验室

随着CMOS工艺不断缩小，高密度等离子体化学气相沉积技术(HDPCVD)由于其绝佳的间隙填充能力、稳定的淀积质量和可靠的电学性能而被广泛用于包括浅槽隔离(STI)、金属前绝缘层(PMD)，金属层间绝缘层(IMD)等介质层填充工艺中。然而，HDPCV... 详细信息

随着CMOS工艺不断缩小，高密度等离子体化学气相沉积技术(HDPCVD)由于其绝佳的间隙填充能力、稳定的淀积质量和可靠的电学性能而被广泛用于包括浅槽隔离(STI)、金属前绝缘层(PMD)，金属层间绝缘层(IMD)等介质层填充工艺中。然而，HDPCVD技术本身存在一些固有的制约，包括介质填充中的空洞缺陷和等离子体充电损伤等，限制了HDPCVD技术的进一步发展。本文主要对HDPCVD的两种缺陷的形成机理进行了综述，并总结了通过改变工艺配方和工艺流程来改善两种缺陷的方法，最后对HDPCVD技术进行了总结并提出了展望。

关键词：高密度等离子体化学气相沉积介质填充空洞缺陷等离子体充电损伤

适用于可再生能源制氢的大容量碱液电解槽建模研究

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太阳能学报 2024年第2期45卷 291-299页

作者：程浩然夏杨红何杭航韦巍赵波浙江大学电气工程学院杭州310027 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院杭州310014

考虑分布式参数的影响,研究外部电场激励下大容量碱液电解槽的反应特性,发现电解槽的宏观物理结构对系统的运行特性有较大影响,基于此提出一种新型碱液制氢电解槽等效电路模型。通过对不同工况下电解槽的工作状态和反应过程进行分析,揭... 详细信息

考虑分布式参数的影响,研究外部电场激励下大容量碱液电解槽的反应特性,发现电解槽的宏观物理结构对系统的运行特性有较大影响,基于此提出一种新型碱液制氢电解槽等效电路模型。通过对不同工况下电解槽的工作状态和反应过程进行分析,揭示外部电场对大容量碱液电解槽反应的激励机理。研究发现:相比于电极材料微观特性,电解槽的结构尺寸对宽范围工况下系统的运行特性起到更为关键的作用。最后,基于自制的碱液电解槽原理样机进行宽范围电解制氢实验,发现在不同工况下,所提模型均能较好地刻画电解槽的运行特性,并验证了模型的有效性。

关键词：可再生能源制氢电解槽等效电路模型

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行星轮系竞争失效的寿命预测及试验研究

机械工程学报 2024年

作者：汪汉明董庆兵陈壮赵波史修江重庆大学高端装备机械传动全国重点实验室重庆大学机械与运载工程学院中山大学海洋工程与技术学院哈尔滨工程大学动力与能源工程学院

齿轮在传动过程承受着交变载荷的作用，渐开线的特殊结构造成啮合过程中滑/滚比不断变化，以及齿面形貌特征导致摩擦性能的改变，最终引起齿面接触疲劳或齿根弯曲疲劳，行星轮系的服役寿命取决于齿圈、行星轮、太阳轮等各类型齿轮在接... 详细信息

齿轮在传动过程承受着交变载荷的作用，渐开线的特殊结构造成啮合过程中滑/滚比不断变化，以及齿面形貌特征导致摩擦性能的改变，最终引起齿面接触疲劳或齿根弯曲疲劳，行星轮系的服役寿命取决于齿圈、行星轮、太阳轮等各类型齿轮在接触疲劳/弯曲疲劳竞争作用下的最小寿命。针对某直齿行星轮系的传动特点，建立了包括齿圈-行星轮-太阳轮等构件的有限元模型，考虑了循环加载过程中时变参数确定的弹流润滑时变摩擦系数，根据有限元获得的多轴方向弹性场，采用Brown-Miller、Fatemi-Socie、Morrow和Smith-Waston-Topper等临界平面法，评估行星轮系疲劳裂纹萌生位置和竞争失效的寿命分布，同时基于试验测得的齿面硬度梯度拟合得到残余应力水平，并对疲劳寿命公式进行修正。最后，开展同等工况的行星轮系疲劳试验，研究了失效齿轮表面蚀坑的演变过程，并验证模型的有效性和准确性。结果表明，该齿轮箱接触疲劳强度远小于弯曲疲劳强度，Fatemi-Socie方法在评估齿轮接触疲劳寿命具有更高的准确性，太阳轮由于其各齿与不同行星轮依次啮合，因此最先发生接触疲劳，点蚀首先出现在节线靠近齿根的亚表面，考虑残余应力的接触疲劳寿命和位置与试验结果一致性良好。本研究发展的建模方法可为其他类型传动件的竞争失效疲劳预测提供思路。

关键词：行星轮系多轴疲劳竞争失效残余应力寿命预测

基于泵浦空间复振幅调控的目标边缘增强上转换探测

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光学学报 2024年第3期44卷 191-197页

作者：姜嘉琪姚秀李春宇赵波史保森朱智涵哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院大珩量子调控协同创新中心黑龙江哈尔滨150080 中国科学技术大学中国科学院量子信息重点实验室安徽合肥230026

目标边缘增强上转换探测是一种通过非线性光学手段将红外(或太赫兹等)长波目标图像“上转换”到可见光波段的同时,强化目标图像几何边缘特征的新型上转换探测技术。基于准相位匹配的近红外上转换系统,理论结合实验进一步深入研究了泵浦... 详细信息

目标边缘增强上转换探测是一种通过非线性光学手段将红外(或太赫兹等)长波目标图像“上转换”到可见光波段的同时,强化目标图像几何边缘特征的新型上转换探测技术。基于准相位匹配的近红外上转换系统,理论结合实验进一步深入研究了泵浦空间复振幅结构对上转换目标图像特征的影响。通过比对研究定量分析了振幅带通滤波与螺旋相衬对目标图像边缘特征的增强效果,以及各自量子效率的差异。基于研究结论,针对几种典型场景给出了若干可实施的应用建议。

关键词：非线性光学边缘增强空间复振幅调制上转换探测傅里叶光学平顶涡旋光束