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IATG:基于解释分析的自动驾驶软件测试方法

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软件学报 2024年第6期35卷 2753-2774页

作者：谢瑞麟崔展齐陈翔郑丽伟北京信息科技大学计算机学院北京100101 南通大学信息科学技术学院江苏南通226019

以深度神经网络(deep neural network,DNN)为基础构建的自动驾驶软件已成为最常见的自动驾驶软件解决方案.与传统软件一样,DNN也会产生不正确输出或意想不到的行为,基于DNN的自动驾驶软件已经导致多起严重事故,严重威胁生命和财产安全.... 详细信息

以深度神经网络(deep neural network,DNN)为基础构建的自动驾驶软件已成为最常见的自动驾驶软件解决方案.与传统软件一样,DNN也会产生不正确输出或意想不到的行为,基于DNN的自动驾驶软件已经导致多起严重事故,严重威胁生命和财产安全.如何有效测试基于DNN的自动驾驶软件已成为亟需解决的问题.由于DNN的行为难以预测和被人类理解,传统的软件测试方法难以适用.现有的自动驾驶软件测试方法通常对原始图片加入像素级的扰动或对图片整体进行修改来生成测试数据,所生成的测试数据通常与现实世界差异较大,所进行扰动的方式也难以被人类理解.为解决上述问题,提出测试数据生成方法IATG(interpretability-analysis-based test data generation),使用DNN的解释方法获取自动驾驶软件所做出决策的视觉解释,选择原始图像中对决策产生重要影响的物体,通过将其替换为语义相同的其他物体来生成测试数据,使生成的测试数据更加接近真实图像,其过程也更易于理解.转向角预测模型是自动驾驶软件决策模块重要组成部分,以此类模型为例进行实验,结果表明解释方法的引入有效增强IATG对转向角预测模型的误导能力.此外,在误导角度相同时IATG所生成测试数据比DeepTest更加接近真实图像;与semSensFuzz相比,IATG具有更高误导能力,且IATG中基于解释分析的重要物体选择技术可有效提高semSensFuzz的误导能力.

关键词：深度神经网络自动驾驶软件解释方法软件测试

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高中数学教学中研究性学习开展策略

高中数学教学中研究性学习开展策略

广东省教师继续教育学会教师发展论坛学术研讨会

作者：齐学伟本溪市第三高级中学

在高中数学教学改革的背景下,高中数学新教材增加了研究性学习内容。如何改革传统学习方法,合理安排教学内容,同时在新教材的基础上,选择更多内容,实施研究性学习,以培养学生的创新精神和实践能力,是当前高中数学教育急需解决的问题。为...

在高中数学教学改革的背景下,高中数学新教材增加了研究性学习内容。如何改革传统学习方法,合理安排教学内容,同时在新教材的基础上,选择更多内容,实施研究性学习,以培养学生的创新精神和实践能力,是当前高中数学教育急需解决的问题。为此,本文探讨了高中数学教学中研究性学习开展策略,以期为相关教育工作者提供借鉴。

关键词：

来源： cnki会议评论

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基于冗余覆盖信息约简的软件缺陷定位方法

电子学报 2024年第1期52卷 324-337页

作者：王浩仁崔展齐岳雷陈翔郑丽伟北京信息科技大学计算机学院北京100101 南通大学计算机科学与技术学院江苏南通226019

软件规模和复杂程度的不断提高,为软件质量保障带来了严峻的挑战.软件缺陷定位是一种重要的软件质量保障技术,其中基于频谱的缺陷定位(Spectrum-based Fault Localization,SFL)是应用最为广泛的软件缺陷定位技术,其通过分析语句覆盖信... 详细信息

软件规模和复杂程度的不断提高,为软件质量保障带来了严峻的挑战.软件缺陷定位是一种重要的软件质量保障技术,其中基于频谱的缺陷定位(Spectrum-based Fault Localization,SFL)是应用最为广泛的软件缺陷定位技术,其通过分析语句覆盖信息矩阵计算代码语句的可疑度值,并根据可疑度值定位缺陷所在语句.然而,语句覆盖信息矩阵中存在着严重的数据冗余问题,冗余的数据极大地影响了SFL的缺陷定位性能.以Defects4J数据集中395个程序的语句覆盖信息矩阵为例,在超过一半的语句覆盖信息矩阵中有90%的语句存在与其具有相同覆盖信息的语句.特征选择是常用的数据预处理技术,通过去除冗余和不相关特征来获取原始特征集中有价值的特征子集.因此,我们将语句覆盖信息矩阵作为原始特征集,将冗余覆盖信息约简建模为特征选择问题,提出了一种基于冗余覆盖信息约简的软件缺陷定位方法(Fault Localization based on Redundant coverage information Reduction,FLRR).首先,使用特征选择技术对语句覆盖信息和测试用例执行结果组成的语句覆盖信息矩阵进行约简,得到语句覆盖信息矩阵子集;然后,使用SFL计算语句覆盖信息矩阵子集中语句的可疑度值,并根据可疑度值对语句进行降序排列,以定位缺陷语句.本文使用六种常用的特征选择技术对语句覆盖信息矩阵进行特征选择和约简,以得到语句覆盖信息矩阵子集,并使用四种典型的SFL技术对语句覆盖信息矩阵子集中的语句进行缺陷定位.为评估FLRR的缺陷定位性能,本文使用E_(inspect)@n和MRR(Mean Reciprocal Rank)评价指标在基于Defects4J的数据集上与四种典型的SFL技术进行了对比实验.实验结果表明,FLRR能够有效提升SFL的缺陷定位性能.对于E_(inspect)@n指标,当n=1时,FLRR相比DStar、Ochiai、Barinel和OP2分别多定位到23条、26条、14条和13条缺陷语句,分别增加了69.70%、76.47%、45.16%和38.24%;对于MRR指标,FLRR相比DStar、Ochiai、Barinel和OP2分别提升了20.08%、24.94%、17.45%和19.15%.

关键词：缺陷定位特征选择软件调试可疑度语句覆盖信息测试用例

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状态转换图制导的ARP错误检测方法

软件学报 2024年

作者：林高毅崔展齐陈翔郑丽伟南通大学信息科学技术学院北京信息科技大学计算机学院

Android应用开发人员需要在保持应用频繁更新的同时快速检测出应用中Android运行时权限(Android runtime permission, ARP)错误.现有的Android应用自动化测试工具通常未考虑ARP机制,无法有效测试Android应用内的权限相关行为.为帮助开... 详细信息

Android应用开发人员需要在保持应用频繁更新的同时快速检测出应用中Android运行时权限(Android runtime permission, ARP)错误.现有的Android应用自动化测试工具通常未考虑ARP机制,无法有效测试Android应用内的权限相关行为.为帮助开发人员快速检测出应用中ARP错误,提出状态转换图制导的Android应用运行时权限错误检测方法.首先,对被测应用APK文件进行权限误用分析,插桩APK文件中可能导致ARP错误的API,并对APK文件重新签名;然后,安装插桩后的APK文件,动态探索应用以生成其状态转换图(state transition graph, STG);最后,使用STG制导自动化测试,快速检测出应用中ARP错误.基于所提出方法实现原型工具RPBDroid,并与ARP错误动态检测工具SetDroid、PermDroid和传统自动化测试工具APE进行对比实验.实验结果表明, RPBDroid成功检测出17个应用中的15个ARP错误,比APE、SetDroid、PermDroid分别多14、12和14个.此外,相比于测试工具SetDroid、PermDroid和APE, RPBDroid检测ARP错误的平均用时分别减少86.42%、86.72%和86.70%.

关键词： Android应用 Android运行时权限错误权限误用自动化测试工具状态转换图

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基于散斑场退化补偿的水下鬼成像

光学学报 2024年第6期44卷 42-51页

作者：李育亮齐金泉陈明亮邓陈进邵学辉陶邦一韩申生中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 宇航智能控制技术国防科技重点实验室北京100089 自然资源部第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室浙江杭州310012 中国科学院大学杭州高等研究院物理与光电工程学院浙江杭州310024

针对水下鬼成像重构质量下降、分辨率退化的问题,分析水体对散斑场传播的作用,提出在重构计算前将参考臂散斑进行校正的方法,以实现对物臂散斑场的退化补偿,进而提高水下鬼成像的成像质量。首先根据近似的S-S(SahuShanmugam)散射相函数... 详细信息

针对水下鬼成像重构质量下降、分辨率退化的问题,分析水体对散斑场传播的作用,提出在重构计算前将参考臂散斑进行校正的方法,以实现对物臂散斑场的退化补偿,进而提高水下鬼成像的成像质量。首先根据近似的S-S(SahuShanmugam)散射相函数和Wells模型推导得到调制传递函数,用来描述水体对散斑的退化作用;然后对参考臂散斑场进行校正补偿,使参考臂散斑与物臂散斑具有相同的退化程度以恢复关联性;最后采用校正后的参考臂散斑进行图像重构。从理论上证明了所提方法在二阶关联计算中会使得图像退化加剧,而在基于伪逆的重构计算中则可以有效提高图像分辨率、改善图像质量。通过仿真和实验验证了理论模型的正确性,该研究为远距离水下目标鬼成像图像恢复提供了新的思路。

关键词：海洋光学水下鬼成像散斑场退化补偿水体调制传递函数二阶关联伪逆

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覆盖率制导的灰盒模糊测试研究综述

计算机学报 2024年

作者：崔展齐张家铭郑丽伟陈翔南通大学信息科学技术学院北京科技大学计算机与通信工程学院北京信息科技大学计算机学院

由于部署简单、可扩展性强、挖掘到大量真实漏洞等原因，模糊测试得到了科研和工程人员的广泛关注。其中，覆盖率制导的灰盒模糊测试（Coverage-guided Greybox Fuzzing，简称CGF）以被测程序代码覆盖率为反馈信息，可对软件进行较为充... 详细信息

由于部署简单、可扩展性强、挖掘到大量真实漏洞等原因，模糊测试得到了科研和工程人员的广泛关注。其中，覆盖率制导的灰盒模糊测试（Coverage-guided Greybox Fuzzing，简称CGF）以被测程序代码覆盖率为反馈信息，可对软件进行较为充分的自动化测试，有效地保障软件质量，是目前最为流行的一类模糊测试技术。研究人员为改进CGF投入了大量精力，产生了许多研究成果。然而，目前并未有研究针对CGF的已有研究工作进行系统性综述。为此，本文分析了近年来CGF的相关重要研究成果，将CGF流程划分为4个阶段：预处理、测试用例选择、测试用例演化和测试用例评估，并系统地分阶段分析了已有研究进展。此外，针对现有工作中评估分析设置不一致的问题，本文整理了CGF领域中常用的测试对象、实验设置及评估指标。最后，基于对已有研究进展的分析，阐述了CGF目前在预处理、测试用例选择等阶段存在的局限性、可能的解决方案以及未来的研究方向。

关键词：模糊测试灰盒测试覆盖率测试用例

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船舶动力推进系统加速性能控制方法改进

舰船科学技术 2024年第12期46卷 69-72页

作者：刘世伟杨双齐武汉交通职业学院船舶与航运学院湖北武汉430000 武汉船舶职业技术学院交通运输工程学院湖北武汉430050

针对船舶动力推进系统加速性能控制方法实施改进优化。首先,设计船舶动力推进系统加速性能控制模型,通过推进电机推力控制与桨距的调节共同实现推进系统的加速性能控制。船舶集控室将加速命令传输至VDF中央处理单元后,推进变频器内的PL... 详细信息

针对船舶动力推进系统加速性能控制方法实施改进优化。首先,设计船舶动力推进系统加速性能控制模型,通过推进电机推力控制与桨距的调节共同实现推进系统的加速性能控制。船舶集控室将加速命令传输至VDF中央处理单元后,推进变频器内的PLC软件获取获取控制命令,利用模糊控制器控制加速电机转速。针对控制偏差问题,采用遗传算法改进模糊控制器,通过准确控制电机产生的推力实现加速性能控制;VDF中央处理单元获取控制信息后,将螺距控制信息传输至CPP处理单元,由此实现对螺距的控制。实验结果显示,该方法能够有效实现研究对象的加速性能控制,控制响应时间在1 s内,且在联控模式控制过程具有较强的抗干扰性。

关键词：动力推进系统加速性能推进变频器模糊控制器螺距控制

芍药苷对糖尿病周围神经病变状态下线粒体输入途径蛋白TOM20的作用

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中草药 2024年第9期55卷 2987-2995页

作者：刘东齐闫仕祺刘浩龙杨鑫伟首都医科大学中医药学院中医络病研究北京市重点实验室北京100069 首都医科大学附属北京朝阳医院北京100020

目的探究芍药苷对糖尿病周围神经病变(diabetic peripheral neuropathy,DPN)大鼠坐骨神经和高糖环境下雪旺细胞(Schwann cells,SCs)线粒体输入途径蛋白线粒体外膜转位酶20(translocase of outer mitochondrial membrane 20,TOM20)的影响。方法以25、100、150 mmol/L葡萄糖分别干预RSC96雪旺细胞株12、24、48 h,用高内涵分析法检测TOM20和线粒体硫氧还蛋白2(mitochondrial thioredoxin 2,Trx2)的表达;设置对照组(给予25 mmol/L葡萄糖)、TOM20 siRNA组、TOM20 siRNA+芍药苷24 h组和TOM20 siRNA+芍药苷48 h组,转染TOM20 siRNA后给予10 mmol/L芍药苷分别干预24、48 h,利用Western blotting检测TOM20和Trx2蛋白表达;设置对照组(给予25 mmol/L葡萄糖)、高糖组(给予150 mmol/L葡萄糖)和芍药苷组(给予150 mmol/L葡萄糖和10 mmol/L芍药苷),利用高内涵分析法检测TOM20和Trx2蛋白表达。制备DPN大鼠模型,给予白芍总苷后,利用免疫荧光法检测大鼠坐骨神经中TOM20和Trx2蛋白表达。结果高内涵分析结果显示,150 mmol/L葡萄糖干预12、24 h后,TOM20和Trx2蛋白表达水平均显著降低(P<0.05、0.01),且2种蛋白的表达变化存在相关性。与对照组比较,高糖组TOM20和Trx2蛋白表达均显著降低(P<0.01);与高糖组比较,芍药苷组TOM20和Trx2蛋白表达均显著升高(P<0.01)。Western blotting结果显示,与对照组比较,TOM20 siRNA组TOM20和Trx2蛋白表达水平均显著降低(P<0.05、0.01);与TOM20 siRNA组比较,芍药苷干预24、48 h后TOM20和Trx2蛋白表达水平均显著升高(P<0.05、0.01)。与对照组比较,模型组大鼠坐骨神经中TOM20和Trx2蛋白表达均显著降低(P<0.01);与模型组比较,白芍总苷组TOM20和Trx2蛋白表达均显著升高(P<0.01)。结论芍药苷能够通过上调SCs以及大鼠坐骨神经中TOM20蛋白的表达,促进Trx2蛋白的线粒体输入,从而有效对抗线粒体氧化应激干预DPN。

关键词：芍药苷雪旺细胞糖尿病周围神经病变线粒体膜外转位酶20 线粒体硫氧还蛋白

基于HPLC指纹图谱和多成分含量测定结合化学计量学的暖宫七味丸质量评价研究

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中草药 2024年第2期55卷 470-478页

作者：籍学伟陈备尧白妍韩峰内蒙古自治区药品检验研究院内蒙古自治区中蒙药标准研究重点实验室内蒙古呼和浩特010020

目的建立HPLC指纹图谱与多成分含量测定方法,结合化学计量学分析,评价暖宫七味丸(Nuangong Qiwei Pills,NQP)的质量。方法采用RP-HPLC法,色谱柱为Grace Alltima HP C18柱(250 mm×4.6 mm,5μm);流动相为甲醇-水,梯度洗脱;体积流量为1.... 详细信息

目的建立HPLC指纹图谱与多成分含量测定方法,结合化学计量学分析,评价暖宫七味丸(Nuangong Qiwei Pills,NQP)的质量。方法采用RP-HPLC法,色谱柱为Grace Alltima HP C18柱(250 mm×4.6 mm,5μm);流动相为甲醇-水,梯度洗脱;体积流量为1.0 mL/min;检测波长为220 nm。对4家生产企业14批NQP进行指纹图谱及4种指标性化学成分含量测定,利用化学模式识别法通过SPSS 20.0对含量测定数据进行聚类分析和通过SIMCA 14.1软件对NQP 4种定量成分进行主成分分析(principal component analysis,PCA)并将共有峰按峰面积进行差异性分析。结果建立了NQP指纹图谱,共匹配出21个共有峰,分别归属沉香、丁香、肉豆蔻、豆蔻4味药材,指纹图谱相似度>0.98;对照品指认沉香四醇(6号峰)、丁香酚(8号峰)、肉豆蔻木脂素(14号峰)、去氢二异丁香酚(20号峰)4种化学成分,质量分数分别为0.120~0.416、1.574~5.018、0.103~0.205、0.093~0.139 mg/g;当平方欧式距离为15时,14批样品通过聚类分析分成3类,PCA结果与聚类分析结果一致;通过对共有峰峰面积为变量进行正交偏最小二乘-判别分析建模分析,RX2为0.696,Q2为0.597,均大于0.5,建立的模型稳定可靠,对照品指认的4种化学成分均为重要差异性标志化合物。结论指纹图谱及含量测定方法准确可靠,可用于NQP质量控制及综合评价。

关键词：暖宫七味丸指纹图谱 HPLC 沉香四醇丁香酚肉豆蔻木脂素去氢二异丁香酚主成分分析正交偏最小二乘-判别分析化学计量学沉香丁香肉豆蔻豆蔻