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SBP-SAT方法及其在波动领域的应用

振动与冲击 2020年第12期39卷 150-157页

作者：杨在林孙铖蒋关希曦杨勇哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院哈尔滨150080 哈尔滨工程大学工业与信息化部先进船舶材料与力学重点实验室哈尔滨150080

基于分部求和(Summation By Parts)方法和同时逼近项(Simultaneous Approximation Terms)技术建立的有限差分方法,具有更高的精度和稳定性。同时在介质几何不连续、参数突变条件具有较大的优势。国内对SBP-SAT方法的相关研究目前较少,... 详细信息

基于分部求和(Summation By Parts)方法和同时逼近项(Simultaneous Approximation Terms)技术建立的有限差分方法,具有更高的精度和稳定性。同时在介质几何不连续、参数突变条件具有较大的优势。国内对SBP-SAT方法的相关研究目前较少,论文对该方法的研究背景,方法发展过程进行了介绍并基于SBP-SAT方法和弹性波动理论,结合初边值条件,推导出曲线网格条件下的弹性波动SBP-SAT离散方程。最后,通过数值模拟实现地震波传播过程,介绍该方法在地震数值模拟领域中的应用价值和前景。

关键词： SBP算子有限差分法边界条件 SAT 高阶方法能量法稳定性

A branching heuristic for SAT solvers based on complete implication graphs

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Science China(Information Sciences) 2019年第7期62卷 170-182页

作者： Fan XIAO Chu-Min LI Mao LUO Felip MANYA Zhipeng Lü Yu LI School of Computer Science Huazhong University of Science and Technology ModéliSATion Information et Systèmes (MIS) University of Picardie Jules Verne

The performance of modern conflict-driven clause learning(CDCL) SAT solvers strongly depends on branching heuristics. State-of-the-art branching heuristics, such as variable state independent decaying sum(VSIDS) and learning rate branching(LRB), are computed and maintained by aggregating the occurrences of the variables in conflicts. However, these heuristics are not sufficiently accurate at the beginning of the search because they are based on very few conflicts. We propose the distance branching heuristic, which,given a conflict, constructs a complete implication graph and increments the score of a variable considering the longest distance between the variable and the conflict rather than the simple presence of the variable in the graph. We implemented the proposed distance branching heuristic in Maple LCM and Glucose-3.0, two of the best CDCL SAT solvers, and used the resulting solvers to solve instances from the application and crafted tracks of the 2014 and 2016 SAT competitions and the main track of the 2017 SAT competition. The empirical results demonstrate that using the proposed distance branching heuristic in the initialization phase of Maple LCM and Glucose-3.0 solvers improves performance. The Maple LCM solver with the proposed distance branching heuristic in the initialization phase won the main track of the 2017 SAT competition.

关键词： SAT branching heuristic conflict-driven clause learning implication graph

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美国学术能力评估测试的存废之争及其启示

黑龙江高教研究 2024年第1期42卷 83-88页

作者：赵俊芳李露吉林大学吉林长春130012

鉴于“肯定性行动”取消导致弱势群体录取比例下降、学术能力评估测试筛选功能需求降低以及高等教育机构利益受到影响,美国众多院校不再强制要求学生提交标准化考试成绩。这一招生政策的调整引发学界和社会的广泛关注,美国学术能力评估... 详细信息

鉴于“肯定性行动”取消导致弱势群体录取比例下降、学术能力评估测试筛选功能需求降低以及高等教育机构利益受到影响,美国众多院校不再强制要求学生提交标准化考试成绩。这一招生政策的调整引发学界和社会的广泛关注,美国学术能力评估测试存废问题成为争论焦点。持否定观点者质疑SAT的公平性和有效性,认为标准化考试成绩和考生的社会经济地位有着显著的相关性等;持肯定观点者认为,SAT成绩是美国绝大部分高校开展招生录取工作的重要依据,在维护弱势群体利益等方面发挥了重要作用。在回顾美国SAT存废之争的基础上,客观分析这一论争的深层原因,为我国高考改革提供一些启示。

关键词：标准化考试 SAT 存废之争高考改革

Accelerating an FPGA-Based SAT Solver by Software and Hardware Co-design

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Chinese Journal of Electronics 2019年第5期28卷 953-961页

作者： MA Kefan XIAO Liquan ZHANG Jianmin LI Tiejun College of Computer National University of Defense Technology

The Boolean SATisfiability(SAT) problem is the key problem in computer theory and application.Field-programmable gate array(FPGA) has been addressed frequently to accelerate the SAT solving process in the last few years owing to its parallelism and flexibility.We have proposed a novel SAT solver based on an improved local search algorithm on the reconfigurable hardware platform. The new software preprocessing procedure and hardware architecture are involved to solve large-scale SAT problems instances. As compared with the past solvers, the proposed solver has the following advantages: the preprocessing technology can strongly improve the efficiency of solver; the strategy of strengthening the variable selection can avoid the same variable flipped continuously and repeatedly. It reduces the possibility of search falling into local minima. The experimental results indicate that the solver can solve problems of up to 32 K variables/128 K clauses without off-chip memory banks, and has better performance than previous works.

关键词： FPGA SAT Preprocessing Enhanced constraint Incomplete algorithm Co-design

基于SAT的应答器工程数据逻辑规则提取及验证

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铁道学报 2017年第2期39卷 82-89页

作者：王彤典赵会兵北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044

工程数据是应答器报文编制的重要依据,现有工程数据验证规则是基于CTCS-2级列控系统应答器应用原则及工程数据表编制规范生成的,这类基于文本语言描述的规则完备性不足,且存在二义性,数据验证不充分,易直接导致数据安全问题。因此,本文... 详细信息

工程数据是应答器报文编制的重要依据,现有工程数据验证规则是基于CTCS-2级列控系统应答器应用原则及工程数据表编制规范生成的,这类基于文本语言描述的规则完备性不足,且存在二义性,数据验证不充分,易直接导致数据安全问题。因此,本文深度挖掘各类工程数据间的约束关系,提取数据逻辑验证规则,通过基于SAT的形式化建模、ROBDD构造及深度优先搜索来证明逻辑规则的可满足性。开发基于导出逻辑规则的数据验证工具,并以某城际线路工程数据表为例,与传统工程数据表检查软件进行比较。结果表明,新工具能够识别传统软件无法识别的数据隐患,消除传统验证规则的不完备性,提高工程数据的安全性。

关键词：应答器数据安全逻辑验证规则 SAT ROBDD

轻量级ARX型分组密码的差分-线性攻击框架

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轻量级ARX型分组密码的差分-线性攻击框架

作者：王非凡华东师范大学

学位级别：硕士

在物联网技术广泛应用的今天,资源受限设备下的加密算法即轻量级加密算法的安全性强度受到越来越多人的关注。ARX（addition,rotation,XOR）型分组密码由于算法结构简单,软硬件实现便捷,非常适合用于保障物联网环境中的信息交互。由于AR... 详细信息

在物联网技术广泛应用的今天,资源受限设备下的加密算法即轻量级加密算法的安全性强度受到越来越多人的关注。ARX（addition,rotation,XOR）型分组密码由于算法结构简单,软硬件实现便捷,非常适合用于保障物联网环境中的信息交互。由于ARX型结构的特殊性质,差分分析和线性分析对于ARX型密码算法都不能产生较好的攻击结果,但在众多ARX型密码算法的最好攻击结果中,差分-线性分析方法都榜上有名。2020年的美密会议上,Beierle等人对ARX型密码算法的差分-线性分析方法的差分步和线性步分别做了不同的优化,提出了新型的差分-线性分析模型,并将其应用到ARX型密码算法Chaskey和Chacha上,取得了卓有成效的攻击结果。加之近年来,对于密码算法的自动化分析方法日渐成熟,学界对于ARX型密码算法结构的差分性质和线性性质的认识也逐渐深入。因此,新型差分-线性分析方法和自动化搜索技术的结合具有重要的研究意义。本文旨在建立对ARX型密码算法的一种通用的差分-线性攻击框架,主要贡献如下:1.相比经典的差分-线性模型,本文指出添加中间实验步能更精确地估计差分-线性特征的相关度,并且参照经典的差分-线性分析模型给出了理论证明。另外,结合基于SAT/SMT（SATisfiability/SATisfiability Modulo Theories）的自动化密码分析技术,通过实验确定的差分-线性特征可以前接高概率的差分路线,后接高概率的线性逼近,最终构建得到长轮次的差分-线性特征。2.通过对模加差分的进一步研究,本文引入了差分独立位的概念以减少差分-线性攻击中差分步对于数据复杂度的影响。其中,当差分特征的概率为p时,广义的差分独立位可以将差分-线性分析的整体复杂度缩短p倍,而狭义的差分独立位即弱差分独立位则需要做特殊的处理,最终也能将差分-线性分析的整体复杂度缩短接近p倍。这对于实施差分-线性分析所需要的数据量无疑有了很大的改善。3.对于差分-线性分析中添加的中间实验步,在观察了现有的众多较优差分路线和线性逼近后,我们提出了基于统计策略的差分-线性特征寻找策略,将输入差分和输出掩码限制在单位比特上,针对特定密码算法,结合并行计算技术,能够在足够完整的样本空间下寻找符合条件的稳定差分-线性特征及其相关度。4.本文采取新型的差分-线性攻击方法,构建了针对轻量级ARX型分组密码算法的攻击框架,并将它应用于轻量级分组算法SPECK32/64上,构建出9轮和10轮的区分器,并分别扩展到13轮和14轮的密钥恢复攻击,其中,14轮的密钥恢复攻击是当前针对SPECK32/64的最好分析结果,这一结果也佐证了本文提出的通用框架的有效性。

关键词：轻量级 ARX型密码 SAT 差分-线性攻击差分独立位

Accelerating MUS enumeration by inconsistency graph partitioning

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Science China(Information Sciences) 2019年第11期62卷 70-80页

作者： Jie LUO Shaofan LIU State Key Laboratory of Software Development Environment School of Computer Science and EngineeringBeihang University

The problem of finding minimal unSATisfiable subsets(MUSes) has been studied frequently because of its theoretical importance and wide range of applications in domains such as electronic design automation, software, and integrated circuit verification. In this paper, a method for accelerating the enumeration of MUSes based on inconsistency graph partitioning is proposed. First, an inconsistency graph of a set of clauses is constructed by extracting the inconsistency relations between literals of different clauses. In this paper, we show that by partitioning the inconsistency graph into small connected components through a vertex cut, the enumeration of MUSes in different components becomes independent and it is possible to compute them separately. Moreover, the MUSes of the original clause set can be constructed by merging the unit clauses in the MUSes of these connected components back into the clauses in the vertex cut. Experiments show that by integrating the acceleration method into the MARCO MUSes enumerator, there is a 2–3 times improvement in the average runtime of solved instances for randomly generated benchmarks. By integrating the acceleration method into itself as an MUS enumerator, there is another 3–4 times improvement when compared with the accelerated MARCO.

关键词： minimal unSATisfiable subsets inconsistency graph graph partition SAT UNSAT

利用KAZR云雷达对SACOL站云宏观特性的研究

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科学通报 2017年第8期62卷 824-835页

作者：朱泽恩郑创葛觐铭黄建平付强兰州大学半干旱气候变化教育部重点实验室兰州730000

云是气候系统中最为重要的因子之一,对地气系统的辐射收支有显著影响.然而由于云在气候模式中的表征和反馈作用不能很好地被描述,因而也是造成气候预测存在较大不确定性的重要因子.兰州大学半干旱气候与环境监测站(SACOL)于2013年7月引... 详细信息

云是气候系统中最为重要的因子之一,对地气系统的辐射收支有显著影响.然而由于云在气候模式中的表征和反馈作用不能很好地被描述,因而也是造成气候预测存在较大不确定性的重要因子.兰州大学半干旱气候与环境监测站(SACOL)于2013年7月引进了Ka-Band Zenith Radar(KAZR),在西北干旱区进行云的长期连续观测.本文利用云雷达观测数据,首先实现了目前ARM用于云检测的业务算法.在此基础上对2014年SACOL站上空云宏观特性进行统计,初步分析了云底、云顶和云厚的分布变化,结果表明:云底在1.5和5.5 km处出现频率最高,云顶发生频率在2.5和8.5 km处达到峰值;67%的云层厚度分布在2 km以内;月平均总云量的发生频率为44%~76%,低云、中云和高云的发生频率分别为13%,30%和34%;单层云、双层云和三层云占到云总数的98%,其中夏秋季节多层云发生频率较高;各个季节不同类型的云都具有一定的日变化特征;通过KAZR与Cloud SAT和CALIPSO卫星的观测比对,结果表明Cloud SAT对厚云的穿透性好,但无法探测到反射率因子低于?30 d BZ的弱云,CALIPSO对弱云最敏感,但信号受云滴粒子衰减较快,对于厚度较大的云探测的云底高度偏高.

关键词：云雷达(KAZR) 信号识别云宏观特性 Cloud SAT 云-气溶胶激光雷达和红外探测者卫星观测(CALIPSO)

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分组密码差分路径的聚集效应研究

分组密码差分路径的聚集效应研究

作者：刘慧敏山东师范大学

学位级别：硕士

近年来,由于终端设备计算资源受限,密码算法朝着消耗软硬件资源极小的轻量化方向发展。在此趋势下,轻量级分组密码被提出,用于微型计算设备进行安全加密。虽然该算法具有灵活性强、代价低、易实现等特点,但其安全性保障仍然是重要的研... 详细信息

近年来,由于终端设备计算资源受限,密码算法朝着消耗软硬件资源极小的轻量化方向发展。在此趋势下,轻量级分组密码被提出,用于微型计算设备进行安全加密。虽然该算法具有灵活性强、代价低、易实现等特点,但其安全性保障仍然是重要的研究课题。差分分析是衡量密码是否安全最有效、经典的方法之一。本文利用自动化搜索工具,针对CRAFT、SPECK轻量级密码算法,进行差分路径的聚集效应分析。主要工作如下:(1)本文将基于SAT的分析方法与分支定界思想、时序电路编码方法相结合,给出了CRAFT加密算法完整轮数的差分特征。这是首次对CRAFT算法完整轮数进行差分分析的研究。同时,利用上述所提算法,本文找到了9轮的最优概率2。为了提高差分概率,本文利用列表和相关矩阵来计算拥有相同输入、输出差分路径的数量,并找到10494784条最佳路径和5543168条概率为2的路径。相比传统方法,所提算法大幅减少了路径搜索所需的计算复杂度和内存存储量,极大的提高了密码攻击的效率。在9轮区分器的基础上,本文通过重复迭代的截断差分来达到扩展轮数的目的,这也确保了扩展轮的区分器具有最优的差分特征概率。同时,本文用矩阵A表示迭代截断差分传播,通过多次乘以该矩阵来获得全轮差分的路径数量,这极大的减少了路径搜索的时间。同时,这也是首次给出关于CRAFT全轮差分路径的计算。(2)给出了模加运算新的SAT建模规则。基于新的建模规则,得到了SPECK32完整轮数、SPECK48部分轮数的最优差分概率。同时,研究了SPECK32、SPECK48算法差分路径的聚集效应,得到了SPECK32算法10轮的差分概率为2,SPECK48算法12轮的差分概率为2,这是目前已知的关于该算法12轮差分分析最优的结果。

关键词： CRAFT SPECK 差分分析 SAT 聚集效应