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基于学习的源代码漏洞检测研究与进展

计算机学报 2024年第2期47卷 337-374页

作者：苏小红郑伟宁蒋远魏宏巍万佳元魏子越哈尔滨工业大学计算学部哈尔滨150001

源代码漏洞自动检测是源代码漏洞修复的前提和基础,对于保障软件安全具有重要意义.传统的方法通常是基于安全专家人工制定的规则检测漏洞,但是人工制定规则的难度较大,且可检测的漏洞类型依赖于安全专家预定义的规则.近年来,人工智能技... 详细信息

源代码漏洞自动检测是源代码漏洞修复的前提和基础,对于保障软件安全具有重要意义.传统的方法通常是基于安全专家人工制定的规则检测漏洞,但是人工制定规则的难度较大,且可检测的漏洞类型依赖于安全专家预定义的规则.近年来,人工智能技术的快速发展为实现基于学习的源代码漏洞自动检测提供了机遇.基于学习的漏洞检测方法是指使用基于机器学习或深度学习技术来进行漏洞检测的方法,其中基于深度学习的漏洞检测方法由于能够自动提取代码中漏洞相关的语法和语义特征,避免特征工程,在漏洞检测领域表现出了巨大的潜力,并成为近年来的研究热点.本文主要回顾和总结了现有的基于学习的源代码漏洞检测技术,对其研究和进展进行了系统的分析和综述,重点对漏洞数据挖掘与数据集构建、面向漏洞检测任务的程序表示方法、基于机器学习和深度学习的源代码漏洞检测方法、源代码漏洞检测的可解释方法、细粒度的源代码漏洞检测方法等五个方面的研究工作进行了系统的分析和总结.在此基础上,给出了一种结合层次化语义感知、多粒度漏洞分类和辅助漏洞理解的漏洞检测参考框架.最后对基于学习的源代码漏洞检测技术的未来研究方向进行了展望.

关键词：软件安全源代码漏洞检测漏洞数据挖掘漏洞特征提取代码表示学习深度学习模型可解释性漏洞检测

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过渡金属电解水催化剂的非金属掺杂研究进展

无机化学学报 2024年第2期40卷 289-306页

作者：张永政郭旭宋欣月李欣哈尔滨工业大学化工与化学学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学环境学院哈尔滨150001

过渡金属基材料成本相对较低,催化性能较为优异,是在全水分解领域最有希望替代贵金属基电催化剂的候选材料之一,但有限的活性位点、相对较差的电导率等因素限制了其广泛应用。非金属元素掺杂能够调节主体材料电子结构,优化吸附能,从而... 详细信息

过渡金属基材料成本相对较低,催化性能较为优异,是在全水分解领域最有希望替代贵金属基电催化剂的候选材料之一,但有限的活性位点、相对较差的电导率等因素限制了其广泛应用。非金属元素掺杂能够调节主体材料电子结构,优化吸附能,从而对过渡金属基电催化剂的活性与稳定性产生积极影响,缩减其与贵金属材料性能差距。本文总结了近年来非金属元素改性在过渡金属基电催化材料中的相关研究,系统综述了非金属元素掺杂的方法和不同非金属元素的掺杂效果,从物理化学性质的改变和电子结构的变化多角度分析了非金属元素改性对过渡金属基材料的影响,最后对非金属元素掺杂过渡金属基电催化剂的未来发展方向作出了展望。

关键词：过渡金属电催化剂非金属元素掺杂电解水

磁响应聚二甲基硅氧烷阵列表面水滴的定向去除

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高等学校化学学报 2024年第9期45卷 140-147页

作者：田永图张洋李泓颉来华成中军哈尔滨工业大学化工与化学学院哈尔滨150001

利用模板赋形和表面修饰方法,制备了具有磁响应性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)柱状阵列(SMPA).该柱状阵列具有超疏水及低黏附特性,在外加磁场作用下表现出可逆弯曲形变,且弯曲程度随外加磁场强度和柱状阵列中磁性粒子含量的增加而增大.在磁... 详细信息

利用模板赋形和表面修饰方法,制备了具有磁响应性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)柱状阵列(SMPA).该柱状阵列具有超疏水及低黏附特性,在外加磁场作用下表现出可逆弯曲形变,且弯曲程度随外加磁场强度和柱状阵列中磁性粒子含量的增加而增大.在磁场作用下,柱状阵列弯曲能够挤压结构内的水滴,迫使其从表面跳离.研究结果表明,当柱状阵列表面尺寸一致时,与静态结构相比,磁响应动态结构可以实现更小水滴在表面的去除.同时,水滴离开的方向和体积与柱状阵列的结构参数和弯曲角度紧密相关.基于磁场作用,水滴跳离的体积大小和方向可以实现智能调控.

关键词：超疏水聚二甲基硅氧烷柱状阵列磁响应水滴跳离

DMANet:针对空间非合作目标位姿估计的密集多尺度注意力网络

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Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics 2024年第1期41卷 122-134页

作者：张钊胡瑀晖周栋吴立刚姚蔚然李鹏哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

利用单目相机对空间非合作目标进行准确的姿态估计对于空间碎片清除、自主交会和其他在轨服务至关重要。然而,单目姿态估计方法缺乏深度信息,导致尺度不确定性问题,大大降低了其精度和实时性。本文首先提出了一种多尺度注意块(Multi-sca... 详细信息

利用单目相机对空间非合作目标进行准确的姿态估计对于空间碎片清除、自主交会和其他在轨服务至关重要。然而,单目姿态估计方法缺乏深度信息,导致尺度不确定性问题,大大降低了其精度和实时性。本文首先提出了一种多尺度注意块(Multi-scale attention block, MAB),从输入图像中提取复杂的高维语义特征。其次,基于MAB模块,提出了空间非合作目标6自由度位姿估计的密集多尺度注意网络(Dense multi-scale attention network, DMANet),该网络由平面位置估计、深度位置估计和姿态估计3个分支组成,通过引入基于欧拉角的软分类方法,将位姿回归问题表述为经典分类问题。此外,设计了空间非合作目标模型,并利用Coppeliasim构建了姿态估计数据集。最后,与其他最先进的方法相比,在SPEED+、URSO数据集和本文数据集上全面评估了所提出的方法。实验结果表明,该方法具有较好的姿态估计精度。

关键词：六自由度位姿估计空间非合作目标多尺度注意力机制深度学习神经网络

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拦截高超声速滑翔飞行器:制导进展与展望

宇航学报 2024年第6期45卷 799-814页

作者：陈文雪胡玉东高长生荆武兴安若铭哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

聚焦于临近空间拦截制导关键技术,围绕中制导、中末制导交班及末制导等关键问题对临近空间拦截制导技术前景进行展望。首先对临近空间高超声速滑翔飞行器飞行特性进行仿真与分析,并给出防御系统在滑翔段拦截的优势所在;其次,围绕临近空... 详细信息

聚焦于临近空间拦截制导关键技术,围绕中制导、中末制导交班及末制导等关键问题对临近空间拦截制导技术前景进行展望。首先对临近空间高超声速滑翔飞行器飞行特性进行仿真与分析,并给出防御系统在滑翔段拦截的优势所在;其次,围绕临近空间拦截系统面对高超声速滑翔飞行器时存在的瓶颈进行探讨,并对中制导离线弹道生成与在线弹道生成、中末制导交班及末制导等关键技术相关研究进展进行梳理与总结;最后,结合当前研究进展、面临的挑战及未来临近空间拦截需求,研究分析临近空间拦截制导技术的发展趋势,为后续防御系统的发展提供参考。

关键词：临近空间拦截制导高超声速飞行器高动态机动目标防御技术

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基于几何力学的类平板式卫星全耦合动力学

航空学报 2024年第16期45卷 140-152页

作者：曹芊李化义哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

针对类平板式卫星的结构特点,利用李群上的Lagrange力学和Hamilton力学,分别建立了Euler-Lagrange形式和Hamilton形式的姿态-轨道-结构耦合动力学方程。该方法同时考虑了卫星在轨运行时姿态、轨道与板式结构附件振动间的相互耦合作用,... 详细信息

针对类平板式卫星的结构特点,利用李群上的Lagrange力学和Hamilton力学,分别建立了Euler-Lagrange形式和Hamilton形式的姿态-轨道-结构耦合动力学方程。该方法同时考虑了卫星在轨运行时姿态、轨道与板式结构附件振动间的相互耦合作用,其中板式结构附件的振动通过单自由度扭簧模型进行一阶近似,该描述方式一方面易于通过李群工具对振动现象进行描述,另一方面从Lagrange几何和Hamilton几何的角度推导的动力学方程是全局和无坐标的。此外系统动力学模型的建立考虑了整星质心的时变特性,更为精确。数值算例验证了该建模方法的有效性,通过与刚性模型的仿真对比,分析了类平板式卫星在激励作用下的姿态-轨道-结构耦合效应。结果表明,该模型具有良好的稳定性,能够准确预测激励作用下类平板式卫星在轨运行的动态响应。

关键词：平板式卫星 Lagrange力学 Hamilton相空间变分原理姿态-轨道-结构耦合李群

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考虑基座振动抑制的双空间机械臂协同阻抗控制

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宇航学报 2024年第7期45卷 1111-1122页

作者：张家维白成超郭继峰哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

针对柔性基座双空间机械臂紧耦合协同过程中面临的对物体内/外力的柔顺响应、基座的振动抑制以及双臂避碰等问题,提出了一种反作用最优协同阻抗控制方法。首先建立了柔性基座双空间机械臂的紧耦合系统模型。然后,利用物体级阻抗控制器... 详细信息

针对柔性基座双空间机械臂紧耦合协同过程中面临的对物体内/外力的柔顺响应、基座的振动抑制以及双臂避碰等问题,提出了一种反作用最优协同阻抗控制方法。首先建立了柔性基座双空间机械臂的紧耦合系统模型。然后,利用物体级阻抗控制器和末端执行器级阻抗控制器分别实现了双空间机械臂对物体所受外力和内力的柔顺响应。然后,利用基座能量衰减最优控制和人工势场法得到了双空间机械臂的最优零空间自运动向量,通过双冗余空间机械臂的零空间自运动同时实现了基座振动抑制和双臂间的避碰。最后,在动力学仿真软件中验证了协同阻抗控制方法在解决物体内/外力柔顺响应、基座振动抑制、双臂避碰问题上的有效性。

关键词：双空间机械臂柔性基座阻抗控制振动抑制人工势场

基于机器学习的伯努利夹持器气体流动特性研究

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力学学报 2024年第9期56卷 2565-2578页

作者：王洪悦刘延芳杜德嵩齐乃明哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学苏州研究院江苏苏州215104

电子元器件的非接触输运是实现其全自动化生产的瓶颈之一.伯努利夹持器作为一种非接触式气动夹持装置被广泛应用于工业中物体的抓取、定位和运输,而适用于mm级别半导体器件清洁无损运输的微型伯努利夹持器还鲜有研究.文章采用SST k-ω... 详细信息

电子元器件的非接触输运是实现其全自动化生产的瓶颈之一.伯努利夹持器作为一种非接触式气动夹持装置被广泛应用于工业中物体的抓取、定位和运输,而适用于mm级别半导体器件清洁无损运输的微型伯努利夹持器还鲜有研究.文章采用SST k-ω并结合层流/湍流转捩γ模型,探讨了夹持间隙、喷嘴直径、夹持器尺寸以及供气压力对吸持力和气体消耗率的影响,并分析了其内部的气体流动特性变化;以数值模拟获得的数百个数据作为数据集,利用机器学习方法建立6个夹持器性能预测模型,并结合相应的智能算法对机器学习模型的超参数进行调优,进行特征相关性分析,并比较了各机器学习模型的预测效果.结果表明,吸持力受多因素综合影响:其随供气压力、夹持器尺寸的增大而增大,随夹持间隙及喷嘴直径的增大先增大后减小;气体消耗率随供气压力、夹持间隙以及喷嘴直径的增大而增大.最佳的机器学习模型对吸持力和气体消耗率的预测准确率评价指标R^(2)(越接近1越准确)分别在0.95和0.97左右,预测了不同夹持器尺寸下的最大吸持力及所对应的夹持器参数,与数值结果进行比较其误差小于5%,具有良好的预测能力.此外发现,为保证夹持器低G-F因子工作(产生单位吸持力所需的气体消耗率g/s·N)其供气压力和夹持间隙应分别控制在3~5 bar和0.045~0.08 mm之间,模型可用于多参数影响下的伯努利夹持器吸持力和气体消耗率的预测.结果可为微型伯努利夹持器设计及结构参数优化提供参考.

关键词：伯努利夹持器机器学习层流/湍流转捩吸持力气体消耗率

考虑量化和通信受限的有限时间确定学习控制及其应用

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控制理论与应用 2024年第4期41卷 649-657页

作者：王冠夏红伟哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001

本文针对一类含有量化输入和外部扰动的严格反馈非线性系统,提出了一种考虑量化和通信受限的有限时间确定学习控制方法.该方法包含离线学习训练和在线触发控制两个阶段.首先,在离线学习训练阶段采用神经网络对系统中的未知非线性函数进... 详细信息

本文针对一类含有量化输入和外部扰动的严格反馈非线性系统,提出了一种考虑量化和通信受限的有限时间确定学习控制方法.该方法包含离线学习训练和在线触发控制两个阶段.首先,在离线学习训练阶段采用神经网络对系统中的未知非线性函数进行逼近,引入指令滤波反步技术克服“计算爆炸”的问题,并在控制过程中实现系统未知动态的知识获取和存储.随后,利用所获取的经验知识,设计了基于确定学习机制的在线触发控制器.应用李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统实际有限时间稳定,跟踪误差在有限时间内收敛到原点的邻域内,并能够排除采样中的芝诺现象.最后,通过飞行器仿真验证了所提方案的有效性.

关键词：确定学习量化控制神经网络有限时间收敛事件触发