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面向算力网络的智慧调度综述

自动化学报 2024年第6期50卷 1086-1103页

作者：李逸博李小平王爽蒋嶷川东南大学计算机科学与工程学院南京211189 东南大学计算机网络和信息集成教育部重点实验室南京211189 广东工业大学计算机学院广州510006

分布异构计算资源通过网络连接形成算力网络(Computing power network,CPN),其以“连”和“算”为核心.针对广分布异构性导致可行解空间巨大、强不确定性导致可行解空间易变、高约束复杂性导致可行解孤岛繁多、多目标性导致冲突目标权... 详细信息

分布异构计算资源通过网络连接形成算力网络(Computing power network,CPN),其以“连”和“算”为核心.针对广分布异构性导致可行解空间巨大、强不确定性导致可行解空间易变、高约束复杂性导致可行解孤岛繁多、多目标性导致冲突目标权衡优化难等挑战,提出一个多层次算力网络体系框架,包括参数化结构化业务管理、三阶段(计划、调度、执行)闭环调度模式、多模态资源管理三个功能.提出支持快速、高效、鲁棒的“算法+知识+数据+算力”的算力网络智慧调度框架,形式化分析可行解空间,解析调度策略关键参数,定性分析调度算法性能与效率的内在关系,详细综述调度算法类型,综述算力网络调度研究进展与发展方向.对比已有相关综述研究,展望算力网络调度未来理论和技术的难点与趋势.

关键词：算力网络云计算边缘计算资源调度知识

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基于多通道交叉卷积UCTransNet的双能CT基材料分解方法

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光学学报 2024年第5期44卷 128-142页

作者：吴凡金潼詹郭睿解晶晶刘进张谊坤安徽工程大学计算机与信息学院安徽芜湖241000 计算机网络和信息集成教育部重点实验室(东南大学) 江苏南京210096 东南大学影像科学与技术实验室江苏南京210096

提出一种基于多通道交叉卷积UCTransNet(MC-UCTransNet)的图像域双材料分解方法。该网络以UCTransNet为基础架构,采用通道交叉融合转换器和通道交叉注意模块来提高基材料分解性能,实现双输入双输出的端到端映射。网络中通道交叉融合模... 详细信息

提出一种基于多通道交叉卷积UCTransNet(MC-UCTransNet)的图像域双材料分解方法。该网络以UCTransNet为基础架构,采用通道交叉融合转换器和通道交叉注意模块来提高基材料分解性能,实现双输入双输出的端到端映射。网络中通道交叉融合模块和通道交叉注意模块可更好地捕捉复杂的通道信号相关性,以更充分地进行特征提取与融合,实现基材料生成路径之间的信息交换。为进一步提高模型的拟合性能,网络训练时采用混合损失及Sigmoid函数的归一化方法。实验结果表明,在骨骼基材料及软组织碘基材料分解任务中,所提方法能获得优质的基材料图像,与对比方法相比,其分解后的基材料图像在准确度及噪声伪影抑制上表现更好。

关键词：机器视觉双能计算机断层成像基材料分解多通道交叉卷积注意力噪声抑制

联合多重对抗与通道注意力的高安全性图像隐写

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中国图象图形学报 2024年第2期29卷 355-368页

作者：马宾李坤徐健王春鹏李健张立伟齐鲁工业大学(山东省科学院)网络空间安全学院济南250353 山东省计算机网络重点实验室济南250098 山东财经大学计算机科学与技术学院济南250014 积成电子股份有限公司济南250104

目的现有基于对抗图像的隐写算法大多只能针对一种隐写分析器设计对抗图像,且无法抵御隐写分析残差网络(steganalysis residual network,SRNet)、Zhu-Net等最新基于卷积神经网络隐写分析器的检测。针对这一现状,提出了一种联合多重对... 详细信息

目的现有基于对抗图像的隐写算法大多只能针对一种隐写分析器设计对抗图像,且无法抵御隐写分析残差网络(steganalysis residual network,SRNet)、Zhu-Net等最新基于卷积神经网络隐写分析器的检测。针对这一现状,提出了一种联合多重对抗与通道注意力的高安全性图像隐写方法。方法采用基于U-Net结构的生成对抗网络生成对抗样本图像,利用对抗网络的自学习特性实现多重对抗隐写网络参数迭代优化,并通过针对多种隐写分析算法的对抗训练,生成更适合内容隐写的载体图像。同时,通过在生成器中添加多个轻量级通道注意力模块,自适应调整对抗噪声在原始图像中的分布,提高生成对抗图像的抗隐写分析能力。其次,设计基于多重判别损失和均方误差损失相结合的动态加权组合方案,进一步增强对抗图像质量,并保障网络快速稳定收敛。结果实验在BOSS Base 1.01数据集上与当前主流的4种方法进行比较,在使用原始隐写图像训练后,相比于基于U-Net结构的生成式多重对抗隐写算法等其他4种方法,使得当前性能优异的5种隐写分析器平均判别准确率降低了1.6%;在使用对抗图像和增强隐写图像再训练后,相比其他4种方法,仍使得当前性能优异的5种隐写分析器平均判别准确率降低了6.8%。同时也对对抗图像质量进行分析,基于测试集生成的2 000幅对抗图像的平均峰值信噪比(peak signal-tonoise ratio,PSNR)可达到39.925 1 dB,实验结果表明本文提出的隐写网络极大提升了隐写算法的安全性。结论本文方法在隐写算法安全性领域取得了较优秀的性能,且生成的对抗图像具有很高的视觉质量。

关键词：隐写隐写分析对抗图像通道注意力生成对抗网络(GAN)

基于区块链的跨数据中心匿名可监管身份认证方案

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网络与信息安全学报 2024年第2期10卷 47-58页

作者：徐淑奖张朝阳王连海张淑慧邵蔚齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省计算中心(国家超级计算济南中心)算力互联网与信息安全教育部重点实验室山东济南250014 山东省基础科学研究中心(计算机科学)山东省计算机网络重点实验室山东济南250014

随着大数据和云计算技术的发展,金融机构之间跨机构数据共享交互日益增多。由于隐私泄露事件的频繁发生,数据安全保护面临着严峻的挑战,也对跨数据中心的身份认证等数据安全管理技术提出了更高的要求。传统的中心化身份认证方案在安全... 详细信息

随着大数据和云计算技术的发展,金融机构之间跨机构数据共享交互日益增多。由于隐私泄露事件的频繁发生,数据安全保护面临着严峻的挑战,也对跨数据中心的身份认证等数据安全管理技术提出了更高的要求。传统的中心化身份认证方案在安全性和可扩展性方面存在缺陷,难以满足高频跨中心数据共享的应用需求。区块链具有分布式、难以篡改、可追溯、多方共识等优异特性,为跨数据中心身份认证提供了崭新的思路。在实际应用场景中,不仅要对用户的身份隐私进行保护,还需要对用户的匿名身份进行有效的监管。提出了一种基于区块链的匿名可监管的跨数据中心身份认证方案,不改变各数据中心原有架构,以各数据中心的管理节点为中心建立分布式多中心的联盟链;利用区块链技术,保障身份认证过程的透明性和可信性;采用属性签名保护用户身份隐私,并建立身份映射表追踪用户真实身份,实现用户身份隐私保护和监管兼顾的跨数据中心身份认证。安全性分析和仿真实验结果表明,该方案无须用户再次注册,具有不可伪造性和可追踪等特性,能够抵御重放攻击、拒绝服务攻击、篡改攻击、中间人攻击等网络攻击。

关键词：数据安全区块链身份认证隐私保护身份监管

重新思考工业微小缺陷检测中的掩模降采样和回归损失函数

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计算机辅助设计与图形学学报 2024年

作者：李刚邵瑞李敏万洪林周鸣乐韩德隆山东师范大学物理与电子科学学院山东省计算机网络重点实验室山东省基础科学研究中心(计算机科学) 齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省计算中心(国家超级计算济南中心)算力互联网与信息安全教育部重点实验室

针对PCB在生产过程中会出现短路、漏孔等缺陷，已有的损失函数和降采样算法存在定位不准确等导致缺陷检测收敛缓慢、检测结果不准确的问题，提出了一种基于掩模降采样和微小缺陷交并比损失的一阶段缺陷检测器. 首先，提出基于面积损... 详细信息

针对PCB在生产过程中会出现短路、漏孔等缺陷，已有的损失函数和降采样算法存在定位不准确等导致缺陷检测收敛缓慢、检测结果不准确的问题，提出了一种基于掩模降采样和微小缺陷交并比损失的一阶段缺陷检测器. 首先，提出基于面积损失的微小缺陷交并比损失函数，以进行更精确的微小缺陷回归定位. 其次，提出基于动态掩模的降采样算法，以利于检测器在缩小参数矩阵尺寸过程中自动筛选重要特征、次要特征和噪声特征，提升缺陷检测器的特征提取能力. 实验结果表明，提出的缺陷检测器在北京大学PCB缺陷数据集和Deep PCB数据集上可分别达到98.50%的mAP和99.02%的mAP，优于现有算法; 提出的降采样算法使YOLOv5等检测器的mAP在北京大学PCB数据集中提升了1.6个百分点，提出的损失函数有利于YOLOv3和YOLOv4等检测器提升其在2个数据集上的检测准确率，展现出良好的鲁棒性.

关键词：损失函数设计降采样缺陷检测目标检测

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BSS:一种联盟链存储优化方案

电子学报 2024年第4期52卷 1364-1376页

作者：阎萌杨颖王刚刘晓光南开大学计算机学院天津300350 天津市网络与数据安全技术重点实验室天津300350

针对联盟链系统普遍采用的全副本存储模式导致存储可扩展性及安全性降低的问题,提出一种基于动态弹性区块散布的存储分片方案.在全网划分若干存储组,同一组内节点以协作方式维护固定数量区块链副本,从而在大幅降低存储开销的同时保证存... 详细信息

针对联盟链系统普遍采用的全副本存储模式导致存储可扩展性及安全性降低的问题,提出一种基于动态弹性区块散布的存储分片方案.在全网划分若干存储组,同一组内节点以协作方式维护固定数量区块链副本,从而在大幅降低存储开销的同时保证存储可靠性及数据访问性能.具体地,初始散布机制为每个新区块随机分配固定数量初始副本;根据实时区块访问热度变化,动态复制机制弹性增加热区块副本数量,存储优化机制则将冷区块由副本态切换为编码态.根据模拟实验结果,与使用全副本存储模式相比,具有2节点容错能力的存储分片系统可将节点存储开销降低约71%,同时区块访问性能保持在较为良好的水平.

关键词：联盟链区块链可扩展性分布式存储数据散布存储分片

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考虑随机返工与紧急插单的可抢占设计项目群调度

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计算机集成制造系统 2024年第6期30卷 2044-2055页

作者：王小明朱松平陈庆新毛宁广东工业大学广东省计算机集成制造重点实验室广东广州510006

鉴于多项目并行以及因随机返工和紧急插单而导致的任务抢占特征,使设计项目群调度问题难以求解,而传统随机动态规划方法因维数灾难只能获得小规模问题的最优策略,为构造面向大规模问题的高效近似方法,提出将原随机调度问题近似分解为各... 详细信息

鉴于多项目并行以及因随机返工和紧急插单而导致的任务抢占特征,使设计项目群调度问题难以求解,而传统随机动态规划方法因维数灾难只能获得小规模问题的最优策略,为构造面向大规模问题的高效近似方法,提出将原随机调度问题近似分解为各个状态下的确定性调度子问题,从而获得原问题的次优策略。建立了确定性调度子问题的混合整数规划模型,并提出基于元启发式算法和优先规则的求解方法。基于标准测试集PSPLIB设计了多组计算实验,在不同调度环境下验证了所构建模型和算法的有效性。实验结果表明,元启发式算法不但在单项目平均拖期比目标下较最优规则提升了12%以上,而且具有较高的计算效率,能够满足实际决策需求。

关键词：设计项目随机返工紧急插单可抢占调度次优策略

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基于神经切线核的学件RKME规约

计算机学报 2024年第6期47卷 1232-1243页

作者：谭志豪史浩宇陈梓轩姜远南京大学计算机软件新技术国家重点实验室南京210023

当前机器学习技术已经在大量领域得到广泛应用,然而仍面临许多亟待解决的问题:依赖大量的训练数据和训练技巧、难以适应环境变化、数据隐私/所有权的保护、灾难性遗忘等等.最近,学件范式使得上述问题同时得到系统性地解决成为可能.在该... 详细信息

当前机器学习技术已经在大量领域得到广泛应用,然而仍面临许多亟待解决的问题:依赖大量的训练数据和训练技巧、难以适应环境变化、数据隐私/所有权的保护、灾难性遗忘等等.最近,学件范式使得上述问题同时得到系统性地解决成为可能.在该范式下,用户面临新的机器学习任务时可以通过学件基座系统方便地复用他人的结果,而不必从头开始.学件范式的核心在于规约,规约使得学件基座系统在不接触原始数据的情况下,可以根据用户的需求快速识别出对用户任务有帮助的学件.近期研究均通过缩略核均值嵌入(Reduced Kernel Mean Embedding,RKME)为模型构造规约,并通过构建学件原型系统验证了范式的有效性.在实际中,学件基座系统中往往包含在各种领域任务、数据类型上构建的机器学习模型,而传统的RKME规约面临维度灾难的问题,难以适用于高维数据,例如图像场景.为了拓展RKME规约的适用范围,本文引入神经切线核进行RKME规约构造.为提升方法的高效性,本文进一步通过神经网络高斯过程与随机特征近似,快速为各种模型生成RKME规约.最后,本文在真实数据构建的销量预测、图像分类场景的学件基座系统中进行大量实验验证了所提出方法的有效性和高效性,所提出方法相比于传统RKME规约查搜准确率显著提升近9%,且实验结果表明改进后的规约在图像任务上具有良好的隐私保护性质.代码见:.

关键词：学件学件基座系统规约神经切线核缩略核均值嵌入

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AES-128中S盒变换的量子线路优化

电子科技大学学报 2024年第1期53卷 144-148页

作者：刘建美王洪马智段乾恒费洋扬孟祥栋数学工程与先进计算国家重点实验室郑州450001 河南省网络密码技术重点实验室郑州450001

使用空间资源优化的量子Karatsuba乘法来优化实现AES-128中的8×8 S盒变换,同时引入了衡量时间资源代价和空间资源代价折衷的指标——量子比特数目与T门深度之积。对实现8×8 S盒变换的分析表明,利用空间资源优化的量子Karatsuba乘法的... 详细信息

使用空间资源优化的量子Karatsuba乘法来优化实现AES-128中的8×8 S盒变换,同时引入了衡量时间资源代价和空间资源代价折衷的指标——量子比特数目与T门深度之积。对实现8×8 S盒变换的分析表明,利用空间资源优化的量子Karatsuba乘法的求乘法逆线路具有更优性能,其Toffoli门数目、量子比特数目、量子比特数目与T门深度之积更优。此外,使用加窗量子查表方法,进一步优化了求乘法逆以及实现S盒所需的量子资源。在此基础上,基于Qiskit分析验证了所需的量子资源。

关键词：乘法逆优化实现量子线路 S盒