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生物大分子的量子计算模拟:并行量子计算的初步探索

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科学通报 2024年第15期69卷 1967-1969页

作者：商红慧范逸刘杰杨金龙中国科学技术大学精准智能化学重点实验室合肥230026 中国科学技术大学合肥国家实验室合肥230088

量子计算是一项新兴的变革性的加速计算方法.它利用量子力学原理来进行新颖的计算,使得量子计算机的处理能力随着比特数的增加而呈指数级上升,这为经典计算机所无法解决的难题(比如量子计算化学)提供了有效的解决方案,可以实现对真实量... 详细信息

量子计算是一项新兴的变革性的加速计算方法.它利用量子力学原理来进行新颖的计算,使得量子计算机的处理能力随着比特数的增加而呈指数级上升,这为经典计算机所无法解决的难题(比如量子计算化学)提供了有效的解决方案,可以实现对真实量子体系的直接模拟.

关键词：量子力学原理量子计算量子体系生物大分子直接模拟加速计算变革性比特数

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小倾角对Ω形弯曲热管传热特性的影响

北京航空航天大学学报 2024年第7期50卷 2314-2321页

作者：王卓潘宇晖赵锐年永乐程文龙中国科学技术大学工程科学学院合肥230027

为研究小倾角对Ω形槽道弯曲热管传热特性的影响,搭建了热管传热性能实验台,基于实验对不同小倾角下热管的温度分布、总热阻、当量导热系数和最大输入功率进行分析。结果表明:在相同输入功率下,倾角为0°和倾角为负的热管壁温均匀性优... 详细信息

为研究小倾角对Ω形槽道弯曲热管传热特性的影响,搭建了热管传热性能实验台,基于实验对不同小倾角下热管的温度分布、总热阻、当量导热系数和最大输入功率进行分析。结果表明:在相同输入功率下,倾角为0°和倾角为负的热管壁温均匀性优于倾角为正的热管;倾角为正的热管总热阻最大,倾角为0°和倾角为负的热管总热阻相近;热管倾角为0°时的最大输入功率最高。热管安装和应用中易出现重力倾角偏差,研究结果表明,较小倾角会对Ω形槽道弯曲热管的传热性能造成影响。

关键词：热管传热小倾角热阻当量导热系数最大输入功率

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基于改进积分梯度的黑盒迁移攻击算法

计算机工程与应用 2024年第9期60卷 309-316页

作者：王正来关胜晓中国科学技术大学信息科学技术学院合肥230026

对抗样本可以轻易攻击深度神经网络,影响模型的使用安全。虽然白盒攻击方法有优秀的成功率,但是在黑盒迁移攻击时通常表现出较差的效果。目前最先进的TAIG算法基于积分梯度,可以提升对抗样本的迁移性。但研究发现其积分路径缺失到饱和... 详细信息

对抗样本可以轻易攻击深度神经网络,影响模型的使用安全。虽然白盒攻击方法有优秀的成功率,但是在黑盒迁移攻击时通常表现出较差的效果。目前最先进的TAIG算法基于积分梯度,可以提升对抗样本的迁移性。但研究发现其积分路径缺失到饱和区的有效信息,并且使用不恰当的基线和梯度计算,限制了算法攻击成功率的上限。改进了积分梯度并提出了IIGA攻击算法(improved integrated gradients attack)。改进积分梯度将有限路径扩展为无限路径,融合输入到真实饱和区的梯度累计,可以表征每个分量更准确的重要性;并提出信息熵基线,确保基线相对于模型不含任何信息。IIGA将生成的改进积分梯度进行平滑处理作为攻击的反向优化方向,平滑操作过滤因神经网络在小范围偏导剧烈跳动而产生的大量噪点,使梯度信息集中于视觉特征,并在迭代过程中加入动量信息稳定梯度方向。在ImageNet数据集上进行的大量实验表明IIGA不仅在白盒攻击下优于FGSM、C&W等算法,在黑盒迁移攻击模式下也大大超过了SI-NI、VMI、AOA和TAIG等先进的算法。

关键词：对抗攻击扩展路径信息熵基线迁移攻击

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算法透明度:从理论到实践的探索与反思

科学学研究 2024年第7期42卷 1354-1360页

作者：邓克涛张贵红中国科学技术大学科技哲学系安徽合肥230026

尽管越来越多重要的任务和决策被委托给了算法,但因算法的计算复杂性和不透明性,使得用户无法理解算法的决策过程和结果,导致其难以信任算法,甚至出现了“算法厌恶”的现象。相应地,算法透明度通常被视为可信任人工智能的基础,并在过去... 详细信息

尽管越来越多重要的任务和决策被委托给了算法,但因算法的计算复杂性和不透明性,使得用户无法理解算法的决策过程和结果,导致其难以信任算法,甚至出现了“算法厌恶”的现象。相应地,算法透明度通常被视为可信任人工智能的基础,并在过去几年的学术辩论中获得了相当多的呼吁。然而,在实践层面,算法透明度的实施却存在诸多挑战,并且还可能引发一定的伦理风险。基于此,本研究通过分析算法透明度实践层面的挑战和风险,指出至少可以从披露、审查以及设计这三个维度来化解当前实践层面的困境。

关键词：算法透明度算法伦理算法决策可信任人工智能

DBI-Go:动态插桩定位Go二进制的非法内存引用

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软件学报 2024年第6期35卷 2585-2607页

作者：陈金宝张昱李清伟丁伯尧中国科学技术大学计算机科学与技术学院安徽合肥230026

Go语言,也称Golang,由于其语法简单、原生支持并发、自动内存管理等特性,近年受到很多开发者的欢迎.Go语言期望开发者不必了解变量或对象是分配在栈上还是在堆中,而由Go编译器的逃逸分析来决定分配位置,再由Go垃圾收集器自动回收无用的... 详细信息

Go语言,也称Golang,由于其语法简单、原生支持并发、自动内存管理等特性,近年受到很多开发者的欢迎.Go语言期望开发者不必了解变量或对象是分配在栈上还是在堆中,而由Go编译器的逃逸分析来决定分配位置,再由Go垃圾收集器自动回收无用的堆对象.Go的逃逸分析必须正确决定对象的分配位置以保证内存状态的正确性.然而,目前Go社区中逃逸相关问题频发,潜在导致程序崩溃等致命问题,而目前对该方面的研究缺失.为有效检测编译器生成的代码是否存在可能引起运行时崩溃的非法内存引用,填补研究空白,对Go程序执行进行抽象建模,并提出两条判定写入违例的规则.基于这两条规则,克服Go二进制中高层语义缺失、运行时信息不便获取等挑战,设计一个轻量化的分析工具***-Go采用静态分析加动态二进制插桩的分析方式,基于动态二进制分析框架Pin来实现,可以识别Go二进制中违例的store指令.实验结果表明,DBI-Go可以检测出Go社区中所有已知的逃逸相关Issues;DBI-Go还发现一个目前Go社区未知的问题,该问题已经得到确认.在实际项目上的应用则表明DBI-Go可以帮助开发人员找出逃逸算法的错误.测试结果还表明DBI-Go采取的措施可以有效降低误报率且在93.3%的情况下带来的额外运行时开销小于原先的2倍.同时,DBI-Go无需修改Go的编译运行时,可以适配不同版本的Go,有较高的适用性.

关键词：二进制分析动态二进制插桩静态分析 Go 编译器测试逃逸分析

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合肥光源飞扫控制系统研制

核技术 2024年第2期47卷 31-40页

作者：张天哲孔安博陈凯陈留国刘功发中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥230029

合肥光源实验站现在的扫描实验全部是基于步进扫描模式的。这种步进模式下由于运动机构存在一定的死区时间,实验耗时长,效率低。为了提高实验效率,设计了一种基于硬件触发的飞扫控制系统,可以实现实验过程的快速连续扫描。该飞扫控制系... 详细信息

合肥光源实验站现在的扫描实验全部是基于步进扫描模式的。这种步进模式下由于运动机构存在一定的死区时间,实验耗时长,效率低。为了提高实验效率,设计了一种基于硬件触发的飞扫控制系统,可以实现实验过程的快速连续扫描。该飞扫控制系统包括同步信号采集模块、同步运动控制模块以及软件控制模块,使用EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System)架构实现设备控制,并基于Bluesky完成实验流程控制以及数据采集。随后在合肥光源的软X射线磁性圆二色实验站上进行了飞扫控制系统的部署和测试。测试结果表明,在满足采谱性能指标的前提下,该飞扫控制系统可将单次采谱时间从几十分钟量级降低至分钟量级,显著提高了实验效率和用户体验。

关键词：飞扫 FPGA Bluesky EPICS

城市碳脱钩进程下产业碳排放的集群化发展—考虑城市间碳不平等的网络视角研究

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系统工程理论与实践 2024年

作者：吉骏恺魏玖长中国科学技术大学管理学院中国科学技术大学公共事务学院

城市间经济贸易收益与碳排放代价的不平等现象揭示了各城市碳脱钩进程的内在相互作用，也反映出不同城市产业分工和经济结构的异质性. 但是现有的碳脱钩指标模型未充分考虑城市间碳不平等的影响作用，进而导致了城市碳脱钩进程下各产... 详细信息

城市间经济贸易收益与碳排放代价的不平等现象揭示了各城市碳脱钩进程的内在相互作用，也反映出不同城市产业分工和经济结构的异质性. 但是现有的碳脱钩指标模型未充分考虑城市间碳不平等的影响作用，进而导致了城市碳脱钩进程下各产业碳排放关联特征的变化规律仍未得到有效揭示. 为此，本研究结合投入产出分析框架和复杂网络方法，构建了考虑碳不平等关系的新型碳脱钩指标模型. 本研究进而以2012年、2015年和2017年间中国309座城市为研究对象，实证分析了中国的城市碳脱钩进程下各产业碳排放的集群化发展模式. 研究结果表明，中国的城市间碳不平等关系分布呈现明显的需求侧集中化特征. 近年来，中国主要城市通过碳不平等关系获得的碳脱钩收益不断增加，成为实现其生产活动低碳化的关键因素. 而随着城市的碳脱钩水平提升，其产业部门的碳排放关联特征会呈现出先解耦再耦合的“U”型演变规律. 这项研究有助于增强对跨区域经济环境联系对城市碳脱钩发展影响的理解，可协助处于不同发展阶段的城市管理者制定差异化的政策组合，实现经济发展的稳定和多产业协同减排.

关键词：城市碳脱钩产业碳排放复杂网络投入产出分析碳转移碳不平等

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面向三维多目标追踪的运动补偿优化方法

电子学报 2024年第2期52卷 528-539页

作者：王顺洪张昱沈江楠吉建民张燕咏中国科学技术大学计算机科学与技术学院安徽合肥230027

三维多目标追踪是自动驾驶系统中的关键模块之一,其结果的优劣主要取决于追踪模块中数据关联过程的准确度.现有的追踪方法大多从外观特征或运动特征出发计算两帧之间物体的相似度,而基于运动特征的方法通常根据当前帧和历史帧三维包围... 详细信息

三维多目标追踪是自动驾驶系统中的关键模块之一,其结果的优劣主要取决于追踪模块中数据关联过程的准确度.现有的追踪方法大多从外观特征或运动特征出发计算两帧之间物体的相似度,而基于运动特征的方法通常根据当前帧和历史帧三维包围框之间的交并比(Intersection over Union,IoU)进行关联,然而这种方式在观测点物体自身运动时存在严重缺陷.在观测点物体自身进行运动时,观测到的两帧数据将处于不同的局部坐标系,导致无法使用运动模型准确预测已追踪物体在下一帧中的位置.本文针对上述问题,通过引入观测点自身的惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)或全球定位系统(Global Positioning System,GPS)数据,在一帧数据到达之后计算当前帧局部坐标系与上一帧局部坐标系之间的旋转和平移关系,并对已追踪的物体状态按得到的坐标变换关系进行运动补偿,使其抵消因观测点自身运动造成的偏移量.这种运动补偿增强了追踪模块的数据关联环节,提高追踪时三维包围框的关联成功率,降低误关联数量,改善三维多目标追踪的精度.在相关追踪框架及KITTI数据集上的原型验证表明,所提的运动补偿优化方法实现了1%左右的精度提升.

关键词：自动驾驶运动补偿三维多目标追踪运动特征全球定位系统惯性测量单元

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DNN在位级可组合架构上的数据流优化方法

计算机工程与应用 2024年第18期60卷 147-157页

作者：高汉源宫磊王腾中国科学技术大学大数据学院合肥230026 中国科学技术大学苏州高等研究院江苏苏州215123 中国科学技术大学计算机科学与技术学院合肥230026

位级可组合架构用于支持有多种数据位宽类型的神经网络计算。其硬件结构有较多变体,面对不同神经网络模型需额外设计程序调度。过程耗时,阻碍软硬件的快速迭代和部署,效果难以评估。相关的数据流建模工作缺乏位级计算描述和自动化方法... 详细信息

位级可组合架构用于支持有多种数据位宽类型的神经网络计算。其硬件结构有较多变体,面对不同神经网络模型需额外设计程序调度。过程耗时,阻碍软硬件的快速迭代和部署,效果难以评估。相关的数据流建模工作缺乏位级计算描述和自动化方法。提出了基于数据流建模的自适应位级可组合架构上的数据调度优化方法解决上述问题。引入位级数据流建模,以多种循环原语和张量-索引关系矩阵,描述位级可组合硬件结构的特征和应用的数据调度过程。从建模表达中提取数据访问信息,统计数据复用情况,进行快速评估。构建了设计空间探索框架,针对不同应用和硬件设计约束自适应优化数据调度过程。利用索引匹配方法和循环变换方法进行设计采样,添加贪心规则进行剪枝,以提高探索效率。在多个应用程序和多种硬件结构约束下进行实验。结果表明对比先进的手动设计的加速器和数据调度,获得了更好的性能表现。

关键词：神经网络加速器可变位宽数据流设计空间探索