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安全关键的信息物理系统中时序行为的组合与精化

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计算机研究与发展 2023年第8期60卷 1895-1911页

作者：陈博李曦周学海中国科学技术大学软件学院江苏苏州215123 中国科学技术大学计算机科学与技术学院合肥230051

信息物理系统(cyber physical systems, CPS)通常被应用于安全关键的场景中,需要进行实时监控,并计算反馈信息,实现对外部环境的自动控制与管理.基于模型驱动的开发方法是针对实时的、异构的CPS进行开发的,而模型的可组合性是其中的核... 详细信息

信息物理系统(cyber physical systems, CPS)通常被应用于安全关键的场景中,需要进行实时监控,并计算反馈信息,实现对外部环境的自动控制与管理.基于模型驱动的开发方法是针对实时的、异构的CPS进行开发的,而模型的可组合性是其中的核心关键点.针对时序行为的可组合问题,首先通过时序约束语言(clock constraint specification language, CCSL)建立系统的时序行为需求模型,在此基础上通过迁移系统描述CCSL的时序行为语义,并给出其组合操作方法及可组合性的形式化定义.进一步地,对时序行为进行精化操作,给出从时序行为需求模型到任务执行模型的转换方法.同时,基于L*方法对模型行为进行学习,实现组合验证以缓解状态爆炸问题,并验证精化后模型的可组合性.最后通过仿真实验及主从智能小车实例对精化与验证方法进行评估.相关数据显示,精化与组合验证方法在处理时间和内存使用上具有一定的性能优势.

关键词：信息物理系统时序约束语言组件的可组合性 L*算法时序行为精化

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WebAssembly安全综述

计算机研究与发展 2023年

作者：庄骏杰胡霜华保健汪炀潘志中中国科学技术大学软件学院

WebAssembly是一种新兴的二进制指令集体系结构与代码分发格式，旨在为高级程序语言提供统一且架构无关的编译目标．由于其安全、高效与可移植等先进特性，WebAssembly在Web领域与非Web领域均得到了广泛应用，正在成为最有前景的跨平台... 详细信息

WebAssembly是一种新兴的二进制指令集体系结构与代码分发格式，旨在为高级程序语言提供统一且架构无关的编译目标．由于其安全、高效与可移植等先进特性，WebAssembly在Web领域与非Web领域均得到了广泛应用，正在成为最有前景的跨平台公共语言标准之一．尽管WebAssembly提供了多种先进特性以保证安全性，然而，已有研究表明，WebAssembly仍然存在特有的攻击面从而导致安全问题，这些安全问题直接影响到基于WebAssembly的整个软件系统生态．因此，对WebAssembly安全问题的产生机理、现有解决方案以及亟待解决的科学问题展开系统研究尤为重要．基于WebAssembly安全研究领域已经公开发表的44篇研究论文，对WebAssembly安全的相关研究进行了系统研究、分析、归纳和总结：首先，研究分析了WebAssembly的核心安全特性，并在此基础上首次提出了WebAssembly的4层安全威胁模型，包括高级语言支持、编译工具链、二进制表示和语言虚拟机，并对每一层的安全威胁和攻击面进行了详细讨论；其次，提出了WebAssembly安全研究的分类学，将已有研究划分为安全实证研究、漏洞检测与利用、安全增强、形式语义与程序验证4个热点研究方向，并对这4个方向分别进行了综述、分析和总结；最后，指出了该领域待解决的科学问题，并展望了5个潜在的研究方向．

关键词： WebAssembly 语言安全漏洞检测与利用安全增强形式化验证

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Rust语言安全研究综述

信息安全学报 2023年第6期8卷 64-83页

作者：胡霜华保健欧阳婉容樊淇梁中国科学技术大学软件学院合肥230027

Rust是为了解决系统编程领域的安全性问题,而设计的一门面向系统编程的兼具类型安全、内存安全和并发安全的新型程序设计语言,强调安全性和高性能,已经在操作系统内核、Web浏览器、网络协议栈、数据库和区块链等底层软件系统的构建中得... 详细信息

Rust是为了解决系统编程领域的安全性问题,而设计的一门面向系统编程的兼具类型安全、内存安全和并发安全的新型程序设计语言,强调安全性和高性能,已经在操作系统内核、Web浏览器、网络协议栈、数据库和区块链等底层软件系统的构建中得到了越来越广泛的应用。现有研究表明,尽管Rust的设计目标是保证安全性,但其自身仍然存在许多安全问题。作为一门系统编程语言,Rust的安全性直接影响到基于Rust开发的软件系统的安全性。随着Rust的广泛应用,对Rust语言安全的研究显得尤为重要。Rust语言安全研究正在成为研究热点,并且在近几年已经取得了较大研究进展。本综述基于该研究领域已经公开发表的46篇研究论文,对该领域的相关研究进行了系统整理、分析和总结:首先,研究分析了Rust的核心安全特性,包括函数式编程范式、强多态类型系统、基于所有权模型的自动内存管理、对非安全代码的显式标记和隔离;其次,提出了Rust语言安全研究领域的分类学,将已有研究分为安全实证研究、漏洞检测研究、安全增强研究和形式化验证研究四个热点方向,并分别对这四个方向上的相关研究进行了综述、深入分析和总结,同时分析了四个研究方向的内在联系;最后,指出了该研究领域的待解决的科学问题,并对未来可能的研究方向进行了展望,提出了四个潜在的研究方向,以期为相关领域的研究者提供有价值的参考。

关键词： Rust语言内存安全并发安全漏洞检测与修复

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融合循环划分的张量指令生成优化

计算机科学 2023年第2期50卷 374-383页

作者：梁佳利华保健苏少博中国科学技术大学软件学院合肥230000

张量编译器支持将算子的张量描述和计算调度编译为目标硬件的代码。为加速张量运算,深度学习领域专用处理器被设计为包含特殊指令的专有架构,支持多核并行、多级专用内存架构和张量计算,在硬件之上还有与硬件特性紧密相关的张量指令集... 详细信息

张量编译器支持将算子的张量描述和计算调度编译为目标硬件的代码。为加速张量运算,深度学习领域专用处理器被设计为包含特殊指令的专有架构,支持多核并行、多级专用内存架构和张量计算,在硬件之上还有与硬件特性紧密相关的张量指令集。在这样复杂的架构上,张量指令的使用有着许多约束与限制,并存在以下问题和挑战:首先,因计算任务划分或数据切块等循环分段引入的条件分支增加了模式匹配难度;其次,张量指令有对齐、数据布局等硬件约束。针对上述问题和挑战,提出了一种融合循环划分的张量指令生成优化算法。算法通过划分循环区间,来消除因任务划分或数据切分引入的条件分支;通过补零、等价指令替换和添加额外计算来解决指令和硬件约束;并使用模式匹配的方法生成张量指令。研究并扩展开源深度学习编译器TVM 0.7版本,实现了支持DianNao架构机器学习加速器的张量指令生成的编译器原型系统。为评测算法的有效性,在DianNao架构机器学习加速器硬件平台上,对逐元素二元张量操作算子、原地一元张量操作算子和卷积操作算子3类算子的性能和开发效率进行了测试,实验结果表明3类算子性能平均加速比为125.00%,最大加速比为194.00%,开发效率最高提升了7倍。

关键词：深度学习张量编译器领域专用处理器张量化循环划分

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前言·全面发展的中国科学技术大学物理学院

中国科学：物理学、力学、天文学 2012年第11期42卷 1097-1098页

作者：刘万东中国科学技术大学物理学院

中国科学技术大学物理学院由物理系、近代物理系、光学与光学工程系、天文学系和物理实验教学中心等单位组成.著名物理学家严济慈、赵忠尧、施汝为、吴有训、钱三强、钱临照、彭桓武、马大猷、朱洪元等人曾在各系担任重要职务并执教多... 详细信息

中国科学技术大学物理学院由物理系、近代物理系、光学与光学工程系、天文学系和物理实验教学中心等单位组成.著名物理学家严济慈、赵忠尧、施汝为、吴有训、钱三强、钱临照、彭桓武、马大猷、朱洪元等人曾在各系担任重要职务并执教多年．现任院长为欧阳钟灿院士，执行院长刘万东教授．

关键词：中国科学技术大学物理学院物理实验教学光学工程物理学家欧阳钟灿物理系天文学

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中子辐照诱导钨再结晶的模拟研究

物理学报 2023年第16期72卷 52-61页

作者：张国帅尹超王兆繁陈泽毛世峰叶民友中国科学技术大学核科学技术学院合肥230026

钨作为未来聚变堆偏滤器靶板的候选材料,需要长期服役在高温且受到高能中子辐照的严峻环境,这将导致钨发生中子辐照诱导再结晶,从而提高钨发生沿晶脆断的可能性,威胁偏滤器的运行安全,因此研究中子辐照诱导钨再结晶的物理机制具有重要意... 详细信息

钨作为未来聚变堆偏滤器靶板的候选材料,需要长期服役在高温且受到高能中子辐照的严峻环境,这将导致钨发生中子辐照诱导再结晶,从而提高钨发生沿晶脆断的可能性,威胁偏滤器的运行安全,因此研究中子辐照诱导钨再结晶的物理机制具有重要意义.然而,与最近高通量同位素反应(HFIR)堆高温下中子辐照实验观察到的结果相比,目前考虑辐照增强再结晶驱动力效应的模型低估了中子辐照对再结晶的影响,结果表明仍有其他效应影响再结晶过程.基于此,本文在假设晶界迁移率与自体扩散系数成正比的前提下,引入辐照增强晶界迁移因子(R),建立了新的辐照诱导再结晶动力学模型.模拟结果显示,在综合考虑辐照增强再结晶驱动力和晶界迁移效应后,模型计算出的850℃下达到一半再结晶分数所需要的时间(t_(x=0.5))和HFIR堆中子辐照实验结果相符,这表明辐照增强晶界迁移效应是影响辐照诱导再结晶现象的重要因素之一.另外,模型研究了不同辐照温度下钨的t_(x=0.5).结果表明辐照与未辐照的t_(x=0.5)差别随温度升高而逐渐下降.这是因为随着温度的升高,辐照缺陷复合加剧,辐照缺陷对再结晶驱动力的贡献下降,且热激活扩散系数增大的幅度大于辐照下扩散系数的增大幅度,所以热激活效应会逐渐主导再结晶过程.

关键词：钨中子辐照团簇动力学辐照诱导再结晶

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创新的全日制软件工程硕士培养探索之路

学位与研究生教育 2010年第2期 13-16页

作者：中国科学技术大学软件学院中国科学技术大学研究生院中国科学技术大学软件学院中国科学技术大学研究生院

从培养方案制定、教学过程组织、国际化能力培养和质量保证体系等几个方面,对中国科学技术大学的全日制软件工程硕士培养过程进行了系统的分析和讨论。

关键词：全日制工程硕士研究生教育中国科学技术大学

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差分信息熵的网络时序型隐蔽信道检测

软件学报 2019年第9期30卷 2733-2759页

作者：张宇飞沈瑶杨威肖?汉黄刘生中国科学技术大学苏州研究院中国科学技术大学软件学院中国科学技术大学计算机科学与技术学院

网络隐蔽信道是以合法网络通信信道作为载体建立的一种隐蔽通信技术.相比信息加密,网络隐蔽信道不仅隐藏了传输信息的内容,同时还隐藏了传输信息的行为,因而具有更强的隐蔽性.隐蔽信道技术的出现,使得网络通信中的信息安全和隐私保护受... 详细信息

网络隐蔽信道是以合法网络通信信道作为载体建立的一种隐蔽通信技术.相比信息加密,网络隐蔽信道不仅隐藏了传输信息的内容,同时还隐藏了传输信息的行为,因而具有更强的隐蔽性.隐蔽信道技术的出现,使得网络通信中的信息安全和隐私保护受到了极大的威胁,尤其是间谍和其他不法分子可以利用隐蔽信道绕过系统的安全检查机制,窃取机密信息.因此,研究高效且准确率高的隐蔽信道检测技术势在必行.在分析和总结前人研究成果的基础上,提出了差分信息熵的概念,进而提出了基于差分熵的网络时序型隐蔽信道检测算法.首先给出了差分信息熵的定义和相关特性,然后给出了基于差分信息熵的隐蔽信道检测算法的实现原理,以及算法在具体实现过程中的参数设定,最后设计实验检测算法的性能和效果.实验结果表明,基于差分信息熵的检测算法可以有效检测IPCTC,TRCTC,JitterBug 时序型隐蔽信道.

关键词：时序型隐蔽信道差分信息熵隐蔽信道检测

用于等离子体相干模式自动识别的谱聚类算法实现

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物理学报 2022年第15期71卷 188-195页

作者：赵子博庄革谢锦林渠承明强子薇中国科学技术大学核科学技术学院合肥230026

高约束模式对改善等离子体约束有着重要意义,但目前主要依赖人工进行模式识别,其效率低、成本高,导致核聚变装置中大量的诊断数据没有得到充分分析.为了解决这个问题,本文将机器学习中的谱聚类算法应用到EAST托卡马克装置上的电子回旋... 详细信息

高约束模式对改善等离子体约束有着重要意义,但目前主要依赖人工进行模式识别,其效率低、成本高,导致核聚变装置中大量的诊断数据没有得到充分分析.为了解决这个问题,本文将机器学习中的谱聚类算法应用到EAST托卡马克装置上的电子回旋辐射成像、一维诊断系统电子回旋辐射计、磁探针、软X射线和快辐射等不同诊断系统的数据上,在时域及频域上识别出了锯齿模,验证了谱聚类方法的迁移性及准确性,解决了监督学习在数据处理上迁移性差以及需要依赖大量标签数据的问题.此外,本文实现了特定模式的筛选;最后利用电子回旋辐射成像及磁探针数据发现了一种可能的新模式,为新模式探索提供了一种新思路.

关键词：等离子体诊断谱聚类模式识别相干模式