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全同态加密技术的研究现状及发展路线综述

电子与信息学报 2024年第5期46卷 1774-1789页

作者：戴怡然张江向斌武邓燚中国科学院信息工程研究所信息安全国家重点实验室北京100093 密码科学技术全国重点实验室北京100878 中国科学院大学网络空间安全学院北京100049

随着物联网、云计算、人工智能的应用与普及,数据安全与隐私保护成为人们关注的焦点。全同态加密,作为隐私安全问题的有效解决办法,允许对加密数据执行任意同态计算,是一种强大的加密工具,具有广泛的潜在应用。该文总结了自2009年以来... 详细信息

随着物联网、云计算、人工智能的应用与普及,数据安全与隐私保护成为人们关注的焦点。全同态加密,作为隐私安全问题的有效解决办法,允许对加密数据执行任意同态计算,是一种强大的加密工具,具有广泛的潜在应用。该文总结了自2009年以来提出全同态加密方案,并根据方案的核心技术划分成4条技术路线,分析讨论了各类方案的关键构造,算法优化进程和未来发展方向。首先,全面介绍了全同态加密相关的数学原理,涵盖了全同态加密方案的基础假设和安全特性。随后,按照4条全同态加密方案的技术路线,归纳了加密方案的结构通式,总结了自举算法的核心步骤,讨论了最新研究进展,并在此基础上综合分析比较了各类方案的存储效率及运算速度。最后,展示了同态算法库对每条技术路线下加密方案的应用实现情况,分析了在当前时代背景下全同态加密方案的机遇与挑战,并对未来的研究前景做出了展望。

关键词：全同态加密自举 BGV GSW CKKS

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基于非对称幅度插值的二维来波方位估计

系统工程与电子技术 2024年第1期46卷 10-21页

作者：陈筱月马晓川李璇中国科学院声学研究所水下航行器信息技术重点实验室北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049

幅度插值方位估计法通过对少数几个波束采样插值得到来波方位,避免了密集的方位搜索,在工程中有广泛的应用。目前该方法大多基于一维,且使用对称函数进行插值,估计误差较高。本文通过解耦的方式将该方法由一维推广至二维任意阵,并考虑... 详细信息

幅度插值方位估计法通过对少数几个波束采样插值得到来波方位,避免了密集的方位搜索,在工程中有广泛的应用。目前该方法大多基于一维,且使用对称函数进行插值,估计误差较高。本文通过解耦的方式将该方法由一维推广至二维任意阵,并考虑真实方位谱在偏离0°后左右波束不对称的情况,利用左右波束斜率比作为求解条件,使用非对称函数进行幅度插值。进一步,针对二维非对称插值中出现的角度失配问题,提出了迭代插值的解决方法。最后仿真分析了插值方法、迭代插值以及信噪比对插值精度的影响,所提出方法的插值精度优于传统对称插值方法;且通过千岛湖实验数据验证,所提方法以10°间隔插值得到的估计精度可以比拟常规波束形成以0.01°进行密集扫描的估计精度。所提方法能够在满足一些工程应用中对实时性要求的同时达到较高的方位估计精度。

关键词：来波方位估计二维非对称插值斜率比角度失配迭代插值

面向卫星遥感图像场景重建的神经辐射场方法综述

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 1582-1590页

作者：周鑫王洋孙显林道玉刘俊义付琨中国科学院空天信息创新研究院北京100190 中国科学院网络信息体系技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100190

随着高分辨率卫星遥感图像成为认知地理空间不可或缺的重要手段,卫星遥感图像在城市建图、生态监测和导航等领域发挥着日益重要的作用,利用卫星遥感图像进行地球表面大规模3维重建成为了计算机视觉和摄影测量领域的研究热点。神经辐射场... 详细信息

随着高分辨率卫星遥感图像成为认知地理空间不可或缺的重要手段,卫星遥感图像在城市建图、生态监测和导航等领域发挥着日益重要的作用,利用卫星遥感图像进行地球表面大规模3维重建成为了计算机视觉和摄影测量领域的研究热点。神经辐射场(NeRF)利用可微渲染学习场景的隐式表示,在复杂场景新视图合成任务中实现了逼真的视觉效果,并在3维场景重建和渲染领域获得了极大的关注。近期的研究主要集中在利用神经辐射场技术,从卫星遥感图像中提取场景表示及其重建。面向卫星遥感图像的神经辐射场方法主要集中在光线空间优化、场景表示优化以及模型高效训练3方面。该文全面归纳了神经辐射场技术在卫星遥感应用中的最新进展。首先介绍神经辐射场技术的基本概念及相关数据集。然后提出一个面向卫星遥感图像的神经辐射场方法分类框架,用于系统性地回顾和整理该技术在卫星遥感领域的研究进展。接着详述了神经辐射场技术在实际卫星遥感场景应用中的相关成果。最后,基于当前研究所面临的问题和挑战进行分析和讨论,同时对未来的发展趋势和研究方向进行了展望。

关键词：神经辐射场卫星遥感图像神经渲染隐式表示

分布采样对齐的遥感半监督要素提取框架及轻量化方法

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 2187-2197页

作者：金极栋卢宛萱孙显吴一戎中国科学院空天信息创新研究院北京100094 中国科学院网络信息体系技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京101408 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京101408

近年来,利用无标签数据辅助少量标签数据进行训练的遥感半监督要素提取任务被广泛研究,大多数工作采用自训练或一致性正则方法提高要素提取性能,但仍存在数据类别分布不均衡导致的不同类别准确率差异大的问题。该文提出分布采样对齐的... 详细信息

近年来,利用无标签数据辅助少量标签数据进行训练的遥感半监督要素提取任务被广泛研究,大多数工作采用自训练或一致性正则方法提高要素提取性能,但仍存在数据类别分布不均衡导致的不同类别准确率差异大的问题。该文提出分布采样对齐的遥感半监督要素提取框架(FIDAS),通过获取的历史数据类别分布,在调整不同类别的训练难度的同时引导模型学习数据真实分布。具体来说,利用历史数据分布信息对各类别进行采样,增加难例类别通过阈值的概率,使模型接触到更多难例类别的特征信息。其次设计分布对齐损失,提升模型学习到的类别分布与真实数据类别分布之间的对齐程度,提高模型鲁棒性。此外,为了降低引入的Transformer模型计算量,提出图像特征块自适应聚合网络,对冗余的输入图像特征进行聚合,提升模型训练速度。该方法通过遥感要素提取数据集Potsdam上的实验,在1/32的半监督数据比例设置下,该方法相较于国际领先方法取得了4.64%的平均交并比(mIoU)提升,并在基本保持要素提取精度的同时,训练时间缩短约30%,验证了该文方法在遥感半监督要素提取任务中的高效性和性能优势。

关键词：半监督学习遥感图像密集要素提取分布对齐采样轻量化

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磁畴壁拓扑结构研究进展

物理学报 2024年第1期73卷 57-68页

作者：张颖李卓霖沈保根中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室北京100190

拓扑磁性斯格明子作为信息载体单元具备高可靠性、高集成度、低能耗等优势,有望提高数据读写精度、降低功耗,从而研发新型拓扑自旋电子学材料与原理型器件,为信息技术、5G通信和大数据等的高速发展提供材料与技术支持.但磁性斯格明子同... 详细信息

拓扑磁性斯格明子作为信息载体单元具备高可靠性、高集成度、低能耗等优势,有望提高数据读写精度、降低功耗,从而研发新型拓扑自旋电子学材料与原理型器件,为信息技术、5G通信和大数据等的高速发展提供材料与技术支持.但磁性斯格明子同时存在需要磁场稳定以及电流驱动下斯格明子霍尔效应引起偏转等缺点,严重阻碍了其在实际器件中的应用,因此探索新型拓扑磁畴结构和适宜应用的材料体系成为研究的关键.本文将重点介绍自2013年理论预言磁畴壁斯格明子以来,利用高分辨率洛伦兹透射电子显微镜原位实空间发现并研究磁畴壁拓扑麦纫和磁畴壁斯格明子的实验工作.首次在范德瓦耳斯Fe_(5–x)GeTe_(2)二维磁性材料中发现温度诱发的180°磁畴壁转变为拓扑麦韧链,研究了磁畴壁麦纫态在外界电场、磁场作用下的集体运动行为,揭示了基于自旋重取向、磁畴壁限域效应以及弱相互作用下生成磁畴壁拓扑态的机制.在该机制指导下,设计制备了具有自旋重取向的GdFeCo非晶亚铁磁薄膜,不仅获得了磁畴壁麦纫,验证了生成机制的普适性,还成功实现了畴壁麦韧对到畴壁斯格明子的可逆拓扑转变,开辟了基于磁畴壁等内禀限域效应开展拓扑磁性物态探索和研究的新方向.

关键词：磁畴壁麦纫磁畴壁斯格明子自旋重取向洛伦兹透射电子显微镜二维磁性材料

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基于虚拟纤维的各向异性超弹性材料本构模型设计

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计算机辅助设计与图形学学报 2024年第4期36卷 533-542页

作者：卢子璇何浩吴笛刘学慧中国科学院软件研究所计算机科学国家重点实验室北京100190 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100190 中国科学院软件研究所人机交互技术与智能信息处理实验室北京100190 中国科学院力学研究所微重力重点实验室北京100190

为了拓展图形学弹性体模拟中的各向异性超弹性虚拟材料种类,建立了基于虚拟纤维的本构模型.首先从能量可加性出发,将超弹性体应变能量密度函数分解为轴向、剪切、体积分量的纤维加和形式,然后建立单根纤维的轴向应变、剪切应变、体积应... 详细信息

为了拓展图形学弹性体模拟中的各向异性超弹性虚拟材料种类,建立了基于虚拟纤维的本构模型.首先从能量可加性出发,将超弹性体应变能量密度函数分解为轴向、剪切、体积分量的纤维加和形式,然后建立单根纤维的轴向应变、剪切应变、体积应变的应变度量,最后推导出各分量的应力表示.仿真实验使用基于四面体的非线性有限元法(finite element method,FEM),半隐式时间积分进行解算,并采用CPU串行算法,测试了不同场景下非线性能量函数以及纤维权重组合对虚拟纤维材料刚度、泊松效应、轴向特性的影响.结果表明,虚拟纤维本构模型具有大变形稳定性,材料参数设置可良好地展现上述物理特性,相比现有的横观各向同性模型具有更丰富的可调节能力.

关键词：各向异性材料有限元物理动画虚拟纤维

MOCVD生长的中红外高功率量子级联激光器

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发光学报 2024年第5期45卷 794-799页

作者：杨鹏昌李曼孙永强程凤敏翟慎强刘峰奇张锦川中国科学院半导体研究所固态光电信息重点实验室北京100083 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049 电磁空间安全全国重点实验室天津300308

量子级联激光器(QCL)是中远红外波段的优质光源,具有体积小、重量轻、电光转化效率高等诸多优势,在传感、通信和国防等领域有重要的应用前景。金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术作为更高效的外延方式,应发展适用于QCL的MOCVD外延生长... 详细信息

量子级联激光器(QCL)是中远红外波段的优质光源,具有体积小、重量轻、电光转化效率高等诸多优势,在传感、通信和国防等领域有重要的应用前景。金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术作为更高效的外延方式,应发展适用于QCL的MOCVD外延生长技术以满足快速增长的市场需求。本文报道了全结构由MOCVD技术外延的QCL,通过将传统的“双声子共振”有源区结构修订为“单声子共振结合连续态抽取”结构,减少了电子的热逃逸,改善了器件的温度特性。针对该结构,进一步改变了有源区的掺杂浓度,并对比了不同掺杂浓度对器件性能的影响。腔长8 mm、平均脊宽约6.7μm的较高掺杂有源区器件在20℃下连续输出功率达3.43 W,中心波长约4.6μm,电光转化效率达13.1%;8 mm腔长的较低掺杂有源区器件在20℃下连续输出功率达2.73 W,中心波长约4.5μm,阈值电流仅0.56 A,峰值电光转化效率达15.6%。器件的输出功率和电光转化效率较之前文献报道的MOCVD制备的QCL有明显提高。该结果表明,MOCVD完全具备生长高功率QCL的能力,这对推动QCL的技术进步具有重要意义。

关键词：量子级联激光器中红外高功率金属有机物化学气相沉积

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隐私保护密文检索技术研究进展

电子与信息学报 2024年第5期46卷 1546-1569页

作者：迟佳琳冯登国张敏姜皞昊吴阿新孙天齐中国科学院软件研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 密码科学技术全国重点实验室北京100878

密文检索技术旨在提供密态数据查询服务,提高密文数据的可用性。但目前大多数机制仍存在不同程度的额外信息泄露,容易被攻击者捕获用于恢复明文信息与查询条件。如何强化密文检索中的隐私保护特性,实现信息泄露最小化已成为研究者关注... 详细信息

密文检索技术旨在提供密态数据查询服务,提高密文数据的可用性。但目前大多数机制仍存在不同程度的额外信息泄露,容易被攻击者捕获用于恢复明文信息与查询条件。如何强化密文检索中的隐私保护特性,实现信息泄露最小化已成为研究者关注的重点目标。近年来,随着硬件芯片技术与新型密码技术的快速发展,隐私保护密文检索研究方面涌现出了一批新成果,该文主要围绕多样化密文检索、基于可信执行环境的密文检索、隐匿信息检索等研究热点展开阐述,并总结了未来发展趋势。

关键词：密文检索可信执行环境隐匿信息检索

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一种大孔径静态干涉高光谱成像数据压缩方法

光子学报 2024年第6期53卷 226-239页

作者：汪巍冯向朋张耿刘学斌李思远中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术重点实验室西安710119 中国科学院大学北京100049 陕西省光学遥感与智能信息处理重点实验室西安710119

大孔径静态干涉成像遥感数据的数据量较大,需要寻找一种合适的方法对其压缩。从大孔径静态干涉成像机理出发,分析了干涉数据的空间和干涉维冗余性,并基于现有成熟混合压缩编码方法,提出了基于相似干涉曲线与不同光程差之间冗余去除的算... 详细信息

大孔径静态干涉成像遥感数据的数据量较大,需要寻找一种合适的方法对其压缩。从大孔径静态干涉成像机理出发,分析了干涉数据的空间和干涉维冗余性,并基于现有成熟混合压缩编码方法,提出了基于相似干涉曲线与不同光程差之间冗余去除的算法,对冗余数据进行去除预处理。对干涉数据进行基于曲线表的干涉曲线编码表示,对不同光程差之间的图像进行相关性预测,减少了大孔径静态干涉成像遥感图像的量化深度并降低了图像的信息熵,再结合JPEG2000算法进行无损或有损压缩。实验结果表明,对于大孔径静态干涉成像数据,该算法可实现压缩比为3.1倍的无损压缩,有损压缩的率失真曲线也优于其他对比算法,其复原图像反演出的光谱曲线的光谱角和相对二次误差均优于其他对比算法处理的数据,有效保护了光谱信息。

关键词：大孔径静态干涉成像图像压缩信息冗余干涉光谱