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智能交通系统中具有隐私保护性的属性基可搜索加密方案

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电子与信息学报 2024年第7期46卷 3036-3045页

作者：牛淑芬戈鹏董润园刘琦刘维西北师范大学计算机科学与工程学院兰州730070

针对智能交通系统(ITS)中车载用户出行信息容易被非法盗用、交通系统云端服务器存储的交通数据被恶意用户非法滥用等问题,该文提出一种新的属性基可搜索加密(ABSE)方案,该方案具有隐私保护、密钥聚合和轻量计算等功能。该方案在密钥生... 详细信息

针对智能交通系统(ITS)中车载用户出行信息容易被非法盗用、交通系统云端服务器存储的交通数据被恶意用户非法滥用等问题,该文提出一种新的属性基可搜索加密(ABSE)方案,该方案具有隐私保护、密钥聚合和轻量计算等功能。该方案在密钥生成阶段、访问控制阶段和部分解密阶段实现了全隐私保护;将搜索关键字嵌入到访问结构中,在实现部分策略隐藏的同时保证了关键字安全;通过密钥聚合技术,将所有满足搜索条件和访问策略的文件标识聚合成一个聚合密钥,减轻用户的密钥存储负担,保障文件密钥安全的同时进一步保障了数据安全。安全性分析表明,该方案具有隐藏访问结构安全、关键字密文不可区分安全和陷门不可区分安全。理论分析和数值模拟显示所提方案在通信和计算方面的开销是高效且实用的。

关键词：智能交通系统隐私保护属性基可搜索加密密钥聚合策略隐藏

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基于FPGA误差可控的浮点运算加速器研究

计算机工程 2024年第5期50卷 291-297页

作者：关明晓刘嘉堃张鸿锐何安平兰州大学信息科学与工程学院甘肃兰州730000

浮点运算是高性能计算(HPC)领域的基础运算。在大数据与云计算的背景下,高性能计算平台需要处理的数据量与日俱增,而且浮点数的舍入误差在大规模、长时程的运算中会产生累积,因此,在提升浮点运算性能的同时保证计算结果的可靠性非常重... 详细信息

浮点运算是高性能计算(HPC)领域的基础运算。在大数据与云计算的背景下,高性能计算平台需要处理的数据量与日俱增,而且浮点数的舍入误差在大规模、长时程的运算中会产生累积,因此,在提升浮点运算性能的同时保证计算结果的可靠性非常重要。利用现场可编程门阵列(FPGA)可编程、低功耗、灵活性强的特点,针对含复杂单项运算的浮点多项式设计一种浮点运算加速器。基于无误差变换的思想,通过计算得出舍入误差值,将其补偿到浮点数值上,从而实现误差可控。采用异步并行的方式实现运算加速,并通过构建CPU-FPGA平台最大化地利用计算资源,保证计算任务执行的高效性。数据测试结果表明:在不限制对称性下的数值相对论模拟运算中,该加速器在200 MHz的主频下可达到91.85 MFLOPs的峰值性能;与Intel i76700K CPU运行最大线程数的性能相比,该加速器实现了50.54的加速比,并在该条件下获得了平均53.6%的精确结果百分比以及更低的相对误差,表明其具备较高的可靠性。

关键词：现场可编程门阵列浮点运算加速器可控误差异构系统高可靠性

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具有空间-通道重构卷积模块的肺音分类模型

南方医科大学学报 2024年第9期44卷 1720-1728页

作者：叶娜吴辰文蒋佳霖兰州交通大学电子与信息工程学院计算机科学与技术系甘肃兰州730070

目的探究肺音数据的准确识别及分类。方法本文提出了一种结合空间-通道重构卷积(SCConv)模块的卷积网络架构以及双可调Q因子小波变换(DTQWT)与三重Wigner-Ville变换(WVT)结合的肺音特征提取方法,通过自适应地聚焦于重要的通道和空间特征... 详细信息

目的探究肺音数据的准确识别及分类。方法本文提出了一种结合空间-通道重构卷积(SCConv)模块的卷积网络架构以及双可调Q因子小波变换(DTQWT)与三重Wigner-Ville变换(WVT)结合的肺音特征提取方法,通过自适应地聚焦于重要的通道和空间特征,提高模型对肺音关键特征的捕捉能力。基于ICBHI2017数据集,进行正常音、哮鸣音、爆裂音、哮鸣音和爆裂音结合的分类。结果方法在分类的准确率、敏感性、特异性以及F1分数上分别达到85.68%、93.55%、86.79%、90.51%。结论所提方法在ICBHI 2017肺音数据库上取得了优异的性能,特别是在区分正常肺音和异常肺音方面。

关键词：肺音分类卷积神经网络空间-通道重构卷积双可调Q因子小波变换三重Wigner-Ville变换

自适应双坐标系的差分进化算法求解混合变量优化问题

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计算机学报 2024年第9期47卷 2116-2140页

作者：周新宇黄君洪彭虎王晖王峰江西师范大学计算机信息工程学院南昌330022 吉林大学计算机科学与技术学院长春130012 九江学院计算机与大数据科学学院江西九江332005 南昌工程学院信息工程学院南昌330022 武汉大学计算机学院武汉430072

如何设计求解混合变量优化问题(Mixed-variable Optimization Problems,MVOPs)的相关算法,是计算机算法设计与分析领域中的一个重要研究方向.该问题的求解难点在于需同时优化连续型和离散型决策变量,目前进化算法(Evolutionary Algorith... 详细信息

如何设计求解混合变量优化问题(Mixed-variable Optimization Problems,MVOPs)的相关算法,是计算机算法设计与分析领域中的一个重要研究方向.该问题的求解难点在于需同时优化连续型和离散型决策变量,目前进化算法(Evolutionary Algorithms,EAs)是求解该问题的一种有效手段.然而,现有的相关EAs忽略了问题变量之间的相关性,导致算法性能还存在一定不足.为此,本文从变量相关性角度出发,提出了一种自适应双坐标系的差分进化算法来求解MVOPs.首先,利用种群的协方差矩阵信息来构建特征坐标系,实现在特征坐标系下执行算法的相关操作,以松弛连续变量与离散变量之间的相关性;其次,为避免种群多样性丢失,仍保留了原坐标系,并设计了一种自适应策略来应用特征坐标系和原坐标系,以发挥双坐标系的优势;最后,为提高离散变量的优化效果,专门设计了一种基于离散变量相关性的局部搜索策略,以增强算法的整体性能.为验证本文方法性能,在一套包含28个测试函数的通用测试集上进行了大量实验,与5种求解MVOPs的知名EAs进行了对比,结果表明本文方法有更好性能.此外,在一个实际MVOP上,即焊接梁设计问题,本文方法能取得目前已知最好解.本文方法为计算机算法设计和分析领域的相关工作提供了新的思路.

关键词：混合变量差分进化变量相关性特征坐标系双坐标系

基于局部二值模式及其变形的场景分类综合实验设计与实践

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实验室研究与探索 2024年第6期43卷 118-122,152页

作者：陆福相阎石兰州大学信息科学与工程学院兰州730000

以学生为中心,兴趣为导向,解决问题为目标,采取基于问题的教学方法,以基于局部二值模式及其变形特征的场景分类为例,设计与教学大纲紧密结合、有效支撑课程目标的综合实验。在教师的主导下,学生以团队协作方式完成综合实验,串联计算机... 详细信息

以学生为中心,兴趣为导向,解决问题为目标,采取基于问题的教学方法,以基于局部二值模式及其变形特征的场景分类为例,设计与教学大纲紧密结合、有效支撑课程目标的综合实验。在教师的主导下,学生以团队协作方式完成综合实验,串联计算机视觉与图像处理课程的重点知识,训练分析问题、解决问题的能力,切身感受解决问题的过程,提升实践与创业创新能力。

关键词：新工科实验教学局部二值模式场景分类

Multi-GAT:基于多度量衡构建图的故障诊断方法

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控制理论与应用 2024年第5期41卷 931-940页

作者：曹洁陈泽阳王进花兰州理工大学计算机与通信学院甘肃兰州730050 兰州城市学院信息工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学电气工程与信息工程学院甘肃兰州730050

基于图神经网络的故障诊断方法,通常需要根据度量衡确定样本之间的相似性,进而构建图的拓扑结构.然而,根据单一度量衡可能无法准确衡量数据样本之间的相似性,进而导致无法准确表征样本之间的关系.因此,选用不同的度量衡会极大地影响图... 详细信息

基于图神经网络的故障诊断方法,通常需要根据度量衡确定样本之间的相似性,进而构建图的拓扑结构.然而,根据单一度量衡可能无法准确衡量数据样本之间的相似性,进而导致无法准确表征样本之间的关系.因此,选用不同的度量衡会极大地影响图神经网络的诊断性能.为了解决通过单一度量衡无法准确表征数据样本之间相关性的问题,本文提出了一种基于多度量衡构造图的故障诊断模型——Multi-GAT.通过结合3种度量衡的计算结果,从而判断数据样本之间相关性的强弱.本文改进了图注意力网络的评分函数,使其能够依据样本之间相关性的强弱更准确地确定数据样本之间的相似性.在本文基准数据集上的实验表明, Multi-GAT能够提升模型的诊断精度,且拥有较好的稳定性.

关键词：图卷积神经网络故障诊断图注意力机制深度学习

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基于多核心节点的增量式动态社区发现算法

通信学报 2024年第3期45卷 66-80页

作者：陈晶刘志君杨新宇刘洺辛刘苗苗广东海洋大学数学与计算机学院广东湛江524088 燕山大学信息科学与工程学院计算机系河北秦皇岛066004 河北省虚拟技术与系统集成重点实验室河北秦皇岛066004 广东海洋大学电子信息工程学院广东湛江524088 东北石油大学计算机与信息技术学院黑龙江大庆163318

针对动态社区发现算法通常基于社区结构平稳变化的假设,而难以应对演化过程中可能出现的大量社区消亡或涌现等突发事件的问题,提出了一种基于多核心节点的增量式动态社区发现算法MCNIDCD。首先,将核心节点分为扩散型和内聚型,制定4种增... 详细信息

针对动态社区发现算法通常基于社区结构平稳变化的假设,而难以应对演化过程中可能出现的大量社区消亡或涌现等突发事件的问题,提出了一种基于多核心节点的增量式动态社区发现算法MCNIDCD。首先,将核心节点分为扩散型和内聚型,制定4种增量更新策略。其次,通过局部更新调整节点社区归属,并采用增量模块度方法优化社区结构。最后,实现社区合并。在人工和真实网络上对该算法的性能进行了评估,实验结果表明,在对比目前相关动态社区检测算法时,在人工网络仿真环境中,MCNIDCD算法表现出与社区演化规律的高度契合性;在真实网络实验中,MCNIDCD算法在模块度性能指标上平均提升了28%,并且在稳定性方面具有良好的优势,其优势对于研究动态社区演化过程具有重要的意义。

关键词：核心节点增量式网络演化社区发现

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面向缪子成像的计算神经动力学算法

兰州大学学报（自然科学版） 2024年第1期60卷 90-97页

作者：刘梅任永杰金龙刘军涛兰州大学信息科学与工程学院兰州730000 兰州大学核科学与技术学院兰州730000

基于缪子成像中需考虑被测物体密度的双端约束以及噪声对探测数据的影响,提出一种面向缪子成像的计算神经动力学算法,可保证结果处于约束范围内.理论分析结果表明,在无噪声或恒定噪声的情况下,该算法全局收敛于缪子成像的理论解,并能有... 详细信息

基于缪子成像中需考虑被测物体密度的双端约束以及噪声对探测数据的影响,提出一种面向缪子成像的计算神经动力学算法,可保证结果处于约束范围内.理论分析结果表明,在无噪声或恒定噪声的情况下,该算法全局收敛于缪子成像的理论解,并能有效抑制随机噪声.仿真结果表明,该算法在求解缪子成像问题时具有有效性和优越性.

关键词：计算神经动力学算法宇宙射线缪子成像双端约束反演

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基于DPCT的序列比对软件迁移与性能评估

计算机工程与科学 2024年第8期46卷 1372-1380页

作者：李沛桢张洋陈文波兰州大学信息科学与工程学院甘肃兰州730000

利用GASAL2序列比对软件探索CUDA程序迁移到DPC++的过程。迁移过程中利用DPCT工具自动将CUDA API转换至DPC++API。然而,迁移后的代码仍需经过适配和修改才能正确编译和运行。评估DPCT工具从CUDA程序迁移到DPC++程序的有效性,并展示DPC+... 详细信息

利用GASAL2序列比对软件探索CUDA程序迁移到DPC++的过程。迁移过程中利用DPCT工具自动将CUDA API转换至DPC++API。然而,迁移后的代码仍需经过适配和修改才能正确编译和运行。评估DPCT工具从CUDA程序迁移到DPC++程序的有效性,并展示DPC++在不同架构下的高效性。实验证明迁移后的程序保持了原始程序的精确度,且无需代码修改便可在异构设备Intel GPU架构上运行,同时迁移后的基于DPC++的GASAL2异构计算性能可以达到原始基于CUDA GASAL2的计算性能的大约90%~95%,充分展现了DPC++异构编程的可行性,为跨平台异构编程充分利用更广泛的硬件支持提供了有前景的解决方案。

关键词：异构计算 oneAPI 生物信息学序列比对