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基于神经网络的粒子输运问题高效计算方法

物理学报 2024年第7期73卷 114-123页

作者：马锐垚王鑫李树勇珩上官丹骅北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088

蒙特卡罗方法是求解粒子输运问题的有力工具之一,其局限性在于为达到精度要求需模拟大量粒子,计算耗时长,这阻碍了该方法的进一步应用,尤其在需快速响应的情形.本文结合神经网络和若干蒙特卡罗方法基本原理发展了一种计算方法,能够实现... 详细信息

蒙特卡罗方法是求解粒子输运问题的有力工具之一,其局限性在于为达到精度要求需模拟大量粒子,计算耗时长,这阻碍了该方法的进一步应用,尤其在需快速响应的情形.本文结合神经网络和若干蒙特卡罗方法基本原理发展了一种计算方法,能够实现源分布可变,几何、材料和目标计数不变的中子输运问题的快速准确求解.首先,为高效生成用于神经网络训练的数据,利用重要性原理实现在同样模拟次数基础上有效扩充训练数据集容量,在一定程度上克服了使用蒙特卡罗计算获取训练数据耗时长的缺点.进而,基于目标计数是源分布与重要性函数乘积积分的事实,设计了利用神经网络实现快速输运计算的策略.该网络的输入是中子源项,输出是目标计数,在几何、材料和目标计数固定的情况下,该神经网络可重复使用,根据新的源项快速准确得到目标计数.本文所提出方法的原理和框架同样适用于其他种类粒子的同类型输运问题.基于若干基准模型的验证表明,训练得到的神经网络能在不到1 s的时间内得到目标计数,且与蒙特卡罗大样本模拟得到基准结果的平均相对偏差均低于5%.

关键词：蒙特卡罗方法神经网络粒子输运重要性原理

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点探测器敏感性关联抽样计算方法

原子能科学技术 2024年第3期58卷 638-644页

作者：李瑞付元光邓力许海波中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

为避免点探测器敏感性计算中随机统计涨落的影响,研究了在蒙特卡罗关联抽样算法框架下,点探测器敏感性的计算方法。在算法中考虑了输运过程偏倚以及存在次级粒子的情况,给出了输运扰动权乘子与计数扰动权乘子的更新方案。针对点探测器... 详细信息

为避免点探测器敏感性计算中随机统计涨落的影响,研究了在蒙特卡罗关联抽样算法框架下,点探测器敏感性的计算方法。在算法中考虑了输运过程偏倚以及存在次级粒子的情况,给出了输运扰动权乘子与计数扰动权乘子的更新方案。针对点探测器敏感性中次级粒子的模拟特点,引入了单因素扰动系统,并基于粒子扩展属性实现了对单因素扰动系统微扰的模拟,从而避免了对次级粒子历史进行回溯。利用脉冲球形实验装置,测试了散射截面扰动下点探测器的敏感性计算功能,并与微分算符方法的计算结果进行了比较,以验证其计算精度。利用NUREG/CR-6115屏蔽基准题测试了权重技巧下算法的适用性。测试表明,算法与微分算符方法计算精度相当,并适用于屏蔽问题点探测器敏感性模拟。

关键词：点探测器敏感性关联抽样蒙特卡罗

非正则区域上的加权分数阶Sobolev-Poincaré不等式

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数学学报（中文版） 2024年第3期67卷 428-443页

作者：宣一中科院数学与系统科学研究院北京100190 中国科学院大学数学科学学院北京100049

本文研究了非正则区域的加权分数阶Sobolev-Poincaré不等式.这里考虑的权重是到边界距离的某次幂,并且这些区域是所谓的-John区域和β-Hölder区域.我们的主要结果将Hajlasz-Koskela的文[***.,1998,58(2):425-450]结果从经典加权Sobolev... 详细信息

本文研究了非正则区域的加权分数阶Sobolev-Poincaré不等式.这里考虑的权重是到边界距离的某次幂,并且这些区域是所谓的-John区域和β-Hölder区域.我们的主要结果将Hajlasz-Koskela的文[***.,1998,58(2):425-450]结果从经典加权Sobolev-Poincaré不等式推广到它的分数阶对应式,并且将Guo的文[***.,2017,38B(3):839-856]从分数阶Sobolev-Poincaré不等式推广到其加权情形.

关键词： s-John区域 β-Hölder区域分数阶Sobolev-Poincaré不等式容量估计权

HiLog:OpenHarmony的高性能日志系统

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软件学报 2024年第4期35卷 2055-2075页

作者：吴圣垚王枫武延军凌祥屈晟罗天悦吴敬征中国科学院软件研究所智能软件研究中心北京100190 计算机科学国家重点实验室(中国科学院软件研究所) 北京100190

日志是计算机系统中记录事件状态信息的的重要载体,日志系统负责计算机系统的日志生成、收集和输出.OpenHarmony是新兴的、面向全设备、全场景的开源操作系统.在所述工作之前,包括日志系统在内OpenHarmony有许多关键子系统尚未构建,而Op... 详细信息

日志是计算机系统中记录事件状态信息的的重要载体,日志系统负责计算机系统的日志生成、收集和输出.OpenHarmony是新兴的、面向全设备、全场景的开源操作系统.在所述工作之前,包括日志系统在内OpenHarmony有许多关键子系统尚未构建,而OpenHarmony的开源特性使第三方开发者可以为其贡献核心代码.为了解决Open Harmony日志系统缺乏的问题,主要开展如下工作:(1)分析当今主流日志系统的技术架构和优缺点;(2)基于OpenHarmony操作系统的异构设备互联特性设计HiLog日志系统模型规范;(3)设计并实现第1个面向OpenHarmony的日志系统HiLog,并贡献到OpenHarmony主线;(4)对HiLog日志系统的关键指标进行测试和对比试验.实验数据表明,在基础性能方面,HiLog和Log的日志写入阶段吞吐量分别为1500 KB/s和700 KB/s,相比Android日志系统吞吐量提升114%;在日志持久化方面,HiLog可以3.5%的压缩率进行持久化,并且丢包率小于6‰,远低于Log.此外,HiLog还具备数据安全、流量控制等新型实用能力.

关键词：操作系统日志系统开源软件数据安全流量控制

单原子催化剂催化生物质衍生物选择性加氢的研究进展

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石油炼制与化工 2024年第1期55卷 52-61页

作者：王璐琳刘会贞韩布兴北京分子科学国家实验室中科院胶体与界面与热力学实验室中科院分子科学卓越研究教育中心碳中和化学中心中国科学院化学研究所中国科学院北京100190 中国科学院大学

生物质是以碳源形式存在的可再生资源,其平台化合物及衍生物的升级利用可得到能源和精细化工产品。多相催化剂在生物质资源的转化中起到重要作用,其中不乏纳米催化剂和单原子催化剂的参与。由于木质纤维素的含氧量较高,不能直接作为工... 详细信息

生物质是以碳源形式存在的可再生资源,其平台化合物及衍生物的升级利用可得到能源和精细化工产品。多相催化剂在生物质资源的转化中起到重要作用,其中不乏纳米催化剂和单原子催化剂的参与。由于木质纤维素的含氧量较高,不能直接作为工业应用原料,因此需要还原反应来降低其含氧量。加氢反应是降低木质纤维素衍生分子中O C比、提高H C比的重要方法。本研究将综合讨论单原子催化剂在呋喃类、α,β-不饱和醛酮和木质素类平台化合物选择性加氢中的应用。

关键词：单原子催化剂木质纤维素双键选择性加氢

一种面向舰船结构毁伤的大变形流固耦合数值计算方法

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计算力学学报 2024年第2期41卷 335-343页

作者：王杰王景焘黄超伍洋刘娜张磐中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

水下爆炸导致舰船结构毁伤是一个复杂的非线性大变形流固耦合过程,高精度的流固耦合计算是获得高置信模拟结果的关键。基于浸没边界思想,本文提出一种面向大变形壳理论的流固耦合数值方法,可精确刻画流固耦合界面并高效求解流固界面约... 详细信息

水下爆炸导致舰船结构毁伤是一个复杂的非线性大变形流固耦合过程,高精度的流固耦合计算是获得高置信模拟结果的关键。基于浸没边界思想,本文提出一种面向大变形壳理论的流固耦合数值方法,可精确刻画流固耦合界面并高效求解流固界面约束方程。基于该方法,本文提出了完整的适用于水下爆炸舰船结构毁伤的大变形流固耦合数值计算方案,并基于大规模并行编程框架,研发形成适用于舰船结构毁伤的流固耦合大规模并行计算软件。与泰勒平板理论解和水下爆炸结构冲击响应实验数据等进行对比表明,本文方法可有效模拟大变形流固耦合工程问题,具备较高数值求解精度。在此基础上,完成了水下爆炸整船结构毁伤过程大规模数值模拟。该方法可有效应用于舰船毁伤等级评估,应用前景广阔。

关键词：大变形流固耦合浸没边界法舰船结构毁伤并行编程框架

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面向漏洞检测模型的强化学习式对抗攻击方法

软件学报 2024年第8期35卷 3647-3667页

作者：陈思然吴敬征凌祥罗天悦刘镓煜武延军中国科学院软件研究所智能软件研究中心北京100190 中国科学院大学北京100049 计算机科学国家重点实验室(中国科学院软件研究所) 北京100190

基于深度学习的代码漏洞检测模型因其检测效率高和精度准的优势,逐步成为检测软件漏洞的重要方法,并在代码托管平台GitHub的代码审计服务中发挥重要作用.然而,深度神经网络已被证明容易受到对抗攻击的干扰,这导致基于深度学习的漏洞检... 详细信息

基于深度学习的代码漏洞检测模型因其检测效率高和精度准的优势,逐步成为检测软件漏洞的重要方法,并在代码托管平台GitHub的代码审计服务中发挥重要作用.然而,深度神经网络已被证明容易受到对抗攻击的干扰,这导致基于深度学习的漏洞检测模型存在遭受攻击、降低检测准确率的风险.因此,构建针对漏洞检测模型的对抗攻击不仅可以发掘此类模型的安全缺陷,而且有助于评估模型的鲁棒性,进而通过相应的方法提升模型性能.但现有的面向漏洞检测模型的对抗攻击方法依赖于通用的代码转换工具,并未提出针对性的代码扰动操作和决策算法,因此难以生成有效的对抗样本,且对抗样本的合法性依赖于人工检查.针对上述问题,提出了一种面向漏洞检测模型的强化学习式对抗攻击方法.该方法首先设计了一系列语义约束且漏洞保留的代码扰动操作作为扰动集合;其次,将具备漏洞的代码样本作为输入,利用强化学习模型选取具体的扰动操作序列;最后,根据代码样本的语法树节点类型寻找扰动的潜在位置,进行代码转换,从而生成对抗样本.基于SARD和NVD构建了两个实验数据集,共14278个代码样本,并以此训练了4个具备不同特点的漏洞检测模型作为攻击目标.针对每个目标模型,训练了一个强化学习网络进行对抗攻击.结果显示,该攻击方法导致模型的召回率降低了74.34%,攻击成功率达到96.71%,相较基线方法,攻击成功率平均提升了68.76%.实验证明了当前的漏洞检测模型存在被攻击的风险,需要进一步研究提升模型的鲁棒性.

关键词：对抗攻击漏洞检测强化学习代码转换

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从线性校验子分析方法浅析曾肯成先生的密码分析思想

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密码学报（中英文） 2024年第2期11卷 255-262页

作者：冯登国中国科学院软件研究所北京100190

曾肯成先生于1986年洞察到了密码体制中的熵漏现象,后来在此基础上提出著名的线性校验子分析方法.本文全面剖析了线性校验子分析方法的发展历程,由此深刻揭示了曾先生的密码分析思想的精髓.首先,介绍曾先生通过观察Geffe序列生成器的熵... 详细信息

曾肯成先生于1986年洞察到了密码体制中的熵漏现象,后来在此基础上提出著名的线性校验子分析方法.本文全面剖析了线性校验子分析方法的发展历程,由此深刻揭示了曾先生的密码分析思想的精髓.首先,介绍曾先生通过观察Geffe序列生成器的熵漏现象,提出线性校验子分析方法的朴素思想的过程及其蕴含的思想方法;其次,介绍曾先生通过在Geffe序列生成器基础上凝练出的一般问题,提出解决这一问题的一般方法—线性校验子分析方法的过程及其蕴含的思想方法;再次,介绍曾先生通过分析线性校验子分析方法存在的缺陷,进一步完善和改进线性校验子分析方法的过程及其蕴含的思想方法;最后,通过分析从相关分析方法到线性校验子分析方法的进阶之路,阐述了线性校验子分析方法这把利剑的威力.

关键词：序列密码密码分析线性校验子分析方法相关分析方法择多原理

基于谱残差方法的工业互联网时间序列异常检测

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计算机集成制造系统 2024年第8期30卷 2672-2680页

作者：焦子南陈年金涛王建民清华大学软件学院北京100084

谱残差算法是一种针对图像显著性检测的算法,也可用于无监督时间序列的异常检测。从频域变换、平滑算法、去除季节性影响、阈值自适应调节等多个环节研究针对谱残差算法的改进,提出一种基于谱残差算法的多变量时间序列异常检测方法。实... 详细信息

谱残差算法是一种针对图像显著性检测的算法,也可用于无监督时间序列的异常检测。从频域变换、平滑算法、去除季节性影响、阈值自适应调节等多个环节研究针对谱残差算法的改进,提出一种基于谱残差算法的多变量时间序列异常检测方法。实验证明,所提出的改进可以提高异常检测的准确率,去除环境因素造成的季节性影响,且检测异常用时优于已有算法。另外,所提算法可以根据实际需要,自适应调节异常判定阈值。为了适应工业系统常出现的多变量时间序列数据,在谱残差算法的基础上结合用于处理多变量数据的独立成分分析算法,使算法适用于多变量时间序列。实验表明,谱残差算法与独立成分分析结合的算法能够应用于工业系统的异常自动检测,并且可以保证算法所需的准确性和实时性。

关键词：时间序列异常检测谱残差算法无监督算法独立成分分析

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