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面向SIMD指令集的SM4算法比特切片优化

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计算机研究与发展 2024年第8期61卷 2097-2109页

作者：王闯丁滟黄辰林宋连涛国防科技大学计算机学院长沙410073

SM4算法是中国自主设计的商用分组密码算法,其加解密计算性能成为影响信息系统数据机密性保障的重要因素之一.现有SM4算法优化主要面向硬件设计和软件查表等方向展开研究,分别存在依赖特定硬件环境、效率低下且易遭受侧信道攻击等问题.... 详细信息

SM4算法是中国自主设计的商用分组密码算法,其加解密计算性能成为影响信息系统数据机密性保障的重要因素之一.现有SM4算法优化主要面向硬件设计和软件查表等方向展开研究,分别存在依赖特定硬件环境、效率低下且易遭受侧信道攻击等问题.比特切片技术通过对输入数据重组实现了并行化高效分组密码处理,可以抵御针对缓存的侧信道攻击.然而现有切片分组密码研究对硬件平台相关性强、处理器架构支持单一,并且并行化处理流水启动较慢,面向小规模数据的加解密操作难以充分发挥单指令多数据(single instruction multiple data,SIMD)等先进指令集的优势.针对上述问题,首先提出了一种跨平台的通用切片分组密码算法模型,支持面向不同的处理器指令字长提供一致化的通用数据切片方法.在此基础上,提出了一种面向SIMD指令集的细粒度切片并行处理SM4优化算法,通过细粒度明文切片重组与线性处理优化有效缩短算法启动时间.实验结果表明,相比通用SM4算法,优化的SM4比特切片算法加密速率最高可达438.0 MBps,加密每字节所需的时钟周期最快高达7.0 CPB(cycle/B),加密性能平均提升80.4%~430.3%.

关键词： SM4算法性能优化比特切片侧信道攻击 SIMD指令集

多GPU系统非一致存储访问优化:研究进展与展望

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电子学报 2024年第5期52卷 1783-1800页

作者：李晨刘畅葛一漩郭阳国防科技大学计算机学院湖南长沙410073

随着晶体管缩小速度的减缓,单GPU(Graphics Processing Units)的性能提升已经变得越来越具有挑战性,因此,多GPU系统成为了提高GPU系统性能的主要手段.然而,由于片外物理设计的制约,多GPU系统中处理器间的带宽不均衡导致了非一致存储访问... 详细信息

随着晶体管缩小速度的减缓,单GPU(Graphics Processing Units)的性能提升已经变得越来越具有挑战性,因此,多GPU系统成为了提高GPU系统性能的主要手段.然而,由于片外物理设计的制约,多GPU系统中处理器间的带宽不均衡导致了非一致存储访问(Non-Uniform Memory Access,NUMA)问题,严重影响多GPU系统的性能.为了减少非一致存储访问所导致的性能损失,本文首先分析了非一致存储访问出现的原因,并对现有的非一致存储访问解决方案进行了对比.针对不同维度的非一致存储访问,本文从减少远程访问流量和提升远程访问性能两个方向出发,对非一致存储访问的优化方案进行了总结.最后,结合这些方案的优缺点,提出了未来多GPU系统非一致存储访问优化的发展方向.

关键词：多GPU系统非一致存储访问 GPU访存

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软件运行时配置研究综述

软件学报 2024年第1期35卷 63-86页

作者：周书林李姗姗董威王戟廖湘科国防科技大学计算机学院湖南长沙410073

运行时配置为用户使用软件提供了灵活性和可定制性,但其巨大的规模和复杂的机制也带来了巨大的挑战.大量学者和研究机构针对软件运行时配置展开了研究,以提升软件系统在复杂外部环境中的可用性和适应性.建立运行时配置研究分析框架,从... 详细信息

运行时配置为用户使用软件提供了灵活性和可定制性,但其巨大的规模和复杂的机制也带来了巨大的挑战.大量学者和研究机构针对软件运行时配置展开了研究,以提升软件系统在复杂外部环境中的可用性和适应性.建立运行时配置研究分析框架,从配置分析与理解、配置缺陷检测与故障诊断、配置应用3个阶段对现有研究工作进行归类和分析,总结归纳现有研究的不足和面临的挑战,并对未来的研究趋势进行展望,对下一步研究具有一定的指导意义.

关键词：运行时配置配置理解配置缺陷检测配置故障诊断配置应用

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时间敏感网络延时组成的精确分析与测量方法

国防科技大学学报 2024年第5期46卷 189-199页

作者：付文文全巍姜旭艳孙寅涵孙志刚国防科技大学计算机学院湖南长沙410073

在依据时间敏感网络(time-sensitive networking, TSN)标准估算相邻节点之间的最大传输延迟Δt时,将不可避免地引入额外的无效等待时间,这种等待时间被称为“泡沫延时”。分析了泡沫延时对增加端到端延时和降低规划成功率的负面影响,并... 详细信息

在依据时间敏感网络(time-sensitive networking, TSN)标准估算相邻节点之间的最大传输延迟Δt时,将不可避免地引入额外的无效等待时间,这种等待时间被称为“泡沫延时”。分析了泡沫延时对增加端到端延时和降低规划成功率的负面影响,并通过细粒度地分析Δt的延时组成,首次提出Δt的精确测量方法。基于精确的Δt,消除了TSN规划时产生的泡沫延时。基于两款定制的TSN交换设备搭建了真实的测试环境,测试结果显示,泡沫延时至少占端到端延时的26.4%,并且消除泡沫延时后规划成功率提升了8.9%~39.1%。

关键词：时间敏感网络端到端延时规划成功率延时参数测量泡沫延时

基于深度金字塔卷积神经网络的ChatGPT生成文本检测方法

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数据分析与知识发现 2024年第7期8卷 14-22页

作者：范志武姚金良杭州电子科技大学计算机学院杭州310018

【目的】为了防止ChatGPT被滥用,本文研究了一种中文情景下的ChatGPT生成文本(AI生成文本)检测方法。【方法】采用Prompt提示的方式,构建三个不同种类的中文数据集。在这三个数据集上进行模型训练和测试,并从模型类型、文本类型和文本... 详细信息

【目的】为了防止ChatGPT被滥用,本文研究了一种中文情景下的ChatGPT生成文本(AI生成文本)检测方法。【方法】采用Prompt提示的方式,构建三个不同种类的中文数据集。在这三个数据集上进行模型训练和测试,并从模型类型、文本类型和文本长度等维度,找到一种最优的AI生成文本检测方法。【结果】首先,通过多种方法对比,基于深度金字塔卷积神经网络的文本分类方法在测试集上准确率达到0.9655,优于其他方法;其次,经过测试,DPCNN模型具备良好的跨类别能力;最后,不同的文本长度对于模型的准确率具有直接影响。【局限】以Prompt提示方式生成的中文数据集具有类别上的局限性,本文只构建了三种类别的数据集,并在此数据集上进行模型训练,然而现实中的文本类型是多样的。【结论】本文提出一种中文情景下的AI生成文本检测方法,其准确率受到文本类型和文本长度的影响。

关键词： ChatGPT 文本识别 DPCNN 跨类别

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两条B样条曲线求交的高效计算方法

计算机辅助设计与图形学学报 2024年第5期36卷 687-700页

作者：王永澳吕杭汀陈小雕杭州电子科技大学计算机学院杭州310018

曲线曲面间求交计算在CG和CAD中有着广泛的应用.牛顿法等迭代法计算效率高但需要良好的初始值;裁剪法具有良好的鲁棒性但计算效率不理想,尤其是对于相切情况的求交问题.为此,提出一种计算2条B样条曲线交点的混合方法.首先提出一种高效... 详细信息

曲线曲面间求交计算在CG和CAD中有着广泛的应用.牛顿法等迭代法计算效率高但需要良好的初始值;裁剪法具有良好的鲁棒性但计算效率不理想,尤其是对于相切情况的求交问题.为此,提出一种计算2条B样条曲线交点的混合方法.首先提出一种高效的线性复杂度裁剪方法,用于获得良好的初始值;然后提出一种与导数无关且效率更高的改进的割线法,用于验证贯穿性相交情况;最后提出一个相切情况下收敛阶为2的迭代公式,其性能远优于现有的牛顿法和裁剪法.理论上,混合方法若与根隔离法相结合,可以应用于更多类型曲线间的求交问题.数值实验结果表明,与现有的同类方法相比,在贯穿情况下,所提方法的计算效率提高约10%,在相切情况下则提高约100%~300%.

关键词： B样条曲线/曲线求交裁剪法线性包围法相切非多项式函数

基于NSGA-Ⅱ算法选择光谱反射率重建样本的研究

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1227-1232页

作者：林鹭王智峰李超辽宁科技大学计算机与软件工程学院辽宁鞍山114051

为解决光谱反射率重建过程中训练样本数目庞大导致工作量大,重建精度不高等问题,提出一种基于NSGA-Ⅱ算法的光谱反射率重建样本选择方法。近日Liang等提出了一种从大量样本数据中选取具有代表性样本的新方法,定义光谱重建误差为均方根... 详细信息

为解决光谱反射率重建过程中训练样本数目庞大导致工作量大,重建精度不高等问题,提出一种基于NSGA-Ⅱ算法的光谱反射率重建样本选择方法。近日Liang等提出了一种从大量样本数据中选取具有代表性样本的新方法,定义光谱重建误差为均方根误差与拟合优度系数的乘积,以这一标准选择光谱重建误差最小的样本作为代表性样本进行光谱反射率重建。受Liang等人工作的启发结合NSGA-Ⅱ算法选择代表性样本,先对全体训练样本使用多项式回归算法和伪逆法进行光谱反射率重建,再使用NSGA-Ⅱ算法,设定两个目标函数,一个是所需代表性样本个数的光谱均方根误差的和,另一个是拟合优度系数倒数的和,令两个目标函数值最小。将经过NSGA-Ⅱ算法挑选出的Pareto等级为1的全部样本按照样本出现次数由高至低排序,以此顺序从高到低依次选为代表性样本,直至达到所需代表性样本个数。若从Pareto等级为1的样本集合中挑选的代表性样本数不足所需要的个数则选择下一等级出现次数最多且没有被选择过的样本直至代表性样本数达到需求。将1269块无光泽Munsell标准色卡按照样本下标划分为偶数色卡、奇数色卡,第一组实验用Munsell奇数色卡为全体训练样本,从Munsell偶数色卡中随机选择20个色块为测试样本。第二组实验选用Munsell偶数色卡为全体训练样本,从Munsell奇数色卡中随机选取20个色块为测试样本。第三组实验训练样本与第一组相同,RC24色卡为测试样本。将该方法与Mohammadi、Cao、Liang等提出的三种样本选择方法进行对比。通过实验得到使用NSGA-Ⅱ算法结合多项式回归与伪逆法选择的代表性样本重建的光谱反射率在均方根误差和色差两个指标上均优于现有的样本选择方法,并且该方法不限于特定系统,具有通用性。

关键词：光谱反射率重建 NSGA-Ⅱ 多目标优化样本选择

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基于多尺度特征解析的放射学报告生成方法

北京大学学报（自然科学版） 2024年第1期60卷 71-78页

作者：王瑞梁建国花嵘山东科技大学计算机科学与工程学院青岛266590

在使用深度学习模型自动生成放射学报告时,由于数据的极度不平衡,当前的模型难以识别异常区域特征,从而导致对疾病的错判与漏判。为了提升模型对疾病的识别能力,提高放射学报告的质量,提出使用多尺度特征解析Transformer(MFPT)模型来生... 详细信息

在使用深度学习模型自动生成放射学报告时,由于数据的极度不平衡,当前的模型难以识别异常区域特征,从而导致对疾病的错判与漏判。为了提升模型对疾病的识别能力,提高放射学报告的质量,提出使用多尺度特征解析Transformer(MFPT)模型来生成放射学报告。构建一个关键特征强化注意力(KFEA)模块,以便加强对关键特征的利用;设计一个多模态特征融合(MFF)模块,以便促进语义特征与视觉特征的特征融合,缓解特征差异造成的影响;探索阶段感知(SA)模块在放射学报告任务中对初级特征的优化作用。最后,在流行的放射学报告数据集IU X-Ray上,与当前的主流模型进行对比实验,结果表明,所提模型取得当前最佳效果。

关键词：注意力机制特征融合放射学报告 Transformer 图像–文本生成

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一种基于可达距离的模糊C均值聚类算法

地球信息科学学报 2024年第9期26卷 2038-2051页

作者：崔俊超张琼冰李小龙湖南科技大学计算机科学与工程学院湘潭411100

设施选址对提高居民生活质量至关重要,利用地理可达相似性聚类对空间元素进行分类是求解此类问题的重要方法。然而,现有的应用于地理可达性分析的聚类算法存在地理可达性测度不准确、不涉及簇中心选取或簇中心不可达等缺陷,不能有效求... 详细信息

设施选址对提高居民生活质量至关重要,利用地理可达相似性聚类对空间元素进行分类是求解此类问题的重要方法。然而,现有的应用于地理可达性分析的聚类算法存在地理可达性测度不准确、不涉及簇中心选取或簇中心不可达等缺陷,不能有效求解真实场景下的设施选址问题。基于此,本文提出一种基于可达距离的模糊C均值聚类算法(Fuzzy C-Means based on Reachable Distance,FCM-RD)。FCM-RD算法改造了经典FCM算法的目标函数、隶属度函数和簇中心函数,使其适用基于可达距离的聚类分析。其次,以沿路网的最短路径距离作为可达距离衡量元素间的地理可达相似性,将聚类元素的二维地理坐标映射为路网坐标,并以此设计簇中心迭代机制,实现在聚类过程中以可达距离迭代不受约束的可达簇中心。同时,对所提簇中心迭代机制的有效性进行理论分析和实验验证,结果表明,FCM-RD算法在每次迭代中所选的各簇簇中心唯一且为当前簇类目标函数最小值点。最后,基于真实地理场景的仿真实验表明,相比基准算法,FCM-RD不仅能获得位置不受限的可达簇中心,而且能获得更好的聚类效果,为实际场景下的地理空间聚类方案提供了有效且精准的解决方案。

关键词：地理可达性空间聚类可达距离设施选址路网模糊C均值聚类簇中心迭代机制