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MC-RHotStuff:面向多链基于信誉的HotStuff共识机制

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计算机研究与发展 2024年第6期61卷 1559-1572页

作者：路宇轩孔兰菊张宝晨闵新平山东大学软件学院济南250100

现有区块链呈现出多链趋势,传统共识算法不具备面向多链的动态扩展性,难以应对大规模联盟链开放使用与封闭运维的矛盾.对此,提出了一种新颖的多链共识方法MC-RHotStuff:节点划分不同的角色,分为待准入节点、备选节点、共识节点,每条工... 详细信息

现有区块链呈现出多链趋势,传统共识算法不具备面向多链的动态扩展性,难以应对大规模联盟链开放使用与封闭运维的矛盾.对此,提出了一种新颖的多链共识方法MC-RHotStuff:节点划分不同的角色,分为待准入节点、备选节点、共识节点,每条工作链都拥有共识节点和备选节点,待准入节点完成准入验证后将成为备选节点;共识节点拥有其他节点不具备的信誉值,做出正确行为的共识节点将提高信誉值,做出错误行为的共识节点将扣除信誉值,通过节点信誉计算及筛选算法MC-Scan来寻找信誉值异常的节点,并从备选节点中选择新的共识节点与异常节点交换.此外,还提出了节点动态调整算法MCSchedule,通过检测每条区块链的交易量从而动态地调整共识节点的数量来达到最优化,既保证区块链系统的高效执行,又提高了节点筛选的速度.为保证当节点数量变化或共识群组成员发生变化时,共识机制能够正常运转,提出了节点状态同步机制MC-Syn.对此进行了大量的实验来验证MC-RHotStuff性能,与现有系统相比,其交易吞吐量和延迟综合提升约15%.

关键词：区块链多链架构信誉值共识算法分布式网络

面向牙科三维网格数据的非流形结构检测及快速修复

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计算机辅助设计与图形学学报 2024年第4期36卷 516-522页

作者：魏广顺马龙杨润泽周元峰山东大学软件学院济南250101

针对现有口腔扫描设备获取的网格数据存在自相交、孔洞等一系列问题,提出一种快速、有效的自相交检测算法.为了降低全局网格自相交检测的时间复杂度,引入一种特殊的八叉树算法,利用细分的思想把三角面片放置在不同的立方体内以实现快速... 详细信息

针对现有口腔扫描设备获取的网格数据存在自相交、孔洞等一系列问题,提出一种快速、有效的自相交检测算法.为了降低全局网格自相交检测的时间复杂度,引入一种特殊的八叉树算法,利用细分的思想把三角面片放置在不同的立方体内以实现快速自相交检测,并通过删除操作消除错误连接;为了修复上一步骤中形成的大量网络孔洞,设计一种特殊的双边数据结构,能够快速有效地检测单连通封闭孔洞,并正确处理多个孔洞共用同一顶点的问题;孔洞修复完成后,利用拉普拉斯平滑策略对孔洞区域进行处理,获得过渡自然平滑的补洞效果.在80套口腔内扫描数据上的实验结果表明,所提算法不仅能够快速检测网格数据的自相交区域,而且能够高效完成补洞操作;与现有算法相比,在网格数量大于100万的数据上,处理速度提高大约10倍.

关键词：网格修复自相交检测孔洞修复

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有机阳离子插层调控二维反铁磁MPX_(3)磁性能

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物理学报 2024年第5期73卷 24-35页

作者：弭孟娟于立轩肖寒吕兵兵王以林山东大学集成电路学院济南250100

电控磁效应调控二维(2D)反铁磁(AFM)材料的研究结合了电控磁效应与半导体工艺兼容且低能耗的优势,2D材料范德瓦耳斯界面便于异质集成以及AFM材料无杂散场、抗外磁场干扰、内禀频率高的优势,成为领域内研究的重点.载流子浓度调控是电控... 详细信息

电控磁效应调控二维(2D)反铁磁(AFM)材料的研究结合了电控磁效应与半导体工艺兼容且低能耗的优势,2D材料范德瓦耳斯界面便于异质集成以及AFM材料无杂散场、抗外磁场干扰、内禀频率高的优势,成为领域内研究的重点.载流子浓度调控是电控磁效应的主要机制,已被证明是调控材料磁性能的有效途径.层内AFM材料的净磁矩为零,磁性调控测量存在挑战,故其电控磁效应研究尚少且潜在的机制尚不清楚.基于有机阳离子的多样性,本文利用有机阳离子插层系统地调控了2D层内AFM材料MPX_(3)(M=Mn,Fe,Ni;X=S,Se)的载流子浓度,并研究了电子掺杂对其磁性能的影响.笔者在MPX_(3)家族材料中发现了依赖载流子浓度变化的AFM-亚铁磁(FIM)/铁磁(FM)的转变,并结合理论计算揭示了其调控机制.本研究为2D磁性材料的载流子调控磁相变提供了新的见解,并为研究2D磁体的电子结构与磁性之间的强相关性以及设计新型自旋电子器件开辟了一条途径.

关键词：二维磁性材料电控磁有机阳离子插层磁相变

基于灵敏度分析的同步调相机及其励磁系统参数分类辨识方法

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电力系统保护与控制 2024年第4期52卷 26-37页

作者：马睿聪邹世豪曹永吉张恒旭刘志文山东大学电气工程学院山东济南250061 山东大学智能创新研究院山东济南250101

同步调相机及其励磁系统间由于电气耦合而导致参数辨识困难,但目前缺少对待辨识参数量与观察量间耦合特性的分析。对此,提出一种基于灵敏度分析的同步调相机及其励磁系统参数分类辨识方法。分析同步调相机在不同时间尺度下的关键参数,... 详细信息

同步调相机及其励磁系统间由于电气耦合而导致参数辨识困难,但目前缺少对待辨识参数量与观察量间耦合特性的分析。对此,提出一种基于灵敏度分析的同步调相机及其励磁系统参数分类辨识方法。分析同步调相机在不同时间尺度下的关键参数,基于轨迹灵敏度信息划分待辨识参数的类型,构建关联参数集合。考虑稳态、次暂态和暂态下同步调相机及其励磁系统响应特性的差异,在不同时间尺度上分别建立参数分类辨识模型。依据关联参数集合进行参数分类辨识,采用基于Tent混沌映射的改进蛇优化算法求解。通过算例分析验证了所提方法的有效性和适应性。

关键词：同步调相机励磁系统灵敏度分析关联参数辨识 Tent混沌映射

基于空间域与频域特征自适应融合和类间边界区域增强的三维海马分割

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解剖学报 2024年第1期55卷 73-81页

作者：白贺滕野冯蕾孟海伟汤煜春刘树伟山东大学基础医学院解剖学与神经生物学系断层解剖学与数字人研究院济南250012 山东大学脑与类脑科学研究院济南250012

目的海马萎缩是诊断阿尔茨海默病等诸多精神疾病的临床重要标志,因此准确分割海马是一个重要的科学问题。随着深度学习的发展,人们提出了大量先进的自动分割方法。然而,由于MRI中各种噪声的影响以及海马不同类别之间不清晰的边界,三维... 详细信息

目的海马萎缩是诊断阿尔茨海默病等诸多精神疾病的临床重要标志,因此准确分割海马是一个重要的科学问题。随着深度学习的发展,人们提出了大量先进的自动分割方法。然而,由于MRI中各种噪声的影响以及海马不同类别之间不清晰的边界,三维海马分割仍然具有挑战性。因此本文旨在提出新的自动分割方法来更精确地分割海马头、体、尾。方法为了克服这些挑战,本文提出了两个策略。一种是空间域与频域特征自适应融合策略,通过快速傅立叶变换和卷积自动选择合适的频率组合,减少噪声对特征提取的影响。另一种是类间边界区域增强策略,它允许网络通过加权每个类之间边界区域的损失函数来增强对边界区域的学习,以达到精确定位边界和调节海马头、体、尾大小的目的。结果在50例青少年大脑MRI数据集上进行的实验表明,我们的方法实现了较先进的海马分割,海马头、体、尾相较于现有的方法都取得了一定的提升。消融实验证明我们提出的两种策略有效,我们还在260例Task04_Hippocampus数据集上验证了网络具有强大的泛化能力,说明本文提出的方法可用于更多的海马分割场景。结论我们提出的方法可以帮助临床医生更清楚地观测海马萎缩,并完成更精确的病情诊断和追踪。

关键词：空间域与频域特征自适应融合类间边界区域增强医学图像分割海马分割人

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隐私保护的高效安全三方稀疏数据计算

计算机学报 2024年第5期47卷 1179-1193页

作者：周丹钰阎允雪张建栋蒋瀚徐秋亮山东大学软件学院济南250101 山东省软件工程重点实验室(山东大学) 济南250101

如今,大数据与人工智能技术发展迅猛,基于海量数据进行精确训练的机器学习模型及其应用推动了生产力的提升,但同时也带来了严重的数据安全与隐私泄露问题,这一问题促进了隐私保护机器学习的研究.在实际应用中,机器学习算法常常在稀疏数... 详细信息

如今,大数据与人工智能技术发展迅猛,基于海量数据进行精确训练的机器学习模型及其应用推动了生产力的提升,但同时也带来了严重的数据安全与隐私泄露问题,这一问题促进了隐私保护机器学习的研究.在实际应用中,机器学习算法常常在稀疏数据集上进行运算,明文下的模型训练存在高效计算方法,可以充分利用数据稀疏性,提高计算效率.为了保护数据隐私而引入的密码技术,将稀疏数据转化为稠密数据,从而使高效的稀疏数据运算变得复杂.现有的对于安全稀疏数据计算的相关研究都涉及大量公钥密码操作,计算效率不高,并且主要考虑两方的场景.实际上,稀疏数据的计算可简化为非零位置上相应元素的计算.为了充分利用这一特性以提高效率,本文将稀疏向量乘法问题分为了过滤和乘法计算两个模块来处理,并在三方联合计算的场景下进行协议设计.首先,基于三方加法复制秘密分享以及伪随机置换技术构建过滤协议,该协议能够实现对向量元素的过滤,筛选出向量中非零位置对应的元素.随后,在过滤协议的基础上引入加法同态加密技术,对非零元素进行安全乘法计算,实现一个隐私保护的安全三方稀疏向量乘法协议,并在半诚实敌手模型下,使用理想现实模拟范式证明了协议的安全性.最后,将隐私保护稀疏向量乘法协议应用到逻辑回归模型中,验证了其可用性.通过实验以及效率分析表明,相对于隐私保护稀疏矩阵乘法协议CAESAR,本文所提出的协议将主要计算开销由O(n)的密文运算次数,降低为O(m)次,其中n是向量的维数,m是向量中非零元素数量;在小批量的逻辑回归模型训练中,文本协议与通用安全多方计算框架ABY3相比有10%~30%的效率提升.

关键词：安全多方计算隐私保护机器学习秘密分享稀疏向量乘法隐私计算

磷酸镁水泥加固低液限粉土的pH和电导率响应与孔隙特征研究

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材料导报 2024年第16期38卷 108-116页

作者：范旭涵王炳楠汤世豪辛星裴妍山东大学土建与水利学院济南250061

为了探究磷酸镁水泥(Magnesium phosphate cement,MPC)对黄河淤积低液限粉土的加固问题,本试验研究不同MPC占干土的掺量、镁磷比(m(M/P))及硼酸与氧化镁比(m(BA/M))对粉土初始pH、电导率的响应;探究选定m(M/P)、m(BA/M)下不同龄期和不同... 详细信息

为了探究磷酸镁水泥(Magnesium phosphate cement,MPC)对黄河淤积低液限粉土的加固问题,本试验研究不同MPC占干土的掺量、镁磷比(m(M/P))及硼酸与氧化镁比(m(BA/M))对粉土初始pH、电导率的响应;探究选定m(M/P)、m(BA/M)下不同龄期和不同MPC掺量固化土的无侧限抗压强度、pH、电导率与水化产物的变化规律,并基于CT扫描技术重构了三种不同MPC掺量下固化土的孔隙网络模型,结合XRD物相分析,揭示其固化机理。结果表明:随着MPC掺量的增加,m(M/P)较小时固化土的初始pH逐渐减小,而m(M/P)较大时pH先增大后减小。MPC掺量和m(M/P)一定时,随着m(BA/M)的增加,pH在m(BA/M)为某一值(2%)时降为最低,随后逐渐增大。考虑到低液限粉土的低用水量与促进后期水化需求,选择偏酸性配比(m(M/P)=1,m(BA/M)=2%)与低于15%MPC掺量较为合适。pH随着龄期和MPC掺量的增加而增加,电导率变化规律则与pH相反,二者呈负指数的关系,且能定性地表征水化情况。力学试验结果表明MPC能使粉土强度大幅提升,龄期与MPC掺量的增加均使固化土的强度增长。XRD与CT扫描结果表明,MPC固化机制为各龄期均出现的鸟粪石和MgO胶结在土粒之间形成交互结构,且随着MPC的掺量增加,土颗粒间的粘结更加紧密,形成的土骨架提升了宏观力学强度,同时扩大孔隙空间,增加了孔隙率,增强了孔隙间的连通性,导致渗透性增大,因此工程应用时可通过改善孔隙结构进一步提升固化性能。

关键词：低液限粉土磷酸镁水泥 pH和电导率无侧限抗压强度孔隙网络模型

供应及需求中断下农产品批发商弹性供应链设计研究

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系统工程理论与实践 2024年第2期44卷 595-611页

作者：李珠月赵培忻山东大学管理学院济南250000

以批发市场为核心的农产品供应链是我国农产品流通的主渠道,在保障城市供应、维持农产品供应方面发挥重要的作用.一些批发市场关停、供应中断等会严重影响批发商的正常经营,因此,如何为批发商设计应对此类中断风险的供应链愈发重要.目... 详细信息

以批发市场为核心的农产品供应链是我国农产品流通的主渠道,在保障城市供应、维持农产品供应方面发挥重要的作用.一些批发市场关停、供应中断等会严重影响批发商的正常经营,因此,如何为批发商设计应对此类中断风险的供应链愈发重要.目前针对农产品批发市场的研究较少,一般的供应链设计问题较难反映批发商的采购特点及其面临的中断风险.基于此,本文以供应链利润最大化为目标,根据批发商的经营过程提出了多源采购、加固供应商、后备供应商、后备需求方弹性策略,构建了同时考虑供应需求中断、产品分级、折扣定价、易腐特性的农产品批发商弹性供应链模型,为批发商选择供应商和分销中心,并确定采购数量和运输方案.本文采用蒙特卡罗抽样和k-medoids聚类生成供应及需求中断场景,并对不同定价方案、需求变化、弹性策略、设施中断、中断强度下的农产品供应链设计结果进行敏感性分析,为批发商的科学决策提供参考.

关键词：批发商供应链设计供应商选择供应链中断弹性策略

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循环冲击下预加静载岩石损伤破坏机制

煤炭学报 2024年第4期49卷 1860-1872页

作者：王汉鹏王伟张冰邱廷麟侯夫斌山东大学齐鲁交通学院山东济南250061 山东大学岩土工程研究中心山东济南250061

为研究深部地下工程高地应力静载与采掘爆破施工等循环扰动耦合作用下岩石的损伤破坏机制,利用自主研发的多应变率动静叠加岩石力学试验系统,开展了不同预加静载(0.45σ_(c)、0.65σ_(c)、0.85σ_(c))叠加循环冲击荷载以及相同预加静载... 详细信息

为研究深部地下工程高地应力静载与采掘爆破施工等循环扰动耦合作用下岩石的损伤破坏机制,利用自主研发的多应变率动静叠加岩石力学试验系统,开展了不同预加静载(0.45σ_(c)、0.65σ_(c)、0.85σ_(c))叠加循环冲击荷载以及相同预加静载叠加不同频率(0.5、1.0、2.0 Hz)循环冲击荷载的砂岩动静叠加试验。试验结果表明:动静叠加试验中岩石峰值强度小于静载试验,最大变形量大于静载试验,表明动静叠加荷载对岩石损伤具有显著促进作用,且不同动静荷载叠加下岩石强度、变形、破坏等演化规律具有一致性,其中峰值强度、破碎持续时间与预加静载呈线性负相关,与循环冲击频率呈对数正相关;最大应变、裂隙分形维数、碎块分形维数与预加静载呈线性正相关,与循环冲击频率呈对数负相关;不同动静叠加下岩石表面裂隙与碎块粒径分形维数演化趋势基本一致,且前者略大于后者,表明岩石表面及内部裂隙发育的同步性,相比岩石内部三维应力状态,表面更利用裂隙萌生与扩展;不同动静叠加条件下岩样破坏模式发生转变,随着预加静载的增大或冲击频率的减小,破坏模式经历“斜面剪切破坏—竖向拉伸破坏—整体爆裂破坏”的转变,且爆裂破坏位置由底部向整体扩展。为定量表征循环冲击下预加静载岩石损伤机制,结合理论分析与试验数据,建立了综合考虑静载损伤与不同峰值、频率、次数循环冲击损伤以及应变率强化效应的动静叠加损伤因子,进而开展了4组不同参数下的动静叠加试验,理论计算与试验结果对照误差率分别为0.5%、1.8%、0.6%、1.7%,误差均较小;但基于动静叠加损伤因子的理论计算强度均小于试验强度,初步分析这是由于高频循环冲击下损伤发育存在细观滞后性,循环冲击实际产生的累积损伤小于单次冲击损伤的循环次数倍,后期可开展细观测试,探索循环冲击下岩石细观损伤演化规律,进一步完善理论模型。

关键词：岩石力学损伤机制破坏模式循环冲击预加静载