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基于最大−最小策略的纵向联邦学习隐私保护方法

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自动化学报 2024年第7期50卷 1373-1388页

作者：李荣昌刘涛郑海斌陈晋音刘振广纪守领浙江工业大学信息工程学院杭州310023 浙江工业大学计算机科学与技术学院杭州310023 浙江工业大学网络空间安全研究院杭州310023 浙江大学网络空间安全学院杭州310007 浙江大学计算机科学与技术学院杭州310007

纵向联邦学习(Vertical federated learning,VFL)是一种新兴的分布式机器学习技术,在保障隐私性的前提下,利用分散在各个机构的数据实现机器学习模型的联合训练.纵向联邦学习被广泛应用于工业互联网、金融借贷和医疗诊断等诸多领域中,... 详细信息

纵向联邦学习(Vertical federated learning,VFL)是一种新兴的分布式机器学习技术,在保障隐私性的前提下,利用分散在各个机构的数据实现机器学习模型的联合训练.纵向联邦学习被广泛应用于工业互联网、金融借贷和医疗诊断等诸多领域中,因此保证其隐私安全性具有重要意义.首先,针对纵向联邦学习协议中由于参与方交换的嵌入表示造成的隐私泄漏风险,研究由协作者发起的通用的属性推断攻击.攻击者利用辅助数据和嵌入表示训练一个攻击模型,然后利用训练完成的攻击模型窃取参与方的隐私属性.实验结果表明,纵向联邦学习在训练推理阶段产生的嵌入表示容易泄漏数据隐私.为了应对上述隐私泄漏风险,提出一种基于最大−最小策略的纵向联邦学习隐私保护方法(Privacy preservation method for vertical federated learning based on max-min strategy,PPVFL),其引入梯度正则组件保证训练过程主任务的预测性能,同时引入重构组件掩藏参与方嵌入表示中包含的隐私属性信息.最后,在钢板缺陷诊断工业场景的实验结果表明,相比于没有任何防御方法的VFL,隐私保护方法将攻击推断准确度从95%下降到55%以下,接近于随机猜测的水平,同时主任务预测准确率仅下降2%.

关键词：纵向联邦学习属性推断攻击隐私保护最大−最小策略工业互联网

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城市空地更新为绿色基础设施的潜力评估

风景园林 2024年第3期31卷 81-88页

作者：陆明金美岑张岩哈尔滨工业大学建筑与设计学院

【目的】绿色基础设施(green infrastructure, GI)更新是解决收缩城市空地问题的有效手段,对城市生态系统有功能融合与结构调整的作用。【方法】从功能与结构视角,评估黑龙江省鹤岗市中心城区空地的生态系统服务供给能力和景观连通性,... 详细信息

【目的】绿色基础设施(green infrastructure, GI)更新是解决收缩城市空地问题的有效手段,对城市生态系统有功能融合与结构调整的作用。【方法】从功能与结构视角,评估黑龙江省鹤岗市中心城区空地的生态系统服务供给能力和景观连通性,通过多因子叠加分析法评估城市空地更新为GI的潜力。【结果】鹤岗市中心城区生态系统服务供给能力较强的空地占比26.47%,景观连通性较强的空地占比16.26%,整体更新潜力不高,具有较高更新潜力的空地仅占22.19%,主要为面积较大的空地。【结论】通过构建城市空地更新为GI的潜力评估体系,提出了增加式、合并式、插入式与预留式空地更新模式,以及收缩城市空置用地更新的针对性规划策略,可为收缩城市空地再利用的规划实践与GI格局优化提供依据。

关键词：收缩城市城市空地绿色基础设施生态系统服务景观连通性鹤岗市

基于知识图谱多集池化的健康状态智能评估方法

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计算机集成制造系统 2024年第3期30卷 893-905页

作者：张元鸣肖士易徐雪松程振波肖刚浙江工业大学计算机科学与技术学院浙江杭州310023

为了从装备传感器监测数据和其他关联数据中提取更全面的时间域和空间域特征信息,提出一种基于知识图谱多集池化的健康状态评估方法。构建了带时间标签的健康知识图谱,以建模装备一段时间内监测数据、部件组成数据和先验知识间的时空依... 详细信息

为了从装备传感器监测数据和其他关联数据中提取更全面的时间域和空间域特征信息,提出一种基于知识图谱多集池化的健康状态评估方法。构建了带时间标签的健康知识图谱,以建模装备一段时间内监测数据、部件组成数据和先验知识间的时空依赖关系。在此基础上,设计了图多集池化网络模型,该模型通过节点特征学习、第一级图池化、自注意力特征学习和第二级图池化能够生成图谱的整体向量表示,将健康状态评估转换为基于表示学习的图谱分类任务。在公开的发动机数据集上对所提方法进行了实验评价,结果表明,该方法能够获得较高的评估准确度,在小样本情况下也表现出良好的优势。

关键词：健康状态评估图神经网络知识图谱时空特征图池化

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铁皮石斛多糖的低共熔溶剂提取工艺优化

食品工业科技 2024年第3期45卷 218-225页

作者：冯思敏廖伟先潘杰峰余佳浩陈碧莲邵平浙江工业大学食品科学与工程学院浙江杭州310014 浙江工业大学化学工程学院浙江杭州310014 浙江省食品药品检验研究院浙江杭州310052

为提高铁皮石斛的综合利用率,建立一种绿色高效的铁皮石斛多糖提取方法。本研究以铁皮石斛多糖提取率为指标,通过单因素考察了低共熔溶剂浓度、提取温度及液料比对铁皮石斛多糖提取率的影响,采用响应面设计优化铁皮石斛多糖的提取工艺,... 详细信息

为提高铁皮石斛的综合利用率,建立一种绿色高效的铁皮石斛多糖提取方法。本研究以铁皮石斛多糖提取率为指标,通过单因素考察了低共熔溶剂浓度、提取温度及液料比对铁皮石斛多糖提取率的影响,采用响应面设计优化铁皮石斛多糖的提取工艺,并对纯化后的多糖进行结构分析。结果表明:响应面优化后得到最佳工艺为低共熔溶剂(deep eutectic solvent,DES)浓度40%、提取温度80℃、液料比110:1(mL/g),在此条件下实际提取率为33.2%±0.28%,与预测值33.5%接近,多糖的纯度为56.95%±1.2%。多糖经阴离子交换柱及葡聚糖凝胶柱纯化后,纯度可达90.8%,其单糖主要由葡萄糖和甘露糖构成,质量比约为43:37,此外还含有少量的木糖、鼠李糖、核糖等,结构中同时含有α糖苷键和β糖苷键。本研究提供了一种低共熔溶剂提取铁皮石斛多糖的高效绿色提取方案,具有多糖提取率高及绿色的特点,为后续铁皮石斛多糖的开发提供了借鉴。

关键词：铁皮石斛多糖低共熔溶剂提取工艺响应面结构

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面向深度学习模型的可靠性测试综述

信息安全学报 2024年第1期9卷 33-55页

作者：陈若曦金海波陈晋音郑海斌李晓豪浙江工业大学信息工程学院杭州310023 浙江工业大学网络空间安全研究院杭州310023

深度学习模型由于其出色的性能表现而在各个领域被广泛应用,但它们在面对不确定输入时,往往会出现意料之外的错误行为,在诸如自动驾驶系统等安全关键应用,可能会造成灾难性的后果。深度模型的可靠性问题引起了学术界和工业界的广泛关注... 详细信息

深度学习模型由于其出色的性能表现而在各个领域被广泛应用,但它们在面对不确定输入时,往往会出现意料之外的错误行为,在诸如自动驾驶系统等安全关键应用,可能会造成灾难性的后果。深度模型的可靠性问题引起了学术界和工业界的广泛关注。因此,在深度模型部署前迫切需要对模型进行系统性测试,通过生成测试样本,并由模型的输出得到测试报告,以评估模型的可靠性,提前发现潜在缺陷。一大批学者分别从不同测试目标出发,对模型进行测试,并且提出了一系列测试方法。目前对测试方法的综述工作只关注到模型的安全性,而忽略了其他测试目标,且缺少对最新出版的方法的介绍。因此,本文拟对模型任务性能、安全性、公平性和隐私性4个方面对现有测试技术展开全方位综述,对其进行全面梳理、分析和总结。具体而言,首先介绍了深度模型测试的相关概念;其次根据不同测试目标对79篇论文中的测试方法和指标进行分类介绍;然后总结了目前深度模型可靠性测试在自动驾驶、语音识别和自然语言处理三个工业场景的应用,并提供了可用于深度模型测试的24个数据集、7个在线模型库和常用工具包;最后结合面临的挑战和机遇,对深度模型可靠性测试的未来研究方向进行总结和展望,为构建系统、高效、可信的深度模型测试研究提供参考。值得一提的是,本文将涉及的数据集、模型、测试方法代码、评价指标等资料归纳整理在https://***/Allen-piexl/Testing-Zoo,方便研究人员下载使用。

关键词：深度学习模型深度测试可靠性安全性公平性隐私性

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带扩大桩靴桩基施工挤土效应解析研究

浙江大学学报（工学版） 2024年第1期58卷 130-139页

作者：吴君涛耿少寒梁一然王奎华应晓阳浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 浙江大学平衡建筑研究中心浙江杭州310063 浙江大学建筑设计研究院有限公司浙江杭州310027 浙江大地勘测设计有限公司浙江杭州310030 中天建设集团有限公司浙江杭州310016

提出新型带扩大桩靴预应力管桩基础.不同于均匀截面管桩的施工挤土效应,由于桩靴尺寸大于预制管桩桩身,桩端扩张不宜视作理想球体而更接近于扁球体(旋转椭球体).基于扁球体扩张源对新型带扩大桩靴桩基施工挤土位移场进行解析求解,基于... 详细信息

提出新型带扩大桩靴预应力管桩基础.不同于均匀截面管桩的施工挤土效应,由于桩靴尺寸大于预制管桩桩身,桩端扩张不宜视作理想球体而更接近于扁球体(旋转椭球体).基于扁球体扩张源对新型带扩大桩靴桩基施工挤土位移场进行解析求解,基于圆孔扩张理论考虑桩周土塑性区域的体积变形,对扁球体扩张应变路径法计算结果进行修正.通过提出的解析解,研究带扩大桩靴桩基施工挤土效应.结果表明,桩周场地可以根据位移场分布规律,大致分为近地表、近桩端以及桩身附近3个区域.扩张源形态越“扁”,桩身附近区域水平“排开”效应略有增强,近地表区域地面“隆起”位移及近桩端区域竖向位移显著减小,这对于挤土桩施工而言是非常有益的.

关键词：扩大桩靴管桩应变路径法圆孔扩张挤土效应

低碳钢及其不锈钢复合钢材低周疲劳行为的对比研究

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工程力学 2024年第11期41卷 79-87页

作者：廖小伟潘之钊班慧勇宗亮孙博浙江工业大学土木工程学院浙江杭州310023 清华大学土木工程系北京100084 天津大学建筑工程学院天津300350

不锈钢复合钢材在土木工程结构中得到了越来越多的关注和应用,但是其在循环荷载作用下的力学行为还缺乏足够的认识。通过单轴拉伸试验和不同应变幅条件下的对称应变控制加载低周疲劳试验,对比研究了2 mm+10 mm热轧304+Q235B不锈钢复合... 详细信息

不锈钢复合钢材在土木工程结构中得到了越来越多的关注和应用,但是其在循环荷载作用下的力学行为还缺乏足够的认识。通过单轴拉伸试验和不同应变幅条件下的对称应变控制加载低周疲劳试验,对比研究了2 mm+10 mm热轧304+Q235B不锈钢复合钢材及其基层Q235B碳钢钢材的循环弹-塑性特性和低周疲劳寿命;结合数值模拟得到的疲劳试件截面应力分布,分析了复合钢材低周疲劳失效模式的力学机理。结果表明,在拉伸和循环荷载下,复层304不锈钢与基层Q235B碳钢之间均没有出现界面剥离现象;复合钢材及Q235B碳钢均表现出与加载应变幅正相关的循环硬化行为,且前者的循环应力响应大于后者;复合钢材的低周疲劳初始裂纹均出现在Q235B碳钢侧,这是由于复层不锈钢和基层碳钢不同的拉应力状态和塑性变形能力共同造成的,但是复合钢材与Q235B碳钢的低周疲劳寿命未表现出明显的区别。该批次304+Q235B不锈钢复合钢材具有良好的低周疲劳性能,可代替Q235B碳钢用于对腐蚀防护性能具有较高要求的工程构件中。

关键词：不锈钢复合钢材低周疲劳循环硬化单轴拉伸开裂机理

基于GRU的密集连接时空图注意力网络的城市交通预测

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高技术通讯 2024年第5期34卷 463-474页

作者：郭海锋许宏伟周子盛浙江工业大学信息工程学院杭州310014 浙江工业大学网络空间安全研究院杭州310023

城市道路拓扑结构的复杂性、交通流量的实时变化以及多元的外部环境等因素给交通预测带来了极大的困难。现有方法对交通路网的时空特征挖掘性不足,缺乏对外部因素的考虑,为此本文提出了一种基于门控循环单元(GRU)的时空图注意力密集连... 详细信息

城市道路拓扑结构的复杂性、交通流量的实时变化以及多元的外部环境等因素给交通预测带来了极大的困难。现有方法对交通路网的时空特征挖掘性不足,缺乏对外部因素的考虑,为此本文提出了一种基于门控循环单元(GRU)的时空图注意力密集连接网络,通过门控循环单元来捕获路网数据的动态规律,并以图注意力密集连接网络来提取路网复杂的空间结构特征,建立城市交通网络对时空的依赖关系。针对外部客观因素,采用独热编码的方式对城市各路段发生的交通事件进行数据建模,增强交通网络的信息属性。以杭州申花路及周围共309个路段为例,对所提出模型的预测能力和可行性进行验证。实验结果表明,模型预测精度最高达到了81.64%,与传统数学模型和主流的神经网络模型对比,预测精度较ARIMA提高了35.42%,较图注意力网络(GAT)和GRU神经网络分别提高了17.45%和3.02%。实验证明该方法可以适应复杂的交通流进行长期的交通预测任务,同时也能增强交通管理能力,减少交通拥堵成本。

关键词：交通预测时空特征神经网络门控循环单元(GRU) 密集连接图注意力网络(GAT)

基于元胞自动机方法与欧拉多相流技术的激光沉积IN718组织形貌模拟

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中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1623-1635页

作者：石新升董太宁葛鸿浩邹朋津沈盟凯张群莉刘云峰姚建华浙江工业大学激光先进制造研究院杭州310014 浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室杭州310014 浙江工业大学机械工程学院杭州310014 杭州汽轮动力集团股份有限公司杭州310022

为研究激光沉积过程中沉积层微观枝晶外延生长及转向机制,基于欧拉多相流技术与元胞自动机方法相结合,建立了激光沉积IN718二维熔化凝固模型;获得了沉积层温度场、流场以及微观凝固组织的演变过程,对比了模拟与实验所得沉积层枝晶外延... 详细信息

为研究激光沉积过程中沉积层微观枝晶外延生长及转向机制,基于欧拉多相流技术与元胞自动机方法相结合,建立了激光沉积IN718二维熔化凝固模型;获得了沉积层温度场、流场以及微观凝固组织的演变过程,对比了模拟与实验所得沉积层枝晶外延生长区厚度,分析了顶部枝晶转向的机制。结果表明:温度场与流场相互影响,模型对沉积层厚度预测误差约为7.0%。沉积层顶部和中部晶体织构取向不同,枝晶的生长方向更偏向于局部热梯度方向,在沉积层顶部,局部热梯度的方向接近水平方向,枝晶的生长方向与局部热梯度偏角较小,因此,形成平行于激光扫描方向的枝晶区。

关键词：激光沉积组织模拟欧拉多相流元胞自动机外延生长转向枝晶