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高效率时间复用Duan-Lukin-Cirac-Zoller存储方案的实验研究

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物理学报 2024年第18期73卷 16-23页

作者：温亚飞庄园园王志强高士回太原师范学院物理系晋中030619 太原师范学院计算机科学与技术学院晋中030619 太原师范学院计算物理与应用物理研究所晋中030619

大规模广域量子网络的构建需要在量子节点之间进行纠缠交换及量子中继等过程,基于自发拉曼散射过程在冷原子中制备空间复用、时间复用以及多模式复用的光与原子纠缠界面为实现量子中继提供有效技术途径,其中读出效率的高低具有至关重要... 详细信息

大规模广域量子网络的构建需要在量子节点之间进行纠缠交换及量子中继等过程,基于自发拉曼散射过程在冷原子中制备空间复用、时间复用以及多模式复用的光与原子纠缠界面为实现量子中继提供有效技术途径,其中读出效率的高低具有至关重要的作用.通过设计可扩展型脉冲光制备技术及能级的合理选择,本文构建了具有高效率的六路时间复用的光与原子纠缠源.实现纠缠源纠缠产生概率5.83倍的增强,同时读出效率约38%,对应Bell参数约为2.35.本研究成果为长距离量子通信及广域大规模量子网络构建提供有效资源及技术支撑.

关键词：高效率时间复用存储能级跃迁选择脉冲光制备技术

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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基于机器学习的演化多任务优化框架

计算机学报 2024年第1期47卷 29-51页

作者：麦伟杰刘伟莉钟竞辉华南理工大学计算机科学与工程学院广州510006 广东技术师范大学计算机科学学院广州510665

演化多任务优化是近年来计算智能领域的研究热点之一,其原理是通过任务间的知识转移提高演化算法同时求解多个任务的效率.由于任务间相似性对促进任务之间的正向知识转移具有重要的影响,因此,如何度量任务间的相似性成为了重点研究方向... 详细信息

演化多任务优化是近年来计算智能领域的研究热点之一,其原理是通过任务间的知识转移提高演化算法同时求解多个任务的效率.由于任务间相似性对促进任务之间的正向知识转移具有重要的影响,因此,如何度量任务间的相似性成为了重点研究方向之一.目前,演化多任务优化在处理两个任务时,辅助任务的选取仅限于两者之一,且在处理超多任务时对任务间知识的转移缺乏灵活性.为此,本文提出一个基于机器学习的演化多任务优化框架,命名为MaTML.该框架联合所有任务关联的子种群形成一个统一的初始化种群,利用目标任务的技能因子及其对应的种群个体分别构建标签和训练集,应用十折交叉法拟合模型,并运用模型预测与目标任务相似的个体以组成辅助种群,从而促进演化优化中的正向知识转移.本文提出的算法能够在动态的种群个体中找到目标任务的辅助种群,不仅可以为三个或以上的多任务优化灵活地选取相似辅助任务,而且解决了当任务数量为两个时有效地选择辅助任务的问题.通过与现阶段的多任务算法和超多任务算法分别在CEC2017问题测试集和WCCI2020SO问题测试集进行比较,实验结果证实MaTML在优化多任务问题时具有更优或竞争性的性能.此外,文中还详细研究了MaTML的计算资源、模型性能、模型稳定性以及相关组件.最后,本文还基于真实问题的测试进一步验证了MaTML的有效性.

关键词：演化多任务优化机器学习任务间相似性知识转移辅助任务

改进型DeepLabV3+的糖尿病眼底病变分割

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 90-97页

作者：马晓普刘文涛李贺南阳师范学院计算机科学与技术学院河南南阳473061 南阳师范学院生命科学与农业工程学院河南南阳473061

针对糖尿病视网膜眼底病变多类分割难及小病灶识别率低的问题,提出一种融合注意力机制与改进型DeepLabV3+的糖尿病视网膜眼底病变多类病症分割方法.该方法首先通过使用MobileNetV2网络提取病灶特征,减少参数量并提高算法训练速度;接着... 详细信息

针对糖尿病视网膜眼底病变多类分割难及小病灶识别率低的问题,提出一种融合注意力机制与改进型DeepLabV3+的糖尿病视网膜眼底病变多类病症分割方法.该方法首先通过使用MobileNetV2网络提取病灶特征,减少参数量并提高算法训练速度;接着通过优化空洞空间卷积金字塔池化中的空洞卷积层数与空洞率,以提高捕获小病灶特征的能力;然后基于DeepLabV3+网络模型进行改进,借助坐标注意力机制感知病灶方向和位置信息,从而提高识别精度;最后采用FGADR和IDRiD数据集分别训练和测试所提出的模型.实验结果表明:所提出方法的平均交并比(MIoU)指标为73.75%,具有较高的分割精度,验证了模型有效性.

关键词：糖尿病视网膜眼底病变深度学习 DeepLabV3+网络坐标注意力多类分割

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基于信息区分度的AP有效集构建方法

工程科学与技术 2024年第1期56卷 110-116页

作者：严维轩朱立才季衍辉李永杨浩南京工业大学计算机科学与技术学院江苏南京211816 盐城师范学院信息工程学院江苏盐城224001 中国科学技术大学苏州高等研究院江苏苏州215123

随着无线网络的广泛应用,面向接受信号强度(RSS)指纹定位的接入点(AP)日益增多,导致一些AP的作用是冗余的,甚至对定位产生不利影响,同时也增加了定位计算的开销。通过对AP进行适当筛选可以一定程度上去除冗余AP,但定位效果会随着AP数量... 详细信息

随着无线网络的广泛应用,面向接受信号强度(RSS)指纹定位的接入点(AP)日益增多,导致一些AP的作用是冗余的,甚至对定位产生不利影响,同时也增加了定位计算的开销。通过对AP进行适当筛选可以一定程度上去除冗余AP,但定位效果会随着AP数量发生较大变化,甚至会增大误差。本文提出一种基于信息区分度的AP有效集构建方法(EID),充分利用指纹信号在不同空间的差异,实现了准确的位置估计。首先,用信息区分度评估AP的定位能力,有效反映出每个AP在不同采样点的区别,展示AP对空间位置的分辨程度。然后,基于AP信息区分度设计更加符合现实环境的增量聚类算法,能根据AP的定位能力得到不同类别的集合并具有较好的鲁棒性。最后,利用点集距离最大原则提出AP有效集选择策略,根据聚类结果和选择要求,选择出合适的AP集合。本文在真实场景下进行实验验证,并与现有的AP选择方法,即基于组判别(GDB)算法、基于软件定义网络(SDN)算法和基于非均匀量化RSS熵(NQRE)算法对比,在减少不低于40%AP数量的情形下,EID将定位精度分别提升了18.7%、11.2%和14.6%。与此同时,本文方法具有更好的稳定性,在95%的情形下定位误差低于1.2 m。

关键词： AP选择信息区分度有效集室内定位

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基于统计特征搜索的多元时间序列预测方法

电子与信息学报 2024年第8期46卷 3276-3284页

作者：潘金伟王乙乔钟博王晓玲华东师范大学计算机科学与技术学院上海200062

时间序列中包含一些长期依赖关系,如长期趋势性、季节性和周期性,这些长期依赖信息的跨度可能是以月为单位的,直接应用现有方法无法显式建模时间序列的超长期依赖关系。该文提出基于统计特征搜索的预测方法来显式地建模时间序列中的长... 详细信息

时间序列中包含一些长期依赖关系,如长期趋势性、季节性和周期性,这些长期依赖信息的跨度可能是以月为单位的,直接应用现有方法无法显式建模时间序列的超长期依赖关系。该文提出基于统计特征搜索的预测方法来显式地建模时间序列中的长期依赖。首先对多元时间序列中的平滑特征、方差特征和区间标准化特征等统计特征进行抽取,提高时间序列搜索对趋势性、周期性、季节性的感知。随后结合统计特征在历史序列搜索相似的序列,并利用注意力机制融合当前序列信息与历史序列信息,生成可靠的预测结果。在5个真实的数据集上的实验表明该文提出的方法优于6种最先进的方法。

关键词：多元时间序列预测注意力机制长期依赖

RR-SC:边缘设备中基于随机计算神经网络的运行时可重配置框架

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计算机研究与发展 2024年第4期61卷 840-855页

作者：宋玉红沙行勉诸葛晴凤许瑞王寒华东师范大学计算机科学与技术学院上海200062

随着人工智能民主化的发展,深度神经网络已经被广泛地应用于移动嵌入式设备上,例如智能手机和自动驾驶领域等.随机计算作为一种新兴的、有前途的技术在执行机器学习任务时使用简单的逻辑门而不是复杂的二进制算术电路.它具有在资源(如... 详细信息

随着人工智能民主化的发展,深度神经网络已经被广泛地应用于移动嵌入式设备上,例如智能手机和自动驾驶领域等.随机计算作为一种新兴的、有前途的技术在执行机器学习任务时使用简单的逻辑门而不是复杂的二进制算术电路.它具有在资源(如能源、计算单元和存储单元等)受限的边缘设备上执行深度神经网络低能耗、低开销的优势.然而,之前的关于随机计算的工作都仅仅设计一组模型配置并在固定的硬件配置上实现,忽略了实际应用场景中硬件资源(如电池电量)的动态改变,这导致了低硬件效率和短电池使用时间.为了节省电池供电的边缘设备的能源,动态电压和频率调节技术被广泛用于硬件重配置以延长电池的使用时间.针对基于随机计算的深度神经网络,创新性地提出了一个运行时可重配置框架,即RR-SC,这个框架首次尝试将硬件和软件的重配置相结合以满足任务的时间约束并最大限度节省能源.RR-SC利用强化学习技术可以一次性生成多组模型配置,同时满足不同硬件配置(即不同的电压/频率等级)下的准确率要求.RR-SC得到的解具有最好的准确率和硬件效率权衡.同时,多个模型配置运行时在同一个主干网络上进行切换,从而实现轻量级的软件重配置.实验结果表明,RRSC可以在110 ms内进行模型配置的轻量级切换,以保证在不同硬件级别上所需的实时约束.同时,它最高可以实现7.6倍的模型推理次数提升,仅造成1%的准确率损失.

关键词：边缘设备随机计算运行时重配置动态硬件环境轻量级软件重配置强化学习

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改进头脑风暴优化算法求解多模态多目标问题

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 24-31页

作者：程适刘悦王雪萍靳红林陕西师范大学计算机科学学院陕西西安710119

针对多模态多目标优化中存在的所得等价解数量不足和决策空间多样性维护难的问题,提出了一种基于分区搜索和非支配特殊拥挤距离排序的差分头脑风暴优化算法.在算法中分区搜索将决策空间划分为多个子空间以降低搜索难度并维持种群多样性... 详细信息

针对多模态多目标优化中存在的所得等价解数量不足和决策空间多样性维护难的问题,提出了一种基于分区搜索和非支配特殊拥挤距离排序的差分头脑风暴优化算法.在算法中分区搜索将决策空间划分为多个子空间以降低搜索难度并维持种群多样性,k-均值聚类可以定位并维持多个帕累托最优解,非支配特殊拥挤距离排序可以同时考虑决策空间和目标空间的多样性,作为环境选择算子筛选解;将差分变异算子替代传统头脑风暴优化算法新个体生成算子以增强种群的多样性,帮助定位多个等价最优解.将该算法与其他5种智能算法在13个多模态多目标测试函数上进行实验,实验结果表明:基于分区搜索和非支配特殊拥挤距离排序的差分头脑风暴优化算法在11个测试函数上的性能优于其他5个算法,该优化算法能够尽可能多地在决策空间中找到多个等价帕累托最优解集,并且能保证在目标空间中具有良好的帕累托前沿分布.

关键词：多模态多目标优化头脑风暴优化算法多目标优化多模态优化群体智能

SOSNet:一种非对称编码器-解码器结构的非小细胞肺癌CT图像分割模型

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电子学报 2024年第3期52卷 824-837页

作者：谢娟英张凯云陕西师范大学计算机科学学院陕西西安710119

非小细胞肺癌严重损害人类健康,早期非小细胞肺癌CT(Computed Tomography)图像中的肿瘤结节体积小,不易发现,极易造成漏诊和误诊.为了精确分割非小细胞肺癌CT图像中的小体积肿瘤结节,本文提出SOSNet(Small Object Segmentation Networks... 详细信息

非小细胞肺癌严重损害人类健康,早期非小细胞肺癌CT(Computed Tomography)图像中的肿瘤结节体积小,不易发现,极易造成漏诊和误诊.为了精确分割非小细胞肺癌CT图像中的小体积肿瘤结节,本文提出SOSNet(Small Object Segmentation Networks)自动分割模型,利用ResNet(Residual Network)基础层和空洞卷积构造非对称编码器-解码器结构作为分割主网络,利用轴向取反注意力模块ARA(Axial Reverse Attention)逐步擦除背景中对分割有影响的结构,再使用结构细化模块SR(Structure Refinement)对主网络输出的粗略特征图进行结构细化,从而实现非小细胞肺癌肿瘤结节分割.在非小细胞肺癌公开数据集的实验测试表明,本文提出的小目标自动分割模型SOSNet可以有效分割出非小细胞肺癌CT图像中的小体积肿瘤结节,其mDice(mean-Dice)、mIoU(mean Intersection over Union)、Sensitivity、F1、Specificity、平均绝对误差MAE(Mean Absolute Error)均优于当前最先进的小目标分割模型CaraNet(Context Axial Reverse Attention Network).

关键词：小目标分割非小细胞肺癌非对称编码器-解码器结构细化轴向取反注意力 CT图像深度学习卷积