2019年, 第45卷, 第9期　刊出日期：2019-09-15

  

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  2019年第9期《计算机工程》中英文目录

  计算机工程. 2019, 45(9): 0-0.

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先进计算与数据处理
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  基于ST-LSTM网络的位置预测模型

  许芳芳, 杨俊杰, 刘宏志

  计算机工程. 2019, 45(9): 1-7. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052883

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  针对现有位置预测研究多数忽略时间和空间之间关联性的问题，提出一种基于时空特性的长短期记忆模型（ST-LSTM）。基于LSTM网络添加单独处理用户移动行为时空信息的时空门，并考虑用户签到的时间及空间因素，从而使模型具有时空特性。在ST-LSTM网络中引入个人修正因子，对每类用户的输出结果进行修正，在确保基本特性的基础上突出个性化，更好地学习每类用户的行为轨迹特征，同时在保证ST-LSTM网络特性的前提下给出2种ST-LSTM网络的简化变体模型。在公开数据集上的测试结果表明，与主流位置预测方法相比，该预测模型精确率、召回率、F1值都有明显提升。
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  R2GPipe:一种从关系到属性图的声明式数据管道

  陈于思, 孙林夫

  计算机工程. 2019, 45(9): 8-16. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0054115

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  为充分利用新兴图系统探索关系数据库中实体或对象之间的隐式互联结构，将关系数据转换为图数据，设计并实现一个数据管道工具R2GPipe。给出一种简洁的声明式领域特定语言，指定关系元素和图元素之间的对应关系。用户根据分析需求以声明式的方法使用R2G映射语言编写从关系到属性图的映射。R2GPipe通过解析R2G映射语言，生成向源系统和目标系统发送的代码。应用数据集TPC-H进行案例研究，将关系数据建模为图数据，以测试R2GPipe的扩展性，结果表明，随着转换数据规模的增加，R2GPipe的整体运行时间呈线性增长。
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  服务质量感知的云系统数据副本恢复算法

  徐超, 邓君华, 姜丽丽, 吉明涛, 李鑫

  计算机工程. 2019, 45(9): 17-22. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052483

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  针对云数据中心环境下的数据副本丢失问题，提出2种服务质量感知的数据副本恢复算法。基于数据副本的分布情况，在考虑数据副本安全规则的前提下，对数据安全等级进行划分，给出分阶段数据副本恢复算法。在此基础上，依据数据冷热程度，建立数据副本稀有度模型，设计稀有度感知的分阶段数据副本恢复算法。实验结果表明，与直接数据副本恢复算法相比，所提出的算法可有效提高云数据中心的应用服务质量及数据安全保障能力。
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  基于GPU的稀疏矩阵存储格式优化研究

  杨世伟, 蒋国平, 宋玉蓉, 涂潇

  计算机工程. 2019, 45(9): 23-31,39. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0053513

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  稀疏矩阵存储格式中的稀疏矩阵向量乘（SpMV）计算效率低下，且分块行列（BRC）存储格式的计算结果缺少再现性和确定性。为此，提出一种改进的BRCP存储格式。采用不同的二维分块策略，根据矩阵各行非零元素分布的统计特性自适应调节分块参数，提高SpMV在GPU平台上的并行性，并设计基于快速分段求和算法的GPU内核函数，保证计算结果的确定性及其在不同GPU平台上的再现性。实验结果表明，BRCP存储格式具有较高的计算效率，相比BRC存储格式可减少并行环境中的SpMV计算误差，并提高PageRank排序的准确率。
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  基于聚类的连续型数据缺失值充填方法

  李国和, 杨绍伟, 吴卫江, 郑艺峰

  计算机工程. 2019, 45(9): 32-39. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0053331

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  在大数据应用中，多数建模方法是在完备数据集基础上进行的，但在数据采集过程或存储过程中容易出现数据缺失的现象，导致无法建模。为此，提出一种基于聚类的递归充填方法。使用同类簇的均值对不完备数据进行预填充，形成初始完备数据集，针对得到的完整数据进行聚类，并运用同类簇的均值修正初始充填值。根据充填效果误差判定充填稳定性，并进行多次递归聚类修正充填值，直到前后两次充填较为稳定或迭代次数超过阈值时停止迭代。实验结果表明，与均值充填、K最近邻充填、聚类充填及粗糙集不完备数据分析等方法相比，该方法能够进行更为精准的充填，使得最终充填更加接近真实数据。
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  云环境下基于预算分配的科学工作流调度研究

  张继炎, 郑汉垣

  计算机工程. 2019, 45(9): 40-48. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052687

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  云环境下的科学工作流部署不同于传统的独立任务调度，需同步考虑调度代价与时间问题。为此，提出基于预算分配的科学工作流调度方法，将工作流任务与虚拟机资源间的映射求解分为预算分配和资源提供与调度2个阶段。为优化预算使用，设计基于快优先的预算分配算法（FFTD）和基于慢优先的预算分配算法，实现预算在各任务间的子分配。基于任务最早完成时间的降序排列进行任务选择，在虚拟机可重用的情况下根据单个任务的子预算进行资源分配，保证工作流任务的顺利调度。引入5种常规类型的科学工作流进行实验，测试算法在不同类型工作流结构和不同预算约束下的性能，结果表明，FFTD算法在72%、88%、84%的实验场景中相比BDT-AI算法具有更高的虚拟机资源利用率、预算约束满足率以及更短的调度时间，综合性能更优。
移动互联与通信技术
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  基于用户序列相位旋转的非正交多址接入方案

  龙恳, 陈德建, 吴芳炜

  计算机工程. 2019, 45(9): 49-54. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052133

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  为解决非正交多址接入（NOMA）下行链路中因配对用户间的数据干扰导致系统误码率过高的问题，提出一种基于配对用户数据相关性的NOMA方案。发射端根据配对用户数据序列的非相关性估计用户序列的相位旋转角度，设计阈值自适应选择的信号处理方法，将用户比特序列的相位旋转标记以及叠加信号通过高斯信道下发至用户，并在接收端使用下行控制信息携带的旋转标记选择解码方法。仿真结果表明，该方案可降低星座图上叠加信号星座点之间的相互干扰，在增加较少运算量的情况下有效提高系统误码率性能和用户公平性。
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  总体最小二乘波达方向估计方法

  汪海, 张梦晗, 崔逊学

  计算机工程. 2019, 45(9): 55-59. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052052

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  在到达时间差定位技术中，当传感器位置坐标存在误差时，最小二乘法（LS）所得估计值不再具有最优无偏性，导致测向精度下降。针对该问题，提出基于总体最小二乘的测向方法。将非线性的观测方程转化为伪线性方程，构成增广矩阵并对其进行奇异值分解，从而得到目标位置。理论分析和仿真结果表明，与经典的LS法和LS-Tylar法相比，该方法的定位精度较高。
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  基于簇的全IP无线传感器网络地址配置方案

  窦正雄, 王晓喃

  计算机工程. 2019, 45(9): 60-64. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0051896

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  为实现无线传感器网络（WSN）与IPv6互联网的全IP通信，提出一种全IP WSN地址配置方案。将WSN分为多个簇，设计分布式IPv6地址配置方案，簇首节点采用有状态地址分配方式并引入接入节点动态树获取IPv6地址，簇成员节点通过无状态地址分配方式从一跳范围内的簇首节点处获取IPv6地址，且仅在本簇范围内进行重复地址检测。仿真结果表明，与6LoWPAN WSN分层地址配置方案相比，该方案的地址配置代价及延迟更小。
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  基于势博弈的WSN非均匀拓扑控制算法

  何亚光, 赵子豪, 李泽滔

  计算机工程. 2019, 45(9): 65-69. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0053794

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  针对无线传感器网络中节点能量有限以及消耗不均衡的问题，运用势博弈理论，设计一种考虑节点剩余能量、信息传输成功率以及节点到基站之间距离的效用函数，构建博弈模型，在此基础上，提出基于势博弈的非均匀拓扑控制算法BLTC。仿真结果表明，与DIA算法、VGEB算法相比，BLTC算法能够均衡节点的能量消耗，延长网络的生命周期。
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  异构传感器网络中基于差分进化的调度算法

  李明, 胡江平

  计算机工程. 2019, 45(9): 70-75. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0051983

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  为提高异构有向传感器网络的节点调度效率，基于学习自动机提出一种参数自适应的差分进化算法。将节点调度问题转化为集合覆盖问题，利用学习自动机与环境的交互实现差分算法控制参数的自适应选择，同时采用自适应的变异策略增强算法解决集合覆盖问题时的寻优能力。仿真结果表明，相比原始差分进化算法，该算法拓展了参数自适应性，优化能力更强，并且能够延长异构有向传感器网络的生存时间。
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  一种基于蒙特卡洛的快速极化码构造方法

  张施怡, 黄志亮, 周水红, 钟发荣

  计算机工程. 2019, 45(9): 76-81. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052038

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  为快速构造高维核矩阵极化码，提出一种基于蒙特卡洛（MC）的两阶段极化码构造方法TPMC。在第1阶段，利用具有线性复杂度的高斯近似方法获取最可靠和最不可靠的2种位。在第2阶段，将上述2种位固定为冻结位并执行MC方法，以衡量剩余位信道的差错概率，从剩余位中挑选差错概率较低的位并与第1阶段中最可靠的位组成极化码的信息位集合。仿真结果表明，与MC方法相比，TPMC方法能够降低计算复杂度，提高译码效率。
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  无线能量收集协作系统的节能中继选择方法

  江泽远, 肖琨

  计算机工程. 2019, 45(9): 82-86,94. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052102

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  在无线能量收集协作通信系统中，针对中继处可能出现的能量瓶颈，提出优化源节点和中继的传输功率的节能中继选择方法。利用源节点与中继之间发射功率的比例关系计算源节点的发射功率，选择信道容量最大的中继链路进行数据转发，并考虑源节点与中继的发射功率约束。在此基础上，推导系统的平均信道容量和中断性能。仿真结果表明，该方法可显著提高系统能量效率，节约源节点的能量消耗。
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  业务驱动的密集移动终端网络资源预留方法

  何芬, 程良伦, 王涛

  计算机工程. 2019, 45(9): 87-94. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052263

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  为提高密集移动终端商圈区域的终端服务质量，提出一种基于业务驱动资源预留的密集移动终端网络接入方法。根据网络属性、终端运动预测轨迹和业务类型，为高优先级业务终端预留资源量，在尽可能少牺牲低优先级业务服务质量的前提下，使高优先级业务终端获得稳定可靠的网络服务，并通过时间触发公平机制保障低优先级业务终端的网络接入资源。仿真结果表明，该方法不仅能够保障高优先级业务移动终端在异构网络中的接入质量，提高网络资源利用率，而且可以降低热点高容量场景下低优先级业务终端的接入失败率，改善用户体验质量。
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  LoRa无线网络MAC层TDMA时隙分配协议研究

  李民政, 资文彬, 王浩

  计算机工程. 2019, 45(9): 95-99,118. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0051948

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  轮询协议是一种经典的介质访问控制（MAC）层时分多址（TDMA）时隙分配协议，具有无冲突数据通信且功耗低的特点，但无法保证通信可靠性及实现有区别服务。为此，研究一种具有动态重传和差异服务机制的TDMA时隙分配协议。重新设计帧结构，根据终端节点数据包信息完成静态时隙分配，在数据传输失败时，利用重传时隙提高通信可靠性，通过影子时隙实现有区别服务。在无线抄表系统上的实验结果表明，与经典轮询协议相比，该协议的丢包率降低了3%。
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  Femto网络中基于自适应定价的功率控制算法

  彭大芹, 孙向月, 王付龙

  计算机工程. 2019, 45(9): 100-104. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0051618

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  为提高Femto网络的系统能效，提出一种自适应定价的功率控制算法。定义自适应定价因子为家庭基站每增加单位功率时网络能效的边缘下降幅度，每个家庭基站根据收集到的其他家庭基站发射功率信息计算自适应定价因子，以能效优先原则对家庭基站分配发射功率。在此基础上，采用分布式功率控制方法为每个家庭基站进行功率分配，并通过多次迭代求得系统的平均能效。利用MATLAB软件搭建系统仿真平台，实验结果表明，与基于固定定价的功率控制算法相比，该算法可提高约18.6%的系统能效。
安全技术
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  基于事件驱动与定时迁移的平台动态防御策略

  陈彤睿, 马润年, 王刚, 伍维甲

  计算机工程. 2019, 45(9): 105-111. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0053690

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  为解决入侵检测系统漏检后的网络安全防御问题，利用平台层动态目标防御技术，设计一种新的平台动态防御（PDD）策略。结合隔离区PDD系统，分析PDD运行原理，考虑平台响应入侵检测告警的随机选择平台迁移以及漏检情况下固定时间间隔的主动迁移，给出PDD策略和防御效能评估指标。仿真结果表明，该策略在异常事件和入侵检测系统漏报率增多的情况下能够始终保持较高的费效比，可有效解决防御收支不平衡和入侵检测系统漏报带来的安全隐患问题。
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  针对AES密钥扩展的电压故障注入攻击

  段晓毅, 田丽娜, 张磊, 王建新, 李秀滢, 张恺健

  计算机工程. 2019, 45(9): 112-118. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0051692

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  针对高级加密标准（AES）算法，提出一种简单高效的故障注入攻击方法。通过瞬时降低密码芯片供电电压产生低压毛刺，使芯片在密钥扩展函数中进行密钥赋值时跳过赋值循环语句，造成密钥赋值错误，从而缩短参与运算密钥的未知字节长度。结合注入故障后输出的错误密文，可通过穷举猜测的方式恢复初始密钥未知字节。攻击测试结果表明，通过该方法执行一次有效故障注入攻击能得到4字节长度初始密钥，即对于128位AES算法，攻击者仅需猜测4×2³²次就能到初始密钥。
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  在线社交网络恶意信息多源定位算法

  袁得嵛, 黄淑华, 叶萌熙, 王小娟

  计算机工程. 2019, 45(9): 119-123. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0051787

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  针对恶意信息源覆盖范围重叠导致基于全网拓扑的定位算法复杂度高的情况，提出基于社区结构的子图划分算法，将恶意信息多源定位问题分解为多个单源定位问题。在此基础上，利用基于Jordan中心的在线社交网络多源定位算法，实现多个子图内的恶意信息单源定位。在随机数网络和UCIonline网络上的仿真结果表明，该算法能够有效识别恶意信息源，定位准确率相比基于距离中心、紧密度中心和介数中心的算法提高11%~30%。
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  有限域上置换多项式的研究进展

  郑彦斌, 易宗向

  计算机工程. 2019, 45(9): 124-127. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0050912

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  AGW准则和分段方法是构造有限域上置换多项式的两种主要方法。介绍有限域上置换多项式在密码学和编码理论中的应用，总结利用AGW准则和分段方法构造有限域上置换多项式和逆置换的研究进展，阐述置换多项式存在的问题，并对下一步研究工作进行展望。
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  基于BNAG模型的脆弱性评估算法

  王辉, 娄亚龙, 戴田旺, 茹鑫鑫, 刘琨

  计算机工程. 2019, 45(9): 128-135,142. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052317

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  为准确评估计算机网络的脆弱性，结合贝叶斯网络与攻击图提出一种新的评估算法。构建攻击图模型RSAG，在消除攻击图中环路的基础上，将模型转换成贝叶斯网络攻击图模型BNAG，引入节点攻击难度和节点状态变迁度量指标计算节点可达概率。实例分析结果表明，该算法对网络脆弱性的评估结果真实有效，能够体现每个节点被攻击的差异性，并且对于混合结构攻击图的计算量较少，可准确凸显混乱关系下漏洞的危害程度。
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  无线传感器网络中的分簇安全数据汇聚方案

  刘冰, 马壮, 陈宜栋, 李艳俊

  计算机工程. 2019, 45(9): 136-142. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0051776

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  为在无线传感器网络（WSN）的数据收集、处理和传输过程中降低能耗，提高数据的安全性与机密性，提出一种动态分簇安全数据汇聚算法CDSDA。对基于分簇的WSN安全数据汇聚算法CSDA进行改进，依据节点所采集数据的重要程度与节点的剩余能量，对数据进行动态切片，在此基础上，进行簇内汇聚和簇间汇聚以得到最终结果。仿真结果表明，与CSDA算法相比，CDSDA算法在通信开销、数据正确率、数据隐私保护等方面具有较好性能。
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  基于cuFHE的同态比较运算器

  刘文超, 潘峰, 杨晓元, 周潭平, 涂广升

  计算机工程. 2019, 45(9): 143-146,152. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0053715

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  为在密态计算中实现高效的比较操作，设计一种支持并行加速的多比特同态比较运算器。基于cuFHE软件库构造单比特同态数值比较器，在并行运算模式下调用该同态数值比较器，通过GPU硬件实现可比较任意比特明文的多比特同态比较运算器。利用cuFHE同态算法库编写同态比较运算函数并进行测试，结果表明，该比较运算器效率较高，对100 bit的明文进行一次比较运算仅需0.91 s。
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  针对51步RIPEMD-160区分攻击的复杂度分析

  崔斌斌, 王高丽

  计算机工程. 2019, 45(9): 147-152. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052363

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  SASAKI Y等人使用消息修改技术对51步RIPEMD-160算法进行区分攻击时（Lecture Notes in Computer Science，Vol.7341），未考虑模减差分对差分路线的影响，不能保证左右操作前半部分成立的概率为1，导致所得到的复杂度有误。为此，通过2-dimension sums方法构建RIPEMD-160区分器，在此基础上提出一种改进的区分攻击复杂度分析方法。给出保证差分路线中模减差分成立的充分条件，使消息修改后左右操作差分路线前半部分成立的概率由2^-7.717增加到1，从而提高区分器成立概率，同时通过实验测试得到后半部分差分路线成立的概率。分析结果表明，51步RIPEMD-160算法区分攻击的复杂度为2^152.672。
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  一种增强的移动互联网身份基认证密钥协商协议

  孙海燕, 李玲玲, 张玲, 张建伟, 黄万伟

  计算机工程. 2019, 45(9): 153-160,182. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0053945

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  针对双线性对运算耗时较多和PKI证书管理负担重的问题，王真等人提出基于身份的移动互联网高效认证密钥协商协议（通信学报，2017年第8期），但该协议不能抵抗临时私钥泄露攻击，不具备eCK安全性。为此，提出一种不使用双线性对运算的身份基认证密钥协商协议，并在GDH假设和随机预言机模型下，证明其具备eCK安全性。分析结果表明，该协议密钥协商阶段仅需4个椭圆曲线点乘运算，与CKD-10、XW-12、WML-17等协议相比效率较高，单轮通信次数和计算代价较少，适用于移动互联网环境。
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  隐马尔可夫模型在恶意域名检测中的应用

  白玲玲, 宁振虎, 薛菲, 杨永丽

  计算机工程. 2019, 45(9): 161-168. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0051486

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  提出一种基于隐马尔可夫模型（HMM）的恶意域名检测方法。分析善恶域名在DNS通信中的各类特征，利用Spark大数据处理平台的高效计算能力对属性特征进行统计，在此基础上，通过HMM中的Baum-Welch算法和Viterbi算法对恶意域名进行准确分类。实验结果表明，与随机森林模型相比，HMM对恶意域名分类的准确率与召回率均较高。
人工智能及识别技术
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  带延迟调整的脉冲神经元梯度下降学习算法

  杨静, 徐彦, 赵欣

  计算机工程. 2019, 45(9): 169-175. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052234

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  脉冲神经元有监督学习算法通过梯度下降法调整神经元的突触权值，但目标学习序列长度的增加会降低其精度并延长学习周期。为此，提出一种带延迟调整的梯度下降学习算法。将每个突触的延迟作为学习参数，在学习过程中调整权值，同时对突触的延迟时间进行梯度下降调整，从而使神经元激发出目标脉冲序列。实验结果表明，该算法在不增加算法复杂度的情况下，能够提高神经元学习复杂脉冲序列的能力，且收敛速度较快。
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  基于注意力机制与评论文本深度模型的推荐方法

  黄文明, 卫万成, 张健, 邓珍荣

  计算机工程. 2019, 45(9): 176-182. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0051339

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  传统推荐系统依赖人工进行规则设计和特征提取，对评论文本内容的特征和隐信息的提取能力有限。针对该问题，融合注意力机制并基于深度学习对推荐系统进行改进，提出一种对评论文本深度建模的推荐方法。使用词嵌入模型表达数据集评论中的语义，引入注意力机制对输入内容进行重新赋权，通过并行的卷积神经网络挖掘用户和项目评论数据中的隐含特征，将两组特征耦合输入并采用因子分解机进行评分预测，得到推荐结果。实验结果表明，该方法可有效提高推荐准确率，均方误差较DeepCoNN方法提升2%以上。
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  基于IG_CDmRMR的二阶段特征选择方法

  朱文峰, 于舒娟, 何伟

  计算机工程. 2019, 45(9): 183-187,193. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0051013

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  为提高特征提取方法的文本分类精确度，结合信息增益（IG）和改进的最大相关最小冗余（mRMR），提出一种IG_CDmRMR二阶段文本特征选择方法。通过IG提取与类别相关性较强的特征集合，利用类差分度动态改变mRMR中特征与类别之间的互信息值权重，并筛选最优特征子集，从而得到文本分类结果。实验结果表明，与IG方法、IG_mRMR方法相比，在特征数量相同的情况下，该方法可使准确率提升约2%。
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  基于LZW编码的卷积神经网络压缩方法

  刘崇阳, 刘勤让

  计算机工程. 2019, 45(9): 188-193. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052195

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  针对卷积神经网络（CNN）因参数量大难以移植到嵌入式平台的问题，提出基于LZW编码的CNN压缩方法。通过浮点转定点和剪枝2种方法来压缩模型容量。对权值进行k-means聚类量化，并在此基础上进行LZW编码。在MNIST数据集上进行实验，结果表明，剪枝效果优于浮点转定点的压缩效果，在进行剪枝、量化后使用LZW编码，其压缩比可达25.338。
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  结合XGBoost的树突状细胞改进算法

  杨晨, 梁意文, 谭成予, 周雯

  计算机工程. 2019, 45(9): 194-197,203. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052044

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  树突状细胞算法（DCA）要求输入3类信号，需要通过人工选取或统计学等方式提前进行特征提取。为准确、高效地提取特征，提出一种基于XGBoost的DCA。通过使用XGBoost算法迭代生成决策树，根据决策树的特征节点对数据集的特征指标进行提取与分类，并作为DCA的信号输入以实现算法优化。使用KDD99数据集进行实验，结果表明，与基于粗糙集的改进算法相比，该算法的准确率更高，最高可达0.859 00。
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  一种用于Slater与Kemeny选举求解的ASP方法

  徐珩僭, 王以松, 冯仁艳

  计算机工程. 2019, 45(9): 198-203. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052139

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  针对求解复杂度为NP难问题的Slater选举，提出一种回答集程序设计（ASP）方法用于求解选举结果。通过ASP构造尽可能少的无回路锦标赛，找到与原锦标赛差别最小的一个并从中选出获胜者。实验结果表明，该方法的编码方式不依赖于候选人的数量，时间复杂度低，可读性强，并且适用于Kemeny选举。
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  基于方差权重因子选词的SIF句向量模型

  孙毅, 裘杭萍, 康睿智

  计算机工程. 2019, 45(9): 204-210,234. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052381

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  针对平滑反频率（SIF）模型在文本分类和情感分析中性能较差的问题，在SIF模型的基础上，根据单词在不同分类任务类别中的分布情况，计算其对任务贡献度的方差权重（VW）因子，建立一种VW因子选词句向量模型CwVW-SIF。在标准文本分类数据集和情感分析数据集上进行测试，结果表明，CwVW-SIF相对SIF模型具有较高的分类精度。
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  权重模糊粗糙集的分类规则挖掘算法

  李抒音, 刘洋

  计算机工程. 2019, 45(9): 211-215. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0053470

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  针对粗糙集分类规则挖掘算法LEM2剪枝条件过于严格的问题，提出一种权重模糊粗糙集的改进规则挖掘算法。在用例带权重的模糊粗糙集理论框架上分析面向混合数据的分类规则挖掘算法，引入粗糙集模型的近似覆盖参数作为挖掘算法的泛化度量参数，实现对规则集数量和规则形式复杂程度的调节。实验结果表明，与LEM2算法和DataSqueezer算法相比，该算法的平均精度和平均召回率更优，分别为81%和80%，且生成规则的平均长度最短。
图形图像处理
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  一种用于单目标跟踪的锚框掩码孪生RPN模型

  李明杰, 冯有前, 尹忠海, 周诚, 董方昊

  计算机工程. 2019, 45(9): 216-221. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0053937

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  针对孪生区域候选网络（RPN）易受干扰且目标丢失后无法跟踪的问题，引入锚框掩码网络机制，设计一种新型孪生RPN模型。设置多尺度模板图片，并将其与目标图片进行卷积操作，实现全图检测以避免目标丢失。通过对前三帧图片的IOU热度图进行学习，预测连续帧目标锚框掩码，简化计算并排除其他目标干扰。在VOT2016和OTB100数据集中的实验结果显示，该模型对VOT2016数据集检测帧率达到24.6 frame/s，预期平均覆盖率为0.344 5，对OTB100数据集的检测准确率和成功率分别为0.862和0.642。基于摄像头采集数据的目标丢失及干扰测试表明，该模型具有良好的抗干扰性与实时性。
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  生成式对抗网络研究与应用进展

  柴梦婷, 朱远平

  计算机工程. 2019, 45(9): 222-234. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0051964

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  基于零和博弈思想的生成式对抗网络（GAN）可通过无监督学习获得数据的分布，并生成较逼真的数据。基于GAN的基础概念及理论框架，研究各类GAN模型及其在特定领域的应用情况，从数据相似性度量、模型框架、训练方法3个方面进行分析，对GAN改进与扩展的相关研究成果进行总结，并从图像合成、风格迁移等应用领域展开讨论，归纳出GAN的优势与不足，同时对其应用前景进行展望。分析结果表明，GAN的学习能力与可塑性强，改进潜力大，应用范围广，但其发展面临的挑战是训练过程不稳定，且缺乏生成数据质量的客观评价标准。
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  透射率与场景亮度分块优化的图像去雾算法

  时璇, 冯舒婷, 沈传科, 李晨, 李党超

  计算机工程. 2019, 45(9): 235-241,247. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0051786

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  在图像去雾过程中，对大气光透射率估计不准确，会降低去雾图像场景亮度，并导致天空区域出现光晕现象。为此，提出一种基于分块优化透射率与自适应优化场景亮度的图像去雾算法。根据图像有雾程度评判标准对透射率进行分块优化，结合大气光强度求解大气散射模型获得无雾图像，并通过局部自适应调整图像灰度值来提高图像场景亮度。实验结果表明，相较于引导图滤波和对比度增加算法，该算法去雾后的图像更清晰，保边效果明显，且视觉效果更佳，适用于交通监管、安全监控和目标识别等应用领域。
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  一种基于迁移学习的能见度检测方法

  唐绍恩, 李骞, 胡磊, 马强, 顾大权

  计算机工程. 2019, 45(9): 242-247. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0051855

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  为学习可有效反映能见度的视觉特征，解决大规模训练数据集构建困难的问题，提出一种将深度卷积神经网络应用于能见度检测的方法。将样本图像划分为多个子区域，利用预训练的VGG-16网络对其进行编码。通过编码特征集训练支持向量回归模型，并根据支持向量误差计算各子区域的融合权重，按权重融合子区域能见度估计值。实验结果表明，该方法检测正确率超过90%，可满足实际应用的需求。
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  基于图像显著性识别的自动抠图系统

  曹春红, 孙榕, 钟琴

  计算机工程. 2019, 45(9): 248-252. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0051158

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  RC算法引入区域级别的对比度，对颜色模型进行重新量化，能大幅提高处理速度、突出显著目标，然而其基于图的分割算法易出现分割区域不能较好地贴合物体边缘的问题。引入优化的SLIC算法代替基于图的分割算法，对RC算法进行改进，并实现一个基于图像显著性识别的自动抠图系统，克服传统抠图系统必须人工标记的缺点。实验结果表明，相比IT、MZ、GB、RC等经典算法，改进的RC算法抠取的显著目标更精确，其查准率、查全率、F值分别为0.82、0.85和0.83，系统能自动抠取显著目标并提供图片合成应用。
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  Contourlet域下基于多尺度特征的声呐图像分割

  李鹏, 陈嘉琦, 马味敏, 叶方跃

  计算机工程. 2019, 45(9): 253-259. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0054281

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  水下环境复杂多变，导致声呐技术成像后的图像质量差，影响目标识别。为此，提出一种基于Contourlet域下多尺度高斯马尔可夫随机场（GMRF）模型的水平集声呐图像分割算法。采用Contourlet变换及逆变换获取声呐图像各尺度层下的纹理特征，通过GMRF对各层纹理特征建模，以描述局部结构空间信息并降低对噪声的敏感度。根据各层纹理特征模型，对声呐图像进行由粗到细尺度的水平集分割以得到分割结果。实验结果表明，该算法在不同声呐图像中的分割准确度超过90%，优于Otsu算法，且具有较低的复杂度和较强的鲁棒性。
开发研究与工程应用
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  通用可配置数据激励器设计

  鲁兆妍, 蒋泽军, 陈进朝, 王元天

  计算机工程. 2019, 45(9): 260-263. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0050017

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  针对数据激励生成器中定向激励和随机激励生成技术耗时长、跨平台使用时工作量大的问题，结合自主数据激励和响应数据激励2种激励产生方式，以内部逻辑自动机为核心，设计一种通用可配置的数据激励器。在战车导航设备上进行模拟验证，结果表明，该激励器具有较高的准确率和执行效率，其平均事件响应时间为0.493 ms，逻辑自动机平均形成时间为0.13 ms。
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  基于灰色预测模型的GPS/WiFi室内外融合定位方法

  刘家宏, 李宝路, 杨澜, 邱硕冰, 李玥

  计算机工程. 2019, 45(9): 264-269. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0051861

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  针对室内外GPS/WiFi信号交织区定位模式反复切换、定位精度低的问题，提出一种基于灰色预测模型的融合定位方法。通过构造GM（1，1）模型得到当前定位模式下物体的灰色预测轨迹，利用几何方式将预测轨迹与待切换定位模式下的定位信息进行深度融合，实现精准定位。当预测轨迹与定位信息几何融合失败时，根据GPS接收卫星信号的数量判断是否切换定位模式。实验结果表明，与基于GPS和基于WiFi的定位方法相比，该方法具有较高的定位精度与较强的鲁棒性。
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  基于改进HHT的脉搏信号分析方法

  况雪, 李智, 王勇军, 张绍荣

  计算机工程. 2019, 45(9): 270-275. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052458

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  利用传统希尔伯特-黄变换（HHT）处理脉搏信号时，经验模态分解（EMD）分解精度低，并且存在模态混叠问题。为此，提出一种改进的HHT方法。结合时变滤波（TVF）对脉搏信号进行EMD得到一系列本征模态函数（IMF），采用相关系数法提取有效的IMF分量，并对其运用希尔伯特变换得到脉搏信号的Hilbert谱和边际谱。实验结果表明，该方法可提高分解精度，有效解决模态混叠问题，同时去除信号中的干扰成分，得到的Hilbert谱和边际谱能够准确反映脉搏信号的时频特性。
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  一种面向知识图谱问答的语义查询扩展方法

  孟明明, 张坤, 论兵, 张晓明

  计算机工程. 2019, 45(9): 276-283,290. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052140

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  在问答系统中，只通过问题中所包含的词汇表达查询意图，难以从数据源中获得理想的答案。为此，针对基于知识图谱的问答系统，提出一种语义查询扩展方法。利用WordNet对问题三元组中的查询术语从同义词、上义词和下义词3个语义角度进行扩展，采用Microsoft Concept Graph对查询术语从上义词和下义词2个角度进行扩展。针对每种语义角度的扩展结果，设计不同的过滤策略进行筛选，根据查询术语的语义扩展结果实现对问题三元组的扩展。实验结果表明，该方法平均准确率大于83%，对问题三元组的多语义角度的扩展效果较好。
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  基于多注意力CNN的问题相似度计算模型

  冯兴杰, 张乐, 曾云泽

  计算机工程. 2019, 45(9): 284-290. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052098

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  在智能客服问答系统中，用户所提问句具有咨询意图复杂、上下文相关性弱以及口语化等特点，导致问句相似度计算的准确率不高，出现答非所问的情况。提出一种基于卷积神经网络的相似度计算模型MA-CNN。通过2个不同的注意力机制，同时关注词汇间的语义信息和句子间的整体语义信息，提高智能客服对问题的理解能力。实验结果表明，与基于词向量和基于循环神经网络的模型相比，MA-CNN模型对问句的辨识能力更强，其F1值最高可达0.501。
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  航空发动机试车半物理仿真中的故障模拟技术研究

  陈龙泉, 李克新, 李梦洁, 武殿梁, 程奂翀

  计算机工程. 2019, 45(9): 291-295,301. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0051708

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  为提高航空发动机研发过程中试车人员的故障处理能力，设计可视化的试车半物理仿真系统，对空气起动系统、燃油系统、发动机系统进行故障模拟。建立故障数学模型、现象数学模型和故障排除方法相结合的故障处理模型，实现故障的设置、现象和处理过程仿真，根据系统响应时间和精度对故障排除操作进行关键性能指标评价。仿真结果表明，该系统可实现航空发动机试车故障过程的可视化，能够直观反映故障现象和处理过程。
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  面向旋翼无人机目标追踪的解耦视觉伺服方法

  徐梦, 史豪斌

  计算机工程. 2019, 45(9): 296-301. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0051794

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  传统的机器人PID控制方法因结构简单在复杂环境中的鲁棒性与稳定性较差，而传统视觉伺服控制系统的闭环反馈机制影响强耦合系统的控制效果。针对传统机器人PID控制与视觉伺服在旋翼无人机追踪问题中的不足，提出一种解耦的视觉伺服追踪方法。利用费尔曼链码的目标特征提取算法提取目标的特征点，建立特征点误差与速度之间的视觉伺服模型，通过姿态调节去除俯仰角与滚转角的影响，采用动力学扩展方法将运动参数从4个自由度扩展为6个自由度，设置在线速度空间与角速度空间上独立的伺服增益。在仿真条件与实物条件下进行旋翼无人机追踪实验，结果表明，相比传统的视觉伺服与PID方法，该方法目标丢失概率更小，追踪效果更好。
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  突发事件人群聚集场所的谣言传播模型

  蔚莹, 殷雁君

  计算机工程. 2019, 45(9): 302-309,315. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052196

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  为深入了解谣言传播规律，提出一种适用于突发事件人群聚集场所的谣言传播模型。针对突发事件聚集个体的不同动机，将聚集人群划分为6种不同状态，并以个体的信任度、谣言接受度和社会恶劣认知度体现个体的特征，同时分析闹事者占比、普通市民个体特征、事件处置方式等因素对谣言传播过程产生的影响。实验结果表明，该模型的个体社会认知度和事件处置方式会影响谣言传播速度，而初始传播者的占比和聚集人群的社会关系对谣言传播影响较小。
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  基于区域分割的混合地震预测算法

  周天祥, 董红斌, 周雯

  计算机工程. 2019, 45(9): 310-315. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052127

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  由于地震区域地质结构的差异性，采用单一模型难以在分割后的所有小区域都达到较好的预测效果。为此，提出一种基于区域分割的混合型算法。分别利用反向传播神经网络算法和树突状细胞算法对分割后的区域进行建模，选择效果较好的算法作为该区域的预测算法。根据不同区域的权值来预测整个大区域的地震发生情况。实验结果表明，该算法能够有效改善地震预测的效果。
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  基于资源分配与偏好连接的局部路径链路预测算法

  陆圣宇, 欧锋, 黄清元, 刘宝, 路振民, 汤凌韬

  计算机工程. 2019, 45(9): 316-320. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0052280

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  针对复杂网络中基于结构相似性的链路预测问题，在对比现有链路预测算法相似性指标的基础上，结合资源分配算法中节点资源共享概念和偏好连接算法中节点度与连边概率关系，同时综合局部路径，定义一个相似性指标LRPA，并据此提出一种新的链路预测算法。在经典复杂网络数据集和真实比特币OCT交易网络中进行预测，实验结果表明，该算法能准确预测连边结构以及比特币用户的交易模式。