2014年, 第40卷, 第5期 刊出日期：2014-05-15
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计算机工程. 2014, 40(5): 1-6,11.潜在狄利克雷分配(LDA)主题模型可用于识别大规模文档集中潜藏的主题信息，但是对于微博短文本的应用效果并不理想。为此，提出一种基于LDA的微博用户模型，将微博基于用户进行划分，合并每个用户发布的微博以代表用户，标准的文档-主题-词的三层LDA模型变为用户-主题-词的用户模型，利用该模型进行用户推荐。在真实微博数据集上的实验结果表明，与传统的向量空间模型方法相比，采用该方法进行用户推荐具有更好的效果，在选择合适的主题数情况下，其准确率提高近10%。
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计算机工程. 2014, 40(5): 7-11.针对互联网微博业务的广泛应用及其对大数据挖掘和分析的影响，提出一种基于标签的微博人脉网络挖掘算法。分析该网络的结构特征，利用微博用户标签，在模糊匹配过程中计算词语之间的匹配度时，主要考虑词语语素、次序和词长3个因素。为弱化以不同用户为起点对算法准确率的影响，分别以普通用户和名人用户为起点用户，挖掘微博人脉网络数据。同时，研究微博人脉网络的结构特性，通过分析发现微博人脉网络同时具有小世界和无标度特性。实验结果表明，运用该算法对名人用户和普通用户朋友中对IT感兴趣的人进行挖掘的误差率是可接受的。其中，挖掘10个名人用户朋友时算法的平均误差率为14.08%，挖掘10个普通用户朋友时算法的平均误差率为10.63%。
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计算机工程. 2014, 40(5): 12-16,20.目前常用的网络爬虫和基于微博API抓取数据的算法很难满足舆情系统对微博数据的需求。为此，提出一种模拟浏览器登录微博抓取网页数据的算法，以方便地获取任意微博用户网页上的所有数据。通过微博用户之间的关系构建用户网络，并通过该网络发现新用户。为获取微博上有质量的数据，建立一个完整的数学模型，根据用户的发帖数、发帖频率、粉丝数、转发数、评论数等因素来计算用户影响力，以影响力为主要因子构建优先队列，使得影响力越大的用户数据采集频率越高，同时计算时间间隔以兼顾非活跃用户的数据获取。实验结果表明，该算法具有通用性强、完全无需人工干预、获取信息的质量高、速度快等优点。
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计算机工程. 2014, 40(5): 17-20.针对新浪、腾讯等微博平台出现大量广告的问题，提出一个微博广告过滤模型。通过对数据的预处理，将采集到的微博原始数据转换成干净且计算机易处理的数据。在预处理阶段，根据微博文本的特点，对停用词表进行改进，以提高查准率，然后基于支持向量机构建一个训练分类器对数据进行训练，经过不断的学习和反馈，取得较好的分类效果。实验结果表明，该模型进行广告过滤时准确率超过90%，效果优于基于关键字的方法。
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计算机工程. 2014, 40(5): 21-25,30.在赛博空间态势感知的相关研究中，处理不确定、不精确的多源异构信息是态势认识过程中需要解决的一个重要问题。为正确处理这些信息，提高对态势的认识，使得到的态势更具有正确性、时效性和全局性，研究数据融合方式和决策方式等现存的处理技术并进行综述。数据融合包含贝叶斯网络、D-S证据理论、粗糙集理论、神经网络、隐马尔科夫模型及马尔科夫博弈论等方式，决策方式涵盖认知心理学、逻辑学、风险管理等。研究结果表明，目前的技术焦点呈现多样性，但在态势生成应用及验证方面仍有较大的改进空间。
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计算机工程. 2014, 40(5): 26-30.为解决流程工业中过程历史数据的存储以及大量数据的快速查询问题，提出一种基于关系数据库的磁盘历史数据库模型。在数据存储方案设计中，将关于位号和数据采集接口的静态信息存储在关系数据库中，历史数据以文件形式存放，采用三重二级缓存机制避免频繁访问磁盘，并使用经典的SDT算法对实时数据进行压缩存储，降低存储成本。数据查询方案采用三级索引文件结构，即总索引文件、二级索引文件和位号索引文件，提高查询效率。该磁盘历史数据库的第一版已经成功实现，应用结果表明，数据存储方案和查询方案的设计是合理的，100个位号的查询时间约为500 ms。
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计算机工程. 2014, 40(5): 31-35,40.针对来源于多个业务系统的重复主数据影响主数据质量、主数据同步及主数据挖掘等问题，提出重复主数据检测算法fastCdrDetection。从数据可信度的角度出发，在考虑数据源可信度、数据最后更新时间及数据长度的基础上，建立主数据可信度模型，并实现可信记录生成算法。设计非递归的字符串相似度计算算法FiledMatch，解决了由中文简写、缩写、错误拼写造成的主数据重复问题，采用sourceKeys算法对来源于同一业务系统、具有同样业务主键的重复记录进行预处理，从而提高重复主数 据检测效率。通过对某电网基建物资63万余条供应商存量数据及23万余条模拟数据进行实验，结果表明，与PQS算法相比，fastCdrDetection算法的召回率由74%提高到88%，准确率由61%提高到95%，证明了算法的有效性。
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计算机工程. 2014, 40(5): 36-40.传统的聚类算法用于DNA微阵列数据分析时，多数只能生成一种聚类结果，无法识别出与多组不同基因表达模式相类似的基因。针对该问题，提出一种基于图论的聚类算法，采用一个有向无权图来描述需要分析的DNA微阵列数据，分别计算该图具有最小割权值和第二小割权值的图割。测试结果表明，该算法可以有效地探测聚类结果空间并输出一组可能性较高的聚类结果，与Fuzzy-Max、Fuzzy-Alpha、Fuzzy-Clust等聚类算法相比具有更高的准确性。
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计算机工程. 2014, 40(5): 41-44,48.在热传导算法中，使用传统的CPU串行算法或MPI并行算法处理大批量粒子时，存在执行效率低、处理时间长的问题。而图形处理单元(GPU)具有大数据量并行运算的优势，为此，在统一计算设备架构(CUDA)并行编程环境下，采用CPU和GPU协同合作的模式，提出并实现一个基于CUDA的热传导GPU并行算法。根据GPU硬件配置设定Block和Grid的大小，将粒子划分为若干个block，粒子输入到GPU显卡中并行计算，每一个线程执行一个粒子计算，并将结果传回CPU主存，由CPU计算出每个粒子的平均热流。实验结果表明，与CPU串行算法在时间效率方面进行对比，该算法在粒子数到达16 000时，加速比提高近900倍，并且加速比随着粒子数的增加而加速提高。
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计算机工程. 2014, 40(5): 45-48.在多维数据分析和处理中，经常会出现部分数据丢失或者部分数据未知的情况，如何利用已知数据的潜在结构对这些缺失数据进行填充是一个亟待解决的问题。目前对于缺失数据填充的研究大多是针对矩阵或者向量形式的低维数据，而对于三维以上高维数据填充的研究则很少。针对该问题，提出一种基于张量分解的多维数据填充算法，利用张量分解中CP分解模型的结构特性和分解的唯一性，实现对多维数据中缺失数据的有效填充。通过实验对以三维形式存储的部分数据缺失图像进行填充修复，并与CP-WOPT算法进行比较，结果表明，该算法具有较高的准确度以及较快的运行速度。
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计算机工程. 2014, 40(5): 49-53,58.现有基于效用的无线网络资源分配方法大多未考虑网络整体效用最优的问题，只关注基站内的资源分配最优化，没有将基站选择问题与基站内资源分配问题相结合。鉴于此，提出一种基于效用的多基站协作无线资源分配方法，将无线网络资源分配划分为2个阶段，即基于拥塞度选择基站与基于边际效用实现基站内的资源分配。仿真实验结果表明，在268次基站选择中，该方法与效用最优的基线方法有218次相同，占81.3%，但其平均用时只有0.066 s，远低于基线方法的0.926 s，从而验证了该基站选择方法的合理性，以及基站内资源分配方法的有效性和高效性。
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计算机工程. 2014, 40(5): 54-58.随着移动互联网和三网融合的兴起，网络带宽及终端异构性造成所选节点视频和请求节点的终端能力不匹配。为此，提出一种基于可扩展视频编码(SVC)分层匹配度的节点选择算法。在异构网络背景下，综合考虑节点带宽和链路往返时延，将SVC分层层数和网络接入类型相结合。实验结果表明，与随机选择算法相比，该算法使得所选节点的SVC视频分层数与请求节点终端处理能力有较高的匹配度(固网、无线、3G接入网络类型所对应的匹配度分别为77.8，72.2，88.9)，并且具有较高的终端平均服务能力(PC为110、笔记本为78.3、手机为38.3)。
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计算机工程. 2014, 40(5): 59-61,67.针对现有及经典自适应分簇路由协议LEACH存在网络生存周期短和节点可靠性低的问题，提出一种安全的低能耗分簇路由协议S-LEACH。采用多角度信任模型，即从节点数据、通信带宽和剩余能量3个方面对待检测网络内各节点进行信任度评估，建立信任值集合并对照节点信任度阈值进行簇头安全选举，用萤火虫算法模拟实现成员节点聚簇，以单跳或多跳方式与基站节点通信的方法降低由于通信距离较远而带来的额外能耗。实验结果表明，与LEACH协议相比，S-LEACH协议可延长4倍以上的网络生存周期，且与以数据信任度为评测标准的BTSR协议相比，S-LEACH协议可将网络内非信任节点检测率提高2.3%。
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计算机工程. 2014, 40(5): 62-67.内容中心网络是一种新的网络体系结构，采用以名字为标识的内容路由。然而，基本的内容中心网络路由机制仅对服务器的内容建立路由表项，缺少到达节点上缓存的内容副本路由，导致节点缓存资源利用率低，产生较大的内容访问时延。针对该问题，通过将节点缓存的副本向其他节点进行通告，提出一种快捷路由机制，使得节点能够感知邻居节点的内容副本，从而选择最优内容源以获取内容。仿真结果表明，相比不考虑节点副本路由的机制，快捷路由机制可明显减少用户请求的平均时延，在节点缓存容量为60个内容对象时，减少了43%的服务器负载。
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计算机工程. 2014, 40(5): 68-72.针对由于数字喷泉码的冗余编码数据包和所需内存空间较大，导致无线传感器网络(WSN)实时性较差的问题，设计一种平均分帧长LT码的编译码系统。建立典型拓扑结构模型，应用网络编码和数字喷泉码的级联形式进行数据传输，并对平均分帧长LT码的生成矩阵进行压缩编码。通过加权平均法和多比特打包法，在不破坏喷泉码特性的前提下降低无线整个传感器网络的存储冗余量。实验结果表明，该系统能使数字喷泉码降低103量级的存储冗余量，并提高WSN编译码效率及数据中心的数据恢复率。
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计算机工程. 2014, 40(5): 73-80.针对工业无线网络数据通信的可靠性、确定性和实时性要求，提出一种基于EPA标准的实时可靠路由算法。该算法在短地址分配的基础上，利用周期发送的同步组网报文，结合邻居链表实现多径不相交路由。综合考虑链路质量和剩余转发时间，给出基于最短路径扩散机制的实时路由选择方法，降低链路故障对数据传输的影响，同时通过链路故障处理，以及基于转发记录表与黑名单机制的网络回路检测，保证通信可靠性。性能测试结果表明，该算法将周期数据正确接收率保持在99%左右，平均路径传输延时降低了30%，从而保证网络传输数据的可靠性和实时性。
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计算机工程. 2014, 40(5): 81-85.针对终端硬件差异对接收信号强度(RSS)测量的影响，导致传统RSS指纹鲁棒性较差的问题，借鉴信号强度差(SSD)在室内定位中的应用，提出一种抗移动终端硬件异质的SSD位置指纹。从理论上对SSD、RSS及双曲位置指纹(HLF)3种指纹的鲁棒性进行分析，并在实际无线局域网环境中应用传统K最近邻法，对3种指纹在训练定位阶段使用相同终端与不同终端2种情况下进行实验。结果证明，与RSS和HLF指纹相比，SSD指纹在抗移动终端异质方面的鲁棒性更好。
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计算机工程. 2014, 40(5): 86-88.针对两用户的多输入多输出多址接入信道(MIMO-MAC)中存在共道干扰的问题，提出一种基于有限反馈的干扰消除方法，每个用户根据反馈信息对将要发送的信号进行对角化处理。通过合理设计预处理矩阵，对接收信号进行线性处理以消除共道干扰，从而提高系统的可靠性，使得接收端可以逐个符号地最大似然译码，降低译码复杂度。仿真结果表明，若接收端配置2根天线且系统采用4QAM调制，则当误比特率为10?3时，与已有基于有限反馈的干扰消除方案相比，该方案能获得2 dB的增益。
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计算机工程. 2014, 40(5): 89-93.拓扑控制是无线传感器网络研究中的重要问题。现有的大多数关于拓扑控制的工作集中于如何降低能耗，但是没有考虑干扰带来的影响。针对网络容量的最大化问题，提出一种在信号干扰信噪比模型下的拓扑控制算法PLTCA。该算法无需任何节点的位置信息，通过计算3跳以内的前向和后向列表来构建拓扑。在PLTCA算法中，采用功率控制技术，节点通过改变发射功率或者发射方向选择自己的邻居节点，从而控制网络拓扑结构。通过理论分析对算法的连通性进行论证。仿真结果表明，PLTCA算法在保证网络连通性的基础上，减少了网络总体的能量损耗，与MaxSR算法相比，节点的平均链路能量损耗减少10%~20%。
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计算机工程. 2014, 40(5): 94-98,102.为适应未来网络需求的发展，新一代网络体系结构得到研究人员的关注，而虚拟路由器作为构建虚拟网络的核心设备，其系统的设计与实现成为研究重点。为此，提出一种可扩展虚拟路由器系统中的管控平面。介绍虚拟路由器管控平面的系统架构、功能模块和关键技术，将基于容器的虚拟化技术、C语言、shell脚本、Netlink协议以及Quagga路由管理软件等相结合，在Linux系统环境下实现该平面。系统测试结果表明，该管控平面能够有效地分配物理设备资源，生成和管理相互隔离的虚拟路由器以及网络信息，实现与转发平面系统的信息交互，且在保证高性能的基础上，具有良好的灵活性、可移植性和扩展性。
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计算机工程. 2014, 40(5): 99-102.针对远程证明效率低、隐私保护能力及可伸缩性差的问题，提出一种基于可动态调整的非平衡Merkle哈希树的平台配置远程证明机制。借鉴Merkle哈希树远程证明方案，考虑可信实体完整性度量值被请求的概率，综合利用组签名技术和动态Huffman树构造算法的优势，不仅能大幅减少可信实体度量日志的存储空间，屏蔽具体的可信实体的哈希值，而且缩短认证路径长度。给出具体的软件分发算法、完整性度量和验证算法，并从验证效率、隐私保护和可伸缩性3个方面分析算法的优势。分析结果表明，该机制可提高远程证明算法的效率、隐私保护能力及可伸缩性。
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计算机工程. 2014, 40(5): 103-108,114.SM4是国内于2006年公布的第1个商用的分组密码算法。为提高SM4算法安全性，抵御功耗分析、电磁辐射等侧信道攻击，提出一种抗侧信道攻击的SM4多路径乘法掩码方法。该方法在轮函数中采用多条数据路径，并对引进随机数后的S盒用有限域乘法求逆变换加以改进，使中间结果与标准SM4算法的中间结果完全不同，从而掩盖SM4加密过程中的所有关键信息，增加侧信道分析的难度。实验结果表明，与标准SM4算法和普通的SM4乘法掩码算法相比，该方法在芯片的功耗和硬件资源增加不大的情况下，能有效消除中间数据所产生的能量消耗，增强算法安全性，可成功抵御各种侧信道攻击。
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计算机工程. 2014, 40(5): 109-114.针对现有基于协同过滤的推荐系统易受托攻击影响的问题，提出一种基于特征子集的推荐系统托攻击无监督检测算法。利用现有攻击模型在项目选择上的随机性，给出一种描述用户兴趣集中程度的特征属性：兴趣峰度系数。将该系数与已有的推荐系统用户特征属性结合作为备选特征集，采用无监督特征选择方法为不同类型托攻击选取相应的检测特征子集。根据选择出的特征子集计算每个用户的离群度，以此进行排序并确定攻击目标，在已排序的用户序列上设置滑动窗口，通过计算窗口内攻击目标的平均评分偏移值对攻击用户进行过滤。实验结果证明，兴趣峰度系数的信息增益高于已有的特征属性，基于特征子集的无监督检测算法相比于现有的无监督检测方法具有更高的稳定性和精准度。
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计算机工程. 2014, 40(5): 115-119.现有僵尸网络检测方法的计算量较大，导致检测效率低，而云计算的强大数据处理和分析能力为僵尸网络的检测提供了新的思路和解决方案。为此，设计并实现一种基于MapReduce模型的并行僵尸网络检测算法，基于云协同和流间关联关系对僵尸网络进行检测。提取流间关联关系，将具有关联关系的流聚集到同一个集合中，计算主机的分数，若分数大于阈值则判断为可疑的僵尸主机。实验结果表明，该算法对P2P僵尸网络的检测率能够达到90%以上，误报率控制在4%以下，并且随着云服务器端计算节点的增多，其处理云客户端上传数据及检测僵尸网络的效率更高。
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计算机工程. 2014, 40(5): 120-123.电子拍卖是传统拍卖的在线实现，其中，密封式电子拍卖由于其所具有的隐私保护和安全性受到广泛关注，但目前多数方案都是基于存在可信第三方假设的，而实际中很难建立可信的第三方。为此，基于LaGrange门限秘密共享体制和BIT承诺方法，设计一种多服务器参与的分布式电子拍卖方案。在投标阶段，投标者基于LaGrange门限秘密共享方案将投标结果分别提供给不同的拍卖服务器；在开标阶段，由不少于一定阈值的服务器提交结果，并基于BIT承诺方法得出最终投标者。该方案可避免单服务器的单点瓶颈，同时保护用户隐私，规定只有成功投标者的身份和投标价格才能被揭示。安全性和效率分析结果表明，该方案满足一个安全电子拍卖方案的要求，同时能节省计算开销和通信开销。
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计算机工程. 2014, 40(5): 124-128.针对近年来对等网络中存在大量不安全服务的问题，提出一种基于云模型的信任机制。在符合查询操作的节点中，根据前若干周期的信任向量，利用灰色预测模型预测各个节点在当前周期的信任向量，设计云模型算法分别建立云模型，依据信任云决策算法和信任云相似度度量算法选出值得信任的节点为请求节点提供服务。仿真结果表明，该机制在选择目标服务节点时，不仅考虑节点信任值的平均值，而且还考虑信任值的离散性，可以从多个角度更全面、合理地选出最值得信任的目标服务节点，达到提高网络服务质量、增强网络安全性的目的。
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计算机工程. 2014, 40(5): 129-133.为提高无线传感器网络中访问控制的安全性和公平性，引入角色思想，提出一种改进的访问控制方案。利用角色授权机制和智能卡认证模式相结合的方法，提高基站密钥的安全性和会话密钥的公平性，同时改善系统权限管理的灵活性和复用性。通过相互认证策略使通信双方检测并拒绝不正确或不完整的交换信息。理论分析结果表明，与Das方案相比，该方案在通信成本方面减少了384 bit，并具有合理的计算成本和相近的存储成本，安全性更高。
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计算机工程. 2014, 40(5): 134-138.移动Ad hoc网络(MANET)是一种无线自组织网络，易受内部恶意节点攻击。针对由于网络内部攻击行为复杂而导致内部恶意节点不易识别的问题，提出一种基于模糊数学理论的MANET内部恶意节点识别方法。通过分析节点通信行为，建立由节点平均包转发延迟、转发率和丢包率组成的属性向量，利用最大隶属度原则进行分类识别。设置不同的仿真场景和恶意节点密度，采用NS2软件进行仿真实验，结果表明，该方法能识别多数内部恶意节点，虽然恶意节点密度对识别结果影响较大，但在恶意节点密度为30%的情况下，仍能保持96%以上的识别率和5%以下的误检率。
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计算机工程. 2014, 40(5): 139-143.针对传统的加密方法在彩色图像压缩方面的不足，提出一种用于保密通信的彩色图像加密与压缩关联算法。设计一个混合混沌系统在空域对秘密图像进行置乱。混沌系统产生针对彩色图像混淆变换的变换矩阵，改变载体图像的像素值。秘密图像每一像素的编码值与载体图像在设定区域中最佳像素点的坐标一一对应。最佳像素点按照最小欧氏距离的原则在载体图像的设定区域内搜索。经过压缩编码后的秘密图像数据不再是传统的像素值，而只是与序号或者下标对应的编码值。当压缩了67%的图像数据时，重构图像和原始图像的相似度仍然超过95%。对密钥空间、密钥的敏感性、加密图像的统计特性等加密效果进行仿真实验，结果表明，该算法安全性高、压缩率大，是一种有效的、易于实现的加密算法。
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计算机工程. 2014, 40(5): 144-148.分析现有基于角色的访问控制模型在Web应用系统中的不足，提出一种基于角色-功能模型的用户访问控制方法，并对其具体的实现进行讨论。以系统业务功能需求自然形成的Web页面组织结构和用户访问控制需求为基础，划分最底层菜单中页面实现的业务功能，以业务功能作为权限配置的基本单位，通过配置用户、角色、页面、菜单、功能之间的关系，控制用户对页面、页面中所包含的html元素及其操作等Web系统资源的访问。在山东交通学院科研管理系统中的实际应用结果表明，该方法在菜单及页面实现的业务功能上实施访问控制，可使Web系统用户访问控制较好地满足用户要求，有效降低Web系统开发的工作量。
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计算机工程. 2014, 40(5): 149-153.常用Web服务器本身缺乏页面完整性验证机制，无法防止站点文件被篡改。为确保文件的完整性，防止用户访问页面被篡改，提出一种Web程序防篡改系统。采用MD5算法校验文件完整性的Web防篡改机制，计算目标文件的数字指纹，运用快照技术恢复被篡改文件，以解决多数防篡改系统对动态站点保护失效及小文件恢复难的问题。描述防篡改系统的工作过程、功能结构及实现方法。实验结果证明，与现有系统相比，该系统能有效完成篡改防护及快照恢复工作，在保障文件安全的同时，对服务器工作效率影响极少。
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计算机工程. 2014, 40(5): 154-157.由于虚拟网络数据传输时，用户态与核心态之间频繁切换，导致虚拟域间多次数据拷贝严重影响网络I/O性能。为此，提出一种高性能的虚拟机防火墙设计方案。利用SR-IOV规范的高性能数据传输特性和对接收数据包的过滤功能，使虚拟域直接与真实网卡交互。针对低特权级的虚拟域中防火墙容易受到攻击的问题，通过在高特权级的Xen中部署监控模块，对虚拟域中的防火墙进行实时监控。实验结果表明，应用SR-IOV网卡可使虚拟机的网络I/O性能相对于Xen传统网络访问模式平均提高1倍以上，并且具有监控模块的Xen能防止防火墙被非法访问和恶意篡改，保证防火墙的安全。
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计算机工程. 2014, 40(5): 158-163.针对卡口环境下视频测速误差大的问题，提出一种提高测速精度的方法。采用以车牌第2个字符作为车辆定位的特征块，利用小波变换分解字符的外部边界特征曲线，在低分辨率下实现目标字符的模板匹配，并获取该曲线相对模板的偏移量，在原分辨率上进行边界坐标的精细调整，完成车辆特征块的精确定位。结合字符高度固定的先验知识，确定车辆特征块所处的实际坐标系，以提高对车辆行驶距离的计算。在实际环境下，对该方法进行长达2个多小时的测试，并对测试结果与线圈测速、基于车牌定位的视频测速进行对比，结果表明，在车辆正常行驶的速度下，与线圈测速相比，该方法视频测速误差在3 km/h以内。
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计算机工程. 2014, 40(5): 164-167.针对磁共振成像技术采样过程过慢的问题，给出一种新的基于压缩感知的图像重建方法。通过分析一种特殊的基于奇异值分解(SVD)的信号稀疏表示方法，提出一种结合稀疏信号位置和大小信息的支撑集混合检测方法，并根据该方法改进稀疏信号重建算法FCSA。实验结果证明，在相同的欠采样率下，改进FCSA算法重建图像的峰值信噪比(PSNR)比传统的基于小波稀疏基的FCSA算法重建图像的PSNR高2.21 dB~12.72 dB，比基于SVD稀疏基的FCSA算法重建图像的PSNR高0.87 dB~2.05 dB，且重建时间从基于小波稀疏基的FCSA算法的103.21 s下降至改进FCSA算法的36.91 s。
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计算机工程. 2014, 40(5): 168-172.针对混合蛙跳算法(SFLA)求解复杂问题时收敛速度慢、优化精度低的缺点，提出一种基于模糊阈值补偿的混合蛙跳算法(FTCSFLA)。在SFLA的基础上，采用模糊分组方法对青蛙分组并改进局部搜索的扰动策略。在族群中定义模糊隶属度、隶属度阈值和补偿系数，利用邻域青蛙之间的分布程度衡量某一青蛙的模糊隶属度。在一次局部搜索中，对族群最差个体按模糊隶属度和隶属度阈值关系给出2种更新方法，设置相应的补偿系数。实验结果表明，隶属度阈值为0.9的FTCSFLA其收敛精度、速度均优于SFLA和隶属度阈值为0.5的FTCSFLA，当隶属度阈值取值在(0.5,0.9]之间时，FTCSFLA的性能达到最优。
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计算机工程. 2014, 40(5): 173-177.针对传统的划分聚类算法过度依赖初始聚类中心并容易陷入局部最优的问题，提出基于萤火虫算法的改进划分聚类算法。该算法将萤火虫个体对应于一组聚类中心的解，类簇的聚合度对应于萤火虫的亮度，通过萤火虫个体之间的相互吸引寻找聚类中心的最优解。在寻优过程中使用随机分布的萤火虫种群克服划分聚类过于依赖初始聚类中心的问题，采用自适应步长的策略加强算法寻找精确解的能力。为了避免在寻优过程中因为种群过于集中而导致算法陷入局部最优，引入小生境技术提高萤火虫的种群多样性。仿真实验结果表明，与传统聚类算法相比，该算法的聚类精度较高，稳定性较好。
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计算机工程. 2014, 40(5): 178-182.为提高基于加速度传感器的人体行为识别率，提出2种新的加速度数据特征。一种通过计算加速度矢量与重力方向夹角的小波能量来揭示加速度方向变化的本质，从时频分析的角度区分不同行为；另一种提取加速度数据重排后的关键点连线斜率，突出数据的差异和分布特点。将上述2种特征与常用的6种特征相结合，训练基于支持向量机的多类分类器，对7种日常行为进行识别。检测结果表明，独立检测法和留一交叉检测法对7种行为的平均识别率分别可达92.70%和95.08%。
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计算机工程. 2014, 40(5): 183-187,191.提出一种基于特征变换的Tri-Training算法。通过特征变换将已标记实例集映射到新空间，得到有差异的训练集，从而构建准确又存在差异的基分类器，避免自助采样不能充分利用全部已标记实例集的问题。为充分利用数据类分布信息，设计基于Must-link和Cannot-link约束集合的特征变换方法(TMC)，并将其用于基于特征变换的Tri-Training算法中。在UCI数据集上的实验结果表明，在不同未标记率下，与经典的Co-Training、Tri-Trainng算法相比，基于特征变换的Tri-Training算法可在多数数据集上得到更高的准确率。此外，与Tri-LDA和Tri-CP算法相比，基于TMC的Tri-Training算法具有更好的泛化性能。
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计算机工程. 2014, 40(5): 188-191.针对论坛(BBS)中文本的情感分类问题，提出一种改进的随机子空间算法。挖掘特征空间中的分类信息，在生成子空间的过程中，利用权重函数对特征进行分类能力评估，以较大概率选择分类能力较好的特征维度，保证分类精度；扩大选择的子空间维度，选择具有分类能力的特征，通过主元分析对子空间进行降维，保证算法效率和子空间多样性。实验结果表明，该算法分类精度达到91.3%，比基准算法具有更好的性能稳定性。
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计算机工程. 2014, 40(5): 192-195,202.特征点匹配是计算机视觉领域研究的核心问题之一。现有的随机蕨算法具有简单、高速的优点，但随机蕨算法训练得到的分类器体积过大，低内存的移动设备难以承受，严重限制了该算法的应用范围。针对该问题，提出一种基于方向信息的随机蕨特征匹配算法，对用于训练的小图块进行“归零化”处理，提取特征属性构造特征向量，建立朴素贝叶斯模型训练分类器。实验结果表明，经过该方法处理后，在相近识别精度下，得到的分类器体积减小到原始算法的1/8~1/16，满足实时性要求。
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计算机工程. 2014, 40(5): 196-202.针对进口集装箱卸船的岸桥与集卡集成调度问题，分别提出混合整数规划(MIP)模型和约束规划(CP)模型，目标是使得卸船完工时间最短，该问题是NP难题。通过OPL语言设计约束规划模型，利用其为调度问题提供的特殊构造，如区间变量、序列变量等进行建模，并采用“扩展操作任务”的概念来定义区间变量以提升求解效率。为评价解的质量，设计一个新的下界求解方法。使用不同规模的实例对约束规划模型和MIP模型进行测试，结果表明，在小规模实例中，CP模型求解性能略差于MIP模型，但对于中大规模实例，MIP模型无法在设定时限内找到解，而CP模型则能以较快的收敛速度得到高质量的解，目标距离下界的差距控制在2.19%~8.28%。
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计算机工程. 2014, 40(5): 203-208,215.针对多目标差分进化算法在高维函数下收敛速度慢和易早熟的问题，提出一种基于多变异个体的多目标差分进化改进算法。通过在多目标差分进化算法的个体变异及交叉操作中，引入多个变异个体，使得在高维多目标函数情况下，多目标差分进化算法种群可以更好地保持多样性，减少种群陷入局部最优解的可能性，从而提高该算法在高维多目标优化问题环境下，最优值解的搜索速度及全局最优值解的查找能力。实验结果表明，在高维多目标环境下，与标准多目标差分进化算法相比，该算法可以更快速地找到多个目标函数组的非劣最优值解集。
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计算机工程. 2014, 40(5): 209-215.在层次结构显著、决策执行过程具有次序性的层次性决策中，为解决由决策主体给出的主观证据之间同时存在独立与相关2种关系的融合决策问题，结合该类决策的特征，提出一种能够规避管理者主观证据多次重复合成的融合决策方法，并通过去合成规则将相对简单的2个相关证据合成规则，拓展为更具普适性的多源相关证据融合规则，在此基础上按照由上至下、由内至外的次序，应用给出的相关证据融合规则和Dempster组合规则，构建适用于双层多源主观证据融合决策的方法步骤，并描述层次权重在决策过程中的目标导向作用。应用不同方法对同一决策问题进行数值模拟求解，分析结果表明，该方法与传统方法相比，更具科学有效性。
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计算机工程. 2014, 40(5): 216-218,223.在动态手势识别领域，动态时间规整(DTW)算法在消除不同时空表示模式之间的时间差异方面具有优势，但作为一种模板匹配算法，受限于样本库的容量大小并且缺乏统计模型框架训练，其识别效果和稳定性较差，尤其在大数据量、复杂手势和组合手势的情况下。针对上述不足，提出一种基于DTW和混合判别特征检测器(CFDF)的手势识别算法。利用DTW只对手势信号在时域进行规整，通过CFDF将手势特征的概率分布转换成二值的分段线性函数，根据允许的偏差范围分别做归0或归1处理后，再进行二次分类。实验结果表明，该算法通过舍弃无辨识度特征有效地降低了维度和噪声，手势平均识别率可达91.2%，比单独采用DTW的识别算法提高了6.0%。
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计算机工程. 2014, 40(5): 219-223.基于混合高斯模型(GMM)的背景建模算法被广泛运用于运动目标检测，但在一些发生快速光照变化的视频序列中，不能正确地检测出运动目标。此外在对GMM参数进行初始化时，若初始化图像中存在运动目标，则目标检测的结果会出现初始化图像中的运动目标，从而导致误检测。针对上述问题，提出一种基于亮度特征自相关的GMM算法，该算法根据亮度特征自相关参数判断初始化图像中是否存在运动目标，利用亮度特征自相关参数的拟合值判断当前帧是否发生快速光照变化，运用GMM和亮度差值相结合进行目标检测。对实际摄取的视频进行仿真实验，结果证明，该算法在GMM初始化图像存在运动目标的干扰条件下，能够较好地从发生快速光照变化的视频序列中提取出运动目标，满足准确性和实时性的要求。
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计算机工程. 2014, 40(5): 224-227,233.布谷鸟搜索算法是一种基于种群迭代搜索的全局优化算法。为求解无约束优化问题，提出一种改进的布谷鸟搜索算法。利用混沌序列构造初始种群以增加群体的多样性，引入动态随机局部搜索技术对当前最优解进行局部搜索，以加快算法的收敛速度。对4个标准测试函数进行仿真实验，并与其他6种算法进行比较，结果表明，该算法具有较强的全局搜索能力和较快的收敛速度。
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计算机工程. 2014, 40(5): 228-233.局部降维方法中存在仅考虑图像的相似信息，不能较好地保持图像的差异信息和像素间的空间结构等问题。为此，提出一种新的有监督降维方法，通过构建局部邻域相似图和局部差异图来刻画图像的局部结构。考虑到像素的空间结构，引入二维离散拉普拉斯图的光滑正则化来约束变换矩阵的平滑性。在Yale和ORL人脸数据库上进行实验验证，结果表明，该降维方法既能保持图像之间的局部结构信息，又能较好地保持图像间的差异信息及像素间的空间结构，并针对人脸图像可以有效提取出具有区分能力的低维特征，具有较高的识别精度。
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计算机工程. 2014, 40(5): 234-237,242.图像噪声容易引起图像误分割，而常用阈值选取方法仅依赖于图像直方图的概率信息，未直接考虑图像中类内灰度分布的均匀性。为此，提出一种修正三维直方图和分解处理灰度熵的图像分割算法。分析图像的噪声对其邻域灰度造成的影响，通过修正三维直方图来减弱噪声干扰，给出三维灰度熵阈值的选取公式，并将三维灰度熵分解至一维进行处理，使计算复杂度由O(L3)降为O(L)。实验结果表明，与二维最大熵斜分法、二维交叉熵递推法、降维三维Otsu法相比，该算法抗噪性能更强、分割效果更好，同时能使运算时间缩短10%以上。
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计算机工程. 2014, 40(5): 238-242.贝叶斯网络结构学习的随机抽样算法存在收敛速度慢的问题，为此，结合均匀抽样和独立抽样，从初始样本、抽样方式和建议分布3个方面对抽样过程进行改进，提出一种混合型马尔可夫链蒙特卡罗抽样算法(HSMHS)。基于节点之间的互信息生成网络结构的初始样本，在迭代抽样阶段，按一定的概率随机选择均匀抽样和独立抽样，并根据当前抽样的样本总体计算独立抽样的建议分布，以改善抽样过程的融合性，加快收敛速度。对算法进行正确性分析，证明其抽样过程收敛于网络结构的后验概率分布，可保持较高的学习精度。在标准数据集上的实验结果表明，HSMHS算法的学习效率和精度均高于同类算法MHS、PopMCMC和Order-MCMC。
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计算机工程. 2014, 40(5): 243-246,251.为使网络电视(IPTV)业务中的QoE指标更准确地反映用户的真实体验，同时考虑到不同终端的异构性，提出一种在流媒体播放器下内嵌探针系统的设计架构，包括在播放器内部进行实时数据监测和相关指标计算的实现方案。该系统可以通过插件库的方式被多款终端平台集成与移植，使用事件驱动模型消除播放器实时触发QoE计算任务带来的解码延时和性能降低。实验结果表明，系统在突发延时和I帧丢包等时间点上统计得到的QoE指标相比传统方式更接近人眼感受，CPU和内存提升5%左右，额外资源开销有限，同时系统本身也具有较好的兼容性和扩展性。
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计算机工程. 2014, 40(5): 247-251.提出一种基于词级区分性点过程模型的连续语音关键词检测方法。利用时间模式结构和多层感知器计算每个音素帧级后验概率，使用区分性点过程模型将一段时间内多个音素事件形成的点过程作为整体，把关键词检测看作二元分类问题，经分段和拼接构成超矢量，输入支持向量机分类器，判断该段语音是否为待检测关键词。该方法充分考虑语音信号上下文相关性，直接以词作为基本单元建模，提高了系统检测的准确性和鲁棒性。实验结果表明，对采样的语音，其关键词平均召回率和准确率分别可达71.5%和84.6%以上，并且结合相关语言模型知识，系统性能将会进一步提高。
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计算机工程. 2014, 40(5): 252-256.针对屏幕中同时出现视频和文字图片时现有码率控制方法的局限性，提出一种新的码率控制方法。以视频缓存检验器和恒定码率因子控制模式为基础，通过视频窗口检测算法将屏幕内容划分为视频区域和非视频区域，并对不同的区域采取不同的码率控制算法。结合视频区域识别算法，新的码率控制方法分别对帧层和宏块层采用如下方法实现优化：对于帧层，若当前帧为P帧且在I帧周围一定范围内，则该帧通过采用P_SKIP模式降低非视频区域的帧率以补偿I帧的整体质量，提高屏幕视频序列的整体视觉效果；对于宏块层，则根据当前宏块所处区域(视频区域或非视频区域)对宏块量化参数及其波动范围作一定调整。实验结果表明，与x264原有的VBV+CRF模式相比，新的码率控制方法获得的主观评价评分要高40%。
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计算机工程. 2014, 40(5): 257-261.信息化网络的高速发展对于网络的服务质量提出更高的要求，但目前国内缺少一套行之有效的服务质量监测系统来对IPTV网络质量进行评估，网络数据包的抓取与分析对于网络服务质量监测必不可少，而现有的网络服务质量监测系统是以解码器输出的数据作为网络数据进行分析，解码器对于流媒体数据的纠错会使得评估不准确。同时机顶盒作为IPTV的载体，内存和CPU的性能远不及PC，导致现有的PC抓包软件根本无法在机顶盒上运行。针对这一现状，基于用户体验质量的评估，考虑到IPTV上流媒体数据和各种控制协议的组合，采用状态机处理数据组合中的各种逻辑，计算丢包率、MDI指标、请求响应时延等参数供服务质量监测使用，并与传统网络服务质量监测进行实验对比，结果证明了监测系统的准确性。
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计算机工程. 2014, 40(5): 262-265.在语音识别与特征系统中，通过无监督的方法搜索未知语音流中出现的语言模式。利用语音识别系统的多候选结果，通过分段动态时间弯曲算法进行语言模式的搜索，采用有效的聚类算法以及置信度估计算法，提高系统性能，同时建立仅基于特征匹配的相似音频片段检测系统，不使用任何知识源，仅从语音中获取重复的语音模式，在广播电视新闻与自然口语对话2个测试集上对比2个系统的性能。实验结果表明，基于识别的系统具有较好的检测效果，而基于特征的系统具备多语种的推广性。
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计算机工程. 2014, 40(5): 266-269.由于数字音频数据量极大的特点，采用传统音频检索方法会导致等待时间过长。为加快音频检索时间，提出一种基于GPU加速的数字音频检索方法。利用数字音频的特征将连续的音频划分成等长的多个短时音频段，采用GPU加速算法计算每个短时音频段的特征值，将各段的特征值构成特征矩阵。使用后缀数组的变形算法找出2个特征值序列的公共特征段落集合，并将公共特征段落集合进行精化和整体匹配，从而得出检索结果。实验结果表明，该检索方法的准确率可以达到95%以上，与已有方法相比，可以大幅度地提高检索速度，加速比可以达到10倍以上。
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计算机工程. 2014, 40(5): 270-273.高性能视频编码(HEVC)标准是视频编码联合小组提出的新的视频编码标准。针对HEVC帧内预测模式决策的高计算复杂度问题，提出一种基于边缘方向强度检测的快速帧内预测模式决策算法。将35种帧内预测模式根据5个基本方向分为5个预测候选模式集合，每个集合中有11种预测模式。分别计算预测单元(PU)的5个方向的方向强度，以及每个方向所占比例，选择比例最大的方向所对应的候选模式集合为该PU块的候选预测模式，有效减少帧内预测的计算复杂度。实验结果证明，与HM8.0相比，该算法能够以保证视频质量为前提，在高效率条件和低复杂度条件下平均节省15%和18%的编码时间。
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计算机工程. 2014, 40(5): 274-278,284.针对当前智能公交系统中电子站牌缺少车内拥挤程度显示的问题，设计全新的图形化公交站牌，提出一种基于超声波技术的拥挤程度检测方法。结合超声波测距、全球定位系统和通用分组无线服务技术改进传统车载终端，通过超声波测距确定各个超声波传感器下是否有乘客站立，对检测到乘客站立的传感器数量进行统计，以此推断车内的拥挤程度。设计开发图形化公交站牌，实现拥挤程度实时检测、行车路线实时标注和到站距离预测等功能。实验数据表明，该系统可靠性高，能准确反映车内拥挤程度，直观显示车辆位置，准确预测到站距离，满足智能公交系统的要求。
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计算机工程. 2014, 40(5): 279-284.当前的工作负载机制只考虑数据中心的部分因素，不能从整体上降低分布式数据中心的总体电力成本。为此，以减少分布式Internet数据中心的电力成本为目标，提出一种数据中心间和数据中心内的智能工作负载分配机制JECF。通过联合考虑数据中心所在地区的时变电价、数据中心内冷却系统的效率和服务器的动态运行频率，JECF对分布式数据中心中运行服务器和冷却系统的电力成本进行折中，以降低整体电力成本。实验结果表明，与当前的数据中心工作负载分配机制相比，JECF的性能更好，能降低分布式Internet数据中心的电力成本。
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计算机工程. 2014, 40(5): 285-288,294.反投影算法是一种基于时域处理的雷达成像算法。针对该算法运算效率低、处理速度慢的问题，通过分析反投影算法的原理及其运算过程，提出一种算法并行化加速方法，即基于现场可编程门阵列，将算法中的反投影运算单元设计成专用的反投影运算硬件加速模块，并通过模块内的流水线处理及多个模块间的并行计算提高该算法的运算效率。运用该方法对2 048×4 096大小的目标网格点进行反投影成像，成像时间为139 s，平均单点成像时间是基于GPU加速方法的3倍，并且成像结果和计算机成像结果误差极小。实验结果表明，该并行化方法可有效提高反投影算法的运算效率。
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计算机工程. 2014, 40(5): 289-294.为降低多核系统中任务迁移的开销，在片上网络分布式多核系统的基础上实现一种低开销的任务迁移方案。借助于多核消息传递接口模型中并行程序与任务映射无关的特点，采用更新任务映射表的方式完成任务的重新映射，通过在μC/OS-II操作系统中传递任务的堆栈以及任务控制块实现任务状态在多核节点间的传递，任务迁移到另一节点后能够恢复原来的状态继续执行，不需要传递任务代码，并且任务状态的保存不需要迁移点。实验结果证明，该任务迁移方案能够及时响应任务迁移请求，具有低开销的特点，可较好地满足系统中任务的实时性要求。
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计算机工程. 2014, 40(5): 295-298.科研在线文档库是一个面向团队的文档协同与管理工具，为虚拟团队提供合作平台。它采用标签系统的方式组织其中的所有文档。在文档库的使用过程中，出现了无标签文档数量的累积以及用户为文档添加的标签质量偏低问题，影响文档的分类和共享。针对该问题，采用适用于科研在线文档库平台的标签推荐方法，包括协同过滤以及关键词抽取2个部分，促使用户为文档添加合格的标签，提高文档系统的使用效率。协同过滤推荐部分的实验采用准确率和召回率衡量标准，关键词抽取部分采用用户调查的实验方式，实验证明为每个文档提供3个候选标签能够得到理想效果。在实际使用环境中，该系统具有较高的精确度和可靠性，简单易于实现。
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计算机工程. 2014, 40(5): 299-303.在超大规模集成电路设计中，全局布线是非常重要的步骤。工业界普遍采用经典的迷宫算法及其改进算法解决全局布线问题。随着工艺节点的减小，传统迷宫算法复杂度高的缺点越来越明显。针对传统迷宫算法的复杂度会随着布线规模的扩大而迅速增加的问题，借助于边界扩张的概念，提出一种新的点对点布线路径的搜索算法。摒弃了迷宫算法低效率的逐个节点扩张的思想，通过自由节点的定义对节点边界进行迅速扩张并不断地找到新的自由节点，直到找出路径或确定无解时结束。将该算法与经典的布线算法进行理论和实验比较，结果表明在大多数情况下该算法使用经典算法7%~14%的运行时间即可完成路径搜索。
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计算机工程. 2014, 40(5): 304-308.针对已有的互联网小型计算机系统接口(iSCSI)发起端实现方式在面向多核网络处理器时存在的性能和扩展性不佳等问题，研究多核网络处理器的网络处理软件框架，提出基于多核网络处理器异构操作系统的网络处理软件框架。采用软件框架和P-SPL数据层面编程模型，给出一种iSCSI发起端实现方式。实验结果证明，相比基于Linux操作系统的iSCSI发起端实现，基于多核网络处理器异构操作系统的iSCSI发起端实现在吞吐率和响应时间上都有明显的性能提升。在6个千兆网口的测试环境中，读写吞吐率最高可达到180 MB/s，响应时间最多减少1.6 ms。
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计算机工程. 2014, 40(5): 309-312.针对印刷电路板(PCB)设计中布局造成散热性差和布线造成抗噪声性差，导致PCB的抗干扰性弱的问题，提出一种布局布线协同算法，基于元胞自动机思想，以温度为基准，对元件进行位置调动，使元件的放置符合演化规则的定态要求，从而使布局的散热性能达到要求，同时运用优化蚁群算法对当前布局以路径最短及通孔数最小化为目标进行布线，并评价其抗噪声性能。实验结果表明，从散热性方面调整布局，散热性能提高14%左右，从抗噪声性能方面考虑布线，平均路径长度与通孔数下降明显，PCB板的总平均温度降低14%左右。
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计算机工程. 2014, 40(5): 313-316.面向下一代网络的新协议和体系架构研究是当前网络研究的重要组成部分，而基于实际设备的实验验证是证明研究结果正确性的主要途径。针对基于软件或传统网络设备的验证方式在有效性、灵活性等方面的不足，提出一种支持网络创新实验验证的高速网络硬件设备解决方案。该方案基于现场可编程门阵列设计，将控制平面与数据平面解耦合，同时采用高性能的网络与存储模块，满足网络创新实验对设备可编程、高性能、灵活管理控制等方面的需求。基于此方案设计并实现TNIP网络处理板卡。实验结果证明，该板卡支持高达16 Gb/s的网络通信，可以应用于复杂的网络创新实验。
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计算机工程. 2014, 40(5): 317-320.为获取存储介质中的碎片E-mail证据，利用集合论原理对邮件碎片文件雕刻问题进行分析，确定基于集合论划分思想的碎片文件雕刻思路。设计包含预处理、E-mail文件碎片子集确定、E-mail碎片间的连接关系确定等过程的邮件碎片文件雕刻算法模型。利用十六进制编辑器，阐述E-mail文件的内部结构特征，结合碎片邮件头尾和内嵌的html文件特征，论述存储介质上碎片的属性，给出碎片间的集中特性、跟随特性、线性特性以及信息特性的连接规则。实验结果表明，碎片邮件文件雕刻算法能更有效地获取邮件证据。
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2025
第51卷 第4期
第51卷 第4期
(1975年创刊 月刊)
主管：中国电子科技集团公司
主办：华东计算技术研究所
上海市计算机学会
出版：《计算机工程》编辑部
主编：江波
执行主编：胡冰
电话：021-67092217(费用/发票)
（稿件问题请直接联系栏目编辑） E-mail: ecice06@ecict.com.cn
国内刊号：CN 31-1289/TP
国际刊号：ISSN 1000-3428
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国际刊号：ISSN 1000-3428