• 2015年第26卷第6期文章目次
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    • >综述文章
    • SIMD自动向量化编译优化概述

      2015, 26(6):1265-1284. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004811

      摘要 (7983) HTML (823) PDF 1.00 M (6577) 评论 (0) 收藏

      摘要:SIMD扩展部件是集成到通用处理器中的加速部件,旨在发掘多媒体程序和科学计算程序的数据级并行.首先介绍SIMD扩展部件的背景和研究现状,然后从发掘方法、数据布局、多平台向量化这3个角度介绍了SIMD自动向量化的研究问题、困难和最新研究成果,最后展望了SIMD编译优化未来的研究方向.

    • 软件配置错误诊断与修复技术研究

      2015, 26(6):1285-1305. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004823

      摘要 (5656) HTML (539) PDF 966.71 K (5324) 评论 (0) 收藏

      摘要:软件的多样性、复杂性、灵活性和高度可定制性对系统的正确配置提出了挑战,配置错误已经成为影响应用服务质量的关键问题之一.很多学者和研究机构致力于配置错误的检测、诊断和故障修复的相关技术和方法研究,以提高复杂应用系统的可用性和可靠性.为系统了解软件配置错误相关的研究现状和进展,建立了一种多方面、多角度的分析框架对该领域的主要研究工作进行分类总结和分析评价,该分析框架覆盖了方法类型、方式和适用范围这3个方面的多个角度.基于该分析框架的分析结果,总结了当前软件配置错误相关研究中存在的问题,并针对今后该领域的研究趋势进行了展望,对继续和深入研究具有一定的指导意义.

    • 一个浮点数学函数库测试平台

      2015, 26(6):1306-1321. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004589

      摘要 (3201) HTML (200) PDF 1016.64 K (6156) 评论 (0) 收藏

      摘要:数学函数库作为CPU软件的重要组成部分,对于高性能计算机平台上的科学计算、工程数值计算起着极为关键的作用.现有的测试工具只能片面地对函数库进行测试,没有从正确性、精度和函数性能这3方面加以考虑,而且往往只针对一类目标体系结构,适用性有限.针对现有测试工具的缺陷,提出了面向多目标体系结构、全面可复用的一体化测试平台BMltest(basic math library test).测试平台结合函数特征值、IEEE-754特殊数以及利用浮点数生成规则实现的全浮点域指数分布的IEEE-754规范数构造了测试集,有效提高了测试集浮点数的覆盖率;提出了基于多精度库MPFR(multiple-precision floating-point reliable library)的精度测试方法,提高了精度测试的可靠性;提出了基于代码隔离的性能测试方法,最大限度地降低了外部环境对性能测试的干扰.针对大量的浮点测试结果,给出了合理的结果评价方案.测试平台使用的测试集数据与函数做到了相关性的极大分离,保证了测试方法的普适性.通过对包括GNU,Open64及Mlib函数库内所有855个函数的测试结果表明:BMltest平台的测试数据集更全面、有效,精度测试方法更可靠;与其他测试平台相比,性能测试结果更准确、稳定.

    • 一种具有时间多样性的虚拟机软件保护方法

      2015, 26(6):1322-1339. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004592

      摘要 (3176) HTML (181) PDF 1.14 M (3871) 评论 (0) 收藏

      摘要:软件核心算法防逆向保护,是软件研发乃至软件产业发展的迫切需求,也是当前软件安全研究领域的热点之一.虚拟机软件保护作为一种保护强度高、商业应用广的技术,已被用于软件核心算法保护,并在很大程度上能够抵御攻击者的逆向分析.但这种保护方法难以抵御累积攻击,无法提供更加持久的保护.时间多样性是指一个软件在不同时间被执行时,执行路径不同,主要用于抵御累积攻击.将时间多样性与虚拟机软件保护相结合,提出了一种具有时间多样性的虚拟机软件保护方法,称为TDVMP.在TDVMP中,通过构造多条相异的执行路径,使得被保护软件在不同次执行时,能够动态选取不同执行路径,从而极大地增加了攻击者进行累积的核心算法逆向分析攻击的难度.同时,对于TDVMP设计中的关键问题,比如多执行路径的构造与选择等进行了详细讨论.此外,提出了时间多样性保护效果的评价指标,并给出了其度量及计算方法.以所实现的原型系统为基础,通过一组具有一定实用价值的实例,对所提出的方法进行了测试、实验.结果表明,TDVMP对于软件核心算法防逆向保护是有效且实用的.

    • Apla中泛型约束机制研究

      2015, 26(6):1340-1355. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004628

      摘要 (3019) HTML (161) PDF 1.01 M (3383) 评论 (0) 收藏

      摘要:泛型程序设计可大幅提高程序的可重用性、可靠性和开发效率.泛型约束机制是对泛型参数进行形式描述,并对其合法性进行检测及验证,从而保证泛型程序的可靠性和安全性.分析总结多种主流语言的泛型约束特性,存在难以描述及验证基于动态语义的复杂约束需求问题,与完整实现GP尚有距离;以抽象程序设计语言Apla为宿主语言,提出了基于代数结构及公理语义的泛型约束方法,给出了基本数据类型、自定义抽象数据类型和子程序的3类泛型约束机制,拓展了泛型程序设计约束的应用范围.同时,支持静态语法和动态语义层约束,提高了泛型约束的精确度;借助Isabelle定理证明器,设计了泛型约束匹配检测和验证算法;进一步设计了泛型约束机制在PAR平台的实现方案及其系统原型.实验部分给出了该泛型约束机制描述、检测及验证一系列复杂泛型约束问题的全过程,自动生成的C++模板程序的可靠性和安全性得到显著提高.

    • >综述文章
    • 社会化推荐系统研究

      2015, 26(6):1356-1372. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004831

      摘要 (8398) HTML (556) PDF 877.35 K (11589) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,社会化推荐系统已成为推荐系统研究领域较为活跃的研究方向之一.如何利用用户社会属性信息缓解推荐系统中数据稀疏性和冷启动问题、提高推荐系统的性能,成为社会化推荐系统的主要任务.对最近几年社会化推荐系统的研究进展进行综述,对信任推理算法、推荐关键技术及其应用进展进行前沿概括、比较和分析.最后,对社会化推荐系统中有待深入研究的难点、热点及发展趋势进行展望.

    • 不完备离散事件系统的可诊断性

      2015, 26(6):1373-1385. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004585

      摘要 (3348) HTML (187) PDF 668.64 K (3384) 评论 (0) 收藏

      摘要:在离散事件系统的建模过程中,由于系统行为的复杂,存在物理系统向逻辑系统映射的不完全性,因此产生了不完备模型的概念.提出在模型不完备的前提下,判断模型可诊断性的方法.提出可诊断性的在线判定方法,同时将不完备的行为加入模型,使模型完备.用经典的双树方法判断离线可诊断性,根据观测序列的时序及语言的前缀判断并处理不完备行为.提出判定不完备行为的方法,向模型中添加不完备行为,并根据不完备行为增量地在双树中判定在线可诊断性.通过在线的可诊断性判定,当前系统能够得到在有限观测内唯一判定故障发生与否的结论.该方法适用于具有离散性质的系统.

    • 最坏分离的联合分辨率判别分析

      2015, 26(6):1386-1394. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004593

      摘要 (3387) HTML (168) PDF 619.66 K (2935) 评论 (0) 收藏

      摘要:现实中,常需辨识低分辨率(low-resolution,简称LR)图像(如监控系统所捕捉的人脸),但相比通常的高(high-resolution,简称HR)或超(super-resolution,简称SR)分辨率图像而言,其含有相对较少的判别信息,致使通常的子空间学习算法,如结合主成分分析(principal components analysis,简称PCA)的线性判别分析(linear discriminant analysis,简称LDA)难以获得理想的识别效果.为了缓和该问题,最近所提出的联合判别分析(如SDA)借助与低分辨率相配对的高分辨率图像辅助设计LR图像分类器.在SDA的实现中,其采用了类似LDA的平均散度定义,使SDA遗传了LDA在投影时难以使相对靠近的类充分分离的问题.为了克服该不足,提出了针对LR图像识别的最坏分离的联合分辨率判别分析(worst-separated couple-resolution discriminant analysis,简称WSCR),从而使:(1) LR和HR投影到同一低维子空间;(2) 投影后的最小类间隔最大化.实验结果表明:与SDA相比,WSCR更适用于低分辨率的图像识别.

    • 一种解决新项目冷启动问题的推荐算法

      2015, 26(6):1395-1408. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004587

      摘要 (3796) HTML (180) PDF 705.12 K (6328) 评论 (0) 收藏

      摘要:推荐系统作为缓解信息过载问题的有效方法之一,在社交媒体中的作用日趋重要.但是,新项目冷启动和新用户冷启动问题是推荐技术面临的难题.为了解决新项目冷启动问题,提出了用户时间权重信息概念,该定义考虑到了用户评价时间与项目发布时间的时间间隔,根据用户时间权重值的大小,可以判断该用户是积极用户还是消极用户,以及用户对新项目的偏爱程度;利用三分图的形式来描述用户-项目-标签、用户-项目-属性之间的关系.在充分考虑用户、标签、项目属性、时间等信息基础上,获得个性化的预测评分值公式,提出了推荐算法.实验结果表明:所提出的方法能够实现满足不同用户、不同偏好的个性化推荐,在为用户推荐到合适项目的同时还能带来惊喜.比较实验说明,所提出的方法推荐准确度高,推荐新颖度高.交叉验证实验结果表明:该方法在解决推荐算法中的新项目冷启动问题上,无论是在推荐的准确度还是推荐项目的新颖度上都是有效的.

    • 藏语语音合成单元选择

      2015, 26(6):1409-1420. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004597

      摘要 (3317) HTML (192) PDF 770.61 K (3774) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于语料库的语音合成是国内外应用广泛的语音合成方法.在这种合成方法中,单元选择是语音合成的关键.通过分析藏语言文字的属性特征,设计了藏语语音合成系统模型,提出以构件、组合构件、字、词及句单元相融合的藏语语音合成方法,有效地保留了语音合成中大单元的完整性和小单元的灵活性与鲁棒性.同时,给出语音合成的单元选择策略与算法.实验数据表明:该策略与算法是有效和合理的,所选择的单元在封闭语料和开放语料上的覆盖率均达到预期目标.

    • 基于实体的相似性连接算法

      2015, 26(6):1421-1437. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004610

      摘要 (3853) HTML (209) PDF 852.02 K (4129) 评论 (0) 收藏

      摘要:按照元组描述的实体对其进行组织和查询处理,是一种管理劣质数据的有效方法.考虑到同一个实体的同一属性存在多个描述的值,因此,基于实体的数据库上的连接是支持多个值的相似性连接.与字符串的相似性连接相比较,实体的相似性连接在数据清洗、信息集成、模糊关键字查询、诈骗检测和文本聚集等领域有着更好的应用效果.通过建立双层索引结构,提出了实体数据库上相似性连接算法ES-JOIN.同时,该方法适用于解决集合中字符串模糊匹配的相似性连接问题,而传统的集合相似性连接只针对集合中元素精确匹配的情况.为了加速连接,还提出了过滤措施对算法进行优化,进一步给出了优化算法OPT_ES-JOIN.实验验证了ES-JOIN算法和OPT_ES-JOIN算法具有很好的效率和可扩展性.实验结果表明,过滤措施具有很好的过滤效果.

    • MapReduce连接查询的I/O代价研究

      2015, 26(6):1438-1456. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004586

      摘要 (3276) HTML (190) PDF 1.01 M (3833) 评论 (0) 收藏

      摘要:数据的指数级增长给数据管理和分析带来了严峻的挑战.连接查询是数据分析中一种常用运算,而MapReduce是一种用于大规模数据集并行处理的编程模型,研究基于MapReduce的连接查询代价评估和查询优化,有着学术意义和应用价值.MapReduce连接查询算法的性能主要取决于I/O代价(包括本地和网络I/O),而I/O代价与数据集以及连接运算的特征参数相关,通过对二元连接的I/O代价评估可以优化多元连接执行计划.基于此,首先提出了二元连接查询的I/O代价模型;随后,对现有二元连接算法进行形式化定义和简单扩展,归纳出6种基于MapReduce连接查询算法,并通过算法白盒分析定义它们的I/O代价函数;最后,提出一种多元连接最优执行计划的选择算法.通过实验表明I/O代价模型的正确性且能够准确地反映算法的性能优劣.

    • 一种分布式事务数据的差分隐私发布策略

      2015, 26(6):1457-1472. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004576

      摘要 (3738) HTML (162) PDF 847.63 K (4317) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前隐私保护的事务数据发布研究多是基于集中式结构.针对分布式结构下事务数据发布问题,为保护数据隐私,同时最大化数据效用,提出一种满足差分隐私约束的发布策略.首先,将结果效用性优化与差分隐私约束相结合,构建分布式非线性规划模型.然后,基于全局与局部数据设计两种解决方案安全求解该分布式模型.理论分析与实验结果均表明,所提出的发布策略是安全的且满足差分隐私要求,具有很好的实用性.

    • 微博消息传播中意见领袖影响力建模研究

      2015, 26(6):1473-1485. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004627

      摘要 (4108) HTML (163) PDF 723.74 K (6205) 评论 (0) 收藏

      摘要:在微博网络中,消息的传播与意见领袖的影响力密切相关.然而,意见领袖在消息动态传播过程中所表现出的影响力难以量化衡量,这对意见领袖影响力的评估和消息传播趋势的预测带来了巨大挑战.针对这一问题,提出一种基于消息传播的微博意见领袖影响力建模与测量分析方法.在分析消息传播模式的基础上,采用动态有向图描述消息在微博网络中的传播过程;发现该过程可近似分解为由各个意见领袖所驱动的子过程,根据对意见领袖影响力属性特征的分析发现,该子过程可以由指数截断的幂律衰减函数来描述.对模型中各个参数进行估计,可以定量地衡量意见领袖在消息传播过程中的初始影响力、影响力衰减指数及其影响力持续时间等指标.结合新浪微博数据的分析结果显示:消息的传播范围与传播过程中参与传播的意见领袖的数量呈弱相关;虽然意见领袖的初始影响力与其粉丝数量的大小正相关,但影响力衰减指数的大小以及影响力持续时间的长短与粉丝数量几乎无关.最后,采用所建模型对真实微博消息的传播趋势进行预测,结果表明,所提模型能够较好地对热门消息的传播趋势进行预测,这对微博中公众舆论的控制及广告定点投放具有重要意义.

    • 无线传感器网络在桥梁健康监测中的应用

      2015, 26(6):1486-1498. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004580

      摘要 (3508) HTML (172) PDF 709.56 K (4592) 评论 (0) 收藏

      摘要:桥梁的安全运营,是关系到国计民生的大事.因此,桥梁结构健康监测系统正成为国内外学术界和工程界的研究热点.无线传感器网络由于安装方便、维护成本低和部署灵活等特点,已被广泛应用于桥梁健康监测系统中.对现有的基于无线传感器网络的桥梁健康监测系统进行综述,依次介绍了各个子系统中的基本原理和典型方法,并结合多个具体实例分析了系统中的关键技术,最后总结了已有系统中存在的问题和未来的研究方向.

    • 城市车载网络中基于停放车辆辅助的数据分发

      2015, 26(6):1499-1515. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004591

      摘要 (3048) HTML (180) PDF 1.02 M (3797) 评论 (0) 收藏

      摘要:VANETs(vehicular ad hoc networks)具有节点高速移动、网络间歇性连通和拓扑高度动态变化等特点.要分发的数据很难被维持在目标区域的道路上,不能持续为行驶经过的车辆提供服务.鉴于城市区域道路两旁长时间拥有大量停放车辆这一事实,提出了VANETs中基于停放车辆辅助的数据分发策略PADD(parked-vehicle assisted data dissemination).PADD按照簇的结构对目标区域内的路边停放车辆进行管理,将要分发的数据从数据源路由到目标区域合适的停车簇,并采用订阅/发布机制在停车簇一跳范围内实现数据分发.理论分析证明了停放车辆辅助的有效性;基于真实城市地图和交通数据的模拟实验结果表明:与现有的几种数据分发算法相比,PADD能以较低的网络负载和较小的传输延迟获得较高的数据传输成功率.

    • 一种抵抗搭便车行为的概率式连接交换unchoking策略

      2015, 26(6):1516-1533. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004625

      摘要 (2865) HTML (172) PDF 1022.90 K (3212) 评论 (0) 收藏

      摘要:BitTorrent文件共享系统中的搭便车(free-riding)节点会使系统性能大幅下降,目前,BitTorrent主要采用choking策略来抑制搭便车行为,但与choking合作而存在的随机选择节点的unchoking策略仍然给搭便车行为提供了机会.提出了一种基于概率连接交换(probabilistic link exchange,简称PLX)的unchoking策略,在实现unchoking功能的同时,有效地抑制了搭便车行为.由于搭便车节点不提供上传,所以choking以后没有指向搭便车节点的连接,此时, PLX的连接交换机制就能抑制搭便车节点进入文件共享系统.另外,通过对连接交换概率的数学控制,PLX可以区分节点对共享系统的贡献,并根据贡献大小调整其在共享网络中的位置,进一步保证了公平性.最后,对PLX的影响进行了深入的理论分析和模拟实验验证,结果表明:PLX unchoking策略较现有的抵抗搭便车的方法更简单、直接,在效果上有明显提升.

    • 基于开放逻辑R反驳计算的访问控制策略精化

      2015, 26(6):1534-1556. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004626

      摘要 (3414) HTML (177) PDF 1.51 M (3678) 评论 (0) 收藏

      摘要:策略精化是解决分布式应用访问控制策略配置复杂性的重要方法,现有精化技术给出了策略分层描述和逐层精化的方法,但处理策略之间关联问题的能力不足.基于精化树描述策略和策略关联,基于叶结点策略冲突判断,采用开放逻辑R反驳计算分析精化树策略关联属性,能够消解策略冲突同时保证策略互斥、组合、访问路径协同、精化映射等关联正确,并能够按序消解不同类型策略冲突、自由取舍相冲突的策略.实验与分析计算性能表明,该方法符合SaaS平台客户应用系统策略精化需求.

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