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ISSN 1000-1239 CN 11-1777/TP

当期目录

2011年 第48卷 第2期    出版日期:2011-02-15
论文
一种基于平行坐标的度量模型及其应用
胡俊, 黄厚宽, 高芳,
2011, 48(2):  177-185. 
摘要 ( 450 )   HTML ( 1)   PDF (3135KB) ( 472 )  
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分析了数据挖掘中可视化技术应用的特点与方法,给出了数据挖掘中可视对象与参数的确定及算法分解的方法,提出了一种基于平行坐标技术的度量指标体系,证明了其中的相关性质与结论,并给出基于平行坐标技术的度量模型以及在实验数据上的应用例.结果表明这种方法对于数据挖掘中的数据可视化表示是有效的.基于度量指标的可视化技术在对可视对象的分析处理上可以借助适用的数学方法建模与评测,这有助于数据挖掘可视化的研究与应用.
特征谓词知识树分解策略的研究
吴向军, 边芮, 凌应标, 姜云飞,
2011, 48(2):  186-194. 
摘要 ( 423 )   HTML ( 1)   PDF (933KB) ( 417 )  
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搜索空间约减是智能规划研究中的重要内容之一.谓词知识树是一种特殊的树状结构,它表达了规划领域中实现同一谓词的所有动作.在规划求解过程中,这些动作的前提条件通常是不能同时得到满足的.因此,提出了知识树的分解原理以及基于特征前提的知识树分解策略,并给出了相应的分解算法.对任意一个规划领域,利用该分解算法可将知识树分解成若干个较小规模的知识子树,使其对具体规划状态具有更强的针对性.在规划求解过程中使用知识子树可以避免一些不必要的动作搜索,提高规划效率.实验结果表明分解算法是有效的.
电子细胞模型Analog-Cell中基因表达调控的模拟实现
韩霄松, 裴志利, 卢欣华, 纪兆华, 梁艳春,
2011, 48(2):  195-202. 
摘要 ( 558 )   HTML ( 1)   PDF (2459KB) ( 425 )  
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电子细胞模型的研究是人工生命的重要研究领域之一,Analog-Cell是国内第1个电子细胞图形模型,用于在分子水平上图形化的模拟真核细胞的基因表达过程.扩展的Analog-Cell添加了在基因表达过程中起重要作用的酶和调控因子,利用状态控制机制,设计并实现了转录、mRNA的加工和翻译3个阶段中基因表达调控的主要反应的算法,并结合模拟示例展示了这些算法的运行结果.模拟实验结果表明,设计的算法符合生物学原理,使Analog-Cell具备了一定的图形化模拟基因表达调控反应的能力.最后,指出了上述工作给Analog-Cell带来的新优势,并对下一步工作进行了展望.
具有领航者的时延多智能体系统的群集运动
杨洪勇 曹科才 张嗣瀛
2011, 48(2):  203-208. 
摘要 ( 558 )   HTML ( 1)   PDF (783KB) ( 544 )  
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计算机技术、网络技术和通信技术的飞速发展,推动着无人驾驶飞行器的编队控制、传感器网络的分布控制、卫星的姿态控制等多智能体系统的建模与应用的逐步深入,也吸引了越来越多的研究者致力于多智能体系统的动态编队控制的研究.研究了具有不同的通信时延和不同的输入时延的移动多智能体算法的群集运动.假设多智能体系统由n个智能体和1个Leader组成,网络连接拓扑是静态有向连通图,智能体Leader为拓扑图的全局可达节点.应用频率域的广义Nyquist判据分析了具有不同的通信时延和不同的输入时延的移动多智能体算法,应用Greshgorin圆盘定理和曲线的曲率理论研究了具有领航者的多智能体算法的群集运动,得到保证系统一致性的收敛条件.该一致性条件是一个应用节点局部信息的分散式条件,只与输入时延有关,而与通信时延无关.最后,通过计算机仿真验证了本文结论的有效性.
基于动态极大度的极小碰集求解方法
张立明 欧阳丹彤 曾海林
2011, 48(2):  209-215. 
摘要 ( 396 )   HTML ( 0)   PDF (808KB) ( 463 )  
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在计算集合簇的碰集时,结合SE-Tree(set enumeration tree)形式化地表达计算过程,逐步生成所有的极小碰集.并在SE-Tree中添加了终止结点,避免了非极小碰集的产生,并且不会因剪枝而丢失正确的解.提出未扩展元素度的概念和结点度的概念,进而在扩展SE-Tree结点时按照未扩展元素度由大到小的顺序扩展,极早地生成集合簇的碰集,减少枚举树生成的结点个数,并且直接根据结点度得出结点对应的集合是否为集合簇的碰集,避免计算集合是否为集合簇的碰集.实验结果表明,该算法程序容易编制且效率较好.
基于话题和修辞识别的阅读理解why型问题回答
张志昌, 张宇, 刘挺, 李生,
2011, 48(2):  216-223. 
摘要 ( 510 )   HTML ( 2)   PDF (973KB) ( 568 )  
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针对阅读理解问答中的why型问题,提出基于问题话题和话题间因果修辞关系识别的答案句抽取方法.抽取时利用机器学习方法,选择可识别出对应问题话题的句子特征、问题话题与句子上下文之间因果关系特征,对篇章内的句子按照成为答案句的概率进行排序.对应问题话题的句子识别利用基于idf和语义角色的相似度;因果修辞关系的识别利用线索短语、特定语义角色、从文档集中挖掘的词间蕴含的因果关系概率信息、句子上下文的位置与表达形式.Remedia语料上的实验结果表明,该方法明显提高了why型问题回答的性能.
一种基于统计语义聚类的查询语言模型估计
蒲强, 何大庆, 杨国纬,
2011, 48(2):  224-231. 
摘要 ( 548 )   HTML ( 1)   PDF (1211KB) ( 443 )  
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如何有效生成文档聚类并使用聚类信息提高检索效果是信息检索中的重要研究课题.如果假设文档中存在若干隐含的独立主题,那么文档可以看成是由这些隐含的独立主题混合噪声相互作用的结果.基于这个假设提出了一种基于独立分量分析的语义聚类技术,试图借助于独立分量分析的良好主题区分能力,将一组文档按照实际隐含的主题在语义空间上聚类.在语言模型的框架下,语义主题聚类将由用户初始查询按照一定的度量方式激活.利用激活语义聚类的信息估计一个反馈语义主题模型,并与初始查询模型一起形成新的查询模型.在5个TREC数据集上的实验结果表明:基于统计语义聚类估计的查询模型相比传统的查询模型以及其他基于聚类的语言模型在检索性能上有显著性提高.其主要原因是应用了和用户查询最相似的语义聚类信息来估计查询模型.
基于Logistic测试覆盖率函数的软件可靠性建模研究
李海峰 李秋英 陆民燕
2011, 48(2):  232-240. 
摘要 ( 523 )   HTML ( 1)   PDF (1200KB) ( 646 )  
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软件测试覆盖率是测试充分性和测试效率的有效度量指标,其与软件可靠性以及缺陷覆盖情况之间有着一定的相关关系,并且结合测试覆盖率信息的软件可靠性模型的评估和预计效果将会得到有效改进.在实际测试过程中,由于软件结构特征及学习因素的综合影响,测试覆盖率可能会呈现出一种先增后减的趋势,Logistic函数恰好非常适合描述这类S形变化趋势,且结构简单,具有较好的灵活性与适应性.因此,针对基于Logistic函数的测试覆盖率函数以及软件可靠性建模等问题展开研究.首先提出基于Logistic函数的测试覆盖率函数;在该函数的基础上,提出基于Logistic测试覆盖函数的缺陷预计模型;然后,将NHPP可靠性模型的建模过程与Logistic测试覆盖函数相结合,提出一种新的考虑测试覆盖率的软件可靠性增长模型.实例验证结果表明:与若干已有的同类研究成果相比,提出的基于Logistic函数的测试覆盖率函数、缺陷预计模型以及软件可靠性增长模型有效地提高了函数或模型对数据的拟和精度,且具有较好的适用性.
基于进程代数规约生成软件体系结构模型的方法
祝义, 黄志球, 周航, 刘林源,
2011, 48(2):  241-250. 
摘要 ( 605 )   HTML ( 1)   PDF (3599KB) ( 664 )  
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需求规约到软件体系结构(SA)模型的转换是软件工程领域的一个研究热点,UML-RT广泛用于实时系统软件体系结构建模,然而基于自然语言规约建立的UML-RT模型往往是不精确的,存在二义性,为了解决这一问题,需要赋予UML-RT模型形式化语义.进程代数是一种用来解决并发系统通信问题的形式化方法,具有精确的语法和语义,并且便于机器自动检验与验证.TCSP是进程代数CSP的实时扩展,适合于规约实时系统带有时间约束的行为.提出一种基于进程代数规约生成SA模型的方法.首先建立了自然语言规约到SA模型的转换框架;然后使用时间通信顺序进程(TCSP)描述实时系统需求规约,通过建立TCSP到UML-RT的转换机制,从而实现进程代数规约到SA模型的转换;最后通过一个实例来验证该方法在实时软件建模过程中的有效性.实验分析表明通过该方法建立的UML-RT模型能够从整体上提高实时系统SA设计的可信性.
基于子图显著性剖面的软件超家族
张林, 张莉,
2011, 48(2):  251-258. 
摘要 ( 328 )   HTML ( 0)   PDF (2635KB) ( 350 )  
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研究了开源软件的网络结构中3节点子图的显著性,发现软件规模越大局部结构的网络化趋势越显著.树型的3节点子图呈现下降趋势,在封闭的3节点子图中,除部分趋势不显著外,大都呈现上升趋势.根据3节点子图的显著性剖面,软件网络大致可以分为3类,与已发现的4个有向复杂网络超级族中的3个基本一致,大部分软件网络的局部结构与生物网络相似.网络的规模可能是影响子图显著性差异的原因之一,随着软件规模的增加,3节点子图的显著性趋于一致.
基于Retinex理论的压缩域图像增强方法研究
汪荣贵 张新龙 张璇 方帅
2011, 48(2):  259-270. 
摘要 ( 623 )   HTML ( 0)   PDF (5060KB) ( 630 )  
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针对现有压缩域图像增强算法在提高图像对比度时,存在不能很好地增强图像细节及保持色彩信息的局限性,提出一种新的基于Retinex理论的DCT压缩域图像增强算法.该算法以Retinex理论为基础,将DCT系数分为入射分量(DC系数)和反射分量(AC系数),通过对DC系数进行动态范围调整,对AC系数进行细节增强调整,并使用阈值方法抑制块状效应,由此实现对压缩域图像的增强.实验结果表明,与传统的Retinex增强算法及DCT压缩域增强算法相比,该算法具有更好的细节增强及色彩保持效果,且能较好地抑制块状效应.
基于融合和T-分布的SAR图像水灾变化检测
李金基 焦李成 张向荣 杨咚咚
2011, 48(2):  271-280. 
摘要 ( 431 )   HTML ( 3)   PDF (3939KB) ( 420 )  
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基于融合和T-分布模型,提出了一种新的SAR图像水灾变化检测方法.首先,结合差值法与对数比的优点,根据经验提出了一种新的融合策略,通过融合差值图像和对数比图像可得视觉效果较好的差异图像.然后根据融合后的差异图像的直方图,确定绝对变化类与绝对非变化类两个区间,从而可得两者之间的模糊区间.假设模糊区间的直方图服从T-分布,根据Kittler-Illingworth(KI)阈值选取准则,提出了一种基于T-分布模型改进的KI阈值法(TM_KI),对融合后的差异图像进行阈值分割得到水灾变化结果.通过实验比较,结果分析表明该方法不但能减少相干斑噪声的影响和增强水灾带来的微弱变化信息,而且能有效地检测面积较小的变化区域,从而改善变化检测性能.
基于影像引导的计算机辅助肝癌微波消融
翟伟明, 盛林, 宋亦旭, 赵雁南, 王宏, 贾培发,
2011, 48(2):  281-288. 
摘要 ( 498 )   HTML ( 2)   PDF (1819KB) ( 611 )  
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为了方便临床医生使用医学影像进行手术的规划和引导,提出了一种新颖的计算机辅助肝癌微波消融手术方法.采用基于GPU加速的三维可视化技术实时重构影像的三维模型,显示出患者器官的解剖关系;采用基于生物传热学的三维热场计算技术,规划手术路径及消融设备的作用时间和功率.经过大量的临床应用以及手术影像对比,表明该方法能够有效计算消融手术的作用效果,并在手术的引导过程中发挥了重要的作用,提高了手术的临床精度和效果.
基于草图的超视频构造方法及关键技术研究
杨海燕, 陈佳, 马翠霞, 何利力, 滕东兴, 戴国忠, 王宏安,
2011, 48(2):  289-295. 
摘要 ( 393 )   HTML ( 0)   PDF (1429KB) ( 518 )  
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由于视频媒体信息的线性结构特点,人们很难快速获取视频主要内容.利用视频资源构造超视频常需要借助复杂的计算机视觉技术,这给用户带来很大的认知与操纵负担.传统的基于时间轴或基于视频帧的交互方式在一定程度满足了视频的可操纵性,但仍不能有效辅助用户基于视频语义自然高效地组织与编辑视频,进而形成超视频媒体.针对这一问题,归纳了视频交互任务的类型及特点,分析了超视频媒体构造过程中的交互任务及相适应的草图用户界面,根据草图所表征的视频语义层次的不同,提出了情景草图与注释草图相结合的超视频构造方法并研究了相应的支撑技术,力求为超视频的构造提供简单、自然的交互方式.最后给出示例说明了如何利用草图有效地表征视频资源之间的语义关系进而构造面向视频语义的超视频.
基于预测的传感器网络副本自适应控制机制
郑明才, 张大方, 骆坚, 黎文伟,
2011, 48(2):  296-305. 
摘要 ( 360 )   HTML ( 0)   PDF (2482KB) ( 344 )  
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最小跳数路由无线传感器网络具有自动倾向于路径最短、时延最小、能量最省的潜在优点,但已有机制尚不能保证这些优点的充分发挥.为充分发挥最小跳数路由无线传感器网络的潜在优势,在传统的最小跳数路由无线传感器网络数据汇聚机制的基础上,引入基于预测的自适应数据副本保证与抑制机制,形成MHR-DC网络模型.MHR-DC网络在基本不增加数据分组汇聚全程转发跳数的前提下,通过同跳节点代传以保证所有源生负载的高可靠传输、通过抑制数据分组的重复传送程度以提高网络能量效率、通过避开转发负载重的节点区域以达到负载均衡,优化网络综合性能指标,并增强网络时延最小的潜在优势.理论及仿真分析表明,该机制能保证网络数据传输的高可靠性和能量有效性以及优越的网络综合性能.
基于非合作动态博弈的网络安全主动防御技术研究
林旺群 王慧 刘家红 邓镭 李爱平 吴泉源 贾焰
2011, 48(2):  306-316. 
摘要 ( 505 )   HTML ( 1)   PDF (1382KB) ( 937 )  
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目前基于博弈的网络安全主动防御技术大多采用静态博弈方式.针对这种静态方式无法应对攻击者攻击意图和攻击策略动态变化的不足,基于非合作、非零和动态博弈理论提出了完全信息动态博弈主动防御模型.通过“虚拟节点”将网络攻防图转化为攻防博弈树,并给出了分别适应于完全信息和非完全信息两种场景的攻防博弈算法.理论分析和实验表明相关算法在复杂度不高于同类算法的前提下:1)不仅适应于完全信息博弈场景,而且在非完全信息的特殊场景下仍能够得到合理的解;2)与采用静态博弈给出的以概率形式描述的混合策略Nash均衡解相比,给出的从子博弈精炼Nash均衡中抽出的解具有更好的可理解性和可操作性.
开放网络环境完整性按需度量模型
刘昌平 范明钰 王光卫
2011, 48(2):  317-326. 
摘要 ( 368 )   HTML ( 0)   PDF (1289KB) ( 498 )  
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完整性度量是可信计算的关键问题之一.首先分析了目前研究成果在开放网络环境下存在的问题及其原因.提出了一种开放网络环境下完整性按需度量模型.该模型由度量请求者根据具体要求定制完整性度量策略,完整性度量策略由程序指令度量策略和数据流度量策略组成,度量响应者根据度量策略来度量自身组件的完整性,并为每个度量请求构造相应的可信链实例.该模型动态地度量完整性,改善了度量结果的新鲜性,兼顾软件代码和用户数据的完整性度量,克服了度量目标的片面性.在该模型的基础上实现了远程证明及其原型系统,并在流媒体服务网络中进行实验测试,实验结果表明该模型以较低的资源开销解决了存在的问题,能够适应开放网络环境下完整性度量的要求.
能量限制下基于效用获取的实时节能调度算法
韩建军, 吴小东, 李庆华,
2011, 48(2):  327-337. 
摘要 ( 424 )   HTML ( 0)   PDF (1199KB) ( 584 )  
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面向基于电池供电的嵌入式实时系统,设计效用获取的实时节能调度算法.在实时系统的研究中,通常采用同步机制来实现任务对资源的互斥共享访问.在这种情况下,调度算法旨在能量受限下获得最大的系统效用,同时满足实时任务的可调度及任务同步.提出了两步节能算法(two-step energy-efficient algorithm, TSEEA),此算法包含两部分:静态算法和动态算法.静态算法部分在离线状态下,获得保守情况下任务的运行速度,并保证实时可调度及任务同步;动态算法部分在系统的运行过程中,综合考虑系统的静态信息、性能需求以及任务的动态行为,释放并回收空闲时间,有效调整任务运行速度,以求在有限能量供应前提下获取更大的系统效用.与其他有效算法相比,提出的算法保证只要供能充足,所有的任务均满足实时性要求,因此本算法可充分利用有限能量更多的效用,另外降低了时间复杂度.实验结果表明本算法在效用获取方面优于现有的其他算法.
基于受限行为约束策略的桌面计算系统交互性能测量方法
钮艳 杨春 夏虞斌 程旭
2011, 48(2):  338-345. 
摘要 ( 364 )   HTML ( 0)   PDF (1682KB) ( 491 )  
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测量桌面计算系统的交互性能是分析和改进系统性能的重要基础.方便地获得准确测量结果的难点是如何确定输入事件和其直接触发的输出事件之间的对应关系.为此,提出一种采用受限行为约束策略的交互性能测量方法,首先分析了确定输入、输出事件的对应关系需要满足的约束条件,通过会话录制辅助机制合理转化难以满足约束条件的事件,通过用户行为检验机制进一步确认所有事件已经满足约束条件,从而保证可以获得更准确的测量结果.基于该方法,实现了一个支持Windows和Linux等主流桌面计算系统的测量工具VNC-IPA.实验以“慢动作”基准测量方法获得的测量结果为真值,结果表明,相比其他交互性能测量工具VNCplay,使用VNC-IPA获得的测量结果的相对误差平均降低了35.4%.
基于支配边界逆转的多变量函数摆放算法
马红途, 胡世安, 苏彦兵, 李迅, 赵荣彩,
2011, 48(2):  346-352. 
摘要 ( 403 )   HTML ( 1)   PDF (730KB) ( 538 )  
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基于Cytron和Cooper等人的研究成果,提出了一个新的概念——支配边界逆转(dominator frontier inverse, DFI)来同时为多个变量摆放函数.如果结点y以结点x为支配边界,则结点x就是结点y支配边界逆转.支配边界逆转存在一个很重要的属性,DFI(x)中的结点在支配树上的高度一定不小于x的高度.对DFI(x)中任何结点y,如果存在对于变量v的定义,则结点x上就需要插入变量v的函数.由于采用PHI(x)表示在结点x上需要插入函数的变量集合,实现过程中并不需要实际计算DFI结点集合.算法首先按照结点在支配树上的高度自底向上进行遍历,并逐层计算高度相同的交结点上摆放函数的变量集合PHI的不动点.算法的主要优点是可以直接工作于支配树上,不需要额外的数据结构.C Specint 2000的测试结果表明该算法比Cytron原始的函数摆放算法要快,并且与采用Cooper计算支配边界的算法相比,该算法对测试集中大部分程序也是有效的.