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神经形态计算:从脉冲神经网络到边缘部署
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作者 俞诗航 易梦军 +2 位作者 吴洲 申富饶 赵健 《软件学报》 北大核心 2025年第4期1758-1795,共38页
受生物神经系统启发,神经形态计算的概念于20世纪80年代被提出,旨在模拟生物大脑的结构和功能,实现更高效、更具生物合理性的计算方式.作为神经形态计算的代表模型,脉冲神经网络(SNN)因其脉冲稀疏性,事件驱动性、生物可解释性以及硬件... 受生物神经系统启发,神经形态计算的概念于20世纪80年代被提出,旨在模拟生物大脑的结构和功能,实现更高效、更具生物合理性的计算方式.作为神经形态计算的代表模型,脉冲神经网络(SNN)因其脉冲稀疏性,事件驱动性、生物可解释性以及硬件契合性等优势,在资源严格受限的边缘智能任务中得到了广泛应用.针对脉冲神经网络的边缘部署情况进行梳理和汇总,首先从脉冲神经网络模型自身的原理出发,论述脉冲神经网络的高能效计算方式以及巨大的边缘部署潜力.然后介绍当下常见的脉冲神经网络硬件实现工具链,并重点对脉冲神经网络在各类神经形态硬件平台的部署情况做详细的整理与分析.最后,考虑到硬件故障行为已发展为当下研究中不可避免的问题,对脉冲神经网络边缘部署时的故障与容错研究进行概述.从软件模型原理到硬件平台实现,全面系统地介绍神经形态计算的最新进展,分析脉冲神经网络边缘部署时遇到的困难与挑战,并针对这些挑战给出未来可能的解决方向. 展开更多
关键词 神经网络 脉冲神经网络 神经形态计算 边缘智能
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代价敏感的指纹可变哈希布谷鸟过滤器
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作者 李猛 罗文啟 +3 位作者 戴海鹏 王瀚橙 顾荣 陈贵海 《软件学报》 北大核心 2025年第7期3358-3374,共17页
布谷鸟过滤器是一种空间高效的近似成员资格查询数据结构,在网络系统中被广泛应用于网络路由、网络测量和网络缓存等.然而,传统的布谷鸟过滤器设计并未充分考虑在网络系统中,部分或全部查询集合已知的情况,以及这部分查询具有代价的情况... 布谷鸟过滤器是一种空间高效的近似成员资格查询数据结构,在网络系统中被广泛应用于网络路由、网络测量和网络缓存等.然而,传统的布谷鸟过滤器设计并未充分考虑在网络系统中,部分或全部查询集合已知的情况,以及这部分查询具有代价的情况.这导致现有的布谷鸟过滤器在该情况下性能无法达到最优.为此,设计了指纹可变哈希布谷鸟过滤器(VHCF).VHCF提出了指纹可变哈希技术,感知已知的查询集合及其代价,通过为每个哈希桶搜索最优指纹哈希函数,从而大幅降低误判代价.随后,每个哈希桶的最优指纹哈希函数会被独立地记录进入每个哈希桶内的哈希索引单元.此外,提出了一种单哈希的技术用于降低引入指纹可变哈希技术导致的额外计算开销,还对VHCF的操作复杂度和误判率进行了理论分析.最后,实验和理论结果都一致表明,VHCF在保证查询吞吐量相当的情况下,取得了比现有布谷鸟过滤器及其变种都要低的误判率.特别的,在保持指纹长度相同的情况下,VHCF只需为每个哈希索引单元分配1–2比特,即可相比标准布谷鸟过滤器降低误判率12.5%–50%. 展开更多
关键词 布谷鸟过滤器 代价敏感 集合成员查询 误判率
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大模型下的软件质量保障专题前言
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作者 王赞 王莹 +2 位作者 陈碧欢 姚远 张敏灵 《软件学报》 北大核心 2025年第6期2401-2403,共3页
近年来,随着深度学习技术的飞速发展,基于大规模预训练的语言模型(large language model, LLM)在自然语言处理领域取得了前所未有的突破,并且在代码生成、软件测试、程序分析与优化等软件工程任务中展现出强大的潜力与广泛的应用前景.... 近年来,随着深度学习技术的飞速发展,基于大规模预训练的语言模型(large language model, LLM)在自然语言处理领域取得了前所未有的突破,并且在代码生成、软件测试、程序分析与优化等软件工程任务中展现出强大的潜力与广泛的应用前景.作为具备深度语义理解与生成能力的通用人工智能模型,大语言模型的崛起正在重新定义传统的软件质量保障方法,为软件工程的自动化和智能化注入了新的活力.同时,软件质量保障作为确保软件系统在功能性、性能、可靠性和安全性等方面满足设计规范和用户期望的关键环节,其传统方法难以适应现代软件系统日益增长的规模与复杂性.特别是在开源软件、企业级应用和芯片设计程序等高度复杂的应用场景中,传统方法的自动化与智能化程度难以满足实际需求. 展开更多
关键词 大模型 自然语言处理 代码生成 深度学习
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无锁并发布谷鸟过滤器
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作者 王瀚橙 陈志鹏 +3 位作者 戴海鹏 顾荣 KIM Chaewon 陈贵海 《软件学报》 北大核心 2025年第7期3339-3357,共19页
布谷鸟过滤器是一种高效的概率型数据结构,该数据结构可以快速判断某个元素是否存在于给定集合中,被广泛应用于计算机网络、物联网应用以及数据库系统中.在实践中,上述系统通常需要处理海量数据以及大量并发请求.实现支持高并发的布谷... 布谷鸟过滤器是一种高效的概率型数据结构,该数据结构可以快速判断某个元素是否存在于给定集合中,被广泛应用于计算机网络、物联网应用以及数据库系统中.在实践中,上述系统通常需要处理海量数据以及大量并发请求.实现支持高并发的布谷鸟过滤器可以显著提升系统吞吐以及数据处理能力,对提升系统性能至关重要.为此,设计一个支持无锁并发的布谷鸟过滤器.该过滤器通过所提出的两阶段查询、路径探查与元素迁移分离,以及基于多机器字比较并交换的原子迁移技术实现高性能的查询、插入和删除操作.理论分析和实验验证结果均表明,无锁并发布谷鸟过滤器显著提升现有最先进算法的并发性能.无锁并发布谷鸟过滤器的查询吞吐量,平均为使用细粒度锁的布谷鸟过滤器的查询吞吐量的1.94倍. 展开更多
关键词 布谷鸟过滤器 并发 近似成员资格查询 概率数据结构 计算机网络
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基于扩散模型的文本生成材质贴图的泛化性优化方法
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作者 涂晴昊 李元琪 +2 位作者 刘一凡 过洁 郭延文 《图学学报》 北大核心 2025年第1期139-149,共11页
针对现有的材质贴图数据集存在着文字描述不足且纯图像数据集规模庞大的现状,及传统的生成模型推理错误时难以获得额外的超参数来生成新的结果等问题,提出一种基于稳定扩散模型的文本生成材质贴图的泛化性优化方法,采用分阶段的方式训... 针对现有的材质贴图数据集存在着文字描述不足且纯图像数据集规模庞大的现状,及传统的生成模型推理错误时难以获得额外的超参数来生成新的结果等问题,提出一种基于稳定扩散模型的文本生成材质贴图的泛化性优化方法,采用分阶段的方式训练模型:使用大规模纯图像数据集对扩散模型进行微调,以拟合图像的生成;使用小规模含文本标注的数据集学习语义信息;引入新的解码器对扩散模型生成的隐编码重建得到材质贴图;最终可以通过输入文本描述获得多组随机生成的且符合描述的材质贴图结果。该方法使用Colossal架构组织代码,大大降低了训练的硬件要求;将图像拟合数据集、语义信息学习的工作分开,使用大规模图像数据集拟合模型参数,使用小规模文本数据学习语义信息,提高了模型的泛化性,减少了对多模态数据集规模的需求。 展开更多
关键词 扩散模型 泛化性 多模态 文本驱动材质贴图生成 材质编辑器
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大模型生成代码的开源许可证违规风险洞察与分析
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作者 王毅博 王莹 +3 位作者 余跃 许畅 于海 朱志良 《软件学报》 北大核心 2025年第6期2535-2557,共23页
大型语言模型的快速发展极大地影响了软件工程领域.这些模型利用大量开源仓库代码进行预训练,能够高效完成诸如代码生成和代码补全等任务.然而,开源软件仓库中存在大量受开源许可证约束的代码,这给大模型带来了潜在的开源许可证违规风险... 大型语言模型的快速发展极大地影响了软件工程领域.这些模型利用大量开源仓库代码进行预训练,能够高效完成诸如代码生成和代码补全等任务.然而,开源软件仓库中存在大量受开源许可证约束的代码,这给大模型带来了潜在的开源许可证违规风险.聚焦于大模型生成代码与开源仓库的许可证违规风险,基于代码克隆技术开发一个支持大模型生成代码溯源与版权违规问题的检测框架.针对9个主流代码大模型生成的135000个Python代码,利用该框架在开源社区中溯源并检测开源许可证兼容性.通过实践调查3个研究问题来探究大模型代码生成对开源软件生态的影响:(1)大模型生成的代码多大程度克隆于开源软件仓库?(2)大模型生成的代码是否存在开源许可证违规风险?(3)真实开源软件中包含的大模型生成代码是否存在开源许可证违规风险?实验结果发现在使用功能描述和方法签名所生成的43130和65900个大于6行的Python代码中,分别溯源到了68.5%和60.9%的代码存在克隆的开源代码片段.其中CodeParrot和CodeGen系列模型的克隆比例最高,GPT-3.5-Turbo最低.其次,92.7%的通过功能描述生成的代码中没有开源许可证声明.通过与溯源代码许可证进行对比,81.8%的代码存在开源许可证违规风险.此外,在收集到的229个GitHub平台开发者使用大模型生成的代码中,有136个代码溯源了到开源代码片段,其中38个为Type1和Type2克隆类型,有30个存在开源许可证违规风险.以问题报告的形式提交给开发者,到目前为止,得到了8位开发者的反馈. 展开更多
关键词 大语言模型 开源许可证 开源许可证冲突 代码克隆 代码搜索
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Java依赖异味的实证研究与统一检测技术
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作者 孙伟杰 许畅 王莹 《软件学报》 北大核心 2025年第7期3041-3086,共46页
Java语言因丰富的依赖库和便捷的构建工具(如Maven和Gradle)已成为当今最流行的应用项目开发语言之一.然而,随着依赖库规模的持续增大,Java项目的依赖管理变得愈益复杂,也不断超越现有工具的管理能力,其潜藏问题容易在未预期情况下触发... Java语言因丰富的依赖库和便捷的构建工具(如Maven和Gradle)已成为当今最流行的应用项目开发语言之一.然而,随着依赖库规模的持续增大,Java项目的依赖管理变得愈益复杂,也不断超越现有工具的管理能力,其潜藏问题容易在未预期情况下触发,严重影响当前项目及所在Java生态中其他项目的构建和运行,如造成构建错误、运行崩溃或语义冲突等后果.针对现有调研和技术工作对Java语言依赖管理问题分析不足的缺陷,提出依赖异味(dependency smell)的概念,统一建模此类问题,并对涉及Maven和Gradle构建工具所有类别的依赖管理问题开展大规模实证研究,分析来自开源社区(如GitHub)、官方文档(如Maven依赖管理手册)和系列调研及技术论文的各类依赖管理问题,最终总结出13类依赖异味及其触发根源和影响特征等.基于该实证研究发现,设计了面向Java项目依赖异味的统一检测算法,并实现了适配于Maven和Gradle构建工具的专项检测工具JDepAna.实验结果表明,对已知依赖异味,JDep Ana达到95.9%的检测召回率,对新的上百个Java项目,JDep Ana检测出30689个依赖异味实例,从中选出360个实例,人工验证真阳率达到96.1%,其中,进一步汇报48个实例给开发者,42个已被快速确认,21个已被及时修复,充分验证了所提出的Java依赖异味检测算法和工具的效果和实用性以及对Java项目质量保障的有效支撑. 展开更多
关键词 依赖管理 软件生态 质量保障 实证研究 静态分析
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词典释义增强的古文机器翻译
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作者 李家欢 吴若纯 +4 位作者 黄书剑 胡文菁 陈冀轩 徐维潞 陈家骏 《中文信息学报》 北大核心 2025年第4期85-95,共11页
古文自动翻译技术可有效促进古籍的传承和发展,弘扬中华传统文化。然而,现有古籍翻译语料规模较小,知识缺乏,导致古文翻译系统性能不佳。该文提出使用词典注释资源增强古文翻译系统。作者收集古汉语常见汉字的释义,并设计了一个词典释... 古文自动翻译技术可有效促进古籍的传承和发展,弘扬中华传统文化。然而,现有古籍翻译语料规模较小,知识缺乏,导致古文翻译系统性能不佳。该文提出使用词典注释资源增强古文翻译系统。作者收集古汉语常见汉字的释义,并设计了一个词典释义选择-融合的二阶段机器翻译框架,以从词典释义中获取有效信息,去除无效信息。在一个中等规模的古文翻译数据集上的实验表明,该文的方法相比于基线模型和前人的释义融合方法,显著提升了翻译质量。另外,该文还设计了一个具有古文特色的翻译人工评估体系,并对现有的古文翻译系统进行了综合、全面的评估。 展开更多
关键词 古汉语 机器翻译 词典释义
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基于混成自动机路径过滤与动态选择的CPS系统反例生成
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作者 王佳宛 刘熹橦 +1 位作者 卜磊 李宣东 《软件学报》 北大核心 2025年第8期3587-3603,共17页
信息物理融合系统(cyber-physical system,CPS)在安全攸关领域具有广泛的应用,保障其安全性至关重要.形式化验证是证明系统安全性的有效手段,但在现实世界中的复杂CPS系统上应用仍面临挑战.因此,反例生成的方法被提出,旨在通过寻找系统... 信息物理融合系统(cyber-physical system,CPS)在安全攸关领域具有广泛的应用,保障其安全性至关重要.形式化验证是证明系统安全性的有效手段,但在现实世界中的复杂CPS系统上应用仍面临挑战.因此,反例生成的方法被提出,旨在通过寻找系统中违背安全规约的反例行为来证明系统的不安全.现有的基于路径的CPS系统反例生成方法采用分治策略,针对系统模型中各条路径上的行为空间分别进行探索,能够有效发现系统中的不安全行为.然而,在大规模系统中,这类方法面临严重的路径爆炸问题,路径数量随着离散状态数目指数级增长,反例生成的效率和性能显著下降.为缓解反例生成中的路径爆炸问题,基于系统模型与规约提出路径过滤与动态选择两种技术.首先,设计面向规约的路径过滤方法,通过分析系统规约的语法树和路径上的行为约束,快速过滤不可能包含不安全行为的路径.其次,引入多臂老虎机算法来指导反例生成过程中路径的动态选择,动态调整用于探索不同路径的计算资源以最大化反例生成的性能.在一系列经典测试案例上的实验结果表明,所提方法显著缓解了路径爆炸问题,提高了CPS系统反例生成的效率和性能,将发现不安全行为的成功率提升了两倍以上. 展开更多
关键词 信息物理融合系统 混成自动机 反例生成 面向路径
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基于轮廓线的网格体物体空间快速消隐算法
10
作者 宋海川 邱荪泓 +3 位作者 汪鑫星 李一锦 陈振华 陈小雕 《计算机科学》 北大核心 2025年第4期222-230,共9页
隐藏线消除,即消除在一定视角下被遮挡的线段,是解决三维场景中视觉混淆问题的关键技术。其中,物体空间的隐藏线消除技术可以计算可见性变化点的精确坐标,因此在实际工程中被广泛用于三维可视化建模、高精度图纸的绘制等。然而,先前的... 隐藏线消除,即消除在一定视角下被遮挡的线段,是解决三维场景中视觉混淆问题的关键技术。其中,物体空间的隐藏线消除技术可以计算可见性变化点的精确坐标,因此在实际工程中被广泛用于三维可视化建模、高精度图纸的绘制等。然而,先前的物体空间消隐算法在处理实际工程中常用的网格体模型时,往往会因为模型面内部含有大量三角面片而计算效率低下。因此,提出了基于轮廓线的网格体物体空间快速消隐算法。该算法通过网格体轮廓线投影的交集进行三角面片的筛选及其求交计算,从而避免了大部分的无效求交计算。同时,在求交后根据待定可见性变化点所在线段与轮廓线和模型的射入、射出情况进行快速可见性判断,进一步提高了算法效率。实验结果显示,在两种常见的消隐模式下处理普通和复杂网格体模型的消隐,所提算法相较于对比算法效率分别提高了20倍和80倍以上,与主流几何内核ACIS的消隐处理效率差距在2.5倍以内。 展开更多
关键词 消隐算法 物体空间消隐 网格体 轮廓线 CAD
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LLM赋能的Datalog代码翻译技术及增量程序分析框架
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作者 王熙灶 沈天琪 +1 位作者 宾向荣 卜磊 《软件学报》 北大核心 2025年第6期2515-2534,共20页
Datalog是一种声明式逻辑编程语言,在不同领域得到了广泛应用.近年来,学术界和工业界对Datalog的兴趣高涨,设计并开发了多种Datalog引擎和相应方言.然而,多方言带来的一个问题是以一种Datalog方言实现的代码,一般而言不能在另一种方言... Datalog是一种声明式逻辑编程语言,在不同领域得到了广泛应用.近年来,学术界和工业界对Datalog的兴趣高涨,设计并开发了多种Datalog引擎和相应方言.然而,多方言带来的一个问题是以一种Datalog方言实现的代码,一般而言不能在另一种方言的引擎上执行.因此,当采用新Datalog引擎时,需要将现有Datalog代码翻译到新方言上.目前的Datalog代码翻译技术可分为人工重写代码和人工设计翻译规则两类,存在耗时长、大量重复劳动、缺乏灵活性和可拓展性等问题.提出了一种大语言模型(LLM)赋能的Datalog代码翻译技术,利用LLM强大的代码理解和生成能力,通过分治翻译策略、基于少样本提示和思维链提示的提示工程、基于检查-反馈-修复的迭代纠错机制,可以在不同Datalog方言之间实现高精度代码翻译,减轻开发人员重复开发翻译规则的工作量.基于此代码翻译技术,设计并实现了一种通用的基于Datalog的声明式增量程序分析框架.在不同Datalog方言对上评估了所提出的LLM赋能的Datalog代码翻译技术的性能,评估结果验证了所提代码翻译技术的有效性.对通用声明式增量程序分析框架进行了实验评估,验证了基于所提代码翻译技术的增量程序分析的加速效果. 展开更多
关键词 DATALOG 代码翻译 大语言模型 程序分析 增量分析框架
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数据增强与规则引导的大语言模型电网法律答辩文书生成
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作者 黄成燕 查小云 +1 位作者 丁群晏 胡伟 《国防科技大学学报》 北大核心 2025年第4期180-188,共9页
为提升大语言模型在少样本环境下生成电网法律文书的能力,结合数据增强与规则引导技术,提出一种基于大语言模型的少样本法律文书生成方法,解决了电网企业法律文书生成中样本稀缺、专业性强、实践经验复杂等问题。实验结果表明,该方法在... 为提升大语言模型在少样本环境下生成电网法律文书的能力,结合数据增强与规则引导技术,提出一种基于大语言模型的少样本法律文书生成方法,解决了电网企业法律文书生成中样本稀缺、专业性强、实践经验复杂等问题。实验结果表明,该方法在电网法律答辩文书生成任务中取得了优异效果,有效提升了模型生成文本的质量与专业性。 展开更多
关键词 法律答辩文书生成 少样本 大语言模型 规则引导 数据增强
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语义可感知的灰盒编译器模糊测试
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作者 欧先飞 蒋炎岩 许畅 《软件学报》 北大核心 2025年第7期2947-2963,共17页
模糊测试技术在软件质量保障、软件安全测试等领域起到重要作用.然而,在面对编译器这样输入语义复杂的系统时,现有的模糊测试工具由于其变异策略中缺乏对语义的感知能力,导致生成的程序难以通过编译器前端检查.提出了一种语义可感知的... 模糊测试技术在软件质量保障、软件安全测试等领域起到重要作用.然而,在面对编译器这样输入语义复杂的系统时,现有的模糊测试工具由于其变异策略中缺乏对语义的感知能力,导致生成的程序难以通过编译器前端检查.提出了一种语义可感知的灰盒模糊测试方法,旨在提高模糊测试工具在编译器测试领域的效能.设计并实现了一系列可保持输入语义合法性并探索上下文多样性的变异操作符,并针对这些操作符的特点开发了高效的选择策略.将这些策略与传统的灰盒模糊测试工具相结合,实现了灰盒模糊测试工具SemaAFL.实验结果表明,通过应用这些变异操作符,SemaAFL在GCC和Clang编译器上的代码覆盖率相比AFL++和同类工具GrayC提高了约14.5%和11.2%.在为期一周的实验期间,SemaAFL发现并报告了6个以前未被发现的GCC和Clang缺陷. 展开更多
关键词 编译器测试 语义可感知的模糊测试 灰盒模糊测试
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基于集成时序预测模型的视频聚合平台监测预警方法
14
作者 宋雪 嵇程 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第6期1191-1200,共10页
为了防范深度链接视频聚合平台带来的侵权风险及内容安全隐患,发现并提醒通过非法途径访问此类平台的网络用户,提出基于集成时序预测模型的视频聚合平台监测预警方法.根据多个视频聚合平台的网络行为日志数据,以IP地址为用户维度,以天... 为了防范深度链接视频聚合平台带来的侵权风险及内容安全隐患,发现并提醒通过非法途径访问此类平台的网络用户,提出基于集成时序预测模型的视频聚合平台监测预警方法.根据多个视频聚合平台的网络行为日志数据,以IP地址为用户维度,以天为时间维度,提取用户在平台侧和渠道侧的网络行为特征.选择长短期时间序列网络(LSTNet)、循环神经网络(RNN)和多层感知机(MLP)3个模型作为基模型,构造Stacking集成学习模型,通过Stacking集成模型学习基模型特征从而实现对用户访问行为的预测.进行对比实验和回测实验,结果表明,本研究方法相比于单模型预测方法,在均方误差(MSE)指标上降低0.9724,在平均绝对误差(MAE)指标上降低0.5443,在自定义平衡准确率(BAC)指标上提升0.20,能够对视频聚合平台访问情况进行预测从而实现对高风险用户行为的预警. 展开更多
关键词 视频聚合平台 时序预测 集成学习 网络行为 监测预警
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基于模拟退火算法的遗传程序设计方法 被引量:8
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作者 胡为成 王本年 程转流 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2006年第23期4437-4439,共3页
遗传程序设计(GP)是运用遗传算法的思想,通过生成计算机程序来解决问题的,但用它来解决大型或复杂问题时,就存在一些难以解决的问题,尤其是大量使用计算机内存和CPU时间,大大影响了工作性能。以符号回归问题为例,针对传统的遗传程序设... 遗传程序设计(GP)是运用遗传算法的思想,通过生成计算机程序来解决问题的,但用它来解决大型或复杂问题时,就存在一些难以解决的问题,尤其是大量使用计算机内存和CPU时间,大大影响了工作性能。以符号回归问题为例,针对传统的遗传程序设计方法在解决问题时所遇到的困难,提出一个基于模拟退火算法的遗传程序设计方法,进一步提高GP系统求解问题的能力。 展开更多
关键词 遗传程序设计 模拟退火算法 参数估计 适应度 符号回归
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基于几何主动轮廓的红外目标选择加密算法
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作者 余萍 杨强 张力军 《计算机工程与设计》 北大核心 2018年第4期1148-1154,共7页
为解决图像选择性加密算法难以用于红外目标的安全传输的不足,提出一种基于几何主动轮廓模式与耦合映射的红外目标选择加密算法。构建几何主动轮廓模式,获取红外目标的矩形感兴趣区域;将其分割成两个尺寸均等的左、右子块,借助重力模型... 为解决图像选择性加密算法难以用于红外目标的安全传输的不足,提出一种基于几何主动轮廓模式与耦合映射的红外目标选择加密算法。构建几何主动轮廓模式,获取红外目标的矩形感兴趣区域;将其分割成两个尺寸均等的左、右子块,借助重力模型,对其完成置乱;设计非线性耦合混沌映射,结合调制密钥,生成随机矩阵;构建加密函数,对置乱子块完成扩散,输出加密密文;构建深度扩散函数,对初始密文进行增强。实验结果表明,与当前选择加密机制相比,所提算法能够更好地用于红外目标的加密,拥有更高的安全性与密钥敏感性。 展开更多
关键词 红外图像加密 几何主动轮廓模式 非线性耦合混沌映射 矩形感兴趣区域 重力模型 深度扩散函数
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