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ECG-QGAN:基于量子生成对抗网络的心电图生成式信息系统
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作者 瞿治国 陈韦龙 +2 位作者 孙乐 刘文杰 张彦春 《计算机研究与发展》 北大核心 2025年第7期1622-1638,共17页
据统计,我国心血管疾病患病人数约达3.3亿,每年因为心血管疾病死亡的人数占总死亡人数的40%.在这种背景下,心脏病辅助诊断系统的发展显得尤为重要,但其开发受限于缺乏不含患者隐私信息和由医疗专家标注的大量心电图(electrocardiogram,E... 据统计,我国心血管疾病患病人数约达3.3亿,每年因为心血管疾病死亡的人数占总死亡人数的40%.在这种背景下,心脏病辅助诊断系统的发展显得尤为重要,但其开发受限于缺乏不含患者隐私信息和由医疗专家标注的大量心电图(electrocardiogram,ECG)临床数据.作为一门新兴学科,量子计算可通过利用量子叠加和纠缠特性,能够探索更大、更复杂的状态空间,进而有利于生成同临床数据一样的高质量和多样化的ECG数据.为此,提出了一种基于量子生成对抗网络(QGAN)的ECG生成式信息系统,简称ECG-QGAN.其中QGAN由量子双向门控循环单元(quantum bidirectional gated recurrent unit,QBiGRU)和量子卷积神经网络(quantum convolutional neural network,QCNN)组成.该系统利用量子的纠缠特性提高生成能力,以生成与现有临床数据一致的ECG数据,从而可以保留心脏病患者的心跳特征.该系统的生成器和判别器分别采用QBiGRU和QCNN,并应用了基于矩阵乘积状态(matrix product state,MPS)和树形张量网络(tree tensor network,TTN)所设计的变分量子电路(variational quantum circuit,VQC),可以使该系统在较少的量子资源下更高效地捕捉ECG数据信息,生成合格的ECG数据.此外,该系统应用了量子Dropout技术,以避免训练过程中出现过拟合问题.最后,实验结果表明,与其他生成ECG数据的模型相比,ECG-QGAN生成的ECG数据具有更高的平均分类准确率.同时它在量子位数量和电路深度方面对当前噪声较大的中尺度量子(noise intermediate scale quantum,NISQ)计算机是友好的. 展开更多
关键词 生成式信息系统 心电图 量子生成对抗网络 量子双向门控循环单元 量子卷积神经网络
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图表示学习在网络安全领域的应用研究综述 被引量:2
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作者 刘亚 林明洁 曲博 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2023年第3期616-628,共13页
近年来,图表示学习由于其能够更全面地捕捉网络数据的特征,在与各种网络异常检测方法结合后能获得更好的检测结果等特点,逐渐引起网络安全领域的关注.为进一步理清使用图表示学习进行网络安全检测相关工作的研究脉络,本文首先研究了图... 近年来,图表示学习由于其能够更全面地捕捉网络数据的特征,在与各种网络异常检测方法结合后能获得更好的检测结果等特点,逐渐引起网络安全领域的关注.为进一步理清使用图表示学习进行网络安全检测相关工作的研究脉络,本文首先研究了图表示学习的定义,并从基于降维、随机游走和深度学习三类分别介绍目前被广泛使用的图表示学习算法;其次,对公开可用的网络安全数据集按照日志和网络流量、可执行文件、社交和交易网络分类,给出其具体的数据内容;再次,总结了近年来将图表示学习方法应用到网络安全领域的研究成果,给出了模型的基本流程和优缺点分析;最后探讨了目前研究的局限性和未来研究的方向. 展开更多
关键词 网络安全 图表示学习 网络异常检测 新技术发展趋势
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零知识证明硬件加速研究综述
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作者 谢明东 郝萌 +2 位作者 杨洪伟 何慧 张伟哲 《信息安全研究》 CSCD 北大核心 2024年第7期594-601,共8页
零知识证明(zeroknowledge proofs,ZKP)是一种允许证明者向验证者证明某一陈述正确性而无需泄露任何其他信息的密码学协议.主要介绍了零知识证明的加速研究,尤其关注了基于二次算术程序(QAP quadratic arithmetic program)和内积证明(in... 零知识证明(zeroknowledge proofs,ZKP)是一种允许证明者向验证者证明某一陈述正确性而无需泄露任何其他信息的密码学协议.主要介绍了零知识证明的加速研究,尤其关注了基于二次算术程序(QAP quadratic arithmetic program)和内积证明(inner product argument,IPA)的ZKP.研究表明,零知识证明的计算效率可以通过硬件加速技术显著提高,包括使用GPU,ASIC,FPGA等.首先介绍了零知识证明的定义与分类及目前零知识证明应用所遇到的困难.其次详细讨论了不同硬件系统的加速方法、实现原理及其相对于传统CPU的性能提升.例如,cuZK和GZKP利用GPU实现了多标量乘法(multiscalar multiplication,MSM)和数论变换(number theoretic transform,NTT),而PipeZK,PipeMSM,BSTMSM则通过ASIC和FPGA加速这些计算过程.此外,也提到了零知识证明在区块链中隐藏交易细节等方面的应用案例,如ZCash的隐秘交易.最后,提出了未来研究的方向,包括加速更多类型的ZKP和将硬件加速应用到实际的应用场景中,以解决效率低下问题,推动零知识证明技术的广泛应用. 展开更多
关键词 零知识证明 硬件加速计算 并行计算 密码学协议 区块链隐私
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移动群智感知中基于纳什讨价还价博弈的多任务分配策略
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作者 李丽 钟晓雄 《计算机应用研究》 北大核心 2025年第4期1191-1197,共7页
在移动群智感知网络多个并发任务的情况下,如何根据用户资源以及任务的质量需求实现多任务的有效分配问题,利用纳什议价解模型在资源分配方面的优势,提出了一种基于纳什议价解的多任务分配策略。该策略将多个用户对多个任务根据不同目... 在移动群智感知网络多个并发任务的情况下,如何根据用户资源以及任务的质量需求实现多任务的有效分配问题,利用纳什议价解模型在资源分配方面的优势,提出了一种基于纳什议价解的多任务分配策略。该策略将多个用户对多个任务根据不同目标以及质量需求的选择问题映射为一个多方纳什议价博弈模型,并采用空间距离的方法有效求得此多方纳什议价博弈的最优解。感知平台根据此解对多个任务进行统一分配,将每个任务分配给最适合的用户去执行。该策略可以实现用户整体得益的最大化,在保障数据质量的同时,减少同一任务执行用户的数目,有效降低感知平台的激励成本。实验结果表明,所提策略比现有任务分配策略具有更好的整体效用与任务质量满意度。 展开更多
关键词 移动群智感知 纳什讨价还价模型 任务质量 任务分配 空间距离
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基于IPv6网络的移动目标防御与访问控制融合防护方法 被引量:17
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作者 李振宇 丁勇 +1 位作者 袁方 张昆 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期1105-1119,共15页
随着5G技术的兴起,当前已有许多工业互联网设备部署在5G网络中.然而,互联网充满着各种网络攻击,需要使用更新的安全防护技术对工业互联网的设备进行防护.因此,针对当前5G网络已大量使用互联网协议第6版(Internet Protocol version 6,IP... 随着5G技术的兴起,当前已有许多工业互联网设备部署在5G网络中.然而,互联网充满着各种网络攻击,需要使用更新的安全防护技术对工业互联网的设备进行防护.因此,针对当前5G网络已大量使用互联网协议第6版(Internet Protocol version 6,IPv6)的现状,提出基于IPv6的移动目标防御与访问控制方法.首先,提出兼容IPv6互联网传输的随机地址生成机制、支持两端时差冗余的随机地址机制以及支持多线程的无锁随机IP地址选取机制,以辅助移动目标防御所需的随机IP地址生成,并致力于提升基于软件定义网络技术的移动目标处理器性能和稳定性.其次,提出通过移动目标处理器对原始数据包进行随机地址替换的方法,以实现随机地址在标准互联网中传输,随后结合访问控制技术,进而保护工业互联网设备不受外部设备干扰和攻击.最后,通过一系列实验证明提出的移动目标防御与访问控制技术对原始网络影响较小,并且安全性极高,具备实际落地应用的前提条件. 展开更多
关键词 移动目标防御 访问控制 IPV6 软件定义网络 工业互联网
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基于联盟式区块链的域名系统根区管理体系
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作者 张宇 冯禹铭 +1 位作者 张伟哲 方滨兴 《信息安全研究》 CSCD 北大核心 2024年第7期602-615,共14页
当前互联网域名系统的中心化根体系伴随着长期的担忧:一方面担忧国家代码顶级域可能由于根权威职能被破坏而失控;另一方面担忧去中心化的根替代方案会导致域名空间分裂.上述担忧的根源在于当前和替代的根区管理在自治化和透明化上不足,... 当前互联网域名系统的中心化根体系伴随着长期的担忧:一方面担忧国家代码顶级域可能由于根权威职能被破坏而失控;另一方面担忧去中心化的根替代方案会导致域名空间分裂.上述担忧的根源在于当前和替代的根区管理在自治化和透明化上不足,导致对当前的根权威或替代方案的不信任.为解决上述问题,提出一种新的域名系统根区管理体系——根共识链,通过增强互信缓解各方担忧.根共识链中多个自治的注册局共同参与根区管理,每个注册局下辖国家代码顶级域和根服务器运营者,共同构建一个基于联盟式区块链的根区管理体系.根共识链在维护统一域名空间和唯一全球根权威的同时,通过根共识链管理者们建立根共同体提高自治性,通过区块链记录和执行各方协议以及根区操作提高透明性.基于现网科研测试床的实验结果表明,根共识链能够有效应对上述担忧,具有良好的可行性与实用性. 展开更多
关键词 域名系统 根服务器 根区管理 联盟式区块链 注册局
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支持快速范围搜索的公钥可搜索加密方案
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作者 丁勇 文能翔 +1 位作者 王海燕 罗富财 《西安电子科技大学学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期204-214,共11页
近年来,云存储服务逐渐成为数据存储的主流方式,但同时也带来了数据隐私保护的挑战。公钥可搜索加密技术允许用户在加密数据上执行关键词搜索,而无需解密数据,从而在保护隐私的同时提供了数据检索的便利,因此得到了广泛应用。但目前大... 近年来,云存储服务逐渐成为数据存储的主流方式,但同时也带来了数据隐私保护的挑战。公钥可搜索加密技术允许用户在加密数据上执行关键词搜索,而无需解密数据,从而在保护隐私的同时提供了数据检索的便利,因此得到了广泛应用。但目前大多数可搜索加密方案存在范围搜索效率低与难以抵御关键字猜测攻击的问题。为解决这一问题,利用0-1编码构造了一种支持高效范围搜索的公钥可搜索加密方案,并引入公钥认证使发送者与接收者两方协同加密,防止第三方构造有效密文与陷门,以保证方案的安全性。为提高搜索计算的效率,利用陷门搜索记录构建密文索引,对新旧陷门的搜索范围进行比较并结合密文索引,可减少需比对密文数量,从而实现快速搜索。安全分析表明,该方案可以抵御云服务器的关键字猜测攻击,实验结果表明,该方案的密文索引能有效提高密文搜索的效率。 展开更多
关键词 公钥可搜索加密 0-1编码 公钥认证 密文索引 范围搜索
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隐私计算环境下深度学习的GPU加速技术综述 被引量:1
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作者 秦智翔 杨洪伟 +2 位作者 郝萌 何慧 张伟哲 《信息安全研究》 CSCD 北大核心 2024年第7期586-593,共8页
随着深度学习技术的不断发展,神经网络模型的训练时间越来越长,使用GPU计算对神经网络训练进行加速便成为一项关键技术.此外,数据隐私的重要性也推动了隐私计算技术的发展.首先介绍了深度学习、GPU计算的概念以及安全多方计算、同态加密... 随着深度学习技术的不断发展,神经网络模型的训练时间越来越长,使用GPU计算对神经网络训练进行加速便成为一项关键技术.此外,数据隐私的重要性也推动了隐私计算技术的发展.首先介绍了深度学习、GPU计算的概念以及安全多方计算、同态加密2种隐私计算技术,而后探讨了明文环境与隐私计算环境下深度学习的GPU加速技术.在明文环境下,介绍了数据并行和模型并行2种基本的深度学习并行训练模式,分析了重计算和显存交换2种不同的内存优化技术,并介绍了分布式神经网络训练过程中的梯度压缩技术.介绍了在隐私计算环境下安全多方计算和同态加密2种不同隐私计算场景下的深度学习GPU加速技术.简要分析了2种环境下GPU加速深度学习方法的异同. 展开更多
关键词 深度学习 GPU计算 隐私计算 安全多方计算 同态加密
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基于深度学习的情感对话响应综述 被引量:7
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作者 杨州 陈志豪 +2 位作者 蔡铁城 王宇峰 廖祥文 《计算机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2489-2519,共31页
人机对话作为人工智能的重要领域,以其方便快捷的交互特点广泛应用于任务型和闲聊型机器人等诸多商业场景,并被视为新一代人机交互的主要形式.但情绪感知与表达能力的缺乏致使人机对话技术在复杂交互场景中难以满足人们对情感交流的强... 人机对话作为人工智能的重要领域,以其方便快捷的交互特点广泛应用于任务型和闲聊型机器人等诸多商业场景,并被视为新一代人机交互的主要形式.但情绪感知与表达能力的缺乏致使人机对话技术在复杂交互场景中难以满足人们对情感交流的强烈需求.为弥补人机对话技术中情感智能的缺失,基于深度学习的情感对话响应任务被提出且已发展为对话领域中一个重要的研究方向.本文首先回顾了基于深度学习的情感对话响应任务的发展历程,其次按照任务将情感对话响应分为可控情感对话生成、共情对话响应、情绪支持、多模态情感对话生成、新任务五类.随后本文也按照常用的结构将模型进行了归类与分析,以求更细致地阐述各种结构在情感对话响应任务中的具体用法,之后介绍了常用数据与评测指标.最后本文也对模型进行了总结,并在此基础上进一步展望了该任务未来的发展方向. 展开更多
关键词 情感计算 情感分析 对话系统 文本生成 自然语言处理 深度学习
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