云计算安全：架构、机制与模型评价
摘要：随着云计算服务的广泛使用，租户对云计算的安全性提出了越来越高的要求，云计算环境的动态性、随机性、复杂性和开放性使得原有安全方案难以适用，这也阻碍了云计算的进一步发展与应用．文中在分析云计算服务模式特点以及安全挑战的基础上，针对云计算安全架构、机制以及模型评价三个方面展开研究与综述．文中指出云计算的安全架构不仅需要可信根、可信链路以及上层可信服务的安全保证，还需要实现可管、可控的动态安全管理与可度量的安全评价优化过程．文中对已有云计算安全机制和模型评价方法进行了比较分析，最后提出了基于多队列多服务器的云计算安全建模与分析思路．面向应用适应能力的互联网体系结构评估方法
摘要：互联网体系结构的演进已经成为学术界和工业界的共识，面向现有体系结构存在问题的修补策略以及基于各种思路的新的体系结构方案不断被提出，但得到大众认可并得到应用的少之又少．如何评估这些策略和方案是否符合互联网体系结构发展的需求成为当前急需解决的一个重要问题．现有的评估工作大多从用户或者ISP的效益出发对互联网体系结构的竞争力和演化趋势进行评估，它们并不考虑应用类型变化对互联网体系结构发展的影响．文中从应用的角度出发，立足于体系结构本身，提出了一种面向应用适应能力的体系结构评估方法，并构建了相应的评估模型2ACT（Application Adaptation CapaciTy），该方法以体系结构的服务适应性（Service Adap Tability）及经济适应性（Economic Adap Tability）为基础进行建模，以量化应用数据类型变化、应用部署开销对互联网体系结构发展的影响．该方法不但可用于评估体系结构自身的发展趋势，也可用于对体系结构中各种协议或机制的发展能力进行评估．针对当前多媒体数据流量剧增的现象，文中对两种适于多媒体数据应用的机制（In-network内容缓存机制和IP组播协议）进行了评估，结果发现这两种理论上具有优势的协议需在一定的限制条件下部署才能发挥其优势．用户或ISP可以结合自身的应用需求，根据2ACT模型的评估结果，选择相应的体系结构或者协议进行部署．工作模式可配置的路由器共享转发引擎
摘要：互联网高速发展中的多种应用诉求，希望路由系统能提供一种工作模式可配置的转发引擎．然而，现有高性能分布式路由系统中线卡独享固定转发引擎的结构，限制了转发体系的灵活扩展．提出了转发引擎与线卡分离的新型路由器体系结构，形成共享的、可扩展的转发单元群．继而，设计了工作模式可配置的共享转发引擎FERM（Forwarding Engine with Reconfigurable Mode），并基于FERM提出了负载均衡、带宽约束和绿色节能等3种不同的转发工作模式．最后，给出了面向新型转发引擎的路由系统实现方法，并通过模拟实验分析验证了其优越性．一种面向认知网络的QoS路由协议
摘要：随着网络应用的快速发展，传统网络面临诸多挑战，难以满足新型应用的服务质量QoS（Quality of Service）需求，网络管理变得极其复杂，迫切要求网络具备认知能力．文中提出了一种面向认知网络的QoS路由协议．为了满足不同应用的QoS需求，路由请求对应不同业务类型和服务等级，映射到相应的QoS参数．文中赋予路由节点感觉、活动感、记忆、查找、决策、执行、推理、解释等认知行为，设计了与这些行为相对应的协议报文，支持节点之间通过这些报文进行交互，从而具备认知能力．节点只收集和维护局部邻居和链路状态信息，通过使用和维护经验路段信息提高路由效率．文中对所提出的路由协议在原型系统上进行了实现，对协议的多项性能指标进行了评价．实验结果表明，文中所提出的路由协议是可行和有效的．面向业务特征的自适应虚拟机迁移带宽分配算法
摘要：虚拟机动态迁移是支持绿色云计算环境的重要技术，迭代时间和宕机时间是迁移性能的衡量指标，而虚拟机迁移时使用的网络带宽和业务运行产生的内存脏页是影响迁移性能的重要因素，因此合理分配迁移带宽和减少脏页率能够有效缩短迭代时间和宕机时间．该文提出了一种面向业务特征的自适应虚拟机迁移带宽分配算法，通过对迁移过程中脏页率的分析，预测运行业务的网络带宽使用量，自适应分配虚拟机迁移带宽；引入带宽调整系数，有效处理迁移过程中的业务数据抖动现象，从而确保预测的合理性．这一算法能够在保证迁移性能和系统可靠性的同时，减少迭代时间和宕机时间．实验表明在带宽资源有限的前提下，该方法能够合理利用空闲带宽资源，提高迁移性能，确保业务服务质量．一种新型DNA自组装磁珠光电检测系统及其在DNA计算机研制中的应用
摘要：文中提出了一种基于硅芯片集成自组装磁珠颗粒的新型DNA光电检测系统，该系统利用普通照射光源及光电二极管进行光电信号转换，通过比较DNA杂交反应前后的光电流值，来识别DNA杂交信号．该系统是一种首次将磁珠和光电二极管相结合的新型DNA杂交检测系统，具有成本低廉、快速检测及高精度的特点．这种检测方法不需要信号增强步骤，就能够有效区分DNA单碱基错配及完全杂交的情况；由于采用了磁珠颗粒，易于在DNA计算中删除问题的非解．文中给出了求解图的最小顶点覆盖问题DNA计算模型实例，该实例证实了文中所提出的检测系统较传统检测系统具有明显的优势，有利于实现DNA计算机检测系统中解的自动化检测．基于直径为2的摩尔图网络的并行矩阵乘算法
摘要：提出了一个并行矩阵乘算法IPBPMM（Interconnected Processor-Based Parallel Matrix Multiplication） 该算法运行在以五角形、Petersen图和Hoffman-Singleton图等直径为2的摩尔图（满足n=d^2＋1，n为节点数，d为度）为拓扑结构的由n个独立处理器构成的机群并行计算环境中．与基于二维环绕网孔阵列拓扑结构的Cannon和Fox等并行矩阵乘法算法相比较，IPBPMM算法通信开销较小，加速比更高，同时还具有矩阵分块可随机分布在各个节点中，无需事先按一定规律装入各节点中的特点．同时IPBPMM算法也能很好地扩充到由多个直径为2的摩尔图为拓扑结构组合构成的并行计算环境中，且随着网络的扩大，算法的并行加速比更高．一种基于双仲裁时间片策略的可重构硬件任务调度算法
摘要：在可重构系统中，二维布局模型比一维布局模型具有更高的自由度．然而，二维模型获得较高的资源利用率要以复杂的资源管理和任务调度算法为代价，这不但使调度过程变得复杂，而且导致时间开销大，直接影响系统实时性．针对这一问题，在综合考虑性能和算法复杂度的基础上，提出了一种适用于二维可重构器件的双仲裁时间片可重构硬件任务调度算法DATS（Double Arbiters Time-Sliced）．算法采用两个仲裁器对硬件资源进行管理，并根据空间和时间约束动态裁决任务布局位置；同时设计了双仲裁时间片任务调度模式图，对任务的调度和布局过程进行合理分离，使任务调度和布局过程相对独立并简化处理过程．DATS算法的调度时间复杂度为O（N），单任务布局算法的时间复杂度为O（E），其中N为被调度的任务总数，E（〈N）为器件中正在执行的任务数目，实验表明，DATS算法时间开销小，在轻负载情况下任务调度成功率比stuffing算法高1％～2%，在重负载情况下资源利用率保持在80％～85％的水平，与时间复杂度为O（N^2）的算法基本一致，所以更适合于实时情况下的任务调度．完全p-支配集的参数算法
摘要：完全p-支配集是一个著名的NP-难问题，在无线传感网络中被用于构建无线传感节点的自我保护网络．该文主要研究完全P-支配集在DG（Disk Graph）模型及其特殊模型上的参数复杂性及参数算法设计．首先证明完全p-支配集在顶点度受限的UDG（Unit Disk Graph）上仍是NP-难的．为了深入理解完全p-支配集在UDG模型上的难解性根源，利用参数化规约进一步研究了完全p-支配集在UDG上的参数复杂性．基于难解性根源的分析，最后利用树分解技术和动态规划技术，针对平面图（一种特殊DG模型）上的完全p-支配集，设计了一个时间为O（（2p＋2）^19.1·√kK^3n＋n^3）的精确算法，其中n为给定实例中的顶点个数，k为问题解的大小．四维时空高效利用的装箱调度问题及其可计算性证明
摘要：提出了四维时空中考虑时间因素的一个长方体装箱工作的优化调度问题．已知一个形状大小任意给定的长方体形的箱子和有限个形状大小分别任意给定的长方体形的刚性物体，又知每个物体须在箱中连续烘烤的时间长度，问应如何安排每个物体的入箱时刻，以及至出箱前这段时间内它在每个时刻上的位置和方向，才能使整个箱子的被使用时间最少．问题中涉及的箱子及诸长方形刚体的长、宽、高以及各刚体须连续烘烤的时间长度均为分别任意给定的正实数．与经典装箱问题的不同之处在于，各物体在箱子内可以随时间而改变其位置和方向，从而使四维时空得到更真实、更充分的利用．进一步地，通过枚举长方体的各种排列，并证明对每一种排列，按照某种贪心策略可得到该排列下问题的最优解，从而给出了原问题具有可计算性的严格证明．在此基础上，今后有望对此问题发展出各种有效的实用求解算法．一种流体运动矢量计算的有效方法
摘要：提出了一种有效的流体运动矢量计算方法．该方法利用视频流的两帧图像进行流体运动矢量的计算，目的是获得流体连续性运动的二维矢量．采用图像分析和连续性方程约束的策略进行研究，所求得的运动矢量能够反映流体运动的特点．该方法包括运动矢量的初始化、去噪、平滑和优化这4个步骤：首先，统计每个像素所在区域的直方图，利用区域直方图主要成分匹配方法完成对运动矢量的初始化；然后，对初始化结果利用多分辨率采样方法进行去噪处理；再用统计分析方法对局部模块的运动矢量进行平滑处理；最后，用流体运动的连续性方程进行约束，对运动矢量进一步优化，得到具有保持外观一致性和运动连续性的流体运动矢量．实验结果证明了该方法的有效性，对于具有多种运动的流体场景运动矢量的计算也是实用的．一种双层条件随机场的场景解析方法
摘要：现有的场景解析方法主要依赖于先验模型，由于先验模型难于全面表示物体的各种细节部分，使得场景解析后的物体不够精细．针对这个问题，该文引入了局部颜色模型，提出了一种结合先验和局部颜色模型的双层条件随机场的场景解析方法．首先以超像素为结点构建一个条件随机场，根据颜色、梯度、纹理和几何等外观特征训练出的先验模型粗略解析场景，进而提取场景中每个物体的局部颜色模型；然后构建一个以像素点为结点的条件随机场，通过EM（Expectation-Maximization）迭代法更新物体的局部颜色模型来指导优化场景解析．实验结果表明，相比于以往单纯利用先验模型的场景解析方法，该方法能有效地保持场景细节、提高解析精度．基于双色反射模型的彩色结构光颜色识别的研究
摘要：为了快速准确地识别出彩色结构光系统中的投射光颜色信息，该文提出了基于双色反射模型的投射光颜色识别算法．首先通过对数码相机和投影设备进行色度标定，以消除两者之间的耦合性差异；接着通过估计物体三颜色通道光谱反射率以及分离镜面反射成分和漫反射成分，来修正物体本身颜色和镜面反射对投射光源颜色的影响．实验结果表明，该文提出的投射光颜色识别算法对于双色反射模型条件下的彩色结构光颜色识别具有鲁棒性高、计算速度快、识别准确度高等优点．基于l_1范数最小化的非流形曲线族重构
摘要：从散乱点集重构曲线族在计算机视觉、逆向工程和医学图像处理等方面有着广泛的应用，非流形曲线族重构是其中的难点问题．文中在压缩传感理论基础上，提出一种基于e1范数最小化的非流形曲线族重构方法．该方法首先将散乱点集的法矢和位置信号表示为稀疏形式，通过e1范数优化方法，重建法矢信号和位置信号；之后，根据重建的法矢和位置计算点集的双边权，在此基础上构建最小生成树（Minimum Spanning Tree，MST）来重构曲线族；最后通过后处理过程，完成对重构曲线族的开闭处理．实验表明，该算法能处理包含开、闭曲线，流形、非流形曲线，以及具有尖锐特征的曲线等复杂情况的曲线族，并且对噪声较鲁棒．尺度不变V变换信号消噪
摘要：传统的小波变换方法用于信号的逼近、重构和消噪，通常会引起信号失真，例如在信号奇异点处的Gibbs现象，这是由于小波基函数的连续特性所引起的．该文提出一种新的尺度不变V变换（SIVT），可用于信号重构和消噪，并能有效消除信号逼近过程中的Gibbs现象．V系统是Haar小波基函数的扩展，并且是一种不变集上的多小波．信号消噪的困难点在于奇异点处的局部信号重构．该文通过对信号奇异点的分析，创新地提出采样信号局部尺度变换结合正交变换的方法（称为尺度不变V变换）进行信号消噪重构．实验结果表明该文方法消噪重构的信号比基于小波变换重构的信号有着更好的效果和更高的信噪比值．尺度不变V变换的理论表明了这种新的技术框架在某些信号重构问题上比小波变换方法更具优势．基于RPCA的太阳能电池片表面缺陷检测
摘要：目前太阳能电池片生产过程中的缺陷检测主要由人工完成，费时费力，容易受主观因素的影响．文中提出了一种基于RPCA（Robust Principal Component Analysis，RPCA）的太阳能电池片表面缺陷检测方法．该方法对图像矩阵进行变换，使之分解成无缺陷的低秩矩阵图像和有缺陷的稀疏矩阵图像．通过凸优化的方法，分别最小化上述两个矩阵的核范数和1范数，从而使矩阵得以有效快速地分解．同时，文中分别对优化的两种算法：加速逼近梯度（Accelerated Proximal Gradient，APG）法和非精确增广拉格朗13乘子（Inexact Augmented Lagrange Multiplier，IALM）法，在太阳能电池片缺陷检测的计算时间和迭代次数方面进行了比较．最后通过大量实验，证明了上述方法在检测太阳能电池片表面缺陷的可行性和有效性．