需求驱动的Web服务建模及其验证:一个基于本体的方法

从Web服务所交互的环境角度出发，提出了基于环境本体的Web服务能力描述框架，从Web服务操作的环境以及操作导致的环境变化两个方面刻画Web服务的能力，并由此建立了需求驱动的Web服务组合模型．同时提出用π演算的进程表达式表示Web服务的行为语义，并建立了从Web服务概念化的能力表示到形式化的进程表示的自动转换机制，在此基础上给出Web服务组合的可行性验证算法及需求可满足性的验证方法．经过验证的Web服务组合模型可以作为备选执行方案之一反馈给需求提出者．     

基于应用语义的网构软件松弛事务模型研究

事务处理是保障服务协作可靠性的关键技术，由多个具备事务特性的服务通过交互和协作复合而成的服务称为事务性复合服务（transactional composite service，TCS）．为保证TCS执行的松弛原子性，现有的研究主要依靠对TCS语法结构的分析，但语法结构反映不出特定的应用语义信息，从而对服务事务能力要求过高，导致了很多不必要的失败恢复甚至放弃．给出了一个基于应用语义的网构软件松弛事务模型，包括系统模型、松弛原子性、松弛原子性可满足检查算法、执行保障算法．用户可以根据应用语义，为TCS赋予特定的松弛原子性约束ε，包括TCS合理结束配置，以及对各个合理结束配置的倾向性顺序．ε-松弛原子性可满足检查算法可以确保TCS执行满足指定的ε-松弛原子性．执行保障算法根据酌束监控TCS的执行，主动进行重试、补偿等操作，将松弛原子性的规约与保障抽象到系统层次进行，分离了关注点．     

基于Agent的网构软件模型研究

以开放网络环境下的网构软件需求为切入点，基于软件Agent的原理、方法和技术，系统分析了基于面向对象方法学的经典软件结构模型及其支撑技术的限制，提出了一种开放协同软件模型来作为网构软件的基础模型．结合其关键支撑技术的研究，提出了基于移动Agent的协同程序设计技术、多模式交互机制及基于Agent中间件模型和面向体系结构的协同程序设计方法，并探讨其在主流软件技术中的应用，初步形成了一种适合于开放网络环境需求的技术框架体系，在此基础上，提出了一条建立基于Agent的网构软件模型的技术途径，即网构软件模型=开放协同模型＋环境驱动模型＋智能可信模型，从而为进一步的研究工作奠定了基础．     

物联网服务建模：一种基于环境建模的方法

物联网服务是传统Web服务通过传感器网络向物理环境的延伸,它通过传感器网络感知物理环境中的实体,也向物理环境实体施加作用.与传统Web服务相比,由于物联网服务受到所依赖的物理环境的时间受限性、资源受限性和设备潜在故障概率的影响,物联网服务的响应速度、服务能耗和容错能力等特性成为影响物联网系统整体特性的重要因素.因此,对物联网服务进行全面建模,对物联网服务所处的外部环境进行形式化描述,并结合物理环境模型对物联网服务的性质进行分析,对于确保物联网系统的正确性、稳定性非常必要.本文针对物联网服务的特点,结合基于环境建模的需求工程思想,提出一种基于环境的物联网服务三元问题域建模框架,给出了物联网服务建模本体以及相应的建模原则.在此基础上,提出了一种物联网服务行为建模方法,该方法将物联网服务和物理环境建模为概率时间自动机,将用户期望的服务特性描述为时序逻辑公式,为物联网服务功能行为正确性验证和非功能性约束可满足性验证奠定了基础.     

用于交通需求组合模型的可达性指标

对于中国许多高人口密度的城市,以可达性为导向的交通规划方法尤为重要.然而,已有的可达性指标只考虑了空间阻隔的影响,忽略了交通运行中出行者的选择行为对可达性的作用.此外,在交通规划中使用交通需求组合模型,其选择行为是基于随机效用理论,从而克服了四步模型存在的选择行为和结果不一致的问题.基于同样的随机效用理论,提出了可达性指标.该指标与交通需求组合模型能有效结合,并反映出行者在不同选择层次上的行为(出行选择、目的地选择、方式选择和路径选择).通过简单的算例,分析了所提出的可达性指标的性质.     

反馈型随机二元神经网络

提出并分析了一种全新的反馈型随机神经网络模型，该模型不同于常见的Boltzmann机，它不直接使用随机激活函数而是采用了随机型加权连接，神经元为简单的非线性处理单元.揭示了该网络模型存在惟一的收敛性平稳概率分布，当网络中的神经元个数较多时，平稳概率分布逼近于Boltzmann-Gibbs 分布. 另外，还讨论了该网络模型与Markov随机场之间的关系，并提出了一种新型模拟退火和Boltzmann学习算法.网络模型被成功地应用于解决难度较大的组合优化问题和人像的自动识别，实验结果证实了该模型具有强大的计算能力和优异的泛化性能.     

通用可组合的一次签名和广播认证

本文在通用可组合框架（universally composable framework,UC）下研究了基于一次签名的广播认证的问题.基于一次签名的广播认证的计算效率高,并能够实现即时认证,可以适用于能量受限的网络环境下广播消息的认证.在UC框架下,提出了基于一次签名的广播认证安全模型.在模型中形式化定义了一次签名理想函数F_OTS和广播认证理想函数F_BAUTH.并且设计了广播通信的理想函数F_BCOM和多值注册理想函数F_mREG.然后,在(F_OTS,F_mREG,F_BCOM)-混合模型下设计了安全实现理想函数F_BAUTH的广播认证方案π_BAUTH.同时,在UC框架下设计了安全实现F_OTS的一次签名算法HORS+;基于单向链构造了在F_REG-混合模型下安全实现F_mREG的协议OWC.在π_BAUTH的基础上组合协议HORS+和OWC,可以构造出新的一次签名的广播认证协议.根据组合定理,新的广播认证协议具有通用可组合的安全性,适用于能量受限网络中广播消息的认证.     

喷射转发算法:一种基于Markov位置预测模型的DTN路由算法

典型的容迟网络(DTN)场景常表现出大延迟、易中断、高误码率等特点,其中高效节能的路由算法更是一个亟待解决的问题.现有方法主要是通过发送多个副本来提高数据传输的可达性概率,但网络开销很大.为了同时兼顾成功投递率、网络延迟和网络开销,文中提出了基于Markov位置预测模型的DTN路由算法(喷射转发算法).该算法根据节点经过路径的历史信息,用2阶Markov预测机制预测目的节点可能的位置,针对该位置进行多路径的贪婪转发,使包有方向地扩散,减少网络中包的副本数.采用多副本转发的混合发送模式,在保证成功投递率的基础上,有效地减少包副本数,弥补了使用单一模式时不能兼顾网络开销和成功投递率的不足.仿真结果显示,在小节点密度、节点移动速度较快的网络环境下,与spray and wait算法相比,喷射转发算法能有效地提高成功传输率,减小网络开销.     

一种基于Markov随机场模型的核磁共振图像分割方法

为了提高核磁共振(MR)图像分割的效果,提出了一种基于Markov随机场模型的分割方法。该方法利用Markov随机场描述图像的先验分布,结合MAP准则获得分割优化函数,通过ICM局部迭代使分割优化函数收敛。迭代过程中引入了后验概率矩阵的平滑;提高了分割的精度和速度。实测数据的实验结果证明了所提方法的有效性。     

基于Markov随机场和FRAME模型的无监督图像分割

提出了一种多纹理图像的无监督分割方法. 此方法应用两层的随机场模型对需要分割的图像进行建模. 第一层用Markov随机场(MRF)模型表示一个不可观测的区域图像, 第二层用“滤波器, 随机场和最大熵(FRAME)”模型表示覆盖每一个区域的纹理图像, 与传统的分层Markov随机场(HMRF)模型相比较, FRAME模型可以取较大的邻域系, 从而对更加复杂的图案式样进行建模. 根据Bayes定理, 分割问题被转化成一个最大后验(MAP)估计问题. 迭代条件模型(ICM)算法用来求解最大后验估计. 提出一个基于局部熵率的算法来简化MRF参数的估计, FRAME模型的参数用最大期望(EM)算法估计. 最后, 使用一些合成的和真实的图像分别来做实验, 实验结果表明该方法能有效地分割含有复杂纹理的图像, 并且对噪声有一定的鲁棒性.     

基于随机-区间混合不确定性的风机性能可靠性分析

针对抑制风机性能失效的工程问题,基于可靠性分析理论,将拉丁超立方试验设计、近似模型与计算流体动力学分析技术相结合,研究了一种基于响应面的风机性能混合不确定性分析方法.该方法通过引入区间不确定性,有效地解决了由于缺乏实验样本而导致的知识不确定性建模问题,极大地扩展了可靠性分析技术在流体机械研究中的适用性.引入随机和区间不确定性参数对风机系统进行描述,基于传统的一阶可靠性分析方法,建立了风机性能的随机-区间混合可靠性分析模型.采用重整化群湍流模型计算了风机的流量、压力、轴功率、效率等性能参数,得到了性能函数.由于计算流体动力学的计算效率较低,研究了响应面求解混合可靠性模型的有效迭代算法,并计算了风机性能失效概率区间.应用该方法对某轨道交通列车风机性能进行研究,分析了风机全压的失效概率和可靠性指标与不确定参数的灵敏度问题,甄别了不确定性参数对系统可靠性的影响,并从可靠性角度提出了提高风机性能可靠性的工程措施.     

一种基于自回归隐式半Markov链的设备健康管理新方法

文中通过对隐式Markov模型（HMM：hidden Markov model）假设条件的松弛研究，提出了基于自回归隐式半Markov链（AR—HSMM：auto—regressive hidden semi—markov model）的设备健康诊断和预测新方法．与传统的HMM相比，AR-HSMM具有3个优点：一是将传统HMM所假设的隐藏状态分布改进为显式Gauss分布，因此能够用于设备性能衰退预测；二是改进了传统HMM中各观测变量相互独立的假设，通过自回归建立各观测变量之间的依赖关系，从而使之更加符合实际情况；三是AR-HSMM不必服从不现实的Markov链条件，因而具有更强的建模和分析能力．文中定义了新的“前向．后向”变量，给出了改进的“前向．后向”算法．通过一个实例对所提出的方法进行评价与验证．实验结果表明，基于AR—HSMM的设备健康诊断和性能衰退预测新方法是有效的．     

基于身份的跨域直接匿名认证机制

针对现有DAA方案存在计算开销大和无法满足跨域匿名认证需求的不足,本文提出基于身份的直接匿名认证机制,采用代理签名和直接匿名证明技术实现移动互联网下可信移动平台(TMP)的跨域匿名认证;验证者基于签名的合法性完成对TMP平台的真实性鉴别,并在认证过程中协商了会话密钥,增强了跨域证明系统的安全性;同时基于CK模型的安全性证明表明本文机制是可证安全的.分析显示,本文机制具有匿名性、无关联性和高性能等性质的同时,能够抵抗平台的伪装攻击、替换攻击和重放攻击等敌手攻击行为,其性能更适用于移动互联网等无线网络环境.     

天问一号火星探测器气动热防护系统设计与实现

本文采用基于热解层模型的烧蚀热响应计算方法,对轻质防热材料的烧蚀机理进行分析,预测了防热材料在火星气动热环境下的烧蚀、热解及传热特性.开展地面风洞试验设计,获取了多状态下的防热材料烧蚀数据.通过与地面试验数据的比对分析,对烧蚀传热计算模型中的不确定性参数进行了修正,最终确定了气动热防护系统的设计状态.飞行任务表明,天问...     

面向多租户Web应用的性能隔离方法

提出一种面向应用级共享的多租户Web应用性能隔离方法．首先建立基于事务处理链的应用级资源管理模型，基于信号量机制给出了模型的并发控制算法，支持事务级、分阶段的多租户Web应用资源管理，并在一次事务处理的各阶段实现线程复用，避免因修改交互协议而产生的再工程代价．基于上述工作，给出多租户性能隔离算法及策略，并利用TPC—W电子商务应用验证方法的系统开销及有效性．实验结果表明，该方法可以有效降低租户资源侵占行为的影响，并避免系统过载．     

车联网环境下基于MAS的行车主动服务模型

针对当前"请求-响应"被动式行车服务存在的个性化、人性化、实时性等不足,提出了基于多智能体(multi-agent system,MAS)分层集中控制的"自动识别-主动推送"形式的行车主动服务系统(driving active service system,DASS).DASS将行车环境实体与服务作为建模对象,提出基于规划图的行车服务需求模型及用户需求与服务能力匹配算法.以交通安全预警和实时动态路径规划为例,通过自主搭建的驾驶员在环半实物联合仿真平台对DASS典型应用展开实验研究,充分验证了DASS的实时性、主动性与高效性.这对于降低交通拥堵、提升通行效率,加强车辆安全以及改善驾驶体验具有重要价值.     

智能机器人可变参数群体控制模型的多目标优化方法

近年来,针对自组织群体智能机器人的研究一直是智能机器人研究的热点问题.在这些研究中,提升群体机器人控制模型的泛用性一直是一个热点问题.为了提升群体机器人控制模型的泛用性,提高群体机器人在不同类型的环境下的功能表现,使用可配置的控制模型,利用仿真的方法求解控制模型在不同环境下的参数配置,是一种较为常见的方法.本研究提出了一种基于规则系统模型的多目标群体智能机器人控制模型优化方法,并针对该方法测试了多种不同的多目标优化方法的表现.使用包含凸障碍、非凸障碍以及通道型障碍的多个不同的仿真场景验证了该模型的效能.仿真验证结果表明该方法在各种环境下均具有较好的表现.     

基于微分进化的多UAV紧密编队滚动时域控制

多无人机(UAV)协同控制可在一定程度上提高单UAV执行任务的效率,而多UAV紧密编队是多UAV协同控制中的一个关键性技术难题.在构建多UAV紧密编队非线性模型的基础上,利用滚动时域控制方法,将UAV紧密编队问题转化为滚动时域内的一系列在线优化问题,然后采用微分进化策略在每个滚动时域内进行控制量的优化求解.此外,还给出了基于Markov链的微分进化算法数学描述及收敛性证明,且从理论角度分析了所设计多UAV滚动时域控制器的稳定性.仿真实验结果验证了文中所提出方法的可行性和有效性.     

基于隐马氏性分析的Bayes网络面雨量模型及其应用

面雨量估算是水文预报及各类流域水文模型中的基础工作. 基于任意网格上的降水量只与其四周网格的降水量具有不可否定的相关性, 我们提出将Bayes网络和Markov随机场应用于面雨量估算中. 采用球面坐标系、EM算法对区域进行插值, 从而可以估算出区域内任一点的降水量. 以青海湖地区的7个降水站点为例进行了面雨量估算的实例研究, 通过与泰森多边形法、距离平方倒数法和克里金法等常用的面雨量估算方法对比发现, 本文的方法具备统计学的意义, 并能解决复杂环境下判断不同点降水量之间关系的问题, 模拟结果更为合理、准确.     

桥梁健康监测海量数据分析与评估——“结构健康监测”研究进展

详细介绍了国家杰出青年科学基金项目＂结构健康监测＂（项目号：50725828）研究进展.该项目针对桥梁环境荷载和静动力响应等海量监测数据的处理分析与评估迫切需求,并紧密结合大跨斜拉桥和悬索桥的结构特点,系统地研究了大跨斜拉、悬索桥梁服役环境作用监测与效应模拟技术、动力性能监控与异常预警技术以及关键构件状态评估与运营维护技术.主要包括：①基于温度、日常风和台风监测数据提出了大跨桥梁服役环境作用模型与模型参数确定方法,并结合大跨桥梁多尺度基准有限元模拟方法研究了桥梁服役荷载效应模拟技术;②基于振动监测数据建立了大跨桥梁整体动力特性参数以及斜拉桥拉索索力、悬索桥主缆和吊杆内力的在线识别方法,形成了＂环境条件归一化＂的桥梁运营状态监控与异常预警技术;③基于应变、梁端位移等监测数据开展了服役环境下钢箱梁焊接细节疲劳荷载效应、主梁伸缩缝的温度和车载效应分析方法研究,形成了桥梁关键构件服役性能监控和寿命评估技术.