互联网软件的可信机理

通过分析互联网软件的可信内涵及互联网应用的基本特征，指出：一方面，在开放、动态的互联网环境下，软件的身份可信、能力可信都面临新的问题和挑战；另一方面，基于自主协同运行模式的新型网络应用需要对软件群体行为进行有效约束，以保障其行为可信．在此基础上，给出了一种面向互联网虚拟计算环境（iVCE）的互联网软件可信概念模型，并提出集身份可信、能力可信和行为可信为一体的网络软件可信保证体系，并以跨域的授权管理机制、高可用的服务保证机制和面向自主协同的行为激励机制为突破口，研究和探索互联网软件可信问题的技术途径．     

虚拟计算环境iVCE:概念与体系结构

互联网资源的“成长性”、“自治性”和“多样性”等自然特性给资源的有效共享和综合利用带来了巨大的挑战．提出以网络资源的按需聚合和自主协同为核心，建立虚拟计算环境（iVCE）的思路．iVCE将建立在开放的网络基础设施之上，为终端用户或应用系统提供和谐、可信、透明的一体化服务．提出了iVCE的基本概念，通过引入自主元素、虚拟共同体和虚拟执行体三个核心概念，构建iVCE的体系结构．结合iVCEforMemory案例对iVCE体系结构各组成部分的内涵、功能和相关支撑技术进行深入分析．     

基于网络的可信软件大规模协同开发与演化

随着网络时代的来临,软件的开发模式、运行环境和提供方式发生了巨大变化.互联网作为一种开放的协同工作环境,其中孕育的大规模协同创作机理对软件开发和应用产生了深刻影响.如何将其与工业化可信软件生产相结合以提高软件生产效率和质量,是网络时代软件技术面临的新课题.本文提出汇聚群体智慧的可信软件开发新方法——群体化方法,该方法的核心是"群体协同、资源分享、运行监控、可信分析",支持创新软件作品向可信软件产品转化,支持软件的可信演化.提出一种基于证据的可信软件概念模型,将软件在开发阶段、分享阶段和应用阶段的基础数据作为软件的可信证据,并据此建立了软件演化过程模型;提出一种支持可信软件协同开发与演化的服务模型,支持软件创作与生产深度协同的可信软件社会化生产、开放有序的可信软件资源分享,以及基于海量数据分析的软件可信评估.最后以"十一五"国家高技术研究发展计划重点项目"高可信软件生产工具及集成环境"为背景,阐述了面向群体化方法的关键技术、开发环境和应用实践.     

ConEntity：一种基于进程的自主并发实体编程模型及其实现

摘要本文在虚拟计算环境之上，研究支持具有自主能力、高并发的新型互联网应用开发方法，在已有的基于进程、面向并发的编程模型中引入实体建模机制，扩展出一种兼具进程和自主并发实体的程序设计模型ConEntity，并给出了形式化定义和描述．ConEntity模型具有表达性、并发性和可伸缩性的特点，能对虚拟计算环境资源高效、透明访问．通过扩展Erlang／OTP将其实现为Erlang语言设施UniAgent．本文的模型为在虚拟计算环境上快速直接构建具有自主、高并发能力实体的新型互联网应用提供了模型和语言上的支持．     

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.     

面向云-端融合的移动互联网应用运行平台

与传统的互联网应用相比，移动互联网应用尽管也运行于Web技术栈之上，但移动设备的便携性和多样性，带来了客户端设备计算能力相对有限、数据存储随需而变、显示屏幕大小不一、本地应用与Web应用和服务难以交互等技术挑战．为此，本文设计实现了一种面向云一端融合的移动互联网应用运行平台．首先，提出一种符合移动互联网应用体系结构的构件模型，将客户端应用划分为数据、计算、界面和服务四个部分；其次，设计了一种实现云一端资源融合的构件运行框架，支持应用数据的按需存储、计算任务的云端迁移、以及用户界面的动态切分；再次，设计了一种实现云一端服务融合的组装框架，支持客户端本地应用和传统Web应用的服务封装、和基于总线的服务即时组装；最后，基于Chrome浏览器实现了平台原型，支持基于HTML5和JavaScript的移动互联网应用，通过多个Web应用基准测试集和热点应用的实验，验证了平台的有效性和可行性．     

航天嵌入式软件可信性保障技术及应用研究

研究了航天嵌入式软件可信性保障的问题和现状,提出了航天嵌入式软件的可信保障技术体系,并针对动态时序正确性、程序实现正确性和控制行为正确性保障等核心关键可信问题的理论方法和技术进行了深入研究,在此基础上研制了相应的保障工具,形成了航天嵌入式软件可信性保障集成环境.本文的研究成果在月地高速再入返回飞行器软件研制中进行了应用,为飞行任务的成功作出了贡献.     

P2P网络中常量度数常量拥塞的DHT方法研究

资源和数据的有效定位是大规模Peer-to-Peer系统中面临的挑战性难题, 分布hash表(DHT)方法是解决这一难题的重要技术途径. 文中首次基于Kautz图提出了一种有效的DHT方法——FissionE. FissionE是第一个常量度数、O(logN)网络直径且(1+o(1))拥塞的DHT方法, FissionE的提出表明对于常量度数、常量拥塞的DHT方法, 其网络直径可以是O(logN)的, 优于当前研究中猜想的W(N^1/d). FissionE方法的平均结点度数为4, 网络直径小于2*log₂N, 平均路由路径长度log₂N, 在结点规模较大时, 性能优于现有的常量度数DHT方法CAN和Koorde.     

一种基于多维DHT空间映射的P2P安全拓扑方案

基于DHT（distributed Hash table）的分布式检索和路由算法凭借其良好的分布性、自组织性、可扩展性等优点，正成为国际上结构化P2P（peer—to—peer）网络研究和应用的热点．但相对于传统的C／S fclient／server）网络，P2P网络的非中心化特点以及网络中节点较强的自治性和动态性，使得节点实施恶意行为的可能性大大增加，这令DHT对节点安全性的要求很难得到满足．本文提出了一种基于多维映射机制的安全DHT协议，该机制通过对标识符进行按组划分，将P2P网络中的节点映射到一个多维空间，并通过设计合理的路由算法，使安全工作定位到相对简单的节点区域内进行．理论分析和实验结果表明，本机制能够简化现有DHT安全机制，有效抑制恶意路由行为，提高资源搜索成功率．     

空间多闭环机构自由度计算的新概念和新理论

2005年法国学者Gogu分析了现有的35种不同形式的自由度公式,指出其中的快速计算的公式有一定的局限性、不通用.因此,寻找更通用、更简单快捷的自由度公式,仍是国际上机构学的热点,也是完善机构学结构理论的一个重要课题.Gogu在2008年提出了一种可以避开虚约束的新的算法,但其通用性仍依然有限.为了解决这一问题,本文提出杆组自身的阶、广义运动副的阶、虚拟运动副、虚拟环路和虚拟环路阶的新概念,给出了一种新的结构简单的通用公式.这种方法是把多环路的自由度计算转换成若干个独立的虚拟环路单独计算,使问题得到了简化,避免了计算虚约束,大大的降低了计算的难度.通过多种不同类型机构的计算分析,证明了新公式的简单性、通用性、有效性和实用性.它的应用,将为广大的工程技术人员掌握空间机构自由度的计算方法,提供极大的方便.     

面向电子书画创作的虚拟毛笔模型

如何设计一个与用户友好交互、实时响应, 并且具有丰富艺术表现力的基于虚拟画笔的绘图环境是计算机图形学和计算机人机交互领域长期以来研究的热点与难点问题 . 提供对艺术作品电子化创作的软件环境的支持不仅富有理论研究价值, 而且有着广阔的市场应用前景, 同时对信息时代中国传统艺术的创新与电子化变革有着重要的意义. 文中提出了面向书画创作的基于实体造型技术的虚拟毛笔的模型以及利用它进行交互式电子书画创作的计算模拟框架. 根据上述模拟框架, 并研发了一个面向交互式电子书画创作的虚拟毛笔原型系统. 实验结果表明, 用户可以利用虚拟毛笔创作出艺术表现力非常丰富的电子书画作品. http://www.cs.hku.hk/~songhua/e-brush/提供了有关这一研究课题最新进展的资料.     

基于工业互联网的制造与服务融合技术

制造与服务融合是智能制造的重要内容之一,服务要素渗透到制造各个环节中形成了生产性服务与制造服务化.本文从工业互联网的商业视角、使用视角、功能视角、实现视角建立了制造与服务融合中虚拟逻辑与实体活动交互的技术体系,针对商业视角下的制造与服务融合价值链,提出了生态位驱动的制造与服务横向价值链融合方法;针对使用视角下的制造与服...     

非连续变形分析方法变分不等式提法的外梯度法

在非连续变形分析法(DDA)中块体之间的接触约束是通过罚函数法实现的,罚乘子的选择是否合理将直接影响到数值计算能否顺利进行和计算结果是否可信.本项研究将接触力作为独立未知量,采用变分不等式描述典型"角-边"格式接触在切向和法向上必须满足的接触条件,将DDA重构为一个变分不等式问题,然后采用外梯度法(extra-gradient method)进行求解,在避开引入罚乘子的同时也无须进行"开-闭迭代",其表达形式紧凑,求解计算过程可避开大规模非线性方程组的求解,只需进行投影操作,通过算例的应用表明该方案是可行的、且可更高精度地满足接触条件.     

编者按

正随着化石能源所带来的供需矛盾、环境破坏等问题日益突出,发展取之不竭、清洁环保的可再生能源受到世界各国的高度重视.但可再生能源存在地理上分散、生产不连续、输出不稳定等特点,难以有效利用,也很难适应传统能源网络集中统一的体制.因此,随着可再生能源的发展,必然要求能源网络与互联网技术进行深入融合,实现可再生能源的"就地收集、就地存储、就地使用、余能共享",能源互联网的概念应运而生.Jeremy Rivkin在他的著作《第三次工业革命》中把能源互联网作为未来新     

梯级水电站群长期发电优化调度多核并行随机动态规划方法

随机动态规划求解水电站群长期发电优化调度易产生"维数灾"问题,导致计算耗时急剧增加,求解效率降低.如何缓解维数灾和提高计算效率,一直是水库优化调度致力于研究的难点问题.在随机动态规划的并行性分析基础上,提出了基于Fork/Join并行框架的多核并行随机动态规划方法.该方法将单个时段内所有变量组合状态下的计算任务作为父任务,通过分治法递归分解为多个子任务,并平均分配到不同的内核同时计算实现细粒度并行求解.以澜沧江下游梯级水电站群为研究实例,建立了3个变量离散数不同的调度方案,并在多核环境下验证该方法的计算效率.结果表明,在2和4核环境下,该方法的计算耗时与串行方法相比,分别节省了约50%和70%,大幅度缩减计算耗时,可充分利用多核资源;同时,计算任务的规模越大,并行计算的耗时缩减幅度越大.因此,此方法为大规模水电系统优化调度提供了一种可行途径,其并行原理可为其他应用所借鉴.     

一个网构软件可信实体模型及基于评估的信任度量

对于运行在开放、动态、难控的互联网环境的网构软件，其可信性保障与管理是一个重要课题．目前的研究多是基于信任网络思想的信任度量及演化模型，这种模型对于网构软件来说，在信任的来源、实体间信任关系的约束、信任传递参数的设置方面仍存在着不足．因此，本文引入可信计算中信任链模型的思想，提出了一个网构软件可信智能实体模型，并在此基础上构建了基于评估的信任度量方法．首先通过动态自省、显式自明和自主演化的机制保障了实体本身的可信，建立了信任的基点；并给出了形式化的描述及交互行为的动态监测；然后通过建立Bayes网络综合推荐信任并使用评估方法加以修正，以精确计算信任传递过程中的衰减参数，建立了信任链传递过程中的可信认证机制；最后通过实验验证了所提出方法的正确性．     

能源互联网与能源路由器

日益紧张的能源供需矛盾和环境压力等要求可再生清洁能源应该在未来能源体系中承担主要能源供给任务.能源传输技术、存储技术、信息通信以及高性能计算技术的发展为有效利用分布式、间歇性可再生能源提供了技术支持.针对类似于信息互联网式的能源互联网愿景,本文探讨了以能源路由器为核心交换装置的能源互联网实现模型,从能源路由器的实现目标,已有支撑技术和实现部署方式等方面分析了涉及的关键技术,并结合已有研究成果说明了该领域亟需突破的研究方向.     

可再生能源互联网中的微电子技术

可再生能源互联网对电子系统提出了五大要求:高效性、安全性、可靠性、便利性、宽泛性.为了实现上述要求,可再生能源互联网需要多学科、多方面、多层次的创新.微电子技术将会渗透到可再生能源互联网的各个层级,是可再生能源互联网的重要支撑性技术之一.文章重点围绕固态变压器、分布式储能技术、信息采集芯片技术、通信芯片技术四个方面,阐述了可再生能源互联网中的微电子技术所面临的特殊要求、技术挑战及未来可能的发展趋势.     

可扩展的DHT网络爬虫设计和优化

KAD网络是目前基于实际应用的一个最大的DHT网络,针对KAD网络的测量成为研究实际DHT的很好途径.各种针对覆盖网络的基于主动和被动的测量研究也正逐步展开,在主动测量中,网络爬虫是一项很重要的基础工作.通常,这类爬虫从一个起始的已知节点集开始扫描,然后通过迭代式地查询来获取更多的节点信息.设计爬虫的时候通常希望达到3个性能方面的目标:尽快完成对一个已知的节点集的扫描,尽可能抓取到更多的节点信息,尽量减少网络带宽的占用.由于这些目标之间存在互相制约关系,单纯优化其中的一项性能可能降低其它性能.文中提出了一个基本的DHT网络爬虫的框架,并提出基于该框架上可能的扩展,充分利用覆盖网络中的拓扑结构,对爬虫各部分工作的权重进行调整,从而降低爬虫总的工作量,达到对以上目标的优化.     

能源互联网重要基础支撑:分布式储能技术的探索与实践

可再生能源分布式发电的能量波动性以及用户驱动的能量需求的时空随机性,导致能源互联网中能量流本身具有先天的不确定性与无秩序性,因此,分布式储能技术由于可以有效消除能量流的不确定性,并使能量的时空转移和能量流的有序流动成为可能,成为能源互联网重要基础支撑.分布式电池储能作为一种重要的储能方式,电池单体本身非线性特性与电池成组或成网后单体间的差异性,使得电池储能系统"管理好"成为真正"使用好"的基础.但是,电池成组或成网后将构成复杂巨系统,这对"管理好"带来巨大的挑战.因此,本文基于作者多年理论与技术的成果积累,总结了一套适用于分布式储能的大规模电池网络优化管理的理论与方法,包括:单体和电池组或电池网络的建模与状态参数精确估算;基于模糊测度的电池网络特征提取及快速计算;基于自适应动态规划的电池网络优化管理.随后,本文将基于能源互联网思想的分布式储能架构及其管理优化方法与技术引入数据中心,并给出了其在数据中心中实际应用原型系统介绍.本文工作可以为能源互联网的重要基础支撑—分布式储能技术—的研究与应用提供方法指导与技术支撑.