多范例自动需求建模和分析: 一种基于本体的方法

提出基于组织本体的问题领域描述, 用领域用户能够理解的术语与他们交互, 引导他们提供需求. 提出以问题领域描述为起点的多范例自动建模和分析方法, 提出组织结构的合理性, 组织目标的可实现性和组织过程的可行性等三个分析准则. 分析的结果可以进一步引导领域用户补充和修改问题领域描述, 分析完成后得到的问题领域模型可以作为前期需求文档, 为进一步的软件需求建模提供依据.     

超标量通信:一种面向分布式应用的运行时优化技术

并发在分布式应用中是一项实质性的需求,然而现有方法均十分复杂且容易出错.文中提出一种全新的并发途径——超标量通信,这种方法通过用语言级虚拟机SSVM在运行时自动分析应用程序,以发现潜在的并发机会;然后通过调度通信任务和计算任务,实现并发执行.超标量通信技术的构思受到了微处理器中的超标量技术的启发,然而硬件的超标量算法在许多方面都不适用于软件.SSVM是一种对运行时系统的扩展,它不需要修改现有的语言、编译器和字节码,因此具有很好的向下兼容性.超标量通信技术有可能开拓一个全新的领域,其特征是针对网络程序的动态优化.     

一种螺旋丝状集成的立体吸光太阳电池

介绍一种新的螺旋丝状光阳极集成的立体吸光太阳电池，并在太阳模拟器和自然光下考察了它的性能．结果表明，螺旋丝状的光阳极可以从空间各个方向吸光，具有被动式跟踪阳光的优点，对太阳方位角和遮阴不敏感，增大了吸收散射光和周围环境反射光的面积．与三明治结构的染料敏化太阳电池相比，在封装工艺上更具优势．     

一种螺旋丝状集成的立体吸光太阳电池

介绍一种新的螺旋丝状光阳极集成的立体吸光太阳电池,     

一种形式化的实时协议互操作性测试方法

协议互操作性测试是一种保证网络通信协议实现质量的重要技术．下一代互联网协议需要提供对实时应用的有效支持，然而已有互操作性测试相关研究中并没有考虑协议中的时间约束，现有互操作性测试技术很难应用于实时协议互操作性测试中．文中提出了一种形式化的实时协议互操作性测试方法．首先提出了一个用于描述实时协议互操作性测试被测系统的形式化模型CMpTIOA（通信多端口时间输入输出自动机），基于该模型定义了时间互操作性关系；然后提出一种以时间互操作性关系为指导的测试生成方法，根据被测系统模型生成参数化测试行为树，在该方法中还集成了可执行性预判决机制，在一定程度上缓解了状态空间爆炸问题；最后将提出的理论和方法应用于IPv6邻居发现协议的互操作性测试中，验证了该方法的可行性．     

一种面向深度数据包检测的紧凑型正则表达式匹配算法

深度数据包检测(Deep Packet Inspection,DPI)采用正则表达式匹配算法,将每个数据包内容与一组预定义的特征进行匹配.正则表达式匹配算法是一种多模式特征匹配算法,采用确定型有限自动机(Deterministic Finite Automaton,DFA)表示一组正则表达式特征,实现一次内容扫描可匹配多个特征.基于硬件的正则表达式匹配算法面临存储空间需求大等挑战,即片上嵌入式存储器难以存储日益增长的DFA存储空间需求,从而限制了DPI的性能和可伸缩性.近年来,Smith等人提出了一种基于扩展有限自动机(eXtended Finite Automaton,XFA)的正则表达式匹配算法,即在状态上增加辅助变量和简单操作指令,消除了DFA状态空间爆炸问题,从状态方面减少存储空间需求.为了进一步减少XFA存储空间需求,本文提出了一种基于紧凑型有限自动机(Compact Finite Automaton,CFA)的正则表达式匹配算法,称为紧凑型正则表达式匹配算法.CFA是一种存储高效的有限自动机,即从迁移边方面减少XFA存储空间需求.在CFA构建过程,本文提出了基于优先级的迁移边压缩方法,融合相同目的状态最多的迁移边,从而减少存储空间需求;在CEA匹配过程,本文提出了基于位图的迁移边查找方法,并行查找不同优先级的迁移边子集,从而确保匹配效率.Snort特征规则集的实验结果表明:与XFA相比,CFA在迁移边条数上减少了88.2%,在存储空间大小上减少了83%,在匹配时间上减少了12%.     

一种面向高性能计算的自主众核处理器结构

随着半导体技术进步,众核处理器已广泛应用于高性能计算领域.近年来,在国家"863"计划、"核高基"重大专项等项目的支持下,我国高性能众核CPU的研发水平也取得了长足进步.本文介绍一种面向高性能计算的国产片上异构众核处理器结构,通过统一指令系统、统一执行模型和支持一致性的主存共享,实现异构核心的深度融合.本文主要介绍了该处理器面向"存储墙"、"功耗墙"和"可靠性墙"的优化技术体系.该处理器已完成集成了256个运算核心和4个管理核心的原型芯片设计,峰值性能超过1 TFlops.     

一种面向深度数据包检测的索引拆分Bloom过滤器

高速数据包处理迫切需要时空高效的深度数据包检测(DPI),满足其线速处理和低存储空间需求.Trie位图内容分析器(TriBiCa)采用片上位图Trie树来实现元素的最小完美Hash;但是,TriBiCa存在更新开销高和假阳性访问次数多等问题.共享节点快速Hash表(SFHT)采用片上计数Bloom过滤器(CBF)来实现硬件Hash表的快速查找;但是,SFHT存在更新开销高和存储空间需求大等问题.文中提出了一种索引拆分Bloom过滤器(ISBF).ISBF是由片上多组并行CBF和片外元素集构成,其核心思想是:元素的片外索引值被拆分成多组比特,每组比特采用多个片上并行CBF表示元素集;当查询元素时,每组并行CBF产生多个比特值,并合成候选元素的片外索引值.为了降低ISBF的更新开销,文中又提出了懒惰删除(lazyd eletion)算法和空缺插入(vacant insertion)算法,即采用一个片上删除位图,仅在片上并行CBF中删除或插入元素,而不需要调整其他元素的片外索引值.ISBF是一种时空高效的数据结构,其插入、删除和查询操作的平均片外存储器访问次数均为O(1);与TriBiCa和SFHT相比,ISBF在片上存储空间大小上分别减少2b倍和b倍,其中b为索引拆分的比特位数.实验结果表明,ISBF支持快速和存储高效的查找,即显著地减少片外存储器访问次数、处理时间以及片上和片外存储空间需求.     

一种非结构化数据库的四面体数据模型

文中针对非结构化数据管理提出了一种四面体模型.该模型用4个刻面分别描述了一个非结构化数据的基本属性、语义特征、底层特征以及原始数据等组成元素,并描述了这些元素之间的内在联系.设计了四面体模型的实现结构以及数据操作语言.四面体模型能够实现各类非结构化数据的统一的、集成的以及关联的描述,并能够支持关联检索和数据挖掘等智能检索服务.最后给出了一个视频样例库中数据的描述与操作实例.     

一种基于扩展有限状态机的自动化测试用例生成方法

扩展有限状态机(EFSM)是使用最广泛的测试模型之一.由于不可行路径的存在,运用EFSM模型生成测试用例仍然是个难题.本文提出了一种基于EFSM模型的自动化测试用例生成方法 (ATGEM).为解决不可行路径问题,首先提出一种基于数据流分析的路径可行性度量方法来预测路径的可行性,以尽可能避开不可行路径,提高测试用例自动化生成的效率.然后通过建立动态可执行模型来获取运行时反馈信息作为搜索算法的适应度函数(fitness function),实现测试数据和预言信息的自动生成.该方法结合静态分析和动态分析技术生成一个较优可行路径子集和对应测试用例来达到指定的覆盖准则,能够应用于多种数据类型的测试用例生成,适用范围较广.通过实验在多个EFSM模型上验证了ATGEM方法中测试用例生成和路径可行性度量方法的有效性,实验结果表明,利用路径可行性度量方法可以大幅度提高测试用例生成效率,与现有方法相比,ATGEM中的测试用例生成方法具有更高的效率.     

一种求解带有时间调度的四维长方体装填问题的启发式算法

长方体的Packing问题被证明是NP-hard问题。对于低维度Packing问题,国内外学者给出了模拟退火算法、遗传算法、分枝限界算法、拟人算法等求解算法。文中针对带有时间调度的三维长方体的Packing问题,引入封装级别、空间距离和周边生成序数等评判标准,提出了一种基于贪心策略的启发式算法。该算法对每个长方体每一占角位置进行评判,依据空间利用率选择给定格局下的最佳放置长方体及其放置方式,并进行填放。算法的运算复杂度是一个与容器参数A,B,C,T以及长方体数目n有关的多项式O(A~2B~2C~2T~2n~5)。利用该算法对非闸断模式和闸断模式测试样例进行实验,算法求解得到非闸断模式测试样例的平均空间利用率为98.81%,闸断模式测试样例的空间平均利用率为99.87%。并且,对于一半以上样例,该算法能够求出最优解。实验说明该算法对于求解带有时间调度的三维长方体Packing问题十分有效。     

一种面向下垫面不均一的森林碳通量监测方法

特定时刻内通量塔观测结果只能代表其上风向下垫面贡献区域的CO2通量值,当下垫面不均一时,通量塔观测结果是不能真实反映观测区域实际碳通量的.如何将通量观测塔的空间代表性进行有效的由点到面的扩展,亟需一种能够对观测区域采取多点同步精确观测的可行方法.完全的利用现有的无线传感器网络(WSN)技术虽然具有实时多点同步观测的优势,但精度不能满足通量观测的要求.本研究将利用通量塔观测数据对无线传感器接收数据进行校正,通过校正后数据计算观测区域内的通量值,力求解决下垫面不均一时通量塔观测结果不具代表性的问题.根据涡度相关技术和FSAM模型(fux-source area model),采用仿真数据分析方法,研究结果表明通过通量塔观测数据对WSN进行校正能够提高WSN观测精度;利用WSN多点同步监测的优势能够很好地解决下垫面不均一情景下通量塔观测结果不具代表性的问题.WSN结合通量塔进行陆地生态系统碳通量观测上具有很大的应用前景.     

一种基于复杂系统观的效能分析新方法:单调指标空间分析方法

根据复杂系统的整体性、非线性、不确定性、开放性等特点，提出了一种新的效能分析方法：单调指标空间分析方法，并应用其于一反隐身防空信息系统的效能分析．论文首先提出了指标单调性公设，单调指标空间，单调指标需求轨迹，总单调指标需求轨迹，模糊单调指标需求轨迹等概念．然后提出了单调指标需求轨迹生成的一种并行数值算法．算法根据单调性公设，采取了超盒数值逼近的方法，快速逼近所求的系统单调指标需求轨迹，并通过模拟令牌环机制实现了算法的并行处理．此算法极大地缩减了搜索空间，很大程度上克服了依赖显式解析函数关系求单调指标需求轨迹的缺陷．然后，根据实际应用的需求，提出了具有各自优缺点以及适用范围的三种单调指标需求轨迹求交的方法，它们是：直接求交法，逼近法，优化蒙特卡罗方法．第三，在前面研究的基础上，提出了基于单调指标需求轨迹的系统分析模型，它们是系统的有效性评估模型，指标的灵敏度分析模型，模糊效能分析模型．最后，运用前述理论方法于一反隐身防空信息系统的分析，显示出了本方法具有良好的应用前景．     

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.     

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．     

DSOM: 一种基于NO时空动态扩散机理的新型自组织模型

研究了神经信号传输中, 内源性一氧化氮(NO)的四维动态扩散特性及其在长时程学习过程中的增强作用. 将NO扩散机理建模后与Kohonen自组织映射模型相结合, 在空间SOM基础上引入时间增强, 提出了新型的动态扩散型自组织映射模型, 计算了最优化权值的误差函数, 并分析比较了该模型与SOM中噪声干扰对训练的影响. 最后结合多项典型的一维和二维输入模式,给出自组织映射模型与扩散型自组织映射模型的仿真结果对比.     

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.     

一种能同时吸附水中多种污染物的新型吸附材料:表面活性剂改性沸石

表面活性剂改性沸石是指将粉煤灰合成沸石后,使用十六烷基三甲基溴化铵进行表面修饰获得的一种新型吸附材料.本文评估了表面活性剂改性沸石从水中同时去除多类污染物的多功能性.目标污染物包括无机离子型污染物(氨氮和磷酸盐)、有机离子型污染物(亚甲基蓝和腐植酸)、可离子化有机污染物(不同pKa的双酚A,-氯酚和苯酚)和不可离子化的有机污染物(不同疏水性的苯胺,硝基苯,萘).与合成沸石相似,表面活性剂改性沸石吸附氨氮和磷的能力也较强.沸石内部孔隙中的负电荷可以去除氨氮;粉煤灰中的CaO,Al2O3和Fe2O3等成分经过沸石合成过程中的修饰可以吸附磷.研究结果还表明:尽管合成沸石对腐植酸,可离子化和不可离子化的有机污染物没有亲和性,表面活性剂改性沸石却对上述污染物具有很强的吸附能力.表面活性剂在沸石表面形成了双层胶束,使沸石外表面具有了疏水性,因此,可以吸附有机污染物.本研究表明表面活性剂改性沸石是一种很有前途的多功能水处理吸附剂.