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2023年第51卷第2期
整期封面整期目录

    学术论文

  • 基于自适应梯度优化的二值神经网络

    王子为, 鲁继文, 周杰
    2023, 51(2): 257-266. DOI: 10.12263/DZXB.20211084
    摘要：二值神经网络由于在储存空间和计算上的高效性，在视觉任务中被广泛运用.为了训练不可导的二值网络，直通近似（Straight-Through Estimator）和 S型近似（Sigmoid）等多种松弛优化方法被用来拟合量化函数.但是，这些方法存在两个问题：（1）由于松弛函数和量化算子的差异导致的梯度失配；（2）由于激活值饱和引起的梯度消失.量化函数自身的特性使二值网络梯度的准确性和有效性无法同时保证.本文提出了基于自适应梯度优化的二值神经网络（Adaptive Gradient based Binary Neural Networks，AdaBNN），其通过自适应地寻找梯度准确性和有效性之间的最佳平衡来解决梯度失配和梯度消失的问题.具体而言，本文从理论上证明了梯度准确性和有效性之间的矛盾，并通过比较松弛梯度的范数和松弛梯度与真实梯度之间的差距，构建了这一平衡的度量标准.因此，二值神经网络能根据所提出的度量调整松弛函数，从而得到有效训练. 在ImageNet数据集上的实验表明，本文的方法相较于被广泛使用的BNN 网络将top-1准确率提升了17.1%.  
    关键词：二值神经网络;梯度饱和;梯度失配;自适应梯度;图像分类  
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    更新时间：2025-12-08

  • 基于混合电磁超材料的宽角扫描相控阵天线

    王崭, 董元旦
    2023, 51(2): 267-274. DOI: 10.12263/DZXB.20220798
    摘要：本文提出了一种新颖的基于混合电磁超材料的小型化低成本宽角扫描相控阵天线.通过在介质谐振器上加载电磁超表面，引入额外的容性加载，实现了一种新型的小型化混合电磁超材料辐射体结构（电尺寸仅为0.39λ0×0.27λ0×0.09λ0）.同时，由于混合电磁超表面的小型化和周期特性，阵间距缩短为0.40λ0，增大了波束的扫描范围.此外，混合超材料辐射体中嵌入的空气孔和地板上开设的T形槽，能够提高阵元间的隔离度.基于混合电磁超材料、紧间距布阵和去耦设计，对一个五元宽角扫描线阵进行了设计与测试.该阵列各端口的-10 dB阻抗带宽均大于3.30~3.80 GHz（14.1%），带内隔离度均优于13 dB，最大辐射增益10.1 dBi，主波瓣扫描范围为[-81°, 84°]，3 dB波束宽度覆盖范围为[-111°, 105°] .该阵列具有小型化、宽带宽、宽扫描范围以及低成本的优点，适用于低成本、高可靠性和智能化的无线通信应用.  
    关键词：电磁超材料;小型化;介质谐振器;宽角扫描阵列;相控阵天线  
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    更新时间：2025-12-08

  • 机载全极化微波辐射计系统设计及海面亮温的提取方法

    王振占, 丁甲, 陆浩, 刘璟怡, 佟晓林, 李彬, 董帅, 王特, 霍长兴, 叶云华, 张祥坤, 董晓龙
    2023, 51(2): 275-285. DOI: 10.12263/DZXB.20220439
    摘要：机载全极化微波辐射计（Airborne full Polarization Microwave Radiometer，APMR）是国家重大科技基础设施航空遥感系统的主要载荷之一，用于获取来自地球表面和大气的微波辐射电场的极化信息，从而反演地球表面和大气的物理参数.APMR是一个5频点的被动微波遥感器，中心频点分别为10.7 GHz，18.7 GHz，23.8 GHz，37.0 GHz和90 GHz.其中，23.8 GHz和90 GHz采用水平和垂直极化接收方式；10.7 GHz，18.7 GHz和37.0 GHz采用全极化接收方式，同时接收观测场景辐射的4个Stokes参数亮温.该文在介绍我国第一台机载全极化微波辐射计APMR系统主要技术特点和基本性能指标的基础上，提出了由辐射计输出参数进行全极化定标、再进行海面亮温提取的二级数据处理方法，从而得到海面亮温的4个Stokes参数信息，其可用于海面风向、风速等参数的反演.APMR于2020年6月在东营进行了海上的搭载飞行试验，从实验结果中提取到的海面亮温与预期情况一致，这使仪器的工作性能以及海面亮温的提取方法得到验证，为未来机载平台获得海洋表面参数提供了新的技术手段.  
    关键词：机载微波辐射计;全极化;定标;天线方向图;海面亮温  
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    更新时间：2025-12-08

  • 基于双图混合随机游走的社会化推荐模型

    曹阳, 高旻, 余俊良, 范琪琳, 荣文戈, 文俊浩
    2023, 51(2): 286-296. DOI: 10.12263/DZXB.20210504
    摘要：近年来，可以有效缓解数据稀疏和冷启动问题的社会化推荐受到了研究者和业界的关注.社会化推荐利用显式或隐式社交关系作为辅助信息，提升了推荐性能.然而，目前的社会化推荐模型通常采用普通图描述社交关系.普通图中的边常描述为成对节点的关系，这种方法适合描述显式关系，但难以描述复杂的隐式关系，如购买过同一商品的多个用户之间的集合关系，因此难以学习到准确的节点表示，影响推荐的性能.针对此问题，本文结合超图和普通图，提出基于双图混合随机游走的推荐（BG-Rec）模型.构建超图描述复杂的隐式关系，同时用普通图描述显式的社交关系，并在两种图上定义混合随机游走策略，生成结合隐式关系和显式关系的游走节点序列，学习更准确的节点嵌入表示.根据用户评分的高低，构建了正反馈超图和负反馈超图，考虑更细粒度的朋友关系，以识别可靠的朋友.融合可靠朋友的偏好和后验概率最大化优化物品个性化排序.三个公开数据集的大量实验表明了BG-Rec在推荐性能上的优越性，冷启动和消融实验表明了其在缓解冷启动问题的有效性和超图建模的合理性.  
    关键词：推荐系统;社交关系;随机游走;超图;个性化排序  
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    更新时间：2025-12-08

  • 弱标签声音事件检测的空间-通道特征表征与自注意池化

    杨利平, 侯振威, 辜小花, 郝峻永
    2023, 51(2): 297-306. DOI: 10.12263/DZXB.20210035
    摘要：深度神经网络声音事件检测方法需要大量标记声音事件类别和起止时间的强标签音频样本，然而强标签标注非常困难和耗时.弱标签声音事件检测是解决这一困难的有效途径.本文将弱标签声音事件检测作为多实例学习问题，并基于卷积循环神经网络提出弱标签声音事件检测的空间-通道特征表征与自注意池化方法.该方法研究多实例弱标签声音事件检测的特征表征和帧级预测结果池化两个方面的内容.在特征表征方面，为了增强卷积神经网络的特征表征能力，结合上下文门控和通道注意机制构建门控注意力结构并嵌入到卷积循环神经网络中，实现了音频样本特征的空间和通道特征选择；在预测结果池化方面，引入自注意思想设计音频帧预测结果的自注意池化方法，增强了音频样本中事件帧之间的相关度，使事件帧获得更大的权重.本文方法通过对卷积循环神经网络特征表征和预测结果池化的革新，有效提升了模型的检测性能.本文提出的方法在DCASE 2017任务4和DCASE 2018任务4数据集的评估集中分别取得了52.47%和31.00%的F1得分，性能优于当前绝大部分的弱标签声音事件检测方法.实验结果表明：本文提出的空间-通道特征表征与自注意池化方法能显著改善弱标签声音事件检测的综合性能.  
    关键词：特征表征;自注意池化;卷积循环神经网络;弱标签学习;声音事件检测  
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    更新时间：2025-12-08

  • 超导单磁通量子数字电路的全加器设计与应用探索

    杨若婷, 任洁, 高小平, 王镇
    2023, 51(2): 307-313. DOI: 10.12263/DZXB.20210014
    摘要：随着超导单磁通量子（Single Flux Quantum，SFQ）数字电路的集成度规模不断提升，基于SFQ标准单元库及知识产权（Intellectual Property，IP）电路的设计将会逐渐取代原有的专用定制化数字电路设计的方式.与此同时，IP电路也可以作为新设计方法研究和新工艺及单元库可靠性的验证电路.本文选择大规模数字电路中的基础运算单元全加器为研究对象，希望能在尚在开发中的工艺下得到一个更加稳定工作和完整测试功能的全加器.本文基于自研SIMIT Nb03工艺上开发的SFQ单元库，设计了两种类型的全加器，且实现了全加器逻辑功能和工作性能的低频与高频测试表征.本文的第二种单级型全加器跟同类型的其他全加器相比，在保证了结数量和面积消耗偏小的优势下，又减少了设计难度和便于灵活扩展，使得其在电路IP化使用中也具有指导意义.低频测试结果表明，两种全加器均正确工作，其中单级型全加器具备良好的工作阈值.该款全加器的高频测试显示电路最高工作频率可达22 GHz.本文对测试结果进行详细分析，并基于此针对大规模电路实现开展简单应用探索.  
    关键词：超导数字电路;单磁通量子电路;知识产权电路;自研工艺;全加器  
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    更新时间：2025-12-08

  • 基于FPGA的Skynet网络结构优化及高时效实现

    唐维伟, 钟胜, 卢金仪, 颜露新, 谭富中, 邹旭, 徐文辉
    2023, 51(2): 314-323. DOI: 10.12263/DZXB.20210028
    摘要：基于卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）的目标检测算法有着鲁棒性强、准确度高等优点，被广泛用于计算机视觉任务领域.然而，CNN参数量大、计算量大的特性使得其难以在边缘计算平台实时实现，为此，本文针对目标检测网络Skynet进行结构优化，并基于高效的层内并行流水的加速架构，在现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）上对其进行实时实现.该方法对Skynet进行剪枝，合并其卷积层与归一化层，利用（Kullback-Leibler，KL）相对熵及极大值量化方法对权重及特征图进行8 bit定点量化，同时将偏置参数及缩放系数定点化，并合并激活操作与饱和截断操作，在减少存储量和计算量的同时，加快前向推理速度.此外，以滑窗操作为基础，采用通道及像素并行计算，设计深度可分离卷积的流水策略，将串行的前向推理结构优化为并行流水的结构，极大减少了前向推理的时间.实验表明，在UA-DETRAC数据集上，本文实现的系统识别精度为0.752，在160×160的图像分辨率上，速度达到115FPS，与CPU相比，提速11倍，达到了GPU的75%，功耗分别为CPU的10.6%，GPU的7.43%，而且，与同类基于FPGA的CNN加速工作相比，本文方法在速度和能效比上均表现最优.  
    关键词：目标检测网络;定点量化;现场可编程门阵列;流水计算;skynet  
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    更新时间：2025-12-08

  • 一种同频点的卫星接收机时延确定方法

    钦伟瑾, 杨旭海
    2023, 51(2): 324-329. DOI: 10.12263/DZXB.20210102
    摘要：本文提出了一种Galileo E5x硬件时延计算方法.当同频点的两颗卫星非常接近时，它们的电离层时延几乎相等.基于此原理，借助GPS和Galileo卫星端的绝对校准值，当角距为2°，5°，10°时，选择高度角为10°，20°，40°，60°的不同类型的Galileo卫星观测值进行试算，实现Galileo接收机 E5a频点的校准.结果表明：校准值的结果和高度角成正相关，和Galileo卫星类型以及接收机类型无关；此外，在低纬度区域，当角距小于10°时，角距的变化对校准结果几乎没有影响.  
    关键词：Galileo;群时延;硬件时延;时间方差  
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    更新时间：2025-12-08

  • 基于参数差异假设的图卷积网络对抗性攻击

    吴翼腾, 刘伟, 于溆乔
    2023, 51(2): 330-341. DOI: 10.12263/DZXB.20210222
    摘要：图神经网络容易受到对抗性攻击安全威胁.现有图神经网络对抗性攻击思想可以概括为构造矛盾的训练数据.矛盾数据假设不能很好地解释图神经网络过拟合训练数据的攻击场景.本文以有效攻击前后图神经网络模型的训练参数应该具有较大差异为基本出发点，以图卷积网络为具体研究对象，建立基于参数差异假设的对抗性攻击模型.将统计诊断的重要结果Cook距离引入对抗性攻击，提出基于Cook距离的参数差异度量方法.采用基于Cook距离梯度的攻击方法，首次得出了攻击梯度的闭式解，并结合梯度下降算法思想和贪心算法思想提出完整的攻击算法.最后设计实验验证了参数差异假设的合理性和基于该假设导出方法的有效性；验证了梯度信息对图场景离散数据的可用性；仿真示例说明了攻击梯度闭式解的正确性；与其他攻击方法对比分析了攻击方法的有效性.  
    关键词：图卷积网络;对抗性攻击;矛盾数据假设;参数差异假设;Cook距离  
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    更新时间：2025-12-08

  • 基于指令流混合模式学习的缓存预取算法

    王玉庆, 杨秋松, 李明树
    2023, 51(2): 342-354. DOI: 10.12263/DZXB.20210273
    摘要：近期缓存预取算法的研究热点是使用基于模式识别的预测技术，例如Lookahead，推算访存请求的地址.此类算法一方面很难学习访存行为中的依赖缓存失效，另一方面不能精确控制预取请求发送和写回的时机.为了解决上述问题，本文提出了一种基于分支预测技术和混合模式学习的缓存预取（Instruction Flow Based Hybrid Prediction，IFBHP）算法.使用分支预测技术识别程序未来指令流中的访存指令流，通过多种地址关联模式的学习逐一计算访存指令流中每条指令的地址，写入访存地址队列.使用阈值评估未来指令流进入处理器主流水线的时刻，精确控制指令流所对应的预取请求的发送和写回.实验表明，本文算法相比STeMS（Spatio-Temporal Memory Streaming）算法、ISB++（Irregular Stream Buffer++）算法、SANGAM算法、IPCP（Instruction Pointer Classifier based spatial Prefetching）算法一级数据的读操作缓存失效次数分别平均减少31.58%，28.85%，17.85%，11.48%；本文算法相比STeMS算法、ISB++算法、SANGAM算法、IPCP算法一级数据的写操作缓存失效次数分别平均减少31.58%，28.85%，17.85%，11.48%.  
    关键词：缓存预取;分支预测;时间关联模式;步长模式;指令流  
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    更新时间：2025-12-08

  • 基于特征膨胀卷积模块的轻量化技术研究

    许新征, 李杉
    2023, 51(2): 355-364. DOI: 10.12263/DZXB.20210559
    摘要：本文从卷积神经网络模型的网络结构入手，利用特征复用的思想，设计了高效的特征膨胀卷积模块.该模块减少了标准卷积模块的输出通道数，引入了多分支结构.通过各个分支上的廉价操作对标准卷积操作的输出特征图进行变换和融合，产生新的特征图.模块的最终输出由各个分支上生成的特征图进行合并连接得到.特征膨胀卷积模块利用特征复用思想复用模型中的特征，在降低模型计算量的同时，丰富了特征图隐含的信息，提高了模型的性能.最后，将特征膨胀卷积模块代替标准卷积模块，设计了轻量化的VGG16（Visual Geometry Group 16-Layer）模型和残差结构，并且在CIFAR数据集和ILSVRC2012（ImageNet Large Scale Visual Recognition Challenge 2012）数据集上取得了较好的分类效果.  
    关键词：卷积神经网络;轻量化;特征复用;特征膨胀卷积;深度学习;图像分类  
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    更新时间：2025-12-08

  • 雨衰时间序列的混沌识别与预测

    张轶, 翟盛华, 陶海红
    2023, 51(2): 365-371. DOI: 10.12263/DZXB.20210030
    摘要：针对传统模型在高频段雨衰预测时存在参数计算复杂、实时性差的问题，设计了一种新的非线性动态预测模型.通过混沌识别证明了雨衰时序具备混沌的动力学特性及采用混沌预测方法的可行性.该方法以雨衰前导数据为训练样本建立非线性自适应滤波器，可忽略不同地理区域降雨分布差异性的影响.仿真结果表明，嵌入维数是影响预测精度的最主要因素，在满足嵌入维数为8、重构时延为3 s、采样间隔为1 s条件时预测相对误差可达0.05以下.同时预测的雨衰时间概率分布与ITU-R模型相比有较好的一致性，验证了所提方法具备参数配置简单、可用度高的优点.  
    关键词：降雨衰减;混沌识别;混沌预测;时间序列;随机微分方程  
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    更新时间：2025-12-08

  • 融合局部低秩先验与Bloch流形约束的磁共振指纹重建算法

    李敏, 栗泽昊, 张卓, 张学武
    2023, 51(2): 372-384. DOI: 10.12263/DZXB.20211290
    摘要：为了实现快速成像，磁共振指纹（Magnetic Resonance Fingerprinting，MRF）技术通常使用非笛卡尔稀疏采样模板对K空间进行高度欠采样，从而获得稀疏K空间信号.然而，从稀疏的K空间信号重建像空间数据是一个病态不适定问题，重建出的MRF像空间数据存在大量的混叠伪影，直接影响到组织生理参数的重建准确度.为此需要将各种先验知识引入重建模型之中，以缓解MRF重建问题的不适定性.针对上述问题，本文提出一种融合局部低秩先验与Bloch流形约束的MRF重建模型，并使用交替方向乘子法（Alternating Direction Method of Multipliers，ADMM）求解模型中的非凸MRF重建问题.本文算法在引入MRF像空间数据的局部低秩先验的同时，使用预先构建的字典为重建指纹提供流形约束.一方面通过空域局部低秩约束有效抑制混叠伪影的产生，另一方面利用字典先验避免指纹的时域流形特征在迭代重建过程中丢失.仿真实验结果表明，相较于引入了全局低秩先验与Bloch流形约束的其他同类算法，本文算法可以提供更高的组织参数重建准确度.  
    关键词：磁共振指纹;局部低秩;Bloch流形;交替方向乘子法  
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    更新时间：2025-12-08

  • 基于知识图谱表示学习的谣言早期检测方法

    皮德常, 吴致远, 曹建军
    2023, 51(2): 385-395. DOI: 10.12263/DZXB.20210121
    摘要：社交网络谣言是严重危害社会安全的一个重要问题.目前的谣言检测方法基本上都依赖用户评论数据.为了获取可供模型训练的足量评论数据，需要任由谣言在社交平台上传播一段时间，这就扩大了谣言的危害.本文提出了一种基于知识图谱表示学习的谣言检测方法.该方法不依赖用户评论数据.首先基于PN-KG2REC算法得到实体和关系的表示；然后将待检测三元组中的实体和关系表示进行拼接，得到三元组表示；最后对三元组的向量表示进行分类，并根据分类结果判断待检测三元组描述内容的真假性.采用公开数据的实验结果表明，本文提出的谣言检测方法在不依赖用户评论数据的前提下，能够有效地对谣言进行早期检测.  
    关键词：谣言检测;社交媒体;知识图谱;表示学习;文本挖掘  
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    更新时间：2025-12-08

  • 基于刀片型限制结构的相变存储器阵列的热串扰效应研究

    连晓娟, 高志瑄, 付金科, 王磊
    2023, 51(2): 396-405. DOI: 10.12263/DZXB.20211548
    摘要：大数据时代的到来，对高密度存储和计算的速度、功耗提出了更高的要求.相变存储器由于具有较短的读取延迟和良好的可扩展性，在存储和计算领域中具有广阔的应用前景.将相变存储器扩展为高密度存储阵列时所产生的热串扰现象是目前阵列集成所面临的重要挑战，而热串扰所产生的干扰热量会进一步传递到相邻单元并使其发生误操作，导致存储器阵列的可靠性、准确性和稳定性受到影响.因此，本文针对一种新型刀片型结构的3×3相变存储器阵列在激活状态下的热串扰现象进行了系统研究，通过仿真计算软件Comsol Multiphysics系统研究了新型刀片型结构的相变存储器阵列对热串扰的敏感性，并探讨了器件单元间距、器件结构尺寸、编程脉冲以及阵列的缩放效应对存储器阵列在工作时所产生的热串扰效应及其功耗的影响.研究结果显示：基于新型刀片型结构的相变存储器阵列，即使将其缩放到20 nm的技术节点，在5 nm的器件单元间距下仍可保持较低的最大热串扰温度.此外本文对阵列单元外部的绝缘层材料进行了改进，通过使用较高热导系数的AlN薄膜来代替SiO2薄膜，在存储器阵列功耗几乎保持不变的情况下进一步有效抑制了热串扰效应，使其最大热串扰温度下降了12.3%.该研究成果对未来基于相变存储器的高密度存储和计算阵列的集成具有非常重要的指导意义.  
    关键词：相变存储器;刀片型结构;交叉阵列;热电模型;热串扰效应  
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    更新时间：2025-12-08

  • 基于区块链的公平可验证数据持有方案

    唐飞, 冯卓, 黄永洪
    2023, 51(2): 406-415. DOI: 10.12263/DZXB.20210161
    摘要：针对传统可证明数据持有（Provable Data Possession，PDP）方案中要求客户端是诚实的这一问题，基于区块链技术提出了公平的可证明数据持有方案.在传统PDP方案中，总是假定服务器是半诚实而客户端是可信的，这对服务器而言是不公平的.在基于区块链的公平PDP方案中，用于检验的元数据不再由客户端生成，而是由区块链节点生成并对其达成共识.因此，借助区块链的分布式信任性质可以实现PDP方案的互信机制，保证客户端和云服务器之间的公平性.同时，利用哈希函数、Pedersen承诺实现高效的公平PDP方案.分析所提方案的安全性、计算开销、通信开销以及冗余率.分析结果表明，在保障安全性的基础上，所提方案比同类方案具有更优的计算开销、通信开销及冗余率.  
    关键词：可证明数据持有方案;互信机制;公平性;区块链  
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    更新时间：2025-12-08

  • 基于比尔朗伯定律的变分水平集模型

    唐利明, 熊点华, 方壮
    2023, 51(2): 416-426. DOI: 10.12263/DZXB.20210214
    摘要：图像成像过程中，由于空气消光性的影响，获取的数字图像质量会退化，包括灰度不均，对比度下降等，给图像分割或者目标的识别带来困难.为解决此问题，本文提出了一个基于比尔朗伯光吸收定律的变分水平集模型以实现此类退化图像的分割和修正.首先基于比尔朗伯定律，将观测图像建模为一个退化场和真实图像的乘积.然后对退化场进行Markov随机场正则化，对真实图像实施分片Gaussian分布拟合建模，结合水平集函数正则项，建立变分水平集模型.最后采用结合梯度下降的交替迭代算法对模型进行数值求解.实验结果表明，本文模型可以很好地排除退化场的影响，得到满意的图像分割和修正效果.和几个经典的变分图像分割模型相比，本文模型展示出较好的实验效果，具有最优的JSI，DSI和VOE指标值.  
    关键词：比尔朗伯定律;变分法;水平集;图像分割;图像修正  
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    更新时间：2025-12-08

  • 面向医学图像生成的鲁棒条件生成对抗网络

    刘少鹏, 赵慧民, 洪佳明, 吴晓航, 许发宝, 欧阳佳, 梁鹏, 熊建斌
    2023, 51(2): 427-437. DOI: 10.12263/DZXB.20210051
    摘要：医学图像生成是计算机辅助诊断技术的关键组成，具有广泛的应用场景.当前基于生成对抗网络的端对端学习模型，依靠生成器和判别器两者对抗训练，获取真实数据的概率分布，从而指导图像生成.但标注有限的医学图像及其高分辨率特点，加大了模型训练难度，影响图像生成质量；同时，模型未纳入数据扰动因素，鲁棒性有限，容易被恶意攻击.为此，本文提出一个基于鲁棒条件生成对抗网络的医学图像生成模型——MiSrc-GAN.该模型包括精度渐进生成器、多尺度判别器以及对抗样本配对构造模块，有效融合GAN框架和对抗样本，改善判别器鲁棒性，有利于学习原始图像与待生成图像的联合概率分布.在真实数据集CSC和REFUGE上的实验表明，MiSrc-GAN生成的图像质量优于现有模型.  
    关键词：医学图像;图像生成;生成对抗网络;对抗样本;投影梯度下降  
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    更新时间：2025-12-08

  • 高吞吐率流水线结构的ZUC-256流密码硬件设计

    刘云涛, 申泽生, 方硕, 王云
    2023, 51(2): 438-445. DOI: 10.12263/DZXB.20211327
    摘要：ZUC-256是为提供5G应用环境256 bit安全性而设计的流密码算法，数据处理速率是其核心性能之一，为此本文提出一种具有高吞吐率特性的硬件设计方案.该方案采用流水线拆分关键路径初步提升系统工作频率，并提出一种完成模（231-1）加算法的优化电路进一步缩短关键路径延迟，该模加结构相较于现有结构缩短了42%的逻辑延迟，能够显著提升系统工作频率和吞吐率.本研究分别采用Xilinx公司的Virtex-5器件、Alter公司的DE2-115器件和TSMC 90 nm工艺实现了该流密码硬件结构.实验测试结果表明，采用TSMC 90 nm工艺实现的ASIC系统工作频率最高达到1200 MHz，吞吐率可达38.4 Gbps，比现有研究成果提升71%.  
    关键词：5G;祖冲之算法;知识产权核;高吞吐率;流水线  
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    更新时间：2025-12-08

  • 基于优化支持向量回归的工业互联网安全态势预测方法

    胡向东, 吕高飞, 白银
    2023, 51(2): 446-454. DOI: 10.12263/DZXB.20210558
    摘要：作为支撑智能制造等的新型工业基础设施，工业互联网的安全态势预测是一个关键性需求和应用新挑战.本文提出一种基于优化支持向量回归的工业互联网安全态势预测方法，即利用差分进化算法和自适应参数调整策略克服灰狼优化算法计算速度慢、优化精度低的缺点；再利用改进的灰狼优化算法优化支持向量回归参数；最后，利用最优化参数组合建立支持向量回归预测模型，实现工业互联网环境下的安全态势预测.仿真实验结果表明，在容许偏差为0.05或0.1时，本文方法的预测准确率分别为90%和100%，预测结果的绝对误差均小于0.07，相比于对比方法有更高的预测准确率和预测精度.  
    关键词：工业互联网;安全态势预测;支持向量回归;灰狼优化算法;差分进化算法  
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    更新时间：2025-12-08

  • 基于深度强化学习的类集成测试序列生成方法

    张颖辉, 张艳梅, 张志成, 姜淑娟, 丁艳茹, 袁冠
    2023, 51(2): 455-466. DOI: 10.12263/DZXB.20210688
    摘要：类集成测试序列的生成是面向对象软件测试中的关键步骤，当类的测试序列不同时，相应的测试代价也不相同.在集成测试中生成一个合理的类集成测试序列可以有效降低软件测试的代价.本文将深度强化学习中的Advantage Actor-Critic算法应用于解决类集成测试序列生成问题.首先，利用类间各种依赖关系构建与智能体交互的环境模型；然后，记录智能体从初始状态到终止状态的路径，即每次选择的动作对应每次选择集成到序列的类编号；最后，得出最终的类集成测试序列.实验结果表明，本文方法所得到的类集成测试序列花费的总体测试桩复杂度，在选取的7个项目中有5个表现最佳，在剩余2个项目中表现中等.  
    关键词：集成测试;测试序列;深度强化学习;advantage actor-critic;测试桩复杂度  
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    更新时间：2025-12-08

  • 基于学习的能量采集认知M2M通信资源分配算法

    许艺瀚, 田永波, 张扬刚, 花敏, 周雯
    2023, 51(2): 467-476. DOI: 10.12263/DZXB.20211258
    摘要：本文针对能量采集认知机器到机器（Machine-to-Machine，M2M）通信的能量效率问题，在保证服务质量（Quality of Service，QoS）的条件下，提出了一种能效优化算法.以最大化网络中用户能效为目标，综合考虑传输功率控制、时隙分配、传输模式选择、中继选择以及每个设备的能量状态为约束，将优化问题建模为一个混合整数非线性规划问题.将该能效优化问题转化为离散时间有限状态马尔科夫决策过程（Discrete-time and Finite-state Markov Decision Process，DFMDP）进行求解.提出一种基于深度强化学习的算法寻找最优策略.仿真结果表明，所提算法在平均能效方面优于其他方案，且收敛速度在可接受范围内.  
    关键词：能量收集;认知无线电;M2M通信;资源分配;深度强化学习  
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    更新时间：2025-12-08

  • 基于代理重加密的区块链数据受控共享方案

    郭庆, 田有亮, 万良
    2023, 51(2): 477-488. DOI: 10.12263/DZXB.20210785
    摘要：区块链以分布式共享全局账本的形式存储交易数据，数据共享难以实现隐私保护和可用性之间的平衡，现有的区块链数据共享方案在进行隐私保护的同时可用性较低，有效实现区块链数据访问权限的动态调整是一个挑战性问题.为此，本文提出基于代理重加密的区块链数据受控共享方案.首先，基于SM2构造代理重加密算法，并借此设计区块链数据受控共享方案，利用代理重加密保护交易数据隐私实现数据安全共享.其次，提出用户权限动态调整机制，区块链节点分工代理并对重加密密钥参数分割管理，实现用户访问权限确定性更新，交易数据的可见性得到动态调整.最后，安全性和性能分析表明，本方案可以在保护交易隐私的同时，实现区块链数据动态共享，并且在计算开销方面具有优势，更好地适用于区块链数据受控共享.  
    关键词：区块链;代理重加密;隐私保护;SM2;受控共享  
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    更新时间：2025-12-08

  • 基于多模态特征融合网络的空时分组码识别算法

    张聿远, 闫文君, 张立民
    2023, 51(2): 489-498. DOI: 10.12263/DZXB.20210326
    摘要：针对现有算法在空时分组码（Space-Time Block Code，STBC）识别过程中存在的低信噪比下误判概率高、识别效率低等问题，本文提出了一种基于多模态特征融合网络（Multi-Modality Features Fusion Network，MMFFN）的空时分组码自动识别方法.首先，在合并卷积层将STBC时域样本映射为一维特征向量的基础上，采用多扩张率下的扩张卷积提取非连续时间窗的STBC码内特征，实现多时延特征自提取；然后，构建多时序特征自提取模块以提取码间时序特征，进一步扩展映射特征类型；最后，将多时延拼接层获取的最大时延特征作为深层融合特征，并增加了带跨越连接的残差层以提升融合特征利用率，实现空时分组码识别.仿真实验结果表明，本文算法在-9dB下对6类STBC信号的识别准确率达到了90%以上，较现有识别算法的性能获得了显著提升，对低信噪比有较强的适应性.本文提出的STBC多时延特征提取和融合方法，为结合传统算法设计深度学习网络结构提供了新思路，其思想同样可应用于其他通信信号识别领域.  
    关键词：空时分组码;深度学习;扩张卷积;多时延特征;多时序特征;最大时延融合  
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    更新时间：2025-12-08

  • 基于自适应事件触发的跳变系统故障检测滤波

    张志涵, 朱凤增, 彭力
    2023, 51(2): 499-507. DOI: 10.12263/DZXB.20210373
    摘要：本文讨论了一类基于自适应事件触发机制的离散马尔科夫跳变系统在网络传输下的故障检测滤波器设计问题.对系统测量输出设计自适应事件触发机制，可以减少计算负载或节省有限的网络带宽.使用Bernoulli随机变量来描述网络是否能够成功地接收系统跳变模态，且基于Lyapunov稳定性理论设计了一种部分模态依赖的故障检测滤波器，使残差误差系统均方指数稳定且满足Η∞性能指标，并通过求解线性矩阵不等式得到故障检测滤波器参数，通过仿真例子说明该设计方法的有效性.  
    关键词：自适应事件触发;离散马尔科夫跳变系统;部分模态依赖;故障检测;线性矩阵不等式  
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    更新时间：2025-12-08

    综述评论

  • 信息领域国家重大科研仪器研制项目受理与资助情况综述

    文珺, 吴泽彬, 张丽佳, 何杰, 刘克
    2023, 51(2): 508-513. DOI: 10.12263/DZXB.20230044
    摘要：信息领域国家重大科研仪器研制项目旨在面向信息领域的世界科学前沿和国家重大需求，突出科学目标引导，鼓励和培育具有原创性学术思想的探索性科研仪器设备研制，支持原创性科研仪器与核心部件研制，为科学研究提供新手段和新工具，探索自然规律和开拓学科研究领域，提升我国科学研究原始创新能力.本文对2012—2021年信息领域国家重大科研仪器研制项目的受理与资助情况进行梳理与分析，为新时期信息科学领域重大科研仪器研制项目的管理提供参考.  
    关键词：信息领域;国家重大科研仪器研制项目;受理与资助情况  
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    更新时间：2025-12-08

  • 绝缘体上硅功率半导体单芯片集成技术

    张龙, 刘斯扬, 孙伟锋, 马杰, 盘成务, 何乃龙, 张森, 苏巍
    2023, 51(2): 514-526. DOI: 10.12263/DZXB.20220492
    摘要：利用单芯片集成技术制造的智能功率芯片具有体积小、寄生小、损耗低等方面的优势，其技术难度远高于传统的多芯片、单封装形式的智能功率模块.本文首先介绍了单片智能功率芯片的架构与技术需求；然后，探讨了绝缘体上硅功率半导体单芯片集成的工艺流程和器件类型；接着，总结了高压横向IGBT器件技术、续流二极管器件技术、LDMOS器件技术的特征和效果；此外，还讨论了单片智能功率芯片的相关可靠性问题，包括高压互连线效应和低温雪崩不稳定.本课题组在功率半导体集成型器件的电流能力、关断速度、短路承受能力、反向恢复峰值电流、安全工作区、高压互连线屏蔽、低温可靠性等关键特性优化或可靠性提升方面进行了自主创新，构建了基于绝缘体上硅的功率半导体单芯片集成技术，并成功研制了单片智能功率芯片.  
    关键词：功率半导体;绝缘体上硅;单片集成;功率集成电路;功率器件  
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    更新时间：2025-12-08
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