ISSN 
2022年 第51卷 第3期
2022, 51(3): 322-341.
doi: 10.12178/1001-0548.2022104
摘要:
自20世纪初期量子物理诞生以来，对它物理意义的争论就没有停止过。这种现象出现的一部分原因是量子物理的理论框架更多的是对其背后数学空间的描述，而并未向人们揭示数学描述背后的物理原理。近些年来，随着量子信息的发展与量子技术的逐渐成熟，量子物理在信息处理等方面展现出超越经典系统的优越性。在量子信息中，基于器件无关思想的黑盒模型成为了探索量子物理背后逻辑的重要工具，黑盒模型作为一种只考虑实验室输入输出信息的抽象概念，具有不受限于特定理论表达的特点。寻找量子物理的信息原理之路大致有两条岔道：一方面，对黑盒内部物理原理与机制的研究产生了广义概率论。广义概率论中的黑盒内部可能遵守经典概率论、量子理论甚至是超越量子理论的未知物理理论，但黑盒之间总是存在全局的因果关系。另一方面，如果确定黑盒内部的运行原理可以用经典或量子理论描述，但并不假设不同的黑盒之间遵守确定的因果关系，则可以得到遵守经典或量子理论的数学描述，却并不能用全局确定因果关系来解释的现象。纵观对量子物理的信息原理的探索，可以看出用符合物理直觉的原理重构量子理论并不是一件容易的事。厘清量子物理背后的逻辑也许既需要对黑盒内部的运行机理有准确的刻画，又要对黑盒输入输出组合的因果关系有新的理解。
自20世纪初期量子物理诞生以来，对它物理意义的争论就没有停止过。这种现象出现的一部分原因是量子物理的理论框架更多的是对其背后数学空间的描述，而并未向人们揭示数学描述背后的物理原理。近些年来，随着量子信息的发展与量子技术的逐渐成熟，量子物理在信息处理等方面展现出超越经典系统的优越性。在量子信息中，基于器件无关思想的黑盒模型成为了探索量子物理背后逻辑的重要工具，黑盒模型作为一种只考虑实验室输入输出信息的抽象概念，具有不受限于特定理论表达的特点。寻找量子物理的信息原理之路大致有两条岔道：一方面，对黑盒内部物理原理与机制的研究产生了广义概率论。广义概率论中的黑盒内部可能遵守经典概率论、量子理论甚至是超越量子理论的未知物理理论，但黑盒之间总是存在全局的因果关系。另一方面，如果确定黑盒内部的运行原理可以用经典或量子理论描述，但并不假设不同的黑盒之间遵守确定的因果关系，则可以得到遵守经典或量子理论的数学描述，却并不能用全局确定因果关系来解释的现象。纵观对量子物理的信息原理的探索，可以看出用符合物理直觉的原理重构量子理论并不是一件容易的事。厘清量子物理背后的逻辑也许既需要对黑盒内部的运行机理有准确的刻画，又要对黑盒输入输出组合的因果关系有新的理解。
2022, 51(3): 342-346.
doi: 10.12178/1001-0548.2022100
摘要:
Grover算法自提出以来就备受关注，因其对无序数据库搜索问题有相对于经典算法平方级别的加速。但是原始Grover算法通常无法百分之百得到目标元素，即使目标元素占比已知。为此，精确Grover量子搜索算法被提出，它们作为原始Grover算法的扩展，在保持平方加速的同时，能以100%的概率输出目标元素。该文较系统地梳理已有的3种精确Grover量子搜索算法，详细介绍算法的流程、参数设置、背后的几何直观，并针对目标元素占比已知及未知的情况，说明精确量子搜索的查询复杂性下界。
Grover算法自提出以来就备受关注，因其对无序数据库搜索问题有相对于经典算法平方级别的加速。但是原始Grover算法通常无法百分之百得到目标元素，即使目标元素占比已知。为此，精确Grover量子搜索算法被提出，它们作为原始Grover算法的扩展，在保持平方加速的同时，能以100%的概率输出目标元素。该文较系统地梳理已有的3种精确Grover量子搜索算法，详细介绍算法的流程、参数设置、背后的几何直观，并针对目标元素占比已知及未知的情况，说明精确量子搜索的查询复杂性下界。
2022, 51(3): 348-352.
doi: 10.12178/1001-0548.2021389
摘要:
细菌非编码RNA(non-coding RNA, ncRNA)是近年来在细菌基因组内新发现的一类基因表达调控因子，与必需基因概念类似，有一部分ncRNA是生物体生存所必不可少的，称之为“必需非编码RNA”。因此，细菌的必需ncRNA可以作为药物开发的潜在靶标，以降低致病菌的耐药性。同时，必需ncRNA也成为最小基因组研究的重要对象之一。目前已经通过湿实验系统地确定了10余种细菌的必需ncRNA，然而还没有一个专门的必需ncRNA数据库，导致对必需ncRNA的研究远远跟不上科学研究和药物设计的需要。因此，该研究构建了一个专门的细菌必需ncRNA数据库DBEncRNA，以帮助研究人员开发高效的必需ncRNA计算机识别方法，用于进一步研究抗菌药物靶标发现和最小基因组。DBEncRNA数据库可以通过http://yeyn.group:86/ 免费访问使用。
细菌非编码RNA(non-coding RNA, ncRNA)是近年来在细菌基因组内新发现的一类基因表达调控因子，与必需基因概念类似，有一部分ncRNA是生物体生存所必不可少的，称之为“必需非编码RNA”。因此，细菌的必需ncRNA可以作为药物开发的潜在靶标，以降低致病菌的耐药性。同时，必需ncRNA也成为最小基因组研究的重要对象之一。目前已经通过湿实验系统地确定了10余种细菌的必需ncRNA，然而还没有一个专门的必需ncRNA数据库，导致对必需ncRNA的研究远远跟不上科学研究和药物设计的需要。因此，该研究构建了一个专门的细菌必需ncRNA数据库DBEncRNA，以帮助研究人员开发高效的必需ncRNA计算机识别方法，用于进一步研究抗菌药物靶标发现和最小基因组。DBEncRNA数据库可以通过
2022, 51(3): 353-356.
doi: 10.12178/1001-0548.2021406
摘要:
多序列比对在序列分析研究中起着重要的作用，包括功能重要位点的识别和系统发育分析等问题。目前大多数比对软件都使用渐进比对或迭代比对的策略，但两种策略都具有较高的时间复杂度，因此难以处理长序列和大规模序列的比对问题。而星比对虽然具有很低的时间复杂度，但精度并不理想，目前只适用于相似度非常高的序列。针对此问题，引进了渐进比对中的profile比对来改进星比对算法的精度，同时避免大幅度地增加星比对的时间复杂度。最后，通过实验证明了改进的星比对算法可以有效地提高比对的精度。
多序列比对在序列分析研究中起着重要的作用，包括功能重要位点的识别和系统发育分析等问题。目前大多数比对软件都使用渐进比对或迭代比对的策略，但两种策略都具有较高的时间复杂度，因此难以处理长序列和大规模序列的比对问题。而星比对虽然具有很低的时间复杂度，但精度并不理想，目前只适用于相似度非常高的序列。针对此问题，引进了渐进比对中的profile比对来改进星比对算法的精度，同时避免大幅度地增加星比对的时间复杂度。最后，通过实验证明了改进的星比对算法可以有效地提高比对的精度。
2022, 51(3): 357-362.
doi: 10.12178/1001-0548.2021386
摘要:
提出了两种以欠采样率实现盲谱感知与二维波达方向(DOA)估计的算法。这两种算法利用了MWC的周期信号所对应的傅里叶级数系数矩阵来确定未知信号频谱所在的子频带位置，然后利用二维阵列的信号模型估计得到包含二维DOA的空间相位。通过空间相位信息与子频带位置信息能重构出子带谱信息，以此能得到频率的高精度估计，最后通过空间相位分别估计得到信号的方位角与俯仰角。仿真验证了所提欠采样接收机与相应算法的有效性，以及在低信噪比环境下依然有较好的鲁棒性。
提出了两种以欠采样率实现盲谱感知与二维波达方向(DOA)估计的算法。这两种算法利用了MWC的周期信号所对应的傅里叶级数系数矩阵来确定未知信号频谱所在的子频带位置，然后利用二维阵列的信号模型估计得到包含二维DOA的空间相位。通过空间相位信息与子频带位置信息能重构出子带谱信息，以此能得到频率的高精度估计，最后通过空间相位分别估计得到信号的方位角与俯仰角。仿真验证了所提欠采样接收机与相应算法的有效性，以及在低信噪比环境下依然有较好的鲁棒性。
2022, 51(3): 363-370.
doi: 10.12178/1001-0548.2022029
摘要:
分片技术被广泛认为是一种克服当前物联网区块链系统可扩展性限制的有效解决方案。然而，由于恶意节点随机分布以及区块链网络复杂的参数配置，如何保证分片的有效性仍具有挑战。首先，对分片区块链的性能进行建模，分析其安全性和可扩展性。其次，为减少恶意节点的聚集以及提高网络的性能，提出了一种基于演化博弈的分片选择算法来优化节点的分片决策。仿真结果表明，提出的分片算法可以使恶意节点尽可能地均匀分布于各个分片中，同时提高分片区块链的性能，进而更好地支持区块链在物联网中的应用。
分片技术被广泛认为是一种克服当前物联网区块链系统可扩展性限制的有效解决方案。然而，由于恶意节点随机分布以及区块链网络复杂的参数配置，如何保证分片的有效性仍具有挑战。首先，对分片区块链的性能进行建模，分析其安全性和可扩展性。其次，为减少恶意节点的聚集以及提高网络的性能，提出了一种基于演化博弈的分片选择算法来优化节点的分片决策。仿真结果表明，提出的分片算法可以使恶意节点尽可能地均匀分布于各个分片中，同时提高分片区块链的性能，进而更好地支持区块链在物联网中的应用。
2022, 51(3): 371-376.
doi: 10.12178/1001-0548.2021395
摘要:
在宽带雷达接收机中，为了降低宽带信号采样对模数转换单元性能的要求，需对接收的宽带信号进行去斜处理。传统去斜处理算法需使用数字时延滤波器，具有设计复杂、成本高的缺点，因此不适合大规模阵列应用。为了解决此问题，提出一种无数字时延滤波器的去斜处理算法，通过频率和相位补偿，使各通道数据达到一致，从而省去数字时延滤波器，简化了系统的设计复杂度。结合子阵划分技术，减少处理通道数量，降低系统硬件成本与数据处理难度。同时，还分析了所提算法中回波时延估计误差的边界条件。仿真结果表明，相比传统算法，该算法输出信噪比更高，且对回波时延估计误差的敏感度更低。
在宽带雷达接收机中，为了降低宽带信号采样对模数转换单元性能的要求，需对接收的宽带信号进行去斜处理。传统去斜处理算法需使用数字时延滤波器，具有设计复杂、成本高的缺点，因此不适合大规模阵列应用。为了解决此问题，提出一种无数字时延滤波器的去斜处理算法，通过频率和相位补偿，使各通道数据达到一致，从而省去数字时延滤波器，简化了系统的设计复杂度。结合子阵划分技术，减少处理通道数量，降低系统硬件成本与数据处理难度。同时，还分析了所提算法中回波时延估计误差的边界条件。仿真结果表明，相比传统算法，该算法输出信噪比更高，且对回波时延估计误差的敏感度更低。
2022, 51(3): 377-383, 480.
doi: 10.12178/1001-0548.2021121
摘要:
针对传统时间指针调度算法应用于高速旋转相控阵雷达任务调度时，任务执行时间偏移率高引起探测性能下降的问题，提出一种资源预规划的任务调度算法。首先，按照调度间隔对应的任务扇区进行资源预规划，将任务饱和扇区的任务按照时间偏移率最小原则调配到相邻空闲扇区，在任务调度阶段根据扇区总资源限制优先选择高优先级任务；然后，根据任务期望执行时刻排序形成任务执行列表。该算法时间利用率高于传统的算法，任务执行偏移率低于传统算法，工程实现简单、计算量低。仿真实验表明了算法的正确性和有效性。
针对传统时间指针调度算法应用于高速旋转相控阵雷达任务调度时，任务执行时间偏移率高引起探测性能下降的问题，提出一种资源预规划的任务调度算法。首先，按照调度间隔对应的任务扇区进行资源预规划，将任务饱和扇区的任务按照时间偏移率最小原则调配到相邻空闲扇区，在任务调度阶段根据扇区总资源限制优先选择高优先级任务；然后，根据任务期望执行时刻排序形成任务执行列表。该算法时间利用率高于传统的算法，任务执行偏移率低于传统算法，工程实现简单、计算量低。仿真实验表明了算法的正确性和有效性。
2022, 51(3): 384-391.
doi: 10.12178/1001-0548.2021193
摘要:
在下行多小区非正交多址接入系统中，功率分配是决定系统性能的关键因素之一。由于多小区系统间的功率优化问题的非凸性，获得最优功率分配在求解上非常困难。为此提出了一种基于深度强化学习最大化能效的功率分配算法，将深度Q网络作为动作−状态值函数，将系统能效直接设置为奖励函数，优化信道功率分配，使系统能量效率最大化。仿真结果表明，该算法比加权最小均方误差、分式规划、最大功率和随机功率算法等能够获得更高的系统能量效率，在算法计算复杂度、收敛速度和稳定性方面也有较好表现。
在下行多小区非正交多址接入系统中，功率分配是决定系统性能的关键因素之一。由于多小区系统间的功率优化问题的非凸性，获得最优功率分配在求解上非常困难。为此提出了一种基于深度强化学习最大化能效的功率分配算法，将深度Q网络作为动作−状态值函数，将系统能效直接设置为奖励函数，优化信道功率分配，使系统能量效率最大化。仿真结果表明，该算法比加权最小均方误差、分式规划、最大功率和随机功率算法等能够获得更高的系统能量效率，在算法计算复杂度、收敛速度和稳定性方面也有较好表现。
2022, 51(3): 392-396.
doi: 10.12178/1001-0548.2021275
摘要:
提出了一种基于时间触发的光纤通道网络数据交换调度算法，在基于端口序号进行轮询调度(vp-RRM)算法的基础上增加了流量自适应机制。该算法对光纤通道网络中的传输数据按TT、RC、BE等业务类型分队列缓存，将队列长度与交换调度的优先级建立关联，可明显改善非均匀业务流的交换调度效率。经仿真及实验验证，该算法吞吐量性能在非均匀业务流下较vp-RRM明显提升，更加适用于TTFC网络的事件触发业务的交换调度。
提出了一种基于时间触发的光纤通道网络数据交换调度算法，在基于端口序号进行轮询调度(vp-RRM)算法的基础上增加了流量自适应机制。该算法对光纤通道网络中的传输数据按TT、RC、BE等业务类型分队列缓存，将队列长度与交换调度的优先级建立关联，可明显改善非均匀业务流的交换调度效率。经仿真及实验验证，该算法吞吐量性能在非均匀业务流下较vp-RRM明显提升，更加适用于TTFC网络的事件触发业务的交换调度。
2022, 51(3): 397-401.
doi: 10.12178/1001-0548.2021176
摘要:
提出一种工作在6～18 GHz的温补均衡器的一体化设计方法，该均衡器的核心电路由温度补偿电路、幅度均衡电路及3 dB电桥构成。温度补偿电路与幅度均衡电路采用一体化设计，可以提高在系统中的集成度。同时利用3 dB电桥的隔离特性，改善温补均衡器的输入输出驻波。测试结果表明，所加工的温补均衡器在6～18 GHz频段范围内能够实现3～5 dB的幅度均衡量、6 dB的温度补偿。
提出一种工作在6～18 GHz的温补均衡器的一体化设计方法，该均衡器的核心电路由温度补偿电路、幅度均衡电路及3 dB电桥构成。温度补偿电路与幅度均衡电路采用一体化设计，可以提高在系统中的集成度。同时利用3 dB电桥的隔离特性，改善温补均衡器的输入输出驻波。测试结果表明，所加工的温补均衡器在6～18 GHz频段范围内能够实现3～5 dB的幅度均衡量、6 dB的温度补偿。
2022, 51(3): 402-407.
doi: 10.12178/1001-0548.2021243
摘要:
基于GF 0.18 um CMOS工艺，设计并实现了ASIC芯片中的重要组成部分−阈值产生与调节电路，包括DAC模块和基于SPI慢控接口模块的控制模块。为了有效减少ASIC芯片版图面积、降低功耗，同时提高调节精度，提出通过组合高、低两个4位的DAC实现一个8位DAC的阈值调节，其中多个通道复用一个高4位DAC进行阈值粗调，每通道各自包含一个低4位DAC进行阈值细调。SPI慢控接口模块不仅实现对8位DAC输入的控制来调节触发阈值，还能够控制前放的增益和成型时间的档位。测试结果表明：DAC模块的DNL<0.10 LSB；INL<0.18 LSB；阈值粗调范围约为900 mV；阈值细调范围约为60 mV，精度误差小于7%，可满足ASIC芯片中的甄别器对阈值调节的需求。
基于GF 0.18 um CMOS工艺，设计并实现了ASIC芯片中的重要组成部分−阈值产生与调节电路，包括DAC模块和基于SPI慢控接口模块的控制模块。为了有效减少ASIC芯片版图面积、降低功耗，同时提高调节精度，提出通过组合高、低两个4位的DAC实现一个8位DAC的阈值调节，其中多个通道复用一个高4位DAC进行阈值粗调，每通道各自包含一个低4位DAC进行阈值细调。SPI慢控接口模块不仅实现对8位DAC输入的控制来调节触发阈值，还能够控制前放的增益和成型时间的档位。测试结果表明：DAC模块的DNL<0.10 LSB；INL<0.18 LSB；阈值粗调范围约为900 mV；阈值细调范围约为60 mV，精度误差小于7%，可满足ASIC芯片中的甄别器对阈值调节的需求。
2022, 51(3): 408-415.
doi: 10.12178/1001-0548.2021321
摘要:
针对供应链企业与部门间存在数据共享程度低、访问透明性差以及隐私保护的问题，提出了一种基于区块链的供应链数据分级访问控制机制。设计了面向供应链场景的多链架构，实现供应链数据与访问控制信息的隔离存储；同时提出了基于分级属性和区块链的分级访问控制模型，及其智能合约的实现与部署，并针对某集采集配供应链业务进行了实例分析。实验表明该机制在大规模策略下，吞吐量仍维持在90 tps以上，策略判定时间开销平均为26 ms。
针对供应链企业与部门间存在数据共享程度低、访问透明性差以及隐私保护的问题，提出了一种基于区块链的供应链数据分级访问控制机制。设计了面向供应链场景的多链架构，实现供应链数据与访问控制信息的隔离存储；同时提出了基于分级属性和区块链的分级访问控制模型，及其智能合约的实现与部署，并针对某集采集配供应链业务进行了实例分析。实验表明该机制在大规模策略下，吞吐量仍维持在90 tps以上，策略判定时间开销平均为26 ms。
2022, 51(3): 416-424.
doi: 10.12178/1001-0548.2022055
摘要:
鉴于时间序列数据的高维性和复杂性给数据挖掘带来的困扰以及聚类分析在时间序列数据挖掘领域中的重要性，对目前该领域国内外相关时间序列数据聚类研究的状况进行综述。时间序列聚类总体上可分为整体时间序列聚类、子序列聚类和时间点聚类3种，分别从特征表示、相似性度量、聚类算法和簇原型等方面来研究，同时也结合了具体的应用分析。根据时间序列数据挖掘中聚类存在的主要问题，提出了部分未来值得关注和研究的内容和方向，以便更好地促进时间序列数据聚类分析的研究与发展。
鉴于时间序列数据的高维性和复杂性给数据挖掘带来的困扰以及聚类分析在时间序列数据挖掘领域中的重要性，对目前该领域国内外相关时间序列数据聚类研究的状况进行综述。时间序列聚类总体上可分为整体时间序列聚类、子序列聚类和时间点聚类3种，分别从特征表示、相似性度量、聚类算法和簇原型等方面来研究，同时也结合了具体的应用分析。根据时间序列数据挖掘中聚类存在的主要问题，提出了部分未来值得关注和研究的内容和方向，以便更好地促进时间序列数据聚类分析的研究与发展。
2022, 51(3): 425-431.
doi: 10.12178/1001-0548.2021232
摘要:
为有效提高远程身份认证协议的安全性能，将椭圆曲线、挑战/应答机制、生物特征、智能卡和口令认证技术相结合，提出了一种安全高效的三因素身份认证协议。协议采用椭圆曲线的点乘运算，既提升了安全性又降低了运算复杂度。认证双方使用挑战/应答机制的3次握手来实现双向认证，协议的认证过程引入随机数，并完成会话密钥协商。协议的安全性能基于Hash函数的单向性、椭圆曲线的离散对数难题和生物特征的安全特性。通过对多种已知攻击的形式化推演，证明该协议能抵御各种常见攻击，具有较高的安全性能。经仿真实验证明，协议具有更高的运算效率。
为有效提高远程身份认证协议的安全性能，将椭圆曲线、挑战/应答机制、生物特征、智能卡和口令认证技术相结合，提出了一种安全高效的三因素身份认证协议。协议采用椭圆曲线的点乘运算，既提升了安全性又降低了运算复杂度。认证双方使用挑战/应答机制的3次握手来实现双向认证，协议的认证过程引入随机数，并完成会话密钥协商。协议的安全性能基于Hash函数的单向性、椭圆曲线的离散对数难题和生物特征的安全特性。通过对多种已知攻击的形式化推演，证明该协议能抵御各种常见攻击，具有较高的安全性能。经仿真实验证明，协议具有更高的运算效率。
2022, 51(3): 432-437.
doi: 10.12178/1001-0548.2021361
摘要:
通过森林可燃物含水率(FMC)监测评估植被活叶的水分状况，探究可燃物水分含水率与植被本身的微观特征及植被的环境条件的关系，包括森林几何特征因子(如树高、冠幅宽度)和森林水分特征因子(NDVI、NDII)。除具有传统的线性关联外，森林的特征变量之间存在非线性关系。采用常规线性回归、XGboost、 梯度提升回归3种经典的机器学习算法预测FMC。最后，通过分配权重整合这3种算法，构成新的“综合投票回归”方法。计算结果与样点初始值相关性最好，误差最低。该研究基于卫星遥感反演的低成本、准实时的FMC指数，可为制定森林火灾风险管理策略提供理论支撑和森林可燃物水分的时空分布数据。
通过森林可燃物含水率(FMC)监测评估植被活叶的水分状况，探究可燃物水分含水率与植被本身的微观特征及植被的环境条件的关系，包括森林几何特征因子(如树高、冠幅宽度)和森林水分特征因子(NDVI、NDII)。除具有传统的线性关联外，森林的特征变量之间存在非线性关系。采用常规线性回归、XGboost、 梯度提升回归3种经典的机器学习算法预测FMC。最后，通过分配权重整合这3种算法，构成新的“综合投票回归”方法。计算结果与样点初始值相关性最好，误差最低。该研究基于卫星遥感反演的低成本、准实时的FMC指数，可为制定森林火灾风险管理策略提供理论支撑和森林可燃物水分的时空分布数据。
2022, 51(3): 438-443.
doi: 10.12178/1001-0548.2022021
摘要:
作为航空发动机的关键部件，主轴圆柱滚子轴承的可靠性水平直接影响航空发动机性能的稳定性与服役的安全性，因此准确分析主轴圆柱滚子轴承的可靠性至关重要。然而，圆柱滚子轴承的失效行为复杂，其可靠性分析中的功能函数呈现高度非线性且无法给出显式表达，此时使用代理模型近似构建圆柱滚子轴承的功能函数是一种行之有效的方法。将蒙特卡洛模拟法(MCS)和Kriging代理模型相结合，提出了基于主动学习Kriging(ALK)的ALK-MCS算法，并将该算法应用于某型号航空发动机主轴圆柱滚子轴承的可靠性分析。首先，建立圆柱滚子轴承的三维模型，其次对圆柱滚子轴承进行有限元仿真，最后基于ALK-MCS算法对其进行可靠性分析。结果表明ALK-MCS算法计算效率高，显著减少了圆柱滚子轴承的仿真次数，所得到的可靠性分析结果可为实际工程中的决策者提供参考。
作为航空发动机的关键部件，主轴圆柱滚子轴承的可靠性水平直接影响航空发动机性能的稳定性与服役的安全性，因此准确分析主轴圆柱滚子轴承的可靠性至关重要。然而，圆柱滚子轴承的失效行为复杂，其可靠性分析中的功能函数呈现高度非线性且无法给出显式表达，此时使用代理模型近似构建圆柱滚子轴承的功能函数是一种行之有效的方法。将蒙特卡洛模拟法(MCS)和Kriging代理模型相结合，提出了基于主动学习Kriging(ALK)的ALK-MCS算法，并将该算法应用于某型号航空发动机主轴圆柱滚子轴承的可靠性分析。首先，建立圆柱滚子轴承的三维模型，其次对圆柱滚子轴承进行有限元仿真，最后基于ALK-MCS算法对其进行可靠性分析。结果表明ALK-MCS算法计算效率高，显著减少了圆柱滚子轴承的仿真次数，所得到的可靠性分析结果可为实际工程中的决策者提供参考。
2022, 51(3): 444-451.
doi: 10.12178/1001-0548.2021326
摘要:
针对当前人体动作识别算法检测精度不佳和实验场景多样性的问题，提出了一种混合卷积神经网络−隐马尔可夫模型(CNN-HMM)的人体动作识别方法。建立了抬腿、深蹲和仰卧臀桥3组分别包含1个标准动作姿态和5个非标准动作姿态的人体康复训练动作模型库，结合可穿戴式惯性动作捕捉系统PN2.0获取实验数据。最后从准确率、灵敏度和特异性3个方面进行性能评估。实验结果表明，该方法能够以较高识别率将6种不同动作姿态区分开，其平均识别准确率为97.00%，相较于单一CNN方法提高了5.78%。
针对当前人体动作识别算法检测精度不佳和实验场景多样性的问题，提出了一种混合卷积神经网络−隐马尔可夫模型(CNN-HMM)的人体动作识别方法。建立了抬腿、深蹲和仰卧臀桥3组分别包含1个标准动作姿态和5个非标准动作姿态的人体康复训练动作模型库，结合可穿戴式惯性动作捕捉系统PN2.0获取实验数据。最后从准确率、灵敏度和特异性3个方面进行性能评估。实验结果表明，该方法能够以较高识别率将6种不同动作姿态区分开，其平均识别准确率为97.00%，相较于单一CNN方法提高了5.78%。
2022, 51(3): 452-457.
doi: 10.12178/1001-0548.2021399
摘要:
设计并实现了一种二维纳米器件多功能制备系统，该系统不仅能够完成二维材料的高效转移，还能够实现金属电极的准确淀积，从而实现二维器件的高效、一体化制备。利用该系统，成功制备了基于二维半导体的纳米机电谐振器，并对器件进行了机电谐振幅频特性的测试。研究结果表明，设计的二维纳米器件多功能制备系统在纳米谐振器制备与研究中极具潜力。
设计并实现了一种二维纳米器件多功能制备系统，该系统不仅能够完成二维材料的高效转移，还能够实现金属电极的准确淀积，从而实现二维器件的高效、一体化制备。利用该系统，成功制备了基于二维半导体的纳米机电谐振器，并对器件进行了机电谐振幅频特性的测试。研究结果表明，设计的二维纳米器件多功能制备系统在纳米谐振器制备与研究中极具潜力。
2022, 51(3): 458-463.
doi: 10.12178/1001-0548.2021245
摘要:
基于65 nm体硅CMOS工艺，采用移位寄存器链方式对普通触发器(DFF)、2种双互锁触发器(DICE-DFF，FDICE-DFF)、普通触发器空间三模冗余(TMR-DFF)和2种普通触发器时间三模冗余(TTMR-DFF300，TTMR-DFF600)这6种结构进行单粒子翻转(SEU)性能试验评估。利用Ti、Cu、Br、I、Au和Bi这6种离子对被测电路进行轰击，试验结果表明，普通触发器单粒子翻转截面最大，约为3.5×10−8～1.7×10−7 cm2/bit；时钟间隔时间600 ps的时间三模冗余结构触发器单粒子翻转截面最小，约为5×10−11～7×10−10 cm2/bit，仅为普通触发器的0.1%左右。同时，针对6种触发器单元，从速度、面积、晶体管数量以及抗SEU性能多方面进行综合分析，为后续超大规模集成电路抗SEU设计提供了一定的指导意义。
基于65 nm体硅CMOS工艺，采用移位寄存器链方式对普通触发器(DFF)、2种双互锁触发器(DICE-DFF，FDICE-DFF)、普通触发器空间三模冗余(TMR-DFF)和2种普通触发器时间三模冗余(TTMR-DFF300，TTMR-DFF600)这6种结构进行单粒子翻转(SEU)性能试验评估。利用Ti、Cu、Br、I、Au和Bi这6种离子对被测电路进行轰击，试验结果表明，普通触发器单粒子翻转截面最大，约为3.5×10−8～1.7×10−7 cm2/bit；时钟间隔时间600 ps的时间三模冗余结构触发器单粒子翻转截面最小，约为5×10−11～7×10−10 cm2/bit，仅为普通触发器的0.1%左右。同时，针对6种触发器单元，从速度、面积、晶体管数量以及抗SEU性能多方面进行综合分析，为后续超大规模集成电路抗SEU设计提供了一定的指导意义。
2022, 51(3): 464-472.
doi: 10.12178/1001-0548.2021166
摘要:
在考虑事件关键节点的情况下，研究社交网络中泛娱乐事件不同信息之间的相互作用。类比生态学中的种群竞争模型，将事件中晋级和淘汰选手相关信息的扩散看作不同类信息相互作用的结果，如争夺用户加入相关扩散网络中以增大扩散规模。结合对事件信息扩散不同阶段的划分，以“创造101”话题为例，构建Lotka-Volterra模型进行研究。实际数据拟合结果表明，事件的不同阶段信息相互作用会发生变化，前期的结果源于用户积累，后期则更依赖于粉丝效应，各类信息始终处于共存状态。节目中淘汰机制对选手信息的扩散有一定影响，但在粉丝效应下其影响有所减弱。扩散数据结合模型，能够量化线下事件进展对线上信息扩散的动态影响及信息间的相互作用，且可应用到其他类型信息交互研究中。
在考虑事件关键节点的情况下，研究社交网络中泛娱乐事件不同信息之间的相互作用。类比生态学中的种群竞争模型，将事件中晋级和淘汰选手相关信息的扩散看作不同类信息相互作用的结果，如争夺用户加入相关扩散网络中以增大扩散规模。结合对事件信息扩散不同阶段的划分，以“创造101”话题为例，构建Lotka-Volterra模型进行研究。实际数据拟合结果表明，事件的不同阶段信息相互作用会发生变化，前期的结果源于用户积累，后期则更依赖于粉丝效应，各类信息始终处于共存状态。节目中淘汰机制对选手信息的扩散有一定影响，但在粉丝效应下其影响有所减弱。扩散数据结合模型，能够量化线下事件进展对线上信息扩散的动态影响及信息间的相互作用，且可应用到其他类型信息交互研究中。
2022, 51(3): 473-480.
doi: 10.12178/1001-0548.2021207
摘要:
平行志愿录取规则与优质生源的紧缺使得院校在高考招生时存在激烈的竞争关系。从网络科学视角正确理解院校竞争关系，能够合理地指导考生进行志愿填报。利用2019年山西省高考理科录取成绩，通过改进的Jaccard相似度计算方法，构建院校竞争网络的邻接矩阵。基于复杂网络度量方法，实证研究院校竞争网络得到：1) 度分布存在一定的异质性，且具有较大的平均度；2) 簇度负相关表明院校竞争网络存在层次结构；3) 富人俱乐部连通性表明度数大于375的院校完全连通构成富人俱乐部；4) 利用基于节点标签与网络结构的社团划分算法，通过基尼不纯度评估社团内院校的同质性，进一步利用Louvain算法识别社团内院校存在层次化差异结构。这些实证结果刻画了院校竞争关系，在此基础上归纳了一些指导考生进行合理、分梯度志愿填报的建议和策略。
平行志愿录取规则与优质生源的紧缺使得院校在高考招生时存在激烈的竞争关系。从网络科学视角正确理解院校竞争关系，能够合理地指导考生进行志愿填报。利用2019年山西省高考理科录取成绩，通过改进的Jaccard相似度计算方法，构建院校竞争网络的邻接矩阵。基于复杂网络度量方法，实证研究院校竞争网络得到：1) 度分布存在一定的异质性，且具有较大的平均度；2) 簇度负相关表明院校竞争网络存在层次结构；3) 富人俱乐部连通性表明度数大于375的院校完全连通构成富人俱乐部；4) 利用基于节点标签与网络结构的社团划分算法，通过基尼不纯度评估社团内院校的同质性，进一步利用Louvain算法识别社团内院校存在层次化差异结构。这些实证结果刻画了院校竞争关系，在此基础上归纳了一些指导考生进行合理、分梯度志愿填报的建议和策略。
