特约专稿

  • 基于控制障碍函数的受限非线性系统安全控制研究进展

    王海静;彭金柱;张方方;

    控制障碍函数能有效兼顾控制目标和安全性,成为当前研究热点之一。首先,基于非线性控制系统的复杂性介绍了一相对阶和高相对阶控制障碍函数的构造方法及其理论成果,通过各类控制障碍函数可将安全约束转化为集合前向不变性以实现系统安全控制。其次,从不同控制目标下优化问题的求解角度对基于控制障碍函数的非线性系统安全控制进行了总结。最后,基于控制障碍函数方法的可扩展性、强实时性和强鲁棒性等优点,展望了控制障碍函数方法在非线性系统安全控制领域的应用前景。

    2024年06期 v.56 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 944K]
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信息科学

  • 区块链在城市道路智能交通中的应用综述

    田钊;金鹏祥;牛亚杰;佘维;龙飞;刘炜;

    从安全、共享、运营三个方面介绍了区块链在城市道路智能交通中的应用。在安全方面,区块链的去中心化和不可篡改的特性能够保护数据信息安全和用户隐私安全;在共享方面,区块链的激励机制促进了车辆计算资源和交通信息的共享;在运营方面,区块链的不可篡改和可追溯性保证了运营中对交通违章准确有效的溯源,利用共识机制让交通信号灯配时更加高效。此外,分析了区块链在城市道路智能交通应用中存在的不足,并展望了区块链在城市道路智能交通领域的未来发展方向。

    2024年06期 v.56 9-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 1592K]
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  • 基于自适应网格多目标鲸鱼算法的火力分配问题研究

    佘维;王业腾;孔德锋;刘炜;李英豪;田钊;

    传统多目标优化算法在解决多于两个目标函数的火力分配问题时收敛效果不佳,多样性差,耗时过大。基于此,提出了一种自适应网格多目标鲸鱼优化算法(AG-MOWOA)来解决以震塌比例、弹药成本和自身剩余价值为目标函数的火力分配问题。该算法引入混沌映射和外部Pareto存档进化策略提高了种群的多样性,通过自适应网格选取最优个体的方法极大地减少了算法运行时间。仿真实验结果表明,该算法较其他算法收敛速度更快、收敛质量更高、解集分布更多样,能够有效解决火力分配问题。

    2024年06期 v.56 17-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 1307K]
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  • 一种融合反向学习机制与差分进化策略的蛇优化算法

    占宏祥;汪廷华;张昕;

    蛇优化(snake optimizer, SO)算法存在前期收敛速度慢和易陷入局部最优的问题,为此提出一种融合反向学习机制与差分进化策略的改进蛇优化(improved snake optimizer, ISO)算法。反向学习机制可提高种群质量,以提升算法寻优速度;差分进化策略有助于算法精准寻优,降低算法陷入局部最优的几率。在10个基准测试函数上的实验结果表明,ISO算法拥有更高的寻优精度和更快的收敛速率。将其应用于支持向量机(support vector machine, SVM)的参数选取中,进一步验证了ISO算法的有效性。

    2024年06期 v.56 25-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1393K]
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  • 基于多尺度特征融合和注意力机制的水面死鱼检测方法

    杨帅鹏;李贺;刘金江;付主木;张锐;贾会梅;

    死鱼对于水域生态和饮水安全存在巨大威胁,由于水面环境复杂,导致现有目标检测算法在死鱼检测任务中存在漏检、误检等情况。为此,以单次多边框检测(single shot multibox detector, SSD)为基础提出一种基于多尺度特征融合和注意力机制的水面死鱼检测方法FFA-SSD(SSD with feature fusion and attention)。首先,采用计算量和参数量更少且特征提取能力更强的残差网络ResNet50替换VGG16主干网络;其次,设计了多尺度特征融合模块,增强浅层特征和高层语义信息的融合;然后,引入通道注意力机制,抑制特征融合带来的冗余信息干扰,提升网络对目标的关注度;最后,设计了一种适用于小目标检测的数据增强算法,扩充训练数据中的小目标数量,丰富训练背景。实验结果表明,同现有目标检测算法相比,FFA-SSD算法可以更好地识别水面死鱼,检测精度达到93.5%。

    2024年06期 v.56 32-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1617K]
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  • 预测性维护任务计算卸载与资源分配联合优化

    张博;王承昊;李俊锋;

    针对预测性维护(predictive maintenance, PdM)人工参与资源调配的问题,提出了一种基于改进人工蜂群算法(artificial bee colony, ABC)的计算卸载和资源分配方案。该方法利用遗传算法的进化思想,改进了侦察蜂的搜寻步骤,解决了传统人工蜂群算法容易陷入局部最优解、多样性不足等缺点,能够根据设备故障率生成维护成本最低的资源分配方案。仿真实验结果表明,该算法较其他算法收敛速度更快、收敛质量更高、减少维护成本更明显,能够有效解决PdM场景的计算卸载和资源分配问题。

    2024年06期 v.56 39-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 986K]
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  • 融合内容与嵌入强化拓扑的半监督社团检测

    许伟忠;陆杨;曹金鑫;鞠恒荣;丁卫平;金弟;

    挖掘网络中的社团结构是复杂网络分析的关键任务,但在现实应用中如何进一步提高社团检测性能仍极具挑战性。鉴于属性网络中的节点内容和网络嵌入均蕴含有社团结构信息,提出一种基于非负矩阵分解融合节点内容和嵌入强化拓扑的半监督方法。首先,基于生成框架重构拓扑和内容,以构建融合拓扑和内容的基本模型;然后,利用拓扑相似性构造must-link先验信息,同时由Node2Vec计算网络嵌入;最后,使用矩阵补全技术将先验信息和网络嵌入引入模型,形成融合内容、网络嵌入的半监督社团检测模型。在合成和真实网络上的实验结果充分验证了新模型的良好竞争力。

    2024年06期 v.56 46-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1645K]
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  • 基于神经网络架构搜索与特征融合的小样本脉搏波分类方法

    邢豫阳;陈丰;毛晓波;孙智霞;逯鹏;乔云峰;窦亚美;

    基于深度学习的脉搏波分类依赖大量有标注数据,现有脉搏波带有疾病标注的数据少、标注方法不统一,导致模型准确率低、泛化能力弱。针对此问题,提出一种基于神经网络架构搜索与特征融合的小样本脉搏波分类方法。首先,在并行的双维度拆分卷积分支与因果空洞卷积分支中进行态射搜索,每次搜索结束,获取超网络分支的子网络作为候选网络进行训练评估。双维度拆分卷积分支提取脉搏波横、纵向维度时空特征,因果空洞卷积分支提取脉搏波节律特征。然后,利用特征融合方法整合分支多尺度特征。最后,依据评估指标得到最佳网络模型完成分类。实验结果表明,所提方法在两个小样本脉搏波数据集上准确率为97.04%和95.96%,F1值为97.04%和95.95%,具有较好分类效果。

    2024年06期 v.56 54-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1495K]
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  • 基于多类型威胁的IPv6安全防护有效性检测方法

    王吉昌;张连成;杨剑波;林斌;郭毅;夏文豪;杨超强;

    随着全球IPv6部署与应用的日益广泛,IPv6网络安全威胁事件逐步增多。目前的IPv6防火墙和入侵检测系统存在用例少、测试准确度低、测试流程复杂等问题。为此,开发了基于多类型威胁的模糊测试框架,提出了IPv6安全防护有效性检测方法,对IPv6防火墙和入侵检测系统的防护有效性进行主动检测。从IPv6网络隐蔽信道、IPv6邻居发现协议、IPv6扩展报头3个方面对Windows Defender 4.12.16299.1004、Ubuntu UFW 0.36防火墙和Suricata 3.2入侵检测系统进行了防护有效性检测。实验结果表明,所提检测方法与Firewalking等方法相比,具有更高的检测可靠性和更全面的安全威胁测试用例。

    2024年06期 v.56 62-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1103K]
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  • 基于对抗学习的查新检索式自动生成

    曾立英;王亭亭;刘耀;王晓燕;

    科技查新是科研人员获取前沿信息的重要途径,但伴随着信息量的剧增,传统查新检索式的构建方法存在效率低、关键词提取不全面、一词多义等问题,因此提出了融合基于Transformer的双向编码器表达与SequenceGAN的查新检索式自动构建模型BSGAN。通过BiLSTM-CRF构建领域词表及概念同义词词表,解决了查新检索式构建过程中关键词不够全面的问题;采用基于Transformer的双向编码器表达模型中多头注意力机制,解决了检索式中一词多义问题;使用BSGAN检索式自动构建模型,实现了查新检索式的自动生成与逻辑构建,解决了传统方法中专家手工构建检索式效率低的问题。最后,通过万方中文数据库中的检索结果来评价检索式,实验结果表明,自动构建模型BSGAN生成的查新检索式在医药、化工、计算机等领域均达到了较高的查准率与查全率。

    2024年06期 v.56 70-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1363K]
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  • 基于改进的多元宇宙算法的晶圆生产调度算法

    王银玲;师春雪;田辉;朱晓然;曹仰杰;卫荣汉;

    针对以最小化最大完工时间为目标的晶圆生产制造系统的调度问题,提出了改进的多元宇宙算法。根据晶圆生产制造系统的特征,构建了一个整数规划模型。针对原始多元宇宙算法的局限性,分别从使用启发式规则生成初始种群、重新定义向最优宇宙移动策略和宇宙更新策略三个方面对算法进行改进。将原始多元宇宙算法、遗传算法、NEH启发式算法、迭代贪婪算法以及通过不同策略改进的多元宇宙算法进行对比实验,结果表明,所提方法可以高效地解决晶圆制造过程中的复杂现象。

    2024年06期 v.56 77-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 996K]
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基础科学与工程技术

  • 三支区间集半概念的代数结构及覆盖粗糙近似算子

    毛华;牛振华;马经泽;王刚;张植明;杨兰珍;

    针对在一个形式背景中以区间集为底集,考虑一个属性集(对象集)拥有的对象集(属性集)和不拥有的对象集(属性集)的知识表述而进行知识提取的问题,采取将区间集概念与三支决策、经典半概念相结合的方法,产生AE-区间集半概念和OE-区间集半概念两种形式的三支区间集半概念,同时发现AE-区间集半概念与OE-区间集半概念的纯双布尔代数结构。进一步深入讨论可知,AE-区间集半概念可分为AE1-区间集半概念与AE2-区间集半概念,利用粗糙集理论分别挖掘与AE1-区间集半概念和AE2-区间集半概念有关的近似算子的结构性质,对偶地可得OE-区间集半概念的相关结果。所得三支区间集半概念拓广了已有的三支决策集分别与区间集概念和半概念相结合的相关成果,成为一个新的知识表述。

    2024年06期 v.56 84-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 886K]
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  • 郑州大学学报(理学版)第56卷(2024年)总目次

    本刊编辑部;

    <正>~~

    2024年06期 v.56 91-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 734K]
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  • 《郑州大学学报(理学版)》征稿简则

    <正>《郑州大学学报(理学版)》(原刊名《郑州大学学报(自然科学版)》)是郑州大学主办的自然科学综合性学术刊物(双月刊,国内外公开发行),中文核心期刊,主要刊登信息与计算机科学、数学、物理学、化学、生物工程科学、材料科学、电气工程科学等自然科学的基础研究及应用研究方面的学术论文。1要求及注意事项1.1来稿应具有创新性、科学性、准确性和可读性。稿件必须包括(按顺序):题名、作者姓名、

    2024年06期 v.56 95页 [查看摘要][在线阅读][下载 574K]
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