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2019年 13卷 1期 刊出日期:2019-01-01
   
目次
0
2019年1期
2019 Vol. 13 (1): 0-0 [摘要] ( 10 ) [HTML 1KB] [PDF 671KB] ( 24 )
数据库技术
1 楼昀恺,王朝坤
使用社区结构信息的子图匹配算法优化方法
子图匹配是图数据查询处理技术中的一个重要研究问题。针对现有子图匹配算法运行效率不高且缺乏通用优化方法的现状,提出一种基于社区结构的子图匹配算法优化方法(community structure based subgraph matching optimization method,CSO)。首先,提出两种优化策略,即解析模式图信息以减少子图匹配过程的计算量,以及利用社区结构信息在子图匹配过程中进行剪枝;然后,结合上述两种优化策略提出基于社区结构的子图匹配算法优化方法,并进行了理论分析。真实数据集和合成数据集上的大量实验结果表明,CSO方法能有效减少子图匹配算法的时间开销。同时,不同规模数据集上的实验结果验证了CSO方法良好的可扩展性。
2019 Vol. 13 (1): 1-22 [摘要] ( 45 ) [HTML 1KB] [PDF 1691KB] ( 76 )
23 高雅,江国华,秦小麟,王钟毓
基于LSTM的移动对象位置预测算法
移动对象位置预测是基于位置服务的重要组成部分。现有的移动对象位置预测算法有基于马尔可夫链的算法、基于隐马尔可夫模型的算法、基于神经网络的算法等,然而这些算法都无法解决移动对象轨迹数据中位置过多带来的维数灾难问题。为了解决这一问题,提出了位置分布式表示模型(location distributed representation model,LDRM)。该模型将难以处理的表示位置的高维one-hot向量降维成包含移动对象运动模式的低维位置嵌入向量。随后,将该模型与基于长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)的位置预测算法结合为LDRM-LSTM移动对象位置预测算法。真实数据集上的实验表明,与现有算法相比LDRM-LSTM算法在预测准确性上有较大的提升。
2019 Vol. 13 (1): 23-34 [摘要] ( 19 ) [HTML 1KB] [PDF 1886KB] ( 79 )
信息存储
35 唐琪,王吉磊,柴云鹏
面向SSD寿命优化的访问序列折叠缓存替换算法
SSD(solid state drive)的写入寿命比较有限,因此除命中率外,SSD缓存设备的写入量成为评价缓存替换算法的另一个关键指标。如何使算法提高写入数据转化为缓存命中的效率,从而延长SSD的使用寿命,具有重要的研究意义。目前,已有缓存替换算法的设计一般基于时间局部性,即刚被访问的数据短期内被访问的概率较高,因此需要频繁的数据更新和较高写入量来保证较高命中率;或是通过不低的开销屏蔽相对最差的部分数据来减少一定的写入量,还缺少用低开销获得数据长期热度规律,有效提高缓存数据质量的算法。提出了访问序列折叠的缓存替换算法,用比较低的开销定位拥有长期稳定热度的数据写入缓存,明显提高了SSD缓存数据质量,在保证命中率的同时减少了SSD的写入量。实验表明,访问序列折叠算法相比LRU(least recently used)算法可在命中率损失低于10%的情况下减少90%的写入量,与SieveStore、L2ARC(level 2 adjustable replacement cache)等写入优化缓存算法相比,命中率相当时可将写入量减少50%以上,有效达到了通过缓存高质量数据,减少SSD的写入量,延长其使用寿命的目的。
2019 Vol. 13 (1): 35-44 [摘要] ( 21 ) [HTML 1KB] [PDF 2165KB] ( 66 )
45 郭云格,陈明宇,蒋德钧
通过差值和压缩减少SSD的擦除次数
作为SSD(solid state drives)的存储元件,NAND闪存在进行写之前,存储单元必须先进行擦除, 因此被称作写一次存储器。SSD的使用寿命受到存储单元的擦除次数的限制,因此减少擦除次数对于SSD的可靠性十分重要。提出了一种通过编码压缩后的差值信息的方法来对SSD中写过一次的页面进行二次写,从而减少SSD的擦除次数,延长使用寿命。首先计算物理页面中更新前后的数据的差值,然后将差值数据进行压缩,再将压缩后的数据进行编码后保存在写过的物理页中的可写位中,以此实现写过物理页的二次写。实验结果表明,对于数据更新为主的应用,该方法能够充分利用写过的物理页中的可写位,大幅减少SSD的擦除次数。
2019 Vol. 13 (1): 45-55 [摘要] ( 10 ) [HTML 1KB] [PDF 2282KB] ( 56 )
网络与信息安全
56 王靖瑜,徐明昆,王浩宇,徐国爱
Android应用隐私条例与敏感行为一致性检测
移动应用会频繁使用敏感信息,因此,Google建议开发者在上传应用时发布隐私条例文档,从而更好地保护用户隐私。尽管很多工作关注于隐私条例与应用行为的一致性分析,然而现有工作均使用静态分析和白名单分析第三方库的方法,导致隐私条例的一致性检测结果的不准确和不完整。提出一种自动化检测应用隐私条例文档是否与应用行为相一致的工具。首先,使用一种改进的自然语言处理的方法提取隐私条例文档中的隐私信息和应用敏感行为;然后,使用静态分析和动态分析相结合的方法分析应用实际的隐私行为,同时区别于传统的白名单对照方式,使用了基于聚类的第三方库的检测方法提高了检查的准确性,最后将文本中声明的隐私信息行为和代码中分析出的隐私权限进行一致性校验。实验对455个应用进行分析,工具对隐私条例中隐私信息提取的准确率为94.75%,大约有50%的应用存在着应用行为和隐私条例文档不一致的问题。
2019 Vol. 13 (1): 56-69 [摘要] ( 16 ) [HTML 1KB] [PDF 3004KB] ( 58 )
70 张晓琳,何晓玉,张换香,李卓麟
PLRD-(k,m):保护链接关系的分布式k-度-m-标签匿名方法
现有的匿名技术多关注匿名后数据的可用性,忽略了攻击者可以通过多种背景知识进行攻击的问题。此外,随着用户规模的逐年递增,传统的匿名技术已不能满足实际需求。为此,提出一种保护链接关系的分布式匿名方法PLRD-(k,m)(distributed k-degree-m-label anonymity with protecting link relationships)。该方法利用GraphX的消息传递机制,通过将互为N-hop邻居的节点分为一组并进行k-degree匿名和m-标签匿名,保证攻击者无法通过度和标签识别出目标并保护链接关系不被泄露。最后,扩展了PLRD-(k,m)方法,提出一种个性化匿名方法以满足用户不同的需求。基于真实社会网络数据集的实验结果表明,提出的方法不仅能提高处理大规模社会网络的执行效率,同时具有很好的数据可用性。
2019 Vol. 13 (1): 70-82 [摘要] ( 18 ) [HTML 1KB] [PDF 2665KB] ( 75 )
人工智能与模式识别
83 刘芳,黄光伟,路丽霞,王洪娟,王鑫
自适应模板更新的鲁棒目标跟踪算法
针对受复杂背景、光照以及目标尺度变化等因素的影响,目标模板更新精度不高,导致跟踪算法鲁棒性差的问题,提出了一种基于深度特征和模板更新的自适应粒子滤波目标跟踪方法。首先对跟踪目标进行仿射变换;然后构造一个12层的卷积神经网络来提取跟踪目标及其仿射变换的深度特征得到目标模板和候选模板,并以此构建候选模板库;其次采用粒子滤波算法跟踪目标,将预测结果与候选模板库中的模板进行匹配,确定新的目标模板并自适应更新候选模板库。实验结果表明,该算法在遮挡、光照、尺度变化、目标旋转和复杂背景的恶劣条件下仍能稳定地跟踪目标,与其他7种先进算法在18组测试视频中进行比较,具有更高的目标跟踪精度和更强的鲁棒性。
2019 Vol. 13 (1): 83-96 [摘要] ( 17 ) [HTML 1KB] [PDF 7070KB] ( 56 )
97 冀中,李慧慧,何宇清
基于深度示例差异化的零样本多标签图像分类
零样本多标签图像分类是对含多个标签且测试类别标签在训练过程中没有相应训练样本的图像进行分类标注。已有的研究表明,多标签图像类别间存在相互关联,合理利用标签间相互关系是多标签图像分类技术的关键,如何实现已见类到未见类的模型迁移,并利用标签间相关性实现未见类的分类是零样本多标签分类需要解决的关键问题。针对这一挑战性的学习任务,提出一种深度示例差异化分类算法。首先利用深度嵌入网络实现图像视觉特征空间至标签语义特征空间的跨模态映射,然后在语义空间利用示例差异化算法实现多标签分类。通过在主流数据集Natural Scene和IAPRTC-12上与已有算法进行对比实验,验证了所提方法的先进性和有效性,同时验证了嵌入网络的先进性。
2019 Vol. 13 (1): 97-105 [摘要] ( 13 ) [HTML 1KB] [PDF 1897KB] ( 75 )
106 张卫山,吕浩,张元杰,徐亮,赵德海,周杰韩
深度学习驱动的智能冰箱
食品识别是智能冰箱的核心技术之一,但冰箱中食品的种类繁多并且摆放较为随意,相互遮挡的现象比较严重,这给冰箱中的食品识别带来了诸多挑战。为了提高冰箱内食物的识别效率,以识别冰箱中的果蔬为切入点,提出了一种基于智能冰箱的数据采集、数据处理和果蔬识别的整体架构,以及一种在冰箱环境下的基于深度学习的数据融合的果蔬识别方法。使用这种方法有效提高了在冰箱环境下果蔬识别的准确率。通过对采集的大量数据进行实验,证明了该方法具有良好的性能和识别准确度,能有效解决冰箱环境下果蔬识别问题。
2019 Vol. 13 (1): 106-115 [摘要] ( 10 ) [HTML 1KB] [PDF 1892KB] ( 63 )
116 钱雪忠,王卫涛
多维空间可调整的近邻传播聚类算法
针对近邻传播算法不适合处理多重尺度和任意形状数据的问题,提出了一种基于多维空间可变换的MSAAP(multidimensional similarity adaptive affinity propagation)算法。首先,通过熵值法计算数据样本点的属性权重;然后,根据属性权重构造出一种新型计算相似性矩阵的方法;最后,根据属性权重的优先级将样本点的空间划分成若干个空间块,并计算空间块的吸引度和归属度之和,进而调整样本点的空间分布。通过13个不同形状的UCI数据集和3个人脸数据库进行对比实验,从准确率、算法时间、聚类个数3个维度去分析,最终实验结果证明所提出的MSAAP算法聚类效果更优。
2019 Vol. 13 (1): 116-127 [摘要] ( 15 ) [HTML 1KB] [PDF 3374KB] ( 61 )
128 王冰,彭强,陈健
基于块划分的空时域自适应差错掩盖算法
视频通信是多媒体通信的主要应用方向之一,它在人们信息交流中起着重要的作用,但是视频信息携带的信息量非常大,在传输之前必须要对视频信号进行压缩编码以降低码率,压缩后的码流对传输差错十分敏感,使得视频信息传输过程中面临不可避免的差错和损失。差错掩盖技术作为视频通信系统中抵抗差错的最后一道防线,起着不可或缺的重要作用。针对现有差错掩盖算法的不足,提出了将结构相似性(structural similarity index,SSIM)失真评价准则和边界匹配准则相结合寻找最佳替代块的匹配准则,并在此基础上,提出了一种基于宏块划分的空时域自适应差错掩盖算法。实验表明,利用该算法进行差错掩盖后的视频序列不仅具有更高的客观质量,而且掩盖后的视频视觉质量也更符合人眼的主观感受。对各算法的平均解码帧率的调查结果显示,在权衡掩盖效果和时间复杂度后,该算法优于其他对比算法。
2019 Vol. 13 (1): 128-137 [摘要] ( 16 ) [HTML 1KB] [PDF 2652KB] ( 61 )
138 张光荣,王宝亮,侯永宏
融合标签的实值条件受限波尔兹曼机推荐算法
针对推荐算法中数据的稀疏性难题,把用户标签融合至实值条件受限玻尔兹曼机(real-valued conditional restricted Boltzmann machine,R_CRBM)模型,利用R_CRBM强大的拟合任意离散分布的能力,预测出用户对未交互商品的评分缺失值。具体来说,首先提出显层单元为实值的R_CRBM模型,接着运用文本分类中的TF-IDF算法预测出用户对所应用过的标签的喜爱度,与标签基因数据相乘得到用户对商品的预测 评分,融合至用户历史评分数据中。R_CRBM条件层在原有评分/未评分{0,1}向量中,融入用户标签/未标签{0,1}向量。通过真实数据集进行对比分析,实验结果表明提出的方法在一定程度上提升了推荐的准确性。
2019 Vol. 13 (1): 138-146 [摘要] ( 10 ) [HTML 1KB] [PDF 1834KB] ( 61 )
理论与算法
147 管志斌,肖俊敏,季统凯,洪学海,谭光明,马岩
不同矩阵分解方法对海洋数据同化的影响
在海洋数据同化领域,集合最优插值方法中,矩阵求逆过程所使用的奇异值分解(singular value decomposition,SVD)十分耗时。对集合最优插值中逆矩阵的求逆过程进行优化,分别使用LU分解、Choleskey分解、QR分解来替代SVD分解。首先,通过LU分解(Choleskey分解或QR分解)得到相应的三角矩阵(或正交矩阵);然后,利用分解后的矩阵来实现相关逆矩阵的计算。由于LU分解、Choleskey分解、QR分解的算法复杂度都远小于SVD分解,因此改进后的同化程序能得到大幅度的性能提升。数值结果表明,所采用的三种矩阵分解方法相比于SVD分解,都能将集合最优插值的计算效率提升至少两倍以上。值得一提的是,在四种矩阵分解中Choleskey分解使得整个同化程序的性能达到了最优。
2019 Vol. 13 (1): 147-157 [摘要] ( 9 ) [HTML 1KB] [PDF 2293KB] ( 50 )
158 马忱,姜高霞,王文剑
面向函数型数据的动态互信息特征选择方法
函数型数据将观测到的数据作为一个整体,关注数据自身的内在结构而不只是数据的呈现形式,相较于传统的数据包含了更多的信息,因此对函数型数据的分析和研究具有重要的价值。在函数型数据分析中,特征选择也是一个需要解决的问题。提出了一种面向函数型数据的动态互信息(dynamic mutual information,DMI)特征选择方法,充分考虑数据的内在特征,运用互信息将特征进行排序和动态选择,不仅可以获得稳定的特征子集,而且充分考虑了样本在特征选择中的作用,较好地避免了信息的冗余。进一步提出了一种动态条件互信息(dynamic conditional mutual information,DCMI)特征选择方法,在动态特征选择的过程中,考虑到已选特征会对后续的特征选择产生影响,引入条件互信息,将已选特征对待选特征的影响进行量化表示,更恰当地描述特征与特征集合之间的关系。在UCR数据集上的实验结果表明,DMI方法和DCMI方法进行特征选择得到的特征子集规模小且分类精度高。
2019 Vol. 13 (1): 158-168 [摘要] ( 7 ) [HTML 1KB] [PDF 1834KB] ( 47 )
169 韩玮,孙永河
多粒度拓展语言层级群组DEMATEL改进方法
决策试行与评价实验室方法(decision making trial and evaluation laboratory,DEMATEL)作为一种面向复杂社会经济系统问题的因素分析算法,近年来受到国内外学者的广泛关注。为解决DEMATEL方法在分析复杂不确定社会经济系统时,由于专家知识背景不同而导致的群组专家选择多粒度评价标度进行偏好信息判断的问题,引入二元语义模型表达群组专家的偏好判断信息,提出一种基于拓展语言层级模型的多粒度群组DEMATEL改进方法。改进方法先对群组专家给出的不同粒度评价信息构造二元语义直接影响矩阵,再利用拓展语言层级模型进行归一化处理,并通过二元语义集合算子进行群组信息的集成,进而运用DEMATEL方法进行系统因素的因果关系分析与决策。最后,将改进方法应用于中国汽车零部件再制造的内部障碍因素分析,案例应用结果表明,所提方法在实践中是切实可行的。
2019 Vol. 13 (1): 169-180 [摘要] ( 11 ) [HTML 1KB] [PDF 1537KB] ( 43 )
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