- 丁冬;李正权;
目的:针对零知识证明协议纯软件部署存在的低时延、低功耗服务要求难以满足，以及硬件加速芯片协议适配性差和开发周期长的问题，提出了一种用于零知识证明的椭圆曲线点加计算流式计算架构。方法:实现了点加计算的硬件设计，对高位模运算设计了低时延、可扩展的硬件计算单元，在点加计算的各个计算阶段间规划数据流实现了流水设计，使用OpenCL与HLS,在基于FPGA的异构计算平台上，对不同规模的点乘、多标量乘法计算任务进行了软硬件协同加速。结果:在AMD Xilinx Alevo U50数据中心加速卡上，多标量乘法运算相比于AMD Ryzen 9 5900X(3.7 GHz)CPU单核及12核运行分别获得了41.5倍及3倍的加速比，硬件加速模块相比于纯软件方式获得了最高12.42倍的能效提升。结论:该计算架构有效提高了硬件资源利用率，降低了椭圆曲线运算时延以及功耗开销。
2024年02期 v.35;No.114 185-196页 [查看摘要][在线阅读][下载 3955K] - 朱凯;胡会平;张欣;杨文静;吴珂;
目的:随着城市建设水平和强度提高，带匝道的分岔隧道日趋增多。针对分岔隧道通风设计难题，亟待获取隧道分岔形式对分流局部通风阻力特性的影响规律。方法:通过搭建同步满足阻力和压力相似的1/13缩尺分岔隧道通风试验平台，构建分岔隧道三维CFD模型，探究了分岔隧道不同分岔形式气流的流动特征和局部阻力系数，并进一步分析了分流结构与减速车道等隧道分岔形式特征对局部阻力系数的影响。结果:表明主线与匝道局部阻力系数随分流比增大呈现先减小后增大的趋势，且在分流比为0.4时达到最小。平行分岔隧道相比定向分岔隧道，主线局部阻力系数差别不大，而匝道局部阻力系数存在较明显的差异，分流比较小时，平行分岔隧道匝道局部阻力更大，分流比较大时则相反。增设减速车道，分流比较小时会减小匝道局部阻力系数，但会增加主线局部阻力系数，分流比较大时则相反。结论:研究结果可为分岔隧道的通风设计提供参考。
2024年02期 v.35;No.114 197-202+221页 [查看摘要][在线阅读][下载 2476K] - 孙文凯;周芳;钱丽娟;
目的:明确微柱强化微通道流动沸腾换热性能。方法:采用多刀铣削-激光复合加工微柱阵列式微通道，基于高速相机搭建的可视化实验平台，捕捉流动沸腾过程中的流态变化和温度压力等表征参数。结果:不同流速下，与不添加微柱阵列的微通道比较，微柱阵列强化了微通道的换热性能，且不同形状微柱阵列的流态变化和换热性能不同。研究发现微柱阵列能够在一定程度上缓解微通道流动沸腾过程中的不稳定现象，压降波动值降低超过50%。结论:通道植入微柱阵列能够实现强化换热特性要求，并且有效缓解微通道流动不稳定现象，尤其是具有流线型的微柱阵列扰动能力最为显著。
2024年02期 v.35;No.114 203-211页 [查看摘要][在线阅读][下载 9237K] - 陈昱;包腾;郁国良;朱海斌;朱明敏;周浩淼;
目的:针对金属密闭壳体中的无线信号传输问题，设计了基于磁电型传感器的甚低频通信系统。方法:通过建立金属密闭环境的电磁穿透模型，研究了通信距离、金属壳厚度、激励频率和电导率等因素对于磁信号穿透性的影响，搭建了一个基于线圈发射和磁电传感器接收的甚低频通信系统，测试了金属密闭壳体中的磁信号传播行为以及甚低频通信系统在金属密闭环境中的数字信号通信能力。结果:在0.1 cm厚度的不锈钢金属密闭壳体内，磁信号的穿透行为与仿真结果相吻合，在30 cm的传输距离下可以传播最大400 b/s调制速率的ASK信号，有效信号传输的最大通信距离为40 cm。结论:所设计的甚低频磁电型通信系统可以在金属屏蔽环境下实现有效的数字信号传输，为进一步的工业场景应用提供了实验基础。
2024年02期 v.35;No.114 212-221页 [查看摘要][在线阅读][下载 6339K] - 张传强;周坤;崔小红;王斌锐;
目的:为了提升气动肌肉拮抗关节的控制精度。方法:提出了一种用于气动肌肉拮抗关节角度跟踪的T-S模糊模型预测控制方法。建立了拮抗关节的T-S模糊模型，并对模型进行了离散化处理；基于离散后的T-S模糊模型，设计了拮抗关节的模型预测控制器，通过特征值法验证了系统的稳定性。结果:仿真实验表明，T-S模糊模型预测控制器跟踪±15°和±10°的角度时，相对于传统模型预测控制，平均绝对误差分别降低了29.05%和44.11%。结论:设计的T-S模糊模型预测控制器提高了气动肌肉拮抗关节的控制精度。
2024年02期 v.35;No.114 222-232页 [查看摘要][在线阅读][下载 6017K] - 巢雨凯;陈亮;
目的:基于Zigbee网络的接收信号强度指示(received signal strength indicator, RSSI)测距算法和环境传感器，设计一种能够保障工业区内工人安全的工业安全监测系统。系统功能主要包括对误入违禁区域的工人进行即时的警告、火灾险情警报、工人身体状况监测以及云平台控制系统。方法:本系统通过多节点组合获取信道模型中的环境干扰参数，采用混合滤波算法和RSSI测距算法来获取工人位置，使用传感器监测工业区内的险情和工人身体状况，运用4G DTU模块完成云平台和系统之间的控制功能。结果:实现测距功能50 m内误差低于10%,可以满足系统危险距离警报的需求，对火灾和工人身体状况实现实时监测。结论:系统可准确地对发生的灾情和进入违禁区域的工人进行实时警告同时在云平台显示，可通过手机移动端查询系统的状态和控制系统，具有方便快捷的功能。
2024年02期 v.35;No.114 233-243页 [查看摘要][在线阅读][下载 3840K] - 黄乐富;
目的:进一步明晰计量学科专业在支撑现代化产业体系发展中的作用和发展路径。方法:在分析战略意义和必要性基础上，通过多学科视角、比较研究等方法，分析了我国计量学科专业建设的发展现状与困境，探讨了计量学科专业建设的路径与国际启示。结果:研究认为建设现代化产业体系需要计量科学技术支撑和人才支撑，其中学科专业目录支撑度不够是限制发展的关键，应从顶层设计层面加快计量学科专业建设布局。结论:要从加强急需学科专业目录增列，推进多学科交叉融合发展，创新学科专业建设模式等方面发力，以提升计量助力现代化产业体系的能力和发展水平。
2024年02期 v.35;No.114 244-250页 [查看摘要][在线阅读][下载 159K]
- 李祥宁;潘晨;何灵敏;
目的:针对当前领域泛化方法没有考虑到数据和标签之间潜在的因果机制，忽视特征间潜在的语义依赖关系的问题，提出了一种通过解耦因果不变表示(decoupling causal invariant representation, DCIR)实现的领域泛化方法。方法:首先利用矩对原数据进行因果干预，生成具有相同因果特征不同非因果特征的增强数据，模拟非因果特征的可变性。并且提出了解耦邻近因子分解算法(decoupling proximity factorization algorithm, DPFA),基于经验协方差矩阵，通过设置滑动窗口与削减值，获取干预前后的特征不变表示及特征之间潜在的语义依赖关系。结果:在Digits、PACS和CIFAR10-C 3种基准数据集上进行了广泛实验，提出的DCIR方法相较于现有的的基线模型，平均精度分别最高可达到13.6%、26.29%、18.9%的提升。结论:通过解耦因果不变表示实现的领域泛化方法能够有效提升模型的泛化性能。
2024年02期 v.35;No.114 297-308页 [查看摘要][在线阅读][下载 6251K] - 陈凯;叶海良;杨冰;曹飞龙;
目的:利用双支融合和结构采样，提取较充分的局部特征并保留不同尺度下的全局结构信息，使得在点云分类任务中获得高精度。方法:首先，提出双支融合模块，并用之提取不同角度的局部特征，再加入融合框架剔除重复的特征，突出显著特征，使得局部特征更具有辨别力。其次，设计了结构采样单元以关注不同尺度下的全局结构信息。该单元通过对每个采样点学习，以增强采样稳定性，并平滑结构信息，从而学习点云的全局结构信息。最后，利用包含局部-全局的特征进行分类，完成点云的分类任务。结果:在ModelNet40和ScanObjectNN基准数据集中分别获得93.6%和86.6%的分类精度。结论:基于双支融合与结构采样网络模型在点云分类任务中具有先进性。
2024年02期 v.35;No.114 309-317页 [查看摘要][在线阅读][下载 3212K] - 袁铭霞;黄杰;姚宁;谭凌波;徐楠轩;王乐;
目的:当前在市场监管实践中，对商标侵权行为的判定是基于取证证据，由执法人员根据相关法律进行人工判定，这样做存在周期长、人为主观判定不准确等问题。故研究商标侵权行为的数字化辅助判定以提高商标侵权案件的行政执法效率。方法:首先通过分析大量商标侵权案件，在粗糙集框架下，提取商标侵权案件违法行为所需的核心要素作为评价指标，给出指标的取值规则，并结合Pearl因果推理模型为指标赋权值。结果:在构建的评价指标体系和决策表的基础上，形成了商标侵权行为的数字化辅助判定方法，实现了从原始证据到商标侵权行为的直接识别。结论:通过应用实践案例证明，所构建的数字化辅助判定方法依据收集的证据能够快速给出判定结果供执法人员参考，且该方法模型易于计算机语言实现，便于数字化、智能化执法系统集成开发，将会促进市场监管效能提升。
2024年02期 v.35;No.114 318-325页 [查看摘要][在线阅读][下载 460K] - 赵平;周永霞;
目的:针对钢面缺陷检测中特征提取不足或丢失的问题进行改进，从而提升检测的准确性。方法:提出一种基于注意力机制的DA-YOLO缺陷检测算法。该算法以YOLOv8s为基础网络，在主干网络末端加入一种新的双重注意力机制，以增强特征提取能力，避免缺陷信息丢失过多。同时，为了精确定位缺陷，引入MPDIoU损失代替CIoU进行边界框优化。结果:DA-YOLO算法在NEU-DET钢面数据集上平均精度均值(mean average precision, mAP)为80.5%,比YOLOv8s增长了3.8%。结论:DA-YOLO算法实现了更好的检测效果，相比YOLOv8s更适合应用于钢面缺陷检测任务中。
2024年02期 v.35;No.114 326-332+348页 [查看摘要][在线阅读][下载 1559K] - 梁皖;柯海森;李孝禄;
目的:提出了一种基于改进YOLOv7的吸烟行为识别方法，以提高人工智能对吸烟行为识别X效率和准确率。方法:在YOLOv7算法的基础上，采用GhostNet网络结构替换其主干网络，减少了网络模型参数量和计算量。引入CBAM注意力机制来改善特征提取的效果。加入多尺度特征融合模块和改进损失函数以提高模型在复杂环境中的检测效果。结果:以吸烟数据集进行测试，结果表明，改进后的模型参数量和计算量分别下降了16.6%和37.4%,检测速度提升至103.4帧/s,精度提高了2.8%。结论:提出的轻量化网络模型可满足视频监控实时监测的要求，并可在低功耗的嵌入式设备上完成实时检测。
2024年02期 v.35;No.114 333-340+356页 [查看摘要][在线阅读][下载 2863K]