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Polishing & Checking

Journal of Zhejiang University SCIENCE C

ISSN 1869-1951(Print), 1869-196x(Online), Monthly

2018 Vol.19 No.2 P.151-308

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Research Articles

On the role of optimization algorithms in ownership-preserving data mining

Muhammad Kamran, Ehsan Ullah Munir

DOI: 10.1631/FITEE.1601479 Downloaded: 2229 Clicked: 7365 Cited: 0 Commented: 0(p.151-164) <Full Text><PPT> 1593

Chinese summary   <37>  优化算法在所有权保留数据挖掘中的应用

概要：从敏感数据中提取知识往往需要协同工作。统计数据库根据这些敏感数据生成，并由各利益相关方共享。在此情况下，共享数据的所有权保护变得尤为重要。水印技术正逐渐成为一种推行数字数据格式所有权的有效工具，但该技术也可能导致数据失真。因此，从具有水印的数据中提取的知识可能不准确。数据失真程度由可用性约束条件来控制，这反过来又限制了可用于添加水印的带宽。尽管大带宽能保证鲁棒性，但可能降低数据质量。该问题可以通过在可用性约束条件下优化可用带宽来解决。如今，优化技术--尤其是生物启发式技术--已成为解决该类问题的首选。本文分析了多种优化方案及其可行性，用于优化添加水印的最大可用带宽，并期望达到以下两个目标：（1）保持数据中存储的知识不变；（2）在可用性约束条件下使可用带宽最大化，以取得最佳鲁棒性。第一个目标利用一个可用性约束模型实现，该模型能确保知识不会因嵌入水印而受到损害。第二个目标通过找到满足第一个目标的可用性约束条件下最大带宽实现。采用不同指标对多种优化方案性能进行了评估。

关键词组：信息安全；优化技术；数字版权；水印技术

Chaotic digital cryptosystem using serial peripheral interface protocol and its dsPIC implementation

Rodrigo Méndez-Ramírez, Adrian Arellano-Delgado, César Cruz-Hernández, Fausto Abundiz-Pérez, Rigoberto Martínez-Clark

DOI: 10.1631/FITEE.1601346 Downloaded: 3401 Clicked: 8380 Cited: 0 Commented: 0(p.165-179) <Full Text><PPT> 1679

Chinese summary   <31>  使用串行外设接口协议的混沌数字加密系统及其dsPIC实现

概要：当前数字通信的大规模使用需要嵌入式系统（embedded system，ES）和协议级数据加密来实现安全连接。串行外设接口（serial peripheral interface，SPI）协议被ES和集成电路制造商广泛应用于有线和无线通信等领域。提出一种应用于SPI通信协议的混沌加密和解密算法的设计及其实验实现。混沌加密算法及对应解密算法的设计基于混沌Hénon映射和两种模糊和排列方法（结合DNA序列）。考虑到对称密钥，SPI协议采用16位配置作为同步发射机和接收机。使用两个低成本dsPIC微控制器作为ES，设计结果得到实验验证。基于其数字信号处理属性，SPI数模转换器被用于处理、获取和重构机密消息。最后，统计检验证明了加密的安全性。该算法数字处理能力得到dsPIC微控制器验证。

关键词组：混沌系统；统计测试；嵌入式系统；dsPIC微控制器；串行外设接口（SPI）协议

Bifurcation-based fractional-order PIλDμ controller design approach for nonlinear chaotic systems

Karima Rabah, Samir Ladaci, Mohamed Lashab

DOI: 10.1631/FITEE.1601543 Downloaded: 2542 Clicked: 7896 Cited: 0 Commented: 0(p.180-191) <Full Text><PPT> 1827

Chinese summary   <31>  用于非线性混沌系统的基于分岔分数阶PID控制器设计方法

概要：提出一个新的鲁棒分数阶比例-积分-微分（FOPID）控制器，以其中一个不稳定的固定点来稳定一个扰动非线性混沌系统。基于使用分岔图的比例-积分-微分行为，分析非线性混沌系统的稳定性。提取控制器参数的初始集，其后续可通过二次准则优化。积分和微分分数阶也被二次准则识别。在两个非线性系统（陈氏多涡卷混沌系统和Genesio-Tesi混沌系统）中应用数值模拟，结果表明分数阶比例-积分-微分控制器在稳定非稳定固定点过程中，甚至在随机扰动情况下，能够提供最好的闭环系统性能。

关键词组：分数阶系统；分岔图；分数PID控制器；陈氏多涡卷混沌系统；Genesio-Tesi混沌系统

Versionized process based on non-volatile random-access memory for fine-grained fault tolerance

Wen-zhe Zhang, Kai Lu, Xiao-ping Wang

DOI: 10.1631/FITEE.1601477 Downloaded: 2922 Clicked: 7338 Cited: 0 Commented: 0(p.192-205) <Full Text><PPT> 1707

Chinese summary   <33>  基于非易失存储器的版本化进程细粒度容错

概要：新型非易失存储器（NVRAM）提供的字节粒度持久且非易失新特性，将有力支持新型容错技术的设计。提出一个基于NVRAM的新型容错进程模型--版本化进程（versionized process，VerP）。该进程模型通过在传统软硬件之间引入一个软件中间层，将软硬件解耦合，在NVRAM上重新组织进程所有数据，从而支持进程在NVRAM的天然容错。进一步，赋予进程中每个数据一个版本号，通过更新版本号实现进程非易失数据的一致性更新。与传统检查点机制相比，VerP可高效支持细粒度容错。

关键词组：非易失存储器；字节粒度持久；版本化进程；版本号

CWLP: coordinated warp scheduling and locality-protected cache allocation on GPUs

Yang Zhang, Zuo-cheng Xing, Cang Liu, Chuan Tang

DOI: 10.1631/FITEE.1700059 Downloaded: 2321 Clicked: 6841 Cited: 0 Commented: 0(p.206-220) <Full Text><PPT> 1675

Chinese summary   <30>  CWLP：一种在GPU中协同的线程束调度和局部性保护的高速缓存分配策略

概要：随着我们正在接近百亿亿次超级计算机的时代，一个拥有强大运算能力和低能耗的均衡的计算机系统变得越来越重要。GPUs是在最近投入运营的超级计算机中被广泛使用的加速器。它采用大规模多块程来隐藏长访存延迟，同时它拥有高能效。相对于其强大的运算能力，GPUs的每个流多核处理器只有几兆的片上资源。面向吞吐率的执行模型与它的高速缓存层次结构设计不匹配，使得GPUs缓存表现出较差的运行效率。由于片上存储器的严重缺少，受较差的缓存性能影响，GPU的计算能力急剧下降，限制了系统性能和能效。提出一种协同的线程束调度和局部性保护的缓存分配策略（CWLP），以充分利用数据局部性和隐藏延迟。首先，设计了一种基于指令PC的局部性保护方法（LPC）以提升GPU性能。使用一个基于PC的收集器收集每个高速缓存块的重用信息。在获取缓存块的动态重用信息后，采用一个智能缓存分配单元（PCAU），它结合了重用信息和LRU（最近最少使用）替换策略，以找到拥有最少局部性的缓存块并将其逐出。此外，局部性信息被线程束调度器用来实现一个智能的重排序策略，用以获取局部性和隐藏延迟。实验结果表明，CWLP能够提供高达19.8%的性能加速比和超过基准策略平均8.8%的性能提升。

关键词组：局部性GPU；cache分配；线程束调度

A new feature selection method for handling redundant information in text classification

You-wei Wang, Li-zhou Feng

DOI: 10.1631/FITEE.1601761 Downloaded: 2739 Clicked: 7076 Cited: 0 Commented: 0(p.221-234) <Full Text><PPT> 1660

Chinese summary   <35>  一种用于文本分类的去冗余特征选择新方法

概要：特征选择是文本分类领域一种重要降维方法。针对传统特征选择方法所选特征集常包含冗余信息的问题，提出一种能够有效去除冗余信息的特征选择新方法。首先，为衡量两个词之间的关系，引入基于词频的相关性和相对冗余词集的概念；接着，选择一种最优特征选择方法并用其获得一个临时特征子集；最后，为提高算法执行效率，结合预设阈值去除临时特征子集中的冗余特征，并将结果存储在链表结构中。实验以支持向量机和朴素贝叶斯作为分类器，并以WebKB、20-Newsgroups和Reuters-21578作为测试数据集。实验结果表明，该方法分类精度高于传统特征选择方法；相对于基于互信息的方法而言，该方法能够在保证分类精度的同时，有效提高运行效率。

关键词组：特征选择；降维；文本分类；冗余特征；支持向量机；朴素贝叶斯；互信息

A knowledge push technology based on applicable probability matching and multidimensional context driving

Shu-you Zhang, Ye Gu, Xiao-jian Liu, Jian-rong Tan

DOI: 10.1631/FITEE.1700763 Downloaded: 2094 Clicked: 6223 Cited: 0 Commented: 0(p.235-245) <Full Text><PPT> 1765

Chinese summary   <31>  基于适用概率匹配与多维情境驱动的设计知识推送技术

概要：为了提高产品智能设计过程中设计知识的使用效率和质量，有必要向设计人员主动推送设计知识。知识推送主要包括知识匹配和匹配结果的合理推送两个方面。针对现有知识匹配通常缺乏智能性和匹配结果推送缺少个性化的问题，提出基于适用概率匹配和多维情境驱动的设计知识推送技术。构建包括设计知识表示向量、设计案例特征向量和映射布尔矩阵等的训练样本集，通过贝叶斯理论计算设计知识适用与不适用于设计内容的概率，即二者之间的匹配度，得到推送知识集。构建等级化设计内容模型对推送知识集进行过滤，通过设计知识、设计上下文、设计内容和设计人员等多维情境驱动，实现个性化的设计知识推送。在数控机床智能设计平台中的知识推送应用，证明了该技术的可行性和正确性。

关键词组：产品设计；知识推送；适用概率匹配；多维情境；个性化

Bio-inspired heuristics hybrid with interior-point method for active noise control systems without identification of secondary path

Muhammad Asif Zahoor Raja, Muhammad Saeed Aslam, Naveed Ishtiaq Chaudhary, Wasim Ullah Khan

DOI: 10.1631/FITEE.1601028 Downloaded: 2484 Clicked: 8225 Cited: 0 Commented: 0(p.246-259) <Full Text><PPT> 1676

Chinese summary   <30>  无次要路径主动噪声控制系统的生物启发式与内点混合法

概要：开发了一种主动噪声控制（active noise control，ANC）系统的混合计算框架，运用基于遗传算法（genetic algorithm，GA）和内点法（interior-point method，IPM）的进化计算技术，集成得到GA-IPM方法。标准ANC系统通常采用滤波扩展最小均方算法优化线性有限脉冲响应滤波器的系数，但易陷入局部极小值（localminima，LM）。本文提出的GA-IPM计算方法有效解决了上述问题。该法不易出现LM问题，且无需识别方案中ANC系统的次级路径。采用正弦、随机和复杂随机噪声干扰下的耳机ANC模型，对该方法在几种线性和非线性主级和次级路径状况下的表现进行评估。大量独立运行算法的统计分析结果验证了该方案的准确性和收敛性。

关键词组：主动噪声控制（ANC）；过滤扩展最小均方（FXLMS）；模拟计算；遗传算法；内点法

Words alignment based on association rules for cross-domain sentiment classification

Xi-bin Jia, Ya Jin, Ning Li, Xing Su, Barry Cardiff, Bir Bhanu

DOI: 10.1631/FITEE.1601679 Downloaded: 2226 Clicked: 6702 Cited: 0 Commented: 0(p.260-272) <Full Text><PPT> 1513

Chinese summary   <28>  基于关联规则进行词对齐的跨领域情感分类算法

概要：文本情感分类被应用于企业用户管理系统，通过自动对诸如评论、博客等带有情感倾向性文字进行分析，帮助商家更好地了解用户对商品或者服务的态度。然而，评论和博客等内容常源于不同应用领域，为每个领域训练一个能准确预测情感倾向的分类器非常困难。主要原因是，在不同领域，人们通常会用不同特征词表达相同情感，并且难以找到一个直接的映射函数，以建立不同领域特征词间的映射关系，从而消除领域间差异。因此，将某个领域训练好的分类器直接应用到另一个领域时，会因为领域间差异使得分类器准确率急速下降。本文提出一个新的基于关联规则进行特征词对齐的跨领域情感分类算法，该算法通过在同一领域中挖掘具有强关联关系的领域共享词和领域专有词词对，建立直接映射关系，并以领域共享词为桥梁，在不同领域的特征专有词之间建立间接映射关系，从而在一定程度上消除了源领域和目标领域之间的差异，有效提升了跨领域情感分类准确率。在亚马逊数据库上的实验结果证明该算法提高了跨领域情感分类性能。

关键词组：情感分类；跨领域；关联规则

Influence of motor cable on common-mode currents in an inverter-fed motor drive system

Peng-kang Xie, Jia-zheng Lu, Guo-zhu Chen, Heng-lin Chen

DOI: 10.1631/FITEE.1601518 Downloaded: 3396 Clicked: 6622 Cited: 0 Commented: 0(p.273-284) <Full Text><PPT> 1477

Chinese summary   <30>  变频电机驱动系统中电缆对共模电流影响研究

概要：由电缆连接的感应电动机驱动系统广泛应用于工业应用领域。然而，功率器件的高频开关在操作过程中会产生共模电压，从而导致电机驱动系统中出现严重的共模电流。在驱动系统中通过电缆和电机的共模电流可以引起周围电子设备的电磁干扰，缩短感应电动机的寿命。因此，有必要对电机驱动系统中的共模电流进行分析。本文建立了无屏蔽和屏蔽电缆的高频模型，考虑了电缆的频率相关效应和互感效应。采用有限元法提取电力电缆参数，并进行验证。介绍了异步电动机和逆变器的高频模型，得到电机和逆变器端子上的共模电流，分析了电缆长度和电缆类型对共模电流的影响。实验结果与模型预测的共模电流有较好一致性。

关键词组：共模电流；电缆模型；电机驱动系统；参数提取

Thermal energy harvesting circuit with maximum power point tracking control for self-powered sensor node applications

Eun-Jung Yoon, Jong-Tae Park, Chong-Gun Yu

DOI: 10.1631/FITEE.1601181 Downloaded: 3572 Clicked: 8288 Cited: 0 Commented: 0(p.285-296) <Full Text><PPT> 1710

Chinese summary   <28>  为自供能传感器节点供电的最大功率点跟踪控制热能收集电路

概要：提出一种简便的具有最大功率点跟踪（maximum power point tracking，MPPT）控制功能的热能收集电路，为自供能微型传感器节点供电。由于热电发生器（thermo electric generator，TEG）的输出电压足够高，可直接驱动负载应用，故该电路免去了复杂的启动电路和直流-直流（DC-DC）升压转换器。为克服TEG设备和负载应用之间的功率失配，该电路在激活/休眠模式下工作。该热能收集电路基于0.35μm互补式金属氧化物半导体（CMOS）工艺研制。实验结果证明该电路能正常工作，展示了MPPT方案性能。该电路实现了95.5％的峰值功效和高于99％的MPPT精度。

关键词组：热电能；能量收集；最大功率点跟踪（MPPT）控制；自供电系统；传感器节点

New method to determine optimum impedance of fault current limiters for symmetrical and/or asymmetrical faults in power systems

Mahmoud Modaresi, Hamid Lesani

DOI: 10.1631/FITEE.1601689 Downloaded: 1987 Clicked: 6150 Cited: 0 Commented: 0(p.297-307) <Full Text>

Chinese summary   <29>  电力系统中对称和/或不对称故障的限流器阻抗优化新方法

概要：为给电力网络设计者选择故障限流器（fault currentl imiters，FCLs）的阻抗类型和阻值，提出一种基于其在网络中的位置计算最佳FCL阻值的新方法。由于阻抗的复杂性，需同时考虑FCL阻抗实部和虚部的代价。FCL阻抗优化的目标函数，是以最小化代价最大限度减少故障电流。虽然最佳FCL阻抗值的计算受其在网络中位置的影响，但选取FCL位置的方法并非本文重点。该FCL阻抗优化方法可用于任何具有对称和/或不对称故障的网络。以一个14总线IEEE网络为例解释该过程。该网络采用的最优FCL阻抗是同时考虑FCL阻抗实部和虚部的大范围代价计算得到的。

关键词组：故障限流器（FCL）；FCL阻抗；短路电流；故障电流；电力系统

Erratum

Erratum: Erratum to: ONFS: a hierarchical hybrid file system based on memory, SSD, and HDD for high performance computers

Xin Liu, Yu-tong Lu, Jie Yu, Peng-fei Wang, Jie-ting Wu, Ying Lu

DOI: 10.1631/FITEE.17e0626 Downloaded: 1885 Clicked: 5585 Cited: 0 Commented: 0(p.308-308) <Full Text>

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