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Journal of Zhejiang University SCIENCE C

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

2018 Vol.19 No.7 P.815-946

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Research Articles

Synergistic fibroblast optimization: a novel nature-inspired computing algorithm

T T Dhivyaprabha, P Subashini, M Krishnaveni

DOI: 10.1631/FITEE.1601553 Downloaded: 3037 Clicked: 10862 Cited: 0 Commented: 0(p.815-833) <Full Text><PPT> 2116

Chinese summary   <41>  协同纤维母细胞优化

概要：作为计算智能技术的一个分支，进化算法是一种由生物学概念启发而来的基于种群的随机优化通用算法。通过生物启发式计算，可实现源于自然进化的优化方法和源于集体行为的适应方法。尽管元启发算法的灵感来源各不相同，它们的目标都是在特定问题中寻找最优解（最大或最小）。提出一种新的协同纤维母细胞优化（synergistic fibroblast optimization, SFO）算法并对其评估。该算法模拟了成纤维细胞生物在皮肤伤口愈合过程中的行为。采用基准套件的各种特性，在多种复杂情形下验证了SFO算法的鲁棒性、可靠性、普适性和可理解性，得到了令人鼓舞的结果。结果表明，凭借纤维母细胞的协作和自适应行为，SFO智能地找到了多个不同特征的最优解，从而提高了非线性复杂问题中优化策略的有效性。

关键词组：协同纤维母细胞优化；适应性分析；收敛；基准套件；僧侣问题数据集

Development and application of a neural network based coating weight control system for a hot-dip galvanizing line

Zai-sheng Pan, Xuan-hao Zhou, Peng Chen

DOI: 10.1631/FITEE.1601397 Downloaded: 3202 Clicked: 8773 Cited: 0 Commented: 0(p.834-846) <Full Text><PPT> 1780

Chinese summary   <42>  基于神经网络的热镀锌层厚控制系统的研究与应用

概要：钢铁生产企业中热镀锌生产线是一个典型的订单驱动离散制造过程。该系统呈现许多复杂动态特性，包括大时变系统时滞、强非线性和不可测的扰动项。这些因素增大了在线镀层厚度控制系统的设计难度。提出一种新的基于神经网络的控制方法，并成功应用在华菱涟钢集团的热镀锌生产线。实际生产运行结果表明，镀层厚度的波动性以及产品规格切换时的过渡时间显著减小，验证了该方法的有效性。

关键词组：神经网络；热镀锌线；镀层厚度控制

Enhancing security of NVM-based main memory with dynamic Feistel network mapping

Fang-ting Huang, Dan Feng, Wen Xia, Wen Zhou, Yu-cheng Zhang, Min Fu, Chun-tao Jiang, Yu-kun Zhou

DOI: 10.1631/FITEE.1601652 Downloaded: 3295 Clicked: 8398 Cited: 0 Commented: 0(p.847-863) <Full Text><PPT> 2256

Chinese summary   <35>  基于Feistel动态网络映射的非易失存储内存安全增强方法

概要：作为构建未来主存系统的替代方案，新兴的非易失性存储器NVM（non-volatile memory）技术可用高能效和低开销方式提高内存容量。然而，非易失存储器有限的耐久性导致其面临安全威胁：若恶意攻击者持续对一小部分物理行进行写操作，整个系统会很快失效。为解决该问题，提出几个磨损均衡方案，以安全感知的方式将写负载均匀分布到整个内存空间。提出一种基于重映射时间差异信息泄露的时间探测攻击RTA（remapping timing attack）。分析和实验结果表明，RTA可攻击3种最新磨损均衡方案（例如，基于区域的start-gap、安全刷新和多路磨损均衡），使它们在很短时间内失效（例如，几天甚至几分钟）。为抵抗该攻击，提出一种新的磨损均衡方案，即基于安全区域的start-gap（security RBSG）。该方案采用动态Feistel网络的两级策略，利用可调节安全保障增强简单的start-gap。理论分析和评估结果表明，提出的安全RBSG方案不仅可以抵抗传统攻击，也可以很好地抵抗RTA。

关键词组：非易失存储（NVM）；耐久性；磨损均衡；时间攻击

An effective fault prediction model developed using an extreme learning machine with various kernel methods

Lov Kumar, Anand Tirkey, Santanu-Ku. Rath

DOI: 10.1631/FITEE.1601501 Downloaded: 3459 Clicked: 8660 Cited: 0 Commented: 0(p.864-888) <Full Text><PPT> 1723

Chinese summary   <35>  一种有效的基于不同核函数的极限学习机故障预测模型

概要：在软件开发生命周期的设计阶段，系统分析员常利用软件故障预测模型识别易产生故障的模块。故障预测模型通过软件度量指标预测缺陷模块。基于不同核函数的极限学习机，结合20类度量指标，建立一种故障预测模型。使用软件测试成本与效率的建议框架评估模型的效率，并对30个面向对象软件系统案例进行研究。实验结果表明，根据故障识别效率（低：47.28%；中：39.24%；高：25.72%），提出的故障预测模型适用于故障占比低于特定阈值的项目。为剔除不相关指标，并筛选适用于故障预测的最佳源代码指标集，考虑了9种不同的特征选择方法。

关键词组：CK度量；成本分析；极限学习机；特征选择方法；面向对象软件

Distributed sparse bundle adjustment algorithm based on three-dimensional point partition and asynchronous communication

Xiao-long Shen, Yong Dou, Steven Mills, David M Eyers, Huan Feng, Zhiyi Huang

DOI: 10.1631/FITEE.1800173 Downloaded: 4658 Clicked: 7590 Cited: 0 Commented: 0(p.889-904) <Full Text><PPT> 1695

Chinese summary   <36>  一种基于3D点划分和异步通信的分布式稀疏捆绑调整算法

概要：稀疏捆绑调整（sparse bundle adjustment，SBA）是三维重建的关键步骤，但其速度慢且内存需求高。提出一种基于三维点的分布式SBA算法，以提高SBA速度和可扩展性。该算法利用异步约简通信机制（A-DSBA），将数据通信与方程组求解重叠。与同步DSBA（S-DSBA）相比，A-DSBA运行时间缩短46%。对几个三维重建数据集的实验结果表明，在8个节点上运行的分布式算法比独立并行SBA快5倍。此外，该算法在串行SBA（在单个节点上运行）上的加速比达到41。

关键词组：稀疏捆绑调整；并行；分布式稀疏捆绑调整；3D重建；异步

An algorithm for trajectory prediction of flight plan based on relative motion between positions

Yi Lin, Jian-wei Zhang, Hong Liu

DOI: 10.1631/FITEE.1700224 Downloaded: 5490 Clicked: 8836 Cited: 0 Commented: 0(p.905-916) <Full Text><PPT> 2314

Chinese summary   <37>  基于飞行相对运动的航班计划轨迹预测算法

概要：传统航班轨迹预测算法精度低，稳定性差。通过挖掘历史飞行轨迹，提出一种新的基于相邻位置相对运动的航班计划轨迹预测算法。引入概率统计模型，并基于三维速度矢量，对航班运行过程中的随机特征进行建模。在飞机性能参数限制下，基于隐马尔科夫模型对航班运动趋势建模，包含速度（匀速、匀加速、匀减速），航向（左转、右转、直行），和俯仰（上升、下降、平飞）。采用高斯混合模型描述每种运动趋势下飞行参数的条件概率分布，并基于历史雷达数据优化该模型的相关参数。在预测阶段，该模型在贝叶斯框架下预测航班飞行的速度矢量序列，并基于运动学模型计算每个雷达更新周期的航班轨迹。为提高预测结果的准确性，采用均匀插值算法，以一秒为间隔校正预测的航班位置，最终形成完整的航班计划轨迹。基于真实采集数据的仿真结果表明，该算法不仅能准确预测航班航路关键点的时间和高度，还能以较高精度预测航班在飞行过程中的完整轨迹。相对于已有轨迹预测算法，提出的算法有更高预测精度和更好稳定性。

关键词组：速度矢量；隐马尔科夫模型；高斯混合模型；机器学习；航班轨迹预测；相邻位置相对运动

Structural total least squares algorithm for locating multiple disjoint sources based on AOA/TOA/FOA in the presence of system error

Xin Chen , Ding Wang , Rui-Rui Liu , Jie-Xin Yin , Ying Wu

DOI: 10.1631/FITEE.1700735 Downloaded: 3122 Clicked: 8332 Cited: 0 Commented: 0(p.919-936) <Full Text><PPT> 2062

Chinese summary   <37>  系统误差条件下基于AOA/TOA/FOA的多目标结构总体最小二乘算法

概要：单站无源定位系统避免了多个观测站之间复杂的时间同步和信息交换，在电子战中越来越重要。基于单个运动站定位系统，考虑到来自不同目标的观测具有相同的观测站位置及速度误差，提出一种具有高定位精度和数值稳定性的定位方法。根据到达角（AOA）、到达时间（TOA）和到达频率（FOA）等观测量，推导出相应的伪线性方程。在此基础上，提出一种结构总体最小二乘（STLS）优化模型，并利用逆迭代算法获得固定目标的位置。推导了所提算法的定位性能，并通过一阶误差分析证明了STLS算法的理论性能和约束总体最小二乘算法的理论性能一致，两者都能够达到克拉美罗界精度。仿真结果表明了理论推导的正确性和所提算法的优越性。

关键词组：单站；结构总体最小二乘；逆迭代；到达角（AOA）；到达时间（TOA）；到达频率（FOA）；多源

Design and implementation of a platform for configuring clinical dynamic safety checklist applications

Shan Nan, Xu-dong Lu, Pieter VAN Gorp, Hendrikus H. M. Korsten, Richard Vdovjak, Uzay Kaymak, Hui-long Duan

DOI: 10.1631/FITEE.1700623 Downloaded: 2470 Clicked: 7443 Cited: 0 Commented: 0(p.937-946) <Full Text><PPT> 1724

Chinese summary   <37>  一种临床动态安全清单系统配置平台的设计与实现

概要：近年来的研究日益表明，清单可显著改善病人安全。为促使清单在临床实践中有效使用，医学界和信息学界都建议把清单部署成动态清单系统，实现与临床信息系统的集成，动态适配病人上下文信息。然而，由于系统与特定内容的紧密耦合，开发这样的系统非常困难。提出一种临床安全清单系统动态配置平台，整合平台内部基础设施构建动态安全清单系统，避免用户为每个应用重复开发安全清单系统。分析现有清单系统功能和实施中的经验教训，定义了该平台的设计指标。然后整合基于规则的临床决策支持技术和工作流管理技术，设计了一套技术方案。基于该技术方案，设计开发了一套动态清单配置平台，并基于多个临床案例对其不断完善。通过应用该平台，开发了针对9个典型医疗流程的242个动态清单。结果表明，使用本文提出的方法实现临床动态安全清单系统的配置，具有可行性和通用性。

关键词组：清单；工作流；临床决策支持；过程管理；病人安全

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