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Journal of Zhejiang University SCIENCE C
ISSN 1869-1951(Print), 1869-196x(Online), Monthly
2025 Vol.26 No.6 P.833-1016
Research Articles
MAL: multilevel active learning with BERT for Chinese textual affective structure analysis
Shufeng XIONG, Guipei ZHANG, Xiaobo FAN, Wenjie TIAN, Lei XI, Hebing LIU, Haiping SI
DOI: 10.1631/FITEE.2400242 Downloaded: 1640 Clicked: 959 Cited: 0 Commented: 0(p.833-846) <Full Text><PPT> 307
1Biochemistry Department, Faculty of Pharmacy, Cairo University, Cairo 11562, Egypt
2Pharmacology and Toxicology Department, Faculty of Pharmacy, Cairo University, Cairo 11562, Egypt
3Pharmacology and Biochemistry Department, Faculty of Pharmacy, The British University in Egypt, Cairo 11837, Egypt
摘要：干细胞因其独特的特性，在癫痫治疗中展现出广阔的应用前景。本研究探讨了内皮祖细胞（EPCs）在戊四氮（PTZ）诱导的大鼠癫痫模型中的作用，并分析了一组在脑神经调控网络和自噬通路中起着维持精细平衡作用的长链非编码RNAs（lncRNAs）。通过检测神经损伤标志物、神经营养因子和相关lncRNA基因的表达，评估了静脉注射EPCs对PTZ致痫大鼠的影响，并采用Y迷宫测试和旷场实验（OFT）对大鼠的行为进行评估。研究结果显示，EPCs能减轻癫痫发作相关的神经损伤，并逆转PTZ诱导的工作记忆和运动活动障碍，这可从Y迷宫和OFT测试中表现改善得到了印证。EPCs治疗逆转了lncRNAs Evf2、Pnky、Dlx1、APF、HOTAIR和FLJ11812的下调，同时促进了血管内皮生长因子（VEGF）的表达，其改善作用与丙戊酸相当。综上，EPCs可改善点燃型癫痫发作及其相关异常，该作用可能通过上调特定调控性lncRNAs介导。
关键词组：内皮祖细胞（EPC）；长非编码RNA（lncRNA）；戊四氮（PTZ）；神经损伤；癫痫发作
SPJEU: a self-sufficient plaintext-related JPEG image encryption scheme based on a unified key
Ming LI, Wenwen ZHOU, Mengdie WANG, Yushu ZHANG, Yong XIANG
DOI: 10.1631/FITEE.2400721 Downloaded: 1567 Clicked: 1086 Cited: 0 Commented: 0(p.847-861) <Full Text>
1河南师范大学计算机与信息工程学院，中国新乡市，453007
2河南省教育人工智能与个性化学习重点实验室，中国新乡市，453007
3安阳职业技术学院信息工程学院，中国安阳市，455099
4南京航空航天大学计算机科学与技术学院/软件学院，中国南京市，211106
5迪肯大学信息技术学院，澳大利亚墨尔本，3125
摘要：在最新的图像加密研究中，为了抵抗选择明文攻击，许多方案将密钥生成过程与明文相关联。然而，当大量图像需要加密时，会有大量与明文相关的附加数据需要传输，从而导致高传输成本、密钥存储空间高要求、密钥管理复杂等问题。因此，本文提出一种基于统一密钥自给自足的明文相关的JPEG图像加密方案（SPJEU）。根据统一密钥选择JPEG图像中的直流系数，使密钥与明文相关联。对选定的直流系数进行同态加密，在密文域通过特定的计算方法实现明文信息的解密。剩余的直流系数采用分组扩散加密，交流系数则按照游程进行分组和排列。大量实验表明，我们的方案不仅可以抵抗选择明文攻击，还避免了在通信信道中传输与明文相关的附加数据，并简化了密钥管理。该方案还能确保密文图像的安全性和格式兼容性，且加密后的文件增量非常小。
关键词组：图像加密；自给自足；关联明文；JPEG；同态加密
A subspace-based few-shot intrusion detection system for the Internet of Things
Zhihui LI, Congyuan XU, Kun DENG, Chunyuan LIU
DOI: 10.1631/FITEE.2400556 Downloaded: 1595 Clicked: 970 Cited: 0 Commented: 0(p.862-876) <Full Text><PPT> 368
1浙江理工大学信息科学与工程学院，中国杭州市，310027
2嘉兴大学信息科学与工程学院，中国嘉兴市，314000
摘要：基于深度学习的入侵检测系统依赖大量的训练样本才能达到令人满意的检测率。然而，在实际的物联网环境中，物联网设备种类多，攻击类型碎片化，导致训练样本数较小，这迫切需要研究者们开发小样本入侵检测系统。为此，本文提出基于子空间的小样本物联网入侵检测系统方法，来应对可学习样本不足的困境。该方法基于度量分类的思想来识别网络流量，对样本进行特征提取后，为每一个类别构造一个子空间，然后通过度量模块计算查询样本与子空间的距离，从而实现对恶意样本的检测。基于CICIoT2023数据集，构建了小样本物联网入侵检测数据集，并对所提方法进行评估。对于未知类别的检测，在5-way 1-shot（5类，每类仅1个标注样本）设置下检测准确率为93.52%，在5-way 5-shot设置下检测准确率为92.99%，在5-way 10-shot设置下检测准确率为93.65%。
关键词组：入侵检测系统；小样本学习；物联网；子空间
CUSMART: effective parallelization of string matching algorithms using GPGPU accelerators
Adnan OZSOY, Mengu NAZLI, Onur CANKUR, Cagri SAHIN
DOI: 10.1631/FITEE.2400091 Downloaded: 1841 Clicked: 1383 Cited: 0 Commented: 0(p.877-895) <Full Text><PPT> 383
1哈西德佩大学计算机工程系，土耳其安卡拉省，06800
2马里兰大学帕克分校计算机科学系，美国马里兰州，20742
3加齐大学计算机工程系，土耳其安卡拉省，06570
摘要：提出一种字符串匹配算法研究工具（SMART）库的并行版本，该版本在NVDIA的统一计算设备架构（CUDA）平台上实现，采用通用图形处理器（GPGPU）编程概念以提升性能及深入了解这些字符匹配算法的并行版本。利用CUDA应用程序编程接口（API）开发了CUDA增强的SMART（CUSMART）库，该库集成了64种字符串匹配算法的并行迭代。为确保全面且公正的比较，在各种场景下评估这些算法的性能，进而识别它们在特定应用场景中的优势和劣势。探索并建立了优化技术，以评估它们对算法性能的影响。该研究的结果通过算法的可扩展性突出了GPGPU计算在字符串匹配应用中的潜力，表明性能有显著提高。此外，确定了不同场景下表现最佳和最差的算法。
关键词组：字符串匹配；并行编程；图形处理器（GPU）编程；通用图形处理器（GPGPU）；英伟达（NVDIA）；统一计算设备架构（CUDA）；字符串匹配算法研究工具（SMART）
Ignatius IWAN, Bernardo Nugroho YAHYA, Seok-Lyong LEE
DOI: 10.1631/FITEE.2400797 Downloaded: 503 Clicked: 598 Cited: 0 Commented: 0(p.896-911) <Full Text>
韩国外国语大学工业与管理工程系，韩国龙仁市，17035
摘要：随着隐私问题日益凸显，目前亟需一种通信安全的方法，用于在用户活动数据上训练人体活动识别模型。联邦学习作为一种备受关注的技术，可以在保护数据隐私的同时促进服务器与客户端之间的模型训练。然而，传统联邦学习方法通常假设各客户端数据是相互独立且同分布的，这在实际场景中却并不成立。现实场景中的人类活动具有差异性，导致相同行为在不同客户端执行时会产生系统性偏差。这导致了本地模型目标偏离全局模型目标，进而阻碍整体收敛。为此，本文基于对比学习及自适应变量控制，提出一种名为FedCoad的联邦模型来处理人体活动识别中的客户端偏差。模型对比学习将全局模型和本地模型之间的表征差距最小化，有助于全局模型的收敛。在本地模型更新期间，自适应控制变量会根据模型权重和控制变量更新的变化速率对本地模型更新进行惩罚。我们的实验结果表明，FedCoad在人体活动识别基准数据集上的表现优于现有最先进的联邦学习算法。
关键词组：联邦学习；人体活动识别；对比学习；深度学习
Prototype-guided cross-task knowledge distillation
Deng LI, Peng LI, Aming WU, Yahong HAN
DOI: 10.1631/FITEE.2400383 Downloaded: 2720 Clicked: 1056 Cited: 0 Commented: 0(p.912-929) <Full Text><PPT> 443
1天津大学智能与计算学部，中国天津市，300350
2嵩山实验室，中国郑州市，450000
3西安电子科技大学电子工程学院，中国西安市，710401
摘要：近年来，大规模预训练模型在各种任务中展现了其优势。然而，受繁重的计算和巨大的存储需求限制，大规模预训练模型难以部署于真实场景中。现有主流的知识蒸馏方法要求教师模型和学生模型共享相同的标签空间，这限制了预训练模型在真实场景的应用。为缓解不同标签空间的限制，本文提出一种原型引导的跨任务知识蒸馏（ProC-KD）方法，旨在将教师网络的本质物体表征知识迁移到各种下游任务场景中。首先，为更好地学习跨任务场景中的泛化知识，提出一个原型学习模块，从教师网络中学习物体的不变本质表示。其次，对于多样的下游任务，提出一个任务自适应特征增强模块，通过习得的泛化原型表示增强学生网络特征，并指导学生网络的学习以提高其泛化能力。在不同视觉任务上的实验验证了所提方法在跨任务知识蒸馏场景中的有效性。
关键词组：知识蒸馏；跨任务；原型学习
SRIS-Net: a robust image steganography algorithm based on feature score maps
Ai XIAO, Zhi LI, Guomei WANG, Long ZHENG, Haoyuan SUN
DOI: 10.1631/FITEE.2400069 Downloaded: 3194 Clicked: 2282 Cited: 0 Commented: 0(p.930-945) <Full Text><PPT> 433
1北京大学第三医院药学部， 中国北京市， 100191
2中日友好医院药学部， 中国北京市， 100029
3国家卫生健康委员会肾脏移植质量控制中心， 中国人民解放军总医院第八医学中心， 中国北京市， 100000
4四川大学华西第二医院药学部， 中国成都市， 610041
5苏州大学第一附属医院药学部， 中国苏州市， 215006
6北京大学第三医院检验科， 中国北京市， 100191
7中山大学第一附属医院药学部， 中国广州市， 510080
8西安交通大学第一附属医院药学部， 中国西安市， 710061
9南京鼓楼医院药学部， 中国南京市， 210008
10北京大学第三医院泌尿外科， 中国北京市， 100191
11安徽省立医院药学部， 中国合肥市， 230001
12中国人民解放军北部战区总医院泌尿外科， 中国沈阳市， 110003
13福建医科大学附属协和医院药学部， 中国福州市， 350001
14四川大学华西医院泌尿外科， 中国成都市， 610041
15浙江大学医学院第一附属医院药学部， 中国杭州市， 310003
16中山大学第一附属医院器官移植中心， 中国广州市， 510080
17浙江大学医学院第一附属医院肾脏病中心， 中国杭州市， 310003
18首都医科大学附属北京朝阳医院泌尿外科， 中国北京市， 100020
19海军军医大学第一附属医院药学部， 中国上海市， 200433
20四川大学华西医院药剂科， 中国成都市， 610041
21西安交通大学第一附属医院肾脏移植科， 中国西安市， 710061
22中南大学湘雅二医院药剂科， 中国长沙市， 410011
23中国人民解放军总医院第八医学中心药剂科， 中国北京市， 100000
24昆明医科大学第一附属医院临床药学科， 中国昆明市， 650032
25中国医科大学附属盛京医院药学部 ，中国沈阳市， 110004
26中国人民解放军北部战区总医院药学部， 中国沈阳市， 110003
27郑州大学第一附属医院药学部， 中国郑州市， 450052
28天津市第一中心医院药学部， 中国天津市， 300192
29华中科技大学同济医学院附属协和医院药学部， 中国武汉市， 430022
摘要：霉酚酸（mycophenolic acid，MPA）类药物是实体器官移植维持期治疗中常用的免疫抑制剂，具有重要的临床意义。由于在体内代谢存在显著的个体间及个体内差异，开展治疗药物监测（therapeutic drug monitoring，TDM）有助于MPA的个体化合理应用，充分发挥其免疫抑制效应。然而，目前国内外实体器官移植的权威指南尚未提供MPA TDM的相关循证建议。本研究旨在基于循证方法制定MPA TDM指南，为临床合理应用MPA类药物提供指导。通过采用美国国家医学院（IOM）最新指南定义，并基于世界卫生组织（WHO）指南制定基本原则和方法，本研究制定指南计划书并在国际实践指南注册平台进行注册（注册号为IPGRP-2020CN099）。经德尔菲法确定指南纳入的临床问题及结局指标，开展系统评价制定指南临床问题的循证证据，结合GRADE证据质量评价、专家意见及患者意愿与价值观，由外审专家评审后，最终形成指南推荐意见。MPA TDM循证指南共形成4个部分16条推荐意见，涉及目标人群、监测指标、检测方法、剂量方案及浓度影响因素。指南进一步明确了MPA TDM高危人群定义、MPA采样时间、监测指标曲线下面积（AUC）与谷浓度（C0）比较、目标浓度范围、监测频率及检测方法比较。此外，指南还基于不同制剂比较、初始剂量方案确定、特殊人群个体化方案调整、体重因素、基因多态性及药物相互作用等方面，对MPA类药物的合理应用提供了循证建议。开展MPA TDM时，建议结合患者个体化特征进行综合评估，并根据患者的药物暴露和临床反应进行剂量调整。基于最新循证证据、专家经验及患者意愿制定的MPA TDM指南，为实体器官移植受者接受MPA类药物治疗提供了更为全面和详细的指导，有助于推动MPA TDM在临床实践中的规范化和标准化，从而提高移植受者的治疗效果和安全性。
关键词组：循证指南；霉酚酸（MPA）类药物；治疗药物监测（TDM）；GRADE；实体器官移植
Yu GUAN, Xiaoyu JIANG, Yanpeng ZHENG, Zhaolin JIANG
DOI: 10.1631/FITEE.2400613 Downloaded: 1461 Clicked: 873 Cited: 0 Commented: 0(p.946-958) <Full Text><PPT> 353
1临沂大学信息科学与工程学院，中国临沂市，276000
2临沂大学自动化与电气工程学院，中国临沂市，276000
2临沂大学数学与统计学院，中国临沂市，276000
摘要：近年来，电阻网络的探索和应用范围显著扩大，求解电阻网络两点间的等效电阻一直是一个重要课题。本文重点优化了具有2r边界条件的m×n蛛网电阻网络的两点电阻计算公式。为提高两点间等效电阻的计算效率，利用切比雪夫多项式的最优逼近特性，结合双曲函数对公式进行优化，并简化推导过程。讨论了几种特殊情况下的等效电阻公式，并比较了优化前后等效电阻公式的计算效率。最后，通过势公式进行路径规划的创新尝试，提出一种基于蛛网势函数的启发式算法，用于机器人在有障碍物的蛛网环境中的路径规划。
关键词组：电阻网络；等效电阻；势函数；切比雪夫多项式；路径规划
A dynamic K-nearest neighbor method based on strong access point credibility for indoor positioning
Yuting YANG, Tao ZHANG, Wu HUANGz
DOI: 10.1631/FITEE.2400366 Downloaded: 511 Clicked: 628 Cited: 0 Commented: 0(p.959-977) <Full Text><PPT> 324
1成都泰盟软件有限公司研究院，中国成都市，610100
2四川大学计算机学院，中国成都市，610044
摘要：高精度室内定位为病患监护、设备调度管理、实验室安全等服务提供了宝贵信息支撑。传统室内定位技术--指纹室内定位--通常采用K近邻（KNN）算法，通过接收信号强度（RSS）确定最近的K个参考点进行位置预测。然而，RSS易受环境干扰，导致选择的参考点并非用户物理空间上的最近邻。此外，使用固定的K值并非最佳策略。本文提出一种基于强接入点可信度的动态K近邻法室内定位方法（SAPC-DKNN）。该方法利用RSS路径损耗先验知识，通过RSS波动范围量化不同接入点的重要性。整合强接入点范围内接入点集的相似性，并根据强接入点的可信度为RSS制定加权距离度量。此外，引入基于邻域密度的动态K值算法（ND-DKA），自动优化每个测试点的K值。在3个数据集上的实验表明，与最先进KNN方法相比，该方法平均定位误差显著降低15.41%～64.74%。
关键词组：接收信号强度（RSS）路径损耗；指纹室内定位；动态近邻
An efficient multi-Bernoulli filter for tracking multiple maritime dim targets
Liwei SHI, Yunfei GUO, Wenxiong CUI, Yanbo XUE, Yun CHEN
DOI: 10.1631/FITEE.2400449 Downloaded: 1721 Clicked: 1471 Cited: 0 Commented: 0(p.978-990) <Full Text>
杭州电子科技大学自动化学院，中国杭州市，310018
摘要：序贯蒙特卡罗多伯努利检测前跟踪（SMC-MB-TBD）方法广泛应用于海上弱目标的跟踪问题。由于粒子贫化和速度不确定性，该方法存在跟踪精度低和跟踪损失的问题。为解决这一问题，本文提出一种新的位置缩放和速度校正多伯努利滤波器（PSVC-MB）。首先，采用粒子位置缩放代替SMC-MB-TBD方法中的重采样，解决了粒子多样性不足的问题。其次，当目标稳定跟踪时，从多帧信息中提取目标速度并将其用于重新估计。由粒子位置附近所有位置的加权平均计算得到伪点测量值，并通过伪点测量值对粒子速度进行连续修正。仿真结果验证了该方法在不同低信杂比条件下的有效性。
关键词组：海面弱目标；检测前跟踪；多伯努利
Qingquan LIU, Lihu CHEN, Songting LI, Yiran XIANG, Baokang ZHAO
DOI: 10.1631/FITEE.2400033 Downloaded: 1943 Clicked: 1662 Cited: 0 Commented: 0(p.991-1001) <Full Text><PPT> 1438
1国防科技大学空天科学学院，中国长沙市，410073
2国防科技大学计算机学院，中国长沙市，410073
摘要：为满足海量终端用户的接入需求，天基物联网需要足够的频率资源用于分配。然而，目前可用的频率资源几乎已经分配完毕。而已分配的频率资源却存在频谱利用率低的问题。为在频谱资源受限的条件下实现更多用户入网，本文提出一种基于多普勒频率偏移预补偿的频率保护间隔调整方法，以提高频谱资源的利用率。通过计算卫星与信号发射终端之间的相对运动，结合报文长度和传输速率，确定多普勒频率偏移的最佳预补偿值，减小频率保护间隔。仿真结果表明，该预补偿方法可将用户访接入量增大90-400倍。合理地选择报文拆分次数和传输速率进行多普勒频率偏移预补偿计算，用户接入量还可额外增加45%或更多。本文提出的调整频率保护间隔的方法提高了频谱利用率，为解决频率受限条件下海量用户接入的难题提供了解决方案。
关键词组：保护间隔；频谱利用率；多普勒频率偏移预补偿；海量用户接入
One-dimensional reconfigurable three-stage Doherty power amplifier with load mismatch resilience
Yi ZHANG, Ruibin GAO, Shuang LIU, Yujie HAN, Meng REN, Hanhui LIN, Jingzhou PANG
DOI: 10.1631/FITEE.2400913 Downloaded: 941 Clicked: 678 Cited: 0 Commented: 0(p.1002-1016) <Full Text><PPT> 963
重庆大学微电子与通信工程学院，中国重庆市，400044
摘要：本文对三阶Doherty功率放大器（DPA）在负载失配条件下的抗失配能力进行了全面的理论分析。此外，提出一种新型可重构三阶DPA架构，旨在通过使用极其简单的电路和一维控制方法来增强对负载失配的耐受性。为了验证所提架构和控制方法的有效性，设计并制作了一个采用商用氮化镓有源器件的DPA原型，其工作频率为2 GHz。在匹配的50 Ω负载下，制作的三阶DPA实现了9.5 dB的高效率范围，回退漏极效率超过51%。通过所提出的一维控制方法，该DPA在2:1电压驻波比下，在360°相位范围内，回退效率达到47.0%～55.1%，功率波动小于2 dB。当使用8 dB峰均功率比的20 MHz长期演进信号驱动时，DPA在负载失配条件下，无需数字预失真，即可实现46.2%～53.9%的平均效率，且邻信道功率比优于−21 dBc。
关键词组：Doherty功率放大器；负载失配；一维控制；可重构；三阶