基于重连机制的复杂网络鲁棒性分析

随着电力系统、交通系统、通信系统等基础设施网络的广泛使用,提高复杂网络的鲁棒性具有重要意义.重连机制是一种高效且简洁的方法,常用于提高网络的鲁棒性.基于0阶零模型的重连机制通过对边的随机删除和创建操作来提高网络的鲁棒性,其尽管保持了网络的边数,但会引起节点的度值发生变化,如基于香农熵的重连算法;基于1阶零模型的重连机制通过随机选择两条边进行换边操作来提高网络的鲁棒性,其尽管保持了网络的度分布,但随机选边难以准确找到合适的节点,增加了算法的时间成本,如基于最大连通分支的重连算法.因此,为了保持网络的度分布且快速提高网络的鲁棒性,提出了一种基于1阶零模型的快速重连算法(Fast Rewiring Mechanism based on 1-order Null Model,FRM).FRM算法通过比较每条边的两个端点度值的差异为边加权,根据边的权重优先选择权重较大的两条边,并创建度值相似节点之间的连边来提高网络的鲁棒性.在3个真实网络数据上与4种代表性重连算法相比,对比实验结果表明,FRM算法在度中心性、介数中心性和Page-Rank中心性攻击下最大连通分支中的节点比例s(Q)、基于最大连通分支的鲁棒性指标R和基于香农熵的鲁棒性指标I(G)的表现都更好.     

基于节点加权和边加权的重分形研究

目前对于网络重分形的研究,在网络权重性质方面主要是原始网络、节点加权网络、边加权网络,每一个都是单独进行研究,论文主要对同时包含节点权重和边权重的网络进行分析,研究网络广义分形维数的变化情况。首先对已有的沙箱算法进行改进,并利用分形布朗运动时间序列进行改进算法的验证,然后利用改进的沙箱算法对由分形布朗运动时间序列生成的同时包含节点权重和边权重的可视复杂网络进行计算,接着同时单独改变边权重和节点权重,进一步研究广义分形维数随边权重和节点权重改变的变化情况。结果表明改进沙箱算法在保持了传统沙箱算法计算精度的前提下,大大地提高了计算的速度。对于同时单独改变节点权重和边权重,对复杂网络的广义分形维数的影响是截然不同的,节点权重的变化基本不影响网络广义分形维数的变化,而边权重则大大的影响且不同权重指数下的影响情况各不相同。     

基于目标优先级的区域铁路网目标规划模型建立及分析

从区域铁路网假设规模的层面出发,对铁路客货运输量、经济发展水平、铁路网规模三者间的关联性进行了深入研究,构建得到了预测区域铁路网建设规模的规划模型。把问题分成二个不同阶段再对其实施求解,第一阶段是通过分析区域社会经济发展情况来确定铁路客货运输量,第二阶段是按照之前得到的客货运输量来计算区域铁路网的建设规模。铁路网运输能力跟运输量之间的适配结果可知,对长江中下游地区的铁路网进行趋稳里程规模进行测试可以获得有效解。结合此地区经济地位以及这一地区建成的铁路网规模与国内总铁路网的占比结果,同时根据此区域经济未来发展趋势,证明该预测结果是合理的。     

CRYSTAL-KYBER硬件设计优化空间探索

公钥密码学对全球数字信息系统的安全起着至关重要的作用。然而,随着量子计算机研究的发展和Shor算法等的出现,公钥密码学的安全性受到了潜在的极大的威胁。因此,能够抵抗量子计算机攻击的密码算法开始受到密码学界的关注,美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology,NIST)发起了后量子密码(Post-quantum cryptography,PQC)算法标准全球征集竞赛。在参选的算法中,基于格的算法在安全性、公钥私钥尺寸和运算速度中达到了较好的权衡,因此是最有潜力的后量子加密算法体制。而CRYSTALS-KYBER作为基于格的密钥封装算法(Key encapsulation mechanism,KEM),通过了该全球征集竞赛的三轮遴选。对于后量子密码算法,算法的硬件实现效率是一个重要评价指标。因此,本文使用高层次综合工具(High-level synthesis,HLS),针对CRYSTALS-KYBER的三个主模块(密钥生成,密钥封装和密钥解封装),在不同参数集下探索了硬件设计的实现和优化空间。作为一种快速便捷的电路设计方法,HLS可以用来对不同算法的硬件实现进行高效和便捷的探索。本文利用该工具,对CRYSTALS-KYBER的软件代码进行了分析,并尝试不同的组合策略来优化HLS硬件实现结果,并最终获得了最优化的电路结构。同时,本文编写了tcl-perl协同脚本,以自动化地搜索最优优化策略,获得最优电路结构。实验结果表明,适度优化循环和时序约束可以大大提高HLS综合得到的KYBER电路性能。与已有的软件实现相比,本文具有明显的性能优势。与HLS实现工作相比,本文对Kyber-512的优化使得封装算法的性能提高了75%,解封装算法的性能提高了55.1%。与基准数据相比,密钥生成算法的性能提高了44.2%。对于CRYSTALS-KYBER的另外两个参数集(Kyber-768和Kyber-1024),本文也获得了类似的优化效果。     

长江经济带农业水资源利用效率时空差异分析

长江经济带水资源总量充沛,但人均水资源量以及单位面积耕地占有量处于较低水平;农业用水量超过供水总量的50%,而农业水资源利用效率低。研究长江经济带农业水资源利用效率对保护长江具有重要的现实意义。基于Malmquist-Panel Data两阶段模型,对长江经济带农业水资源利用效率的时空差异特征及其影响因素进行了分析研究。分析结果表明:经济发展水平、第一产业固定资产投资额、水资源禀赋、节水农业发展水平、"长江经济带"国家战略的实施、区域变量以及部分时间变量等对农业水资源利用效率具有显著的正向影响,而种植结构即粮食播种面积占比则有着显著的负向影响;长江经济带农业水资源利用效率时空差异特征明显。因此,对于长江经济带,应因地制宜、合理规划农作物种植结构;同时,加强地区间的技术交流与合作,实现长江经济带整体发展与各区域特色发展协同共进。     

NH3·H2O对桂林地区红黏土工程特性的影响试验研究

为研究氮肥污染对桂林红黏土物理力学性质的影响,使用氨水(NH₃·H₂O)溶液对具有代表性的桂林雁山红黏土进行浸泡,考虑氨水质量分数(0,4.5%,9.0%,13.5%,18.0%)和养护时间(1,7,14 d)双因子因素,通过室内试验,分析氨水污染对桂林雁山红黏土物理力学性质的影响规律。试验结果表明:随着氨水质量分数及养护时间的增加,桂林雁山红黏土的质量、含水率、相对密度和液塑限均增大,压缩模量减小,土体压缩性增强;碱-土作用是引起红黏土物理力学性质发生变化的主要原因,其相互作用导致红黏土颗粒间的胶结物被溶解后又重新生成絮状物,使其原本稳定的结构状态发生改变。     

利用废旧胶粉改善红黏土工程性质试验研究

随着废旧轮胎的日益剧增,回收利用率较低带来了严重的环保问题。利用废旧轮胎胶粉对红黏土进行改良,形成混合土。通过标准轻型击实试验、等效击实试验、直剪试验以及渗透试验,研究了不同胶粉掺量(0%,3%,8%,15%,25%)和不同含水量对混合土的击实特性、抗剪强度特性以及渗透性的影响。研究结果表明:①混合土的最大干密度比原状红黏土低,且胶粉的掺量越大,最大干密度越小;②胶粉掺量增大,标准击实试验的最优含水率增大,等效击实试验的最优含水率有减小趋势;③胶粉掺量不超过15%时,随着胶粉掺量增大,混合土的抗剪强度增大,内摩擦角增大,且出现应变硬化现象:④标准击实下,胶粉掺量为8%时,混合土的渗透速率变化不明显;但胶粉掺量增加到15%时,混合土的渗透速率显著提高,提升幅度达到97.3%。研究成果可为贵州地区今后废旧胶粉的循环利用和胶粉改良红黏土的工程运用提供参考。     

Successive cancellation multibit-flipping decoding algorithm for polar codes

The investigation of the probability of error bits in a codeword shows that single-bit errors and 2-bit errors are main reasons that influence the decoding performance of polar codes with a short or moderate blocklength. Based on the statistical analysis of the error bits, a successive cancellation(SC) multibit-flipping decoding algorithm is proposed. Compared with the SC single-bit-flipping decoding, the proposed scheme can obtain better performance gains for polar codes with a short blocklength. Compared with the SC list decoding by exploring multiple paths simultaneously, the proposed scheme has a lower space complexity. Moreover, the decoding complexity of the proposed decoding algorithm decreases as the signal to noise ratio(SNR) increases. Simulation shows that for polar codes with a short or moderate blocklength, the performance of the proposed decoder can approach that of the SC list decoding with lower decoding complexity in high SNR regions.     

高均匀性长波红外远心照明系统设计

基于数字微镜器件(DMD)的红外景象模拟器可在室内环境下模拟真实景物及其环境的红外辐射,实现对红外成像系统性能的准确测试与评估。照明系统作为红外景象模拟器的重要组成部分,为其提供红外辐射能。为使光束均匀照射在DMD器件表面,通过分析研究黑体特性及朗伯定律,确定采用像方远心光路作为照明系统的结构形式。以拉氏不变量为依据研究确定的照明系统特性参数,能够实现与投影系统完美衔接。根据设计参数完成对照明系统初始结构的计算,利用ZEMAX进行调制、优化,并完成像质评价。设计结果表明,以此方式设计的照明系统均匀性高、球差小,可进一步提高模拟仿真效果。     

Analysis of the impact of coal mining on the ecological environment of the nature reserve

With the gradual attention of the state to the protection of natural ecological environment, the planning and layout of the nature reserve will overlap with some coal mine areas. In order to strengthen the construction of ecological civilization, it is necessary to study the impact of mining on the ecological environment of the nature reserve. Through the methods of GIS and RS, and evaluation o f ecological protection index system, the differences and impacts of ecological environment changes before and after the planning of the nature reserve are analyzed. The results show that since 2002, the effect of water collection and artificial soil and water conservation measures on improving the ecological environment of vegetation are obvious, the dominant species of vegetation type in the overlapping area of coal mine and nature reserve have changed from grass vegetation to shrub vegetation, inwhich the area of arbor forest land has increased significantly, the veetationcoverage in the overlapping area has also increased considerably . The intensity of soil erosion has decreased year by year after mining the coal resources. Postharvest hydraulic erosion intensity is mainly below mild, and the area of artificial soil and water conservation has increased significantly. T he negative impact of the ground subsidence caused by coal mining on the ecological environment is less than the positive effect brought by artificial soil and waterconservation measures, and it is generally developing in a more stable direction. The ecological protection status index increased fr om 32. 98 to 45.94, and the change degree of ecological protection status in nature reserves is 12.9 ≥10. T he ecological protection status of the nature reserve improved significantly. On the basis of ecological environment protection and restoration measures in the nature reserve, coal mines need to further study the comprehensive impact of human activitieson the ecological environment of the nature reserve.