基于GPU平台的有效字典压缩与解压缩技术

压缩技术被广泛应用于数据存储和传输中,然而由于其内在的串行特性,大多数已有的基于字典的压缩与解压缩算法被设计在CPU上串行执行。为了探究使用图形处理器（graphic processing unit,GPU）对压缩与解压缩过程潜在性能的提升,结合合并内存访问与并行组装的技术,基于CUDA（compute unified device archi-tecture）平台研究了两种并行压缩与解压缩方法：基于字典的无状态压缩和基于字典的LZW压缩。实验结果表明,与传统的单核实现比较,所提方法能够显著改善已有的基于字典的串行压缩与解压缩算法的性能。     

智能嵌入式系统结构与软件关键技术专题序言

作为数字与物理、信息与应用交叉融合的重要基石,嵌入式系统技术在近十年以来已被广泛应用在社会生产、生活、国防等诸多领域,并快速推动了这些领域的数字化、网络化和智能化发展.在人工智能、云计算、物联网、大数据等新兴技术不断发展和交叉应用的万物智联大计算背景下,信息物理深度融合、多维智能能力支撑、应用形态日益多元等新特征对嵌入...     

不确定环境下智能大厦空调系统调度策略评估

近年来,智能大厦的概念在国内外受到了高度的关注.相比于传统的建筑,智能大厦更加节能、舒适、易维护,已成为未来建筑的发展趋势.作为智能大厦空调通风系统的关键部分,空调系统及其调度策略决定了大厦整体的节能效果以及大厦中用户的舒适度.然而由于智能大厦所处的环境具有许多不确定因素,这极大增加了空调系统调度策略设计与评估的复杂程度.因此如何设计与评估不确定环境下空调系统的调度策略成为了智能大厦设计者面临的一大挑战.已有的方法主要针对智能大厦空调系统进行能耗与性能等方面的分析,但尚未有方法针对调度策略本身进行分析与评估.提出了一种基于价格时间自动机的调度策略评估框架,支持对不确定环境下的智能大厦进行精确建模与定量评估.该框架使用UPPAAL-SMC作为属性查询引擎对模型进行随机模拟运行,根据模拟结果对不同调度策略下大厦的能耗及用户的舒适度进行定量分析.实验结果表明,该方法能有效地帮助设计者进行策略的制定和选取.     

利用特征融合和整体多样性提升单模型鲁棒性

使用深度神经网络处理物联网设备的急剧增加产生的海量图像数据是大势所趋,但由于深度神经网络对于对抗样本的脆弱性,它容易受到攻击而危及物联网的安全.所以,如何提高模型的鲁棒性,就成了一个非常重要的课题.通常情况下,组合模型的防御表现要优于单模型防御方法,但物联网设备有限的计算能力使得组合模型难以应用.为此,提出一种在单模型上实现组合模型防御效果的模型改造及训练方法:在基础模型上添加额外的分支;使用特征金字塔对分支进行特征融合;引入整体多样性计算辅助训练.通过在MNIST和CIFAR-10这两个图像分类领域最常用的数据集上的实验表明,该方法能够显著提高模型的鲁棒性.在FGSM等4种基于梯度的攻击下的分类正确率有5倍以上的提高,在JSMA,C&W以及EAD攻击下的分类正确率可达到原模型的10倍.同时,不干扰模型对干净样本的分类精度,也可与对抗训练方法联合使用获得更好的防御效果.     

区域控制器的安全需求建模与自动验证

轨道交通区域控制器是我国轨道交通信号系统选型的主流制式——基于通信的列车控制系统的核心子系统,其突出的安全性使得安全需求的形式化验证成为一个非常重要的问题.但是区域控制器自身的复杂性以及领域知识的繁杂难以掌握,使得形式化方法很难应用到安全需求的验证中去.针对这些问题,提出一种安全需求的自动验证方法,使用半形式化的问题框架方法来建模和分解安全需求,根据需求模型自动生成安全需求的验证模型和验证性质,在此基础上自动生成验证模型的Scade语言实现,并通过DesignVerifier验证器对需求进行组合验证.最后,使用某个实际案例区域控制器的一个子问题CAL_EOA进行了研究,实验结果证明了该方法的可行性与有效性.它能够自动地将安全需求模型进行组合验证,改善了验证的效率.     

一种动态消减时间自动机可达性搜索空间的方法

时间自动机的可达性分析算法通常采用对符号状态的枚举来遍历其状态空间。符号状态由位置与时间区域组成,时间区域用形如x-y≤（〈）n的原子公式的合取式来表示。在对时间自动机进行可达性分析的过程中,分析算法将生成大量的符号状态,往往导致对计算机内存的需求超出了可行的范围。本文给出了一个消减符号状态个数的方法。该方法通过对符号状态间的依赖关系进行分析,在不影响分析结果的前提下消去某些时间区域的原子公式,从而扩展符号状态。扩展后的符号状态包含有更加多的其它的状态,通过删除掉那些被包含的符号状态可以减少算法存储的状态个数,节省存储空间。本文最后给出了相关的案例分析,结果表明这个算法有效地减少了某些时间自动机可达性分析过程中所需的存储空间。     

基于通信的列车控制系统可信构造：形式化方法综述

基于通信的列车控制系统（communication based train control system,简称CBTC）已经成为世界范围内建造轨道交通信号系统的标准制式.CBTC采用更加灵活和精确的列车控制,并提供连续的安全列车间隔保证和超速防护,在很大程度上提高了轨道交通运输的效率和安全性.尽管CBTC能够精确地实施实时控制,但由于CBTC涉及计算、通信与控制这3个方面的实时协同,系统设计与实现异常复杂.由设计缺陷而导致严重的灾难、事故和损失屡见不鲜.作为一个典型的安全攸关系统,如何保证CBTC的可信构造已成为领域研发人员关注的焦点与面临的最大挑战.鉴于在软硬件领域的成功经验,形式化方法目前已被公认为是保障CBTC可信性的一种有效方案.围绕CBTC的可信构造,从其生命周期的3个重要阶段,即系统需求分析、设计建模与底层实现入手,针对CBTC在可信方面的典型特征,梳理分析了CBTC系统在可信构造方面面临的挑战、国内外研究现状和发展趋势,全面介绍了形式化方法在CBTC可信构造中扮演的角色.     

面向优先车辆感知的交通灯优化控制方法

智慧交通灯控制能够有效地改善道路交通的秩序和效率.在城市交通网络中,具有紧急任务的特殊车辆对于通行效率的要求更高.目前已有的智慧交通灯控制算法通常对路网中的所有车辆一视同仁,没有考虑到特殊车辆的优先性;而传统的控制特殊车辆优先通行的方法基本上都是采用信号抢占的方式,对普通车辆的通行干扰过大.为此,提出一种面向优先车辆感...     

泛在嵌入式智能系统专题前言

目前,世界范围的科技革命和产业变革正在孕育兴起,一些重要科学问题和关键核心技术正在呈现革命性的突破先兆.同时,"万物智联"时代正在加速到来,IOT/CPS、AIOT等蓬勃发展,以泛在感知、泛在互联、泛在智能为特征的各类智慧系统,以嵌入式系统为基础,与大数据、区块链、云计算呈现融合发展趋势.随着人工智能技术和嵌入式AI芯...