检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机学报 2025年

作者：包世龙许倩倩杨智勇华聪韩博宇操晓春黄庆明中国科学院大学计算机科学与技术学院中国科学院计算技术研究所智能信息处理重点实验室中山大学网络空间安全学院

鉴于ROC曲线下面积 (Area Under the ROC Curve，简称AUC) 对数据分布的不敏感特性，面向AUC的对抗训练(AdAUC) 近来已成为机器学习领域中抵御长尾分布下对抗攻击的有效范式之一。当前主流方法大多遵循基于平方替代损失的AUC对抗训练... 详细信息

鉴于ROC曲线下面积 (Area Under the ROC Curve，简称AUC) 对数据分布的不敏感特性，面向AUC的对抗训练(AdAUC) 近来已成为机器学习领域中抵御长尾分布下对抗攻击的有效范式之一。当前主流方法大多遵循基于平方替代损失的AUC对抗训练框架，并将成对比较形式的AUC对抗损失重构为一个逐样本的随机鞍点优化问题，克服端到端的计算瓶颈。然而，面向复杂的实际应用场景，基于平方损失设计的AUC对抗训练框架恐难以适应多样的下游任务需求。此外，与传统对抗训练范式类似，面向AUC的对抗训练方法在提高模型对抗鲁棒性的同时，也会降低模型在正常样本上的AUC性能，而目前鲜有针对该问题的有效解决方案。鉴于此，本文对如何构建一般化的高效AUC对抗机器学习范式展开系统研究。首先，提出了一种基于标准化分数扰动的通用AUC对抗训练框架 (NSAdAUC)，在相对温和的条件下，该框架可通过直接扰动模型对样本的预测得分实现对AUC指标的攻击，且不依赖于特定的AUC替代损失。在此基础上，本文进一步指出鲁棒AUC误差可分解为标准AUC误差和边界AUC误差两项之和，并据此设计了一种基于排序感知对抗正则化的AUC对抗训练框架 (RARAdAUC)，同时兼顾模型的标准AUC和鲁棒AUC性能。为验证所提框架的有效性，在5个长尾基准数据集上进行了大量实验，结果表明所提NSAdAUC 和RARAdAUC 框架在多种对抗攻击下的鲁棒性均优于现有方法，可在平均意义上分别产生0.94% 、5.52%的标准AUC和5.69%、5.41%的鲁棒AUC性能提升。

关键词： AUC优化对抗训练对抗鲁棒性长尾学习机器学习

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基于紧耦合加速器的高性能Java压缩系统

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高技术通讯 2024年第4期34卷 386-395页

作者：王雪李文青张婷婷张福新王剑敖琪处理器芯片全国重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100049 龙芯中科技术有限公司北京100190

Java无损压缩应用广泛,尽管软件算法在不断改进,但仍然存在压缩速度慢、耗时严重等问题。本文使用领域前沿的紧耦合框架集成压缩加速器的处理器平台,设计了一个高性能Java压缩系统,在Java虚拟机(JVM)内部实现了对紧耦合无损压缩加速器... 详细信息

Java无损压缩应用广泛,尽管软件算法在不断改进,但仍然存在压缩速度慢、耗时严重等问题。本文使用领域前沿的紧耦合框架集成压缩加速器的处理器平台,设计了一个高性能Java压缩系统,在Java虚拟机(JVM)内部实现了对紧耦合无损压缩加速器的封装,并为其提供了轻量级运行时环境。本系统可以有效减少通信开销、避免数据拷贝问题,具有易编程、快速压缩的特点,充分发挥加速器给Java压缩带来的性能优势。实验结果表明,此系统大幅提升了Java压缩性能,压缩速度达到主流Java Gzip软件压缩的63倍,最高可达247倍,且在大数据集下性能提升更显著。

关键词： Java压缩无损压缩紧耦合加速器 Java虚拟机(JVM)

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基于姿态特征融合的短道速滑运动员多目标追踪

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计算机辅助设计与图形学学报 2023年第8期35卷 1279-1288页

作者：李宗民王一璠刘玉杰李华中国石油大学(华东)计算机科学与技术学院青岛266580 中国石油大学胜利学院东营257061 中国科学院计算技术研究所智能信息处理重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

短道速滑运动员滑行过程中存在尺度变化大、频繁遮挡、运动模糊以及外观相似等复杂情况,使得多目标追踪过程面临更为严峻的挑战.为此,构建一个短道速滑场景下由37段短道速滑运动员比赛视频片段组成多目标追踪数据集SSSMOT,并基于姿态信... 详细信息

短道速滑运动员滑行过程中存在尺度变化大、频繁遮挡、运动模糊以及外观相似等复杂情况,使得多目标追踪过程面临更为严峻的挑战.为此,构建一个短道速滑场景下由37段短道速滑运动员比赛视频片段组成多目标追踪数据集SSSMOT,并基于姿态信息提出一种多目标追踪方法.首先从锚框、损失函数和非极大值抑制3个方面优化YOLOv5检测模型,提高检测准确度;然后设计特征提取网络P-RNet,依据姿态信息的指引针对性地提取特征,提高特征鲁棒性;最后使用姿态关键点改进数据关联匹配方法,在一定程度上缓解因运动员外观相似导致匹配错误的问题.在SSSMOT和SKMOT数据集上与其他方法的实验结果表明,所提方法针对多目标追踪的准确度达到96.43%;并通过其他评价指标和消融性实验,证明了该方法的有效性和优越性.

关键词：多目标追踪短道速滑运动员人体姿态

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国产SW26010-Pro处理器上3级BLAS函数众核并行优化

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软件学报 2024年第3期35卷 1569-1584页

作者：胡怡陈道琨杨超马文静刘芳芳宋超博孙强史俊达中国科学院软件研究所并行软件与计算科学实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 北京大学数学科学学院北京100871 国家并行计算机工程技术研究中心北京100190

BLAS(basic linear algebra subprograms)是最基本、最重要的底层数学库之一.在一个标准的BLAS库中,BLAS 3级函数涵盖的矩阵-矩阵运算尤为重要,在许多大规模科学与工程计算应用中被广泛调用.另外,BLAS 3级属于计算密集型函数,对充分发... 详细信息

BLAS(basic linear algebra subprograms)是最基本、最重要的底层数学库之一.在一个标准的BLAS库中,BLAS 3级函数涵盖的矩阵-矩阵运算尤为重要,在许多大规模科学与工程计算应用中被广泛调用.另外,BLAS 3级属于计算密集型函数,对充分发挥处理器的计算性能有至关重要的作用.针对国产SW26010-Pro处理器研究BLAS 3级函数的众核并行优化技术.具体而言,根据SW26010-Pro的存储层次结构,设计多级分块算法,挖掘矩阵运算的并行性.在此基础上,基于远程内存访问(remote memory access,RMA)机制设计数据共享策略,提高从核间的数据传输效率.进一步地,采用三缓冲、参数调优等方法对算法进行全面优化,隐藏直接内存访问(direct memory access,DMA)访存开销和RMA通信开销.此外,利用SW26010-Pro的两条硬件流水线和若干向量化计算/访存指令,还对BLAS 3级函数的矩阵-矩阵乘法、矩阵方程组求解、矩阵转置操作等若干运算进行手工汇编优化,提高了函数的浮点计算效率.实验结果显示,所提出的并行优化技术在SW26010-Pro处理器上为BLAS 3级函数带来了明显的性能提升,单核组BLAS 3级函数的浮点计算性能最高可达峰值性能的92%,多核组BLAS 3级函数的浮点计算性能最高可达峰值性能的88%.

关键词： BLAS 3级 SW26010-Pro众核处理器直接内存访问远程内存访问浮点计算效率

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面向大数据处理框架的JVM优化技术综述

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软件学报 2023年第1期34卷 463-488页

作者：汪钇丞曾鸿斌许利杰王伟魏峻黄涛计算机科学国家重点实验室(中国科学院软件研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100049 中科南京软件技术研究院江苏南京211135

当前,以Hadoop、Spark为代表的大数据处理框架,已经在学术界和工业界被广泛应用于大规模数据的处理和分析.这些大数据处理框架采用分布式架构,使用Java、Scala等面向对象语言编写,在集群节点上以Java虚拟机(JVM)为运行时环境执行计算任... 详细信息

当前,以Hadoop、Spark为代表的大数据处理框架,已经在学术界和工业界被广泛应用于大规模数据的处理和分析.这些大数据处理框架采用分布式架构,使用Java、Scala等面向对象语言编写,在集群节点上以Java虚拟机(JVM)为运行时环境执行计算任务,因此依赖JVM的自动内存管理机制来分配和回收数据对象.然而,当前的JVM并不是针对大数据处理框架的计算特征设计的,在实际运行大数据应用时经常出现垃圾回收(GC)时间长、数据对象序列化和反序列化开销大等问题.在一些大数据场景下,JVM的垃圾回收耗时甚至超过应用整体运行时间的50%,已经成为大数据处理框架的性能瓶颈和优化热点.对近年来相关领域的研究成果进行了系统性综述:(1)总结了大数据应用在JVM中运行时性能下降的原因;(2)总结了现有面向大数据处理框架的JVM优化技术,对相关优化技术进行了层次划分,并分析比较了各种方法的优化效果、适用范围、使用负担等优缺点;(3)探讨了JVM未来的优化方向,有助于进一步提升大数据处理框架的性能.

关键词：大数据系统 Java虚拟机分布式系统自动内存管理

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面向设备直通的高效低延时的中断直通方法

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高技术通讯 2024年第8期34卷 842-853页

作者：吕晨张福新朱琛毛碧波邓平科潘筱涵处理器芯片全国重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京100190 中国科学院计算技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 龙芯中科技术股份有限公司北京100190 中国移动通信有限公司研究院北京100032

针对对称多处理器(SMP)虚拟机(VM)的虚拟中央处理器(vCPU)调度延迟会降低虚拟机输入/输出(I/O)响应性的问题,本文基于设备直通提出了一种高效低延迟的中断直通方法。该方法基于硬件辅助技术,搭建了中断直通架构,并设计了中断重定向机制... 详细信息

针对对称多处理器(SMP)虚拟机(VM)的虚拟中央处理器(vCPU)调度延迟会降低虚拟机输入/输出(I/O)响应性的问题,本文基于设备直通提出了一种高效低延迟的中断直通方法。该方法基于硬件辅助技术,搭建了中断直通架构,并设计了中断重定向机制,将直通设备中断从被抢占的vCPU重定向至正在运行的vCPU。实验结果表明,网络往返时延平均减少了34.1%,吞吐量最高提升7.9%,Apache测试每个服务器请求所需时间平均减少了13.6%,磁盘I/O操作时延平均减少了6.7%~8.4%。实验结果证明,该方法能有效减少虚拟机虚拟CPU调度对I/O延迟的影响,提高虚拟机I/O响应性。

关键词：中断重映射输入/输出(I/O)虚拟化设备直通基于内核的虚拟机(KVM) I/O响应性

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基于剪枝的大模型联邦参数高效微调技术

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计算机应用 2025年第3期45卷 715-724页

作者：曾辉熊诗雨狄永正史红周移动计算与新型终端北京市重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京100190 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100190

随着数据隐私重要性的不断提升,用于下游任务的预训练基础模型(PFM)的微调变得愈发困难,这推动了基于PFM的联邦学习研究。然而,PFM给联邦学习系统带来了显著的挑战,特别是在本地计算和通信方面。因此,针对联邦学习的本地计算和聚合通信... 详细信息

随着数据隐私重要性的不断提升,用于下游任务的预训练基础模型(PFM)的微调变得愈发困难,这推动了基于PFM的联邦学习研究。然而,PFM给联邦学习系统带来了显著的挑战,特别是在本地计算和通信方面。因此,针对联邦学习的本地计算和聚合通信这两个主要阶段,分别提出对应的解决方案,即本地高效微调模式和环形本地聚合模式。本地高效微调模式采用基于参数高效微调(PEFT)的模型剪枝算法以减轻本地计算和通信开销;环形本地聚合模式采用分布式的本地聚合方法取代中心化的聚合方法以提升聚合阶段的通信效率。实验结果表明,所提大模型联邦参数高效微调框架在最终性能和效率方面均表现良好。

关键词：联邦学习大模型微调参数高效微调模型剪枝

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面向3D生成对抗网络的频域加速器设计

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计算机辅助设计与图形学学报 2023年第6期35卷 953-960页

作者：江卓燊刘博生唐忆滨武继刚广东工业大学计算机学院广州510006 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190 武汉数字工程研究所武汉430074

三维生成对抗网络(3D generative adversarial networks,3D GANs)广泛应用于模型预测、对象生成等领域.针对当前3D GANs加速器存在计算开销高、访存能耗高等问题,提出一种基于快速傅里叶变换(FFTs)的3D GANs频域加速器设计(FAG).首先针... 详细信息

三维生成对抗网络(3D generative adversarial networks,3D GANs)广泛应用于模型预测、对象生成等领域.针对当前3D GANs加速器存在计算开销高、访存能耗高等问题,提出一种基于快速傅里叶变换(FFTs)的3D GANs频域加速器设计(FAG).首先针对3D GANs加速器计算开销高的问题,提出支持频域3D GANs计算的硬件架构,利用频域低计算复杂度特性和频域反卷积中的零值模式以减少计算开销;其次针对3D GANs加速器访存能耗高的问题,提出支持3D卷积和反卷积计算的频域映射调度流,利用频域共轭对称特性和反卷积中的零值模式减少访存开销.基于ModelNet数据集和3个3D GANs模型(3DGAN,3D-IWGAN和3D-PhysNet)的评估结果表明,与具有代表性的频域加速器相比,FAG可使性能提高76%,能效提高141%;与具有代表性的空间域加速器相比,FAG的性能提高6倍,能效提高46倍.

关键词：频域加速器 3D GANs 反卷积数据重用调度流

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视觉端边云融合架构:面向超级智慧城市群演进的关键技术

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中国科学：信息科学 2024年第11期54卷 2518-2532页

作者：纪雯杨哲铭王智郭斌沈博中国科学院计算技术研究所北京100190 清华大学深圳国际研究生院深圳518055 西北工业大学计算机学院西安710072 鹏城实验室深圳518055 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100049

随着城市化建设进程的加速,超级智慧城市群的新格局正在形成,物联网、人工智能和大数据等技术正快速渗透至城市信息基础设施的建设,使智慧城市形成极具前景的新兴交叉研究领域.然而现有智慧城市解决方案通常是面向不同城市的定制化方案... 详细信息

随着城市化建设进程的加速,超级智慧城市群的新格局正在形成,物联网、人工智能和大数据等技术正快速渗透至城市信息基础设施的建设,使智慧城市形成极具前景的新兴交叉研究领域.然而现有智慧城市解决方案通常是面向不同城市的定制化方案,在实际应用中缺乏对城市运行状态全面智能感知和多区域协同能力.本文提出了视觉端边云融合的架构,用于智慧城市群的协同发展.首先,将推动智慧城市信息基础设施的新质生产力凝练出算力、运力、数力、智力、视力的新五维特征.之后,通过构建层次化的城市内和城市间视觉端边云架构,解决数据互通瓶颈并助力打破城市间的信息孤岛,提升整体系统的灵活性和可靠性.同时,本文还提出了特征重构的资源共享技术、面向大规模群体的跨域协同优化技术、以及面向复杂城市网络的持续演化的关键技术,从而实现城市智慧连接,形成共通、共享、共赢的新型城市网络架构,以支持智慧城市群通过视觉数据进行跨场景、精准、动态实时的计算.本文旨在为智慧城市群的发展提供一个全面的技术架构和解决方案,以支撑超级智慧城市群的协同演进,推动智慧城市群的智能化进程.

关键词：视觉端边云端边云系统智慧城市群智能系统视觉计算

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基于用户级兼容技术的高效打印机驱动迁移方法

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高技术通讯 2025年第2期35卷 124-133页

作者：谢本壹张福新中国科学院计算技术研究所处理器芯片全国重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

打印机驱动匮乏长期困扰着全球Linux桌面用户。在办公环境中存在大量老旧打印机,这些打印机通常只支持X86 Windows的打印机驱动。然而,国产计算机平台普遍使用Linux操作系统,且存在多种非X86指令集。在信息技术应用创新的背景下,迫切需... 详细信息

打印机驱动匮乏长期困扰着全球Linux桌面用户。在办公环境中存在大量老旧打印机,这些打印机通常只支持X86 Windows的打印机驱动。然而,国产计算机平台普遍使用Linux操作系统,且存在多种非X86指令集。在信息技术应用创新的背景下,迫切需要解决在国产计算机平台上复用这些老旧打印机的问题。现有方法采用系统级二进制翻译运行Windows操作系统进行打印,存在效率低下且需额外授权的不足。为此,本文提出了一种基于用户级兼容技术的打印机驱动迁移方法,高效地将X86 Windows打印机驱动迁移至国产计算机平台。该方法由操作系统兼容层和用户级二进制翻译两部分组成。操作系统兼容层负责将打印机驱动相关的系统库调用转换成宿主操作系统的调用,用户级二进制翻译负责将X86指令翻译成宿主中央处理器(central processing unit,CPU)的指令。由于无需运行Windows操作系统,本文提出的迁移方法相较于系统级二进制翻译的方法更为高效且无额外授权成本。实验结果表明,采用本方法打印相同内容比系统级二进制翻译方法快10倍左右。该方法已成功应用于搭载了龙芯CPU的国产计算机平台,其可行性和稳定性已得到市场的检验。

关键词：打印机驱动二进制翻译操作系统兼容

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