检索结果-内蒙古大学图书馆

中国科学：信息科学 2024年第8期54卷 1827-1842页

作者：黄禹郑龙刘海峰邱启航辛杰廖小飞金海华中科技大学大数据技术与系统国家地方联合工程研究中心武汉430074 华中科技大学服务计算技术与系统教育部重点实验室武汉430074 华中科技大学集群与网格计算湖北省重点实验室武汉430074 华中科技大学计算机科学与技术学院武汉430074 之江实验室杭州311121

近年来,以忆阻器为代表的存内计算架构被广泛研究,用于加速各种应用,并有望突破冯·诺伊曼(von Neumann)架构面临的内存墙瓶颈.本文观察到忆阻器计算操作的能源消耗存在不对称性,即在低电阻状态下对忆阻器单元的操作能耗可能比在高... 详细信息

近年来,以忆阻器为代表的存内计算架构被广泛研究,用于加速各种应用,并有望突破冯·诺伊曼(von Neumann)架构面临的内存墙瓶颈.本文观察到忆阻器计算操作的能源消耗存在不对称性,即在低电阻状态下对忆阻器单元的操作能耗可能比在高电阻状态下高出数个数量级.这为通过减少低电阻状态单元的数量来节省计算能源提供了机会.为此,本文提出了一套通用且高效的忆阻器编解码机制,可以无缝集成到现有加速器中,并且不会影响其计算结果.在编码部分,设计了一个基于减法的编码器,实现了低电阻状态到高电阻状态的编码转换,并将编码问题表述为图遍历问题以实现最优的编码结果在解码部分,配备了一个轻量级的硬件解码器,用于还原编码的计算结果,并且避免引入额外的计算时间开销。实验结果显示,本方案在机器学习和图计算等多个领域取得不俗效果,分别实现了高达31.3%和56.0%的能源节约.

关键词：存内计算忆阻器加速器高能效机器学习图计算

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一种冗余感知的高能效图计算加速器

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中国科学：信息科学 2024年第6期54卷 1369-1385页

作者：姚鹏程廖小飞金海周宇航徐鹏张伟曾圳潘晨高朱冰华中科技大学大数据技术与系统国家地方联合工程研究中心武汉430074 华中科技大学服务计算技术与系统教育部重点实验室武汉430074 华中科技大学集群与网格计算湖北省重点实验室武汉430074 华中科技大学计算机科学与技术学院武汉430074 之江实验室杭州311121

图作为一种灵活表达对象之间关系的数据结构,广泛地应用于各类重要的现实场景.近年来,随着性能提升速度放缓,通用处理器逐渐无法满足图计算应用的需求,并成为限制图计算发展的主要瓶颈.因此,面向图计算的领域专用加速器成为近年来的研... 详细信息

图作为一种灵活表达对象之间关系的数据结构,广泛地应用于各类重要的现实场景.近年来,随着性能提升速度放缓,通用处理器逐渐无法满足图计算应用的需求,并成为限制图计算发展的主要瓶颈.因此,面向图计算的领域专用加速器成为近年来的研究热点.通过定制化的硬件设计,图计算加速器可以在图计算应用中取得通用处理器数十倍的性能.然而,现有的图计算加速器在运行宽度优先算法时会频繁地重复访问幂律顶点的相关数据,进而导致了严重的冗余访存问题.在特定场景下,现有的图计算加速器的性能甚至低于通用CPU.为了解决该问题,本文提出一种冗余感知的高能效图计算加速器JiFeng.当幂律顶点完成迭代计算时,JiFeng通过跳过剩余的相邻边大幅减少其被重复访问的次数.JiFeng实现了一系列软硬件协同设计,在保证负载均衡的同时提升硬件的执行效率.为了验证JiFeng的有效性,本文采用FPGA原型系统对相关设计进行性能评估.JiFeng在典型的生成图和现实图上实现最高每秒遍历4612亿条边的性能和每秒每瓦特遍历125亿条边的能效比,并在2023年11月的图计算超算排行榜GreenGraph500的小数据集榜单上取得第2名的成绩.

关键词：图计算加速器宽度优先搜索冗余访存 FPGA

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ErlangShen:基于流水线低访问开销的图式区块链高效事务执行机制

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 2111-2121页

作者：肖江吴恩平张世桀伏子豪金海大数据技术与系统国家地方联合工程研究中心武汉430074 服务计算技术与系统教育部重点实验室武汉430074 集群与网格计算湖北省重点实验室武汉430074 华中科技大学计算机科学与技术学院武汉430074

基于有向无环图(DAG)的图式区块链能够显著提升系统性能,已成为近年来业界的研究热点。相较于传统串行化的链式区块链,图式区块链可在单位时间内并发处理大量事务从而提升吞吐量。随着事务量的激增,图式区块链面临事务执行效率低的瓶颈... 详细信息

基于有向无环图(DAG)的图式区块链能够显著提升系统性能,已成为近年来业界的研究热点。相较于传统串行化的链式区块链,图式区块链可在单位时间内并发处理大量事务从而提升吞吐量。随着事务量的激增,图式区块链面临事务执行效率低的瓶颈问题,即海量事务执行对状态数据访问的需求大幅增加,导致高昂的输入/输出(I/O)开销。实现低I/O访问主要包括两方面的全新挑战:一方面,图式区块链若直接采用传统的事务预取机制,将因执行逻辑不一致引入大量的陈旧读;另一方面,针对不同账户的状态访问会在默克尔树的高层节点中造成重复的I/O开销。为此,本文设计基于流水线的图式区块链高效事务执行机制—ErlangShen,包括Epoch粒度的状态预取机制和默克尔高层路径缓存机制来分别减少陈旧读的数量和重复的I/O开销。具体而言,ErlangShen充分分析并利用了事务访问频次的冷热特征,将访问热事务的逻辑执行与冷事务的状态预取并行化,以避免状态预取对事务执行的影响。此外,为了进一步提升事务执行的吞吐量,根据访问冷热状态事务的特性设计了定制化的并发控制方法。实验结果表明,ErlangShen机制能够减少约90%的陈旧读数量,与最新图式区块链事务处理机制Nezha相比,可将性能提升3~4倍。

关键词：区块链图式区块链 I/O优化并发控制状态树

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区块链网络综述

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软件学报 2024年第2期35卷 773-799页

作者：司冰茹肖江刘存扬戴小海金海大数据技术与系统国家地方联合工程研究中心湖北武汉430074 服务计算技术与系统教育部重点实验室湖北武汉430074 集群与网格计算湖北省重点实验室湖北武汉430074 华中科技大学计算机学院湖北武汉430074

区块链是典型的分布式系统,底层网络的性能和安全性至关重要.区块链网络的本质是P2P网络,然而在安全模型、传输协议和性能指标等方面与传统P2P网络存在明显差异.首先,针对区块链网络的传输流程进行全面、深入地分析,阐明区块链网络所面... 详细信息

区块链是典型的分布式系统,底层网络的性能和安全性至关重要.区块链网络的本质是P2P网络,然而在安全模型、传输协议和性能指标等方面与传统P2P网络存在明显差异.首先,针对区块链网络的传输流程进行全面、深入地分析,阐明区块链网络所面临的瓶颈挑战.其次,针对区块链网络拓扑结构和传输协议的最新研究工作,从节点异构性、编码方案、广播算法和中继网络等方面系统性地分类梳理,并归纳总结跨链网络实现和网络仿真工具.最后,探讨区块链网络的未来研究趋势.

关键词：区块链拓扑结构传输协议跨链网络仿真工具

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算网融合下的多层次计算资源系统

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计算机研究与发展 2025年

作者：徐家豪余辰李健金海大数据技术与系统国家地方联合工程研究中心(华中科技大学) 服务计算技术与系统教育部重点实验室(华中科技大学) 集群与网格计算湖北省重点实验室(华中科技大学) 华中科技大学计算机科学与技术学院上海市可扩展计算与系统实验室(上海交通大学) 上海交通大学软件学院

算力网络旨在将泛在算力与网络进行深度融合，以期通过网络将计算、存储等多维基础资源在云、边、端之间进行有效调配，让用户可以像使用水电资源一样透明的使用算力资源，按需索取，随取随用.然而对于云边端异构的计算资源、动态的网... 详细信息

算力网络旨在将泛在算力与网络进行深度融合，以期通过网络将计算、存储等多维基础资源在云、边、端之间进行有效调配，让用户可以像使用水电资源一样透明的使用算力资源，按需索取，随取随用.然而对于云边端异构的计算资源、动态的网络负载和多样化的用户需求，如何有效的进行资源的调度和路由成为了算力网络面临的核心挑战之一.为解决上述挑战，设计了一套多层次的计算资源系统（computing resource system，CRS）.不同于现有的资源调配，CRS是一套建立在应用层之上并且兼顾考虑算网感知和算力路由的完整的算力网络技术方案.计算资源系统由算网资源感知策略和算力资源路由协议组成.算网资源感知策略定义了辖区系统内部的域内感知规则和不同辖区之间的域间感知规则，并基于此提出了一种基于贪心的资源路由算法（greedy-based resource routing algorithm，GBRA），为每个任务动态生成感知搜索树.算力资源路由协议通过CRS请求报文、授权通告报文、通告确认报文和CRS响应报文来完成资源的申请与调配工作.通过大量的数据仿真实验证明，与其他算法相比，CRS可以在任务容忍的最大响应时延内，完成对更多任务的资源分配工作.此外，对于辖区系统内部计算节点之间可以实现较优的负载均衡.

关键词：算力网络计算资源系统算网资源感知策略算力资源路由协议辖区系统

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基于有限状态机引导的网络协议模糊测试方法

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软件学报 2024年

作者：袁斌任家俊陈群锦明张驰邹德清金海华中科技大学计算机科学与技术学院大数据技术与系统国家地方联合工程研究中心(华中科技大学) 服务计算技术与系统教育部重点实验室(华中科技大学) 湖北省大数据安全工程技术研究中心(华中科技大学) 分布式系统安全湖北省重点实验室(华中科技大学) 华中科技大学网络空间安全学院金银湖实验室嵩山实验室深圳华中科技大学研究院集群与网格计算湖北省重点实验室(华中科技大学)

模糊测试技术能够自动化挖掘软件当中的漏洞,然而目前针对网络协议的模糊测试工具对于协议实现内部状态空间探索有限,导致覆盖率较低.有限状态机技术能够对网络协议实现进行全方位建模,以深入了解网络协议实现的系统行为和内部状态空间... 详细信息

模糊测试技术能够自动化挖掘软件当中的漏洞,然而目前针对网络协议的模糊测试工具对于协议实现内部状态空间探索有限,导致覆盖率较低.有限状态机技术能够对网络协议实现进行全方位建模,以深入了解网络协议实现的系统行为和内部状态空间.将有限状态机技术和模糊测试技术相结合,提出一种基于有限状态机引导的网络协议模糊测试方法.以广泛使用的TLS协议为研究对象,利用有限状态机学习来对于TLS协议实现进行建模,用来反映协议内部状态空间及其系统行为.随后,基于有限状态机对于TLS协议模糊测试进行引导,使模糊测试的深度更深、覆盖代码更广.为此,实现一个原型系统SNETFuzzer,并且通过一系列对比实验发现SNETFuzzer在覆盖率等重要指标中优于已有工作. SNETFuzzer在实验中成功发现多个漏洞,其中包含两个新漏洞,证明了其实用性和有效性.

关键词：软件测试模糊测试网络协议有限状态机

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图计算在ATPG中的应用探究

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中国科学：信息科学 2023年第2期53卷 211-233页

作者：毛伏兵彭达张宇廖小飞姜新宇杨赟金海赵进刘海坤王柳峥华中科技大学大数据技术与系统国家地方联合工程研究中心武汉430074 华中科技大学服务计算与系统教育部重点实验室武汉430074 华中科技大学集群与网格计算湖北省重点实验室武汉430074 华中科技大学计算机科学与技术学院武汉430074 华为海思半导体有限公司深圳518129

ATPG(automatic test pattern generation)是VLSI(very large scale integration circuits)电路测试中非常重要的技术,它的好坏直接影响测试成本与开销.然而现有的并行ATPG方法普遍存在负载不均衡、并行策略单一、存储开销大和数据局部... 详细信息

ATPG(automatic test pattern generation)是VLSI(very large scale integration circuits)电路测试中非常重要的技术,它的好坏直接影响测试成本与开销.然而现有的并行ATPG方法普遍存在负载不均衡、并行策略单一、存储开销大和数据局部性差等问题.由于图计算的高并行度和高扩展性等优点,快速、高效、低存储开销和高可扩展性的图计算系统可能是有效支持ATPG的重要工具,这将对减少测试成本显得尤为重要.本文将对图计算在组合ATPG中的应用进行探究;介绍图计算模型将ATPG算法转化为图算法的方法;分析现有图计算系统应用于ATPG面临的挑战;提出面向ATPG的单机图计算系统,并从基于传统架构的优化、新兴硬件的加速和基于新兴存储器件的优化几个方面,对图计算系统支持ATPG所面临的挑战和未来研究方向进行了讨论.

关键词：图计算超大规模集成电路自动测试向量生成电子设计自动化电路测试

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基于连续化制备的核壳结构压感纤维阵列式精准轮廓识别垫

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中国科学：技术科学 2024年第4期54卷 665-677页

作者：欧阳静宇欧阳举胡佳雨刘晓娟李攀杨麦萍王佳希侯冲张其冲陶光明华中科技大学武汉光电国家研究中心武汉430074 华中科技大学材料科学与工程学院材料加工与模具技术国家重点实验室武汉430074 华中科技大学计算机科学与技术学院武汉430074 华中科技大学光学与电子信息学院武汉430074 中国科学院多功能材料与轻巧系统重点实验室中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所苏州215123

记录和理解外界压力刺激对于人与周围环境交互的研究和智能机器人的开发具有重要意义.现有的压力传感设备多为刚性结构难以自然贴附于物体表面,且低密度传感单元使得物体压力特征信息的获取受到限制,一种可适形、全覆盖、高密度的压力... 详细信息

记录和理解外界压力刺激对于人与周围环境交互的研究和智能机器人的开发具有重要意义.现有的压力传感设备多为刚性结构难以自然贴附于物体表面,且低密度传感单元使得物体压力特征信息的获取受到限制,一种可适形、全覆盖、高密度的压力传感与分析系统亟待研究.本文采用湿法纺丝工艺连续化制备了芯层为混纺导电芯材,包层为碳纳米管掺杂的聚氨酯的核壳结构压感纤维,通过缝纫、刺绣方式在织物表面构筑经纬结构的交叉点压力传感阵列.结合阵列数据采集实时捕获压力图谱帧,基于深度学习卷积神经网络驱动的算法模型,实现了物体轮廓识别垫对环境物体的轮廓精准分类识别.该识别系统准确率高达99.4%,证明了其在提取物体的压力信息和揭示物体的形态特征的应用潜能.

关键词：压感纤维传感织物阵列数据采集深度学习卷积神经网络

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基于图神经网络的切片级漏洞检测及解释方法

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软件学报 2023年第6期34卷 2543-2561页

作者：胡雨涛王溯远吴月明邹德清李文科金海大数据技术与系统国家地方联合工程研究中心(服务计算技术与系统教育部重点实验室华中科技大学) 湖北武汉430074 分布式系统安全湖北省重点实验室湖北武汉430074 华中科技大学网络空间安全学院湖北武汉430074 华中科技大学计算机科学与技术学院湖北武汉430074

随着软件的复杂程度越来越高,对漏洞检测的研究需求也日益增大.软件漏洞的迅速发现和修补,可以将漏洞带来的损失降到最低.基于深度学习的漏洞检测方法作为目前新兴的检测手段,可以从漏洞代码中自动学习其隐含的漏洞模式,节省了大量人力... 详细信息

随着软件的复杂程度越来越高,对漏洞检测的研究需求也日益增大.软件漏洞的迅速发现和修补,可以将漏洞带来的损失降到最低.基于深度学习的漏洞检测方法作为目前新兴的检测手段,可以从漏洞代码中自动学习其隐含的漏洞模式,节省了大量人力投入.但基于深度学习的漏洞检测方法尚未完善,其中,函数级别的检测方法存在检测粒度较粗且检测准确率较低的问题,切片级别的检测方法虽然能够有效减少样本噪声,但仍存在以下两方面的问题:一方面,现有方法大多采用人工漏洞数据集进行实验,因此其在真实环境中的漏洞检测能力仍然存疑;另一方面,相关工作仅致力于检测出切片样本是否存在漏洞,而缺乏对检测结果可解释性的考虑.针对上述问题,提出基于图神经网络的切片级漏洞检测及解释方法.该方法首先对C/C++源代码进行规范化并提取切片,以减少样本冗余信息干扰;之后,采用图神经网络模型进行切片嵌入得到其向量表征,以保留源代码的结构信息和漏洞特征;然后,将切片的向量表征输入漏洞检测模型进行训练和预测;最后,将训练完成的漏洞检测模型和待解释的漏洞切片输入漏洞解释器,得到具体的漏洞代码行.实验结果显示:在漏洞检测方面,该方法对于真实漏洞数据的检测F1分数达到75.1%,相较于对比方法提升了41.2%-110.4%;在漏洞解释方面,该方法在限定前10%的关键节点时,准确率可达73.6%,相较于两种对比解释器分别提升了8.9%和24.9%,且时间开销分别缩短了42.5%和15.4%.最后,该方法正确检测并解释了4个开源软件中59个真实漏洞,证明了其在现实世界漏洞发掘方面的实用性.

关键词：漏洞检测深度学习图神经网络人工智能可解释性

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图卷积网络的抗混淆安卓恶意软件检测

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软件学报 2023年第6期34卷 2526-2542页

作者：吴月明齐蒙邹德清金海大数据技术与系统国家地方联合工程研究中心(服务计算技术与系统教育部重点实验室华中科技大学) 湖北武汉430074 分布式系统安全湖北省重点实验室湖北武汉430074 华中科技大学网络空间安全学院湖北武汉430074 华中科技大学计算机科学与技术学院湖北武汉430074

自安卓系统发布以来,由于其开源、硬件丰富和应用市场多样等优势,该系统已成为全球使用最广泛的手机操作系统.同时,安卓设备和安卓应用的爆炸式增长也使其成为96%移动恶意软件的攻击目标.在现有的安卓恶意软件检测方法中,忽视程序语义... 详细信息

自安卓系统发布以来,由于其开源、硬件丰富和应用市场多样等优势,该系统已成为全球使用最广泛的手机操作系统.同时,安卓设备和安卓应用的爆炸式增长也使其成为96%移动恶意软件的攻击目标.在现有的安卓恶意软件检测方法中,忽视程序语义而直接提取简单程序特征的方法,其检测速度快但精确度不够理想,将程序语义转换为图模型并采用图分析的方法,其精确度虽高但开销大且扩展性低.为了解决上述挑战,将应用的程序语义提取为函数调用图,在保留语义信息的同时,采用抽象API技术将调用图转换为抽象图,以减少运行开销并增强鲁棒性.基于得到的抽象图,以TripletLoss损失训练构建基于图卷积网络的抗混淆安卓恶意软件分类器SriDroid.对20246个安卓应用进行实验分析后发现:SriDroid可以达到99.17%的恶意软件检测精确度,并具有良好的鲁棒性.

关键词：安卓恶意软件抗混淆函数调用图抽象API 图卷积网络

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