检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机学报 2024年第9期47卷 2163-2178页

作者：李文倩沈诗羽赵运磊复旦大学计算机科学技术学院上海200433 密码科学技术全国重点实验室北京100878

随着量子计算技术的发展,传统加密算法受到的威胁日益严重.为应对量子计算时代的挑战,各国正积极加强后量子密码算法的实现和迁移部署工作.由于NTRU密码方案具有结构简洁、计算效率高、尺寸较小、无专利风险等优点,因此NTRU格基密钥封... 详细信息

随着量子计算技术的发展,传统加密算法受到的威胁日益严重.为应对量子计算时代的挑战,各国正积极加强后量子密码算法的实现和迁移部署工作.由于NTRU密码方案具有结构简洁、计算效率高、尺寸较小、无专利风险等优点,因此NTRU格基密钥封装算法对于后量子时代的密码技术储备和应用具有重要意义.同时,图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)以其强大的并行计算能力、高吞吐量、低能耗等特性,已成为当前高并发密码工程实现的重要平台.本文给出后量子密码算法CTRU/CNTR的首个GPU高性能实现方案.对GPU主要资源占用进行分析,我们综合考虑并行计算、内存访问、数据布局和算法优化等多个方面,采用一系列计算和内存优化技术,旨在并行加速计算、优化访存、合理占用GPU资源以及减少I/O时延,从而提高本方案的计算能力和性能.本文的主要贡献在于以下几个方面:首先,针对模约减操作,使用NVIDIA并行指令集实现,有效减少所需指令条数;其次,针对耗时的多项式乘法模块,采用混合基NTT,并采用层融合、循环展开和延迟约减等方法,加快计算速度;此外,针对内存重复访问和冲突访问等问题,通过合并访存、核函数融合等优化技术,实现内存的高效访问;最后,为实现高并行的算法,设计恰当的线程块大小和数量,采用内存池机制,实现多任务的快速访存和高效处理.基于NVIDIA RTX4090平台,本方案CTRU768实现中密钥生成、封装和解封装的吞吐量分别为每秒1170.9万次、926.7万次和315.4万次.与参考实现相比,密钥生成、封装和解封装的吞吐量分别提高了336倍、174倍和128倍.本方案CNTR768实现中密钥生成、封装和解封装的吞吐量分别为每秒1117.3万次、971.8万次和322.2万次.与参考实现相比,密钥生成、封装和解封装的吞吐量分别提高了329倍、175倍和134倍;与开源Kyber实现相比,密钥生成、密钥封装和密钥解封装的吞吐量分别提升10.84~11.36倍、9.49~9.95倍和5.11~5.22倍.高性能的密钥封装实现在大规模任务处理场景下具有较大的应用潜力,对保障后量子时代的信息和数据安全具有重要意义.

关键词：后量子密码格基密码密钥封装方案并行处理图形处理器

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支持多模态交互的桌面增强显示系统

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计算机工程 2022年第7期48卷 177-188页

作者：王子珩姜忠鼎复旦大学软件学院上海200438 复旦大学上海市数据科学重点实验室上海200438

传统的显示设备在受限的物理空间内难以向用户呈现大量画面和复杂内容,而AR头戴式显示设备通过将三维的可视化内容悬浮显示在用户眼前,在不占用额外物理空间的条件下可增强真实世界的画面显示,呈现形式更为丰富的内容。设计AR虚拟空间... 详细信息

传统的显示设备在受限的物理空间内难以向用户呈现大量画面和复杂内容,而AR头戴式显示设备通过将三维的可视化内容悬浮显示在用户眼前,在不占用额外物理空间的条件下可增强真实世界的画面显示,呈现形式更为丰富的内容。设计AR虚拟空间与真实电脑画面虚实融合的桌面增强显示系统。通过基于二维码识别的空间定位技术将真实电脑画面映射至虚拟空间内,实现交互空间的统一,同时构建窗口布局计算模型使得系统可以根据用户自定义参数自动生成窗口并设置其布局。在此基础上,利用蓝牙通信、网络传输、操作系统底层映射和结合视线检测的语音识别等技术支持手势、键鼠和语音的多模态交互方式,设计鼠标移动策略以扩展鼠标在三维空间下的多种操作模式。实验结果表明,与隔空手势交互、鼠标交互等传统交互方式相比,该系统在处理常见电脑任务时平均耗时节省10%~30%,具有较高的交互效率,且在跨窗口连续移动和瞬间跳转时能够正确显示鼠标位置。

关键词：头戴式显示设备增强显示虚实融合多模态交互人机交互

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超快超声编码矢量多普勒流速与血流阻抗成像方法

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物理学报 2025年第1期74卷 194-206页

作者：闫少渊丁逸鸣马国奡付亚鹏许凯亮他得安复旦大学信息科学与工程学院生物医学工程系上海200438 复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室上海201203 上海波达医疗科技有限责任公司上海200438

血流速度的动态精确测量对血管疾病诊疗至关重要.传统超声彩色多普勒技术只能获取血流速度在声波传播方向的分量,无法获取准确的血流速度大小和方向.近期发展的超快矢量多普勒技术可用于小血流速度矢量测量,然而其测量精度对噪声较为敏... 详细信息

血流速度的动态精确测量对血管疾病诊疗至关重要.传统超声彩色多普勒技术只能获取血流速度在声波传播方向的分量,无法获取准确的血流速度大小和方向.近期发展的超快矢量多普勒技术可用于小血流速度矢量测量,然而其测量精度对噪声较为敏感.本文提出了一种基于哈达玛矩阵的超快超声脉冲编码矢量多普勒流速测量方法.螺旋血流仿真实验和大鼠脑血流在体实验表明,与现有方法相比,所提出方法显著地提升了低信噪比情况下的血流速度测量准确度.此外,本文实现了脑血流在单个心动周期内的速度矢量动态测量,并实现了脑血流网络阻抗特征分析,具有较高的成像信噪比和高时空分辨率.本文提出的超快脉冲编码矢量多普勒成像方法,可应用于复杂血流网络可视化和血流动力学参数动态评估,对发展基于超快超声的血流矢量化成像方法具有重要借鉴意义.

关键词：矢量多普勒成像血流速度血管阻抗超快超声脉冲编码

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胆甾相液晶微球光子禁带的动态调控及其应用

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物理化学学报 2024年第5期40卷 3-23页

作者：刘晓珺秦朗俞燕蕾复旦大学材料科学系聚合物分子工程国家重点实验室上海200433 复旦大学义乌研究院浙江义乌322000

胆甾相液晶微球是空间结构高度对称的三维光子晶体,能够全方位地选择性反射特定波长的圆偏振光,具有无角度依赖性的光子禁带,作为一种新兴的光学材料在全向激光器、反射式显示和微传感器等领域展现出广阔的应用前景。近年来,毛细管微流... 详细信息

胆甾相液晶微球是空间结构高度对称的三维光子晶体,能够全方位地选择性反射特定波长的圆偏振光,具有无角度依赖性的光子禁带,作为一种新兴的光学材料在全向激光器、反射式显示和微传感器等领域展现出广阔的应用前景。近年来,毛细管微流控技术的蓬勃发展为连续、可控、高通量地制备结构复杂且分子规则取向的单分散胆甾相液晶微球提供了强有力的支持。本综述重点关注利用毛细管微流控技术制备胆甾相液晶微球的相关研究工作,首先分析了毛细管微流控装置在设计微球结构中的决定性作用,阐明了溶液体系的选择与液晶分子取向间的关系以及边界效应对微球尺寸的影响;随后,从胆甾相液晶微球的光学特性切入,介绍了利用温度、溶剂和光等外界刺激调控螺旋结构自组装的原理和策略以及微球之间独有的“光子交叉通讯”现象;最后,总结了现阶段胆甾相液晶微球的潜在应用方向并讨论了该材料体系未来面临的挑战。

关键词：胆甾相液晶结构色微流控微球光子器件

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含有锂皂土/聚多巴胺复合纳米微粒的再生丝蛋白水凝胶

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高分子学报 2023年第1期54卷 95-105页

作者：达高欢马易群林沁睿邵正中聚合物分子工程国家重点实验室复旦大学先进材料实验室高分子科学系上海200433 复旦大学附属中山医院上海200032

在辣根过氧化物酶/过氧化氢酶促交联(化学交联)制备再生丝蛋白化学交联凝胶的过程中,通过引入锂皂土/聚多巴胺复合纳米材料作为第二组分,以调节反应并提高化学交联效率;再经乙醇熟化后,再生丝蛋白化学交联凝胶中可进一步形成物理网络,... 详细信息

在辣根过氧化物酶/过氧化氢酶促交联(化学交联)制备再生丝蛋白化学交联凝胶的过程中,通过引入锂皂土/聚多巴胺复合纳米材料作为第二组分,以调节反应并提高化学交联效率;再经乙醇熟化后,再生丝蛋白化学交联凝胶中可进一步形成物理网络,进而得到双交联凝胶.结果表明,第二组分的引入不仅能够提高再生丝蛋白化学交联水凝胶的力学性能,并有利于后续均匀物理交联网络的形成,致使最终所得双交联水凝胶具有更好的力学性能.同时,由此制备的双交联水凝胶传承了再生丝蛋白良好的生物相容性以及与交联结构密切相关的生物降解性,并具备了诱导干细胞成骨分化的能力,因而在软骨修复等领域具有潜在的应用价值.

关键词：丝蛋白水凝胶酶交联物理交联双交联

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接枝位置异构的笼型两亲性分子的自组装模拟

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高分子学报 2024年第10期55卷 1405-1413页

作者：徐明虎宋青亮刘美娇浙江省高分子材料表面与界面科学重点实验室、浙江理工大学化学与化工学院杭州310018 复旦大学聚合物分子工程国家重点实验室、复旦大学高分子科学系上海200433

利用耗散粒子动力学(DPD)方法模拟了接枝在笼型分子不同顶点的双链分子形成的邻、间和对3种位置异构体的自组装行为.研究结果表明,随着接枝链长增加,3种位置异构体的自组装结构的相序列和稳定相区间有显著区别,接枝链长较短时,尾链聚集... 详细信息

利用耗散粒子动力学(DPD)方法模拟了接枝在笼型分子不同顶点的双链分子形成的邻、间和对3种位置异构体的自组装行为.研究结果表明,随着接枝链长增加,3种位置异构体的自组装结构的相序列和稳定相区间有显著区别,接枝链长较短时,尾链聚集的有序结构的曲率以邻、间、对位的顺序依次升高;而接枝链较长时,不同异构体中笼型分子会堆砌成不同的双连续结构.模拟结果还预测到,3种位置异构体的有序-无序相转变温度(T_(ODT))按照邻、间、对的顺序降低,且3种位置异构的两两组合异构体系的T_(ODT)也符合该变化规律;这些相行为的差异可以从分子链的堆积方式的微观角度来理解.该研究证实了微小的结构单元的差异可以对自组装结果产生深远的影响,从而为探索软物质体系的非常规的自组装结构提供了新的思路.

关键词：笼型分子嵌段共聚物耗散粒子动力学自组装

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基于软件知识图谱的代码语义标签自动生成方法

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软件学报 2022年第11期33卷 4027-4045页

作者：邢双双刘名威彭鑫复旦大学计算机科学技术学院上海201203 上海市数据科学重点实验室(复旦大学) 上海201203

开源及企业软件项目和各类软件开发网站上的代码片段是重要的软件开发资源.然而,很多开发者代码搜索需求反映的代码的高层意图和主题难以通过基于代码文本的信息检索技术来实现精准的代码搜索.因此,反映代码整体意图和主题的语义标签对... 详细信息

开源及企业软件项目和各类软件开发网站上的代码片段是重要的软件开发资源.然而,很多开发者代码搜索需求反映的代码的高层意图和主题难以通过基于代码文本的信息检索技术来实现精准的代码搜索.因此,反映代码整体意图和主题的语义标签对于改进代码搜索、辅助代码理解都具有十分重要的作用.现有的标签生成技术主要面向文本内容或依赖于历史数据,无法满足大范围代码语义标注和辅助搜索、理解的需要.针对这一问题,提出了一种基于知识图谱的代码语义标签自动生成方法KGCodeTagger.该方法通过基于API文档和软件开发问答文本的概念和关系抽取构造软件知识图谱,作为代码语义标签生成的基础.针对给定的代码,该方法识别并抽取出通用API调用或概念提及,并链接到软件知识图谱中的相关概念上.在此基础上,该方法进一步识别与所链接的概念相关的其他概念作为候选,然后按照多样性和代表性排序,产生最终的代码语义标签.通过实验对KGCodeTagger软件知识图谱构建的各个步骤进行了评估,并通过与几个已有的基准方法的比较,对所生成的代码语义标签质量进行了评估.实验结果表明,KGCodeTagger的软件知识图谱构建步骤是合理有效的,该方法所生成的代码语义标签是高质量、有意义的,能够帮助开发人员快速理解代码的意图.

关键词：程序理解代码搜索知识图谱语义标签

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NTRU格上高效紧凑密钥封装方案

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计算机研究与发展 2024年第4期61卷 1049-1069页

作者：梁志闯郑婕妤赵运磊复旦大学计算机科学技术学院上海200433 密码科学技术国家重点实验室北京100036

基于NTRU格设计后量子密钥封装方案是格密码领域主流方向之一.为降低密文尺寸,现有方案会引入额外的困难性假设和使用纠错码来辅助压缩密文,但这会导致方案的假设过强和实现更复杂.为克服这些障碍,提出了一个仅基于NTRU单向困难性假设... 详细信息

基于NTRU格设计后量子密钥封装方案是格密码领域主流方向之一.为降低密文尺寸,现有方案会引入额外的困难性假设和使用纠错码来辅助压缩密文,但这会导致方案的假设过强和实现更复杂.为克服这些障碍,提出了一个仅基于NTRU单向困难性假设、不使用纠错码也能压缩密文的高效紧凑的密钥封装方案LTRU.给出一套性能均衡的LTRU参数集:具有128 b量子安全强度、与之匹配且可忽略的错误率、较小的公钥尺寸和密文尺寸.LTRU基于NTT友好环构造,给出一种高效的混合基数论变换算法来计算该环上多项式运算还给出了LTRU的C实现和AVX2实现.与NIST第3轮决赛方案NTRU-HRSS相比,LTRU的经典安全强度和量子安全强度分别增强6 b和5 b,LTRU的公钥尺寸降低14.6%,密文尺寸降低26.0%,总带宽降低20.3%;在AVX2实现的密钥生成和解封装算法上分别快了10.9倍和1.7倍.

关键词：后量子密码 NTRU 密钥封装方案密文压缩数论变换 AVX2实现

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基于复合相位超构表面的多功能电磁波调控(特邀)

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光学学报 2024年第10期44卷 139-150页

作者：王卓何琼孙树林周磊复旦大学物理学系应用表面物理国家重点实验室上海市超构表面光场调控重点实验室上海200433 复旦大学光科学与工程系上海超精密光学制造工程技术研究中心上海200433

从超构表面调控电磁波研究的发展历史出发,详细介绍了基于复合相位超构表面实现高效多功能调控圆偏振电磁波的原理、设计思路和实验模拟表征,对近期国内外在这一领域的研究进展进行简要的论述,着力以此引导相关研究性实验教学,并为相关... 详细信息

从超构表面调控电磁波研究的发展历史出发,详细介绍了基于复合相位超构表面实现高效多功能调控圆偏振电磁波的原理、设计思路和实验模拟表征,对近期国内外在这一领域的研究进展进行简要的论述,着力以此引导相关研究性实验教学,并为相关领域研究人员提供指引。

关键词：超构表面共振相位传输相位几何相位复合相位圆偏振光多功能

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基于Cortex-M4的CNTR/CTRU密钥封装高效实现

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计算机学报 2024年第3期47卷 589-607页

作者：魏汉玉郑婕妤赵运磊复旦大学计算机科学技术学院上海200433 密码科学技术国家重点实验室北京100036

量子计算技术的迅猛发展对现有的公钥密码体制造成了极大的威胁,为了抵抗量子计算的攻击,后量子密码成为当前密码学界的研究热点.目前,物联网的安全问题备受关注,ARM Cortex-M4作为低功耗嵌入式处理器,被广泛应用于物联网设备中,在其上... 详细信息

量子计算技术的迅猛发展对现有的公钥密码体制造成了极大的威胁,为了抵抗量子计算的攻击,后量子密码成为当前密码学界的研究热点.目前,物联网的安全问题备受关注,ARM Cortex-M4作为低功耗嵌入式处理器,被广泛应用于物联网设备中,在其上部署后量子密码算法将为物联网设备的安全提供更加可靠的保障.CNTR和CTRU是我国学者提出的NTRU格基密钥封装方案,相比于基于LWE技术路线的格基密钥封装方案在安全性和其他性能上具有综合优势,并在我国密标委得到立项.本文工作首次在ARM Cortex-M4平台上高效紧凑地实现了CNTR和CTRU方案,充分利用单指令多数据(Single Instruction Multiple Data,SIMD)指令,调整运算结构和指令安排,优化核心的多项式运算,从而在算法实现速度和堆栈空间上进行全面优化升级.本文主要工作如下:本文首次在ARM Cortex-M4上实现耗时模块多项式中心二项分布采样,采样速度提升32.49%;使用混合基数论变换(Number Theoretic Transform,NTT)加速非NTT友好多项式乘法运算,充分利用浮点单元(Floating-Point Unit,FPU)寄存器,在NTT实现中采用层融合技术,最大化减少加载和存储等耗时指令使用,使得正向NTT和逆向NTT的速度分别提升84.24%、81.15%;通过NTT过程系数范围分析进行延迟约减,进而减少约减次数,并使用改进的Barrett约减和Montgomery约减技术实现降低约减汇编指令条数;使用循环展开技术实现多项式求逆,优化多项式求逆这一耗时过程,速度优化率为68.85%;针对解密过程中的非NTT友好素数模数多项式环乘法,采用多模数NTT和中国剩余定理(Chinese Remainder Theorem,CRT)结合的方法进行加速,完成解密过程96.26%的速度提升;使用空间复用的方法优化堆栈空间,CNTR和CTRU的堆栈空间分别减少了29.86%、28.17%.实验结果表明:提出的优化技术大幅提升了算法实现效率,与C参考实现相比,CNTR和CTRU的整体速度优化率分别为85.54%、85.56%.与其他格基密钥封装方案最新ARM Cortex-M4实现相比,本文的优化实现在速度、空间和安全性上具有综合性的优势.

关键词：后量子密码密钥封装方案数论变换多项式运算 ARM Cortex-M4实现

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