计算机工程与科学

2026年第5期目录

2026, 48(5): 0-0. doi:

摘要 ( 55 )

PDF (252KB) ( 45 ) 　　

基础软件的演进与未来展望

廖湘科, 谭郁松, 贾周阳, 王尚文, 蹇松雷, 李宝

2026, 48(5): 761-769. doi: 10.3969/j.issn.1007-130X.2026.05.001

摘要 ( 98 )

PDF (982KB) ( 63 ) 　　

基础软件作为计算机系统中承上启下的连接层，是连接底层硬件平台与上层应用系统的关键通道，对计算系统架构的构建与软硬件生态的繁荣具有决定性作用。首先回顾了基础软件的发展历程，讨论其在技术架构上“内涵扩展式发展”“平台化演进”的内在逻辑，在商业模式上从“硬件附属品”蜕变为“生态控制权核心”的价值转移路径。面对信息技术向涵盖物理世界、虚拟信息世界、人类社会以及智能机器的“四元融合空间”迈进的新趋势，深入探讨了新一代基础软件平台在软件形态、架构体系、人机交互与软件工程方法论上面临的范式重构，并分析了开放环境下智能操作系统在应对即时任务、异常韧性、持续演化与物理安全等方面的关键技术挑战。最后，讨论了由智能操作系统与智能编译器、智能体互联网、编译优化与智能开发、基础大模型与世界模型、因果数据湖共同构成的新型智能基础软件栈。

基于 28 nm CMOS工艺采用亚阈值区MOSFET的低温漂系数高电源抑制电流模带隙基准

赵成卓, 吕方旭, 徐炜遐, 黄恒, 罗章, 辛可为, 王文晨, 李萌, 赖明澈, 庞征斌

2026, 48(5): 770-778. doi: 10.3969/j.issn.1007-130X.2026.05.002

摘要 ( 66 )

PDF (2238KB) ( 36 ) 　　

随着集成电路核心器件尺寸缩小，大尺寸工艺逐渐不能满足先进技术条件下电路的指标要求。作为模拟电路中的基本单元，带隙电压基准需要适应工艺变化。采用28 nm CMOS工艺，提出一种在高带宽范围内具有良好电源抑制比的低温漂系数的带隙电压基准。与以往电路采用三极管产生正负温度系数电压不同，该带隙基准采用处于亚阈值区MOSFET的电压的温度特性产生基准电压，亚阈值区器件开启电压低，极大地降低了放大器的共模电压，增大了纵向电压裕度，通过增加电流镜结构产生二级电源与共栅管增大输出电阻来提高高带宽范围内的电源抑制比。该电压基准电路以电流模带隙基准为基础，采用1.8 V电源供电，tt工艺角下，在-40~125 ℃范围内提供943 mV的稳定基准电压，产生的基准电压温度系数为6.1 ppm/℃；在输入电压为1.5~5 V范围内，线性调整率为0.33％；电源抑制比在DC时为-64.3 dB，在0~16 kHz频率范围内具有低于-64.1 dB的电源抑制比，100 kHz时仍有-58 dB的电源抑制比；版图面积为0.003 8 mm2；工作时静态功耗为16.56 μW。

面向分布式文件系统的元数据预取策略研究综述

王振飞, 顿龙祥, 鲍梓良, 杨芮嘉, 李桂秋

2026, 48(5): 779-792. doi: 10.3969/j.issn.1007-130X.2026.05.003

摘要 ( 63 )

PDF (1499KB) ( 35 ) 　　

在分布式文件系统中处理大规模数据时，元数据管理是关键挑战。元数据操作占文件系统操作的大部分，因此提升元数据服务性能至关重要。传统元数据访问方式存在网络延迟和服务器负载问题，导致效率低下。为了解决这些问题，研究基于DFS的元数据预取策略，包括基于访问模式、缓存机制和预测模型的预取。这些策略通过提前缓存即将使用的元数据，降低延迟，提高I/O效率。然而，预取策略面临预测准确性、缓存管理、数据一致性和安全性挑战。未来的发展方向包括基于深度学习和智能化算法的预取策略，以及自适应和动态调整的预取策略。这些策略将有助于提高元数据管理的效率和准确性，从而在大数据时代满足日益增长的存储需求，使得元数据预取策略在其中发挥至关重要的作用。

可满足性问题并行求解优化

李骥, 周磊, 龚春叶, 马迪, 沈玉林, 张翔

2026, 48(5): 793-802. doi: 10.3969/j.issn.1007-130X.2026.05.004

摘要 ( 113 )

PDF (1323KB) ( 24 ) 　　

可满足性问题SAT求解器广泛应用于硬件与软件验证、信息安全和计算生物学等领域。当前SAT求解器优化主要通过缩小公式的求解空间和化简整个求解公式。缩小求解空间存在空间缩小速度慢和并行粒度不充分的问题；化简公式在求解小规模问题时结合已有并行策略的表现较差。基于当前最快串行SAT求解器kissat研发了kissat++，具体为提出了基于观察列表动态分块技术实现单元传播过程的细粒度并行算法，引入引导路径完成搜索空间划分过程的粗粒度并行优化。为进一步提升空间划分效率，在构建引导路径时考虑决策层等因素尽早选出关键变量，缩小每个进程上的搜索空间。天河超算上的实验结果表明，相比原始kissat,kissat++获得了2倍以上的加速，同时在SAT基准集上的限定时间内多求出49个实例，能在2023年竞赛并行赛道提交的16个求解器中排名第9。

面向GPU的低能耗数据传输的组重映射编码方法

章铁飞, 邢建国

2026, 48(5): 803-809. doi: 10.3969/j.issn.1007-130X.2026.05.005

摘要 ( 60 )

PDF (619KB) ( 25 ) 　　

现代图形处理单元（GPU）的高性能计算能力，依赖于高带宽的图形DDR(GDDR)接口。高带宽的数据传输速率导致高能耗，特别是GDDR的伪开漏（POD）I/O接口中传输逻辑1值的不对称能耗。通过减少数据传输过程中高能耗的逻辑1值，可以缓解数据传输时的高能耗问题。提出一种基于逻辑1值数量的组重映射编码方法。首先，将待传输数据按4位划分为基本单元，根据单元包含的逻辑1值数量再分组，然后将包含逻辑1值较多且数量较多的组映射编码为包含逻辑1值较少且数量较少的组，以最小化全局的逻辑1值数量。在现代GPU架构上评估，结果显示组重映射编码方法可以有效减少各种应用程序在数据传输时的逻辑1值的数量，平均降低比例达到26%，证明了方法的有效性。

CoTree：边缘计算中无边界、分布式的服务器协作策略

袁鑫, 李宁, 高铭锋, 房姝彤, 张兆心, 于昌利

2026, 48(5): 810-827. doi: 10.3969/j.issn.1007-130X.2026.05.006

摘要 ( 106 )

PDF (1727KB) ( 23 ) 　　

在边缘计算EC中，将任务卸载到边缘服务器或者云端上，可显著提升系统性能。由于边缘计算中的流量分布是异构和动态的，单一边缘服务器难以随时随地提供令人满意的计算服务，因此推动了对边缘服务器之间协作的研究。以往的服务器协作算法由于协作区域被限制在一跳内，即使有些研究工作已经将协作区域扩展至多跳，但仍无法支持边缘计算核心问题，即任务卸载。提出一种新的分布式、无边界的，将任务卸载策略考虑在内的服务器协作CoTree算法模型。其协作区域不受限制，每个服务器形成自己的基本协作单元BCU，并基于BCU计算其声明能力，并且考虑了服务器计算能力、处理时延、任务和计算结果转发时延等因素。仿真结果表明CoTree性能优于以往研究工作所提的算法。

基于成组跳表的区块链查询系统研究

李旭东, 黄宇豪, 程子果, 李泽麟

2026, 48(5): 828-843. doi: 10.3969/j.issn.1007-130X.2026.05.007

摘要 ( 65 )

PDF (1311KB) ( 21 ) 　　

随着存储数据量增长，区块链面临大规模数据下高效查询的挑战。用户希望通过复杂查询了解区块链变化趋势，但现有区块链系统查询代价大且结果无法复用。为此提出成组跳表及基于其的区块链查询系统，该系统在现有区块链系统上增量构建，为用户提供等值查询、范围查询和top-k查询方案。首先,提出成组跳表Gskiplist数据结构，其将传统跳表节点聚合以减少节点数，从而提升查询效率。用户可对区块链数据构建不同字段的成组跳表索引，并可依据条件概率算法和热度值动态调整索引节点高度；索引节点持久化于区块链底层的存储引擎中，以保留区块链数据去中心化和不可篡改特性。其次，引入查询系统，查询系统中添加了索引和查询模块供用户高效查询。最后，与主流方案进行对比实验，实验以空间代价、插入效率和查询效率为指标，采用真实区块数据集。实验结果表明，所提系统仅以较小的空间代价，便可在区块链上支持性能良好的复杂查询，验证了其可行性和优越性。

一种基于增强图对比学习的欺诈检测方法

高熠辉, 李元庆, 张三峰, 杨望

2026, 48(5): 844-853. doi: 10.3969/j.issn.1007-130X.2026.05.008

摘要 ( 59 )

PDF (871KB) ( 20 ) 　　

图对比学习作为一种有效的预训练策略，能够解决基于图的欺诈检测方法中高质量标签数据匮乏的问题。然而，当前这类方法面临恶意行为特征在图神经网络聚合机制中被削弱或在数据增强过程中受损的挑战。为此，提出了一种结合图重构和动态数据增强技术的图对比学习优化方法，旨在提升欺诈检测的效果。该方法通过调整图的边权重，减少因邻居特征聚合而产生的冲突，从而提高检测准确性。同时，利用标签不变性和分布多样性指标动态调整数据增强过程，以确保增强数据既能保留关键的欺诈特征，又具备必要的多样性。在多个图欺诈检测数据集上的实验结果表明了该方法的有效性，相较于最先进的方法，检测性能提升了2%~5%。

一种基于方向映射与多区域嵌入的H.265/HEVC视频隐写方法

谢佳辰, 张翔, 付道勇, 何子文, 李梓强

2026, 48(5): 854-864. doi: 10.3969/j.issn.1007-130X.2026.05.009

摘要 ( 89 )

PDF (1352KB) ( 19 ) 　　

近年来，基于H.265/HEVC的视频隐写技术受到广泛关注。其中，以预测单元PU为嵌入载体的方法成为该领域的研究热点。这类方法通常设计秘密信息和PU的映射规则来实现隐写。然而，由于秘密信息的嵌入对预测单元的修改较大，导致其对隐写分析的抗检测性能较弱。为了解决该问题，提出了一种基于PU方向映射与多区域嵌入的H.265/HEVC视频隐写方法。该方法首先从8×8和16×16编码单元CU中提取2个相邻PU的划分模式组合，并通过方向映射将它们对应到二维网格中。然后，针对不同的PU划分模式组合，进一步设计多区域嵌入方法，以在较小的修改扰动下实现高容量的自适应隐写，从而增强方法的抗隐写分析性能。实验结果表明，提出的方法在视觉质量、码率控制和抗隐写分析性能方面均优于现有的基于PU的视频隐写方法，在视频隐蔽通信领域具有广阔的应用前景。

基于回波去噪的扩散焊接超声C扫描成像优化方法

李钰, 蒋音盈, 常青

2026, 48(5): 865-875. doi: 10.3969/j.issn.1007-130X.2026.05.010

摘要 ( 95 )

PDF (2936KB) ( 20 ) 　　

针对无损检测领域中的钛合金扩散焊接界面缺陷检测这一难点问题，为了提高微小缺陷的检测能力，提出一种基于回波去噪的扩散焊接超声C扫描成像优化方法，通过利用EEMD分解结合小波软阈值去噪重构超声回波信号实现降噪，并根据微小缺陷界面波的特征优化成像方法，以峰谷差值作为新的特征值代替闸门幅值进行C扫描成像以突出微小缺陷；同时结合图像增强及去噪技术进一步优化成像质量，提高缺陷检测能力。在人工缺陷试样上的实际测试结果表明，相较于现有常规超声C扫描成像和其他对比成像方法，所提方法检出缺陷长度与实际金相尺寸误差更小，能有效检出试样中包含的微小缺陷。

面向人员密集与遮挡场景的实时目标检测方法

盛伟, 刘明剑, 刘殿臣

2026, 48(5): 876-887. doi: 10.3969/j.issn.1007-130X.2026.05.011

摘要 ( 73 )

PDF (1985KB) ( 24 ) 　　

人员密集场景的目标检测在实时系统中至关重要,但面临硬件资源有限和遮挡问题,导致检测延迟和精度下降。提出了一种遮挡感知轻量级目标检测方法,包括主干、特征融合和输出预测3部分。该方法使用快速网络块提取特征,并通过位置注意力机制关注遮挡边界。主干部分的特征金字塔串联汇聚模块减少信息丢失,提高对不同尺度和遮挡人员的识别能力。特征融合部分采用分组洗牌卷积,优化特征流动而不增加计算负担。输出预测部分使用任务对齐单阶段目标检测方法,提升遮挡条件下的识别准确性。实验结果显示,所提方法在WiderPerson数据集上的召回率达66.8%,比YOLOv8-n高2.0个百分点,且模型参数量仅1.8×106,运行效率优于其他模型。在UpDown数据集上,分类错误率和未检测目标错误率分别为2.6%和1.3%,分别比YOLOv8-n的低了0.4个百分点和0.7个百分点。实验验证了该方法在资源有限设备中的高效性。

多次聚类自适应半监督模糊聚类图像分割算法

陈浩然, 王小鹏, 王海洲

2026, 48(5): 888-897. doi: 10.3969/j.issn.1007-130X.2026.05.012

摘要 ( 78 )

PDF (2607KB) ( 25 ) 　　

针对现有半监督模糊C均值聚类(FCM)算法无法充分利用半监督信息和参数选择的问题，提出了一种利用监督信息细化类簇和自适应参数选择的半监督FCM图像分割算法。通过对监督信息进行预聚类来细化类簇从而确定最佳聚类数；此外，利用图像像素与监督像素的颜色差距进行标签传递，使得监督信息可以充分指导聚类过程；最后，依据标签像素的空间信息实现监督项参数的自适应选择，并结合CIE Lab颜色系统完成图像的分割。在不同数据集上的实验结果表明，该算法能较为有效地分割复杂彩色图像，在分割准确度和平均交并比(mIoU)方面优于其他几种FCM算法，在Berkeley数据集上平均分割准确度和平均交并比分别达到了96.40%和89.66%。

基于注意力机制的特征融合语义分割模型

马冬梅, 朱启荣, 吕雪龙

2026, 48(5): 898-905. doi: 10.3969/j.issn.1007-130X.2026.05.013

摘要 ( 101 )

PDF (844KB) ( 18 ) 　　

针对现有的语义分割模型DeepLabV3+容易出现误分割、分割精度低以及细节信息丢失严重等问题，提出了一种基于注意力机制的融合语义分割模型。首先，在该模型中的空洞卷积分支级联一个可切换空洞卷积，使其更加灵活地适应不同尺度的特征，减少误分割现象；其次，引入RFEM模块，捕获浅层特征多尺度信息以及不同范围的依赖关系，提高模型的性能；再次，提取模型的中间层特征，并利用ELAFF模块与其深层特征融合，使模型恢复在下采样过程中丢失的细节信息；最后，添加高效局部注意力，使模型更加关注图像信息，减少背景干扰。在PASCAL VOC 2012数据集上的实验结果表明，相比原模型，所提模型的平均交并比提升2.36个百分点，平均像素准确度提升1.60个百分点，可有效改善模型的分割性能。

基于BERT和情感分析的无偏见攻击性文本检测方法

袁亮, 郭卫斌

2026, 48(5): 906-913. doi: 10.3969/j.issn.1007-130X.2026.05.014

摘要 ( 95 )

PDF (780KB) ( 23 ) 　　

互联网中的攻击性信息会对个人和社会造成严重危害。在攻击性文本检测方法中,现有的方法存在对含有脏话的非攻击性文本的误判问题和对特殊群体存在偏见的问题。针对前者,提出了一种基于情感分析的攻击性文本检测模型SAOD,利用情感特征辅助预测文本是否具有攻击性；针对后者,提出了一种去偏见的数据增强方法SGM,在训练时将特殊群体进行掩盖,使特殊群体不经过模型训练,从而降低模型对特殊群体的偏见。以BERT+LSTM为基础模型,基于公开数据集ToxiCN和COLD,进行了相应的实验验证。实验结果表明,前者以F1为评价指标,将基础模型的F1分数由80.18%提升到了82.67%;后者实验建立在前者基础上,以误报率FPR为指标,将其由18.27%降低到12.77%。

基于变分Transformer的时间序列异常检测

薛安荣, 陈杰

2026, 48(5): 914-924. doi: 10.3969/j.issn.1007-130X.2026.05.015

摘要 ( 94 )

PDF (1338KB) ( 25 ) 　　

时间序列异常检测可以发现监测系统中的异常，及时采取必要措施可减少故障和保护系统安全。然而，现有的时序异常检测模型对时序数据之间非线性关联的处理效果不佳。为此，提出基于变分Transformer与高斯核的双分支学习模型，分别构建序列关联和局部关联，以重建误差与2种关联之间的差异度量为异常得分，并通过k-means算法自动确定异常阈值。此外，通过校正Transformer中位置编码以减少重构误差。在5个公开数据集上与9个基线模型的对比实验结果表明，所提模型在大多数情况下优于基线模型，而且是唯一在5个数据集上的F1值均超过90%的模型，其在各数据集上F1的平均值比最好的基线模型高2.27个百分点。实验结果表明，所提模型在准确性上具有显著优势，能够有效提高时间序列异常检测的准确性和可靠性。

多尺度信息融合与分层注意力聚合的子图联邦学习算法

王若禹, 丁世飞, 郭丽丽

2026, 48(5): 925-935. doi: 10.3969/j.issn.1007-130X.2026.05.016

摘要 ( 82 )

PDF (1298KB) ( 18 ) 　　

子图联邦学习通过图卷积网络在本地客户端处理全局图的子图，并通过服务器更新这些参数，从而保护用户隐私。现有方法缺乏对某些任务或图结构中重要节点的关注，这可能会降低节点嵌入的效率。提出了一种新的图联邦学习算法FedMFG，引入了多尺度信息融合卷积整合节点特征与邻居信息，从而提升节点特征表示能力。该算法在预训练阶段传递参数以减少通信成本，并在服务器端应用注意力机制动态调整权重，以实现全局参数的更好聚合。在标准参考数据集上的实验结果表明，FedMFG相较于先前的算法具有更高的准确度、稳定性和更低的通信成本。

融合随机反向学习与变异教与学策略的改进天鹰优化算法

宋一佳, 张小庆, 孙民民, 张莉, 李娜, 曾竣哲

2026, 48(5): 936-950. doi: 10.3969/j.issn.1007-130X.2026.05.017

摘要 ( 55 )

PDF (2424KB) ( 24 ) 　　

针对标准天鹰优化算法存在的收敛速度慢和易陷入局部最优的不足，提出融合随机反向学习与变异教与学策略的改进天鹰优化TAO算法。首先，在初期引入扩大搜索策略丰富初始空间搜索多样性，并通过差分变异提升寻优质量；其次，采用随机反向学习策略增加精英个体数量，提升算法搜索质量。进一步，通过t-分布变异扰动个体位置更新，提升搜索空间多样性；同时融合教与学策略，利用教学相长策略加快算法收敛速度。通过选取CEC2005基准测试函数集中具有不同特征（单峰、多峰和固定维度多峰）的23个函数进行仿真实验。结果表明，相比AO算法和几种启发式智能优化算法，TAO算法在寻优精度、收敛性和稳定性方面表现更优。Wilcoxon秩和检验结果也证实TAO算法的搜索性能与选取的对比算法相比具有显著性差异，且优于对比算法。最后，引入3个工程设计优化案例进一步验证了TAO算法解决实际问题的可行性。

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