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当期目录

    2022年, 第2022卷, 第4期 刊出日期:2022-07-25 上一期   
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    数学
    解实正定线性方程组的交替方向迭代法新格式
    征道生
    2022 (4):  1-12.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.04.001
    摘要 ( 164 )   HTML ( 373 )   PDF(789KB) ( 61 )  

    在许多适用于解实正定方程组的交替方向迭代法(Alternating Direction Iteration, ADI)的格式中, 要求诸方向矩阵之间满足乘法可交换条件. 这虽然可提高格式的效率, 却也限制了ADI的应用范围. 本文提出了一些修改的ADI格式(Revised Alternating Direction Iteration, RADI), 免除可交换性的苛求, 从而极大地扩充了ADI的应用范围. 同时, 本文还探讨了提高RADI格式效率的若干措施.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    离散时间正规鞅泛函空间中的广义计数算子
    周玉兰, 孔华芳, 程秀强, 薛蕊, 陈嘉
    2022 (4):  13-25.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.04.002
    摘要 ( 165 )   HTML ( 373 )   PDF(826KB) ( 63 )  

    在离散时间正规鞅平方可积泛函空间 $L^{2}(M)$ 中引入了一族线性算子 $\{N_{h};h\in\mathcal{P_{+}}(\mathbb{N})\}$ . $N_{h}$ $L^{2}(M)$ 中正的、稠定、自伴闭线性算子, 一般未必有界. 给出 $N_{h}$ 有界的充分必要条件; 讨论了 $N_{h}$ $h$ 的依赖性, 即 $N_{h}$ 是关于 $h$ 严格单调递增的算子值映射; 证明了 $\mathbb{N}$ 上非负可和函数空间 $l^{1}_{+}(\mathbb{N})$ 与有界广义计数算子族所成子空间是等距的; 讨论了广义计数算子列强收敛和一致收敛的条件; 对单调收敛函数列, 讨论了其定义域收敛的条件和相应广义计数算子列收敛的条件; 最后证明了 $\{N_{h};h\in\mathcal{P_{+}}(\mathbb{N})\}$ $\mathcal{S}_{0}(M)$ 中的一族可交换观测.

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    关于Bochner张量具有消灭条件的梯度收缩Kähler-Ricci孤立子
    沈东, 刘建成
    2022 (4):  26-30.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.04.003
    摘要 ( 112 )   HTML ( 360 )   PDF(462KB) ( 24 )  

    研究完备梯度收缩K?hler-Ricci孤立子, 在Bochner张量的4阶散度等于零的条件下 (即 $\text{div}^{4}(W)= $ $ \nabla_{\bar{k}}\nabla_{j}\nabla_{\bar{i}}\nabla_{l}W_{i\bar{j}k\bar{l}}=0$ ), 得到了其分类结果.

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    计算机科学
    基于递归结构的神经网络架构搜索算法
    李继洲, 林欣
    2022 (4):  31-42.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.04.004
    摘要 ( 166 )   HTML ( 38 )   PDF(772KB) ( 85 )  

    神经网络架构搜索算法旨在通过计算机的启发式搜索代替人工搜索, 在巨大的神经网络结构空间中寻找更为高效的神经网络结构. 许多研究通过引入各种对搜索空间的约束来解决早期神经网络结构搜索效率低下、耗时长的问题. 然而, 对于搜索空间的约束虽然能够提升并稳定所搜索到的模型的性能, 但同时也导致了很多潜在的高性能模型结构无法被搜索到. 构建了一种更为关注神经网络宏观结构的递归型搜索空间, 并提出通过分步渐进搜索方案探索这个搜索空间的神经网络架构搜索算法. 实验表明, 该算法能在复杂的搜索空间中高效完成神经网络架构搜索任务, 但与最新的基于受约束搜索空间的神经网络架构搜索算法相比仍稍有差距.

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    金融科技软件自动化测试用例的冗余评价和削减方法
    龚鑫, 徐立华, 窦亮, 赵瑞祥
    2022 (4):  43-55.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.04.005
    摘要 ( 148 )   HTML ( 30 )   PDF(981KB) ( 28 )  

    随着金融科技软件的开发迭代, 软件的复杂度日益提升, 这将会导致测试套件体量逐渐增大, 并出现测试冗余现象. 为了有效地对测试冗余因素进行量化和消解, 提出了一种最佳覆盖项测试冗余评价指标MVI (Most Valuable Item) , 以及一种基于MVI指标的测试用例削减算法MVIR (Most Valuable Item Reduction). 在实际金融科技软件中的实验结果表明, MVIR能够在测试性能损失小于9.20%的前提下, 实现大于89.88%的测试用例削减比例, MVI指标能够有效反映测试套件中的冗余因素大小.

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    一种面向服装样板图分类的图卷积神经网络
    赵晓臻, 童卫青, 刘咏梅
    2022 (4):  56-66.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.04.006
    摘要 ( 138 )   HTML ( 26 )   PDF(1868KB) ( 24 )  

    服装样板图的识别和分类是服装智能化生产和管理的重要技术. 提出了一种将服装样板图转化为图数据的建模法和一种能处理这类图数据的轻量级图神经网络GPC-GCN (Garment Pattern Classification Graph Convolutional Network). 所提出的图数据的建模法不但能够保留服装样板图中每个部件的形状信息, 还解决了服装样版图中服装部件可以随意放置的问题. 实验表明, 与既有的卷积神经网络和图神经网络相比较, 所提出的图数据建模法和图神经网络GPC-GCN对服装样板图的分类具有更优的性能.

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    基于Cortex-M4内核的AES-128-CTR算法汇编优化
    杨东轩, 张刚刚, 刘新亮
    2022 (4):  67-78.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.04.007
    摘要 ( 161 )   HTML ( 30 )   PDF(920KB) ( 26 )  

    随着物联网的快速发展, 嵌入式硬件产品在保障数据安全方面面临极大挑战. AES (Advanced Encryption Standard) 算法在数据加解密领域具有抗攻击性强、运算速度大以及分组长度灵活等优点. 由于嵌入式微控制器不具有针对AES加密的扩展指令集, 因此该算法的运行速度在微控制器平台上的表现远不如通用CPU (Central Processing Unit). 为了解决这个问题, 在基于Cortex-M4内核指令集的微控制器平台上, 使用汇编语言提高了AES算法在CTR (Counter)模式下的运行速度. 结合该内核特有的桶形移位器和三级流水线等特点优化算法的轮变换, 缩减算法运行时所需的指令周期数. 在FRDM-K82F开发板上的测试表明, 该优化算法的运行效率高于C语言实现代码的运行效率, 同时比基于协处理器所实现的硬件AES加密在成本和功耗方面更具有优势.

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    面向野外战场环境的道路建模仿真技术
    陆书成, 高岩, 王长波
    2022 (4):  79-94.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.04.008
    摘要 ( 178 )   PDF(3909KB) ( 53 )  

    野外战场环境是一个包含地形和道路等地理要素的作战空间, 道路是其中的重要组成部分, 对复杂的作战决策起着关键作用. 传统道路建模无法处理野外复杂的地形条件. 提出了面向野外战场环境的道路建模仿真方法. 该方法将道路网络根据其特点划分为不同的子模型并分别建模, 以满足战场模拟中真实感的需求; 采用OpenStreetMap来驱动道路网络建模, 具有实时性强、准确性高、道路信息结构清晰、分类齐全等特点, 能够满足野外战场环境军事作战和建模仿真的需要; 利用地形高程数据和道路建设规则等辅助信息, 对道路高度进行了调整, 以适应野外战场复杂的地形条件和可能存在的多层级路网结构; 引入了曲率连续( $ {G}^{2} $ 连续的) Hermite插值样条曲线, 灵活地对道路中心线进行了表示, 并通过网格变形提高了道路模型的复用性. 实验表明, 该仿真方法可较完整地还原路网的真实细节, 有效地贴合复杂地形并提高了道路模型的复用性, 为研究野外战场环境中的地理要素提供了可行的分析角度和建模方法.

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    物理学与电子学
    (2 + 1)维Dirac振子的Foldy-Wouthuysen变换
    孙伟, 张可烨
    2022 (4):  95-102.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.04.009
    摘要 ( 130 )   HTML ( 24 )   PDF(791KB) ( 54 )  

    时空(2 + 1)维的Dirac振子是相对论量子力学中的一个常用模型, 经常被用于研究量子效应和原理的相对论性拓展. 由于非等距且负的激发能谱以及自旋-轨道耦合等相对论效应的存在, 其在标准表象下的本征态为自旋态矢和角动量态矢组成的复杂缀饰态, 这给针对它的研究造成了困难. 利用Foldy-Wouthuysen (F-W)变换将其自旋-轨道耦合完全分离, 并使两个自旋态各自完全封闭于正负能态中, 极大地简化了其哈密顿量和对应本征态的形式. 但这一新表象下自旋和轨道角动量算符是对标准表象中彼此的复杂组合. 这些结果对推进相对论量子力学和自旋-轨道耦合的研究具有重要意义.

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    SU(3)协变手征有效理论与八重态重子质量修正
    刘舟, 杨继锋
    2022 (4):  103-113.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.04.010
    摘要 ( 153 )   HTML ( 23 )   PDF(823KB) ( 37 )  

    在SU(3)协变手征有效理论框架下, 计算了基于奇异夸克贡献的八重态、十重态重子对八重态重子质量的一圈图修正; 发现破坏手征幂律规则的都是定域项, 可通过定域抵消项减除, 从而指向一个更为简洁的减除方案? 扩展的极小减除(Extended Minimal Subtraction, ${\text{E}}\overline {{\text{MS}}} $ )方案; 除了手征贡献, 计算还保留了相对论修正项. 这对精确计算重子质量的修正有价值, 并对解析外推有重要贡献.

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    C3N带隙调控的第一性原理研究
    赵威, 袁清红
    2022 (4):  114-119.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.04.011
    摘要 ( 104 )   HTML ( 23 )   PDF(1418KB) ( 41 )  

    采用基于密度泛函理论 (Density Functional Theory, DFT) 的第一性原理计算, 研究了堆垛方式、层数及外加电场对C3N的带隙调控. 考察了AA-1型、 AA-2型、 AB-1型和AB-2型这4种堆垛结构, 计算表明, AB-2型堆垛结构能量最为有利. 通过HSE06杂化泛函对带隙进行了精确计算, 发现AA型堆垛与AB型堆垛的双层C3N存在较大的带隙差异, AA型堆垛结构的带隙要明显小于AB型堆垛结构. 此外, 还发现C3N的带隙可由单层的1.21 eV调控到体相的0.69 eV; 通过施加外加垂直电场, 可以将具有AB-2型堆垛结构的双层、三层和四层C3N半导体调控为趋于零带隙的金属.

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    Garfinkle-Horowitz-Strominger黑洞视界附近qubit-qutrit系统量子Fisher信息的保护
    廉熠鋆, 刘金明
    2022 (4):  120-130.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.04.012
    摘要 ( 97 )   HTML ( 24 )   PDF(1067KB) ( 33 )  

    以Garfinkle-Horowitz-Strominger (GHS) 膨胀黑洞附近的qubit粒子和渐进平行时空下的qutrit粒子所组成的qubit-qutrit系统为研究对象, 讨论了该系统的量子Fisher信息(Quantum Fisher Information, QFI)在噪声环境下的动力学行为, 并基于弱测量和测量反转操作提出了噪声通道影响下量子Fisher 信息的保护方案. 结果表明, 对于振幅阻尼通道, 量子Fisher信息随着退相干强度的增加呈现单调递减的趋势; 然而对于相位阻尼通道, 量子Fisher信息却几乎不发生改变. 此外, 通过选取合适的弱测量强度和测量反转强度, 实现了振幅阻尼信道中量子Fisher信息的保护, 其量子Fisher信息可得到显著增强.

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    分离双模压缩玻色-爱因斯坦凝聚态并检验其贝尔关联
    孟鑫, IVANNIKOVValentin, BYRNESTim
    2022 (4):  131-138.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.04.013
    摘要 ( 111 )   HTML ( 25 )   PDF(794KB) ( 16 )  

    提出了一种检验两个空间分离玻色-爱因斯坦凝聚态(Bose-Einstein Condensate, BEC)贝尔关联的方法, 通过此方法可以观察到Clauser-Horne-Shimony-Holt (CHSH)贝尔不等式的违反. 介绍了制备空间分离BEC方法. 通过用粒子数算符的归一化期望值来计算相关因子, 进而检验贝尔关联. 发现, 当 $r \lesssim 0.49$ 时, 可以观察到贝尔不等式的违反, 其中最大的违反在 $r \to 0$ 的情况下, $B = 2\sqrt 2 $ . 计算发现, 在噪声存在的情况下, 此方法具有高度鲁棒性.

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    光-原子混合干涉实现加速度测量
    方波, 于志飞, 陈丽清
    2022 (4):  139-146.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.04.014
    摘要 ( 110 )   HTML ( 22 )   PDF(997KB) ( 25 )  

    基于光-原子混合干涉仪构建了一种新型的光-原子相位自锁定的加速度计. 虽然在目前所有加速度计中, 全光类型的加速度计由于其体积小、精度高, 成为了最常用且也是最稳定的加速度计; 但由于其测量带宽受到的限制, 所以极大地限制了其使用的范围. 基于此, 设计了一种新型的光-原子加速度计(Atom-Light Accelerometer, ALA). 该加速度计的特点: 首先, 在原子系统中通过受激拉曼散射(Stimulated Raman Scattering, SRS)过程构成光-原子混合干涉仪; 其次, 由反射镜构成加速度计的弹性质量块, 在实验平台上, 当质量块受到一个加速度作用时, 就会接收到外界带来的位移的变化, 从而将相位的变化引入到干涉仪中; 最后, 通过干涉条纹的变化, 即可感知到引入相位的大小, 继而推出位移的变化量, 因此也就获得了加速度的大小. 该加速度计的优点: SRS过程中产生的斯托克斯光场和对应产生的原子自旋波相位是相互关联的, 从而保障了装置中相位的稳定性; 该装置简单, 测量范围可调, 增加了其适用的范围; 同时, 理想情况下, 其精度能超越标准量子极限(Standard Quantum Limit, SQL).

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    复杂网络度演化的涨落特征
    刘琪琛, 钱江海, 常瀚云
    2022 (4):  147-153.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.04.015
    摘要 ( 89 )   HTML ( 21 )   PDF(733KB) ( 173 )  

    复杂网络的发展催生了大量模型以揭示系统的演化规律和结构形成, 但它们在描述度增长的涨落上却存在明显的差异. 为确定哪一类模型更适用于真实系统, 对2个真实网络开展了实证研究. 结果表明, 真实网络中度增长率的涨落不同于任何一类模型的预言, 其涨落指数随观测间隔线性递减, 呈现明显的间隔依赖性; 通过比较源数据与重排连边操作后的涨落行为的变化, 可推断出这种依赖性源于系统内关联效应的增强. 这些结果不仅指出了现有模型的局限, 更揭示了关联性自身的动力学性质, 这对深入理解复杂网络的演化机制有重要意义.

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    双势阱中利用量子非破坏性测量产生自旋压缩玻色-爱因斯坦凝聚态
    季杨旭, ILO-OKEKEEbubechukwu O., BYRNESTim
    2022 (4):  154-162.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.04.016
    摘要 ( 94 )   HTML ( 21 )   PDF(1077KB) ( 19 )  

    着重探究了如何在双势阱中运用量子非破坏性(Quantum Nondemolition, QND)测量产生一个自旋压缩的原子玻色-爱因斯坦凝聚态(Bose-Einstein Condensate, BEC), 其中每个势阱的玻色-爱因斯坦凝聚都是由马赫-曾德干涉仪产生的相干光与原子相互作用后借助量子非破坏性测量方法来监测. 用精确的波函数方法求解了该原子-光系统的动力学方程, 而以往的研究多是采用Holstein-Primakoff (HP)近似. 研究中发现, 在零检测电流和相同的相干光束的条件下监测凝聚态, 可以使测量对原子的影响最小化. 在弱原子-光相互作用状态下, 通过观察条件概率分布和Q函数分布发现平均自旋方向相对不受影响, 而自旋方差沿光耦合的轴方向被压缩.

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    量子点超晶格激子系综中的超荧光行为
    谭继清, 王强强, 谢微
    2022 (4):  163-168.  doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2022.04.017
    摘要 ( 98 )   HTML ( 24 )   PDF(838KB) ( 28 )  

    在10 K温度下, 利用时间分辨荧光收集系统, 研究了钙钛矿量子点超晶格单光子和双光子的荧光发光光谱及激子动力学特征. 单光子过程表现出典型的超荧光特征: 随着泵浦功率的增加, 峰值强度非线性增加, 辐射寿命迅速减小. 同时, 双光子吸收荧光光谱强度呈现二次非线性增加, 激子动力学过程与单光子过程呈现出相同特征. 这证明, 激发密度达到一定强度时, 双光子吸收也可以诱导超荧光过程.

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