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A New Reverse Cloud Algorithm Based on Normal Interval Number
Zheng Jian-qiu
(Xiamen City University FujianXiamen 361009)
【 Abstract 】 The reverse cloud algorithm is different from the traditional cloud algorithm, and the reverse cloud algorithm can handle the interval number of a qualitative concept and can avoid the repeated calculation of the parameters. After the related experiments show that the practical application of the reverse cloud algorithm is strong, and can be reduced to three digital characteristics of the cloud model with high precision.
【 Keywords 】 normal distribution interval number; reverse cloud algorithm; reverse clouds generator
1 引言
云模型是建立在概率论和模糊数学的基础上的,其主要功能是实现定性语言值与定量数值之间的自然转换,云模型主要是通过每个数字特征将模糊性以及随机性进行有机的关联,最终实现目的。从目前的应用现状来看,这种全新的算法也实现了对三级倒立摆的实时动平衡转换。在云模型的实际应用过程中,许多存在的客观事物具有不确定性,人类对客观事物的思维具有较大的模糊性,因此导致决策信息难以利用区间数进行表达,但是所有的逆向云算法在区间数据处理方面还不具有足够能力,所以进行相关研究具有极为重要的现实意义
2 多属性决策问题中的正态分布区间数
在诸多学科中,如信息科学、决策科学、系统科学以及管理科学等,在这些学科中,有一个十分活跃的课题,就是多属性决策理论与方法的研究。在实际应用中,多用于经济、军事、工程设计以及管控力等各个领域中。但是在实际操作的过程中,影响因素众多,因此人类很难将复杂问题采用确定的数值进行描述。另外在决策过程中,许多关于属性值的具体的数值,也难以给出,这种情况下采用区间数表示会更加方便。在一些多属性问题决策中,属性值多为区间数值,此时可以将视属性值为一个随机变量,并认为此属性值能够在某个区间数内,但是属性值变量在确切区间数内的分布规律却鲜有研究说明,部分研究认为其服从正态分布,部分研究认为其服从均匀分布。
3 逆向云算法设计
在对逆向云算法开展研究的过程中,为了能够获取有效的云模型数字特征,借助于正态分布区间数的研究理论,在这个逆向云算法设计过程中,最主要的任务是将正态分布区间数通过逆向云计算进行转化,最终转换成为有界闭的正态模糊数。在这个过程中,应用的相关理论具体如下:
定理①:非空的Aλ作为区间数是A作为凸模糊集存在的充要条件,Aλ作为闭区间数是J作为有界闭凸模糊集的充要条件。
定义②:R上正规凸模糊集称为模糊数,正规闭凸模糊集称为闭模糊数,正规有界闭凸模糊集称为有界闭模糊数。
由以上的理论依据可以得出,区间数和普通的实数均为模糊数,闭区间为有界闭模糊数。
3.1 模糊数处理
通过随机调查,将能够获得正态分布区间数k个正态分布区间数Vk=[V1k,V2k],表示为,在每个区间数中,都将视为一个正态模糊数的α-水平截集,在α-水平截集中,实际问题估计区间的大小可以判定α的大小,在研究中,将α的值设为0.5,这是因为隶属度在0.5这一点表现最为模糊点,经过计算得出
Vk=[V1k,V2k]=[αk-σk,αk+σk],αk=,σk=,k=1,2,3,...,n。
3.2 获取云期望曲线方程
在对k个正态分布区间实施模糊处理之后,通过开展区间数的判断,能够得到正态模糊数的α-水平截集,也就是,αk=[V1k,V2k],k=1,2,3,...n。所以令α=Wkαk,在式中,将Wk看做清晰数,在公式中,表示清晰数,根据扩张原理分析可知,正态分布区间数通过计算,能够得到一个依然是模糊数的α-水平截集,经过采用模糊数运算定理计算可得出α=[∑Wk1k,∑Wk2k ]=[1,2],式中的闭区间可视为一个正态模糊数的α-水平截集,其隶属函数为μVα=exp-()2,将其扩展为云期望曲线方程μV=exp-()2。
3.3 具体算法
首先,将随机获得的k个正态分布区间数Vk=[V1k,V2k]模糊化处理成Vk=[V1k,V2k]=[αk-σk,αk+σk],αk=,σk=,并且得到模糊隶属函数曲线μVkα=exp-()2,k=1,2,3...n。
然后根据模糊数的运算法则得到α=[∑Wk1k,∑Wk2k ]=[1,2],并得到相应的隶属模糊函数曲线μVα=exp-()2,并根据扩张原理,将其扩展成为云期望曲线方程μV=exp-()2。
Ex=α , En=σk ,He=。
4 He和En的误差分析
以往在逆向云算法求熵和超嫡时,一般采用均值法进行计算,将所有的云滴的En求出,然后利用定理对En的期望值和标准差进行求解,最终求出En和He值,但是在实际的应用过程中,使用这个方法求得的误差很大。这是因为当xEx时,μ1,即-2lnμ0,En,∞;在开展En求解计算的过程中,能够得到很多个相同的En值,这主要是由于无数个点共同组成了模糊隶属曲线,并且处于同一曲线上的点的方差值都是相同的,在应用拟合法开展超熵与求熵操作的过程中,会将一些处于μ1中的点予以舍弃,通过应用这种方法处理,使得云熵的利用率不再是百分之百,这就会导致计算结果中存在一定的误差。在基于正态分布区间数的逆向云算法中,误差对于EN及He的精度不会有太大影响,因此很少会导致数据的丢失,这主要是因为算法本身的精度较高,算法是通过求模糊隶属函数曲线标准差的均值得到云模型的熵,这样可以使计算量大大减少,此外还避免了求En,过程中的许多重复计算。
5 结束语
综上所述,本文主要的研究内容就是在目前逆向云算法的基础上进行分析,同时在基于云x信息的逆向云新算法的启示下,研究出基于正态分布区间数的逆向云算法,弥补了传统的均值法和拟合法的计算中的不足。
参考文献
[1] 李修海,于少伟.基于正态分布区间数的云滴获取算法[J].山东大学学报(工学版),2012(5).
[2] 丁登花,毛军军.正态分布区间数的包含度和可能度及其应用[J].合肥工业大学学报(自然科学版),2013(9).
[3] 陈骥,王炳兴.基于正态分布点值化的区间主成分评价法及应用[J].统计研究,2012(7).
[4] 张方伟,林温俊,时宝等.基于聚类算法的区间数多属性决策方法及应用[J].数学的实践与认识,2010(14).
基金项目:
基于正态分布区间数的逆向云新算法(课题编号:KYKJ2015-3)
作为互联网产业的基础应用服务,自1997年以后,中国每一轮由风险投资推动的互联网业热潮都会间接推动IDC产业的繁荣。虽然中国互联网在网络规模、用户规模、业务规模等方面一直在高速发展,但作为互联网重要基础设施的互联网数据中心(IDC)一直处于规模小、能耗高、技术水平低的状态。
TGG、IEEE等国际标准组织已经对IDC相关的技术分别进行了研究,而中国IDC行业“标准”严重缺失,急需从标准角度对IDC的技术、服务、运维管理等方面进行规范,以促进行业的健康发展。据悉,本次行业标准的制定,将研究“互联网数据中心的网络与信息安全、编址和服务质量要求,并提出互联网数据中心的分级体系,以适用于互联网数据中心的规划、设计、建设、运维和评估”。
数据中心也是云计算的超大规模服务器集群环境。根据一项统计,中国现有大约50万个大大小小的数据中心,70%以上已有10年以上的历史,无论是能效设计、计算资源的优化配置以及调度上都有一定的差距,难以适应云计算时代对网络的带宽、存储的容量、计算能力的要求。
不过本次通信行业标准的制定,却也客观地推动了中国云计算走向规范。虽然云计算标准在中国学术界早有呼声,但考虑到类似“三网融合”领域同样存在非技术因素,作为“行业管理”,通信和电子两个行业依然在延续执行历史形成的法规。
关键词:计算机辅助设计;机械设计;CAD;逆向工程;
1.计算机辅助设计及其重要性
1.1计算机辅助设计
计算机辅助设计是通过计算机使用些绘图软件来帮助设计师进行机械设计。原本机械设计是通过手绘来完成的,通过计算机来进行图纸绘制节省大量时间,大大提高工作效率。利用计算机软件,也便于设计师进行一些其它操作,使设计更加合理,也方便设计师对设计产品进行修改,从而使得产品具有更高质量。另外在计算机上设计师还可对产品进行模拟,保证产品合理性。
1.2重要性分析
机械设计是机械工程重要组成部分,是进行机械生产前提。同时也是决定机械性能重要因素,性能好坏取决于设计质量。狭义上讲机械设计指在技术设计过程中,广义上讲机械设计要据设计者要求和现有条件,对机械工作原理和机械结构材料强度,机械零件形状和大小能量传递方式进行分析。并形成具体的描述作为机械制造的依据。这是个创造性工作,是建立在成功经验基础上的,只有结合两者才能设计高质量机器。
机械设计步骤都需计算机帮助,图形编辑和数据计算都需借助软件提供支持。除这些具体工作可利用计算机完成,还可据图纸在计算机上模拟模型,对产品性能和受力情况进行分析,据出现状况进行相关修改不断完善质量,计算机应用技术越来越广的应用到机械设计中。
2.计算机辅助设计技术在机械设计中应用
2.1三维造型、工程分析和报表中应用
采用实体造型设计时,通过计算机对试题造型进行相关处理会给设计工作带来便利,通过软件处理技术,可将事物造型更加合理的展现出来。采用计算机进行数据分析,使数据分析工作更简单,提高工作效率。机械设计中,对一些特殊数据和报表进行相关说明时均可通过计算机辅助完成。
2.2逆向工程中CAD应用
逆向工程是种吸收先进设计的手段,技术研发很重要,但研发成本很昂贵,研发中受现有条件影响,一些技术需很长时间才能成熟。因而设计中要充分运用科技成果,融合新技术基础上要不断创新。
二次世界大战后,发达国家不断提高计算机技术,为机械生产提供技术保障。逆向工程只有在实物条件下,了解产品基础上逆向构造零部件模型,达到产品创新目的。在以前“逆向工程”应用中主要集中在实物方面,在原有产品基础上,对实物模型进行创新设计体现出产品性能,可通过坐标测量方法,CAD制图软件把实物转化成虚拟模型。利用计算机辅助功能对产品进行加工,可运用多种技术实现逆向转换设计。可利用数据绘制网格,并对点进行模拟,得到连续曲面再对曲面进行修复进而获得实物模型。利用SCAN一TOOLS技术在生成曲面进行裁剪、延伸等工作,把曲面转换成实体,利用相关软件实现参数化设计,完成模型重建。
2.3汽车覆盖件模具设计中CAD应用
CAD 技术是企业技术的应用先锋。此技术使我国传统技术发生变革。新技术兴起,对我们汽车企业起推动作用。模具制造、数控加工等方面都起强大作用。如汽车模具CAD技术、汽车车身覆盖件CAD技术、在汽车行业中制造属于密集型和劳动密集性产业。
汽车覆盖是汽车车身、发动机、金属板材等内部零件。是由汽车覆盖件组装而成,不但功能强大,且大方、美观、质量极好、表面光顺。在新设计与开发中的汽车,车身占据主导地位,尤其是冲压模具设计,车身传统开发是以实物模型为车身提供可用信息,其中易出误差、实物模型变形等因素,会影响车身冲压模具设计精度与效率。若想提高精度与效率,保质保量完成就要打破传统模具设计、制作方法。其中采用CAD技术是关键。
一般情况下,冲压模具要经过拉深、修边、整形、冲孔等几道工序。其中最重要是补充面设计。在设计实体模具时要避免内腔、凹、凸模、加强助等潜在干扰因素,可利用CAD技术。设计实体模具前要先绘制出数控刀具路径程序,再检查加工过程可行性。在冲压零件表面设计中必须要使用专用曲面设计软件,才可保证冲压零件表面和模具表面一致。
CAD 技术在构建模型、模具结构设计、仿真产品和间库使用中起到非常关键作用。虽然CAD技术能实现参数化,便于与 CAM 相结合,但计算机运算速度慢、软件占硬盘和内存空间大、设计标准化程度较低、专用行不强、开放性、可靠性和规范性不够。但是只修改对应参数和局部区域修改可提高设计效率。
3.计算机辅助设计在机械设计中应用优势和不足
3.1计算机辅助应用使得设计周期缩短
采用以往设计方式,对复杂几何结构零件需要很长时间,而若采用计算机软件进行三维设计,就可用些简单几何体组建复杂几何机构,大大降低难度,还可对零件进行重组,设计出更加优秀的产品,不仅缩短设计周期,开提高工作效率。
3.2计算机辅助的应用使得零件的设计和修改更加方便
进行零件设计时若出现一些不匹配,采用以往方式,修改会很麻烦,但在计算机辅助下,可把零件放在装配环境中试验,可方便的看出零件设计的每个步骤,修改起来也容易找出问题所在,为零件修改提供便利。
3.3计算机辅助在设计中的应用有利于观察零件的装配
在机械设计中,我们知道采用不同的装配关系可以出现不同的效果。利用计算机辅助可以把不同的装配关系进行演示,如果不符合相关要求的装配关系,那么查找器就可以进行显示,这样就方便我们对错误的部分进行修改。另外,计算机辅助的使用还可以使得设计的质量得到提升,计算机辅助设计中有许多先进技术的应用,这就使得设计更加的完善,从而使得设计的质量得到很大的提高。
参考文献:
[1]姜炜.逆向工程技术在机械零件制造中的应用[J].科学咨询(决策管理). 2010(04)
【关键词】网络通信过程,逆向分析,可视化技术
随着计算机网络通信的发展,计算机软件网络通信不再只通过检测哪些功能、需要删除和增减来解决计算机功能的实现问题的正向工程,而是,在此基础上能够解决程序理解问题的逆向工程。在软件网络通信过程逆向分析中包括代码级逆向分析和系统级逆向分析。通常应用到的是代码级逆向分析。一般是通过例如反汇编器、调试器、反编译器及系统监控工具等专门的逆向分析工具对待逆向的程序网络通信进行监控、研究及剖析。但是这样一种分析方式由于它本身的各种缺陷例如只能对程序进行外部执行行为结果的分析,在加壳加扰时应用没有实际的效果,调试器使用受限等等。经过不断的发展尝试,动态二进制平台DynamoRIO具有高效的分析优势。
一、动态二进制平台DynamoRIO
在操作系统和应用程序之间插入DynamoRIO并利用代码缓存技术将程序代码分为一段段指令序列拷入代码缓存。接着执行代码缓存中的程序。其中那一段段指令序列又称为基本块,它以类似于如call,jump等控制转移类指令为结束标志。DynamoRIO在基本块的执行结尾处通过上下文切换在基本块调度状态与程序的代码缓存这两个状态下切换过渡,接着将在本地执行缓存中的代码。DynamoRIO相对于其它的动态二进制平台而言,它的优势是具有很强的执行能力和很好的稳定性,并且它还具有一定的灵活性。DynamoRIO分析整理出的数据可构成API函数信息库并对网络通信中所执行的API函数信息做出相应的记录。在此基础上,可利用DynamoRIO提供的API函数集编写出满足各种需求的插件。
DynamoRIO最为核心的技术是DBI技术,这向技术是众多动态二进制平台的支撑技术。它能够实现对程序指令流和数据流信息进行实时分析和动态修改,主要是在分析要求的基础上,对程序动态执行过程插入分析代码。动态二进制平台DynamoRIO通过以上介绍的优势可以流畅且高效的完成软件网络通信过程逆向分析。
二、可视化
在软件网络通信过程逆向分析软件动态二进制平台DynamoRIO运行中,其接口函数可用于编写插桩工具。目标程序将通过插桩工具进入到DynamoRIO创设的API函数信息库中,在API数据库中,目标程序被分为一块块基本执行块,接着进行API判断之后,DynamoRIO会对整个过程中的指令进行记录,包括指令的执行时间、模块名和函数名、函数执行时返回值和参数信息,然后DynamoRIO会对API记录的信息进行分析,主要是对关联性分析模型和关联性分析算法进行函数关联性分析,最后根据数据图形显示的规则生成GDL文件,此文件可将软件网络通信过程以可视化的图形形式展现出来。最终实现软件网络通信过程可视化。在这一过程中对API函数信息的记录、API关联性分析以及软件网络通信过程可视化是关键。
(一)可视化技术中对API函数信息的记录。记录API函数信息首先要获取软件加载的库文件模块及其它地址空间信息,然后获取基本块执行后的跳转地址。接下来分为这样几种状况。1.跳转地址存在于API数据库中则调用API函数信息库中的数据进行下一步,记录此跳转地址的API和API参数信息,程序执行结束,最后进入到下一个基本块的执行中或者结束程序。在此过程中会出现另一种情况,即调用的函数并非API函数信息库中存在的函数,当遇到这种情况时,程序执行结束或执行下一个基本块。2.跳转地址不存在于API库文件空间中则直接结束程序或进入到下一个基本块的执行中。
(二)可视化技术中API关联性分析。在进行API关联性分析时要注意每个套接口所代表的通信通道以及每个套接口的描述字要包含通信的IP地址类型、协议类型等信息。套接口描述字是两个程序之间的通信手段,一般两个程序之间的连接都是建立在套接口的基础上的。函数关联性分析的目的是获得包括通信IP、端口、发送和接收的内容的通信会话的具体信息。
(三)可视化技术中软件网络通信过程可视化。软件网络通信过程可视化技术的最大优势是能够用直观的表现形式将大量的数据表现出来,从而为人们快速寻找数据中的特征、相关关系、模式、趋势、结构、异常现象等提供便利。可视化图形形式的生成是利用可视化通信工具和已有的相关软件对网络通信过程进行展现。目前所应用的一款可视化图形软件工具是aiSee与GDL语言。GDL是一种对图形中的边、结点、图形的属性进行描述的图形描述语言。而aiSee正是基于这种图形描述语言的用于使编译器中的多种内部数据结构进行形象化表述的可视化工具。在这款工具中对GDL的结点的设置是可以根据用户的需要来进行的调整的,因此,它具有一定的灵活性和个性化。基于这种特点aiSee软件的应用十分广泛。
结束语:
目前我国软件网络通信过程逆向分析及可视化技术的应用十分广泛,不仅是在计算机领域,在其他领域也有涉及。在软件网络通信过程逆向分析及可视化技术中,有一定的收获与突破,但是目前的发展现状比较缓慢,在80年代中合肥工业大学对软件网络通信过程逆向分析及可视化技术进行了一系列的研究之后,至今,没有出现比较系统的有关这方面的研究了。因此,在软件网络通信过程逆向分析及可视化技术的领域上,针对目前比较好用的动态二进制平台软件DynamoRIO应进行更加深入的分析研究,从其中比较重要的API函数信息的记录、API关联性分析、软件网络通信过程可视化这几个环节入手,进行多角度的探究。推动软件网络通信过程逆向分析及可视化技术的发展与应用。
参考文献:
【关键词】模具设计制造;逆向工程;产品模具;应用
逆向工程技术是一种能够对先进技术进行快速消化吸收,从而缩短产品的开发设计周期的重要技术,该技术主要将原始的物理模型通过转化变为工程概念或者设计模型,这样能够显著提高我国工业产品的自动化制造程度、产品开发设计周期、降低企业的生产成本。通过逆向工程,对提高模具产品的制造水平、缩短产品研发周期,提高产品的市场竞争力具有重要意义。本文对模具设计制造过程中的逆向工程技术的应用进行了总结。
1.逆向工程简介
逆向工程是一个综合性非常强的专业制造技术,集中了生产工程学、材料科学、计量学和现代设计理论等多种现代化技术。逆向工程也叫做反向工程、反求工程或者测量造型,主要被应用在产品设计图纸或模型遗失的情况下,它以对零件产品的重新测量和相应的数据处理为基础,不仅能够完成模具的设计制造,同时还能够提高对产品的认识,从而进行创新和再次研发。因此,逆向工程技术能够支持客户的各种用途,其模具加工和快速模型技术能够高效地输出,这从根本上提高了新型产品对市场需求速度的适应力。传统的产品设计方法首先需要对产品的市场进行调研,然后根据产品的特性进行相关的理念设计、效果图绘制,然后经过专业人士的综合评价后,应用CAD软件对产品的三维模型进行设计,在经过一些标准测试后就可以进行产品的制造。这种方式的缺点就是生产周期长,这也相应加大了市场风险。相对而言,逆向工程技术首先通过实物模型进行测量,再根据具体的数据对产品CAD模型进行构建,然后将设计应用到产品的制作中去,从而可以有效提高产品的制造能力,这就大大缩短了研发周期,弥补了正向工程制造技术的不足。目前,逆向工程技术已经被广泛应用到玩具、车船、家电、飞机和人造皮革等多个与模具相关的领域行业。另外,随着我国医学技术的发展,逆向工程技术也在美容、人工骨骼等多个方面得到了推广。
2.模具设计过程中的逆向工程技术应用
目前,逆向工程设计在模具设计领域已经得到了广泛的发展。工艺设计时首先通过精密仪器对实物进行扫描,并将数据传递到计算机上以生成模型,然后经过专业人员的简单修改后就可以生成进行数控加工的NC程序,这样与加工中心的通讯相互配合,就能够快速制造出简易的模具来。其中,主要应用了数字化扫描、产品建模和数控加工三项技术。
2.1数字化扫描
扫描就是使用模拟式或非接触式激光扫描侧头对模型表面进行连续扫描,以采集模型的表面坐标值等数据,然后将数据存入计算机。该流程是最关键的步骤之一,由于逆向工程是一个推理过程,任何误差都会在推理过程中被放大,所以,扫描采集的数据准确性关系到最终产品的质量。目前,传感器技术已经非常成熟,这为提高采集数据的精确度创造了条件。数字化扫描过程一定要仔细谨慎,不能急于求成,具体操作过程中可以进行多次采集,对比选择最优结果。
2.2产品建模
产品建模就是根据扫描的数据和计算机辅助设计技术,快速制作出零件CAD模型,该阶段完成了零件的初步模型设计。由于CAD模型在设计时含有一些复杂型面,这时只使用一张曲面对数据点进行模拟是不行的,该方法过于简单,无法达到预期的效果。因此,常见的做法是,首先依据原形特征将测量数据点分成不同区域,每个区域拟合一个曲面,然后使用曲面过渡和求交法将不同曲面进行连接,进而形成一个整体。产品建模阶段除了要求设计人员经验丰富外,还需要一些必要的软件,这些软件能够显著减小工作量,节省工作时间。
2.3数控加工
数控机床要根据零件的加工内容量和设备来决定工序的分散集中程度,并要遵循先粗后精的工艺源,进行校形或消除残余应力,并在精加工过程中对误差进行修正。最后,为了消除重复定位误差影响,需要提高孔系的同轴度,然后再加工其它坐标位置的孔。