Journal of Zhejiang University

Current Issue: <FITEE>

Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering (former title: Journal of Zhejiang University SCIENCE C (Computers & Electronics), 2010-2014)

ISSN 2095-9184 (print); ISSN 2095-9230 (online); CN 33-1389/TP; Monthly.

FITEE is an international peer-reviewed journal indexed by SCI-E, Ei Compendex, DBLP, IC, Scopus, JST, CSA, etc. It covers research in Electrical and Electronic Engineering, including Computer Science, Information Sciences, Control, Automation, Telecommunications, and related disciplines.

Impact factor: 0.308 (2011), 0.297 (2012), 0.380 (2013), 0.415 (2014), 0.392 (2015), 0.622 (2016), 0.910 (2017), 1.033 (2018), 1.604 (2019), 2.161 (2020), 2.526 (2021).

Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering

ISSN 2095-9184 (print), ISSN 2095-9230 (online), monthly

2021 Vol.22 No.11 P.1413-1550

Cover:

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Contents:

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<<< CONTENTS >>>

Special Feature on COVID-19

Review Article: Wearable devices and IoT applications for symptom detection, infection tracking, and diffusion containment of the COVID-19 pandemic: a survey

Roberto De Fazio, Nicola Ivan Giannoccaro, Miguel Carrasco, Ramiro Velazquez, Paolo Visconti

DOI: 10.1631/FITEE.2100085 Downloaded: 9719 Clicked: 6440 Cited: 0 Commented: 0(p.1413-1442) <Full Text> <PPT> 1183

Chinese summary <26> 用于新型冠狀病毒肺炎症狀檢測、感染跟蹤和擴散遏制的可穿戴設備及物(wù)聯網應用調查

Roberto DE FAZIO¹, Nicola Ivan GIANNOCCARO¹, Miguel CARRASCO²,
Ramiro VELAZQUEZ³,Paolo VISCONTI¹
¹薩蘭托大(dà)學創新工(gōng)程系，意大(dà)利萊切，73100
²阿道夫·伊巴涅斯大(dà)學工(gōng)程與科學學院，智利聖地亞哥，7941169
³泛美大(dà)學工(gōng)程學院，墨西哥阿瓜斯卡連特斯，20290
摘要：在研發出安全有效的疫苗以對抗SARS-CoV-2病毒并滿足全球人口使用之需前，諸如物(wù)聯網設施支持下(xià)的可穿戴設備跟蹤和監測系統等預防措施是遏制病毒傳播的重要工(gōng)具。在這篇綜述中(zhōng)，我(wǒ)們分(fēn)析了用于限制病毒傳播、新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）感染早期症狀檢測以及在隔離(lí)期間遠程監測感染者健康狀況的新型可穿戴系統。聚焦于利用即用型硬件和軟件實現快速用戶篩查的系統。這類基于傳感器的系統可用于監測主要生(shēng)命體(tǐ)征，盡早檢測出COVID-19相關症狀，并提醒患者和醫務人員(yuán)。對幫助用戶遵守社交距離(lí)規則、限制人際傳染的新型可穿戴設備（如智能口罩）進行了調查和分(fēn)析。此外(wài)，簡述了用于監測COVID-19病毒對心血管系統影響的植入式設備。然後，概述了基于物(wù)聯網技術、可穿戴設備和雲計算的用于遏制COVID-19疫情的追蹤策略和技術。詳細展示了基于射頻(pín)信号技術的潛力，包括低功耗藍(lán)牙、Wi-Fi和射頻(pín)識别技術，這些技術常常與應用程序和雲技術相結合。最後，對不同解決方案進行了分(fēn)析和比較，突出強調了它們的潛力，并對開(kāi)發新型工(gōng)具應對未來流行病提供了新見解。

關鍵詞組：可穿戴設備；物(wù)聯網健康監測應用；醫學傳感器；新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）；症狀檢測

China in the eyes of news media: a case study under COVID-19 epidemic

Hong Huang, Zhexue Chen, Xuanhua Shi, Chenxu Wang, Zepeng He, Hai Jin, Mingxin Zhang, Zongya Li

DOI: 10.1631/FITEE.2000689 Downloaded: 10833 Clicked: 5431 Cited: 0 Commented: 0(p.1443-1457) <Full Text> <PPT> 1028

Chinese summary <24> 新聞媒體(tǐ)眼中(zhōng)的中(zhōng)國：新冠肺炎疫情下(xià)的案例研究

黃宏^1,2,3,4，陳哲學^1,2,3,4，石宣化^1,2,3,4，王晨旭^1,2,3,4，何澤鵬^1,2,3,4，金海^1,2,3,4，張明新⁵，李宗亞⁵
¹華中(zhōng)科技大(dà)學大(dà)數據技術與系統國家地方聯合工(gōng)程研究中(zhōng)心，中(zhōng)國武漢市，430074
²華中(zhōng)科技大(dà)學服務計算技術與系統教育部重點實驗室，中(zhōng)國武漢市，430074
³華中(zhōng)科技大(dà)學集群與網格計算湖北(běi)省重點實驗室，中(zhōng)國武漢市，430074
⁴華中(zhōng)科技大(dà)學計算機科學與技術學院，中(zhōng)國武漢市，430074
⁵華中(zhōng)科技大(dà)學新聞與信息傳播學院，中(zhōng)國武漢市，430074
摘要：中(zhōng)國作爲新冠肺炎疫情早期爆發地區之一(yī)，在2020年初就引起全球新聞媒體(tǐ)關注。疫情期間，中(zhōng)國人民團結一(yī)緻，積極抗擊疫情。然而，在國際公衆眼中(zhōng)，有關中(zhōng)國疫情的報道并不樂觀。爲更好了解國際公衆如何看待中(zhōng)國，特别是在疫情期間，我(wǒ)們利用大(dà)數據技術進行了案例研究。我(wǒ)們主要想回答3個問題：（1）新冠肺炎疫情期間，國際媒體(tǐ)關注的焦點是什麽？（2）媒體(tǐ)報道中(zhōng)國時的立場是什麽？（3）媒體(tǐ)談論中(zhōng)國時的态度是什麽？具體(tǐ)來說，我(wǒ)們從22個國家的57家主流媒體(tǐ)中(zhōng)收集了28萬則以上相關新聞，從中(zhōng)分(fēn)析出一(yī)些有趣現象。例如，新冠肺炎疫情期間，國際媒體(tǐ)更加關注中(zhōng)國民生(shēng)；在3月和4月，“中(zhōng)國疫苗進展”“特定藥物(wù)和治療”“美國病毒爆發”成爲媒體(tǐ)最常見話(huà)題；在新聞态度方面，古巴、馬來西亞、委内瑞拉對中(zhōng)國持正面态度，而法國、加拿大(dà)、英國則持負面态度。我(wǒ)們的研究有助于理解中(zhōng)國在國際媒體(tǐ)眼中(zhōng)的形象，并爲形象分(fēn)析提供良好依據。

關鍵詞組：國家形象；新冠肺炎；主題挖掘；實體(tǐ)；新聞立場；情感

Regular Papers

Science Letter: Quantifying multiple social relationships based on a multiplex stochastic block model

Mincheng Wu, Zhen Li, Cunqi Shao, Shibo He

DOI: 10.1631/FITEE.2000617 Downloaded: 3348 Clicked: 5270 Cited: 0 Commented: 0(p.1458-1462) <Full Text> <PPT> 1009

Chinese summary <22> 基于多層網絡随機塊模型的多重社交關系量化方法

吳旻誠，李振，邵存祺，賀詩波
浙江大(dà)學控制科學與工(gōng)程學院，中(zhōng)國杭州市，310027
摘要：在線社交網絡使世界各地的人們能夠方便地建立各種社交關系，受到極大(dà)關注。但是，觀測到的社交網絡結構往往是多種社交關系的聚合結構。因此，通過觀測到的單層結構完整地重構真實網絡的多重結構非常重要。本文通過多層網絡随機塊模型描述多重社交關系，其中(zhōng)不同層對應不同屬性（例如，社交網絡用戶的年齡和性别）。本文旨在利用最大(dà)似然估計提高模型參數估計精度，其中(zhōng)估計精度由數據和模型參數之間的交叉熵定義。在本文中(zhōng)，多重網絡中(zhōng)每一(yī)層節點的分(fēn)類由其自然屬性決定，并且假設多重網絡的單層聚合結構已知(zhī)。由于原多重網絡具有較高自由度，因此通過添加一(yī)個獨立的功能層增加模型參數，以充分(fēn)覆蓋自由度，并在理論上獲得功能層的最佳分(fēn)塊數。最後，通過仿真實驗，從鏈接概率誤差、交叉熵、接收者操作特征曲線以及貝葉斯因子4個角度驗證了本文方法的有效性。

關鍵詞組：社交網絡；多重網絡；随機塊模型

A distributed stochastic optimization algorithm with gradient-tracking and distributed heavy-ball acceleration

Bihao Sun, Jinhui Hu, Dawen Xia, Huaqing Li

DOI: 10.1631/FITEE.2000615 Downloaded: 4292 Clicked: 5362 Cited: 0 Commented: 0(p.1463-1476) <Full Text> <PPT> 1015

Chinese summary <23> 基于梯度跟蹤和分(fēn)布式重球加速的分(fēn)布式随機優化算法

孫碧皓¹，胡錦輝¹，夏大(dà)文²，李華青¹
¹西南(nán)大(dà)學電子信息工(gōng)程學院非線性電路與智能信息處理重慶市重點實驗室，中(zhōng)國重慶市，400715
²貴州民族大(dà)學數據科學與信息工(gōng)程學院，中(zhōng)國貴陽市，550025
摘要：由于在機器學習和信号處理中(zhōng)的廣泛應用，近年來分(fēn)布式優化得到良好發展。本文緻力于研究分(fēn)布式優化以求解目标函數全局最小(xiǎo)值。該目标是分(fēn)布在個節點的無向網絡上的平滑且強凸的局部成本函數總和。與已有工(gōng)作不同的是，我(wǒ)們使用分(fēn)布式重球項以提高算法的收斂性能。爲使現有分(fēn)布式随機一(yī)階梯度算法的收斂加速，将動量項與梯度跟蹤技術結合。仿真結果表明，在不增加複雜(zá)度的情況下(xià)，所提算法具有比GT-SAGA更高收斂速率。在真實數據集上的數值實驗證明了該算法的有效性和正确性。

關鍵詞組：分(fēn)布式優化；高性能算法；多智能體(tǐ)系統；機器學習問題；随機梯度

UAV search-and-rescue planning using an adaptive memetic algorithm

Libin Hong, Yue Wang, Yichen Du, Xin Chen, Yujun Zheng

DOI: 10.1631/FITEE.2000632 Downloaded: 5465 Clicked: 5885 Cited: 0 Commented: 0(p.1477-1491) <Full Text> <PPT> 1079

Chinese summary <26> 基于自适應文化基因算法的無人機搜救規劃

洪立斌¹，王玥²，杜怡辰²，陳鑫¹，鄭宇軍¹
¹杭州師範大(dà)學信息科學與技術學院，中(zhōng)國杭州市，311121
²浙江工(gōng)業大(dà)學計算機科學與技術學院，中(zhōng)國杭州市，310023
摘要：無人機在搜救任務中(zhōng)的應用日益廣泛，然而由于響應時間有限、搜索區域廣、搜索模式多樣，無人機搜索規劃也更加複雜(zá)。本文提出一(yī)類無人機搜索規劃問題，其搜索區域被劃分(fēn)爲一(yī)組子區域，且每個子區域中(zhōng)目标存在的先驗概率已知(zhī)。解決該問題需要确定這些子區域的搜索順序以及每個子區域的搜索模式，使得最終搜索成功的概率最大(dà)化。提出一(yī)種自适應文化基因算法，它結合了遺傳算法和一(yī)組鄰域搜索策略，基于問題求解過程中(zhōng)的适應度提升和多樣性提升指标，動态選擇鄰域搜索策略。在多個問題實例上的計算實驗表明，與先進的全局搜索啓發式算法以及非自适應文化基因算法相比，所提算法展現了出色性能。

關鍵詞組：文化基因算法；自适應；無人機；搜救

Lane changing assistance strategy based on an improved probabilistic model of dynamic occupancy grids

Zhengcai Yang, Zhenhai Gao, Fei Gao, Xinyu Wu, Lei He

DOI: 10.1631/FITEE.2000439 Downloaded: 4117 Clicked: 5199 Cited: 0 Commented: 0(p.1492-1504) <Full Text> <PPT> 974

Chinese summary <23> 基于動态占用網格改進概率模型的換道輔助策略

楊正才^1,2，高振海¹，高菲¹，武馨宇¹，何磊¹
¹吉林大(dà)學汽車(chē)仿真與控制國家重點實驗室，中(zhōng)國長春市，130022
²湖北(běi)汽車(chē)工(gōng)業學院汽車(chē)工(gōng)程學院，中(zhōng)國十堰市，442002
摘要：自動駕駛汽車(chē)換道輔助是一(yī)個熱門研究課題。駕駛區域場景建模是解決換道決策問題的前提。提出一(yī)種基于動态占用網格的道路環境表示方法。該模型将車(chē)輛速度、障礙物(wù)、車(chē)道線和交通規則等信息封裝成一(yī)種空間駕駛概率的形式。這些信息被編譯成哈希表，通過哈希函數将網格圖映射到一(yī)個哈希圖中(zhōng)。利用該模型建立一(yī)個車(chē)輛行爲決策成本方程，該方程基于最小(xiǎo)成本原則，同時考慮車(chē)輛駕駛性能、安全性和動力等影響因素，輔助駕駛員(yuán)做出準确換道決策。通過車(chē)輛測試驗證了該換道輔助策略的可行性。結果表明，基于動态占用網格概率模型的換道輔助系統可爲駕駛者提供兼顧動力和安全性的換道輔助。

關鍵詞組：占用網格；概率模型；換道輔助

Implementation of PRINCE with resource-efficient structures based on FPGAs

Lang Li, Jingya Feng, Botao Liu, Ying Guo, Qiuping Li

DOI: 10.1631/FITEE.2000688 Downloaded: 4065 Clicked: 5482 Cited: 0 Commented: 0(p.1505-1516) <Full Text> <PPT> 1112

Chinese summary <22> 基于FPGA的資(zī)源節約型結構PRINCE的實現

李浪^1,2,3，馮景亞^1,2，劉波濤^1,3，郭影^1,3，李秋萍^1,3
¹衡陽師範學院智能信息處理與應用湖南(nán)省重點實驗室，中(zhōng)國衡陽市，421002
²湖南(nán)師範大(dà)學信息科學與工(gōng)程學院，中(zhōng)國長沙市，410081
³衡陽師範學院計算機科學與技術學院，中(zhōng)國衡陽市，421002
摘要：在當今普适計算時代，低資(zī)源設備已廣泛部署在各個領域。PRINCE是一(yī)種專爲低延遲設計的輕量級分(fēn)組密碼，适用于普适計算應用程序。本文通過共享和簡化邏輯電路爲PRINCE組件提出新的電路結構，以達到使用較少邏輯門獲得相同效果的目标。基于組件新的電路結構和組件之間的最佳共享，提出3種新的PRINCE硬件架構，并在不同可編程門陣列設備上對3種硬件架構進行仿真和綜合。基于Virtex-6平台的實驗結果表明，與現有架構相比，展開(kāi)、低成本和兩周期架構的資(zī)源消耗分(fēn)别減少73、119和380個可編程邏輯單元。低成本架構僅需137個可編程邏輯單元。展開(kāi)架構需409個可編程邏輯單元，其吞吐量爲5.34 Gb/s。據我(wǒ)們所知(zhī)，對于PRINCE的硬件實現，所提低成本架構具有更低資(zī)源消耗，且所提展開(kāi)架構具有更高吞吐量。因此，所提架構具有更高資(zī)源效率，适用于低資(zī)源、低延遲的應用程序。

關鍵詞組：輕量級分(fēn)組密碼；現場可編程門陣列（FPGA）；低成本；PRINCE；嵌入式安全

Initial-condition-switched boosting extreme multistability and mechanism analysis in a memcapacitive oscillator

Bei Chen, Quan Xu, Mo Chen, Huagan Wu, Bocheng Bao

DOI: 10.1631/FITEE.2000622 Downloaded: 3411 Clicked: 5147 Cited: 0 Commented: 0(p.1517-1531) <Full Text> <PPT> 983

Chinese summary <21> 憶容振蕩器初值切換調控的超級多穩定性及其機理分(fēn)析

陳蓓，徐權，陳墨，武花幹，包伯成
常州大(dà)學微電子與控制工(gōng)程學院，中(zhōng)國常州市，213164
摘要：超級多穩定性以其豐富多樣的動力學狀态和工(gōng)程應用中(zhōng)的極大(dà)靈活性受到科學家們關注。利用4個線性電路元件和一(yī)個具有餘弦逆憶容值的非線性荷控型憶容元件，構造了一(yī)個四維憶容振蕩器。四維憶容振蕩器具有一(yī)個線平衡集，其穩定性随憶容的初始條件周期性演化。由于周期性演化的穩定性，四維憶容振蕩器展現了初值切換調控的超級多穩定性。通過分(fēn)岔圖、李雅普諾夫指數和相軌圖，揭示了周期倍增/減半分(fēn)岔、混沌危機和初值切換共存吸引子的複雜(zá)動力學行爲。在此基礎上，通過積分(fēn)變換得到一(yī)個重構系統，揭示了憶容振蕩器中(zhōng)初值切換調控超級多穩定性的形成機理。最後設計了重構系統的實現電路，并進行了PSIM電路仿真，驗證了數值分(fēn)析的有效性。

關鍵詞組：超級多穩定性；初值切換調控；憶容振蕩器；機理分(fēn)析

Comprehensive evaluation factor of optoelectronic properties for transparent conductive metallic mesh films

Yilei Zhang, Jinxuan Cao, Zhengang Lu, Heyan Wang, Jiubin Tan

DOI: 10.1631/FITEE.2000690 Downloaded: 3885 Clicked: 5500 Cited: 0 Commented: 0(p.1532-1540) <Full Text> <PPT> 1001

Chinese summary <21> 金屬網栅透明導電膜光電性能綜合評價因子

張怡蕾^1,2，曹瑾璇^1,2，陸振剛^1,2，王赫岩^1,2，譚久彬^1,2
¹哈爾濱工(gōng)業大(dà)學超精密光電儀器工(gōng)程研究所，中(zhōng)國哈爾濱市，150080
²哈爾濱工(gōng)業大(dà)學超精密儀器技術及智能化工(gōng)業和信息化部重點實驗室，中(zhōng)國哈爾濱市，150080
摘要：獲取金屬網栅最佳光電性能（零級光學透光率、電磁屏蔽效能和雜(zá)散光均勻性）對其在透明電磁屏蔽領域的應用具有重要價值。然而，目前相關研究較少。本文提出一(yī)種基于金屬網栅光電性能的形式簡單的綜合評價因子Q，可簡便有效地用于不同結構參數的金屬網栅光電性能評估。評價因子Q值與TOPSIS的評估結果變化趨勢一(yī)緻，驗證了評價因子Q的有效性。評價因子Q還可以對不同圖案的金屬網栅光電性能進行評估，使其在金屬網栅的設計和應用中(zhōng)具有十分(fēn)廣泛的應用前景。

關鍵詞組：金屬網栅；TOPSIS法；熵權法；綜合評價因子；透明導電膜

A creative concept for designing and simulating quaternary logic gates in quantum-dot cellular automata

Alireza Navidi, Reza Sabbaghi-Nadooshan, Massoud Dousti

DOI: 10.1631/FITEE.2000590 Downloaded: 4715 Clicked: 5995 Cited: 0 Commented: 0(p.1541-1550) <Full Text>

Chinese summary <21> 量子點細胞自動機中(zhōng)四值邏輯門的設計與模拟新概念

Alireza Navidi¹, Reza Sabbaghi-Nadooshan², Massoud Dousti¹
¹伊斯蘭阿紮德大(dà)學科學與研究分(fēn)校電氣與計算機工(gōng)程系，伊朗德黑蘭，1477893855
²伊斯蘭阿紮德大(dà)學德黑蘭中(zhōng)心分(fēn)校電氣工(gōng)程系，伊朗德黑蘭，13117773591
摘要：量子點細胞自動機（QCA）等新技術已展現出一(yī)些深亞微米标準互補金屬氧化物(wù)半導體(tǐ)無法提供的顯著特性。用QCA進行系統建模和設計多值邏輯門，可使複雜(zá)邏輯電路設計更加便捷。本文提出“四值QCA（QQCA）”新概念。該概念已在本團隊專爲四值QCA模型開(kāi)發的量子點細胞自動模拟器（QCASim）中(zhōng)設定。設計了基本四值QCA邏輯門，如MIN、MAX和不同類型反相器（SQI，PQI，NQI和IQI），并通過QCASim驗證。本文将例示QCASim如何通過其方便的CAD工(gōng)具集快速而準确地工(gōng)作。采用所設計的主要門電路設計了一(yī)個1×4譯碼器。基于QQCA設計的電路，取得最小(xiǎo)延遲、最小(xiǎo)面積和最低複雜(zá)度。将QQCA主要的邏輯門與基于碳納米管場效應晶體(tǐ)管（CNFET）的四值門進行比較，結果表明本文所設計的電路具有更小(xiǎo)延遲和更低能耗。

關鍵詞組：量子點細胞自動機（QCA）；四值邏輯；量子點細胞自動模拟器（QCASim）；四值QCA（QQCA）；四值譯碼器；四值門