CCF 2020-2021中国计算机科学技术发展报告 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

《中国计算机科学技术发展报告》（以下简称《发展报告》）全面展示了中国计算机科学技术领域近一年的发展情况，所涉及的内容涵盖计算技术的诸多重要领域，包括体系结构、计算机视觉、理论计算机科学、信息系统、网络与数据通信等方向，并从碳中和体系结构、视觉-语言交互技术、生物信息学组合优化、新一代知识图谱信息系统、Sketch 驱动的网络测量等多角度阐述了不断创新的主题，详细介绍了相应研究方向的现状、 研究进展、 外研究进展对比、发展趋势以及各自的创新见解等。通过《发展报告》，我们能 完整地认识到我们在新时期所面临的挑战和机遇，也能 清晰地展望各学科发展趋势。

同时，我国计算机科学技术不仅在现有方向不断发展、深化，也在新兴方向上不断涌现。《发展报告》中反映了这一喜人趋势，也提出了新兴方向上的新问题。因此，相关领域人士对计算技术发展中的新问题、前沿技术的思考，也至关重要。

目 录 前言碳中和体系结构关键技术与系统研究发展报告 …………… CCF 体系结构专业委员会

1 引言 ………………………… 2

2 面向体系结构的碳足迹量化模型 …………………………………………………… 3

2. 1 综述 …………………………………… 4

2. 2 案例分析 …………………………………………… 14

2. 3 愿景、 趋势与挑战 …………………………………………………………… 18

3 领域独特的低碳体系结构研究进展 ……………… 20

3. 1 综述 …………………………… 20

3. 2 案例分析 ……………………………………… 26

3. 3 愿景、 趋势与挑战 ……………………… 29

4 面向碳中和的基础系统软件与装备研究进展 …… 30

4. 1 综述 …………………………………………… 30

4. 2 案例分析 ………………………………… 36

4. 3 愿景、 趋势与挑………………43

5 结束语 ……………………………………………… 45

参考文献 ……………………………………………………… 46 作者简介 ……………… 58

智能感知的边缘计算芯片的研究进展与发展趋势 ………… CCF 集成电路设计专业组

1 引言 ………………… 60

2 研究现状 ……………………… 62

2. 1 一体化处理的感算共融架构 ……………………… 62

2. 2 简化优化的深度神经网络 ……………………… 64

2. 3 深度神经网络加速器架构 ………………… 67

3 研究现状 ……………………… 72

3. 1 一体化处理的感算共融架构 …………………… 72

3. 2 简化优化的深度神经网络 ……………… 73

3. 3 深度神经网络加速器架构 ………………… 73

4 外研究进展比较 ………………………… 75

4. 1 一体化处理的感算共融架构

4. 2 简化优化的深度神经网络 …………………………… 75

4. 3 深度神经网络加速器架构 …………… 76

5 发展趋势与展望 ………………………………… 77

5. 1 一体化处理的感算共融架构 ……………………… 77

5. 2 简化优化的深度神经网络 ……………………… 78

5. 3 深度神经网络加速器架构 …………………… 78

6 结束语 ………………………………………… 79

致谢 …………………………………………… 79

参考文献 ………………………………………………… 79

作者简介 …………………………………………… 85 众测理论与方法的研究进展与趋势 ……… CCF 容错计算专业委员会

1 引言 ……………………………………………………… 88

1.1 众测背景 ……………………………………………… 88

1. 2 众测的基本工作流程与服务模式…………… 90

1. 3 本文内容和组织结构 …………………… 92

2 外研究现状 …………………………………… 93

2.1 众测的激励机制 ………………………………………… 93

2. 2 众测的协同机制 ……………………………… 98

2. 3 众测的信任机制 ……………………………… 103

2. 4 众测的质量评估技术 ………………………… 106

2. 5 众测的测试适应性技术 ………………………… 109

2. 6 众测服务平台 ……………………………………… 115

3 发展趋势与展望 ………………………………… 119

3. 1 众测的共性理论 ………………………………… 119

3. 2 可信众测 ……………………………………… 120

3. 3 众测的新领域与新技术 …………… 122

4 结束语 ………………………… 124

致谢 ……………………………… 124

参考文献 ………………………………… 125

作者简介 ………………………………………… 138

安全攸关系统的领域建模与形式化验证方法的研究进展与趋势 ………………………………… CCF 抗恶劣环境计算机专业委员会

1 安全攸关软件系统的领域建模方法 ………… 142

1. 1 安全攸关软件系统的领域建模研究进展 ………… 142

1. 2 国外安全攸关软件的建模应用进展 …………… 145

2 安全攸关软件系统的形式化验证方法 …………………………………………… 149

2. 1 操作系统的形式化验证方法 ……………………………………………… 149

2. 2 CPU 的形式化验证方法 …………………………………………………… 150

2. 3 编译器的形式化验证方法 ………………………………………………… 151

2. 4 安全攸关任务软件模型的形式化验证方法 ……………………………… 153

2. 5 未来研究方向 ……………………………………………………………… 154

3 领域模型和形式化验证方法在航空领域的应用和需求 ………………………… 155

3. 1 应用现状与成果 …………………………………………………………… 155

3. 2 领域未来需求及建议 ……………………………………………………… 156

3. 3 充分利用现有成果的建议 ………………………………………………… 157

4 领域模型和形式化验证方法在航天领域的应用和需求 ………………………… 158

4. 1 应用现状与成果 …………………………………………………………… 159

4. 2 领域未来需求及建议 ……………………………………………………… 162

5 领域模型和形式化验证方法在航海领域的应用和需求 ………………………… 164

5. 1 应用现状与成果 …………………………………………………………… 164

5. 2 领域未来需求及建议 ……………………………………………………… 167

6 结束语 ……………………………………………………………………………… 168

参考文献 ……………………………………………………………………………… 168

作者简介 ……………………………………………………………………………… 175

视觉-语言交互技术的研究进展与发展趋势 ……………… CCF 计算机视觉专业委员会

1 引言 ………………………………………………………………………………… 179

2 外研究现状 …………………………………………………………………… 181

2. 1 方法研究进展 ……………………………………………………………… 181

2. 2 应用研究现状 ……………………………………………………………… 197

3 研究进展 ……………………………………………………………………… 230

4 发展趋势与展望 …………………………………………………………………… 232

5 结束语 ……………………………………………………………………………… 233

参考文献 ……………………………………………………………………………… 233

作者简介 ……………………………………………………………………………… 250

中国计算机教育发展报告 …………………………………………… CCF 教育专业委员会

1 引言 ………………………………………………………………………………… 252

1. 1 本科学位教育 ……………………………………………………………… 252

1. 2 研究生学位教育 …………………………………………………………… 254

1. 3 从外延发展转向内涵式发展 ……………………………………………… 256

2 计算机类专业教育 ………………………………………………………………… 258

2. 1 依据 “标准” 培养人才 …………………………………………………… 258

2. 2 校企协同提高人才培养质量和水平 ……………………………………… 261

2. 3 依据认证培养学生能力 …………………………………………………… 264

2. 4 教材建设 …………………………………………………………………… 267

2. 5 课程建设 …………………………………………………………………… 269

3 计算机学科建设与研究生教育 …………………………………………………… 275

3. 1 基本情况 …………………………………………………………………… 275

3. 2 研究生教育的整体情况 …………………………………………………… 277

3. 3 博士教育 …………………………………………………………………… 278

3. 4 工学硕士教育 ……………………………………………………………… 282

3. 5 工程硕士教育 ……………………………………………………………… 286

4 社会团体及教学研究与交流 ……………………………………………………… 288

4. 1 主要教育组织 ……………………………………………………………… 288

4. 2 广泛的教育教学研究与交流 ……………………………………………… 293

致谢 …………………………………………………………………………………… 295

参考文献 ……………………………………………………………………………… 295

作者简介 ……………………………………………………………………………… 299

Sketch 驱动的网络被动测量研究进展与趋势 ………… CF 网络与数据通信专业委员会

1 引言 ………………………………………………………………………………… 302

2 基于 Sketch 的网络被动测量框架 ………………………………………………… 303

2. 1 网络被动测量面临的挑战 ………………………………………………… 303

2. 2 网络测量任务的性能要求 ………………………………………………… 304

2. 3 基于 Sketch 的网络测量方法 ……………………………………………… 305

3 网络被动测量系统的配置优化 …………………………………………………… 306

3. 1 测量环境准备 ……………………………………………………………… 306

3. 2 测量数据准备 ……………………………………………………………… 309

4 Sketch 数据结构的设计和优化 …………………………………………………… 311

4. 1 哈希策略 …………………………………………………………………… 311

4. 2 计数器级优化 ……………………………………………………………… 313

4. 3 Sketch 级优化………………………………………………………………… 320

5 网络测量后处理阶段的优化 ……………………………………………………… 323

5. 1 Sketch 压缩及合并技术……………………………………………………… 323

5. 2 Sketch 存储信息提取技术…………………………………………………… 324

6 发展展望 …………………………………………………………………………… 327

参考文献 ……………………………………………………………………………… 328

作者简介 ……………………………………………………………………………… 336

新一代知识图谱信息系统的研究进展与趋势 ……………… CCF 信息系统专业委员会

1 引言 ………………………………………………………………………………… 339

1. 1 知识图谱新一代基本架构 ………………………………………………… 339

1. 2 基础理论与关键技术 ……………………………………………………… 340

2 研究现状 ……………………………………………………………………… 341

2. 1 面向海量知识图谱的存储与计算 ………………………………………… 341

2. 2 非结构化多模态数据组织与理解 ………………………………………… 344

2. 3 大规模动态知识图谱表示学习与预训练模型 …………………………… 346

2. 4 神经符号结合的知识 新与推理 ………………………………………… 349

2. 5 面向下游任务的知识图谱系统预测与评估 ……………………………… 352

2. 6 新一代知识图谱信息系统的微服务与行业应用 ………………………… 355

3 研究现状 ……………………………………………………………………… 357

3. 1 面向海量知识图谱的存储与计算 ………………………………………… 357

3. 2 非结构化多模态数据组织与理解 ………………………………………… 358

3. 3 大规模动态知识图谱表示学习与预训练模型 …………………………… 360

3. 4 神经符号结合的知识 新与推理 ………………………………………… 362

3. 5 面向下游任务的知识图谱系统预测与评估 ……………………………… 364

3. 6 新一代知识图谱信息系统的微服务与行业应用 ………………………… 366

4 外研究进展比较 ……………………………………………………………… 369

4. 1 面向海量知识图谱的存储与计算 ………………………………………… 369

4. 2 非结构化多模态数据组织与理解 ………………………………………… 370

4. 3 大规模动态知识图谱表示学习与预训练 ………………………………… 370

4. 4 神经符号结合的知识表示与推理 ………………………………………… 370

4. 5 面向下游任务的知识图谱系统预测与评估 ……………………………… 371

4. 6 新一代知识图谱信息系统的微服务与行业应用 ………………………… 371

5 发展趋势与展望 …………………………………………………………………… 372

5. 1 面向海量知识图谱的存算一体化 ………………………………………… 372

5. 2 非结构化多模态数据组织与理解 ………………………………………… 373

5. 3 大规模动态图谱表示学习与预训练 ……………………………………… 373

5. 4 神经符号结合的知识 新与推理 ………………………………………… 374

5. 5 面向下游任务的知识图谱评估 …………………………………………… 374

5. 6 新一代知识图谱信息系统的微服务与行业应用 ………………………… 375

6 结束语 ……………………………………………………………………………… 375

参考文献 ……………………………………………………………………………… 376

作者简介 ……………………………………………………………………………… 386

虚拟形象合成的研究进展与趋势………………………… CCF 语音对话与听觉专业委员会

1 引言 ………………………………………………………………………………… 389

2 虚拟形象合成的技术路线 ………………………………………………………… 391

3 人脸与人体动作的低维表征 ……………………………………………………… 393

3. 1 研究现状总结 ……………………………………………………………… 393

3. 2 问题与挑战 ………………………………………………………………… 395

4 虚拟形象的真实感渲染 …………………………………………………………… 395

4. 1 研究现状总结 ……………………………………………………………… 395

4. 2 问题与挑战 ………………………………………………………………… 397

5 语音驱动的面部动作合成 ………………………………………………………… 397

5. 1 描述说话内容的特征抽取 ………………………………………………… 397

5. 2 语音到表情参数预测 ……………………………………………………… 398

5. 3 问题与挑战 ………………………………………………………………… 399

6 拟人化的跨模态肢体动作合成 …………………………………………………… 399

6. 1 研究现状总结 ……………………………………………………………… 399

6. 2 问题与挑战 ………………………………………………………………… 402

7 虚拟形象合成技术的展望 ………………………………………………………… 402

8 结束语 ……………………………………………………………………………… 402

参考文献 ……………………………………………………………………………… 403

作者简介 ……………………………………………………………………………… 408

卫星互联网的研究进展与趋势 …………………………………… CCF 互联网专业委员会

1 引言 ………………………………………………………………………………… 411

2 星座路由 …………………………………………………………………………… 411

2. 1 路由协议分类 ……………………………………………………………… 412

2. 2 静态路由 …………………………………………………………………… 412

2. 3 动态路由 …………………………………………………………………… 414

2. 4 动静结合路由 ……………………………………………………………… 415

2. 5 路由机制对比分析 ………………………………………………………… 416

3 传输优化 …………………………………………………………………………… 416

3. 1 基于 TCP 的传输优化 ……………………………………………………… 417

3. 2 基于 SCPS-TP 的传输优化 ………………………………………………… 418

3. 3 基于 UDP 的传输优化 ……………………………………………………… 420

4 编址寻址 …………………………………………………………………………… 421

4. 1 卫星互联网编址与地址分配 ……………………………………………… 422

4. 2 卫星互联网寻址 …………………………………………………………… 423

5 移动性管理 ………………………………………………………………………… 424

5. 1 位置管理 …………………………………………………………………… 424

5. 2 切换管理研究现状 ………………………………………………………… 428

6 网络安全 …………………………………………………………………………… 431

6. 1 卫星互联网安全问题分析 ………………………………………………… 432

6. 2 外研究现状 …………………………………………………………… 432

7 卫星应用与支撑平台 ……………………………………………………………… 437

7. 1 星载软硬件平台 …………………………………………………………… 437

7. 2 基于卫星与地面站网络的云服务扩展 …………………………………… 438

7. 3 基于卫星网络的星载缓存与内容分发 …………………………………… 438

7. 4 发展趋势与展望 …………………………………………………………… 439

8 卫星互联网试验验证平台 ………………………………………………………… 440

8. 1 卫星仿真平台 ……………………………………………………………… 440

8. 2 计算机网络仿真与模拟试验平台 ………………………………………… 441

8. 3 天地融合网络仿真工具 …………………………………………………… 441

8. 4 发展趋势与展望 …………………………………………………………… 442

9 外发展对比分析 ……………………………………………………………… 442

9. 1 国外发展现状 ……………………………………………………………… 443

9. 2 发展现状 ……………………………………………………………… 443

10 发展趋势与展望 ………………………………………………………………… 444

参考文献 ……………………………………………………………………………… 446

作者简介 ……………………………………………………………………………… 453

边缘计算的研究进展与发展趋势 ……………………… CCF 分布式计算与系统专业委员会

1 引言 ………………………………………………………………………………… 457

2 边缘计算架构研究现状 …………………………………………………………… 459

2. 1 云边端融合协同架构的发展现状 ………………………………………… 459

2. 2 算网融合架构研究现状 …………………………………………………… 462

2. 3 边缘层应用开发架构的研究现状 ………………………………………… 465

3 边缘层资源和服务管理的发展现状 ……………………………………………… 470

3. 1 边缘层的资源管理方法 …………………………………………………… 470

3. 2 边缘层的计算基础服务 …………………………………………………… 472

3. 3 边缘层的存储基础服务 …………………………………………………… 474

3. 4 边缘层的任务调度 ………………………………………………………… 474

4 边缘智能理论方法的发展现状 …………………………………………………… 476

4. 1 边缘智能计算框架的发展现状 …………………………………………… 477

4. 2 边缘智能模型部署的发展现状 …………………………………………… 479

4. 3 边缘智能模型训练的发展现状 …………………………………………… 481

5 边缘计算安全的发展现状 ………………………………………………………… 483

5. 1 边缘层的身份认证与信任管理发展现状 ………………………………… 483

5. 2 边缘数据接入与传输安全的发展现状 …………………………………… 485

5. 3 边缘数据计算安全的发展现状 …………………………………………… 486

5. 4 边缘数据存储安全的发展现状 …………………………………………… 489

6 发展趋势与展望 …………………………………………………………………… 489

6. 1 边缘计算操作系统 ………………………………………………………… 489

6. 2 边缘应用的高效开发和运维 ……………………………………………… 490

6. 3 边缘智能系统设计 ………………………………………………………… 490

6. 4 算网智能融合系统 ………………………………………………………… 491

6. 5 空天地一体化边缘计算系统 ……………………………………………… 491

6. 6 零碳边缘计算 ……………………………………………………………… 492

7 结束语 ……………………………………………………………………………… 493

参考文献 ……………………………………………………………………………… 493

作者简介 ……………………………………………………………………………… 504

跨媒体智能关联分析与语义理解理论和技术的研究进展

………………………………………………………………………… CCF 多媒体专业委员会

1 引言 ………………………………………………………………………………… 508

2 研究现状 ……………………………………………………………………… 510

2. 1 多模态数据的统一表达和知识引导的数据融合 ………………………… 510

2. 2 跨媒体关联分析 …………………………………………………………… 511

2. 3 基于知识图谱的跨媒体表征 ……………………………………………… 513

2. 4 面向多模态的智能应用 …………………………………………………… 516

3 研究现状 ……………………………………………………………………… 524

3. 1 多模态数据的统一表达和知识引导的数据融合 ………………………… 524

3. 2 跨媒体关联分析 …………………………………………………………… 524

3. 3 基于知识图谱的跨媒体表征 ……………………………………………… 526

3. 4 面向多模态的智能应用 …………………………………………………… 530

4 外研究进展比较 ……………………………………………………………… 534

4. 1 跨媒体信息统一表达 ……………………………………………………… 534

4. 2 跨媒体关联分析 …………………………………………………………… 535

4. 3 基于知识图谱的跨媒体表征 ……………………………………………… 536

4. 4 面向多模态的智能应用 …………………………………………………… 537

5 发展趋势与展望 …………………………………………………………………… 539

参考文献 ……………………………………………………………………………… 542

作者简介 ……………………………………………………………………………… 555

群智建模仿真与演化计算的研究进展和趋势

…………………………… CCF 协同计算专业委员会、 CCF 计算机辅助设计与图形学专业委员会

1 引言 ………………………………………………………………………………… 558

2 研究现状 ……………………………………………………………………… 560

2. 1 群智行为建模仿真 ………………………………………………………… 561

2. 2 群智涌现及演化 …………………………………………………………… 565

2. 3 群智管控 …………………………………………………………………… 571

2. 4 代表性应用 ………………………………………………………………… 574

3 研究进展 ……………………………………………………………………… 579

3. 1 多学科模型驱动的群智建模与仿真的 研究进展 …………………… 579

3. 2 生物启发的群智演化协同计算的 研究进展 ………………………… 580

3. 3 以人为中心的演化协同计算的 研究进展 …………………………… 581

4 外研究进展比较 ……………………………………………………………… 583

5 发展趋势与展望 …………………………………………………………………… 584

6 结束语 ……………………………………………………………………………… 585

参考文献 ……………………………………………………………………………… 585

作者简介 ……………………………………………………………………………… 604

生物信息学组合问题算法及其计算复杂性 …………… CCF 理论计算机科学专业委员会

1 引言 ………………………………………………………………………………… 607

2 组学数据 …………………………………………………………………………… 607

3 组学数据分析组合问题算法的作用 ……………………………………………… 608

4 生物信息学中的典型组合问题 …………………………………………………… 609

4. 1 基因组组装组合优化问题 ………………………………………………… 609

4. 2 基因组片段框架构建和填充 ……………………………………………… 611

4. 3 全基因组数据分析 ………………………………………………………… 614

4. 4 蛋白质组学数据分析问题 ………………………………………………… 619

4. 5 后缀树在组学数据分析中的应用 ………………………………………… 626

5 生物信息学研究先驱和他们研究的问题 ………………………………………… 628

6 理论计算机科学在生物信息学中面临的新挑战 ………………………………… 629

参考文献 ……………………………………………………………………………… 629

者简介 ……………………………………………………………………………… 636

关键词索引 ………………………………………………………………………………… 638

作者索引 …………………………………………………………………………………… 642

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书籍介绍

《中国计算机科学技术发展报告》（以下简称《发展报告》）全面展示了中国计算机科学技术领域近一年的发展情况，所涉及的内容涵盖计算技术的诸多重要领域，包括体系结构、计算机视觉、理论计算机科学、信息系统、网络与数据通信等方向，并从碳中和体系结构、视觉-语言交互技术、生物信息学组合优化、新一代知识图谱信息系统、Sketch 驱动的网络测量等多角度阐述了不断创新的主题，详细介绍了相应研究方向的现状、国内研究进展、国内外研究进展对比、发展趋势以及各自的创新见解等。通过《发展报告》，我们能更完整地认识到我们在新时期所面临的挑战和机遇，也能更清晰地展望各学科发展趋势。

同时，我国计算机科学技术不仅在现有方向不断发展、深化，也在新兴方向上不断涌现。《发展报告》中反映了这一喜人趋势，也提出了新兴方向上的新问题。因此，相关领域人士对计算技术发展中的新问题、前沿技术的思考，也至关重要。