2025年, 24卷, 1期　刊出日期：2025-02-28

  

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数学
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  基于SM2的可穿刺签名方案

  周 权, 谢淑婷, 曾志康, 陈丽丽, 卢子冲

  广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(1): 1-8.

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  SM2签名算法是我国商用密码体系的重要组成部分,现已被广泛应用于多个领域。然而,私钥泄露的风险和签名的前向安全性问题仍然备受关注。对此,文章提出了一个基于SM2的可穿刺签名方案(SM2-PS),支持在密钥泄露的情况下保证历史签名的安全性。SM2-PS方案支持对任何特定部分的消息进行穿刺,且其密钥穿刺操作仅需一次从布隆过滤器中删除关键元素即可完成。在椭圆曲线离散对数问题假设下,SM2-PS方案是满足存在性不可伪造的。性能分析及对比表明,SM2-PS方案在密钥生成和签名验证上的计算效率分别提高了51.83%和94.43%,其签名长度仅为0.156 KB。
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  基于三维分块矩阵的卷积优化算法

  吴丰桓, 唐春明

  广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(1): 9-20.

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  卷积是卷积神经网络的关键组成部分,其性能对网络的运行效率具有重要影响。目前对卷积的优化方法集中在计算速度和内存使用两方面。MEC算法是一种内存高效的卷积加速方法,将输入图像紧凑地排列为二维矩阵,降低中间矩阵的内存开销。然而,在处理大尺寸输入时,生成多个瘦高的二维分块矩阵,无法充分发挥矩阵乘法的峰值性能,导致计算效率下降。文章提出了一种基于三维分块矩阵的卷积优化算法CMEC:①采用三维窗口在原始图像上滑动获取数据,将输入和卷积核重新组织为三维中间矩阵;②并行计算输入分块矩阵与卷积核的三维矩阵乘法,利用高度优化的矩阵加速库提升计算速度;③将计算结果转换为标准的卷积输出形式。实验结果表明,与MEC算法相比,CMEC算法具有相同的中间矩阵内存使用,但是在CPU上计算单个卷积层的平均性能提升了61%,在GPU上性能最高提升71%,在多层卷积神经网络中至少获得56%的性能提升。
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  埃及伊蚊和白纹伊蚊竞争模型的全局动力学

  陈小鹏, 郭志明

  广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(1): 21-32.

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  登革热是由伊蚊传播登革病毒所引起的急性传染病,主要传播媒介是白纹伊蚊和埃及伊蚊。目前,控制登革热传播的一种可行的方法是释放携带Wolbachia氏菌的蚊子与野生蚊子产生CI效应,进而起到阻断疾病传播的目的。不同蚊虫之间的竞争机制会影响到释放携带Wolbachia蚊子的效果。为了探究埃及伊蚊和白纹伊蚊的种间竞争及交配对蚊子种群动态及其生态的影响,文章基于对白纹伊蚊与埃及伊蚊偏态的种间交配实验和最新研究结果,建立了一个两种群竞争模型来模拟埃及伊纹和白纹伊蚊的种群动力学行为,在不同条件下,证明了平凡平衡点、边界平衡点和正平衡点的全局渐近稳定性。文章的理论研究结果与文献中实验结果一致,即白纹伊蚊的高种间交配率和再交配率导致其在和埃及伊蚊的竞争繁衍中取得优势。了解这一机制将为预防控制媒介蚊虫以及后续制定感染 Wolbachia蚊子的释放策略来控制登革热的传播提供科学指引。
物理学
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  基于WO₃的微纳米颗粒氨气传感器及其室温气敏性能研究

  潘书生, 吴 悠

  广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(1): 33-40.

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  氨气检测涉及各种行业,可用于环境分析、空调压缩机、呼吸诊断分析、化肥工业等。氨气是环境和安全监测重点关注的对象,其相应的传感器显得尤为重要。目前,传统的氨气传感器检测速度已经得到一定的提升,但仍存在工作温度过高等不足,制备室温下快速检测氨气的传感器尤为必要。文章采用液相激光烧蚀的方法合成高氧空位的微纳米三氧化钨材料,用于高效的室温氨气传感器。该制备方法具有可控性好、纯度高、生产效率高和装置简单等优点,所获得的三氧化钨材料在室温下对氨气的响应度达到56%,优于同类型传感器的性能,有望应用于制作高性能的室温氨气传感器。
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  丙烯酸酯共聚物分散剂的制备及性能评价

  黄玉春, 周艺轩, 郭康贤

  广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(1): 41-49.

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  以丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)和丙烯酸羟乙酯(HEA)为单体,通过自由基溶液聚合合成了丙烯酸酯共聚物分散剂P(BA-AA-HEA),并采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振波谱(NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)对其进行了表征及分析。将P(BA-AA-HEA)应用于超细氢氧化铝粉体颗粒在环氧树脂基体的分散中,探究添加P(BA-AA-HEA)的添加量对氢氧化铝-环氧树脂复合材料的粘度、抗沉降、稳定性和剪切强度等系数的影响,并与市售Y016分散剂做对比。结果表明,P(BA-AA-HEA)和Y016分散剂都能使氢氧化铝粉体颗粒更容易分散在环氧树脂基体中,有效使氢氧化铝-环氧树脂复合材料更具有流动性,粘度降低了60%左右。同时,与市售Y016分散剂相比,采用P(BA-AA-HEA)制备的氢氧化铝-环氧树脂复合材料具有更好的抗沉降性能、稳定性和更高的剪切强度。具体来说,与Y016分散剂组相比,P(BA-AA-HEA)组在保持氢氧化铝-环氧树脂复合材料粘度在26 000 mPa·s左右的同时,还具有优异的氢氧化铝粉体颗粒抗沉降效果,如7天内无明显沉降;加入P(BA-AA-HEA)后,材料的剪切强度由9.246 MPa提高到11.617 MPa。本研究结果有望用于环氧树脂体系配方的工业化应用。
电子与信息科学
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  离散时间量子随机行走搜索算法在无向图上的应用

  濮荣强, 黄 玮, 居水荣

  广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(1): 50-55.

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  量子行走得益于概率幅的叠加特性,可同时出现在多条路径中,使其能以平方式乃至指数级别的速度加速扩散所携带的量子信息。文章基于无向图G=(V,E)结构,从离散时间量子随机行走(Discrete Time Quantum Walk,DTQW)搜索算法特性出发,运用幺正变换的硬币算符与迁移算符,构建了DTQW搜索算法步骤框图,在此基础上,应用SKW搜索算法对4节点无向图中的标记节点态进行搜索,通过态塌缩的观测,实现以1/4概率化读取出目标节点。研究结果表明,当有n个足够大的量子系统,并保持彼此之间的强纠缠性时,量子随机行走可以过渡到经典随机行走。文章还详细讨论了DTQW搜索算法实现左右同移的二次加速搜索机制。
管理科学
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  基于SEM模型的氢燃料电池汽车产业政策作用机理研究——以广东省为例

  陈 青, 张仁寿, 陈 刚, 张健斌

  广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(1): 56-65.

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  文章采用定性和定量实证研究方法对氢燃料电池汽车产业政策效应进行分析。为深度挖掘在政策了解度、政策适应度、政策实施效度、政策卷入度中,哪些是影响企业发展意愿的主要因素,运用SEM模型深入分析影响因素及其作用机理。研究发现:①政策实施效度是影响企业发展意愿的最主要直接因素,出台政策对企业发展有直接支持和影响效应;②企业对氢燃料电池产业政策出台的适应度并不乐观;③目前政府的扶持政策对企业支持效果并不理想;④企业对扶持政策的整体卷入度得分表现一般,企业的重视程度比理解程度卷入更深,企业对政策的理解度并不高,表示“非常理解”的占比仅为18.18%。综上,提出针对性对策等建议:政府应重点提升政策适应度和政策卷入度,即关注企业问题、优化政策合理性、及时调整政策导向和加强政策宣传导读等。
地理科学
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  生态系统服务价值视角的南岭山区生态网络构建与优化

  袁海威, 倪 杰, 邱 霓, 林港特, 王时宽, 郭铭彬, 龚建周

  广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(1): 66-81.

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  将生态系统服务价值的空间分布与连通性纳入考量,对关键区域进行生态网络的构建与优化,是提升区域景观结构的连通性以及生态系统整体功能的有效手段。目前,针对这一领域的研究仍显不足,文章基于PLUS-InVEST模型与“源地-廊道”范式,利用2000—2020年土地利用数据,对南岭山区未来生态系统服务价值进行核算,通过识别价值高值区,进而构建并优化南岭山区的生态网络。结果表明:在南岭山区总面积约11.4万km²的范围内,景观组成相对稳定,以林地为主导类型;该区域典型生态系统服务价值总体呈波动下降的趋势,预计到2030年达最低值;南岭山区的生态网络呈现出西密东疏的空间分布特征,生态源地呈团状分布,边缘地带较为割裂。文章从优先保护生态夹点和重点修复生态障碍点的目标出发,明确了生态网络优化的关键区域,研究成果为完善生态系统服务网络空间体系以及构建可持续的生态安全格局提供了研究支撑。
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  产业园对区域经济影响的异质性分析——以珠三角产业园对县域经济的影响为例

  杜雨穆, 滕 丽

  广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(1): 82-93.

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  产业园作为一种有效的产业空间组织模式,对驱动区域经济增长具有特殊的作用。文章分析了珠三角111个产业园的基本特征,并分类型探讨了不同产业园对县域经济增长的作用机制。结果显示:①珠三角产业园的特征表现为:产业园建设有利于推动县域经济增长;但不同等级的产业园对县域经济的作用强度呈逐级递减趋势,依次为国家级、省级、重要级产业园。②不同创新水平的产业园拉动县域经济发展的机制各异,并解释为3种不同效应的结果:即乘数效应,集聚效应和溢出效应。创新水平低的产业园通过为县域提供就业所产生的区域乘数效应带动县域经济发展;创新水平高的产业园通过技术溢出效应拉动县域经济,但比较微弱;创新水平中等的产业园对本地资源的竞争所带来的负面效应与其对外溢出的正面效应相抵消而表现出没有明显作用。