軟件所四項成果榮獲2019年度北京市科學技術獎

文章來源:  |  發布時間:2020-10-09  |  【打印】 【關閉

  

  在2019年度北京市科技獎勵評選中,中國科學院軟件研究所參與完成的四項成果獲獎。其中,“高安全低功耗嵌入式系統芯片技術及應用”、“航天嵌入式軟件可信保障關鍵技術和應用”兩個項目榮獲“2019年度北京市科學技術獎一等獎”,“面向物聯網大數據的智能服務平臺關鍵技術及應用”、“基于國產基礎軟硬件的交通行業復雜實時系統關鍵技術及應用”兩個項目榮獲“2019年度北京市科學技術二等獎”。                 

  一、“高安全低功耗嵌入式系統芯片技術及應用”項目獲北京市技術發明獎一等獎。

  完成單位包括:北京航空航天大學、中國科學院計算技術研究所、中國科學院軟件研究所、航天恒星科技有限公司、北京中科睿芯科技有限公司、北京大學、華中科技大學。

  軟件所主要完成人為可信計算與信息保障實驗室副研究員張蕾(排名第6)。

  嵌入式系統廣泛用于國防和國民經濟領域。在復雜環境中,嵌入式系統面臨著軟件漏洞、數據代碼被篡改等嚴重的安全威脅;功耗問題也已成為制約其進一步發展的瓶頸?,F有安全防護技術和功耗優化方法難以滿足航空航天、公共安全、軍事國防等國家關鍵領域對于嵌入式系統芯片應用高安全、低功耗的迫切需求。

  該項目提出了一種基于芯片內置硬件監控機制的安全嵌入式處理器設計方法,實現了系統代碼級安全保護。提出了針對程序代碼和數據的篡改型攻擊模型,設計了安全體系結構;提出了一種基于數據、代碼和控制流等狀態參數或耦合參數的程序執行安全監控機制;設計了一種高安全、低資源消耗的輕量級密碼雜湊函數及數據代碼完整性驗證算法;分別對靜態和動態信息進行標記及驗證,實現了從函數級、基本塊級、到指令級等不同粒度的安全監控,并提出了系統快速安全恢復機制。針對低功耗需求,建立雙邏輯低功耗模型和多層次協同功耗優化模型,系統地降低了嵌入式系統功耗。從邏輯探測、極性搜索和轉換等階段,提出了傳統布爾和Reed-Muller (TB-RM)雙邏輯電路功耗優化方法;基于深度學習,提出了多層次協同功耗優化設計方法;提出了一種粗時間粒度調壓細時間粒度調頻的混合動態功耗優化方法。項目成果已應用于制導導航、公共安全監控等關鍵領域,取得了顯著的社會經濟效益。

  二、“航天嵌入式軟件可信保障關鍵技術和應用”項目獲北京市科學技術進步獎一等獎。 

  完成單位包括:北京控制工程研究所、北京軒宇信息技術有限公司、中國科學院軟件研究所、華東師范大學、國防科技大學、南京大學。

  軟件所主要完成人為計算機科學國家重點實驗室詹乃軍研究員 (排名第4)。

  嵌入式軟件是航天器的重要組成部分,其可信性保障是國內外公認的重大挑戰。項目提出了以標準、規范和工具為手段的軟件可信保障系統解決方案,實現了航天嵌入式軟件可信性從局部到系統、從依賴人到依賴工具的轉變。

  該項目建立了航天嵌入式軟件可信保障技術體系和集成環境,千行代碼缺陷率下降90%,生產率提升20%以上;建立了嵌入式軟件缺陷預防、檢測和定位的成套方法,軟件缺陷檢測效率提升3倍以上;提出了混成系統漸近穩定性判定和安全性形式驗證以及航天嵌入式軟件可信性分級度量評估方法。

  該項目在載人航天和探月工程等國家重大專項中全面應用,基于項目成果的多項軟件產品市場占有率居國內領先,有力支撐了我國重大航天任務的順利實施,推動了嵌入式軟件研制技術的進步。

  三、“面向物聯網大數據的智能服務平臺關鍵技術及應用”項目獲北京市科學技術進步獎二等獎。 

  完成單位包括:北方工業大學、北京易華錄信息技術股份有限公司、中國科學院軟件研究所、北京華夏星云網絡科技有限公司。

  軟件所主要完成人包括:時空數據管理與數據科學研究中心研究員丁治明(排名第四)。

  物聯網大數據是指由嵌入各種物理對象的、互相連接并接入互聯網的傳感器產生的海量實時數據,通常具有時序特征,有時兼備空間特征。目前主流大數據處理平臺缺乏對物聯網大數據時空特征的關注,缺少物聯網大數據統一表達、高效存取、深度融合、實時分析等相關技術,成為制約大數據產業發展的瓶頸。

  該成果主要依托于“面向物聯網大數據的智能服務平臺(簡稱GSTRIA平臺)”。GSTRIA平臺是專注于物聯網大數據、多媒體采樣數據、地理數據的統一表達、高效存取、深度融合、實時分析處理的平臺。GSTRIA平臺主要技術創新點如下:(1)多源異構海量物聯網大數據的統一融合表達技術。針對不同類型的物聯網數據特點,創新了數據統一融合表達模型,解決了復雜物聯網數據表達的不規范問題。(2)物聯網大數據多尺度計算技術與內外存協同的高效存儲與索引機制。提出了矢量提取方法,通過監控對象的狀態變化模式(稱為“狀態矢量”,簡稱“矢量”)來描述監控對象的物理狀態,降低了海量物聯網數據存取、計算代價。創新了內外存協同的數據存儲與多模態數據實時索引方法,降低存取成本,克服大部分大數據系統通過磁盤文件系統共享數據而造成的存儲查詢性能瓶頸。(3)多源異構物聯網大數據深度融合與關聯計算技術。攻關了大數據驅動的“空間-時間-人間”多因素關聯分析技術,創新了基于“空間-時間-人間”多因素關聯的、融合多尺度態勢信息的地理空間建模方法,打破了原有模型的固化模式,突破了原有建模方法的性能瓶頸。

  GSTRIA平臺已經在應急管理、智能交通(包括城市交通、城際交通、海上交通)、智慧工廠(包括電廠、電網)、智慧農田等領域得到了廣泛的部署和使用。GSTRIA平臺具有重大應用前景,中心與中科院國家空間科學中心、清華大學公共安全研究院、內蒙古政府存在長期交流與合作關系;同時與軍方開展深入交流與合作。

  四、“基于國產基礎軟硬件的交通行業復雜實時系統關鍵技術及應用”項目獲北京市科學技術進步獎二等獎。 

  完成單位包括:北京市交通信息中心、中國科學院軟件研究所、北京工業大學、東華軟件股份公司、北京東華合創科技有限公司、北京通途永久科技有限公司。

  軟件所主要完成人包括:軟件工程技術研發中心副研究員吳國全(排名第2)、研究員王偉(排名第9)。

  該項目首次提出基于國產基礎軟硬件的交通行業實時、高可用流式數據處理、緩沖與存儲優化技術,提高了國產基礎軟硬件環境下實時業務的響應性和可擴展性;創新性提出國產基礎軟硬件環境下復雜業務系統端到端兼容性測試與分析技術,自動檢測并輔助分析復雜業務系統遷移前后在功能方面的不一致,有效提升了國產軟硬件整體兼容適配水平;攻克了國產基礎軟硬件環境下地理空間數據的高效存儲、高頻查詢和實時顯示難題,融合內存鏡像、分區和索引技術,滿足交通行業復雜實時業務對地理空間數據的高效處理需求;研制了國內首個基于國產基礎軟硬件的綜合交通應急保障平臺,并突破了基于多維物聯感知的重大活動時空影響智能監測與跨領域協同保障技術。研究成果申請發明專利30余項(已獲授權15項)、獲軟件著作權20項,在國內外重要期刊與會議發表高水平學術論文40余篇,出版論著2部,制定行業標準和規范3項。

  項目實現了國產基礎軟件環境下10個交通業務構件的遷移,實施了10項以上交通運輸領域實時業務示范應用,成果在北京市31家交通行業重點單位進行了部署和實際應用,有力支撐了APEC會議、園博會、世錦賽、“一帶一路”峰會、中非合作論壇等重大活動期間的全過程交通應急保障,極大提升了北京市交通系統的服務水平和應急保障能力。項目的實施推動了國產基礎軟硬件在交通、電子政務等領域的深度應用,近三年累計直接經濟效益 1.29億元,促進了國產基礎軟硬件自主可控生態體系的建設。

  “高安全低功耗嵌入式系統芯片技術及應用”項目獲2019年北京市科學技術獎技術發明獎一等獎 

  “航天嵌入式軟件可信保障關鍵技術和應用”項目獲2019年北京市科學技術獎科學技術進步獎一等獎

  面向物聯網大數據的智能服務平臺關鍵技術及應用”項目獲2019年北京市科學技術獎科學技術進步獎二等獎

  “基于國產基礎軟硬件的交通行業復雜實時系統關鍵技術及應用”獲2019年北京市科學技術獎科學技術進步獎二等獎

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