可信计算技术标准与应用(吴秋新20100908)

可信计算技术的发展与应用随着科技的不断发展，人们对计算机技术的要求越来越高。

安全和可信是计算机技术的核心问题之一。

在这个背景下，可信计算技术应运而生。

那么，什么是可信计算技术呢？它的发展现状和应用前景又是什么？一、可信计算技术是什么？可信计算技术是指在开发、应用和维护计算机系统时，通过软硬件、系统和人员等多种因素的相互协调，确保该计算机系统完整、可靠、安全、保密、稳定并符合法律法规等要求的一种技术。

即使在面对黑客攻击或无意中的系统故障时，也能保持系统的正常运行。

二、可信计算技术的发展现状近年来，随着技术的发展和安全问题的凸显，可信计算技术得到了快速发展。

可信计算技术的关键在于保证可信环境的安全性和保密性，并确保对所涉及的各种系统、软件、硬件等的安全性进行全方位的评估。

目前，可信计算技术已经形成了一整套系统的理论和技术体系，其中包括了自主创新的软、硬件安全技术和相关的评测和认证技术。

例如，华为公司提出了“全文深度学习”的技术，采用深度学习、人工智能等策略，可以对恶意软件进行精准预测和拦截。

还有像Trusted Execution Environment（TEE）等技术，通过硬件安全区域来保证硬件的安全和可信。

同时，各大国家和地区也在积极推进可信计算技术的发展。

例如，中国政府在电子政务、大数据、物联网等领域推广可信计算技术，并且出台了相关的政策和法规，提高可信计算技术的应用水平。

三、可信计算技术的应用前景随着可信计算技术的不断成熟，其应用前景也越来越广阔。

其中，可信计算技术在云计算、物联网、大数据等领域的应用越来越被人们所重视。

1. 云计算与传统本地计算不同，云计算更加便捷，节省了大量的人力物力成本。

但是云计算安全问题一直困扰着人们。

可信计算技术的应用，通过对数据和应用程序的安全性检测和认证，能够保障云计算的安全性，为用户提供更加可靠的云计算服务，鼓励企业和政府采用云计算解决方案。

2. 物联网物联网技术在物联网智能家居、智能交通、智能医疗等领域得到了广泛的应用。

可信技术及其应用11 引言综观全球信息产业，安全问题已经引发了用户群体乃至行业厂商的普遍性忧虑和不满，传统的安全保护方法无论从构架还是从强度上来看已经不能完全满足要求。

日益复杂的计算环境中层出不穷的安全威胁使得可信技术以及相似概念备受推崇。

本文首先阐述可信计算所遵循的TCG（Trusted Computing Group）规范与传统安全方案的区别，然后对其核心部件TPM（Trusted Platform Module）进行详细的剖析，包括它的结构、原理和工作流程。

本文对TCG及TPM的详细介绍主要为了下一步工作——即对可信存储的研究，所以本文还阐述了TCG针对存储方面的有关协议，然后又通过几个实例介绍了国内外可信技术应用的现状。

在本文的最后，总结了可信技术的前景和仍然存在的问题，为进一步对可信存储的研究做好了铺垫。

2TCG (Trusted Computing Group）规范与传统安全方案的区别TCG规范与传统安全方案的区别主要体现在理念和各自采取的主要技术两方面上。

2.1 理念上的区别传统安全解决方案往往侧重于先防外后防内、先防服务设施后防终端设施，而可信计算则反其道而行之，首先保证所有终端的安全性，也即通过确保安全的组件来组建更大的安全系统。

可信计算平台在更底层进行更高级别防护，通过可信赖的硬件对软件层次的攻击进行保护可以使用户获得更强的保护能力和选择空间。

2.2 主要技术区别传统的安全保护基本是以软件为基础附以密钥技术，事实证明这种保护并不是非常可靠而且存在着被篡改的可能性。

可信计算平台将加密、解密、认证等基本的安全功能写入硬件芯片，并确保芯片中的信息不能在外部通过软件随意获取。

在这种情况下除非将硬件芯片从系统中移除，否则理论上是无法突破这层防护的，这也是构建可信的计算机设备以及建立可信的计算机通信的基础。

在硬件层执行保护的另外一个优势是能够获得独立于软件环境的安全保护，这使得可以设计出具有更高安全限制能力的硬件系统。

数据安全中的可信计算技术与应用随着信息技术的不断发展，我们的生活、工作、交流等等都离不开数据的支持与应用。

然而，数据安全问题也成为了当今社会中无法避免的难点。

为了维护数据的安全性，可信计算技术应运而生，并在数据领域中有着越来越广泛的应用。

本文将会从可信计算技术的概念、特点和应用方面进行探讨。

一、可信计算技术的概念可信计算技术（Trusted Computing）是计算机安全领域中的一种技术，它旨在保证计算过程及其结果的可靠性、安全性和隐私性。

为了达到这个目的，可信计算技术在处理器、操作系统、应用程序等层面上均有不同的技术手段来保障安全性。

其中，可信平台模块（TPM）是可信计算的核心技术之一，它的主要作用是验证系统软硬件的可信性，并提供安全数据存储和加密功能。

二、可信计算技术的特点1. 安全性可信计算技术通过对系统软硬件进行验证、认证和加密，确保了计算过程及其结果的安全性。

它采用了多种技术手段，如数字签名、加密算法等，来保障数据的安全性。

2. 可信性可信计算技术具有高度的可信性，这是由于它所采用的安全机制是经过多次验证、认证、测试和审计的。

这些验证和认证过程确保了系统的可信度，并提高了系统的安全性。

3. 隐私性可信计算技术通过加密算法等技术手段来保护用户的隐私数据，确保用户的隐私不被泄露。

它采用了多种隐私保护技术，如哈希函数、加密算法、访问控制等，来保障隐私数据的安全性。

三、可信计算技术的应用1. 数据安全领域可信计算技术在数据安全领域中有着广泛的应用。

它可以保护计算机的硬件和软件平台，并防止恶意软件及黑客攻击。

同时，它可以对用户私密数据进行加密和保护，确保数据的安全性。

2. 云计算领域云计算作为一种新兴的计算模式，可信计算技术在其中也有着重要的应用。

它可以确保云计算平台的安全性，保护云计算中用户的数据和应用程序的安全。

此外，它可以监控云计算中的虚拟机，确保虚拟机的安全执行。

3. 移动设备领域随着移动设备的普及，可信计算技术在移动设备领域也有着广泛的应用。

浅谈可信计算技术及其在银行业中的应用作者：魏兴等来源：《中国金融电脑》 2018年第11期近几年，随着网络安全事件的不断涌现，攻击手段的不断变化和升级，企业面临的网络安全形势更为严峻。

可信计算技术及可信计算系统产业的出现，颠覆了人们以往对网络安全防护的认知，将安全防护从“被动防御”变为“主动防御”。

在不依赖病毒样本特征、不安装系统补丁、不关闭网络端口、不升级杀毒软件的情况下，可信计算技术使用主动防御手段能够识别勒索病毒，阻止恶意程序执行，具有对操作系统漏洞及非预知病毒木马的防御能力。

在防范未知恶意程序、0day 攻击等方面较传统被动式防御具有一定的优势。

一、可信计算的概述1. 定义可信计算概念最早可以追溯到美国国防部颁布的TCSEC 准则。

1983 年，美国国防部制定了世界上第一个《可信计算机系统评价标准》（TCSEC），第一次提出了可信计算机和可信计算基（Trusted ComputingBase,TCB）的概念，并把TCB 作为系统安全的基础。

对于可信的定义目前存在以下几种说法。

ISO/IEC15408 标准定义：指参与计算的组件，其操作或者过程在任意的条件下是可以预测的，并且能够抵御病毒和物理干扰；IEEE 可信计算技术委员会认为，可信是指计算机系统所提供的服务是可信赖的，而且这种可信赖是可论证的；我国沈昌祥院士认为，可信计算系统是能够提供系统的可靠性、可用性、信息和行为安全性的计算机系统。

系统的可靠性和安全性是现阶段可信计算最主要的两个属性。

因此，可信可简单表述为可信≈可靠+安全。

2. 发展可信计算发展至今，从最初的可信1.0 开始，以计算机可靠性为主，以故障排除和冗余备份为手段是基于容错方法的安全防护措施。

之后可信2.0，以可信计算组织（Trusted Computing Group,TCG）出台的TPM1.0为标志，主要以硬件芯片作为信任根，以可信度量、可信存储、可信报告等为手段，实现计算机的单机保护。

摘要：可信计算是信息安全领域的一个新分支。

本文论述了可信计算技术与理论的最新研究进展。

通过分析可信计算技术的发展历史与研究现状，指出了目前可信计算领域存在理论研究滞后于技术发展，部分关键技术尚未攻克，缺乏配套的可信软件系统等问题，提出了值得研究的理论与技术方向，包括：以可信计算平台体系结构、可信网络、可信软件工程，软件信任度量技术等为代表的可信计算关键技术，以可信计算模型、信任理论等为代表的可信理论基础。

一、引言信息技术的高速发展，带来了信息产业的空前繁荣；但危害信息安全的事件也不断发生，信息安全形势日益严峻。

目前信息安全问题的技术原因主要包括:■微机的安全结构过于简单。

最初，微机被认为是个人使用的计算机，许多安全措施不再需要，为了降低成本，许多有效的安全措施被去掉。

■信息技术的发展使计算机变成网络中的一部份，突破了计算机机房的地理隔离，信息的I/O遍及整个网络世界，网络协议缺少安全设计，存在安全缺陷。

网络协议的复杂性使得对其进行安全证明和验证十分困难。

■操作系统过于庞大，软件故障与安全缺陷不可避免。

硬件结构的安全和操作系统的安全是信息系统安全的基础，密码、网络安全等技术是关键技术。

只有从信息系统的硬件和软件的底层采取安全措施，从整体上采取措施，才能有效地确保信息系统的安全。

对于最常用的微机，只有从芯片、主板等硬件和BIOS、操作系统等底层软件综合采取措施，才能有效地提高其安全性。

正是基于这一思想催生了可信计算的迅速发展。

可信计算的基本思想是在计算机系统中首先建立一个信任根，再建立一条信任链，一级测量认证一级，一级信任一级，把信任关系扩大到整个计算机系统，从而确保计算机系统的可信。

在技术领域, 1983年美国国防部就制定了《可信计算机系统评价准则》。

1999年TCPA组织成立，2003年改组为可信计算组织TCG。

TCPA和TCG制定了关于可信计算平台、可信存储和可信网络连接等一系列技术规范。

目前已有200多个企业加入了TCG，可信计算机已进入实际应用。

682008.08早在1995年，法国的Jean-Claude Laprie和美国Algirdas Avizienis就提出可信计算（Dependable Computing）的概念。

其思路是：在PC机硬件平台上引入安全芯片架构，通过安全特性来提高终端系统的安全性。

可信计算平台基于可信平台模块（TPM)，以密码技术为支持、安全操作系统为核心，涉及到身份认证、软硬件配置、应用程序、平台间验证和管理等内容。

2003、04年间，可信计算在我国网络安全业界掀起一股股热浪，一度被称作信息安全的济世良方，国家有关部门也就可信计算技术的研究与推广给予扶持和投入，沈昌祥、卿斯汉、赵战生、曲成义等信息安全界知名专家多次在发言中提到可信计算，为此项技术的应用和推广谋划发展之路。

一批知名的信息安全厂商也迅速参与了相关产品/技术的研发、生产和推广工作。

数年过去了，可信计算已经从前几年的大造舆论、广泛宣传，转入到实现阶段。

国家可信计算标准工作小组也已成立，“十一五”期间，可信计算列入了国家发改委的信息安全专项，“863计划”也正在启动可信计算专项，国家自然科学基金也有对可信计算的支持，这都说明可信计算已经有了实质性进展。

一个信息安全的重要理念由于国内网络系统中使用的CPU、操作系统大多来自国外，安全不可控性较强。

由老三样（防火墙、入侵监测和病毒防范）为主要构成的传统信息安全系统以防外为重点，把过多的注意力放在对服务器和网络设备的保护上，而忽略了对终端的保护。

有别于传统的安全技术，可信计算技术从终端开始防范攻击，它通过在计算机硬件平台上引入安全芯片架构来提高系统的安全性。

其目的主要是通过增强现有的PC终端体系结构的安全性来保证整个计算机网络的安全，意义就是在计算机网络中搭建一个诚信体系，每个终端都具有合法的网络身份，并能够被认可，而且终端具有对恶意代码，如病毒、木马等有免疫能力。

在这样的可信计算环境中，任何终端出现问题，都能保证合理取证，方便监控和管理。

计算机测量与控制!"#"$!$%!&"!!"#$%&'()'*+%('#',&-!",&(".!!#""$!#收稿日期 "#"$#"""$!修回日期 "#"$#""&%基金项目 国家自然科学基金!*""'*#$)&&")"$$,'"$先进制造技术山西省重点实验室开放基金!<+^^"#"%#%"$山西省重点研发计划!"#%(#$-$"%%&,"$中北大学校内人才支持计划!c<"#%)#)"%作者简介 周锦山!%((("&男&山西运城人&硕士研究生&主要从事胶囊机器人及其无线供能方向的研究%引用格式 周锦山&高晋阳!一种适用于胶囊机器人的肠道几何参数感知方法'+(!计算机测量与控制&"#"$&$%!&")""$"$#!文章编号 %&'%,*() "#"$ #&#""$#)!!-./ %#!%&*"& 0!1234!%%5,'&" 67!"#"$!#&!#$,!!中图分类号 8;"%"!(!!文献标识码 :一种适用于胶囊机器人的肠道几何参数感知方法周锦山% 高晋阳% "!%`中北大学动态测试技术国家重点实验室&太原!#$##*%$"`中北大学山西省先进制造技术重点实验室&太原!#$##*%"摘要 胶囊机器人被认为是实现肠道疾病微创诊查最具前景的器件&肠道的几何参数!即半径和厚度"感知对于机器人在未知的肠道环境中实现主动运动具有重要意义&然而现阶段胶囊机器人均不具备这一感知功能$为此提出一种基于扩张机构和薄膜压力传感器的肠道几何参数感知方法$通过在扩张机构末端安装薄膜压力传感器&测量不同扩张半径下肠道的收缩压力&并基于压力值和以本构方程为核心构建的感知模型&实现对肠道初始半径及厚度的感知$搭建实验平台对该感知方法测试发现)针对五段具有不同几何参数的离体猪肠道&可在%*G内完成对肠道几何参数感知&对于初始厚度的感知误差范围为#`#),!#`"$(P P&初始半径的感知误差范围为#`%)&!#`$$(P P%关键词 肠道几何参数$感知方法$胶囊机器人$扩张机构$薄膜压力传感器<,3,&'+&0,*.U'"#'&(0:G*(*#'&'(+5',+0,1)'&H"24"(*!*$+%.'8"="&^A.=+42G J D2%&N:.+42X D2I%&"!%`>6D6K[K X C D T H O D6H O X H L-X2D P41@K D G F O K P K268K1J2H S H I X&8D4X F D2!#$##*%&R J42D$"`>J D2W4[K X C D T H O D6H O X H L:Q U D21K Q@D2F L D16F O42I8K1J2H S H I X&8D4X F D2!#$##*%&R J42D"<=+&(*:&)R D7G F S K O H T H6G D O K1H2G4Q K O K Q6J KP H G67O H P4G42I P K Q41D S42G6O F P K26L H O O K D S4B42I P424P D S S X42U D G4U KQ4D I2H G4GH L6J K 426K G642D S Q4G K D G K G!>K2G42I6J K426K G642D S I K H P K6O417D O D P K6K O G H L O D Q4F G D2Q6J4132K G G4G H L I O K D6G4I24L41D21K L H O O H T H6k G D164U K S H1H V P H64H2426J K F232H Z2426K G642D S K2U4O H2P K26!?F6G H L D O&1D7G F S K O H T H6G Q H2H6J D U K6J4G G K2G42I L F2164H2!_H O6J4G O K D G H2&T D G K Q H2 6J K K W7D2Q42I P K1J D24G PD2Q6J42V L4S P7O K G G F O K G K2G H O G&D2426K G642D S I K H P K6O417D O D P K6K O G K2G42I P K6J H Q4G7O H7H G K Q!?X42G6D S S42I 6J42V L4S P7O K G G F O K G K2G H O G H26J K647G H L6J K K W7D2Q42I P K1J D24G P&6J K1H26O D164H27O K G G F O K H L426K G642K G42Q4L L K O K26K W7D2Q K Q O D Q4F G 1D2T KP K D G F O K Q!:2Q6J K7O K G G F O K D2Q G K2G42I P H Q K S D O K6D3K2D G6J K1H O K H L1H2G646F64U K K Y F D64H2&6J K42464D S O D Q4F G D2Q6J4132K G G H L 426K G642K G1D2T K G K2G K Q!:2K W7K O4P K26D S7S D6L H O P4G G K6F76H U K O4L X6J K7O H7H G K QP K6J H Q42L4U K K W V U4U H74I426K G642K GZ46JQ4L L K O K26I K H P K6O417D O D P K6K O G&D2Q6J K O K G F S6G G J H Z6J D66J K426K G642D S I K H P K6O417D O D P K6K O G1D2T K G K2G K Q H F6Z46J42%*G&D2Q6J K G K2G42I K O VO H O G H L426K G642D S O D Q4F G D2Q6J4132K G G D O K426J K O D2I K G H L!#`#),P P&#`"$(P P"D2Q!#`%)&P P&#`$$(P P"&O K G7K164U K S X!>'7?"(2+)426K G642D S I K H P K6O417D O D P K6K O G$G K2G42I P K6J H Q$1D7G F S K O H T H6$K W7D2Q42I P K1J D24G P$6J42V L4S P7O K G G F O K G K2G H O@!引言肠道疾病如溃疡*炎症*结直肠癌等是严重危害人类的顽症&据估计全球每年约新增一百八十万结直肠癌患者&这些疾病给个人和医疗系统带来了严重的负担'%(%早期筛查和诊治是降低治疗费用*提高患者生存质量的重要手段'"$(%目前用于辅助肠道诊查和治疗的主要医疗器械是插入式肠镜&然而检查时给患者带来的严重不适和多种并发症使其并不适合用于肠道疾病的普查',*(%微型胶囊机器人作为肠镜的替代品&有望应用于肠道的微创诊查&以克服肠镜检查时带来的不适和风险%现有的胶囊机器人通常具备两种功能模块)运动模块以及肠道环境感知模块%运动模块用于帮助机器人在湿滑黏弹的肠道环境中实现主动运动&目前可大致分为腿式*履带式*磁控式和仿尺蠖式四种类型)腿式机器人'&)(依靠机体四周的超弹性腿与肠壁之间的相互作用实现有效运动&但由于超弹性腿通常较细&在与肠壁接触时存在一定安全问题%履带式机器人'(%%(依靠花纹履带与肠壁之间的静摩擦力实现运动&但由于其尺寸固定&在面临管径变化的肠道环境时&会因为履带与肠壁间的接触压力不足&出现运动失效的问题%磁控式胶囊机器人'%"%,(依靠外部磁场的牵引实现主动运动&但由于磁牵引力较小&常常无法克服肠道中的摩擦阻力&另外&在诊查前需要灌肠使肠道处于液体充盈状态%仅尺蠖式机器人'%*%((在具备双向运动功能和肠道扩张功能的同时&又不存在安全问题%它的运动模块通常包括两个扩张机构以及一个平移机构&其中平移机构用于使机器人在肠道中实现双向运动&扩张机构用于扩张塌陷的肠道%!投稿网址 Z Z Z!0G01S X3B!1H PCopyright©博看网. All Rights Reserved.!!计算机测量与控制!第$%""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""卷#"",!#当胶囊机器人在肠道中进行病灶检查*施药*活检等工作时&往往需要扩张肠道&抵抗肠蠕动力'"#(&以稳定驻留在当前位置%并且由于肠道的半径变化范围较大!成人大肠半径变化范围为%*!$#P P &且从直肠到盲肠半径逐渐增大"&机器人还需要扩张肠道以获得足够的牵引力%因此&扩张机构是胶囊机器人获得与插入式肠镜相同诊查效果的必要机构%肠道环境感知模块用于感知肠道内的各种生理信息&是对胶囊机器人进行控制和进行疾病检查的基础%文献'"%(中&E![!N F 等人研制的一种可搭载在胶囊机器人上的&摄像机模块&其拍摄照片对肠道的覆盖率高达()g &且单次照片无线传输功耗仅为'`%PM %文献'""(中&;!!C 4等人通过在胶囊上集成一种压力传感器模块&能够有效监测到小肠的收缩速率和收缩压力%文献'"$(中&[`:S K W D 2Q O H G 等人通过在胶囊表面安装一种轮式里程计&依靠滚轮与小肠之间的相对滚动&使得胶囊能够实时提供从十二指肠到小肠的实际距离信息&以帮助病灶定位%文献'",(中&R !@!R D L L O K X 等人通过在胶囊上集成一个多电极电子舌传感器&能够有效监测肠道液体特性&以辅助诊断胃肠道疾病%肠道几何参数!即半径和厚度"的感知对于机器人在未知肠道环境中实现主动运动*病灶定位等功能均有重要意义%例如&结合前置摄像头&胶囊机器人可以基于几何参数对患者的肠道三维模型进行构建&标记出病灶位置&为后续的治疗和复查的等提供参考%同时&肠道半径和厚度的异常还能够反映出多种肠道疾病&如梗阻性病变*炎症性肠病和肿瘤等'"*(%然而&现有胶囊机器人均无法实现对肠道几何参数的感知%因此&本文提出了一种基于扩张机构和薄膜压力传感器的肠道环境感知方法&通过在胶囊机器人的扩张机构末端集成薄膜压力传感器&测量不同扩张半径下肠道产生的环向收缩力&结合本文构建的感知模型&可以实现对肠道几何参数的感知%其中&薄膜压力传感器尺寸仅为#*P Pi #`"P P %在$`$a 的额定工作电压下&传感器整体电路的功耗小于*PM &而胶囊机器人的工作功耗通常大于,##PM &因此该方法几乎不会增加胶囊机器人的整体尺寸和功耗%全文的整体结构如下)第一章对感知方法的原理进行了详细的介绍%第二章搭建了实验平台&测量了不同扩张半径下猪肠道产生的收缩力%第三章中&基于测量数据&对该感知进行了验证%并基于感知结果&对感知方法进行了优化%第四章总结%A !感知方法原理图%中展示了一种典型尺蠖式胶囊机器人的扩张机构'%((%扩张机构通常由一组丝杠螺母机构和三组多连杆机构构成%当丝杠在电机驱动下转动时&螺母沿丝杠轴线作直线运动%三组多连杆机构以等角度的方式铰接在螺母上&在螺母的带动下&可沿径向扩张%扩张机构的顶端安装有一枚接触装置&以增大与肠道的接触面积&保证安全%从扩张机构的结构可以看出&通过控制电机的转动圈数&可以对其扩张半径进行精准的控制%通过在接触装置中安装一枚薄膜压力传感器&能够有效测量出肠道的环向收缩压力%图%!一种典型的扩张机构图%的左上角展示了薄膜压力传感器的具体安装方法%接触装置可分为上中下三层&下端为底座&用于与多连杆机构的末端相连$上端为盖板&用于与肠道接触$薄膜压力传感器压在二者中间&通常还会在压力传感器力敏区域表面覆盖软膜&以确保传感器受力均匀&提高测量数据的准确性%通过测量多组肠道同一位置在不同扩张半径下的环向收缩压力&可以计算出当前的位置肠道的初始半径和厚度&实现对肠道几何参数的感知&具体感知原理如下)当机器人进入肠道后&控制扩张机构扩张&接触装置与肠道的接触状态如图"所示%接触装置总共会受到来自:*?和R 三个区域肠道的环向收缩压力&根据拉普拉斯定律&:区域肠道产生的环向收缩压强41可表示为)图"!扩张机构与肠道接触状态示意图41#"#($=!%"式中&=为被扩张后肠道的半径&"为此时肠道的厚度&($为肠道的环向应力%($可通过本构方程'"&(计算得到)($!4$"#E $4$"-A $4$!""!投稿网址 Z Z Z!0G 01S X3B !1H P Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第&期周锦山&等)""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""一种适用于胶囊机器人的肠道几何参数感知方法#""*!#式中&E $和A $是与肠道相关的常数&可通过单轴拉伸实验测得'"'(&4$为肠道的应变比&可计算为)4$#!=%=#"=#!$"式中&=#为肠道的初始半径%因此&式!%"可改写为以下形式)41#"#($=%=#=!"#=!,"式中&41*"和=可以通过扩张机构的半径=G 和所有压力传感器的测量值之和2计算得到&因此式!,"是关于初始半径=#和初始厚度"#的二元函数&并可改写成如下方程组)41%#"%#($=%%=#=!"#=%41"#""#($="%=#=!"#=>@"!*"!!通过采集多组同一位置肠道在不同扩张半径下的环向收缩压力&依次代入到关于=#和"#二元方程组中并求取平均值&便可以计算得到当前位置肠道的初始半径和厚度%关于=*"和41的具体计算过程将分别在章节%`%*%`"和%`$中给出%这一感知方法在实际场景中的具体应用流程如图$所示)首先&医生控制机器人运动到肠道中的指定位置并驻留$然后&通过电脑或上位机发出指令控制扩张机构扩张$接着&机器人的内置电路将对压力传感器的数据进行采集&并记录相应的扩张机构半径$之后&数据将通过无线传输芯片发送至体外的接收器&接收器将数据上传至电脑进行解算和显示$最后命令机器人移动至下一位置&并重复上述流程&从而完成对整个肠道几何参数的感知%图$!感知方法流程图A C A !被扩张肠道半径计算原理由于扩张机构特殊的形状&被扩张肠道的横截面并非一个标准的圆形&其形状主要与扩张机构中多连杆机构的数量有关%当前&胶囊机器人主流的扩张机构大多都具有三组多连杆机构&因此&被扩张肠道的横截面可看为一个六边形%而根据式!%"&在计算肠道环向收缩压力时&需要将其等效为一个圆形&如图,所示%图,左侧中&被扩张肠道横截面内圈周长(可计算为)(#$!M %-A "M %#槡$=G %A >@"!&"图,!被扩张肠道半径计算示意图式中&A 为接触装置的宽度&=G 为扩张机构的半径&M %已在图注进行标注%保持肠道的内圈周长(不变&将其转换为一个圆形&如图,右侧所示&则被扩张肠道的半径可计算为)=#("##槡$$=G -$A""#!'"A C B !被扩张肠道厚度计算原理由于含水量较高&肠壁组织具有准不可压缩性'")(&因此在计算过程中&假设肠壁的整体体积不发生变化&即扩张过程中肠壁的横截面面积不发生变化%由章节%`%可知&被扩张肠壁的横截面可等效为一个圆环&如图*所示&则初始状态下&该圆环的横截面积!可计算为)!###!=#-"#""%#="#!)"图*!被扩张肠道厚度计算示意图当肠道半径有初始状态=#扩张至=时&其横截面!并不会发生变化&此时具有以下等式关系)##!=-"""%#="#!!("!!因此&被扩张肠道的厚度"可计算为)"#%=-="-""#-"=槡#"!%#"A C D !被扩张肠道<区域环向收缩压力计算原理接触装置中的薄膜压力传感器一共会受到来自:*?和R 三个区域的环向收缩压力&如图&所示%其中:区域直接与接触装置接触&其产生的环向收缩压强会直接作用在接触装置上%:区域产生的环向收缩压力可计算为)2:#/:#!:#/:#"#=@!%%"式中&!:为:区域肠道的面积&@为接触装置长度&即:区域的长度%4:的方向为垂直于肠壁的切线并指向肠道的中轴线&但相较于肠壁的横截面周长&接触装置的宽度较小&4:的方向可等效为垂直于接触装置&因此&2:的方向也为垂于接触装置&如图&所示%由于肠道变形所产生的过渡区域和R &会通过:区域将压力作用在接触装置上%在计算过程中&可将这两个区域等效为一个等径的圆环&如图&左侧所示&等效圆环!投稿网址 Z Z Z!0G 01S X3B !1H P Copyright ©博看网. All Rights Reserved.!!计算机测量与控制!第$%""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""卷#""&!#图&!接触装置受力示意图的半径为*R 区域的最大半径&等效轴向长度M K Y 为$P P '"((%由于接触装置通常较薄!约为%!"P P "&?*R 区域的等效半径可看作与:区域的半径相等&因此&?*R 区域产生的环向收缩压强4和4R 约等于4:%?*R 区域产生的环向收缩压力2?!R "可计算为)2?!R "#/:#"#=#M K Y!%""式中&2!R "的方向同2:相同&因此&所有接触装置中&薄膜压力传感器所感受到的压力总值2计算为)2#2:-2?-2R !%$"!!则:区域产生的环向收缩压强4:与压力传感器的测量值2之间的关系可表示为)4:#2"#=#!@-"M K Y "!%,"B !实验设计B C A !实验装置实验转置总体可分为三个部分&如图'所示&其中)扩张装置用于采集不同扩张半径下肠道的环向收缩压力%所采集到的压力数据通过单片机:-R 外设采集并通过串口上传至电脑%最后使用@D 6S D T 对数据进行解算和显示%图'!实验装置整体设计"`%`%!扩张装置的设计如图)!D "所示&该扩张机构的结构与胶囊机器人的扩张机构类似&包含一组丝杠螺母对以及四组连杆机构!在实验过程中发现&相较于采用三组连杆机构&四连杆机构能够使肠道被扩张得更加均匀&因此在这里四组连杆机构"%丝杠两端使用轴承固定在亚克力板中&丝杠长度为$*1P &外径)P P &两端螺纹旋向相反&螺纹间距为"P P %丝杠顶端紧配有一枚转轮&用于控制丝杠转动%螺母直径约""P P &表面设置有铰接点&用于铰接连杆%连杆装置中的每支连杆长*,P P &每个连杆装置的末端都安装有一枚接触装置%一个法兰被固定在顶端的亚克力板上&与丝杠同心&用于固定猪肠道%扩张装置的扩张半径=f 可通过转轮进行精确控制&其完全收缩状态下半径约为%"`&P P &完全扩张后半径超过,*P P &完全能够满足实验需求%图)!扩张装置设计图"`%`"!接触装置设计接触装置如图)!T "所示&从外到内依次为;f 板*;a R 软垫*薄膜压力传感器以及底座%;f 板直接与肠道进行接触&其主要功能为增大接触装置与肠道的接触面积&使传感器能够感受到更大的肠环向收缩压力%;a R 软垫粘贴在;f 板与传感器之间&面积与传感器的力敏区域相同&其主要目的是使压力传感器受力更加均匀&提高测量的准确性%本次实验所选用的薄膜压力传感器为单点压阻型传感器&内阻随着受力的增大而减小&量程为#`#$!"`*9&内阻变化范围约为")#!$`*3%%底座用于与连杆机构连接%"`%`$!实验装置整体电路设计实验装置整体电路设计如下)由于所使用的薄膜压力传感器为压阻型&因此采用一枚%#3%的电阻进行分压&并且并联了一枚#`%)_的电容用以过滤掉高频干扰%压力传感器的输出电压使用>8@$"_%#$]R 8&单片机的%"位:-R 外设进行采集&采集后的数据进行编码后通过单片机的]>"$"串口上传至电脑并进行记录%整个电路采用稳压芯片:@>%%%'提供$`$a 的稳压直流电%B C B !薄膜压力传感的标定由于每一枚薄膜压力传感器的特性都不相同&因此在实验前搭建了装置对传感器进行标定&如图(所示%标定装置可分为两个部分)圆杆和支架%圆杆上端的圆台用于放置砝码&圆杆下端与薄膜压力传感器的力敏区域接触&支架则用于帮助圆杆定位%在传感器的上下两侧均铺有;a R 软垫&以保证传感器受力均匀&提高标定结果的准确性%标定装置的整体电路与"`%章节中实验装置的相同&传感器的输出电阻最终上传至电脑记录%四枚传感器的标定结果如图%#所示&使用单项;H Z K O 函数对传感器内阻'和压力2进行拟合&及拟合结果为)!投稿网址 Z Z Z!0G 01S X3B !1H P Copyright ©博看网. 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人工智能中的信任计算技术研究一、引言随着人工智能技术的不断发展，越来越多的应用场景涉及到人工智能与人类之间的信任问题，而信任计算技术的出现为解决这一问题提供了有效的工具。

本文将重点探讨人工智能中的信任计算技术研究，分析其背景、现状、应用以及未来发展趋势。

二、信任计算技术的背景与现状1. 信任计算技术的起源和发展信任计算技术的起源可以追溯到20世纪80年代，由于当时密码技术的发展使得人们开始意识到网络安全、通讯安全等问题的重要性，因此出现了一系列新的技术手段来解决这些问题。

其中，信任计算技术在这个过程中得以发展。

2. 信任计算技术的现状随着人工智能技术的不断进步，信任计算技术也得到了很大的发展。

目前，信任计算技术主要包括三个方面：信任评价、信任管理和信任推理。

信任评价主要是对实体的信任进行评分，信任管理主要是对实体的行为进行管理，信任推理主要是利用已有信息推断未知信任信息。

三、人工智能中的信任计算技术应用1. 人工智能安全方面的应用随着人工智能技术在安全领域的应用，对于建立安全可信的信息基础设施也提出了新的要求。

信任计算技术可以用于评价、管理和推理人工智能实体的信任，进而实现对人工智能系统的安全控制。

2. 人工智能辅助医疗方面的应用在医疗领域，人工智能的应用使医疗设备、系统、算法、病人和医护人员之间产生了相互依赖和相互影响。

针对这种情况，信任计算技术可以实现对人工智能算法和医疗设备的信任评估，确保人工智能技术在医疗应用中的安全性和可靠性。

3. 人工智能交互方面的应用在人工智能与人的交互中，信任计算技术同样具有重要的作用。

通过对人工智能实体的信任评估和管理，可以增强人与人工智能实体之间的信任。

四、人工智能中的信任计算技术未来发展趋势1. 数据隐私保护方向未来的信任计算技术将更加注重对数据隐私的保护。

随着大数据和人工智能的深入发展，对数据隐私保护的需求将与日俱增，因此，在以后的研究中，如何更好地保护隐私数据将成为重要的研究方向。

可信计算机技术与应用综述武汉大学计算机学院 张焕国 罗　捷 金　刚 朱智强摘 要　可信计算是当前信息安全领域的一个新潮流。

该文综合介绍国内外可信计算机技术与应用的发展。

关键词　计算机　可信计算　可信计算机　信息安全一、从确保源头微机的安全做起２１世纪是信息时代。

一方面，信息技术和产业高速发展，呈现出空前繁荣的景象；另一方面，危害信息安全的事件不断发生，形势是严峻的。

信息安全事关国家安全、社会稳定。

因此，必须采取措施确保我国的信息安全。

确保信息安全要从微机源头做起。

据美国安全杂志“ＳＥＣＵＲＥ　ＣＹＢＥＲＳＰＡＣＥ”调查，８９％的用户安装了防火墙，６０％的用户安装了入侵检测系统，但其中仍有９０％用户的系统安全受到破坏。

另据统计，８０％的信息安全事故为内部人员或内外勾结所为，其中很多问题都是微机结构和操作系统不安全引起的。

人们已经认识到，大多数安全隐患来自于微机终端，因此确保源头微机的安全是重要的，必须从微机的结构和操作系统上解决安全问题。

这样，绝大多数不安全因素将从终端源头被控制。

众所周知，硬件结构的安全和操作系统的安全是信息系统安全的基础，密码、网络安全等技术是关键技术。

只有从信息系统的硬件和软件的底层采取安全措施，从信息系统的整体上采取措施，才能比较有效地确保信息系统的安全。

对于应用最广泛的微机系统，只有从芯片、主板等硬件结构和ＢＩＯＳ、操作系统等底层软件做起，综合采取措施，才能比较有效地提高微机系统的安全性。

二、可信计算机技术的发展１、可信计算机技术的发展可信计算机技术已经经历了从初级到高级的发展历程。

（１）初级阶段早在计算机发展的初期，人们就开始重视可信电路（ｄｅｐｅｎｄａｂｌｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ）的研究。

那个时候对计算机安全性的理解主要是硬件设备的安全，而影响计算机安全的主要因素是硬件电路的可靠性，因此研究的重点是电路的可靠性，并把高可靠性的电路称为可信电路。

（２）中级阶段１）彩虹系列的出现１９８３年美国国防部制定了世界上第一个《可信计算机系统评价准则》ＴＣＳＥＣ（Ｔｒｕｓｔｅｄ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｅｖａｌｕａ－ｔｉｏｎ　Ｃｒｉｔｅｒｉａ）。

可信计算标准
可信计算，即Trustworthy Computing，是一种新兴的计算概念，它指的是建
立一个安全、可靠、高效的计算机系统，计算结果可以相互一致地被证实。

可信计算的发展以一种全新的计算方式来改进当代计算机系统的安全性、信任性和可靠性，它可以确保计算机系统运行安全、可靠和有效，以增强用户信心。

在安全和隐私保护领域，可信计算也引发了一系列新的声音。

目前，可信计算已经成为保证计算机系统安全性、可用性和可靠性的必要技术
和工具。

为了更好地发挥可信计算的作用，国际上已经制定了一系列可信计算标准，以使系统的功能更稳定、更有效，使其维护费用更低，以及提高信息的安全性更强。

可信计算标准的实施，能够在一定程度上降低人们的操作错误，更有效的利用
有限的资源，在计算机系统中建立一个稳定、可靠、可信的运行环境。

可信计算可以大大提高计算机系统的安全性能，有效预防系统过载和资源管理方面的漏洞，可以有效减少系统故障，降低自动化系统的风险，提高信息的安全性，让用户可以放心地使用软件。

可信计算技术的发展有助于构建安全框架，引进非常有效的信息过滤技术，强
化安全性，实现计算环境更加安全、可靠、可用。

它可以更好地保护计算机系统遭受攻击和受到损害，保障用户数据的安全，实现可信计算模式，构建安全、高效的企业信息系统，以满足不同企业对安全、可靠、高可用的需求。

可信计算是当代计算机领域的一股新的催化剂，在很大程度上推动了计算机信
息安全的发展与进步，将促进风险管理、有效防范系统漏洞、防止数据泄露等实现得更好、更全面，提升网络安全体系的强度，提升信息系统服务的可靠性，为用户提供更加安全的计算环境，促进可信计算领域的更进一步的发展。