模糊算法在高校教師評價系統中的應用研究

謝晉

摘要：高校教師教學的評價關系到教師教學水平的提升，也關系到學校乃至整個教育事業的發展，教學評價在教育領域占據非常重要的位置。為了客觀有效的做好教師教學評價工作，我們針對高校教師教學評價工作的模糊性，運用模糊數學理論，研究在高校教師教學評價中模糊算法的應用方法。

關鍵詞：模糊算法； 教學評價；評價指標；routing header

中圖分類號：TP309.7

文獻標識碼：A DOI： 10.3969/j.issn.1003-6970.2015.08.005

0 引言

模糊數學是一門新興學科，它已初步應用于模糊控制、模糊識別、模糊聚類分析、模糊決策、模糊評判、系統理論、信息檢索、醫學、生物學等各個方面。在氣象、結構力學、控制、心理學等方面已有具體的研究成果。然而模糊數學最重要的應用領域是計算機智能，不少人認為它與新一代計算機的研制有密切的聯系。

模糊數學中的模糊算法是通過對現實對象的分析，處理數據并構建模糊型數學模型。用隸屬關系將數據元素集合靈活成模糊集合，確定隸屬函數，進行模糊統計多依據經驗和人的心理過程，它往往是通過心理測量來進行的，它研究的是事物本身的模糊性。

目前，模糊算法在圖像處理，智能控制，信息檢索，專家系統方面有很廣泛的應用。在計算機常用圖像處理技術，模糊算法的運用有助于提高圖像處理的效果。在情報系統中對信息的檢索通常是利用把信息轉換成字符串的方式來進行，但是在實際應用中往往對需要獲得的信息的具體查詢條件不夠明確，因而模糊查找就顯得特別重要。

國內已有高校在教師評價體系中應用模糊算法，建立科學有效的考評算法，并建立相應的考評系統，最大限度的降低人為導向和考評方法的缺陷，使得高校教師考評能公平、高效、科學、全面、公正、合理。例如，華東理工大學已經研究高校學生評教的模糊算法，江蘇大學也做了高校教師績效考評模糊算法研究等等。

所以在目前背景下，開發這樣一套適用的系統成為很有必要的事情，在下面的各部分中我們將以開發一套教師評價系統為例，介紹其開發過程和所涉及到的問題及解決方法。

1 模糊算法研究

1.1 研究方向

信息安全在現代信息系統中是最受關注的問題，信息安全的核心問題是密碼理論及其應用。Lorenz，這個數學家，在1963年發現了混沌吸引子，他發現了這種吸引子對初始值的敏感性，并以充分的數據論述了這種敏感性。此后大約經過20多年，混沌學蓬勃發展，幾乎橫跨所有學科，在許多學科學者的共同努力下，終于建立了一個的混沌理論。上個世紀90年代以來，混沌通信和混沌加密技術成為一個熱門課題并廣泛應用與國際電子通信領域的。混沌信號是一個類似隨機、不可逆、動態的信號，它由確定性非線性方程產生的。它具有良好的偽隨機序列性質，而且它具有對初始參數敏感性。系統運行的軌道受設定的初植的影響，設定不同的初始參數，將產生不同的運行軌道，這樣攻擊者難以進行分析與推算。以序列密碼為例，它克服偽隨機序列線性運算容易擊破等特點，因為混沌序列運算更為復雜，對初始值的預測更加困難。與此同時，混沌系統在具有確定性的同時又具極其復雜內隨機特性，它的雙重屬性就特別適合應用于保密通信領域與信息安全領域。

采用了混合密碼體制成為密碼研究的主要方向，電子商務的協議標準SET（Secure Electronic Transac-tion），由IBM等公司聯合推出，多國聯合開發PGP（Pretty Good Privacy）中，均采用了混合密碼體制，包含單鑰密碼、雙鑰密碼、隨機數生成算法和單向雜湊算法等。由此可見，單一的密碼體制已經不再適用于復雜的網絡，混合密碼體制將成為密碼學發展的潮流。

該項目提出了一種基于分段線性混沌映射和群論的分組密碼算法，使用該算法的加密系統夠抵抗選擇明文攻擊及統計攻擊，提高了信息系統的安全性。它將電子文檔的透明加密、內網的應用程序管理、外的管理監控有效地結合起來，功能強大，能滿足不同類型企業用戶對信息安全的需求，確保企業的內網信息安全。

1.2 研究方案設計

混沌密碼的設計一般有兩種通用思路：

1）偽隨機密鑰流由混沌系統生成，該密鑰流直接用于掩蓋明文。

2）使用明文作為初始條件，或者使用密鑰作為初始條件，控制參數通過迭代或者反向迭代多次的方法最終得到密文。第一種設計思路對應序列密碼，而第二種設計思路則對應著分組密碼。除了以上兩種通用思路以外，最近幾年還出現了一些新的設計思路，例如：基于搜索機制的混沌密碼方案，以時空混沌為基礎的密碼方案，基于混沌系統的概率分組密碼方案等等，另外還有不少的混沌密碼方案專門為圖像、聲音、視頻加密的目的而設計。具體研究方案有以下三點：

1）在加密過程中，將混沌映射理論應用到密碼學中，構造相應的算法得到一個密鑰流生成器，并且這個密鑰流生成器接近無限循環的，通過混沌系統構造新的分組密碼和流密碼。在不同的計算機有限精度下實現的數字化混沌系統，具有復雜的非線性密碼變換，這樣不同密鑰對應的完全不同的密碼轉換，并將明文與變換信息融合在一起形成密文，在網絡中傳遞密文就大大降低了對變換信息的泄露。

2）1949年Shannon提出了著名的證明了香農的“一次一密”理論。認為“一次一密”密碼體制是絕對安全的，即每次加密都是用不同的密鑰，在“一次一密”體系中，即便是密鑰與明文做最簡單的運算，所得到的密文都很難破譯的。在網絡通訊系統中，給每次通訊的會話動態隨機生成密鑰，會話一旦結束，本次會話密鑰就可以丟棄不用。由于密鑰在數據加密后就可以丟失，這樣數據在傳輸過程中竊聽者無法得到密鑰，這樣被竊聽的幾率大大減少。

3）混沌的軌道具有混合（Mixing）特性，軌道的混合特性與軌道發散和混沌系統對初值敏感性這二者直接相關聯，軌道的混合性對應于傳統加密系統的擴散特性，傳統加密系統的一般都有混亂特性，而混沌信號的類隨機特性和對系統參數的敏感性恰恰可以與之相對應，可見混沌加密器利用了混沌的優異混合特性，混沌加密器產生的擴散和混亂作用可以和傳統加密算法相提并論。另外混沌系統本身就與密碼學中常用的Feistel網絡結構是非常相似的，所以只要算法設計正確合理就完全可能將混沌映射理論用于分組密碼中。

2 模糊算法系統設計與關鍵技術

2.1 研究方法

本課題主要研究內容是按照教師教學評價指標體系，建立模糊數學模型，運用該模糊數學模型對教師教學評價過程分析。在建立模糊數學模型時，需要針對實際評判問題，考慮很多不同類別和層次的因素建立多層次模糊綜合評判模型。在模糊數學模型對教師教學評價過程分析中，確立評價等級體系，確定影響評價結果的各因素及其分值，建立隸屬關系，建立模糊評價矩陣，確定評價等級，得出評測結果。

模糊數學的基本思想是隸屬度的思想。應用模糊數學方法建立數學模型的關鍵是建立符合實際的隸屬函數。如何確定一個模糊集的隸屬函數是本課題重點解決的問題。

在實際應用中，用來確定模糊集的隸屬函數的方法示多種多樣的，主要根據問題的實際意義來確定。譬如，在經濟管理、社會管理中，可以借助于已有的“客觀尺度”作為模糊集的隸屬度。

如果設論域X表示機器設備，在X上定義模糊集A=“設備完好”，則可以用“設備完好率”作為A的隸屬度。如果X表示產品，在X上定義模糊集A=“質量穩定”，則可以用產品的“正品率”作為A的隸屬度。如果X表示家庭，在X上定義模糊集A=“家庭貧困”，則可以用“Engel系數=食品消費/總消費”作為A的隸屬度。另外，對于有些模糊集而言，直接給出隸屬度有時是很困難的，但可以利用所謂的“二元對比排序法”來確定，即首先通過兩兩比較確定兩個元素相應隸屬度的大小排出順序，然后用數學方法加工處理得到所需的隸屬函數。

2.2 網絡結構與節點加密的實現

在此種網絡結構中，所有的假名都必須加入一個Crowds群。同時，為了獲得接收者匿名，每個假名都要構造自己的routing header并在網絡上發布。構造routing header的方法是，假名首先選擇一個節點，然后用這個節點的公鑰加密自己的地址。設假名R選擇了節點M₂作為自己的轉發節點，為了提高效率，防止在某個節點上形成通信瓶頸，同時也為了提高匿名性，增加攻擊難度，每個假名都可以構造并發布多個不同的routing header，每個routing header選擇不同的節點作為轉發節點。當其他假名需要與之通信時，隨機地從這些routing header中選擇一個即可。

當假名S要給假名R發送消息時，S首先根據R的假名取得R發布的任意一個routing header RH，設S取得的。S從RH中分離出地址，然后以轉發概率決定如何發送消息，即S有的可能性將消息先轉發給群組中的任意一個成員，而有一定概率直接將消息發送給M₂。

若S選擇了將消息先轉發給Crowds群中的另一成員，則另一個成員在收到其它成員轉發來的消息后，也根據轉發概率隨機地決定是把該請求轉發給另一個Crowds成員，或是直接提交給M₂。如此反復，消息經過Crowds成員之間的若干次轉發后，最終提交到M₂。M₂用自己的私鑰解密出消息的最終接收者地址A_R，然后把消息轉發給R。

3 結束語

采用模糊算法技術的Visual C++平臺開發的高校教師評價系統。是大多數高校目前或者將來所需要的管理系統，所以，以后應盡力完善此系統，再完善、添加后繼的功能，實現各種信息的全面管理，進而提高高校的管理需求和增強效率，為高校帶來更新的方法和管理技術。