01

基于移动机器人的拣货系统研究进展

徐翔斌, 马中强

基于移动机器人的拣货系统(RMFS)作为一种新型物至人的拣货系统, 相比人工拣货系统和AS/RS拣货系统(下文统称传统拣货系统)具有更高的拣货效率、更好的系统可扩展性和柔性. 为全面了解RMFS的运行模式及其优化方向, 本文首先回顾了RMFS的工作流程及优化理论框架, 然后对RMFS的货位指派、订单分批、任务分配、路径规划以及建模方法等问题进行了文献回顾和总结, 并指出了RMFS与传统拣货系统在拣货过程方面的异同及当前研究的不足. 最后, 讨论了RMFS的几个重要研究方向, 为RMFS的理论研究和应用实践提供参考.

徐翔斌, 马中强. 基于移动机器人的拣货系统研究进展. 自动化学报, 2022, 48(1): 1−20 

Xu Xiang-Bin, Ma Zhong-Qiang. Robotic mobile fulfillment systems: State-of-the-art and prospects. Acta Automatica Sinica, 2022, 48(1): 1−20

02

深度强化学习的攻防与安全性分析综述

陈晋音, 章燕, 王雪柯, 蔡鸿斌, 王珏, 纪守领

深度强化学习是人工智能领域新兴技术之一, 它将深度学习强大的特征提取能力与强化学习的决策能力相结合, 实现从感知输入到决策输出的端到端框架, 具有较强的学习能力且应用广泛. 然而, 已有研究表明深度强化学习存在安全漏洞, 容易受到对抗样本攻击. 为提高深度强化学习的鲁棒性、实现系统的安全应用, 本文针对已有的研究工作, 较全面地综述了深度强化学习方法、对抗攻击、防御方法与安全性分析, 并总结深度强化学习安全领域存在的开放问题以及未来发展的趋势, 旨在为从事相关安全研究与工程应用提供基础.

陈晋音, 章燕, 王雪柯, 蔡鸿斌, 王珏, 纪守领. 深度强化学习的攻防与安全性分析综述. 自动化学报, 2022, 48(1): 21−39

Chen Jin-Yin, Zhang Yan, Wang Xue-Ke, Cai Hong-Bin, Wang Jue, Ji Shou-Ling. A survey of attack, defense and related security analysis for deep reinforcement learning. Acta Automatica Sinica, 2022, 48(1): 21−39

03

深度生成模型综述

胡铭菲, 左信, 刘建伟

通过学习可观测数据的概率密度而随机生成样本的生成模型在近年来受到人们的广泛关注, 网络结构中包含多个隐藏层的深度生成式模型以更出色的生成能力成为研究热点, 深度生成模型在计算机视觉、密度估计、自然语言和语音识别、半监督学习等领域得到成功应用, 并给无监督学习提供了良好的范式. 本文根据深度生成模型处理似然函数的不同方法将模型分为三类，详细描述其原理和结构以及模型变形后, 阐述各个模型的研究进展和应用, 最后对深度生成式模型进行展望和总结.

胡铭菲, 左信, 刘建伟. 深度生成模型综述. 自动化学报, 2022, 48(1): 40−74

Hu Ming-Fei, Zuo Xin, Liu Jian-Wei. Survey on deep generative model. Acta Automatica Sinica, 2022, 48(): 40−74

04

机器人运动轨迹的模仿学习综述

黄艳龙, 徐德, 谭民

本文针对机器人运动轨迹的模仿学习进行综述. 首先详细解释模仿学习中的技能泛化、收敛性和外插等基本问题; 其次从原理上对动态运动基元、概率运动基元和核化运动基元等主要的模仿学习算法进行介绍; 然后深入地讨论模仿学习中姿态和刚度矩阵的学习问题、协同和不确定性预测的问题以及人机交互中的模仿学习等若干关键问题; 最后探讨了结合因果推理的模仿学习等几个未来的发展方向.

黄艳龙, 徐德, 谭民. 机器人运动轨迹的模仿学习综述. 自动化学报, 2022, 48(2): 315−334 

Huang Yan-Long, Xu De, Tan Min. On imitation learning of robot movement trajectories: A survey. Acta Automatica Sinica, 2022, 48(2): 315−334

05

基于EEG的癫痫自动检测: 综述与展望

彭睿旻, 江军, 匡光涛, 杜浩, 伍冬睿, 邵剑波

癫痫是一种由脑部神经元阵发性异常超同步电活动导致的慢性非传染性疾病, 也是全球最常见的神经系统疾病之一. 基于EEG的癫痫自动检测是指通过机器学习、分布检验、相关性分析和时频分析等数据分析方法, 对癫痫发作阶段的EEG信号进行自动识别的研究问题, 能够为癫痫诊疗与评估提供客观参考依据, 从而减轻医生工作负担并提高治疗效率, 因此具有十分重要的理论意义与实际应用价值. 本文详细介绍基于EEG的癫痫自动识别整体框架, 以及对应于各个步骤所涉及的典型方法. 针对核心模块, 即特征提取与分类器选择, 进行方法总结与理论解释. 最后, 对癫痫自动检测研究领域的未来研究方向进行展望.

彭睿旻, 江军, 匡光涛, 杜浩, 伍冬睿, 邵剑波. 基于EEG的癫痫自动检测: 综述与展望. 自动化学报, 2022, 48(2): 335−350 

Peng Rui-Min, Jiang Jun, Kuang Guang-Tao, Du Hao, Wu Dong-Rui, Shao Jian-Bo. EEG-based automatic epilepsy detection: Review and outlook. Acta Automatica Sinica, 2022, 48(2): 335−350

06

解耦表征学习综述

文载道, 王佳蕊, 王小旭, 潘泉

在大数据时代下, 以高效自主隐式特征提取能力闻名的深度学习引发了新一代人工智能的热潮, 然而其背后黑箱不可解释的“捷径学习”现象成为制约其进一步发展的关键性瓶颈问题. 解耦表征学习通过探索大数据内部蕴含的物理机制和逻辑关系复杂性, 从数据生成的角度解耦数据内部多层次、多尺度的潜在生成因子, 促使深度网络模型学会像人类一样对数据进行自主智能感知, 逐渐成为新一代基于复杂性的可解释深度学习领域内重要研究方向, 具有重大的理论意义和应用价值. 本文系统地综述了解耦表征学习的研究进展, 对当前解耦表征学习中的关键技术及典型方法进行了分类阐述, 分析并汇总了现有各类算法的适用场景并对此进行了可视化实验性能展示, 最后指明了解耦表征学习今后的发展趋势以及未来值得研究的方向.

文载道, 王佳蕊, 王小旭, 潘泉. 解耦表征学习综述. 自动化学报, 2022, 48(2): 351−374 

Wen Zai-Dao, Wang Jia-Rui, Wang Xiao-Xu, Pan Quan. A review of disentangled representation learning. Acta Automatica Sinica, 2022, 48(2): 351−374

07

从视频到语言: 视频标题生成与描述研究综述

汤鹏杰, 王瀚漓

视频标题生成与描述是使用自然语言对视频进行总结与重新表达. 由于视频与语言之间存在异构特性, 其数据处理过程较为复杂. 本文主要对基于“编码−解码” 架构的模型做了详细阐述, 以视频特征编码与使用方式为依据, 将其分为基于视觉特征均值/最大值的方法、基于视频序列记忆建模的方法、基于三维卷积特征的方法及混合方法, 并对各类模型进行了归纳与总结. 最后, 对当前存在的问题及可能趋势进行了总结与展望, 指出需要生成融合情感、逻辑等信息的结构化语段, 并在模型优化、数据集构建、评价指标等方面进行更为深入的研究.

汤鹏杰, 王瀚漓. 从视频到语言: 视频标题生成与描述研究综述. 自动化学报, 2022, 48(2): 375−397

Tang Peng-Jie, Wang Han-Li. From video to language: Survey of video captioning and description. Acta Automatica Sinica, 2022, 48(2): 375−397

08

知识和数据协同驱动的群体智能决策方法研究综述

蒲志强, 易建强, 刘振, 丘腾海, 孙金林, 李非墨

群体智能(CI)系统具有广泛的应用前景. 当前的群体智能决策方法主要包括知识驱动、数据驱动两大类, 但各自存在优缺点. 本文指出, 知识与数据协同驱动将为群体智能决策提供新解法. 本文系统梳理了知识与数据协同驱动可能存在的不同方法路径, 从知识与数据的架构级协同、算法级协同两个层面对典型方法进行了分类, 同时将算法级协同方法进一步划分为算法的层次化协同和组件化协同, 前者包含神经网络树、遗传模糊树、分层强化学习等层次化方法; 后者进一步总结为知识增强的数据驱动、数据调优的知识驱动、知识与数据的互补结合等方法. 最后, 从理论发展与实际应用的需求出发, 指出了知识与数据协同驱动的群体智能决策中未来几个重要的研究方向.

蒲志强, 易建强, 刘振, 丘腾海, 孙金林, 李非墨. 知识和数据协同驱动的群体智能决策方法研究综述. 自动化学报, 2022, 48(3): 627−643 

Pu Zhi-Qiang, Yi Jian-Qiang, Liu Zhen, Qiu Teng-Hai, Sun Jin-Lin, Li Fei-Mo. Knowledge-based and data-driven integrating methodologies for collective intelligence decision making: A survey. Acta Automatica Sinica, 2022, 48(3): 627−643

09

非侵入式负荷监测综述

邓晓平, 张桂青, 魏庆来, 彭伟, 李成栋

非侵入式负荷监测通过对总负荷电表数据进行分析处理, 能够实现对各个用电设备及其工作状态的辨识, 可广泛应用于建筑节能、智慧城市、智能电网等领域. 近年来, 随着智能电表的大规模部署以及各类机器学习算法的广泛应用, 非侵入式负荷监测引起了学术界与工业界的共同关注. 本文对非侵入式负荷监测方面的研究进行综述. 首先提炼非侵入式负荷监测的问题模型及基本框架; 然后分别对非侵入式负荷监测的数据采集与预处理过程、负荷分解模型与方法、常用数据集及评估指标进行归纳总结; 最后, 对目前研究中存在的挑战进行分析, 并对未来的研究方向进行展望.

邓晓平, 张桂青, 魏庆来, 彭伟, 李成栋. 非侵入式负荷监测综述. 自动化学报, 2022, 48(3): 644−663

Deng Xiao-Ping, Zhang Gui-Qing, Wei Qing-Lai, Peng Wei, Li Cheng-Dong. A survey on the non-intrusive load monitoring. Acta Automatica Sinica, 2022, 48(3): 644−663

10

文本无关说话人识别中句级特征提取方法研究综述

陈晨, 韩纪庆, 陈德运, 何勇军

句级特征提取是文本无关说话人识别领域中的重要研究方向之一. 与只能刻画短时语音特性的帧级特征相比, 句级特征中包含了更丰富的说话人个性信息; 且不同时长语音的句级特征均具有固定维度, 更便于与大多数常用的模式识别方法相结合. 近年来, 句级特征提取的研究取得了很大的进展, 鉴于其在说话人识别中的重要地位, 本文对近期具有代表性的句级特征提取方法与技术进行整理与综述, 并分别从前端处理、基于任务分段式与驱动式策略的特征提取方法, 以及后端处理等方面进行论述, 最后对未来的研究趋势展开探讨与分析.

陈晨, 韩纪庆, 陈德运, 何勇军. 文本无关说话人识别中句级特征提取方法研究综述. 自动化学报, 2022, 48(3): 664−688

Chen Chen, Han Ji-Qing, Chen De-Yun, He Yong-Jun. Utterance-level feature extraction in text-independent speaker recognition: A review. Acta Automatica Sinica, 2022, 48(3): 664−688

11

模糊失真图像无参考质量评价综述

陈健, 李诗云, 林丽, 王猛, 李佐勇

图像的模糊问题影响人们对信息的感知、获取及图像的后续处理. 无参考模糊图像质量评价是该问题的主要研究方向之一. 本文分析了近20年来无参考模糊图像质量评价相关技术的发展. 首先, 本文结合主要数据集对图像模糊失真进行分类说明; 其次, 对主要的无参考模糊图像质量评价方法进行分类介绍与详细分析; 随后, 介绍了用来比较无参考模糊图像质量评价方法性能优劣的主要评价指标; 接着, 选择典型数据集及评价指标, 并采用常见的无参考模糊图像质量评价方法进行性能比较; 最后, 对无参考模糊图像质量评价的相关技术及发展趋势进行总结与展望.

陈健, 李诗云, 林丽, 王猛, 李佐勇. 模糊失真图像无参考质量评价综述. 自动化学报, 2022, 48(3): 689−711

Chen Jian, Li Shi-Yun, Lin Li, Wang Meng, Li Zuo-Yong. A review on no-reference quality assessment for blurred image. Acta Automatica Sinica, 2022, 48(3): 689−711

12

工业铸件缺陷无损检测技术的应用进展与展望

张辉, 张邹铨, 陈煜嵘, 吴天月, 钟杭, 王耀南

本文首先对铸件铸造过程以及服役过程中各类缺陷的形成机理进行分析. 然后阐述了基于声学、光学、电磁学等主流检测技术及其常规信号处理方法、磁粉检测技术与渗透检测技术等其他检测技术, 并对近年来新兴的基于神经网络的信号处理方法进行了说明. 在此基础上, 分析了近年来铸件缺陷无损检测技术以及基于神经网络的信号处理方法的研究现状. 最后, 对铸件缺陷无损检测技术及应用的发展趋势进行了展望.

张辉, 张邹铨, 陈煜嵘, 吴天月, 钟杭, 王耀南. 工业铸件缺陷无损检测技术的应用进展与展望. 自动化学报, 2022, 48(4): 935−956 

Zhang Hui, Zhang Zou-Quan, Chen Yu-Rong, Wu Tian-Yue, Zhong Hang, Wang Yao-Nan. Application advance and prospect of nondestructive testing technology for industrial casting defects. Acta Automatica Sinica, 2022, 48(4): 935−956

13

视觉Transformer研究的关键问题: 现状及展望

田永林, 王雨桐, 王建功, 王晓, 王飞跃

Transformer所具备的长距离建模能力和并行计算能力使其在自然语言处理领域取得了巨大成功并逐步拓展至计算机视觉等领域. 本文以分类任务为切入, 介绍了典型视觉Transformer的基本原理和结构, 并分析了Transformer与卷积神经网络在连接范围、权重动态性和位置表示能力三方面的区别与联系; 同时围绕计算代价、性能提升、训练优化以及结构设计四个方面总结了视觉Transformer研究中的关键问题以及研究进展; 并提出了视觉Transformer的一般性框架; 然后针对检测和分割两个领域, 介绍了视觉Transformer在特征学习、结果产生和真值分配等方面给上层视觉模型设计带来的启发和改变; 并对视觉Transformer未来发展方向进行了展望.

田永林, 王雨桐, 王建功, 王晓, 王飞跃. 视觉Transformer研究的关键问题: 现状及展望. 自动化学报, 2022, 48(4): 957−979

Tian Yong-Lin, Wang Yu-Tong, Wang Jian-Gong, Wang Xiao, Wang Fei-Yue. Key problems and progress of vision Transformers: The state of the art and prospects. Acta Automatica Sinica, 2022, 48(4): 957−979

14

集群机器人系统特性评价研究综述

武文亮, 周兴社, 沈博, 赵月

集群机器人系统是群体智能的一个重要应用研究领域, 也是机器人系统未来发展的重要方向之一. 集群机器人系统特性评价是一个极具挑战性的关键技术与理论问题, 对于集群机器人系统的研究与发展具有重要意义. 首先, 给出了对集群机器人系统基本概念的理解, 并且从多种不同角度作出了分类. 其次, 梳理了多个关键的集群机器人系统期望特性; 在此基础上, 分别从评价标准、评价指标体系和评价方法三方面对已有集群机器人系统特性评价研究成果进行了比较全面的评述. 最后, 分析总结了当前集群机器人系统特性评价研究工作的不足, 并对未来发展方向进行了展望.

武文亮, 周兴社, 沈博, 赵月. 集群机器人系统特性评价研究综述. 自动化学报, 2022, 48(5): 1153−1172 

Wu Wen-Liang, Zhou Xing-She, Shen Bo, Zhao Yue. A review of swarm robotic systems property evaluation research. Acta Automatica Sinica, 2022, 48(5): 1153−1172

15

眼动跟踪研究进展与展望

苟超, 卓莹, 王康, 王飞跃

眼动跟踪是指自动检测瞳孔中心位置或者识别三维视线方向及注视点的过程, 被广泛应用于人机交互、智能驾驶、人因工程等. 由于不同场景下的光照变化、个体眼球生理构造差异、遮挡、头部姿态多样等原因, 眼动跟踪的研究目前仍然是一个具有挑战性的热点问题. 针对眼动跟踪领域,首先概述眼动跟踪研究内容, 然后分别论述近年来瞳孔中心检测及视线估计领域的国内外研究进展, 综述目前眼动跟踪主要数据集、评价指标及研究成果, 接着介绍眼动跟踪在人机交互、智能驾驶等领域的应用, 最后对眼动跟踪领域的未来发展趋势进行展望.

苟超, 卓莹, 王康, 王飞跃. 眼动跟踪研究进展与展望. 自动化学报, 2022, 48(5): 1173−1192

Gou Chao, Zhuo Ying, Wang Kang, Wang Fei-Yue. Research advances and prospects of eye tracking. Acta Automatica Sinica, 2022, 48(5): 1173−1192

16

迭代学习模型预测控制研究现状与挑战

马乐乐, 刘向杰, 高福荣

本文简要回顾了迭代学习模型预测控制理论的产生及发展, 阐述了二维预测模型、控制律迭代优化及二维稳定性等基本理论问题; 分析了现有方法在理论及应用方面的局限性, 说明了迭代学习模型预测控制在迭代建模、高效优化、变工况适应等方面面临的难点问题, 提出了可行的解决方案. 简要综述了近年来迭代学习模型预测控制理论和应用层面的发展动态, 指出了研究复杂非线性系统、快速系统、变工况系统对进一步完善其理论体系和拓宽其应用前景的意义, 展望了成品质量控制和动态经济控制等重要的未来研究方向.

马乐乐, 刘向杰, 高福荣. 迭代学习模型预测控制研究现状与挑战. 自动化学报, 2022, 48(6): 1385−1401

Ma Le-Le, Liu Xiang-Jie, Gao Fu-Rong. Status and challenges of iterative learning model predictive control. Acta Automatica Sinica, 2022, 48(6): 1385−1401

17

图像异常检测研究现状综述

吕承侃, 沈飞, 张正涛, 张峰

图像异常检测是计算机视觉领域的一个热门研究课题, 其目标是在不使用真实异常样本的情况下, 利用现有的正常样本构建模型以检测可能出现的各种异常图像, 在工业外观缺陷检测、医学图像分析、高光谱图像处理等领域有较高的研究意义和应用价值. 本文首先介绍了异常的定义以及常见的异常类型. 然后, 本文根据在模型构建过程中有无神经网络的参与, 将图像异常检测方法分为基于传统方法和基于深度学习两大类型, 并分别对相应的检测方法的设计思路、优点和局限性进行了综述与分析. 其次, 梳理了图像异常检测任务中面临的主要挑战. 最后, 对该领域未来可能的研究方向进行了展望.

吕承侃, 沈飞, 张正涛, 张峰. 图像异常检测研究现状综述. 自动化学报, 2022, 48(6): 1402−1428

Lv Cheng-Kan, Shen Fei, Zhang Zheng-Tao, Zhang Feng. Review of image anomaly detection. Acta Automatica Sinica, 2022, 48(6): 1402−1428

18

面向网络空间防御的对抗机器学习研究综述

余正飞, 闫巧, 周鋆

全面综述对抗机器学习这一跨学科研究领域在网络空间防御中取得的成果及以后的发展方向. 首先, 介绍了网络空间防御和对抗机器学习等背景知识; 其次, 针对机器学习在网络空间防御中可能遭受的攻击, 引入机器学习敌手模型概念, 目的是科学评估其在特定威胁场景下的安全属性; 然后, 针对网络空间防御的机器学习算法, 分别论述了在测试阶段发动规避攻击、在训练阶段发动投毒攻击、在机器学习全阶段发动隐私窃取的方法, 进而研究如何在网络空间对抗环境下, 强化机器学习模型的防御方法; 最后, 展望了网络空间防御中对抗机器学习研究的未来方向和有关挑战. 

余正飞, 闫巧, 周鋆. 面向网络空间防御的对抗机器学习研究综述. 自动化学报, 2022, 48(7): 1625−1649 

Yu Zheng-Fei, Yan Qiao, Zhou Yun. A survey on adversarial machine learning for cyberspace defense. Acta Automatica Sinica, 2022, 48(7): 1625−1649

19

工业过程故障根源诊断与传播路径识别技术综述

马亮, 彭开香, 董洁

故障根源诊断与传播路径识别是故障诊断框架下的关键核心问题, 是保障工业过程安全生产及获得可靠产品质量的有效手段, 是当前过程控制领域的研究热点. 该技术的研究不仅丰富了故障诊断理论, 而且对故障诊断技术在工程中的推广与应用具有重要意义. 阐述了基于知识、数据及知识与数据联合驱动的故障根源诊断与传播路径识别方法的基本思想、适用条件和优劣特点, 分类概述了相关方法的研究现状. 探讨了该领域亟待解决的问题及未来的发展方向.

马亮, 彭开香, 董洁. 工业过程故障根源诊断与传播路径识别技术综述. 自动化学报, 2022, 48(7): 1650−1663 

Ma Liang, Peng Kai-Xiang, Dong Jie. Review of root cause diagnosis and propagation path identification techniques for faults in industrial processes. Acta Automatica Sinica, 2022, 48(7): 1650−1663