中國工程院院刊：第二期信息與電子工程領域青年學術前沿論壇成功舉辦
2021年11月6日上午，第二期“中國工程院院刊：信息與電子工程領域青年學術前沿論壇”成功舉辦。本期論壇以“集群認知協同智能處理前沿技術”為主題，邀請同濟大學洪奕光、國防科大徐昕、清華汪玉、北理工孫健、華中科大張海濤、北大王龍六位教授做特邀報告。中國工程院知領等多個平臺同步直播，各平臺總計八千余人收看。
本期論壇在中國工程院信息與電子工程學部指導下，由中國工程院院刊《Engineering》、《Frontiers of Information Technology& Electronic Engineering》（以下簡稱《FITEE》）主辦，西安電子科技大學雷達信號處理國家級重點實驗室、西安電子科技大學信息感知集成攻關研究院、浙江大學上海高等研究院聯合承辦。
（中國工程科技知識中心知領直播）
本期論壇邀請西安電子科技大學劉宏偉、陳渤兩位教授擔任主持嘉賓。在主持致辭環節中，劉宏偉教授介紹本期論壇主題集群認知協同智能處理前沿技術的背景，提出無人化和智能化是當前重要的發展方向，特別是無人集群協同具有非常廣闊的利用前景，有大量的基礎理論問題和關鍵技術亟需青年學者進一步加強研究。
（主持嘉賓：西安電子科技大學劉宏偉教授）
第一部分 主辦期刊介紹
論壇首先邀請中國工程院三局學術與出版處處長、《Engineering》執行副主編丁寧以及《FITEE》編輯部主任、副編審翟自洋代表主辦方致辭并分別詳細介紹了主辦期刊的具體情況。
丁寧 | Engineering 邁向一流 引領創新
丁寧老師從創刊背景、宗旨定位以及期刊的工作舉措三方面來介紹。《Engineering》的創刊一方面響應國家戰略需求——科技期刊傳承人類文明、薈萃科學發現、引領科學發展，體現了國家的科技競爭力和文化軟實力，是我國建設科技強國的重要平臺，中國工程院作為中國科技界最高榮譽性咨詢性的學術機構也肩負起建設世界一流期刊、引領科技發展的重要歷史使命；另一方面順應工程科技界期盼——世界范圍內有著名的科學綜合類的英文期刊《Nature》和《Science》，缺少工程綜合類的頂級期刊，中國工程科技水平位居世界前列，最有可能引領中國期刊向世界一流進軍。中國工程院與各高校和出版社合作建設1+9+1的院刊群，其中英文綜合刊《Engineering》，依托9個學部分別建設9本英文子刊，以及1本中文期刊《中國工程科學》。目前已有8本被SCI收錄，2本進入Q1區。刊物定位是建設世界一流學術期刊，工程領域綜合性權威期刊。目前年出版數量超過200篇，50%以上刊物和70%以上引用來自海外，2020年影響因子為7.553，根據測算2021年將超過10！期刊主要通過期刊編委會凝聚廣大學者，增加期刊凝聚力；通過瞄準科技前沿、加強一流學術成果的出版提升期刊引領力；通過加強特色欄目的建設，匯聚前沿動態，提升期刊的領導力；通過開展多渠道宣傳，擴大期刊影響力；通過舉辦品牌學術活動，建設期刊生態圈提升期刊號召力。Engineering不僅是一本一流學術期刊，同時也是展現學術成果、促進學術交流的高端學術交流平臺，通過期刊建設促進工程科技自身發展，從而實現改變世界造福人類的愿景。
翟自洋 | 《信息與電子工程前沿（英文）》辦刊特色介紹
翟自洋老師從FITEE的概況和辦刊特色兩方面來介紹。FITEE是由中國工程院和浙江大學出版社共同主辦，浙江大學出版社和Springer聯合出版的期刊，主編是潘云鶴院士和盧錫城院士。出版領域涵蓋信息與電子工程領域6個一級學科，目前影響因子是2.161，位于Q2區，2019年入選中國科協等七部委推出的“中國科技卓越期刊計劃”（梯隊期刊）。辦刊依托兩支學者隊伍：編委2018年底完成正式換屆，目前編委會成員82人，其中兩院院士22人，海外編委36人，同時學習主刊的經驗，2019年起組建青年通訊專家的隊伍，目前共51人。FITEE圍繞信息領域前沿、焦點方向（如人工智能、無線通信），由工程院院士或其他有國際影響力的學者擔任主編，邀請國內外知名學者撰稿，2017年至今出版專題/專欄27個，15位院士及其他知名學者先后擔任專題主編。特別的是，2017和2018年主編潘云鶴院士組織了兩期人工智能2.0專刊，首期7位院士圍繞AI 2.0的6大方向撰寫文章，獲得較高的學術關注度和影響力。控制領域從2019年起每年出版1-2個專題。去年起期刊將編委和通訊專家按照學科組建評審群進行文章1-3天快速預審。期刊每篇文章提供中文摘要和PPT概要，作微信推介，重點文章全文翻譯。2019年起依托中國工程院信息與電子工程學部的支持創辦FITEE論壇，每年2期左右，目前共舉辦5期。同時與主刊聯合主辦此論壇，以青年學者為主體交流碰撞，得到浙江大學上海高等研究院和西安電子科技大學多機構聯合支持，同時歡迎更多單位申請承辦。
第二部分 專家報告
在專家報告環節中，由西安電子科技大學陳渤教授擔任主持嘉賓，并邀請同濟大學洪奕光、國防科大徐昕、清華汪玉、北理工孫健、華中科大張海濤、北大王龍六位教授就集群認知協同智能處理前沿技術展開分享。
（主持嘉賓：西安電子科技大學陳渤教授）
洪奕光 | 多智能體系統的協同優化學習
洪奕光教授主要從理論方面講解多智能體系統。指出多智能體系統具有系統效應，即簡單的局部規則通過協同導致復雜整體行為，具有復雜結構和復雜動態。報告從分布式優化和分布式非合作博弈兩方面介紹分布式決策，并介紹凸交計算、資源分配優化和博弈以及在線優化三個方面的成果。分布式凸交計算其目標是找一組凸集交集中的一個點，在非空的交集內實現同步，其優點是具有隱私性。洪教授團隊提出投影趨同算法（PCA），分別在一致聯合聯通和雙向圖情況下實現凸交。后將該算法一方面推廣到近似投影（APCA），取得更良好的結果，驗證了該結論的充分必要性，并找到了臨界近似角。另一方面推廣到空心集交集計算，從凸交計算轉換到環交計算。再者推廣到求解線性方程，每個個體只有局部信息，通過凸交計算合作求解整個方程。分布式資源分配問題洪教授生動簡易地利用分蛋糕來講解如何實現整體最優化，還通過仿真驗證有效性，也拓展了從無向圖到有向平衡圖、從等式約束到不等式約束、從確定性到隨機優化或魯棒優化以及博弈等多種推廣。最后介紹在隨即圖上的分布式在線優化學習，其研究對象是時變的或者數據是實時的，并介紹現有在線凸優化算法文獻以及團隊給出的全信息反饋算法以及單點Bandit反饋。洪教授總結道，多智能體系統協同分析與設計至關重要，是眾多重要問題的基礎，其研究挑戰涉及多學科交叉，如運籌學、控制論、網絡科學、計算復雜性和機器學習等，應用非常廣泛如在線估計（傳感器網絡）、資源分配（無線通訊、智能電網）、交通運輸（社會網絡）、規劃決策等。
徐昕 | 多機器人系統協同決策與優化控制的強化學習方法
徐昕教授在報告中介紹到，多智能體系統思想起源于生物的群體行為，應用到多機器人系統則表現為多個智能機器人經過信息交互，使整體呈現有序的協同行為。多機器人作為重要的多智能體類型之一，面臨著新的典型問題需要重點關注，包括分布式任務執行能力、同構或異構、分布式感知、通信約束和個體動力學與環境交互約束等。多機器人協同控制包括編隊、環航、包含、一致性、群集和蜂群等新的控制理論和方法受到廣大學者關注，并介紹了傳統控制算法。多機器人協同現面臨動力學強非線性、參數不確定性和時變性、通訊問題如時延和拓撲切換以及外界未知擾動等技術難點。同時對多機器人系統控制指標提出更高要求：高精度、實時優化控制，動態復雜環境的適應能力，面向多域、異構協同任務的協同決策與性能優化。徐教授介紹多機器人協同決策與控制方法研究動態，如基于模型的多智能體協同控制策略、基于值函數分解的多智能體強化學習、基于策略梯度的多智能體強化學習算法等，指出多機器人強化學習存在的核心問題即學習速度與收斂性問題，同時介紹多機器人強化學習的研究動態如復雜環境下多機器人系統路徑規劃與任務分配、未知環境下規避動態與靜態障礙物等。隨后徐教授詳細介紹了團隊的進展。基于核的分布式近似動態規劃算法主要是解決編隊控制問題，其創新性體現在實現多智能體系統強化學習高效特征表示，提高多機器人編隊精度和快速性，徐教授從算法框圖、算法步驟、算法實現及仿真結果四方面進行詳細介紹。基于安全強化學習的采用Barrier函數多機器人分布式預測控制，介紹了研究動機、算法設計、仿真實驗、實車實驗，可以實現多機器人系統編隊控制性能的自學習優化并滿足安全約束的要求。基于注意力機制和MARL的多機器人協同搜索，可以實現面向區域協同搜索任務的多機器人高效協作搜索。徐教授指出，對于多域或異構協同任務的多機器人系統，強化學習是實現高效協同優化決策與控制、提升動態復雜環境適應能力的關鍵理論與技術。團隊未來將在多智能體強化學習特征表示和協調優化機制、混合智能系統中人在環路的分布式學習控制、拓撲切換與通訊時延下多智能體強化學習算法、多域異構條件下多機器人系統協同決策與規劃控制、非合作與對抗條件下多智能體強化學習、多機器人系統快速動態任務分配與路徑規劃、解決高安全約束條件下多機器人系統優化控制問題等方面展開進一步研究。
汪玉 | 多機協同環境探索基礎技術與系統實踐
汪玉教授的報告分享以多機協同目標搜索任務為例，展示研究團隊在GNSS拒止環境中的自組織定位技術、通信受限下的未知環境協同探索系統、自適應多任務決策算法中的研究成果。伴隨單個智能體能力得到提高，多智能體之間的有機合作成為可能。相比于單機智能，多機協同智能對于環境感知范圍更大，動作能力更強，系統效用進一步提高。然而多機系統面臨通信、感知、數據、計算等資源受限的挑戰。為了應對資源受限的情況，團隊發現在復雜實際環境中資源互換和資源競爭，不同資源之間存在融合研究可能。汪教授所在的協同智能團隊融合規劃決策、感知探測、定位導航、通信組網、計算存儲各個領域的力量來進行研究。感知受限下自組織定位，其衛星信號易受干擾，提出利用構建高強度、高魯棒性局部無線電定位系統來解決，但隨之而來也帶來一些問題，如確定局部定位坐標系方面，團隊提出將坐標系和節點位置聯合優化的解決方法使穩定性提升3倍，相對定位精度提升4倍；如何利用有限頻譜資源方面，提出基于信號復用的測距組網協議與算法，提升網絡定位更新頻率2倍以上，穩定性提升1.3倍。通信受限下協同環境探索方面，在實際場景中有遮擋、多徑并且頻譜受限，無線定位仍受干擾，提出基于特征提取的定位技術應對復雜電磁環境，即SLAM任務，其關鍵技術為依賴場景描述子確定回環約束以及依賴傳感器原始數據構建地圖。因通信受限，傳感器數據傳輸成為瓶頸，利用子地圖降低通信量以及不同機器人分工探索不同區域進行聯合探索，提出基于子地圖多機協同分布式探索開源框架，只共享地圖不共享描述子和原始數據，通信量、探索時間和路徑長度均減少30%。可擴展分布式協同環境探索方面，基于部分觀測、競爭博弈、信息交互、維度爆炸等分布式協同探索難點，提出深度強化學習方法來解決，同時基于缺少高效多機協同探索框架、可擴展性差等挑戰，提出基于強化學習的可擴展多智能體協同探索框架（MAANS）解決。
孫健 | 無人系統分布式協同控制
孫健教授在報告中分享了關于無人系統分布式協同控制的前沿及成果，介紹到無人系統是指具有一定自治能力、智能性和自主性，在沒有人直接參與的情況下，完成一定任務的一體化系統。人工智能的發展，為無人系統的發展提供新的動能，自主智能無人系統是研究人工智能的重要抓手和切入點。報告中孫健教授從單體、集群和群組三個方面總結無人系統發展現狀，指出現階段缺乏開放、動態、對抗與多任務情況下的無人系統基礎理論突破。同時針對現存挑戰，介紹研究團隊在無人系統協同指揮與決策、分布式協同運動控制、分布式協同故障/攻擊檢測、人機共享控制等方面的研究進展。無人系統協同指揮與決策面臨任務環境不確定、決策信息不完全、通信交互受限等挑戰，其關鍵技術包括分布式協同任務分配技術、分布式協同運動規劃技術、多無人系統角色指派與決策以及認知和決策層面的人工干預方法。無人系統分布式跟蹤控制方面面臨系統模型非線性、通信帶寬受限、執行器故障等挑戰，其關鍵技術包括全局輸出反饋分布式跟蹤控制技術、自適應事件觸發控制技術以及自適應事件觸發容錯控制技術。無人系統協同故障/攻擊檢測面臨的挑戰有多無人系統通常具有規模大和結構復雜的特征、單個節點的計算和通信能力有限以及干擾和環境不確定等因素增加了故障檢測難度，其關鍵技術有未知輸入可觀測性和協同檢測算法設計。孫教授總結道，通過無人系統自主協同指揮與決策、分布式跟蹤控制和故障檢測可以實現智能的協同決策、有效的協同控制和可靠的多系統協同。
張海濤 | 海空無人系統集群跨域協同
超快跨域高精是無人艇-機集群技術的制高點，一直是國際性難題。張海濤教授介紹突變和相變來應對集群突發情況，并介紹團隊研究進展，如精巧的構型相變調整、無人系統集群等CPS切換機理的機器學習、微觀生命集群分布特征分析等。在應用研究方面，一是為應對水域突發事件，提出了超快無人艇隊形相變調控方法；運用高中低空視覺位姿對準，多時間尺度控制，攻克了視覺導引運動協同難題，實現了無人艇機集群水空跨域協同；運用路徑跟蹤算法建立數學模型，使用啟發式艇機布放原理，實現了海空三維立體覆蓋。二是研制了無人艇高能量密度全電矢量噴推系統，確保航跡的準確跟蹤；建立了雙層魯棒預測控制構架，保障穩定航行，即使出現卡死等故障，也能自主返回港區檢修。三是多艇多源感知與目標識別達到全精：提出了時空配準和多傳感器深度融合方法，保障“全”；發明在線相關性學習和層級化語義特征提取技術，保障“精”。團隊制定及參與制定國家標準3項，團體標準4項，推進無人艇行業標準規范化，針對內河湖、港區、近海、遠海需求研制4類自主無人艇及集群成套裝備，開發核心部件，突破“應對快”、“看得清”、“識得全”、“跟得上”、“對得準”、“走得直”等卡脖子技術。在跨海通道勘測、珠江口港口航道監測、南海油氣資源探測、大灣區水域污染治理等方面取得成功應用。最后，張教授總結了無人艇集群未來的自主性能、異構性能和跨域性能三個重要方向發展。
王龍 | Feedback Dictates Intelligence
王龍教授的報告展現控制理論的光輝發展歷程、特別是現代控制理論60多年的重要進展和里程碑。從Kalman的文章展開，到介紹中國自動化發展迅速，近年在自動化頂刊TAC上發文量迅速增長。同時介紹控制系統分析與設計的幾種方法如古典頻域方法、代數方法、幾何方法、多變量頻域方法等。報告中王教授主要講解幾何方法、時序網絡、Kharitonov定理、棱邊定理等，并以眾多研究生期間作出重大突破的著名學者激勵當代學生。王龍教授及博士生提出增廣系統一致性引理，成為處理離散時滯系統一致性協同的標準工具，在國際上最先研究多智能體系統包圍控制（Containment Control）問題，并給出被廣泛應用的穩態凸組合性質及相關系數公式。探討在網絡化、智能化、人機協同、內外雙閉環、信息和物理系統相融合的新時代控制理論研究的新特征和新范式，指出控制+博弈是新一代智能控制理論的核心內容；進一步探究了控制+博弈的最小模型問題、多人重復博弈的可控性、可觀性、魯棒反饋策略、事件驅動機制、博弈序列辨識等問題。
第二期信息與電子工程領域青年學術前沿論壇由中國工程院信息與電子工程學部指導，中國工程院院刊Engineering、FITEE主辦，西安電子科技大學雷達信號處理國家級重點實驗室、西安電子科技大學信息感知集成攻關研究院、浙江大學上海高等研究院聯合承辦，西安電子科技大學雷達“111”創新引智基地、西安電子科技大學電子裝備結構設計教育部重點實驗室、浙江大學人工智能協同創新中心、西安電子科技大學電子裝備機電耦合理論與關鍵技術“111”創新引智基地參與支持。中國工程科技知識中心知領、Paperweekly、學術世界、蔻享學術同步在線直播。
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浙江大學上海高研院（UID:1571802587）
關于論壇
中國工程院院刊信息與電子工程領域青年學術前沿論壇，由中國工程院信息與電子工程學部指導，中國工程院院刊《Engineering》、《FITEE》主辦，以學術創新思想創變啟迪、前沿顛覆性技術觀點分析和未來社會發展工程應用重大變革等為主題，邀請院士、專家和青年學者開展互動的啟迪和交流，塑造發揮學術自由、鼓勵創新和探索學問的學術氛圍。
信息領域青年學術前沿論壇將不定期組織網上論壇，重點邀請《Engineering》和《FITEE》通訊專家以及海內外青年學者對信息及其交叉領域的前沿進展、技術突破和創新應用進行學術報告，同時解讀《Engineering》和《FITEE》當月（在線）出版論文或往期熱點文章以及征稿動態等相關信息。
2021年9月26日第1期論壇成功舉辦，圍繞“支撐工程和科學發展的信息技術”的主題，段寶巖院士、浙大吳飛教授、中國移動劉光毅博士分別解讀2021候選工程成就500米口徑球面射電望遠鏡、AlphaGo-AlphaFold、第五代移動通信系統，國防科大李東升教授、百度何徑舟博士、華為于璠博士做科學計算支撐工程創新發展主題報告。（點擊回顧第1期內容）。
關于Engineering期刊
Engineering是中國工程院主管，中國工程院戰略咨詢中心和高等教育出版社共同主辦的工程類綜合性英文學術期刊。
Engineering的目標是建設世界一流工程科技學術期刊，正如英國的Nature是“發現世界”，美國的Science是“解釋世界”，中國的Engineering就是要“改變世界”。
Engineering致力于為全球提供高水平的工程科技重大成果發布與交流平臺，探討工程科技發展的熱點和難點問題，以更好地造福人類，創造更美好的未來。
2019年，Engineering成功入選“中國科技期刊卓越行動計劃”領軍期刊，最新影響因子為7.553。
關于FITEE期刊
FITEE全稱Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering，中文名《信息與電子工程前沿（英文）》，是信息電子類綜合性英文學術月刊，SCI-E、EI收錄，位于JCR Q2分區。
FITEE前身為2010年創辦的《浙江大學學報英文版C輯：計算機與電子》，2015年更為現名，現為中國工程院信息與電子工程學部唯一院刊。覆蓋計算機、信息與通信、控制、電子、光學等領域。文章類型包括研究論文、綜述、個人視點、評述等。
2019年，榮獲中國科協等七部委推出的中國科技期刊卓越行動計劃項目資助（梯隊期刊）。最新影響因子為2.161。
（轉載自浙江大學上海高等研究院）
