智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

湘潭大学（湖南）

地址：湖南省湘潭市雨湖区

邮编：411105

电话：17625327726

邮箱：yizhangxia@xtu.edu.cn

目录

CONTENT

一. 中心简介

二. 中心服务内容

三. 部分技术骨干

四. 主要校企合作项目

五. 部分研究成果

六. 合作交流

七. 展望

01

05

14

16

30

38

40

目录

CONTENT

一. 中心简介

二. 中心服务内容

三. 部分技术骨干

四. 主要校企合作项目

五. 部分研究成果

六. 合作交流

七. 展望

01

05

14

16

30

38

40

智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

一. 中心简介

“智能系统优化与安全湖南省工程研究中心”是湘潭大学拟联合湖南

华菱线缆股份有限公司、奇安信科技集团股份有限公司、湘潭交通发展集团

有限公司于2021年组建，与华菱湘钢合作每年为公司创造经济效益超过近2

亿元，节约原煤7000吨。其中以“钢铁企业复杂板型多产线协同智能板坯

设计”等工业软件智能系统项目、与中建五局合作摆脱对国外有限元软件的

依赖的“有限元求解模块开发”的核心软件模块等一系列校企合作项目作为

本中心的建设基础。

面向工业制造的智能系统表现为以新一代信息技术为核心，建立领域

知识库与学习机制，模拟专家解决问题的思维过程进行自动推理判断，安全、

高效地处理复杂工业问题。在优化层面，是通过复杂工业制造过程智能调度，

智能生产单元人机交互与自主协同控制，生产智能协同与自主决策等技术，

以实现工业制造企业经济效益和社会效益最大化。在安全层面，是采用数据

安全与隐私保护、算法安全性分析等智能安全方法，健全工业互联网信息安

全监测预警体系，保障工业制造的稳定运行。

成立两年内，与长安汽车合作完成了“多学科协同集成优化策略研究

与开发项目”项目，正在与铜陵有色集团合作构建 “厄瓜多尔米拉多铜矿

智能卡铲调度”系统。

01 02

智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

一. 中心简介

“智能系统优化与安全湖南省工程研究中心”是湘潭大学拟联合湖南

华菱线缆股份有限公司、奇安信科技集团股份有限公司、湘潭交通发展集团

有限公司于2021年组建，与华菱湘钢合作每年为公司创造经济效益超过近2

亿元，节约原煤7000吨。其中以“钢铁企业复杂板型多产线协同智能板坯

设计”等工业软件智能系统项目、与中建五局合作摆脱对国外有限元软件的

依赖的“有限元求解模块开发”的核心软件模块等一系列校企合作项目作为

本中心的建设基础。

面向工业制造的智能系统表现为以新一代信息技术为核心，建立领域

知识库与学习机制，模拟专家解决问题的思维过程进行自动推理判断，安全、

高效地处理复杂工业问题。在优化层面，是通过复杂工业制造过程智能调度，

智能生产单元人机交互与自主协同控制，生产智能协同与自主决策等技术，

以实现工业制造企业经济效益和社会效益最大化。在安全层面，是采用数据

安全与隐私保护、算法安全性分析等智能安全方法，健全工业互联网信息安

全监测预警体系，保障工业制造的稳定运行。

成立两年内，与长安汽车合作完成了“多学科协同集成优化策略研究

与开发项目”项目，正在与铜陵有色集团合作构建 “厄瓜多尔米拉多铜矿

智能卡铲调度”系统。

01 02

智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

中心副主任：郑金华，教授、博士生导师，二级教授，国家政

府特贴获得者。主持国家自科基金项目5项、教育部留学回国人

员科研启动基金项目1项、湖南省自科基金项目5项、湖南省教

育厅重点科研项目2项等，或湖南省自然科学奖二等奖1项，国

内外Top期刊上发表论文200余篇，授权专利20余项。

中心主任：邹娟，教授，博士生导师，计网院副院长，智能系

统优化与安全湖南省工程研究中心主任，湖南省人工智能学会

常务理事，湖南省计算机教育专委会副理事长。主持国家自然

或青年基金项目3项，省科技厅项目1项、教育厅重点项目1项

等，国内外Top期刊上发表论文60余篇，授权专利20余项。

中心副主任：李澄清，教授、博士生导师，计网院院长。德国

洪堡学者，获的湖南省杰出青年基金以及DAAD-王宽诚博士后

奖学金项目。担任两个SCI期刊的编辑以及80多个SCI期刊的审

稿人。主持国家自然科学基金项目6项，H指数为32，发表SCI

论文60多篇，其中ESI高被引论文10篇。入选爱思唯尔

2021“中国高被引学者”。

中心副主任：檀朝桂，中共党员，工学博士，硕士生导师，雨湖

区科协副主席。主持湖南省科技厅项目，湖南省教育厅项目多项，

参与多项国家自然科学基金项目；在Materials Science &

Engineering A等国际刊物上发表论文多篇，担任RESEARCH

AND APPLICATION OF MATERIALS SCIENCE编委。

中心技术委员会高级专家：张青富，湘潭大学特聘教授，“长江学者”

讲座教授，IEEE Fellow，香港城市大学计算科学系教授、英国Essex大

学计算科学与电子工程学院教授、西安电子科技大学长江访问讲座教授。

中心技术委员会高级专家：王凌，湘潭大学特聘教授，清华大学自动化

系长聘教授、博导、学位委员会副主席。现担任CAAI自然计算与数字智

能城市专委会副主任、CSF智能仿真优化与调度专委会副主任、TCCT和

TCPC委员等；担任IJAAC和CSMS主编。

中心技术委员会高级专家：杨圣祥，教授，博士生导师。湖南省“芙蓉

学者”讲座教授，英国德蒙特福特大学教授，英国工程与物理科学研究

委员会(EPSRC)同行评审学院的成员，电气与电子工程师协会（IEEE）的

高级会员，IEEE计算智能协会（IEEE CIS）的会员），IEEE CIS ISATC智

能网络系统任务组（TF-INS，2012-2017）的创始主席。

中心秘书：夏翌彰，博士，硕士生导师，2019年博士全额奖学金毕业

于英国利物浦大学电气工程、电子与计算机科学学院。

03 04

。

智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

中心副主任：郑金华，教授、博士生导师，二级教授，国家政

府特贴获得者。主持国家自科基金项目5项、教育部留学回国人

员科研启动基金项目1项、湖南省自科基金项目5项、湖南省教

育厅重点科研项目2项等，或湖南省自然科学奖二等奖1项，国

内外Top期刊上发表论文200余篇，授权专利20余项。

中心主任：邹娟，教授，博士生导师，计网院副院长，智能系

统优化与安全湖南省工程研究中心主任，湖南省人工智能学会

常务理事，湖南省计算机教育专委会副理事长。主持国家自然

或青年基金项目3项，省科技厅项目1项、教育厅重点项目1项

等，国内外Top期刊上发表论文60余篇，授权专利20余项。

中心副主任：李澄清，教授、博士生导师，计网院院长。德国

洪堡学者，获的湖南省杰出青年基金以及DAAD-王宽诚博士后

奖学金项目。担任两个SCI期刊的编辑以及80多个SCI期刊的审

稿人。主持国家自然科学基金项目6项，H指数为32，发表SCI

论文60多篇，其中ESI高被引论文10篇。入选爱思唯尔

2021“中国高被引学者”。

中心副主任：檀朝桂，中共党员，工学博士，硕士生导师，雨湖

区科协副主席。主持湖南省科技厅项目，湖南省教育厅项目多项，

参与多项国家自然科学基金项目；在Materials Science &

Engineering A等国际刊物上发表论文多篇，担任RESEARCH

AND APPLICATION OF MATERIALS SCIENCE编委。

中心技术委员会高级专家：张青富，湘潭大学特聘教授，“长江学者”

讲座教授，IEEE Fellow，香港城市大学计算科学系教授、英国Essex大

学计算科学与电子工程学院教授、西安电子科技大学长江访问讲座教授。

中心技术委员会高级专家：王凌，湘潭大学特聘教授，清华大学自动化

系长聘教授、博导、学位委员会副主席。现担任CAAI自然计算与数字智

能城市专委会副主任、CSF智能仿真优化与调度专委会副主任、TCCT和

TCPC委员等；担任IJAAC和CSMS主编。

中心技术委员会高级专家：杨圣祥，教授，博士生导师。湖南省“芙蓉

学者”讲座教授，英国德蒙特福特大学教授，英国工程与物理科学研究

委员会(EPSRC)同行评审学院的成员，电气与电子工程师协会（IEEE）的

高级会员，IEEE计算智能协会（IEEE CIS）的会员），IEEE CIS ISATC智

能网络系统任务组（TF-INS，2012-2017）的创始主席。

中心秘书：夏翌彰，博士，硕士生导师，2019年博士全额奖学金毕业

于英国利物浦大学电气工程、电子与计算机科学学院。

03 04

。

智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

二. 中心服务内容

本中心以进化计算与智能系统研究中心、网络与信息安全联合实验室

为基础，建设智能系统优化与安全研发平台，主要建设内容包括：智能系

统优化技术研发中心、智能系统安全技术研发中心和智能系统综合数据服

务平台。

图形图像、音视频等数据流在存储、传输和共享平台中隐私保护不足的问

题，提出相应的数据安全算法，建立新的智能安全防御体系；分析不同威

胁场景攻击与防御算法下人工智能系统的对抗安全问题，提出新的鲁棒性

评估基准，并利用非线性动力学、混沌密码等技术进行安全性分析，逐步

完善安全指标体系，并建立实验分析平台和安全监测预警系统。

智能系统综合数据服务平台

本平台面向“网络化、智能化、融合化”发展趋势，针对多源异构数

据融合中待融合信息的不完善性，以及信息融合系统设计与实现缺乏统一

规范或标准，提出把从不同空间或时间上获得的多个来源的同质或异构信

息进行不同抽象层次的合并或集成，以得到统一的有关实体、关系或事件

的更完整 、更精确、更可靠的信息或推论。

中心的主要核心技术，具体内容如下：

（1）多目标优化

多目标优化的概念是在某个情景中存在多个目标，由于目标间的内

在冲突，因此很难优化出唯一最优解，而是在目标间做出协调和折衷处理，

使总体的目标尽可能达到最优。

我们现在正在解决的优化问题有约束

多目标优化、偏好多目标优化、多模态多目

标优化、大规模多目标优化、动态多目标优

化等，例如：

智能系统优化技术研发中心

智能系统优化技术研发中心主要开发工业制造智能优化系统。建立

面向工业制造，高度集成化的自组织、超柔性、可扩展智能系统优化实

验平台，实现复杂工业制造过 程高能效实时调度系统、智能生产单元人

机交互与自主协同控制技术以及数据/模型混合驱动的生产智能协同与自

主决策技术的研发。

智能系统安全研发中心

智能系统中安全性技术问题的分析与模拟仿真平台主要针对文本、

“两中心一平台”示意图

05 06

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二. 中心服务内容

本中心以进化计算与智能系统研究中心、网络与信息安全联合实验室

为基础，建设智能系统优化与安全研发平台，主要建设内容包括：智能系

统优化技术研发中心、智能系统安全技术研发中心和智能系统综合数据服

务平台。

图形图像、音视频等数据流在存储、传输和共享平台中隐私保护不足的问

题，提出相应的数据安全算法，建立新的智能安全防御体系；分析不同威

胁场景攻击与防御算法下人工智能系统的对抗安全问题，提出新的鲁棒性

评估基准，并利用非线性动力学、混沌密码等技术进行安全性分析，逐步

完善安全指标体系，并建立实验分析平台和安全监测预警系统。

智能系统综合数据服务平台

本平台面向“网络化、智能化、融合化”发展趋势，针对多源异构数

据融合中待融合信息的不完善性，以及信息融合系统设计与实现缺乏统一

规范或标准，提出把从不同空间或时间上获得的多个来源的同质或异构信

息进行不同抽象层次的合并或集成，以得到统一的有关实体、关系或事件

的更完整 、更精确、更可靠的信息或推论。

中心的主要核心技术，具体内容如下：

（1）多目标优化

多目标优化的概念是在某个情景中存在多个目标，由于目标间的内

在冲突，因此很难优化出唯一最优解，而是在目标间做出协调和折衷处理，

使总体的目标尽可能达到最优。

我们现在正在解决的优化问题有约束

多目标优化、偏好多目标优化、多模态多目

标优化、大规模多目标优化、动态多目标优

化等，例如：

智能系统优化技术研发中心

智能系统优化技术研发中心主要开发工业制造智能优化系统。建立

面向工业制造，高度集成化的自组织、超柔性、可扩展智能系统优化实

验平台，实现复杂工业制造过 程高能效实时调度系统、智能生产单元人

机交互与自主协同控制技术以及数据/模型混合驱动的生产智能协同与自

主决策技术的研发。

智能系统安全研发中心

智能系统中安全性技术问题的分析与模拟仿真平台主要针对文本、

“两中心一平台”示意图

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智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

（1）动态多目标优化：指其目标函数、决策变量等会随着时间参数动

态变化。面临的挑战是优化时间短和动态平衡收敛性和多样性。

（2）多模态多目标优化：在决策空间中至少有两个PS对应于目标空间

的同一PF。面临的挑战是找到全部PS、平衡目标和决策空间多样性。

（3）约束多目标优化：优化问题中多目标优化目标，同时考虑多个

等式或不等式约束条件。面临的挑战是追踪PF并跳出陷入局部最优。

（2）多学科优化

多学科优化采用各学科已发展成熟的精度高的分析模型，提高优化设

计可信度；通过充分利用各个学科(子系统)之间的相互作用所产生的协同

效应，获得系统的整体最优解； 通过各学科组并行设计，缩短设计周期；

用精细数值分析模型取代了工程估算的经验公式，面向创新布局的工程设

计。以下是多学科集成优化平台的示意图：

多学科优化是解决复杂工程问题的有效方法，是工业界新兴的研究领

域，多学科优化方法为汽车领域提供一种新技术、新途径，规避常规优化

中的一些弊端，提高优化水平。以下是多学科优化在汽车领域的示意图：

07 08

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（1）动态多目标优化：指其目标函数、决策变量等会随着时间参数动

态变化。面临的挑战是优化时间短和动态平衡收敛性和多样性。

（2）多模态多目标优化：在决策空间中至少有两个PS对应于目标空间

的同一PF。面临的挑战是找到全部PS、平衡目标和决策空间多样性。

（3）约束多目标优化：优化问题中多目标优化目标，同时考虑多个

等式或不等式约束条件。面临的挑战是追踪PF并跳出陷入局部最优。

（2）多学科优化

多学科优化采用各学科已发展成熟的精度高的分析模型，提高优化设

计可信度；通过充分利用各个学科(子系统)之间的相互作用所产生的协同

效应，获得系统的整体最优解； 通过各学科组并行设计，缩短设计周期；

用精细数值分析模型取代了工程估算的经验公式，面向创新布局的工程设

计。以下是多学科集成优化平台的示意图：

多学科优化是解决复杂工程问题的有效方法，是工业界新兴的研究领

域，多学科优化方法为汽车领域提供一种新技术、新途径，规避常规优化

中的一些弊端，提高优化水平。以下是多学科优化在汽车领域的示意图：

07 08

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Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

（3）代理模型

代理模型是指在优化设计中可替代比较复杂和费时的数值分析的近

似数学模型，比如飞行器的优化设计。此外在优化设计中，针对难以用

直观的函数表达式去表达目标函数时，可用代理模型来替代该目标函数，

提高优化设计效率以及降低优化的难度。以下是代理模型的流程：

在航空航天领域，代理模型广泛应用多学科设计优化中，包括力学、

材料学、空气动力学等等，面对存在大量的设计变量以及状态变量，代

理模型有效规避各个学科之间可能存在复杂的耦合关系，克服数据采集

困难，耗时长，优化难度大的问题。因此，代理模型逐渐成为多学科优

化的重要分支和关键技术。下图是代理模型在航天领域的示意：

（4）图像处理

图像处理在各行各业应用十分广泛，是专家学者们的研究热点。本团队

的研究方向主要包括：3D网格模型、产品的缺陷检测及图像分割、医学图

像处理。同时，该研究工作在图像处理方面已经取得实际应用，例如：

（1）产品缺陷检测

在产品质量检测上做了应用。例如：生产线上

单色布匹缺陷检测，检测布匹是否有污点、破损等；

零部件铭牌钢印标识质量检测，检测钢印字体是否

变形、缺省或错误等不符合规格情形。右图为铭牌

钢印模板检测示意图。

（2）医学图像处理

医学辅助诊断提高诊断精度，跟医院有合作

时，采集了一些实际的医学图像，对医学影像或

者显微镜细胞图像进行图像预处理，包括灰度化、

归一化和数据降维等处理，解决了医疗诊断中的

无标注或少标注样本等问题，节省医生体和降低

劳动力成本。右图所示的胃上皮显微镜细胞图像

数据库。

正常细胞图像 癌变细胞

胃上皮细胞图像

增生细胞图像

09 10

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（3）代理模型

代理模型是指在优化设计中可替代比较复杂和费时的数值分析的近

似数学模型，比如飞行器的优化设计。此外在优化设计中，针对难以用

直观的函数表达式去表达目标函数时，可用代理模型来替代该目标函数，

提高优化设计效率以及降低优化的难度。以下是代理模型的流程：

在航空航天领域，代理模型广泛应用多学科设计优化中，包括力学、

材料学、空气动力学等等，面对存在大量的设计变量以及状态变量，代

理模型有效规避各个学科之间可能存在复杂的耦合关系，克服数据采集

困难，耗时长，优化难度大的问题。因此，代理模型逐渐成为多学科优

化的重要分支和关键技术。下图是代理模型在航天领域的示意：

（4）图像处理

图像处理在各行各业应用十分广泛，是专家学者们的研究热点。本团队

的研究方向主要包括：3D网格模型、产品的缺陷检测及图像分割、医学图

像处理。同时，该研究工作在图像处理方面已经取得实际应用，例如：

（1）产品缺陷检测

在产品质量检测上做了应用。例如：生产线上

单色布匹缺陷检测，检测布匹是否有污点、破损等；

零部件铭牌钢印标识质量检测，检测钢印字体是否

变形、缺省或错误等不符合规格情形。右图为铭牌

钢印模板检测示意图。

（2）医学图像处理

医学辅助诊断提高诊断精度，跟医院有合作

时，采集了一些实际的医学图像，对医学影像或

者显微镜细胞图像进行图像预处理，包括灰度化、

归一化和数据降维等处理，解决了医疗诊断中的

无标注或少标注样本等问题，节省医生体和降低

劳动力成本。右图所示的胃上皮显微镜细胞图像

数据库。

正常细胞图像 癌变细胞

胃上皮细胞图像

增生细胞图像

09 10

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（6）群体智能

群体智能是指由众多简单个体组成的群体通过相互之间的合作产生智能

行为的特性，群体智能不仅包括了人类群体智能，还包括机器群体智能以及

人机结合群体智能。群体智能将任务动态聚类成区域性任务，对群体进行自

适应分组。如下图所示：

就应用而言，群体智能已经在智慧城市、智能交通、智能医疗、智能航

空、智能制造、智能农业、无人机、智能机器人等领域实现深入应用，有利

于促进传统产业转型升级和新兴产业快速发展，具有广阔的市场前景。

（5）多任务学习

多任务学习是基于共享表示，把多个相关的任务放在一起学习的

一种机器学习方法。它涉及多个相关的任务同时并行学习，梯度同时反

向传播，多个任务通过底层的共享表示来互相帮助学习，提升泛化效果。

多任务学习近年来在CV、NLP、推荐系统等领域都得到了广泛的应

用。 类似于迁移学习，多任务学习也运用了知识迁移的思想，即在不

同任务间泛化知识。

多任务优化能够同时、有效地处理多个优化问题。基于演化算法的

多任务优化利用基于种群搜索的潜在并行性来实现多个优化问题的跨域

优化。

基于OMT的自组织任务分配 群体自组织分组及自适应调整

11 12

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（6）群体智能

群体智能是指由众多简单个体组成的群体通过相互之间的合作产生智能

行为的特性，群体智能不仅包括了人类群体智能，还包括机器群体智能以及

人机结合群体智能。群体智能将任务动态聚类成区域性任务，对群体进行自

适应分组。如下图所示：

就应用而言，群体智能已经在智慧城市、智能交通、智能医疗、智能航

空、智能制造、智能农业、无人机、智能机器人等领域实现深入应用，有利

于促进传统产业转型升级和新兴产业快速发展，具有广阔的市场前景。

（5）多任务学习

多任务学习是基于共享表示，把多个相关的任务放在一起学习的

一种机器学习方法。它涉及多个相关的任务同时并行学习，梯度同时反

向传播，多个任务通过底层的共享表示来互相帮助学习，提升泛化效果。

多任务学习近年来在CV、NLP、推荐系统等领域都得到了广泛的应

用。 类似于迁移学习，多任务学习也运用了知识迁移的思想，即在不

同任务间泛化知识。

多任务优化能够同时、有效地处理多个优化问题。基于演化算法的

多任务优化利用基于种群搜索的潜在并行性来实现多个优化问题的跨域

优化。

基于OMT的自组织任务分配 群体自组织分组及自适应调整

11 12

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（7）数据安全与隐私保护技术

针对智能制造系统中各类数据流存储和传输过程的安全与隐私保护问题，

通过具体分析数据类型的特征，提出相应的联邦学习策略，设计新的隐私保

护加密算法；分析系统在生产过程中产生的各类型数据，进行聚类分析，并

优化算法的加密、解密过程；研究系统在动态调度下易受安全威胁攻击的模

型，提出相应的区块链技术以解决智能系统在多方数据共享中的安全问题。

（8）多源异构信息融合技术

开发面向V2X的数据融合系统，该系统主要协助于上图所示中将V2X应

用于交通行业的车路协同技术。本系统将针对多源异构数据融合中由于数据

异构、稀疏数据和未标注数据等所造成的融合难题，运用离线半监督学习和

增量半监督学习，提供半监督数据融合功能模块；针对数据中普遍存在的时

序属性、空间拓扑属性和实时数据等所造成的融合难题，通过神经网络将子

模型进行集成，实现多源异构数据特征的深度挖掘，有效提升评估准确率。

三. 部分技术骨干

唐欢容 ，副教授。

主持省部级项目

2项，论文10篇，

授权专利1项。

王求真，博士。主

持省部级2项；发

表论文20余篇，授

权专利10余项。

何春梅，博士。主

持国自科青年项目1

项，省部级项目3项，

发表论文20篇。

欧阳建权，教授。

主持国家级和省部

级项目10余项和

30项横向课题，

发表论文60篇。

李琴，教授。发

表论文30多篇，

拟获得2021年度

湖南省自然科学

二等奖。

龙赛琴，教授。

主持国家自然科

学基金项目2项，

发表论文20余篇。

程戈，教授。主持

国家重点研发子课

题2项，发表论文

40 多篇。

周航宇，教授级高

级工程师。授权专

利6项，发表学术

论文20余篇。

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（7）数据安全与隐私保护技术

针对智能制造系统中各类数据流存储和传输过程的安全与隐私保护问题，

通过具体分析数据类型的特征，提出相应的联邦学习策略，设计新的隐私保

护加密算法；分析系统在生产过程中产生的各类型数据，进行聚类分析，并

优化算法的加密、解密过程；研究系统在动态调度下易受安全威胁攻击的模

型，提出相应的区块链技术以解决智能系统在多方数据共享中的安全问题。

（8）多源异构信息融合技术

开发面向V2X的数据融合系统，该系统主要协助于上图所示中将V2X应

用于交通行业的车路协同技术。本系统将针对多源异构数据融合中由于数据

异构、稀疏数据和未标注数据等所造成的融合难题，运用离线半监督学习和

增量半监督学习，提供半监督数据融合功能模块；针对数据中普遍存在的时

序属性、空间拓扑属性和实时数据等所造成的融合难题，通过神经网络将子

模型进行集成，实现多源异构数据特征的深度挖掘，有效提升评估准确率。

三. 部分技术骨干

唐欢容 ，副教授。

主持省部级项目

2项，论文10篇，

授权专利1项。

王求真，博士。主

持省部级2项；发

表论文20余篇，授

权专利10余项。

何春梅，博士。主

持国自科青年项目1

项，省部级项目3项，

发表论文20篇。

欧阳建权，教授。

主持国家级和省部

级项目10余项和

30项横向课题，

发表论文60篇。

李琴，教授。发

表论文30多篇，

拟获得2021年度

湖南省自然科学

二等奖。

龙赛琴，教授。

主持国家自然科

学基金项目2项，

发表论文20余篇。

程戈，教授。主持

国家重点研发子课

题2项，发表论文

40 多篇。

周航宇，教授级高

级工程师。授权专

利6项，发表学术

论文20余篇。

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杨晟院，副教授。

主持省项目2项。

论文12余篇，授

权发明专利8项。

刘 元 ， 博 士 。

主 持 省 部 级 项

目 2 项；发表

SCI 8余篇。授

权发明专利2项。

胡雅茹，博士。

发表论文10余篇。

肖赤心，副教

授。

周维，副教授。发

表30余篇论文。授

权发明专利6项。

刘新，副教

授。

多学科设计优化方案，通常需要在系统化的角度，针对汽车设计这一

复杂工程及其相关的子系统进行整体化研究，从而设计出最为理想的汽车设

计方案。其必须充分考量各个学科之间的交叉影响，探究出系统工程当中各

个子系统之间的协同机制,并加以应用,这是一种全新的工程设计理念，必须

引起设计者的高度重视。

多学科优化项目

四. 主要校企合作项目

15 16

整车开发需要综合考虑NVH、刚度、强度耐久、行驶性能、CFD、碰撞

安全等多领域性能要求，多学科设计优化技术可以平衡不同性能、高效挖掘

最优设计，是提高汽车设计质量、缩短开发周期一个重要途径。 本项目主要

解决多学科设计优化技术在整车开发应用中存在的两类问题，一是涉及大规

模设计变量与性能指标的优化设计问题，二是针对整车MDO工作流的优化策

（1）多学科协同集成优化策略研究与开发

智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

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Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

杨晟院，副教授。

主持省项目2项。

论文12余篇，授

权发明专利8项。

刘 元 ， 博 士 。

主 持 省 部 级 项

目 2 项；发表

SCI 8余篇。授

权发明专利2项。

胡雅茹，博士。

发表论文10余篇。

肖赤心，副教

授。

周维，副教授。发

表30余篇论文。授

权发明专利6项。

刘新，副教

授。

多学科设计优化方案，通常需要在系统化的角度，针对汽车设计这一

复杂工程及其相关的子系统进行整体化研究，从而设计出最为理想的汽车设

计方案。其必须充分考量各个学科之间的交叉影响，探究出系统工程当中各

个子系统之间的协同机制,并加以应用,这是一种全新的工程设计理念，必须

引起设计者的高度重视。

多学科优化项目

四. 主要校企合作项目

15 16

整车开发需要综合考虑NVH、刚度、强度耐久、行驶性能、CFD、碰撞

安全等多领域性能要求，多学科设计优化技术可以平衡不同性能、高效挖掘

最优设计，是提高汽车设计质量、缩短开发周期一个重要途径。 本项目主要

解决多学科设计优化技术在整车开发应用中存在的两类问题，一是涉及大规

模设计变量与性能指标的优化设计问题，二是针对整车MDO工作流的优化策

（1）多学科协同集成优化策略研究与开发

略定制化开发问题。

针对第一类问题，开展数据分析算法研究，实现对设计参数和性能指标的

关重度排序，降低优化问题复杂度，提高优化设计效率；开展DOE采样方法和

高保真近似降阶方法研究，通过合理采样，获得表征真实分析模型特点的计算

样本，借助降阶模型，替代高耗时仿真分析模型，进一步减少优化迭代时间；

研究梯度优化算法、全局优化算法、多目标优化算法、自适应优化算法等，满

足单目标/多目标、连续/离散、约束/无约束等不同优化问题需求。

针对第二类问题，基于长安整车开发梳理出的车身、底盘多学科优化工作

流，重点针对单领域多目标优化和跨领域多学科优化中出现的优化问题（如高

设计维度、碰撞模型非线性等），开展基于AI的优化策略研究和开发，补足通

用类集成优化商业软件算法能力，提高强非线性优化问题的优化精度，缩短优

化时间成本。

（2）多学科协同集成优化算法研究与开发

①针对典型车身MDO工作流的优化策略开发：该数据的决策变量达到110维，

目标响应数量达46个，其中Mass为优化目标，其他响应为约束条件，该问题

的优化目的是在同时满足所有约束条件下使得Mass最低。

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分析响应目标之间的相关性，通过平台代理模型专家系统对各个响应进

行拟合，为响应配置最佳的拟合方案，针对优化问题的特性，设计有效的超

多目标约束优化问题，利用平台中的多目标约束连续优化算法对该问题进行

求解。

该项目已经成功应用于长安汽车公司，大部分实验表明项目开发的多学

科优化平台性能超越部分市面商用软件平台，为长安汽车优化设计给出明确

指导方案，在提高产品性能的同时降低成本、缩短了设计时间。

17 18

数据提供了各个目标响应和约束的阈值，可以将原始问题转化为最优化

问题。该类问题归纳为大规模高维约束单目标组合优化问题。通过平台代理

模型专家系统对各个响应进行拟合，为响应配置最佳的拟合方案，针对优化

问题的特性，设计有效的单目标多约束优化问题，利用平台中的单目标离散

优化算法对该问题进行求解。

②针对典型底盘MDO工作流的优化策略开发：响应目标数量达到16维。每

个响应拥有有效区间属于区间优化问题，需要将区间优化问题转化为最优化

问题进行求解。决策变量维度大，且属于连续优化问题

略定制化开发问题。

针对第一类问题，开展数据分析算法研究，实现对设计参数和性能指标的

关重度排序，降低优化问题复杂度，提高优化设计效率；开展DOE采样方法和

高保真近似降阶方法研究，通过合理采样，获得表征真实分析模型特点的计算

样本，借助降阶模型，替代高耗时仿真分析模型，进一步减少优化迭代时间；

研究梯度优化算法、全局优化算法、多目标优化算法、自适应优化算法等，满

足单目标/多目标、连续/离散、约束/无约束等不同优化问题需求。

针对第二类问题，基于长安整车开发梳理出的车身、底盘多学科优化工作

流，重点针对单领域多目标优化和跨领域多学科优化中出现的优化问题（如高

设计维度、碰撞模型非线性等），开展基于AI的优化策略研究和开发，补足通

用类集成优化商业软件算法能力，提高强非线性优化问题的优化精度，缩短优

化时间成本。

（2）多学科协同集成优化算法研究与开发

①针对典型车身MDO工作流的优化策略开发：该数据的决策变量达到110维，

目标响应数量达46个，其中Mass为优化目标，其他响应为约束条件，该问题

的优化目的是在同时满足所有约束条件下使得Mass最低。

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分析响应目标之间的相关性，通过平台代理模型专家系统对各个响应进

行拟合，为响应配置最佳的拟合方案，针对优化问题的特性，设计有效的超

多目标约束优化问题，利用平台中的多目标约束连续优化算法对该问题进行

求解。

该项目已经成功应用于长安汽车公司，大部分实验表明项目开发的多学

科优化平台性能超越部分市面商用软件平台，为长安汽车优化设计给出明确

指导方案，在提高产品性能的同时降低成本、缩短了设计时间。

17 18

数据提供了各个目标响应和约束的阈值，可以将原始问题转化为最优化

问题。该类问题归纳为大规模高维约束单目标组合优化问题。通过平台代理

模型专家系统对各个响应进行拟合，为响应配置最佳的拟合方案，针对优化

问题的特性，设计有效的单目标多约束优化问题，利用平台中的单目标离散

优化算法对该问题进行求解。

②针对典型底盘MDO工作流的优化策略开发：响应目标数量达到16维。每

个响应拥有有效区间属于区间优化问题，需要将区间优化问题转化为最优化

问题进行求解。决策变量维度大，且属于连续优化问题

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全流程优化：针对爆破、配矿、铲装和运输等作业环节，建立各类设备间的

联动协调机制，实现铲装运的全流程统一规划。

三维地质建模与可视化：开发拥有自主知识产权的储量估算软件，将储量估

算与卡铲调度进行无缝衔接和深度融合；建立地表地下融为一体的三维可视

化系统，直接观测实际生产与开采设计的吻合程度。

安全预警监控：建立安全预警机制，实现对人、机、物造成安全隐患的因素

进行提前预警，避免安全事故发生，比如司机疲劳检测、边坡监测等。

此项目是与铜陵有色集团公司合作开发，现已将矿山调度系统在厄瓜多

尔国家的米拉多铜矿中实施布局。

矿山调度项目

国内外智慧矿山建设聚焦于智能开采，实现少人、无人的智能化采矿是当

前国际采矿界一个重要研究热点。

运用智能优化、大数据、深度学习等人工智能技术，设计一套拥有完全自

主知识产权的矿业软件，形成一套有效的配选协同的过程管理机制，进一步提升

企业经济效益，有助于提高企业的市场竞争力。

传统人工调度不能及时、全面、准确掌握现场作业条件频繁变化的情况。

配矿计划编制：实现生产模拟仿真，预测执行配矿方案产生的原矿石流的品位、

出矿量和能耗，获取最优配矿方案。

卡铲协同调度：建立品位预测模型，通过卡铲协同调度，减小破碎站品位波动，

提高铜精矿品位，控制铜精矿产量的稳定性。

19 20

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全流程优化：针对爆破、配矿、铲装和运输等作业环节，建立各类设备间的

联动协调机制，实现铲装运的全流程统一规划。

三维地质建模与可视化：开发拥有自主知识产权的储量估算软件，将储量估

算与卡铲调度进行无缝衔接和深度融合；建立地表地下融为一体的三维可视

化系统，直接观测实际生产与开采设计的吻合程度。

安全预警监控：建立安全预警机制，实现对人、机、物造成安全隐患的因素

进行提前预警，避免安全事故发生，比如司机疲劳检测、边坡监测等。

此项目是与铜陵有色集团公司合作开发，现已将矿山调度系统在厄瓜多

尔国家的米拉多铜矿中实施布局。

矿山调度项目

国内外智慧矿山建设聚焦于智能开采，实现少人、无人的智能化采矿是当

前国际采矿界一个重要研究热点。

运用智能优化、大数据、深度学习等人工智能技术，设计一套拥有完全自

主知识产权的矿业软件，形成一套有效的配选协同的过程管理机制，进一步提升

企业经济效益，有助于提高企业的市场竞争力。

传统人工调度不能及时、全面、准确掌握现场作业条件频繁变化的情况。

配矿计划编制：实现生产模拟仿真，预测执行配矿方案产生的原矿石流的品位、

出矿量和能耗，获取最优配矿方案。

卡铲协同调度：建立品位预测模型，通过卡铲协同调度，减小破碎站品位波动，

提高铜精矿品位，控制铜精矿产量的稳定性。

19 20

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3D曲线表面观测点最佳视角矩阵获取 曲面三角形

基于曲面三角形网格模型的特征线提取算法研究 ：由于初始曲面网格存在

许多问题或缺陷，不适用于科学计算等原因，需要对初始曲面网格进行优化。

但必须保持原模型的轮廓，因此需要将曲面网格的特征线提取出来，以免在

曲面优化过程中造成模型变形。

曲面三角形网格优化生成（自适应）CVT网格的算法研究：为适用于科学计

算，或造型设计等需要对初始曲面网格进行优化。在这里仅对曲面网格进行

（自适应）CVT网格优化处理。左图为球面的初始曲面网格，该网格存在顶

点相连太多（如量极点）以及网格不一致的情况，需要对网格优化，右图为

球面的CVT网格。

在产品设计人员在模型设计过程中，经常需要观测3D模型的指定点及

其周边区域。在很多设计软件中，在观测模型时，常常通过手动拖拽对其旋

转，以达到想要观测的一个视角，但是在手动拖拽的过程中，不能够快速定

位“最佳”视角，使得在开发的过程中会消耗大量的时间。

此项目与上海弥伦工业产品设计有限公司合作开发，目前已在该公司

实施布局。

21 22

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3D曲线表面观测点最佳视角矩阵获取 曲面三角形

基于曲面三角形网格模型的特征线提取算法研究 ：由于初始曲面网格存在

许多问题或缺陷，不适用于科学计算等原因，需要对初始曲面网格进行优化。

但必须保持原模型的轮廓，因此需要将曲面网格的特征线提取出来，以免在

曲面优化过程中造成模型变形。

曲面三角形网格优化生成（自适应）CVT网格的算法研究：为适用于科学计

算，或造型设计等需要对初始曲面网格进行优化。在这里仅对曲面网格进行

（自适应）CVT网格优化处理。左图为球面的初始曲面网格，该网格存在顶

点相连太多（如量极点）以及网格不一致的情况，需要对网格优化，右图为

球面的CVT网格。

在产品设计人员在模型设计过程中，经常需要观测3D模型的指定点及

其周边区域。在很多设计软件中，在观测模型时，常常通过手动拖拽对其旋

转，以达到想要观测的一个视角，但是在手动拖拽的过程中，不能够快速定

位“最佳”视角，使得在开发的过程中会消耗大量的时间。

此项目与上海弥伦工业产品设计有限公司合作开发，目前已在该公司

实施布局。

21 22

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布局优化项目

该项目针对目前企业生产中普遍存在的布局不合理问题，以演化多目标

优化技术为手段，研究了多目标布局优化关键技术并进行产业化推广应用。

具体从生产设备流水线布局、场地资源布局、切割排版布局以及虚拟键盘布

局四个方面具体展开。

流水线布局优化：以最小化加工零件物料所需传送距离和流水线上设备总成

本构建了多目标鲁棒性设备布局模型，并利用演化多目标优化技术对流水线

若干个位置的设备排列顺序进行最优求解，实现了在物流传送距离和设备总

成本两方面的最优配置。

该技术提高了长沙市蓝盾模板科技有限公司车间场地的利用率，使近两

年产能得到了迅速提高，满足了他司提升产能的迫切需求。该技术对长沙宝

峰机械有限公司的厂房生产线进行了重新布局。经过为期三年的使用，证实

了该技术所提供的布局方案非常切合他司的生产需求，提高公司社会经济效

益。

产品的缺陷检测

图像在各行各业应用十分广泛，图像处理也是专家学者们的研究热点。

我们团队的杨晟院副教授熟悉经典的图像处理算法，并在图像压缩、图像去

噪、图像分割、边缘检查及目标跟踪方面有较深入的研究。

在产品质量检测方面获得一些成果。例如：生产线上单色布匹缺陷检测，

检测布匹是否有污点、破损等；零部件铭牌钢印标识质量检测，检测钢印字

体是否变形、缺省或错误等不符合规格情形。

该项目现与长沙深度计算信息技术有限公司进行合作开发，目前已在该

公司实施布局。

基于三维曲面网格模型表面观测点的最佳视角矩阵获取方法，只需提供

观测点的相关信息，获得该观测点的最佳视角矩阵，通过该视角矩阵，可以

快速地以最佳视角显示观测点及三维网格模型。该操作可以极大地方便设计

人员在产品模型设计工程中以最佳视角观测指定区域，以及该视角下的模型

整体。在产品设计过程中具有一定的实际应用价值。

23 24

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布局优化项目

该项目针对目前企业生产中普遍存在的布局不合理问题，以演化多目标

优化技术为手段，研究了多目标布局优化关键技术并进行产业化推广应用。

具体从生产设备流水线布局、场地资源布局、切割排版布局以及虚拟键盘布

局四个方面具体展开。

流水线布局优化：以最小化加工零件物料所需传送距离和流水线上设备总成

本构建了多目标鲁棒性设备布局模型，并利用演化多目标优化技术对流水线

若干个位置的设备排列顺序进行最优求解，实现了在物流传送距离和设备总

成本两方面的最优配置。

该技术提高了长沙市蓝盾模板科技有限公司车间场地的利用率，使近两

年产能得到了迅速提高，满足了他司提升产能的迫切需求。该技术对长沙宝

峰机械有限公司的厂房生产线进行了重新布局。经过为期三年的使用，证实

了该技术所提供的布局方案非常切合他司的生产需求，提高公司社会经济效

益。

产品的缺陷检测

图像在各行各业应用十分广泛，图像处理也是专家学者们的研究热点。

我们团队的杨晟院副教授熟悉经典的图像处理算法，并在图像压缩、图像去

噪、图像分割、边缘检查及目标跟踪方面有较深入的研究。

在产品质量检测方面获得一些成果。例如：生产线上单色布匹缺陷检测，

检测布匹是否有污点、破损等；零部件铭牌钢印标识质量检测，检测钢印字

体是否变形、缺省或错误等不符合规格情形。

该项目现与长沙深度计算信息技术有限公司进行合作开发，目前已在该

公司实施布局。

基于三维曲面网格模型表面观测点的最佳视角矩阵获取方法，只需提供

观测点的相关信息，获得该观测点的最佳视角矩阵，通过该视角矩阵，可以

快速地以最佳视角显示观测点及三维网格模型。该操作可以极大地方便设计

人员在产品模型设计工程中以最佳视角观测指定区域，以及该视角下的模型

整体。在产品设计过程中具有一定的实际应用价值。

23 24

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船舶建材场地布局设计：本发明研发了场地资源的构成、属性以及使用规则，

以建材偏移总量和建材冲突总量为目标构建了多目标建材场地布局优化模型，

并研发了多目标粒子群技术对建材场地布局的排列位置进行最优求解，实现

了在装配空间和相对传输路径等多方面的最优配置。

该发明已应用于长沙市蓝盾模板科技有限公司，在仓库布局改造中采用

了布局优化技术，极大地提高了仓库利用率，为扩大生成提供了有利的保障。

因湖南大唐工程机械有限公司场地扩建，需要一套智能化装备堆场布局方案

来安排他司产品设备的存储摆放，运用该技术使得堆场吞吐量满足他司需求，

装备传输基本顺畅合理。

切割排版布局优化问题：研发了基于特殊的波兰表达式的多目标布局优化技

术，以解决在切割布局优化中的原料损耗高、原材料利用率低的问题。并研

发了基于分解和截断的动态多目标布局优化技术，构建新的布局方案和截断

机制，在方案搜索过程中对当前种群进行精英保留策略，这可以有效处理钢

板下料当中无法适应动态切割变化需求的问题。

该发明已应用于湖南大唐工程机械有限公司，在钢板切割过程中，该技

术所设计的切割排版布局方案能够为他司提高原材料的利用率，方案实施简

单、快捷、帮助公司将订单生产效率提高了 10%至 15%，降低材料浪费率

10%。该技术为长沙宝峰机械有限公司提供了一套有效的动态切割布局方案，

能够快速自动响应不同形状的切割布局需求，取得了良好的效果。

25 26

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船舶建材场地布局设计：本发明研发了场地资源的构成、属性以及使用规则，

以建材偏移总量和建材冲突总量为目标构建了多目标建材场地布局优化模型，

并研发了多目标粒子群技术对建材场地布局的排列位置进行最优求解，实现

了在装配空间和相对传输路径等多方面的最优配置。

该发明已应用于长沙市蓝盾模板科技有限公司，在仓库布局改造中采用

了布局优化技术，极大地提高了仓库利用率，为扩大生成提供了有利的保障。

因湖南大唐工程机械有限公司场地扩建，需要一套智能化装备堆场布局方案

来安排他司产品设备的存储摆放，运用该技术使得堆场吞吐量满足他司需求，

装备传输基本顺畅合理。

切割排版布局优化问题：研发了基于特殊的波兰表达式的多目标布局优化技

术，以解决在切割布局优化中的原料损耗高、原材料利用率低的问题。并研

发了基于分解和截断的动态多目标布局优化技术，构建新的布局方案和截断

机制，在方案搜索过程中对当前种群进行精英保留策略，这可以有效处理钢

板下料当中无法适应动态切割变化需求的问题。

该发明已应用于湖南大唐工程机械有限公司，在钢板切割过程中，该技

术所设计的切割排版布局方案能够为他司提高原材料的利用率，方案实施简

单、快捷、帮助公司将订单生产效率提高了 10%至 15%，降低材料浪费率

10%。该技术为长沙宝峰机械有限公司提供了一套有效的动态切割布局方案，

能够快速自动响应不同形状的切割布局需求，取得了良好的效果。

25 26

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消防机器人

虚拟键盘布局优化：针对传统虚拟键盘布局舒适性低、输入速度慢、出错次

数频繁等问题，研发了虚拟键盘布局优化技术。通过减少键盘输入时间，减

少单词拼写冲突等方式解决了传统虚拟键盘在使用中存在的难题。另研发了

基于拉丁超立方体抽样的演化多目标布局优化技术，通过对拉丁超立方体抽

样的局部搜索和最优布局策略的信息挖掘，提高了优化布局方案的有效性，

解决了虚拟键盘按键之间的距离设计问题。

该设计方案于 2017 年 11 月在湖南威之星智能科技有限公司开始投入

使用，提高了他司的生产效率，给相关工作人员提供了工作便利，间接的提

高了的经济效益。应用于湘潭鑫微星科技有限公司，2018年4月成果交付使

用并投入项目应用，在两年多的经营过程中，用户一直反馈良好，明显增加

了我司产品在国内市场的份额，直接和间接取得了极大的经济效益。

本发明结合了一种消防机器人及反作用力控制方法，一种基于灭火

机器人的智能化对接水管的方法及解除方法，一种基于地空协作的灭火

方法及系统，一种机械臂运动路径的确定方法及确定系统，一种基于图

像处理的灭火机器人及智能消防灭火方法，一种基于灭火机器人的消防

门打开方法

27 28

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消防机器人

虚拟键盘布局优化：针对传统虚拟键盘布局舒适性低、输入速度慢、出错次

数频繁等问题，研发了虚拟键盘布局优化技术。通过减少键盘输入时间，减

少单词拼写冲突等方式解决了传统虚拟键盘在使用中存在的难题。另研发了

基于拉丁超立方体抽样的演化多目标布局优化技术，通过对拉丁超立方体抽

样的局部搜索和最优布局策略的信息挖掘，提高了优化布局方案的有效性，

解决了虚拟键盘按键之间的距离设计问题。

该设计方案于 2017 年 11 月在湖南威之星智能科技有限公司开始投入

使用，提高了他司的生产效率，给相关工作人员提供了工作便利，间接的提

高了的经济效益。应用于湘潭鑫微星科技有限公司，2018年4月成果交付使

用并投入项目应用，在两年多的经营过程中，用户一直反馈良好，明显增加

了我司产品在国内市场的份额，直接和间接取得了极大的经济效益。

本发明结合了一种消防机器人及反作用力控制方法，一种基于灭火

机器人的智能化对接水管的方法及解除方法，一种基于地空协作的灭火

方法及系统，一种机械臂运动路径的确定方法及确定系统，一种基于图

像处理的灭火机器人及智能消防灭火方法，一种基于灭火机器人的消防

门打开方法

27 28

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中心已授权国际专利

授权国家：美国

日期：2021.8.24

2

基于偏好遗传算法的染色

配色方法及系统

本专利应用偏好遗传算法，解决纺织品配色领域的

染色配色问题，以解决配色不充分的问题。

五. 部分研究成果

授权国家：美国

日期：2022.5.3

1

一种机械臂运动路径的

确定方法及确定系统

本专利应用多目标优化技术，解决机械臂运动路径

问题，减少了耗时并提高了精度，可以快速准确地

消防机器人应用于消防灭火技术领域，该机器人建立了机械臂运动学模 规划机械臂的运动路径。

型，采取了图像处理技术，同时可以解决灭火机器人自带水管与消防栓对接和

接触的问题，地空协作同时进行灭火工作，底部的可活动粗糙圆盘能够有效地

减弱作用于消防机器人的反作用力，解决了消防机器人灭火过程中后作用力过

大导致消防机器人后退的问题，进一步增强了消防机器人的灭火效率，并且加

强了安全保障。

29 30

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中心已授权国际专利

授权国家：美国

日期：2021.8.24

2

基于偏好遗传算法的染色

配色方法及系统

本专利应用偏好遗传算法，解决纺织品配色领域的

染色配色问题，以解决配色不充分的问题。

五. 部分研究成果

授权国家：美国

日期：2022.5.3

1

一种机械臂运动路径的

确定方法及确定系统

本专利应用多目标优化技术，解决机械臂运动路径

问题，减少了耗时并提高了精度，可以快速准确地

消防机器人应用于消防灭火技术领域，该机器人建立了机械臂运动学模 规划机械臂的运动路径。

型，采取了图像处理技术，同时可以解决灭火机器人自带水管与消防栓对接和

接触的问题，地空协作同时进行灭火工作，底部的可活动粗糙圆盘能够有效地

减弱作用于消防机器人的反作用力，解决了消防机器人灭火过程中后作用力过

大导致消防机器人后退的问题，进一步增强了消防机器人的灭火效率，并且加

强了安全保障。

29 30

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授权国家：美国

日期：2021.9.28

3

基于极限学习机的碎纸拼接

复原方法及系统

本专利应用神经网络技术，解决碎纸拼接问题，可

以有效拼接无规则边缘碎纸片。

专利 授权日

邹娟、邓琦、苏长青、武兵、王求真、郑金华、杨圣祥，一种玻

璃排版确定方法及系统（专利号:ZL201810780999.4）

2020.11.05

邹娟、曾碧霄、万泽林、邹颖杰、王求真、郑金华、杨圣祥，一

种船舶建材场地布局优化方法及系统（专利

号:ZL201810316454.8）

2020.10.10

邹娟、江奥、樊婵、邹颖杰、杨圣祥、郑金华，一种多功能爪头

监控环境机器人及其植物识别方法（专利号:ZL201810011691.3）

2020.11.26

邹娟、樊婵、吴省红、邓彬、王求真、郑金华，一种机械臂运动

路径的确定方法及确定系统（专利号:ZL201811154733.5）

2020.07.3

邹娟、王开祺，王小齐、李海博、杨霄、蒋威威、王求真、曾小

英、夏威，一种基于地空协作的灭火装置、方法及系统（专利

号:ZL201910534840.9）

2021.02.07

邹娟、付刘伟、向懿、林琦、安晨、杨晟院、郑金华，一种基于

多目标进化算法的药方药剂构建方法及系统（专利

号:ZL201910066255.0）

2020.08.05

邹娟、苏长青，赵浩武，阳梦园，邹颖杰，吴省红，朱琦，王求

真，一种基于灭火机器人的智能化对接水管的方法及解除方法

（专利号:ZL201910140669.3）

2020.12.15

邹娟、付刘伟、候长民、杨梦园、王求真、郑金华、杨圣祥，一

种基于偏好遗传算法的染色方案（专利号:ZL201811187072.6）

2020.07.09

中心已授权国内专利目录

授权国家：南非

日期：2019.6.26

4

网络服务器部署方法与系统

本专利应用多目标优化技术，解决网络布局规划领域

一种网络服务器部署问题，能够使用较少的网络服务

器满足更多的用户需求。

31 32

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授权国家：美国

日期：2021.9.28

3

基于极限学习机的碎纸拼接

复原方法及系统

本专利应用神经网络技术，解决碎纸拼接问题，可

以有效拼接无规则边缘碎纸片。

专利 授权日

邹娟、邓琦、苏长青、武兵、王求真、郑金华、杨圣祥，一种玻

璃排版确定方法及系统（专利号:ZL201810780999.4）

2020.11.05

邹娟、曾碧霄、万泽林、邹颖杰、王求真、郑金华、杨圣祥，一

种船舶建材场地布局优化方法及系统（专利

号:ZL201810316454.8）

2020.10.10

邹娟、江奥、樊婵、邹颖杰、杨圣祥、郑金华，一种多功能爪头

监控环境机器人及其植物识别方法（专利号:ZL201810011691.3）

2020.11.26

邹娟、樊婵、吴省红、邓彬、王求真、郑金华，一种机械臂运动

路径的确定方法及确定系统（专利号:ZL201811154733.5）

2020.07.3

邹娟、王开祺，王小齐、李海博、杨霄、蒋威威、王求真、曾小

英、夏威，一种基于地空协作的灭火装置、方法及系统（专利

号:ZL201910534840.9）

2021.02.07

邹娟、付刘伟、向懿、林琦、安晨、杨晟院、郑金华，一种基于

多目标进化算法的药方药剂构建方法及系统（专利

号:ZL201910066255.0）

2020.08.05

邹娟、苏长青，赵浩武，阳梦园，邹颖杰，吴省红，朱琦，王求

真，一种基于灭火机器人的智能化对接水管的方法及解除方法

（专利号:ZL201910140669.3）

2020.12.15

邹娟、付刘伟、候长民、杨梦园、王求真、郑金华、杨圣祥，一

种基于偏好遗传算法的染色方案（专利号:ZL201811187072.6）

2020.07.09

中心已授权国内专利目录

授权国家：南非

日期：2019.6.26

4

网络服务器部署方法与系统

本专利应用多目标优化技术，解决网络布局规划领域

一种网络服务器部署问题，能够使用较少的网络服务

器满足更多的用户需求。

31 32

智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

专利 授权日

邹娟，谢尚位、邓成、杨晓飞，一种军队模拟排雷系统（专利

号:ZL201710341523.6）

2021.01.03

邹娟、康云霞、赵婧、张璐、郑金华、杨圣祥，一种流水线布局

优化方法（专利申请号:ZL201810309388.1）

2020.03.25

邹娟、王濛、张影、郑金华、杨圣祥，一种手机键盘布局的方法

及系统（专利号：ZL201710791813.0）

2020.03.25

邹娟、高霖山、高巍、贺泳武、杨圣祥、郑金华， 一种网络服务

器部署方法及系统(专利号：ZL201710792277.6) 2020.10.23

邹娟、邹颖杰、王小齐、张英贵、肖谢、荃威、孙梦园、王求真，

一种消防机器人及反作用力控制方法（专利号:201910225782.1）

2020.11.20

王求真、王清荷、杨源、朱琦、张英贵、邹娟、邬晓毅，一种多

定位旅游日志自动生成方法及系统（专利号:ZL201811500694.X）

2021.01.12

王求真、邹颖杰、吴省红、苏长青、赵浩武、阳梦园、朱琦，邹

娟，一种基于灭火机器人的消防门打开方法（专利

号:ZL201811637294.3）

2020.09.01

王求真、邹颖杰、吴省红、赵浩武、邹娟、苏长青，一种基于图

像处理的灭火机器人及智能消防灭火方法（专利

号:ZL201811305334.4）

2020.12.08

近几年，团队出版《多目标进化算法及其应用》、《多目标进化优化》等专著

专 著

团队在国内权威期刊与国际SCI/EI源刊及会议上发表学术论文340余篇

文 章

33 34

智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

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Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

专利 授权日

邹娟，谢尚位、邓成、杨晓飞，一种军队模拟排雷系统（专利

号:ZL201710341523.6）

2021.01.03

邹娟、康云霞、赵婧、张璐、郑金华、杨圣祥，一种流水线布局

优化方法（专利申请号:ZL201810309388.1）

2020.03.25

邹娟、王濛、张影、郑金华、杨圣祥，一种手机键盘布局的方法

及系统（专利号：ZL201710791813.0）

2020.03.25

邹娟、高霖山、高巍、贺泳武、杨圣祥、郑金华， 一种网络服务

器部署方法及系统(专利号：ZL201710792277.6) 2020.10.23

邹娟、邹颖杰、王小齐、张英贵、肖谢、荃威、孙梦园、王求真，

一种消防机器人及反作用力控制方法（专利号:201910225782.1）

2020.11.20

王求真、王清荷、杨源、朱琦、张英贵、邹娟、邬晓毅，一种多

定位旅游日志自动生成方法及系统（专利号:ZL201811500694.X）

2021.01.12

王求真、邹颖杰、吴省红、苏长青、赵浩武、阳梦园、朱琦，邹

娟，一种基于灭火机器人的消防门打开方法（专利

号:ZL201811637294.3）

2020.09.01

王求真、邹颖杰、吴省红、赵浩武、邹娟、苏长青，一种基于图

像处理的灭火机器人及智能消防灭火方法（专利

号:ZL201811305334.4）

2020.12.08

近几年，团队出版《多目标进化算法及其应用》、《多目标进化优化》等专著

专 著

团队在国内权威期刊与国际SCI/EI源刊及会议上发表学术论文340余篇

文 章

33 34

智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

纵向项目

项目团队在进化算法的研究中曾多次获得重要成果，斩获包括湖南省自然

科学奖，湖南省科学技术进步奖等一系列奖项，并多次获得国家自然科学基金

的支持。近年来，主持多项省级以上科研项目，包括国家自然科学基金项目

14余项、省教育厅重点项目13余项。

项目名称 项目分类 立项日期

动态约束多目标进化优化关键问题研究 国家自然科

学基金 202301

面向应急资源优化配置的动态多目标进化优化关键技术研究 国家自然科

学基金 202101

动态偏好多目标进化优化关键问题研究 国家自然科

学基金 201808

面向动态环境的多目标进化优化中的关键技术研究 国家自然科

学基金 201601

高维多目标进化算法关键问题研究 国家自然科

学基金 201301

基于偏好信息的高维多目标进化优化关键问题研究 国家自然科

学基金 201801

动态多目标优化进化算法关键问题研究 国家自然科

学基金 201601

混沌密码的分析、设计及其在多媒体保密通信中的应用 国家自然科

学基金 201501

基于数据驱动的图像隐私保护算法安全分析与设计 国家自然科

学基金 201801

风电信息安全检测自动化研究 国家自然科

学基金 201608

用户多样化驱动的复合型多方盲量子计算研究 国家自然科

学基金 201801

面向量子通信安全的半量子密码和盲量子计算研究 国家自然科

学基金 202301

云环境下面向服务混部场景的容器管理技术研究 国家自然科

学基金 202201

基于复杂网络的致病ncRNA预测模型及算法研究 国家自然科

学基金 201808

项目名称 项目分类 立项日期

数字化衡阳旅游及信息化云平台 湖南省自然科

学基金 2017年

高维多目标进化算法收敛性研究 湖南省自然科

学基金 2016年

基于多种群的动态多目标优化算法关键问题的

研究

湖南省自然科

学基金 2020年

基于参考点的动态偏好多目标进化优化方法的

研究

湖南省自然科

学基金 2018年

域自适应的精准医疗分类研究 湖南省自然科

学基金 2019年

模糊神经网络的泛逼近和学习算法研究 湖南省自然科

学基金 2015年

面向大规模多目标优化问题的演化算法研究 湖南省教育厅

一般项目 2021年

基于偏好的多目标进化优化方法 省教育厅重点

项目 2018年

用于分解类进化多目标优化算法的聚合方法及

其应用研究

省教育厅重点

项目 2014年

基于异质信息网络的药物协同组合预测及推荐

算法研究 省教育厅项目 2021年

手写汉字书写规范性监督智能算法研究及实现 省教育厅一般

项目 2013年

无监督对抗领域自适应研究及其在医疗图像诊

断中的应用

湖南省教育厅

创新平台基金

项目

2021年

用高维多目标进化算法解决网络文本信息特征

值提取的问题研究

省科技计划项

目

2014年

35 36

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纵向项目

项目团队在进化算法的研究中曾多次获得重要成果，斩获包括湖南省自然

科学奖，湖南省科学技术进步奖等一系列奖项，并多次获得国家自然科学基金

的支持。近年来，主持多项省级以上科研项目，包括国家自然科学基金项目

14余项、省教育厅重点项目13余项。

项目名称 项目分类 立项日期

动态约束多目标进化优化关键问题研究 国家自然科

学基金 202301

面向应急资源优化配置的动态多目标进化优化关键技术研究 国家自然科

学基金 202101

动态偏好多目标进化优化关键问题研究 国家自然科

学基金 201808

面向动态环境的多目标进化优化中的关键技术研究 国家自然科

学基金 201601

高维多目标进化算法关键问题研究 国家自然科

学基金 201301

基于偏好信息的高维多目标进化优化关键问题研究 国家自然科

学基金 201801

动态多目标优化进化算法关键问题研究 国家自然科

学基金 201601

混沌密码的分析、设计及其在多媒体保密通信中的应用 国家自然科

学基金 201501

基于数据驱动的图像隐私保护算法安全分析与设计 国家自然科

学基金 201801

风电信息安全检测自动化研究 国家自然科

学基金 201608

用户多样化驱动的复合型多方盲量子计算研究 国家自然科

学基金 201801

面向量子通信安全的半量子密码和盲量子计算研究 国家自然科

学基金 202301

云环境下面向服务混部场景的容器管理技术研究 国家自然科

学基金 202201

基于复杂网络的致病ncRNA预测模型及算法研究 国家自然科

学基金 201808

项目名称 项目分类 立项日期

数字化衡阳旅游及信息化云平台 湖南省自然科

学基金 2017年

高维多目标进化算法收敛性研究 湖南省自然科

学基金 2016年

基于多种群的动态多目标优化算法关键问题的

研究

湖南省自然科

学基金 2020年

基于参考点的动态偏好多目标进化优化方法的

研究

湖南省自然科

学基金 2018年

域自适应的精准医疗分类研究 湖南省自然科

学基金 2019年

模糊神经网络的泛逼近和学习算法研究 湖南省自然科

学基金 2015年

面向大规模多目标优化问题的演化算法研究 湖南省教育厅

一般项目 2021年

基于偏好的多目标进化优化方法 省教育厅重点

项目 2018年

用于分解类进化多目标优化算法的聚合方法及

其应用研究

省教育厅重点

项目 2014年

基于异质信息网络的药物协同组合预测及推荐

算法研究 省教育厅项目 2021年

手写汉字书写规范性监督智能算法研究及实现 省教育厅一般

项目 2013年

无监督对抗领域自适应研究及其在医疗图像诊

断中的应用

湖南省教育厅

创新平台基金

项目

2021年

用高维多目标进化算法解决网络文本信息特征

值提取的问题研究

省科技计划项

目

2014年

35 36

智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

所获奖项

团队项目《进化算法中解集分布性能研究》、《混沌密码分析理论与应用》

与《量子密码理论及其在量子计算中的应用》获得湖南省自然科学奖二等奖，

专利“一种基于Bloom Filter和开源内核防御SYN Flood攻击的方法（专利号：

ZL201010133254.2）”获湖南专利奖三等奖。

实验室每年派出多批研究人员讲学、进修、参加学术会议，同时邀请专家、

学者来实验室讲学、访问，吸引优秀人才来室开展前沿性基础研究工作。团队

非常注重学生的国际化培养，推荐了多名毕业研究生前往美国、加拿大、英国、

澳大利亚、香港的知名高校继续攻读全额奖学金博士研究生。同时，团队每年

都资助多名学生赴国外参加国际学术会议。

本团队与国内外知名的专家进行长期学术交流与合作研究关系，英国伯明

翰大学姚新教授（IEEE Fellow，长江学者）、英国萨里大学金耀初教授(IEEE

Fellow，长江学者）、加拿大西安大略大学 Charles X. Ling 教授、香港城市

大学 Sam Kwong 教授、澳大利亚皇家理工学院李晓东教授登多次来课题组

进行学术交流。

演化计算与学习研讨会（ECOLE)

六. 合作交流

37 38

智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

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所获奖项

团队项目《进化算法中解集分布性能研究》、《混沌密码分析理论与应用》

与《量子密码理论及其在量子计算中的应用》获得湖南省自然科学奖二等奖，

专利“一种基于Bloom Filter和开源内核防御SYN Flood攻击的方法（专利号：

ZL201010133254.2）”获湖南专利奖三等奖。

实验室每年派出多批研究人员讲学、进修、参加学术会议，同时邀请专家、

学者来实验室讲学、访问，吸引优秀人才来室开展前沿性基础研究工作。团队

非常注重学生的国际化培养，推荐了多名毕业研究生前往美国、加拿大、英国、

澳大利亚、香港的知名高校继续攻读全额奖学金博士研究生。同时，团队每年

都资助多名学生赴国外参加国际学术会议。

本团队与国内外知名的专家进行长期学术交流与合作研究关系，英国伯明

翰大学姚新教授（IEEE Fellow，长江学者）、英国萨里大学金耀初教授(IEEE

Fellow，长江学者）、加拿大西安大略大学 Charles X. Ling 教授、香港城市

大学 Sam Kwong 教授、澳大利亚皇家理工学院李晓东教授登多次来课题组

进行学术交流。

演化计算与学习研讨会（ECOLE)

六. 合作交流

37 38

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Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

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会议一览表

智能优化与调度学术会议

演化计算与学习研讨会（ECOLE)

多目标优化及应用前沿研讨会（Workshop on “Advances in Multi-objective

Optimisation and Its Applications“）

第11届演化多目标优化国际会议EMO2021（11th International Conference on

Evolutionary Multi-Criterion Optimization）

2018 Parallel Problem Solving from Nature

2015 Genetic and Evolutionary Computation Conference

2020 Conference: ACAI 2020: 2020 3rd International Conference on Algorithms，

Computing and Artificial Intelligence

Conference: 2017 IEEE Symposium Series on Computational Intelligence (SSCI)

Conference: 2018 IEEE Symposium Series on Computational Intelligence (SSCI)

2014 IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC)

Natural Computation (ICNC)， 2012 Eighth International Conference

Seventh International Conference on Natural Computation， ICNC 2011， Shanghai，

China， 26-28 July， 2011

Conference: Sixth International Conference on Natural Computation， ICNC 2010，

Yantai， Shandong， China， 10-12 August 2010

2010 International Conference on Computational Intelligence and Security， CIS 2010

， Nanning， Guangxi Zhuang Autonomous Region， China， December 11-14，

2010

七. 展 望

本中心利用高校人才优势，力图成为先进的智能系统优化与安全

研发中心，成为集“科研开发－产品中试－设备集成－工程示范－服务

咨询－人才培训－国际合作”等功能于一体的智能系统优化与安全研发

平台；系统性的解决工业制造企业在智能系统优化与安全应用技术的产

业化进程中出现的技术难题，将在智能系统优化与安全技术领域形成科

技成果产业化的工程化验证环境和提升对科技成果进行技术经济分析和

工程评估的能力；打造面向行业、立足湖南、服务全国与企业紧密结合

的工程化、产业化平台；建设一支精于智能系统优化与安全技术研发创

新团队和工程推广应用队伍，推动工业系统（基础）软件的全面发展。

中心一直致力于在进化多目标优化领域开展原创而系统性的研究

工作，所取得系列成果已发表在TEVC、TCYB等领域权威期刊上，并受

到来自于世界各地学术界同行的广泛引用。我们将进一步聚焦于进化多

目标优化理论研究，针对大规模决策、目标高维化、多模态、问题的动

态变化以及知识偏好等难题，不断发展新理论和方法，同时积极加强技

术成果产业化，大力推广多目标优化前沿技术解决工业制造领域卡脖子

问题，力争取得创新性成果，为促进产业发展做出贡献。

39 40

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会议一览表

智能优化与调度学术会议

演化计算与学习研讨会（ECOLE)

多目标优化及应用前沿研讨会（Workshop on “Advances in Multi-objective

Optimisation and Its Applications“）

第11届演化多目标优化国际会议EMO2021（11th International Conference on

Evolutionary Multi-Criterion Optimization）

2018 Parallel Problem Solving from Nature

2015 Genetic and Evolutionary Computation Conference

2020 Conference: ACAI 2020: 2020 3rd International Conference on Algorithms，

Computing and Artificial Intelligence

Conference: 2017 IEEE Symposium Series on Computational Intelligence (SSCI)

Conference: 2018 IEEE Symposium Series on Computational Intelligence (SSCI)

2014 IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC)

Natural Computation (ICNC)， 2012 Eighth International Conference

Seventh International Conference on Natural Computation， ICNC 2011， Shanghai，

China， 26-28 July， 2011

Conference: Sixth International Conference on Natural Computation， ICNC 2010，

Yantai， Shandong， China， 10-12 August 2010

2010 International Conference on Computational Intelligence and Security， CIS 2010

， Nanning， Guangxi Zhuang Autonomous Region， China， December 11-14，

2010

七. 展 望

本中心利用高校人才优势，力图成为先进的智能系统优化与安全

研发中心，成为集“科研开发－产品中试－设备集成－工程示范－服务

咨询－人才培训－国际合作”等功能于一体的智能系统优化与安全研发

平台；系统性的解决工业制造企业在智能系统优化与安全应用技术的产

业化进程中出现的技术难题，将在智能系统优化与安全技术领域形成科

技成果产业化的工程化验证环境和提升对科技成果进行技术经济分析和

工程评估的能力；打造面向行业、立足湖南、服务全国与企业紧密结合

的工程化、产业化平台；建设一支精于智能系统优化与安全技术研发创

新团队和工程推广应用队伍，推动工业系统（基础）软件的全面发展。

中心一直致力于在进化多目标优化领域开展原创而系统性的研究

工作，所取得系列成果已发表在TEVC、TCYB等领域权威期刊上，并受

到来自于世界各地学术界同行的广泛引用。我们将进一步聚焦于进化多

目标优化理论研究，针对大规模决策、目标高维化、多模态、问题的动

态变化以及知识偏好等难题，不断发展新理论和方法，同时积极加强技

术成果产业化，大力推广多目标优化前沿技术解决工业制造领域卡脖子

问题，力争取得创新性成果，为促进产业发展做出贡献。

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智能系统优化与安全湖南省工程研究中心

Hunan Intelligent System Optimization and Security Engineering Research Center

湘潭大学（湖南）

地址：湖南省湘潭市雨湖区

邮编：411105

电话：17625327726

邮箱：yizhangxia@xtu.edu.cn