计算机 图形图像 评述 Website Google Scholar PDF

《中国科学》创刊75周年专刊

三维人体重建与生成的深度学习方法

国孟昊, 李东阳, 彭浩洋, 张嘉鹏, 胡事民
中国科学: 信息科学, 2025, 55(12): 2941-2964

摘要 三维人体建模在虚拟现实、游戏动画、人机交互、数字人等领域展现出广泛应用前景.然而,传统三维建模方法高度依赖于昂贵的设备与人工标注,存在成本高、灵活性差等问题,难以满足大规模、个性化的建模需求.近年来,深度学习的快速发展为三维人体建模带来了全新的技术范式,极大地推动了该领域的发展.本文系统地回顾了基于深度学习的三维人体建模技术,重点围绕三维人体表示、重建方法与生成方法 3个方面展开.在人体表示方面,文章梳理了参数化、显式、隐式及混合形式等主流中间表示的建模思路与适用场景.在人体重建方面,总结了从传统参数回归方法、隐式函数建模到神经辐射场和三维高斯泼溅(3D Gaussian splatting, 3DGS)等最新非参数化方法的发展路径,分析了各类方法在精度、可控性与效率等方面的优劣.在人体生成方面,系统梳理了生成对抗网络(generative adversarial networks, GANs)以及扩散模型(diffusion models)等主流生成框架的应用进展,重点聚焦于文本驱动与图像驱动的生成策略、精度、可控性与细节还原等方面的进展.此外,本文还收集整理了当前主流的公开数据集,并对三维人体建模面临的挑战与未来研究方向进行了深入讨论.本文旨在为计算机视觉与图形学领域的研究者在三维人体建模方面提供全面的参考,推动更加高效、逼真和可控的人体重建与生成技术的发展.

关键词 深度学习; 计算机图形学; 计算机视觉; 三维人体重建; 三维人体生成; deep learning; computer graphics; computer vision; 3D human reconstruction; 3D human generation

引用格式 国孟昊, 李东阳, 彭浩洋, 等. 三维人体重建与生成的深度学习方法. 中国科学: 信息科学, 2025, 55(12): 2941-2964, doi: 10.1360/SSI-2025-0303
Meng-Hao GUO, Dong-Yang LI, Hao-Yang PENG, et al. Deep learning methods for 3D human body reconstruction and generation. Sci Sin Inform, 2025, 55(12): 2941-2964, doi: 10.1360/SSI-2025-0303

控制 分布式控制与优化 评述 Website Google Scholar PDF

《中国科学》创刊75周年专刊

多智能体系统分布式优化综述与前瞻

姜霞, 曾宪琳, 孙健, 陈杰
中国科学: 信息科学, 2025, 55(12): 2965-2990

摘要 随着多智能体系统研究的深入和实际应用需求的增长,分布式优化近年来受到了学术界和工业界的广泛关注,如何提升算法的效率成为该领域的核心挑战.本文旨在对多智能体系统分布式优化算法进行综述.首先,本文介绍了该领域的研究背景、基本定义与核心问题模型;在此基础上,系统梳理了典型的分布式优化算法;进而,聚焦非理想通信网络和非确定性代价函数两个维度,探讨了当前算法设计的核心思路、瓶颈问题与改进策略;最后,阐述了分布式优化在无人系统、工业物联网和智能电网领域的应用实例,并分析其独特价值.本文通过对现有的研究成果进行归纳与梳理,旨在为相关领域的研究人员提供有价值的参考,并对未来的研究方向进行了展望.

关键词 分布式优化; 多智能体系统; 非理想通信网络; 非确定性代价函数; 算法设计; distributed optimization; multi-agent systems; non-ideal communication network; non-deterministic cost function; algorithm design

引用格式 姜霞, 曾宪琳, 孙健, 等. 多智能体系统分布式优化综述与前瞻. 中国科学: 信息科学, 2025, 55(12): 2965-2990, doi: 10.1360/SSI-2025-0337
Xia JIANG, Xianlin ZENG, Jian SUN, et al. Survey and prospects of distributed optimization in multi-agent systems. Sci Sin Inform, 2025, 55(12): 2965-2990, doi: 10.1360/SSI-2025-0337

控制 机器人与无人系统 评述 Website Google Scholar PDF

《中国科学》创刊75周年专刊

智能仿生扑翼飞行机器人研究进展

孟亭亭, 吴晓阳, 付强, 贺威
中国科学: 信息科学, 2025, 55(12): 2991-3011

摘要 智能仿生扑翼飞行机器人以自然界飞行生物为原型,通过机翼扑动产生升推力,具备低能耗、高隐蔽性及高机动性的优势.本文以具备飞行实验基础的智能扑翼飞行机器人为研究核心,系统梳理该领域在扑翼飞行机器人设计、感知决策控制系统及智能自主飞行关键技术三方面的研究进展.首先,依据翼展尺度将其划分为小型、中型、大型三类,分别介绍不同尺度机型的系统参数与性能指标;其次,对应上述尺度分类,概述各类型扑翼飞行机器人的感知决策控制系统配置与特点;最后,从技术深度维度,依次阐述简单、有限、高级3个层级的智能自主飞行关键技术.基于上述文献调研,本文进一步凝练了当前该领域面临的关键科学问题,并展望了未来研究方向.

关键词 智能仿生扑翼飞行机器人; 扑翼飞行机器人设计; 感知决策控制系统; 智能自主飞行关键技术; intelligent bionic flapping-wing robot; flapping-wing robot design; perception-decision-control systems; intelligent autonomous flight technologies

引用格式 孟亭亭, 吴晓阳, 付强, 等. 智能仿生扑翼飞行机器人研究进展. 中国科学: 信息科学, 2025, 55(12): 2991-3011, doi: 10.1360/SSI-2025-0282
Tingting MENG, Xiaoyang WU, Qiang FU, et al. Research progress on intelligent bionic flapping-wing robots. Sci Sin Inform, 2025, 55(12): 2991-3011, doi: 10.1360/SSI-2025-0282

控制 人工智能系统 评述 Website Google Scholar PDF

《中国科学》创刊75周年专刊

控制科学赋能智慧农业发展的挑战性问题

李鸿一, 何兴, 王欣, 李华青, 谢守勇, 王进军
中国科学: 信息科学, 2025, 55(12): 3012-3038

摘要 智慧农业作为农业现代化的核心方向,正通过控制科学与信息技术的深度融合推动生产模式变革.本文从农业信息流动全链条切入,系统剖析智慧农业数字化转型中的关键技术挑战:在精准农业领域,复杂环境下多源异构数据的语义冲突(如卫星遥感与田间传感器的尺度割裂)、低价值数据冗余及动态资源适配中的多目标冲突(如产量提升与碳减排矛盾),制约着数据驱动决策的精度与效率;在智能农机领域,非结构化环境下机器人的动态避障与柔性抓取、人机协作中的感知不对称与信任失衡,以及农田多源干扰(如气象突变、通信时延)导致的控制失稳等问题,阻碍着装备的自主作业能力与系统鲁棒性提升.研究表明,突破上述挑战需要构建跨学科理论体系:在精准农业中,通过农业语义编码机制、多模态特征融合算法及动态多目标优化模型,实现数据“去噪–融合–增值”全流程优化与资源高效配置;在智能农机领域,针对人机协作中感知不对称、信任失衡及控制权模糊等核心冲突问题,通过构建跨模态意图互译系统与动态权责分配机制,实现人机协同决策的高效融合,此外借助多模态感知与强化学习提升机器人环境适应性,通过人机意图互译机制与鲁棒控制策略(如H∞与滑模控制融合)解决协作冲突与干扰抑制问题.本文提出的“干扰建模–协同感知–智能决策”技术框架,为智慧农业基础技术研发与产业升级提供了理论指引,对推动农业所有要素的数字化以及整条链路的智能化有着极为重要的意义.

关键词 智慧农业; 多源数据融合; 人机协作冲突; 鲁棒控制策略; smart agriculture; multi-source data fusion; human-machine collaboration conflict; robust control strategies

引用格式 李鸿一, 何兴, 王欣, 等. 控制科学赋能智慧农业发展的挑战性问题. 中国科学: 信息科学, 2025, 55(12): 3012-3038, doi: 10.1360/SSI-2025-0350
Hongyi LI, Xing HE, Xin WANG, et al. Challenging issues in empowering smart agriculture development with control science. Sci Sin Inform, 2025, 55(12): 3012-3038, doi: 10.1360/SSI-2025-0350

通信 通信系统 评述 Website Google Scholar PDF

《中国科学》创刊75周年专刊

广域确定性网络研究综述

汪硕, 黄韬, 李桂珍, 吴斌伟, 彭国宇, 杨浙琪, 李亚博, 刘韵洁
中国科学: 信息科学, 2025, 55(12): 3039-3059

摘要 广域网作为连接新业务、新基础设施和多样化应用的纽带,被广泛认为是实现未来“万物互联”的核心支撑.广域确定性网络凭借低时延、低抖动和高可靠的通信保障能力正在成为广域网演进的重要方向.本文首先介绍广域确定性网络技术的应用场景与需求,然后对主流的确定性网络技术进行概述,并梳理广域确定性网络技术的发展路线和最新研究进展.针对现有广域确定性网络技术大多聚焦于单一网域或封闭控制网络、难以应对大规模异构环境下的端到端确定性传输难题,本文进一步从面向端到端多域协同的广域确定性网络系统架构、关键技术和试验验证3个方面展开分析,探讨当前面临的挑战和已有的解决方案.最后,本文对该领域的未来发展方向进行展望,期望对相关研究起到参考和帮助作用.

关键词 确定性网络; 时间敏感网络; 广域网; 流量调度; 有界时延; deterministic networking; time-sensitive networking; wide-area networks; traffic scheduling; bounded delay

引用格式 汪硕, 黄韬, 李桂珍, 等. 广域确定性网络研究综述. 中国科学: 信息科学, 2025, 55(12): 3039-3059, doi: 10.1360/SSI-2025-0315
Shuo WANG, Tao HUANG, Guizhen LI, et al. Survey of wide-area deterministic networks. Sci Sin Inform, 2025, 55(12): 3039-3059, doi: 10.1360/SSI-2025-0315

通信 通信系统 评述 Website Google Scholar PDF

《中国科学》创刊75周年专刊

多模态网络环境构建技术研究与发展

尤佳莉, 邬江兴
中国科学: 信息科学, 2025, 55(12): 3060-3079

摘要 多模态网络作为网络技术发展的重要范式革新,自“十三五”时期以来取得了显著进展,目前已逐步完成覆盖系统验证、工程验证到运营商网络验证的全链条验证过程.本文依托国家重点研发计划课题所构建的多模态网络验证环境,系统梳理多模态网络核心技术的研究进展,并对其未来发展进行前瞻性展望,旨在推动多模态网络理论研究与实践应用的深度融合,加速创新成果转化与产业规模化落地.

关键词 多模态网络; 多模态智慧网络环境; SEANet; 超融合网络; polymorphic network; polymorphic intelligent network environment; super converged network architecture

引用格式 尤佳莉, 邬江兴. 多模态网络环境构建技术研究与发展. 中国科学: 信息科学, 2025, 55(12): 3060-3079, doi: 10.1360/SSI-2025-0362
Jiali YOU, Jiangxing WU. Research and development of construction technologies about polymorphic network environment. Sci Sin Inform, 2025, 55(12): 3060-3079, doi: 10.1360/SSI-2025-0362

信息器件 新材料 评述 Website Google Scholar PDF

《中国科学》创刊75周年专刊

二维半导体的迁移率物理模型与仿真

董先声, 施毅, 黎松林
中国科学: 信息科学, 2025, 55(12): 3080-3098

摘要 半导体器件仿真是连接半导体物理、电路设计与系统应用之间的关键桥梁,推动了多学科交叉融合与协同创新,促进了现代科技发展.本文从半导体器件仿真的基本原理切入,介绍了我们在普适性晶体管结构(含不对称介质、非对称载流子分布及三层材料体系)下器件迁移率仿真的研究进展.基于无穷镜像法,严格推导得到普适晶体管结构中的库仑相互作用关系,以及电子关联函数与器件形状因子;构建了多参数(涵盖温度、沟道厚度、介电常数等)晶体管输运模型;系统分析了沟道厚度、栅控模式、介质特性及屏蔽环境效应等因素对二维半导体晶体管迁移率的影响规律;深入揭示了迁移率对库仑杂质、表面光学声子、晶格缺陷等关键散射机制的依赖特性,并估算了二维半导体器件在亚纳米先进节点的性能极限.面向普适性晶体管的迁移率物理模型为深度摩尔时代高精度器件性能仿真提供了重要理论支撑.

关键词 器件建模; 场效应晶体管; 散射机制; 载流子迁移率; device modeling; field-effect transistor; scattering mechanism; carrier mobility

引用格式 董先声, 施毅, 黎松林. 二维半导体的迁移率物理模型与仿真. 中国科学: 信息科学, 2025, 55(12): 3080-3098, doi: 10.1360/SSI-2025-0417
Xiansheng DONG, Yi SHI, Songlin LI. Physical models and simulation of carrier mobility in two-dimensional semiconductors. Sci Sin Inform, 2025, 55(12): 3080-3098, doi: 10.1360/SSI-2025-0417

信息器件 新器件 论文 Website Google Scholar PDF

《中国科学》创刊75周年专刊

3D NAND闪存技术的演进趋势与挑战

霍宗亮, 夏志良, 陈南翔
中国科学: 信息科学, 2025, 55(12): 3099-3113

摘要 二维闪存(2D NAND)技术自问世以来经历了三十余年的迭代发展,制程尺寸持续微缩,存储单元间的串扰问题日益严重,产品可靠性面临严峻挑战.为突破二维闪存的物理微缩极限,三维闪存(3D NAND)技术应运而生,开启了NAND闪存发展的全新纪元.该技术通过从平面结构向三维结构的转变,实现了存储密度的革命性提升,使制造工艺从以光刻为主导的平面缩微技术,转向以刻蚀为核心的三维集成技术.随着人工智能与大数据时代的到来, 3D NAND闪存技术在存储密度、容量、成本和可靠性等方面面临新的要求与挑战.在全球半导体产业竞争日益激烈的背景下,长江存储开发了以晶栈(Xtacking)为代表的创新架构,逐步突破并引领全球3D NAND闪存技术的创新性发展.本文重点梳理晶栈架构关键技术与优势,并系统总结3D NAND闪存技术在向高密度、高性能及高可靠性发展过程中面临的潜在挑战及其解决方案.

关键词 3D NAND闪存; 晶栈架构; 高密度; 高性能; 高可靠性; 3D NAND flash; Xtacking; high density; high performance; high reliability

引用格式 霍宗亮, 夏志良, 陈南翔. 3D NAND闪存技术的演进趋势与挑战. 中国科学: 信息科学, 2025, 55(12): 3099-3113, doi: 10.1360/SSI-2025-0457
Zongliang HUO, Zhiliang XIA, Nanxiang CHEN. Evolutionary trends and challenges of 3D NAND flash memory technology. Sci Sin Inform, 2025, 55(12): 3099-3113, doi: 10.1360/SSI-2025-0457

控制 导航、制导与控制 论文 Website Google Scholar PDF

《中国科学》创刊75周年专刊

仿欧椋鸟分岔-聚集自适应控制在复杂多障碍环境中的无人机集群协同

梅宇, 段海滨, 魏晨
中国科学: 信息科学, 2025, 55(12): 3114-3128

摘要 针对复杂动态环境下无人机集群在执行目标聚集、避障等任务中存在协同控制不稳定、收敛性差等关键问题,提出了一种具有拓扑驱动分岔–聚集动态的自适应无人机集群控制方法.该方法采用基于三角剖分的自适应相邻建模策略,其能有效利用邻域信息并具有记忆效应;通过局部密度作为驱动因素,引入三力权重在线学习方法,并通过自反馈控制各子系统飞行参数;最后利用状态分岔和密度–距离耦合的权重更新模型,实现集群多级状态下的目标点切换、自适应绕障及终端聚集一致性,并提高多机间的协调收敛性.仿真结果表明,该控制方法可以在含有多种障碍物环境中完成不同数目、不同大小的任务聚集,在最终状态下保持多无人机速度高度一致,调整控制过程中采取的控制策略,改变自身通信关系结构,相较于传统固定权重及静态拓扑方案,具备较好的鲁棒性.

关键词 无人机; 分岔控制; 避障; 自适应群体控制; 欧椋鸟; UAV; bifurcation control; obstacle avoidance; adaptive group control; starling

引用格式 梅宇, 段海滨, 魏晨. 仿欧椋鸟分岔-聚集自适应控制在复杂多障碍环境中的无人机集群协同. 中国科学: 信息科学, 2025, 55(12): 3114-3128, doi: 10.1360/SSI-2025-0275
Yu MEI, Haibin DUAN, Chen WEI. Starling-inspired bifurcation-aggregation adaptive control for UAV swarms in complex multi-obstacle environments. Sci Sin Inform, 2025, 55(12): 3114-3128, doi: 10.1360/SSI-2025-0275