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科学研究方向

信息科学系的教师和研究生们主要从事信号与信息处理、计算机理论、程序语言与软件理论等方面科研工作。针对信息技术领域中的实际需要,提出相应的数学模型和理论、建立解决问题的算法和软件系统。近年来,我们承担着国家重大基础研究计划(973)、国家科技重大专项、国家自然科学基金重点和面上、教育部博士点等项目10余项,还承担着许多横向应用课题。我们的主要研究领域包括:

1. 图像重建和图像处理

本方向教师: 甘锐、姜明、毛珩、杨建生

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图像重建或医学成像是数学成功地应用到医学图像显示、分析和诊断的典型代表。在理论上,我们需要研究图像重建算法及其实现;在技术上,我们着重于光学层析成像、X射线层析成像和相位衬度层析成像。在应用上,我们需要面向医学层析成像、无损检测及其各种应用。而在图像处理,我们需要研究图像的复原、定位和图像分割等方面的理论和应用。

2. 人工智能与智能系统

本方向教师:林作铨、马尽文、牟克典

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智能信息处理是信息和信号处理的崭新方向。它是以模拟人或者自然界其它生物处理信息的行为,建立起具有智能化处理复杂系统中信息的理论、算法和系统的方法与技术。在我们的生活实践中,这些智能信息处理技术已经应用到各个方面、大到卫星发射、小到个人使用的手机,大大提高了生产的效率和生活的品质。然而,智能信息处理的核心往往是数学模型的建立和统计学习算法的不断改善,这也为数学工作者提供了宽广的舞台。近年来,智能信息处理方法被广泛地应用于生物数据(如基因和蛋白质数据 )的处理,大大提高了人们对于生物系统和功能的认识,也成为生物信息学的主要研究方法和手段。

人工智能(AI)旨在研究智能的原理,通过建造与所处环境交互的智能体,使得计算机达到人类的智能水平。AI是计算机科学的一个分支,也是一个交叉学科,涉及哲学、数学、计算机和心理学等领域,并已嵌入当今各个工业领域,日常生活和工作中人们普遍使用的搜索引擎和智能手机等都是AI的应用领域。

人工智能(AI)旨在研究智能的原理,通过建造与所处环境交互的智能体,使得计算机达到人类的智能水平。AI是计算机科学的一个分支,也是一个交叉学科,涉及哲学、数学、计算机和心理学等领域,并已嵌入当今各个工业领域,日常生活和工作中人们普遍使用的搜索引擎和智能手机等都是AI的应用领域。

3. 形式化方法, 软件理论与信息安全

本方向教师:孙猛、夏壁灿, 徐茂智

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近年来各种计算机系统的应用越来越广泛,改变了许多生产和社会活动的方式,在很多方面大大提高了生产效率,也为人们的生活提供了极大方便。然而与此同时,计算机系统的错误也已经并可能在将来造成巨大的财产损失,甚至危及人们的生命。因此,计算机系统,特别是应用于各种关键性领域系统(如交通信号和控制,航空航天,核电站控制,医疗设备控制,等等)的安全正确运行,对于保证社会的稳定运行和正常发展显得越来越重要。形式化方法基于严格的数学理论,研究对软件系统进行分析、建模、构造、检查、验证等的理论、方法、技术和工具。其目标是支持复杂的软件系统和计算机系统的高效和正确的开发,为计算机系统的正确行为提供具有良好理论根基的保证。

我们在形式化方法方面的主要研究工作包括:计算机系统的形式化模型,实时、并行和分布式系统的形式化理论,系统的形式化开发和验证,组件理论,组件和连接件的形式化模型和语言基础,Web服务及其语言的形式化模型,服务质量的形式化模型和形式化分析,服务系统的建模、验证和测试,模型检查,定量模型检查及其应用,统一建模语言UML形式化,结合代数方法和逻辑方法对实用算法和程序进行分析和验证,信息物理融合系统的建模、验证和测试方法等。

程序是一切软件系统中最重要的部分,程序设计语言是描述程序的基本工具。程序是人工开发的复杂产品,其正确性是所有计算机系统正确可靠运行的基础。迄今绝大部分程序的开发仍主要靠开发者的朴素直觉和技能。对复杂的计算机系统而言,这种直觉和技能无法提供足够的质量保证,这也是目前各种系统和应用软件中错误很多,经常崩溃,需要不断打补丁的主要原因。为支持复杂程序和系统的开发,需要研究程序设计语言的理论基础,设法用严格的方式描述程序语言的语义和程序执行的效果。这方面的研究可能开发出支持程序设计的方法、技术和工具,帮助检查程序能否完成所需的工作,会否出现不期望的行为等。

我们在程序理论方面的研究工作包括:支持面向对象程序设计的分离逻辑,面向对象程序的逻辑理论,程序验证,组件连接语言的理论基础,异常处理的理论基础,服务描述语言的理论模型,事务处理语言和长时事务的形式化模型,补偿机制的理论基础,余代数理论等。

符号计算,相对于数值计算,是对数学或逻辑对象的精确计算。它的重要性在于可以通过设计和实现算法在计算机上进行严格的数学或逻辑的计算与推理。简单地说,符号计算研究的对象是数学和逻辑中的可计算问题,研究的目标是设计和实现高效算法来求解这些问题。我们的研究兴趣集中在半代数系统的求解方面。所谓半代数系统是指由多项式等式和不等式构成的系统。这种系统的求解是一个最基本的问题,与许多重要的应用问题紧密相关,比如证明与发现不等式,非线性优化,计算几何,自动控制等。

开始时间参加人负责/参加项目来源项目类别项目名称结束时间
2013.1 夏壁灿 参加 基金委 重大项目 基于流线场共轭映射的复杂曲面高精度数控加工新方法 2017.12
2015.1 甘锐 负责 基金委 青年项目 基于形状结构线索的弱监督图像语义分割 2017.12
2015.1 姜明 负责 基金委 创新研究群体 高逼真度视听系统的理论与方法 2017.12
2015.4 姜明 负责 基金委 协作项目 基于特征的双模态图像重建 2018.3
2016.1 姜明 负责 基金委 国际合作与交流项目 高能效图像与视频处理技术:理论,实现和应用研究 2020.12
2016.1 牟克典 负责 基金委 面上项目 知识系统中不一致性的度量理论和方法及其应用研究 2019.12
2016.1 孙猛 参加 基金委 重点项目 大规模概率并发实时系统模型检验 2020.12
2017.1 马尽文 参加 基金委 联合项目 大规模纹理图像的方向多尺度聚类与解析方法研究 2019.12
2017.1 林作铨 负责 基金委 面上项目 不完全与不协调知识表示及推理 2020.12
2017.1 徐茂智 负责 基金委 面上项目 椭圆曲线离散对数研究 2020.12
2018.1 夏壁灿 负责 基金委 重点项目 面向程序验证的自动定理证明理论、方法与工具研究 2022.12
2018.1 孙猛 负责 基金委 面上项目 信息物理系统中复杂并发行为的形式化建模与验证 2021.12
开始时间 参加人 负责/参加 项目来源 项目类别 项目名称 结束时间
2001 夏壁灿 参加 科技部 国家973计划 数学机械化和自动推理平台 2003
2002 裘宗燕 负责 基金委 面上项目 实时系统理论及系统开发的形式化方法研究
2003 牟克典 参加 科技部 973计划课题 基于知识的网构软件需求建模理论和方法研究 2007
2004 裘宗燕 参加 科技部 国家973计划 数学机械化方法及其在信息技术中的应用 2006
2004 夏壁灿 参加 科技部 国家973计划 数学机械化方法及其在信息技术中的应用 2009
2005 夏壁灿 参加 科技部 国家973计划 海量信息的协同性和可生存性的理论与实践研究 2010
2005 夏壁灿 负责 北大工程研究院 网络环境下的计算理论与计算复杂性研究 2006
2005 夏壁灿 参加 基金委 面上项目 实代数符号计算在形式化方法中的应用 2007
2005 孙猛 参加 新加坡A*STAR科技基金 Tools and Techniques for Model Based Software Debugging 2006
2005 孙猛 参加 基金委 面上项目 余代数及其在软件方法学中的应用 2007
2006 裘宗燕 负责 基金委 面上项目 复杂状态程序和系统的语义模型研究
2006 孙猛 参加 荷兰NWO基金 Coordination with Performance Guarantees 2010
2006 夏壁灿 中方负责人 法国国家信息与自动化研究院(INRIA)的国际合作项目 Solvers for ALgebraic Systems and Applications (Chinese SALSA) 2008
2006 牟克典 参加 科技部 863计划 知识制导的需求工程技术研究 2008
2007 夏壁灿 负责 教育部 新世纪优秀人才支持计划 2010
2008 裘宗燕 负责 基金委 面上项目 Web服务编排和协作的形式化模型
2008 裘宗燕 负责 基金委 面上项目 对象封装和保护的理论和技术研究
2008 孙猛 参加 荷兰NWO-德国DFG 国际合作 Synthesis and Analysis of Component Connectors 2010
2008 孙猛 参加 欧盟第7框架IST 国际合作 Compliance-driven Models, Languages, and Architectures for Services 2010
2008 夏壁灿 参加 基金委 重点项目 基于计算机代数的嵌入式软件分析与验证方法及工具 2010
2008 牟克典 负责 基金委 青年基金 基于逻辑的不一致需求管理方法 2010
2009 夏壁灿 参加 基金委 国际合作与交流项目 代数系统的准确可信计算 2012
2009 牟克典 参加 基金委 重大研究计划 环境知识驱动的软件可信性需求工程方法与技术研究 2012
2009 牟克典 参加 科技部 973计划课题 网构软件的可信和服务质量需求建模与分析 2013
2010.1 甘锐 负责 教育部 博士点基金 基于最大距离梯度和非刚性配准医学图像分割 2012.12
2010.1 林作铨 负责 基金委 面上项目 超协调缺省逻辑及其应用 2012.12
2010.1 林作铨 负责 教育部 博士点基金 非单调超协调逻辑 2012.12
2011.1 姜明 负责 科技部 国家973计划 信号分子时空随机性与介观行为稳健性 2012.12
2011.1 马尽文 负责 科技部 国家科技重大专项子项 地震属性提取与分析
2011.1 马尽文 负责 教育部 博士点基金 基于BYY和谐学习的RBF网络及其在非线性时间序列预测中的应用
2011.1 裘宗燕 负责 中科院软件所 开放课题 面向对象程序的形式化模型与验证理论 2012.12
2011.1 孙猛 负责 中科院软件所 开放课题 构件化软件的QoS验证及测试方法研究 2012.12
2011.1 夏壁灿 参加 基金委 重大研究计划培育项目 基于计算机代数的我国高速列车运行控制系统规范CTCS-3/4的分析与验证 2011.12
2011.1 甘锐 参加 其他部门 探索项目 基于非完美结构重复性的建筑建模 2012.6
2011.1 甘锐 参加 基金委 青年项目 基于近似重复结构的建筑建模、修复和绘制 2013.12
2012.1 马尽文 负责 基金委 面上项目 基于数据学习的高斯过程混合体的模型选择及其应用研究 2015.12
2012.1 毛珩 负责 基金委 青年项目 时空多尺度神经环路活体成像技术 2014.12
2012.1 牟克典 负责 基金委 面上项目 不一致、不完整和不确定的软件需求规约的集成式分析和处理方法研究 2015.12
2012.1 裘宗燕 参加 基金委 青年项目 面向对象程序的形式化规范与验证 2014.12
2012.1 夏壁灿 负责 中科院软件所 开放课题 混成系统设计与验证中的符号计算方法和工具 2014.12
2013.1 裘宗燕 负责 基金委 面上项目 面向对象程序的分离逻辑理论基础 2016.12
2013.1 孙猛 负责 基金委 青年项目 基于 Reo 的协调理论及其在信息物理系统开发方法中的应用 2015.12
2013.1 孙猛 负责 教育部 博士点基金 基于 Reo 的实时及混成连接件建模与验证方法 2015.12
2013.1 夏壁灿 负责 基金委 面上项目 半代数系统的高效求解算法及其在不等式机器证明中的应用 2016.12
2013.1 徐茂智 负责 基金委 面上项目 椭圆曲线密码的计算与分析研究 2016.12
2014.1 林作铨 负责 教育部 博士点基金 语义web本体的理论基础和算法实现 2016.12