当前，信息和知识的数量都在快速增长，企业、组织和个人所面临的很多问题都呈现出非线性、不确定性强、动态化等特点。将目标和领域相对确定，边界条件不确定或不足导致问题表达不清晰、目标难以实现的问题称为开放性问题。本文以可拓学中矛盾问题的可拓模型构建方法和求解方法为基础，提出了开放性问题的初始可拓模型的构建方法和利用拓展分析方法与可拓变换方法对单目标开放性问题进行求解的方法。最后通过一个案例证明该方法的可行性。由于该研究应用了形式化定量化相结合的方法，因此也为单目标开放性问题的智能化求解及多目标开放性问题求解的研究打下了基础。

煤矿粉尘质量浓度的评价涉及到的因素较多，将单一种类的粉尘质量浓度作为评价标准，输出的评价结果缺乏全面性。本文利用可拓创新方法中的优度评价方法，建立了一种煤矿粉尘质量浓度的综合评价方法，并在C++平台上开发了相应的可拓智能评价软件。首先对环境中诸多粉尘种类进行分析，查询资料确定衡量指标和各类粉尘危害性并设定权系数，之后选择合适的关联函数计算该环境下粉尘质量浓度符合要求的程度。最终通过综合关联函数计算分析得出具有较强综合性的结论，借此对某一环境中煤矿粉尘质量浓度的危害性进行较全面的评价，计算和分析过程均采用自主设计的煤矿粉尘质量浓度可拓智能评价软件，软件可根据计算结果智能输出应对策略。

转换桥方法是可拓学中用于解决对立问题的有效方法。研究针对转换桥方法应用中存在的问题，对现有转换桥方法进行细化和改进，优化了一般步骤，并将其应用于某高尔夫球场的规划设计中，得到多种有效设计策略。转换桥方法的进一步完善，将为各领域对立问题的解决提供更具体的操作方法，对对立问题的形式化、定量化研究有非常重要的应用价值。

为解决医院在有限医疗资源条件下多部门协作治疗病人的调度问题，提出了一种基于智能优化的协作治疗调度算法。该算法将医生、护士和病人在不同场景下的协作治疗调度问题视为多角色的协同控制问题，为了优化角色的访问行为，提出了用于指导角色作出最优访问行为的决策模型，并引入智能优化算法优化决策模型。针对协作治疗病人、医生探查病房、病人体检的案例场景，实验对比基于随机、最短距离、最大空闲空间、决策模型的4种调度策略，并对比分析使用遗传算法、粒子群算法、模拟退火和差分演化在优化决策模型的性能表现。实验结论证明，基于差分演化算法对决策模型优化的性能表现最优，且其优化得出的决策模型在案例场景中均能找到可行解且调度结果更优。

主动脉缩窄(Coarctation of Aorta，CoA) 是主动脉弓部的先天性畸形，自然预后差，需要早期干预甚至急诊手术治疗，同时术后主动脉再缩窄仍是可能面临的问题。目前主动脉再缩窄的预测主要由医生基于病人的临床特征并结合超声心动图(Ultra Sound Cardiogram) 数据展开风险因素分析，结果往往依赖于超声心动图片拍摄质量以及医生诊断经验，诊断误诊较多。本文以患者心脏部位电子计算机断层扫描(Computed Tomography，CT) 的图像结合患者的临床数据为研究对象，提出了一种基于Swin-Unet网络的多模态数据检测框架，框架结合了Swin-Unet网络模型与机器学习模型，展开多模态特征融合分析，实现主动脉再缩窄的早期检测。临床数据集实验结果显示，与传统的仅使用临床数据的预测方法相比，本文方法有效提升了主动脉再缩窄预测的效果，并验证了与再缩窄有关的风险因素，可为临床医学提供参考。

肝胆管结石是常见的肝脏疾病，已成为我国非肿瘤性胆道疾病死亡的主要原因，实现对肝胆管层间插值分割重建具有重要意义。针对肝胆管等此类树状型组织器官在分割重建过程中出现断层、不连续等现象，本文提出一种基于深度关联机制的肝胆管CT(Computed Tomography)层间超分辨率分割的端到端级联框架，将层间插值网络和分割网络级联起来进行端到端训练，引入ConvLSTM来加强切片间肝胆管的高维特征信息提取，提出一种新损失函数联合插值网络和分割网络进行整个框架的优化训练。实验结果表明，相比于其他现有深度学习方法，本文方法取得了更好的肝胆管分割性能，更有利于肝胆管三维重建。

为提高二维熵图像多阈值分割的性能，使其能够满足工业使用当中的实时性要求，本文提出了基于改进麻雀搜索算法(Improved Sparrow Search Algorithm, ISSA)和积分图的二维熵图像多阈值分割快速算法。首先，引入麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm, SSA)并对该算法的算法性能进行分析研究，针对SSA存在的全局搜索能力差、容易陷入局部最优解的缺点，提出了基于方差线性递减的高斯扰动策略和随机步长移动策略的改进麻雀搜索算法(ISSA)。接着，进一步地引入积分图方法，降低总信息熵的运算量，并将总信息熵作为ISSA的适应度函数进行最佳阈值寻优，提出了基于ISSA并结合积分图的二维熵图像多阈值分割快速算法。最后，使用该方法与现有分割算法进行对比实验，实验结果表明，本文方法提升了图像二维熵多阈值分割的分割效率，同时在工业应用场景仍能够获得相同的效果。

随着差分隐私研究及其应用的不断拓展，其在轨迹数据发布的隐私保护领域应用受到了广泛关注，现有研究方法大多采用Kmeans聚类方法对轨迹进行聚类划分，但由于差分隐私约束下的轨迹数据集受到噪声的扰动，导致现有的聚类方法无法保证最后的收敛效果。本文提出了一种基于方向控制的差分隐私保护轨迹数据发布方法。首先，提出了基于SKmeans||聚类的轨迹泛化算法，在聚类迭代过程中针对质心的更新，加入方向控制机制，设计指数机制中的打分函数控制质心的收敛，保证高维数据聚类的质量。其次，设计了一个基于有界阶梯噪声机制的轨迹数据发布算法，其中的有界阶梯噪声机制保证了在隐藏轨迹点真实计数的同时，提高了发布后轨迹数据的可用性。最后，通过实验验证了本文所提出方法的有效性。

无人机集群巡检道路过程中普遍存在无航线规划或规划困难、无人机利用率不均衡、难以确定分布式机场地址等问题。为此，本文首先构建了巡检地图，去除地图中与道路巡检无关的多余信息。其次，将航线规划和机场选址统一在多目标优化的框架中。第三，提出了融合航线优化与机场选址的粒子编码方法、更新规则和解码方法。第四，提出了较为全面的评价指标，用于评价航线规划及机场选址的效果。实验结果表明：(1) 采用本文的方法，优化后的巡检航线重复部分低于总里程的7%，无人机利用均衡率在75%以上。(2) 优化后,分布式机场的重复利用率得到显著提高。可见，本文提出的方法能较好地规划无人机道路巡检任务的航线，均衡无人机的使用，选择较佳位置作为分布式机场的地址。这为构建道路巡检的全自主无人机集群巡检系统奠定了基础。

在动态环境下，移动边缘计算(Mobile Edge Computing, MEC) 系统的节能缓存策略和计算卸载设计面临着“双随机性”难题，移动边缘服务器的缓存决策需要同时与时变的无线信道状态和随机达到的用户任务相适应。为此，本文建模多用户多时隙移动边缘计算系统的计算缓存和计算任务处理模型，建立MEC缓存容量、计算任务因果性和任务完成时限约束模型。系统模型以最小化加权能耗和为设计目标，联合优化MEC服务器缓存决策和任务计算量以及无线设备的本地计算量和计算卸载量。所提优化问题属于一类NP难问题，为求解该优化问题，首先提出基于分支定界算法的最优设计方案作为其他实用方案的性能下界。为降低计算复杂度，提出一种基于凸松弛的算法方案，该算法方案能取得系统性能和计算复杂度的良好折中。仿真结果表明，基于凸松弛的算法方案逼近基于分支定界法的最优性能曲线并优于本文考虑的基准方案。

本文研究分布式模糊离散事件系统的模式故障安全诊断问题，提出一种基于模式故障安全协同诊断器的模式故障安全诊断方法。先在模糊离散事件系统中引入模式故障和模式故障安全诊断概念。然后对模糊离散事件系统的模式故障安全协同可诊断性进行了形式化定义。为了进一步验证分布式模糊系统的模式故障安全诊断性，构建了一个模式故障安全协同诊断器，并提出了一个关于分布式模糊离散事件系统的模式故障安全诊断的充分必要条件，实现了分布式模糊离散事件系统的模式故障安全诊断。

本文研究了只有部分跟随者可获取领导者信息的多智能体系统的领导跟随一致性问题。对于不能获得领导者信息的部分跟随者，需要估计领导者的状态。另外，鉴于在某些条件下只能获得智能体的不连续的输出信息，引入脉冲观测器来减少多智能体系统的采样次数。本文的目的是设计一种基于脉冲观测器的控制器来实现领导跟随多智能体系统的一致性。首先，设计了可以估计领导者状态的分布式脉冲全维观测器以及一致性协议。其次，推导出误差系统的动力学方程，并利用误差变量构造合适的Lyapunov函数。最后，利用Lyapunov稳定性理论结合线性矩阵不等式研究误差系统的稳定性问题，得到多智能体系统领导跟随一致性问题的充分条件，并用数值仿真验证了结果的有效性。

针对中性点经消弧线圈接地的配电网接地系统在发生单相接地故障时存在故障电流特征不明显、阈值整定困难和故障选线准确性不高等问题，本文提出一种无阈值的基于互补集合经验模态分解(Complementary Ensemble Empirical Mode Decomposition, CEEMD) 与样本熵的故障选线方法。通过研究故障线路零序电流暂态特性，选定震荡和衰减特征的高频分量作为观测对象，提出基于CEEMD算法的高频分量快速提取方法及故障表征策略，探究基于高频分量的样本熵作为无阈值选线判据的可靠性。模拟建立多场景扰动下中性点经消弧线圈接地系统模型，验证了所提算法在不同线路位置、故障合闸角、接地电阻和消弧线圈补偿度等工程场景下应用的可行性。其中，所提的算法能够实现仅采集半个周期电流的快速故障选线，并且该方法无需设置阈值，不受系统不同运行方式影响，易于多场景故障选线的工程应用。

针对非线性负载引起的谐波污染问题，提出一种不对称拓扑的单调谐混合有源滤波器（Hybrid Active Power Filter，HAPF）。该不对称拓扑结构包含一个三相电压型变流器与两相LC式无源滤波器。通过分析新拓扑的工作原理和特点，构建滤波等效电路，利用含无源滤波器的两相电流构造不对称第三相电流的控制量，实现对电网三相谐波电流的有效抑制和滤波器直流电压的控制，直流侧电压采用比例积分（Proportional Integral，PI）控制其稳定。利用仿真和实验对拓扑电路及控制策略进行验证，实验结果验证了所提出的拓扑结构及控制方案的可行性。

针对现有线切割脉冲电源对放电状态检测能力不足、输出具有滞后性等问题，研制了基于现场可编程门阵列 (Field Programmable Gate Array, FPGA) 的电火花线切割自整定脉冲电源。该电源将放电状态检测模块和波形调整模块集成在FPGA内部，避免了信号在不同器件间传输的延迟。通过高速A/D采样精准识别每个脉冲的放电情况，并根据不同放电状态实时调整脉冲输出频率，抑制有害放电状态，提高有效放电脉冲的比例。实验结果表明：与采用等频率脉冲电源加工相比，自整定脉冲电源有效提高了连杆双向同步切槽机床的加工效率。该脉冲电源促进了往复走丝线切割机床向高效节能和自动化方向发展。

辛基酚广泛应用于涂装、橡胶等多种行业，是典型的酚类内分泌干扰物(Phenolic Endocrine Disrupting, PEDs) 。环境介质中低浓度的辛基酚也可能造成很大的环境危害，亟待开发高效、快速的检测方法，预警和预报其环境风险。本文通过制备以银粒子为核，表面分子印迹聚合物为壳的银核辛基酚印迹微球，试验表面增强拉曼散射与分子印迹技术联用快速检测痕量辛基酚的方法。透射电镜(TEM)、X-衍射(XRD) 和元素能谱分析(Energy Dispersive Spectroscopy, EDS) 表征的结果表明：银核辛基酚印迹微球是银核外包裹二氧化硅的核壳结构，辛基酚印迹在壳层的表面，壳层不影响银核的晶型结构。壳层厚度影响银核辛基酚印迹微球选择性吸附辛基酚及银核表面拉曼光增强效果，最佳壳层厚度为25 nm。表面增强拉曼光谱与分子印迹技术联用检测辛基酚的最低检测限为10⁻¹² mol/L。

为了研究广州地区不同土体与混凝土表面的摩擦角，将取自不同地区的4种不同土体试样、3种不同的浆土混合体放入改造后的直剪仪中，在不同法向应力下进行快剪的直剪试验，得到不同土体、浆土混合体与混凝土试件表面的摩擦角。试验结果表明：(1) 花岗岩残积重塑干土与混凝土试块表面摩擦角为25.2°；花岗岩残积原状土与混凝土试块表面摩擦角为24.1°；南沙淤泥质土与混凝土试块表面摩擦角为17.2°；福建标准干砂与混凝土试块表面摩擦角为31.7°。(2) 分析土体与混凝土表面的摩擦角时，认为剪切时的法向应力、颗粒间的咬合摩擦、含水量、土体与混凝土表面的共同作用等为主要因素；而混凝土剪切表面的黏聚力大小，则与混凝土表面的凸凹程度、土中砂粒的含量及颗粒级配、土体的非饱和状态等有关。(3) 随着浆土混合体中泥浆质量比例的提高，管片与浆土混合体的摩擦阻力减小，浆土混合体的整体黏聚力也同时减小。

金融市场中存在大量的机构投资者，机构投资者追求高回报高财富的特性导致市场竞争日益激烈，竞争的市场环境使得机构投资者不仅追求自身财富的最大化，还关注与竞争对手之间的财富差距。本文研究多个机构投资者策略互动下的投资与风险控制问题。假设每个投资者均可以将财富投资于金融市场中以实现财富增值，同时通过购买保险等方式将面临的风险部分转移给其他金融机构。使用投资者自身财富与市场平均财富之差描述的相对业绩刻画市场竞争，投资者的目标是最大化终端时刻相对绩效的期望效用，在非零和博弈框架下构建了多人投资与风险控制博弈模型，以CARA效用函数为例，运用随机微分博弈理论和平均场博弈理论求出Nash均衡状态下的最优投资与风险控制策略，并进行参数的敏感性分析。研究发现：竞争将导致风险投资攀升，风险控制减弱，从而导致金融市场的系统性风险增加；机构投资者自身及竞争对手的风险偏好和市场竞争程度均会影响均衡投资与风险控制策略；盈余波动影响风险控制策略发生同向改变，但这种影响在波动轻微时较为明显，当波动超过一定程度时，波动对风险控制策略影响甚微。研究为机构投资者的投资与风险控制策略选择提供了有益指导。