本网讯（通讯员 刘皓 朱丽娜）近日，我校教师刘皓最新研究成果《PSSE: Private Set-Valued State Estimation of Cyber-Physical Systems》在自动控制领域国际Top期刊、武汉工程大学Top期刊《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》上发表。本研究成果针对具有未知但有界噪声的信息物理系统，提出利用约束多项式全对称多胞形（CPZ）同时表征凸与非凸噪声集，并在加密域中实现集值状态估计。这是首次在CPZ框架下采用部分同态加密（PHE）来保障数据隐私，相比现有基于全对称多胞形的方法，显著降低了估计保守性。

研究提出两种隐私保护的集值状态估计协议：传感器级协议，保护传感器输出隐私，防止用户或云获取原始测量值；组级协议，保护各组内部估计集隐私，同时实现多组估计结果的加密交集运算。利用密码学中的计算不可区分性、视图、模拟器等概念，证明了所提协议能够抵抗三种联盟攻击：传感器联盟（多个传感器合谋），云联盟（云与部分传感器合谋），以及用户联盟（用户与部分传感器合谋）。针对Paillier加密仅支持整数运算的限制，设计了定点有理数与整数之间的双射映射方法，使得浮点数能在加密域中正确运算。通过实验验证加密/解密时间在1024/2048位密钥下分别不超过65ms/21ms（传感器级）和80ms/35ms（组级），具有实际可行性。

开发了一套能在数据全程加密状态下进行智能分析的技术框架——就像让计算在“黑箱”里完成，外界看不到原始数据，却能得到准确的统计结果。同时，该方法能够应对多个互不信任的参与方联合计算的场景，并用严格的数学工具证明了隐私不会被任何一方泄露。此外，还能处理现实中极其复杂的干扰信息（比如非随机、非平滑的噪声），这在以往几乎是不可能完成的任务。最后，将该方法推广到了更复杂的非线性动态系统中，相当于给自动驾驶、工业控制这类高敏感系统装上了“隐私护盾”。基于此，未来可以显著降低加密计算的开销、突破加密数据的尺寸限制，并引入更高效的数据分片技术（如秘密共享），让隐私保护变得既安全又轻快。

状态估计结果

旋转物体的位置及其估计集合

据悉，该期刊为中国科学院期刊分区自动控制领域一区Top期刊，最新影响因子为19.2，Scopus CiteScore = 28.2，在控制与优化领域排名全球第2。

自控制科学与工程博士点获批以来，电气信息学院持续加大人才引进力度，学科队伍不断优化，高水平论文接连实现突破。该成果源自引进人才培养及长期积累的学科基础，标志着学院在数据隐私与复杂系统领域的研究能力再上新台阶，也充分印证了“以学科建设引领、以人才支撑产出”的良性发展路径。

论文链接：https://www.ieee-jas.net/en/article/doi/10.1109/JAS.2025.125390

（审稿 谢春晖 黄自鑫）