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控制理论与控制工程
以运动体、流程工业、大型特种装备及其它新兴交叉领域为对象，针对复杂工业对象和过程，系统研究建模（包括机理建模、系统辨识与机器学习、软测量等）、控制（包括先进控制、鲁棒控制、非线性控制、模糊控制、随机控制，学习控制，安全控制、间歇控制、分级分布控制等）、智能优化与决策（包括智能优化、仿真优化、操作优化、调度优化、智能决策、知识工程等）、故障诊断与智能维护（包括故障诊断、容错控制、预测维护与实时可靠性等）、工业以太网与现场总线等理论与技术，以及复杂工业过程和复杂运动对象的全流程智能一体化优化理论和技术。
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模式识别与智能系统
该学科以各种传感器为信息源，以数学与计算机为主要工具，探索对各种媒体信息进行处理、分类、理解并在此基础上构造具有某些智能特性的系统或装置的方法、途径与实现，以提高系统性能。模式识别与智能系统是一门理论与实际紧密结合，具有广泛应用价值的控制科学与工程的重要学科分支。
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系统工程
面向当今工业系统迫切需求的协同决策与智能控制，针对研究对象从简单系统发展到复杂系统以及正在过渡到智能系统的实际过程，依托智能无人系统和工业智能控制，以智慧城市为融合目标，重点探究群体智能协同决策机制，以构建智慧城市的信息物理融合交通能源系统，从而研究形成智能群体决策与控制理论体系。
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检测技术与自动化装置
以控制理论为指导，以电子技术和微型计算机等现代科学技术为基础，以软件和硬件综合为手段，结合人工智能领域最新发展，研究智能传感、检测与报警技术，主要包括危化品监测技术、生物医学信号检测、新型大功率电源变流技术、电子系统的故障检测与故障诊断、消费类数字电子技术及应用等。
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导航、制导与控制
以航空、航天、航海、车辆、机器人等智能无人系统为研究对象，以数学、力学、控制理论与工程、信息科学与技术、系统科学、人工智能技术、计算机技术、传感与测量技术、建模与仿真技术为基础，研究智能无人系统在复杂动态环境中的态势感知、任务和运动规划、综合导航、制导与智能控制、系统体系结构设计、以及群体智能博弈的理论和技术，为智能无人系统的智能、自主决策与控制提供技术解决方案。
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工业智能与系统
利用系统论、信息论、控制论及人工智能理论和方法解决工业制造过程中的经营、管理、研发、生产、服务等技术问题。面向产品全生命周期，通过智能化的感知、人机交互式学习、自主决策和自动执行等技术，实现产品研发设计过程、制造过程和制造装备的智能化。从系统论的角度研究制造企业的结构模式、运行机制与技术体系；从信息论的角度研究其管理模式、经营模式、产品研发设计模式、生产制造模式的演化规律；从控制论和人工智能角度研究复杂制造与运营管理过程的协同控制、智能决策及优化理论和方法。该二级学科展现了信息技术、智能技术与制造技术的深度融合与集成，是自动控制、计算机、管理科学与机械学等学科的交叉学科。
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生物信息学
以信息、控制、系统与智能技术、理论与思想为基础，研究生命系统在分子、细胞、表型和系统层面的信息规律，研究DNA、RNA、蛋白质等生物组学数据和健康医疗数据的信息处理和模式识别方法，研究以DNA分子为基本元件的合成基因线路与系统的分析、设计和人工合成技术及在智能化肿瘤靶向干预等方面应用，研究中医药的系统生物信息学基础和中医药现代化新理论与技术，研究机器学习与人工智能在精准健康和精准医学方面的应用。
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脑与认知科学
以“脑观测”为切入点，构建多模态和多尺度的新型脑观测技术体系与仪器架构；以“脑机理”为着力点，架设链接脑结构与功能的桥梁，在微观、介观、宏观三个层次上研究重要脑功能的环路机理；探索脑精神性认知的智能特质，形成颠覆式的计算认知模型，筑建理论创新高地；深入研究认知智能的计算和迁移机制，集中突破类脑计算范式与架构瓶颈；着力探究脑神经疾病的病理，重点攻克阿尔兹海默症、帕金森病等疾病难题。
