系统工程与电子技术 ›› 2025, Vol. 47 ›› Issue (10): 3325-3352.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2025.10.19

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基于因果发现的复杂系统根因分析方法综述

朱晓敏1(), 陶晶晶2(), 马力1,*(), 刘春龙3(), 王顺鸽3(), 薛依玲3(), 于沂渭3(), 林澈3(), 李文姬3(), 庄嘉帆3(), 徐标3(), 范衠4()   

  1. 1. 军事科学院战略评估咨询中心,北京 100091
    2. 国防科技大学计算机学院,湖南 长沙 410073
    3. 汕头大学工学院,广东 汕头 515063
    4. 电子科技大学(深圳)高等研究院,广东 深圳 518110
  • 收稿日期:2024-06-28 出版日期:2025-10-25 发布日期:2025-10-23
  • 通讯作者: 马力 E-mail:xmzhu@nudt.edu.cn;taojingjing_nudt@163.com;18874857546@163.com;22clliu@stu.edu.cn;22sgwang@stu.edu.cn;22ylxue@stu.edu.cn;21yyyu@stu.edu.cn;19clin1@stu.edu.cn;liwj@stu.edu.cn;jfzhuang@stu.edu.cn;xubiao@stu.edu.cn;fanzhun@uestc.edu.cn
  • 作者简介:朱晓敏(1979—),男,研究员,博士,主要研究方向为军事评估、因果推断、数据分析
    陶晶晶(1997—),女,博士研究生,主要研究方向为群体智能、因果推断
    刘春龙(2000—),男,硕士研究生,主要研究方向为因果推断
    王顺鸽(2000—),女,硕士研究生,主要研究方向为因果推断
    薛依玲(1998—),女,硕士研究生,主要研究方向为因果推断
    于沂渭(1997—),男,硕士研究生,主要研究方向为因果推断
    林 澈(2001—),男,硕士研究生,主要研究方向为因果推断、计算机视觉
    李文姬(1988—),男,讲师,博士,主要研究方向为计算智能、群体智能、因果推断
    庄嘉帆(1994—),男,副研究员,博士,主要研究方向为计算机视觉、机器人感知
    徐 标(1981—),男,讲师,博士,主要研究方向为智能优化算法、路径规划、无人机−车辆协同任务分配
    范 衠(1974—),男,教授,博士,主要研究方向为人工智能与机器人、群体智能、设计自动化

Survey on root cause analysis methods for complex systems based on causal discovery

Xiaomin ZHU1(), Jingjing TAO2(), Li MA1,*(), Chunlong LIU3(), Shunge WANG3(), Yiling XUE3(), Yiwei YU3(), Che LIN3(), Wenji LI3(), Jiafan ZHUANG3(), Biao XU3(), Zhun FAN4()   

  1. 1. Strategic Assessments and Consultation Institute,Academy of Military Sciences,Beijing 100091,China
    2. School of Computer Science and Technology,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China
    3. College of Engineering,Shantou University,Shantou 515063,China
    4. Shenzhen Institute of Advanced Study,University of Electronic Science and Technology of China,Shenzhen 518110,China
  • Received:2024-06-28 Online:2025-10-25 Published:2025-10-23
  • Contact: Li MA E-mail:xmzhu@nudt.edu.cn;taojingjing_nudt@163.com;18874857546@163.com;22clliu@stu.edu.cn;22sgwang@stu.edu.cn;22ylxue@stu.edu.cn;21yyyu@stu.edu.cn;19clin1@stu.edu.cn;liwj@stu.edu.cn;jfzhuang@stu.edu.cn;xubiao@stu.edu.cn;fanzhun@uestc.edu.cn

摘要:

针对如何选择合适的因果发现方法、计算因果影响强度,并进行精确的根因定位,首先介绍了不同的因果发现方法,并分析其应用于复杂系统的优劣。其次,探讨了因果影响权重的计算方法。再次,对复杂系统的根因定位方法进行了系统概述。接着,归纳了现有研究的应用领域,并列举已有数据集与工具平台。然后,从复杂系统的观测数据处理、因果发现方法设计、根因定位方法设计、根因分析结果评估4个方面提出存在的问题与挑战。最后,从数据处理、因果发现方法、根因定位方法、结果评估与检验4个方面进行展望。本文可为进一步深入探索基于因果发现的复杂系统根因分析提供参考。

关键词: 因果推断, 因果发现, 复杂系统, 根因分析

Abstract:

Aimed at how to select appropriate causal discovery methods, calculate the strength of causal influence, and accurately locate root causes, firstly, different causal discovery methods are introduced, and their advantages and disadvantages are analyzed when applied to complex systems. Secondly, the calculation methods is explored for causal influence weights. Thirdly, a systematic overview of root cause localization methods for complex systems is provided. Next, the application areas of existing research is summarized, and the available datasets and tool platforms are listed. Then, the existing problems and challenges are identified from four aspects: the processing of observational data from complex systems, the design of causal discovery methods, the design of root cause localization methods, and the evaluation of root cause analysis results. Finally, the prospects for future research are provided from four aspects: data processing, causal discovery methods, root cause localization methods, and result evaluation and validation. This paper can serve as a reference for further in-depth exploration of root cause analysis in complex systems based on causal discovery.

Key words: causal inference, causal discovery, complex system, root cause analysis

中图分类号: