赛题题目：面向开放环境的具身操作系统韧性增强技术（高校赛题）

赛题说明：

具身操作系统是支撑机器人、自动驾驶等物理交互系统运行的核心基础软件。与传统的PC或移动操作系统不同，具身操作系统运行在动态、非结构化、异常频发的开放环境中，对系统的持续可靠运行提出了严峻挑战。当前主流具身操作系统在环境异常感知、任务执行确认、物理行为约束以及错误经验复用等方面缺乏系统性韧性设计，导致系统在开放环境下易出现非预期行为甚至安全事故。 本赛题要求参赛队伍基于现有开源具身操作系统或通用操作系统，设计并实现一个面向开放环境的韧性增强框架。该框架应能够帮助操作系统在面对环境异常、执行失败或潜在安全风险时，主动感知、自主恢复、持续进化，从而提升系统在复杂真实场景下的鲁棒性和安全性。鼓励参赛队伍结合大模型、控制屏障函数、因果推断等前沿技术，展现创新性与实用性。

赛题要求：

• 基础平台：基于 openEuler、openKylin、OpenHarmony 等至少一个国内主流开源操作系统开发，鼓励在更多Linux发行版上编译、运行和测试，鼓励使用具身智能相关的开源中间件或仿真环境（如Gazebo、Issac Sim等）。
• 韧性机制：框架需实现开放环境下的机器人韧性增强，包括但不限于以下四种韧性能力之一（鼓励实现更多）： (1)环境异常感知与自适应响应：能够检测开放环境中的异常（如动态障碍、传感器噪声、通信中断等），并根据异常等级采取差异化应变策略（如局部调整、任务重规划、安全降级等）。 (2)任务执行闭环验证与失败恢复：能够对关键任务步骤进行结果确认，识别“自认为完成实则失败”的情况，并在失败时自动生成替代方案或触发重规划。 (3)运行时安全行为约束：能够对物理交互施加不可违反的安全边界（如碰撞预防、力矩限制），并提供软硬结合的分层约束机制，避免灾难性后果。 (4)错误归因与经验沉淀：能够对失败事件进行结构化归因分析，将因果知识持久化存储，并在后续任务中检索复用，实现“从错误中学习”。
• OS组件化要求：赛题的最终成果必须形成一个可复用、可集成的操作系统组件，具体形式不限，包括但不限于以下类型： (5)内核模块（如安全钩子、异常处理扩展） (6)轻量化小模型（如异常检测模型、失败预测模型） (7)系统服务（如后台监控服务、经验管理服务） (8)系统库（如供上层应用调用的韧性API库） (9)开发运行框架（如支持韧性编排的中间件框架） 该组件应能够沉淀具身操作系统在面对开放环境时的共性需求，具备清晰的接口定义，可被其他应用或系统模块方便调用。
• 可评测性：参赛队伍需设计至少两个典型开放环境测试场景（如家庭服务、工业巡检、搜救探测等），并提供可量化的评测指标，包括但不限于：异常检测率、任务连续成功率、安全约束违规次数、同类错误复现率等。
• 效果展示：需在仿真环境或真实机器人平台上演示框架的实际效果，对比未使用该框架时的基线表现，说明韧性提升的显著性。
• 代码与文档：参赛作品须提供完整源代码（开源许可证不限）、设计文档、使用说明和测试报告，代码结构清晰，符合开源社区规范。
• 创新性鼓励：鼓励结合大语言模型、世界模型、因果推理、控制屏障函数等前沿技术，体现技术或理念的先进性。

  评分标准：

• 功能完整性（35%）：

1.实现所选韧性机制的核心功能，形成可运行、可复现的软件框架； 2.测试场景设计合理，能够体现开放环境下的典型挑战； 3.满足组件化要求，组件接口清晰、可独立部署。

• 技术先进性与创新性（30%）：

1.采用的技术方法具有前沿性，或对现有方法有实质性改进； 2.在异常处理、任务验证、安全约束或经验学习等方面有明确创新点。

• 效果验证（20%）：

1.提供充分的实验数据与对比分析，量化展示韧性提升效果； 2.演示案例具有说服力，能够体现实际应用价值。

• 代码与文档质量（15%）：

1.代码规范、可维护性高，文档完整、条理清晰。

赛题联系人：

贾老师 jiazhouyang@nudt.edu.cn

参考资料：

• ROS 2 Documentation: https://docs.ros.org/
• Gazebo 仿真平台: https://gazebosim.org/
• Isaac Sim: https://developer.nvidia.com/isaac-sim