控制科學發(fā)展必須與中國的實踐緊密結(jié)合

黃琳

（北京市海淀區(qū)頤和園路5號北京大學工學院，100871）

控制科學發(fā)展必須與中國的實踐緊密結(jié)合

黃琳

（北京市海淀區(qū)頤和園路5號北京大學工學院，100871）

黃琳江蘇揚州人，控制科學專家，中國科學院院士，現(xiàn)任北京大學力學與工程科Foreword學系教授。長期從事系統(tǒng)穩(wěn)定性與控制理論的研究工作，解決了現(xiàn)代控制理論中的一些基本問題，目前研究興趣在航空航天中復雜運動控制、非線性力學系統(tǒng)的總體特性及其控制等。

當前中國已是世界第二大經(jīng)濟體，正處在經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期，尖端科技迅猛發(fā)展，國防力量大增；與此同時，中國控制科學事業(yè)也獲得了空前的發(fā)展，中國已成為一個名副其實的控制大國。但論文數(shù)量巨大、參與人數(shù)眾多和巨額資金的投入，都還不足以代表中國是控制強國?？刂瓶茖W的本質(zhì)是技術(shù)科學，其發(fā)展的第一驅(qū)動力是需求，從這個角度來說，控制強國的標志應該是：1）在控制工程領(lǐng)域，掌握自主知識產(chǎn)權(quán)與吸收外國的知識產(chǎn)權(quán)應大致相當；在國防領(lǐng)域，涉及控制的自主知識產(chǎn)權(quán)應占主要地位或全部是自主知識產(chǎn)權(quán)。2）能從國家的需求提出新的控制問題并加以解決，解決問題的理論方法在實踐中證明有效。3）在若干重大理論問題上有重要的突破，能提出有價值的原創(chuàng)性理論。筆者認為，要讓中國從控制大國向控制強國轉(zhuǎn)變，以下幾點是關(guān)鍵問題。

1 必須扎根中國實際

中國科學技術(shù)的發(fā)展，要放眼全球，更要扎根中國，尤其控制作為一門技術(shù)科學，它在中國的發(fā)展不可能離開其所根植的土壤——中國的需求和實踐。中國工業(yè)的轉(zhuǎn)型、國防實力的增強、社會的進步和科技的發(fā)展都對控制科學提出了新問題，也提供了解決這些問題的機遇。例如在航天領(lǐng)域，中國缺乏低緯度的發(fā)射場，要高效快速地實現(xiàn)地球同步衛(wèi)星入軌，就必須解決火箭機動飛行的強耦合效應問題以便釆用火箭三維飛行的技術(shù)，中國學者最終成功解決了這個問題并建立了行之有效的理論方法，從而使火箭飛行技術(shù)在世界上處于先進行列。

控制科學的發(fā)展自然不會是一個國家的事，因此必須著眼全球，跟蹤國際前沿，汲取其營養(yǎng)成分使我們也能處于國際前沿地帶。但同時也要看到，在控制學科的發(fā)展進程中，也一定會存在泡沫。跟蹤前沿是必須的，但跟蹤并不是“跟風”。盲目跟風常常是敲鑼打鼓熱鬧登場，乏善可陳冷清結(jié)束，在控制科學領(lǐng)域，這樣的例子并不鮮見。在引進國際上先進的方法、技術(shù)的同時，必須扎根中國實踐，建立符合中國實情的方法與技術(shù)，并使之在理論上更加完善。

2 抓住信息豐富的時代機遇

對于控制學科說來，信息極大豐富的時代特征帶來的變化十分巨大。主要表現(xiàn)在，系統(tǒng)的復雜程度因網(wǎng)絡(luò)化、分布式與多尺度、大規(guī)模、多回路而形成的多種控制 ，信號的傳遞方式數(shù)據(jù)化以及由于系統(tǒng)的復雜而使通信及信號處理過程與控制科學密不可分，這些都使得20世紀下半葉開始的以單一模式表述的控制系統(tǒng)及其理論不能適應。

網(wǎng)絡(luò)化泛指兩類問題，即系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)特征或系統(tǒng)的控制在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進行。它們在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、規(guī)模、信息傳輸?shù)姆绞胶涂刂剖侄紊蠋淼奶魬?zhàn)，都是過去單一模式遇不到也無法處理的。數(shù)據(jù)傳輸是網(wǎng)絡(luò)運行的基礎(chǔ)，因此數(shù)據(jù)的采集、傳輸、加工和分析都進入控制系統(tǒng)，而這必然帶來新的變化與挑戰(zhàn)。

研究控制科學主要依靠數(shù)學與計算機，而控制器的設(shè)計關(guān)鍵是算法設(shè)計。緊靠嚴格而又抽象的數(shù)學理論進行控制科學的研究可以得到基礎(chǔ)性且?guī)в幸话阋饬x的結(jié)果，這可能有一定指導意義；但具體到控制器設(shè)計，則必須借助計算機和其他技術(shù)?？刂评碚撃苷嬲龖镁捅仨氈匾暱伤阈?，要從“能夠算”向“算得好”轉(zhuǎn)化，而算得好必須是“方便”“精確”“適時”“可擴展”的結(jié)合，這對于長期只依靠數(shù)學理論研究控制科學的人來說是一件新事物，也是一個機遇，而這個轉(zhuǎn)變可以將科學理論更好地用來指導控制器的設(shè)計。

智能科學技術(shù)的出現(xiàn)是當今信息科學技術(shù)發(fā)展的一個具里程碑意義的事件，它將為控制科學的發(fā)展提供新的思路、理論和方法，我們必須緊緊抓住這個機遇，把智能科學技術(shù)的發(fā)展與控制科學的實際結(jié)合在一起發(fā)展智能控制。信息科技在人類社會發(fā)展的歷程中，出現(xiàn)的時間并不長，中國和其他國家在該領(lǐng)域的差距相對較小，完全有可能在這方面實現(xiàn)超越。

3 走自己的路，才能不斷創(chuàng)新

探索是一件極具風險的事，害怕風險就會失去機遇，下定決心走自己的路，就不要害怕失敗。我們應該去做有重大價值，但別人不敢做的問題；應該去做自己過去不能做、不會做的問題，不能總生活在過去的影子里。在研究一個新方向，不要害怕別人的責難?？刂瓶茖W發(fā)展的進程表明，很多新的、有生命力的理論方法在一開始都受到過責難，而歷史發(fā)展證明了它們的正確性。對科學成果的真正中肯的評價，應該經(jīng)得起時間和實踐的檢驗。

在中國面臨社會轉(zhuǎn)型、信息科技迅猛發(fā)展的大好時機，抓住機遇，瞄準前沿，立足中國實踐，奮力攻堅，一定會實現(xiàn)控制強國的愿望。

—— 摘自《科技導報》2017年第12期