作者: 陆琦 来源:中国科学报 发布时间:2017/9/6 9:41:07
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荷兰格罗宁根大学工程与技术学院教授
曹明:只关注具体应用背离控制理论初衷

 

■本报记者 陆琦

“控制理论是一个隐藏的技术。”近日,在中科院数学与系统科学研究院访问的荷兰格罗宁根大学工程与技术学院教授曹明向《中国科学报》记者这样介绍他的专业,“看不见摸不着,但很多时候会用到,我们不能忽视其无所不在的作用和功效。”

控制理论最早在工业装置中的应用是蒸汽机——人们通过加入一个调节器,就可以根据蒸汽压力大小自动调节气门大小。

上世纪五六十年代,军事及航空航天的需求推动控制学科突飞猛进,是现代控制理论发展的黄金时期。“洲际导弹能够命中目标,控制理论起到功不可没的作用。”曹明说。

发展到今天,很多新兴的应用,比如无人驾驶汽车、智能城市等,都离不开决策性质的算法,算法再通过软、硬件来实施,实际上都属于控制学科的核心内容。

“控制理论作为应用数学的一个分支,在不同的工程科学上都有应用。特别是近几年,自动控制作为理论工具已经渗透到许多工科以外的学科,比如生物学、社会学等。”曹明表示,控制理论是对数学的完备性和准确性要求很高的学科,不光做一个实验、做一个仿真就可以了,还需要在数学上做证明。这是该学科即使延伸到各个交叉学科还可以保持自身特点的生命力所在。

不过,正因为与其他学科交互发展,控制理论作为一门单独学科的辨识度并不高。这令从事控制理论研究的科学家感到苦恼,他们希望更多的人能够更好地认识控制理论这门学科。

上世纪50年代,钱学森先生最早把控制学科引入中国,关肇直、宋健等老一辈科学家在中国建立起较为完备的学科体系。“除了非常深厚的理论基础,在工程上也有很多应用”。曹明认为,控制学科的发展得益于两种推动力,一是理论推动力,另一推动力就是应用。

他说,国内控制学科跟实际工程项目关系密切,而很多工程项目做得很大,比如高铁、智能电网、人工智能等,这也是控制理论在国内发展很快的一个原因。

相比之下,国外的高校,对于理论研究往往更强调学术本身,更强调探索科学问题,而不是解决实际的工程问题。

“长远来看,想在控制理论这个学科领域有所作为,数学基础要坚实一些,要强调理论特色。”曹明认为,这可能是在中国更应该鼓励的,因为在理论上有所突破是比较难的。

他坦言,如果只是看到当前的应用,去解决一个个问题,其实是背离了控制理论的初衷。尤其现在很多经典的控制思想在网络环境下受到挑战,还有大数据的影响、人成为系统中一个环节等因素,这些新的、不同的理论都需要去完善和发展。

“实际应用推动理论发展,理论也可以牵引实践。”曹明相信,未来的控制学科会非常紧密地和新兴科研方向结合起来,理论和实践相互支持,交互发展,一定能够支持控制学科更好地向前推进。

近日,曹明成为国际自动控制联合会颁发的Manfred Thoma奖章的首位获奖人。这个控制领域的国际大奖类似于数学领域的菲尔茨奖,授予全球40岁以下青年科学家,每3年奖励1名。“第一次设奖就被中国人拿了”,曹明感到非常自豪。他特别希望年轻人能够关注控制学科,“有机会投身到这个学科肯定会有很多新的收获”。

《中国科学报》 (2017-09-06 第4版 综合)
 
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