自動(dòng)化的下一步會(huì)是什么？
近年來(lái)，隨著德國(guó)工業(yè)制造4.0和“中國(guó)制造2025”等國(guó)內(nèi)外重大戰(zhàn)略的出臺(tái)，自動(dòng)化行業(yè)進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段。目前，自動(dòng)化技術(shù)正在與人工智能相結(jié)合，體現(xiàn)出鮮明的時(shí)代特征。
1946年，美國(guó)福特公司的機(jī)械工程師D.S. Harder首次提出“自動(dòng)化”一詞，用來(lái)描述發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的自動(dòng)傳動(dòng)和加工過(guò)程。
自20世紀(jì)50年代末以來(lái)，是一個(gè)綜合自動(dòng)化的時(shí)期。在此期間，空間技術(shù)發(fā)展迅速，迫切需要解決多變量系統(tǒng)的最優(yōu)控制問(wèn)題，于是現(xiàn)代控制理論誕生了。現(xiàn)代控制理論的形成和發(fā)展為綜合自動(dòng)化奠定了理論基礎(chǔ)。
近年來(lái)，隨著德國(guó)工業(yè)制造4.0和“中國(guó)制造2025”等國(guó)內(nèi)外重大戰(zhàn)略的出臺(tái)，自動(dòng)化行業(yè)進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段。目前，自動(dòng)化技術(shù)正在與人工智能相結(jié)合，體現(xiàn)出鮮明的時(shí)代特征。同時(shí)，國(guó)家自然科學(xué)基金(以下簡(jiǎn)稱國(guó)家自然科學(xué)基金)多年來(lái)對(duì)我國(guó)自動(dòng)化學(xué)科的支持，極大地推動(dòng)了我國(guó)自動(dòng)化研究的快速發(fā)展。
自動(dòng)化和智能化推動(dòng)了新的工業(yè)革命
自動(dòng)化技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)和家庭。使用自動(dòng)化技術(shù)不僅可以將人們從繁重的體力勞動(dòng)、部分腦力勞動(dòng)和惡劣的工作環(huán)境中解放出來(lái)，還可以擴(kuò)展人體器官功能，增強(qiáng)人類理解和改造世界的能力。因此，自動(dòng)化是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要條件和重要標(biāo)志。因此，早在1961年，中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)就在中國(guó)正式成立。此后，兩年一度的中國(guó)自動(dòng)化大會(huì)成為自動(dòng)化領(lǐng)域的一件盛事。
“在2017年中國(guó)自動(dòng)化大會(huì)上，來(lái)自國(guó)內(nèi)外的2000多名專家學(xué)者出席了會(huì)議，收到了2200多份提交的論文。參與人數(shù)和論文數(shù)量創(chuàng)下新高?！敝袊?guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)、中國(guó)工程院院士鄭南寧認(rèn)為，這充分體現(xiàn)了中國(guó)自動(dòng)化領(lǐng)域的活躍和發(fā)展。
山東大學(xué)校長(zhǎng)范黎明表示，自動(dòng)化博大精深，在人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。自上個(gè)世紀(jì)美國(guó)科學(xué)家創(chuàng)立“控制論”以來(lái)，控制與自動(dòng)化學(xué)科的影響已經(jīng)跨越學(xué)科邊界，成為人類文明進(jìn)步和現(xiàn)代化的重要條件和顯著標(biāo)志?！坝绕涫墙陙?lái)，隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷進(jìn)步，人工智能水平發(fā)展迅速，新一代信息技術(shù)與制造業(yè)的深度融合正在引發(fā)深刻的產(chǎn)業(yè)變革。自動(dòng)化和智能化是這場(chǎng)工業(yè)革命最強(qiáng)大的推動(dòng)力?！?/span>
自動(dòng)化技術(shù)的重要性也可以從近年來(lái)國(guó)家自然科學(xué)基金的資助上看出?；饡?huì)信息科學(xué)部常務(wù)副主任秦玉文告訴記者，自動(dòng)化是人類文明進(jìn)步和現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。國(guó)家自然科學(xué)基金委信息科學(xué)部基于國(guó)家戰(zhàn)略需求，科學(xué)合理地制定了幫助自動(dòng)化學(xué)科發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃。五年來(lái)，自動(dòng)化學(xué)科累計(jì)資助項(xiàng)目4000多個(gè)，資助金額30多億元。資助同類學(xué)科項(xiàng)目8000多個(gè)，資助金額60多億元。未來(lái)，我們將繼續(xù)關(guān)注自動(dòng)化學(xué)科的布局，并在資金方面繼續(xù)給予支持。
智能自治系統(tǒng)已經(jīng)成為一個(gè)重要的發(fā)展方向
鄭南寧認(rèn)為，隨著經(jīng)濟(jì)全球化的深入發(fā)展和“中國(guó)制造2025”的推進(jìn)，自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)已進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)和高智能的新格局。人工智能的快速發(fā)展和大數(shù)據(jù)的爆炸推動(dòng)了智能自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，掀起了新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的浪潮。
許多專家也認(rèn)為，智能和自動(dòng)化的深度結(jié)合已經(jīng)成為一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。中國(guó)科學(xué)院院士包為民說(shuō)，在當(dāng)前信息時(shí)代，智能自治系統(tǒng)及其應(yīng)用已成為國(guó)家未來(lái)發(fā)展的重要方向和中國(guó)社會(huì)發(fā)展的重大科技問(wèn)題。國(guó)家正在啟動(dòng)一項(xiàng)人工智能的重大計(jì)劃，這將迎來(lái)智能技術(shù)發(fā)展的春天。
他還介紹了宇宙飛船的發(fā)展作為例子。先進(jìn)的控制儀表是未來(lái)各類飛行器自主飛行的基礎(chǔ)，智能儀表是未來(lái)慣性儀表的重要發(fā)展方向。航天控制和智能儀器技術(shù)的融合可能會(huì)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)創(chuàng)新和顛覆性進(jìn)化。因此，智能自主控制技術(shù)將為未來(lái)空間活動(dòng)、武器裝備、主要儀器、智能交通、智能城市等提供技術(shù)支持。這是控制學(xué)科發(fā)展的一個(gè)重要方向。
關(guān)注智能制造領(lǐng)域的ICPS研究
毫無(wú)疑問(wèn)，人工智能技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使自動(dòng)化與它們?nèi)诤希o傳統(tǒng)制造和加工行業(yè)帶來(lái)新的活力?？上攵?1世紀(jì)是智能制造取得巨大發(fā)展和廣泛應(yīng)用的時(shí)代。智能制造將引發(fā)制造革命，重建全球制造的競(jìng)爭(zhēng)格局。
中國(guó)工程院院士孫優(yōu)賢指出，目前中國(guó)工業(yè)生產(chǎn)任務(wù)十分繁重，每年因污染造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到GDP的6%，單位GDP能耗達(dá)到世界平均水平的2.5倍，勞動(dòng)生產(chǎn)率僅為美、日、德等發(fā)達(dá)國(guó)家的八分之一。大量事實(shí)告訴我們，中國(guó)工業(yè)生產(chǎn)必須找到新的發(fā)展道路。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0和“兩個(gè)產(chǎn)業(yè)”的深度融合是解決工業(yè)生產(chǎn)困境的主要途徑，其理論和技術(shù)支撐是信息物理集成系統(tǒng)(CPS)。目前，計(jì)算機(jī)科學(xué)在工業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用已經(jīng)形成了工業(yè)信息物理融合系統(tǒng)ICPS，它是智能制造的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵支撐。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)的滲透和整合，ICPS在感知和執(zhí)行、數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)、控制和優(yōu)化、安全和可靠性、物流和商業(yè)、設(shè)計(jì)和制造等方面顯示出強(qiáng)大的實(shí)力。孫優(yōu)賢認(rèn)為，工業(yè)控制系統(tǒng)經(jīng)歷了自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)(電子化)、計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)(數(shù)字化)和計(jì)算機(jī)分布式控制系統(tǒng)(數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化)三個(gè)階段。在過(guò)去的20年里，沒(méi)有取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，發(fā)展方向相當(dāng)模糊，面臨著重大的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變選擇。如今，隨著工業(yè)4.0、“中國(guó)制造2025”、CPS、中國(guó)人工智能2.0等計(jì)劃和概念的出現(xiàn)，以精確感知、分散智能、補(bǔ)貼協(xié)作、全局優(yōu)化、主動(dòng)防御為特征的智能控制系統(tǒng)(數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化智能)應(yīng)運(yùn)而生，是工業(yè)控制系統(tǒng)的高級(jí)形式。
“為了推動(dòng)我國(guó)信息化與工業(yè)化深度融合的新機(jī)遇，塑造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的新動(dòng)力，搶占未來(lái)先進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的制高點(diǎn)，ICPS的基礎(chǔ)理論研究和關(guān)鍵技術(shù)研究刻不容緩。”孫優(yōu)賢最后說(shuō)道。