信息技术对自动化学科发展的作用

更新时间2018-11-22 06:47:22

　　自20世纪60年代起，人们就开始对自动化学科进行深入的研究，半个多世纪以来，自动化技术水平得到了极大的提高，各种自动化技术被广泛应用在多个生产领域，为提高社会生产力做出巨大贡献。在21世纪这一信息科技时代，自动化水平的高低在某种程度上代表着一个国家的科学发展水平和经济发展水平，因此我们必须要认真正确的对待自动化学科的发展，合理分析其在未来发展中所面临的的形势，为抓住机遇，迎接挑战做好准备。以下本文中笔者就结合自己的理解，来探讨分析了自动化学科的本质和发展前景。

　　1 自动化学科的内涵

　　人们普遍认为物质、信息和能量是人类生存和社会发展的根本，是最基础的三种要素。而其中物质和能量却是有限的，若人类在发展中过度的开发和利用物质与能量，就会造成物质能量短缺，因此需要对其进行节约和保护。而信息则是无限的，并且随着人类社会的发展还将会以飞速增长的态势不断增加总量。尤其是近年来信息技术的快速发展，更是促使了信息获取能来、传播能力和处理能力大幅度增长，如何充分利用信息这一基本发展要素来促进人类社会更好发展就成为了目前人们最为关注的问题。而自动化学科则正是一门研究信息的利用问题的学科，其主要内涵是实现信息的自动控制。

　　所谓自动化科学技术，就是通过对信息获取技术、信息处理技术和信息决策控制技术的研究，来掌握自动控制信息的能力，并利用这种能力来促使信息为人类发展做出更大贡献。自动化科学技术在使用的过程中需要对人类、客观物理对象以及信息系统工具之间的关系进行合理处理，从而达到利用信息的目的。

　　在以往人们的传统观念中，大都认为信息化是促进信息技术和工业技术融合在一起的重要桥梁，这种理解认识的正确的，但却不够全面。其仅仅只是指出了信息化的某一方面的功能作用。如果按照信息控制论的观点进行分析，信息化又应该怎样去理解呢？

　　据控制论的理论创始人维纳的思想观点来讲，他认为所有的新学科如果是真正有生命力的学科，则其在长期的发展中必然会发生中心的转移。而在当前的信息时代中，人们就应该将对信息化的研究中心转移到最近十年的发展趋势中去。目前，信息科技发展正面临着新的机遇和挑战，在对自动化控制的研究中，我们更应该强调其控制的内涵，使其不但能够成为信息化与工业化之间的桥梁，还能为社会现代化、军事现代化等等领域的发展建立一个个桥梁，以此来促进信息化在社会发展中起到更深刻的作用。

　　因此，我们可以说，自动化学科的内涵是对信息的控制，这种理解和认识不但使信息化的使用领域更加宽广，而且也促使了信息化和自动化学科的融合统一。事实上，信息化和自动化学科是相辅相成的，例如在信息网络的建设中，就需要自动化学科来辅助去完成信息的自动控制。基本上所有的网络信息发展都离不开自动控制。因而我们可以这样认为，网络信息技术的发展为自动化学科提出了一定的挑战，但同时也为其发展带来了极大的机遇。

　　2 自动化学科的发展动态

　　中国学者为自动化学科的发展做出了突出的贡献。钱学森、戴汝为等提出的关于开放的复杂巨系统及其方法论，为复杂系统的建模、分析、运筹和控制等问题提供了理论基础和方法论依据；宋健、郭雷在世界大会上的报告，对我国学者的部分杰出工作进行了总结，并提出了新的方向。在学习和研究工作中，作者理解在20世纪自动控制领域的成果与应用成就的基础上，面向21世纪自动化学科的发展趋势为：

　　（1）复杂系统建模与发展：为了满足当前高新技术发展的需要，研究大规模复杂系统的建模与仿真工作已很迫切。这将涉及多层面、多分辨率的建模以及在聚合/解聚作用下不同分辨率模型间的平滑一致性转换、各种分析模型与知识模型之间的集成，以及在控制与决策过程中的优化调度与灵活运用。

　　（2）新型控制系统结构、方法与算法的研究：有关分布式分层递阶控制，非完全控制，可组态控制，进化控制计算法，自组织自学习控制，综合集成优化方法，智能化控制等。

　　（3）混杂控制系统理论与应用：该理论是近年来发展很快和倍受重视的研究领域，其特征是将离散系统和连续过程系统集成在一个框架结构内进行分析、综合与优化设计。反馈与优化仍是其核心主题，开展该系统的研究将涉及微分、代数、数学逻辑与时序逻辑、基于的分布式人工智能、网等多种学科。可以认为，混杂控制系统理论及应用是新世纪控制学界开辟的一个具有里程碑意义的研究领域。

　　（4）非线性控制系统理论及应用：它仍然是控制科学中倍受重视的领域，近几年来发展很快，已在构造性递归设计等方面取得重要进展。该系统未来的成功，将有赖于获取能提供清晰的简单模型，这对防止出现过于复杂的非线性控制器是十分必要的。

　　（5）微观控制或纳米控制技术的研究：随着制造业向纳米级微观层次发展，控制理论方法与技术应是这种新环境的需要，可以认为微观控制将是可实现及发挥其重要作用的高新技术。

　　（6）智能机器人系统：机器人-新时代人类的宠儿！近几年来已取得极大地发展，智能机器人是开创未来的工作者，它包含感知、思维和动作功能，此类人机交三技术，遥控自主、虚拟现实技术，仿生和微机器人是极有发展前途的领域。

　　（7）与智能制造系统：它在21世纪必将会有更大地发展，将硬件动态系统和混杂控制系统的理论及技术成果融为一体。

　　（8）大规模复杂工业过程智能化控制与决策：这种控制和决策一直受到控制学科和工业界的极度重视，包括动力、冶炼和大型化工生产过程等。对这类系统的优化控制应特别注意正在高速发展的计算机网络，环境资源和基于的分布式人工智能、计算机智能技术等。

　　结束语

　　自动化学科的研究领域在不断地扩展，其内涵也在不断地深化。传统的物质生产和生活领域仍然是自动化发展的主要推动力和应用领域；网络科学、生命科学等新兴领域为自动化的创新提供了广阔的舞台。从目前的信息科技发展现状来看，信息化的加速发展给自动化学科带来了新的挑战和更多机遇，我们需要进一步的完善自动化学科的理论基础，促使其更好的抓住机遇，迎接挑战。