近年來，伴隨著德國工業(yè)制造4.0、“中國制造2025”等國內(nèi)外重大戰(zhàn)略的提出，自動(dòng)化行業(yè)進(jìn)入了全新的發(fā)展階段。
目前，自動(dòng)化技術(shù)正在和人工智能等相結(jié)合，體現(xiàn)著鮮明的時(shí)代特征。同時(shí)，國家自然科學(xué)基金委多年來對(duì)中國自動(dòng)化學(xué)科的支持，也極大地推動(dòng)著我國自動(dòng)化研究的快速發(fā)展。
1946年，美國福特公司的機(jī)械工程師D.S.哈德最先提出“自動(dòng)化”一詞，并用來描述發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的自動(dòng)傳送和加工的過程。
20世紀(jì)50年代末起至今是綜合自動(dòng)化時(shí)期，這一時(shí)期空間技術(shù)迅速發(fā)展，迫切需要解決多變量系統(tǒng)的最優(yōu)控制問題，于是誕生了現(xiàn)代控制理論。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，伴隨著德國工業(yè)制造4.0、“中國制造2025”等國內(nèi)外重大戰(zhàn)略的提出，自動(dòng)化行業(yè)進(jìn)入了全新的發(fā)展階段。目前，自動(dòng)化技術(shù)正在和人工智能等相結(jié)合，體現(xiàn)著鮮明的時(shí)代特征。同時(shí)，國家自然科學(xué)基金委（下稱基金委）多年來對(duì)中國自動(dòng)化學(xué)科的支持，也極大地推動(dòng)著我國自動(dòng)化研究的快速發(fā)展。
自動(dòng)化和智能化推動(dòng)新產(chǎn)業(yè)革命
自動(dòng)化技術(shù)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)和家庭等方面。采用自動(dòng)化技術(shù)不僅可以把人從繁重的體力勞動(dòng)、部分腦力勞動(dòng)以及惡劣的工作環(huán)境中解放出來，而且能擴(kuò)展人的器官功能，增強(qiáng)人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力。因此，自動(dòng)化是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要條件和顯著標(biāo)志。故此，早在1961年，我國就正式成立了中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)，此后，兩年一屆的中國自動(dòng)化大會(huì)也成為自動(dòng)化領(lǐng)域的一大盛會(huì)。
“2017中國自動(dòng)化大會(huì)，共有2000多名海內(nèi)外專家學(xué)者參會(huì)，接收投稿論文2200多篇，參會(huì)人數(shù)與論文數(shù)均創(chuàng)新高。”中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)理事長、中國工程院院士鄭南寧認(rèn)為，這充分體現(xiàn)了我國自動(dòng)化領(lǐng)域的活躍與發(fā)展。
山東大學(xué)校長樊麗明表示，自動(dòng)化領(lǐng)域博大精深，在人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中作用重大。自從上世紀(jì)美國科學(xué)家創(chuàng)立“控制論”以來，控制及自動(dòng)化學(xué)科的影響力就跨越了學(xué)科疆界，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，“特別是近年來，隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷進(jìn)步，人工智能的水平得到飛速發(fā)展，新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合，正在引發(fā)一場(chǎng)深刻的產(chǎn)業(yè)變革，自動(dòng)化和智能化正是這一產(chǎn)業(yè)革命的最強(qiáng)助推力。”
自動(dòng)化技術(shù)的重要性，也可從國家自然科學(xué)基金委近年來的資助力度中窺見一二。
基金委信息科學(xué)部常務(wù)副主任秦玉文對(duì)記者表示，自動(dòng)化是人類文明進(jìn)步和現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。基于國家戰(zhàn)略需求，基金委信息科學(xué)部科學(xué)合理地制定了助力自動(dòng)化學(xué)科發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃，近五年來，資助自動(dòng)化學(xué)科的項(xiàng)目達(dá)4000多項(xiàng)，經(jīng)費(fèi)超過30億元。相近學(xué)科也有8000多個(gè)項(xiàng)目獲得資助，經(jīng)費(fèi)達(dá)60多億元。未來，還將繼續(xù)圍繞自動(dòng)化的學(xué)科特點(diǎn)進(jìn)行布局，繼續(xù)在經(jīng)費(fèi)方面進(jìn)行支持。
智能自主系統(tǒng)成為重要發(fā)展方向
鄭南寧認(rèn)為，伴隨著經(jīng)濟(jì)全球化的深入發(fā)展和“中國制造2025”的推進(jìn)，自動(dòng)化技術(shù)如今已經(jīng)進(jìn)入萬物互聯(lián)、高度智能的新格局，人工智能的突飛猛進(jìn)、大數(shù)據(jù)的爆炸法增長，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工業(yè)創(chuàng)新的浪潮。
眾多專家也認(rèn)為，智能化和自動(dòng)化的深度結(jié)合，已經(jīng)成為一個(gè)熱點(diǎn)問題。中國科學(xué)院院士包為民就表示，在當(dāng)前信息化時(shí)代背景下，智能自主系統(tǒng)及應(yīng)用成為國家未來發(fā)展的重要方向，是我國社會(huì)發(fā)展中的重大科學(xué)技術(shù)問題，國家正在啟動(dòng)人工智能重大計(jì)劃，將迎來智能技術(shù)發(fā)展的春天。
他還以航天器發(fā)展舉例介紹，先進(jìn)控制儀表是未來各類飛行器自主飛行的基礎(chǔ)，智能儀表是未來慣性儀表的重要發(fā)展方向，推行航天控制與智能儀表技術(shù)的融合發(fā)展，可能會(huì)實(shí)現(xiàn)業(yè)態(tài)創(chuàng)新和顛覆性演進(jìn)。因此，智能自主控制技術(shù)將為未來航天活動(dòng)、武器裝備、重大儀器、智能交通、智慧城市等提供技術(shù)支撐，是控制學(xué)科發(fā)展的一個(gè)重要方向。
智能制造需重視ICPS研究
毫無疑問，人工智能技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使得自動(dòng)化與之融合后為傳統(tǒng)的制造業(yè)、流程工業(yè)等賦予了新的活力。可以想象的是，21世紀(jì)是智能制造獲得重大發(fā)展和廣泛應(yīng)用的時(shí)代，智能制造將引發(fā)制造業(yè)革命，并將重新構(gòu)筑全球制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)格局。
中國工程院院士孫優(yōu)賢指出，當(dāng)前我國工業(yè)生產(chǎn)任務(wù)十分繁重，每年因污染帶來的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到GDP的6%，我國單位GDP能耗達(dá)世界均值2.5倍，勞動(dòng)生產(chǎn)率僅為美、日、德等發(fā)達(dá)國家的八分之一。大量的事實(shí)告訴我們，我國工業(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“兩化”深度融合是解決工業(yè)生產(chǎn)困境的主要途徑，它們的理論和技術(shù)支撐就是信息物理融合系統(tǒng)（CPS）。當(dāng)今，CPS在工業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用形成了工業(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。ICPS通過信息物理系統(tǒng)的滲透、融合，在傳感與執(zhí)行、數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)、控制與優(yōu)化、安全與可靠、物流與商務(wù)、設(shè)計(jì)與制造等各個(gè)層面體現(xiàn)出強(qiáng)大的威力。
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）、計(jì)算機(jī)分布式控制系統(tǒng)（數(shù)字化+網(wǎng)絡(luò)化）三個(gè)階段，在長達(dá)20多年的時(shí)間里無實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，發(fā)展方向相當(dāng)模糊，面臨著戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移的重大抉擇。如今，隨著工業(yè)4.0、“中國制造2025”、CPS、中國人工智能2.0等規(guī)劃和理念的涌現(xiàn)，以精準(zhǔn)感知、分散智能、資助協(xié)同、全局優(yōu)化、主動(dòng)防御為特征的智能控制系統(tǒng)（數(shù)字化+網(wǎng)絡(luò)化+智能化）應(yīng)運(yùn)而生，這就是工業(yè)控制系統(tǒng)的高級(jí)形態(tài)。
“為推動(dòng)我國信息化和工業(yè)化深度融合的新契機(jī)，塑造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的新動(dòng)力，搶占未來先進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)制高點(diǎn)，ICPS的基礎(chǔ)理論研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)已刻不容緩。”孫優(yōu)賢最后表示。
摘自《中國科學(xué)報(bào)》
