黃琳

（北京市海淀區(qū)頤和園路5號北京大學(xué)工學(xué)院，100871）

控制科學(xué)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(xué)工學(xué)院，100871）

黃琳江蘇揚(yáng)州人，控制科學(xué)專家，中國科學(xué)院院士，現(xiàn)任北京大學(xué)力學(xué)與工程科Foreword學(xué)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(fù)雜運(yùn)動控制、非線性力學(xué)系統(tǒng)的總體特性及其控制等。

當(dāng)前中國已是世界第二大經(jīng)濟(jì)體，正處在經(jīng)濟(jì)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(xué)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(qiáng)國?？刂瓶茖W(xué)的本質(zhì)是技術(shù)科學(xué)，其發(fā)展的第一驅(qū)動力是需求，從這個角度來說，控制強(qiáng)國的標(biāo)志應(yīng)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(yīng)大致相當(dāng)；在國防領(lǐng)域，涉及控制的自主知識產(chǎn)權(quán)應(yīng)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(rèn)為，要讓中國從控制大國向控制強(qiáng)國轉(zhuǎn)變，以下幾點(diǎn)是關(guān)鍵問題。

1 必須扎根中國實際

中國科學(xué)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(xué)，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(qiáng)、社會的進(jìn)步和科技的發(fā)展都對控制科學(xué)提出了新問題，也提供了解決這些問題的機(jī)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(jī)動飛行的強(qiáng)耦合效應(yīng)問題以便釆用火箭三維飛行的技術(shù)，中國學(xué)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(jìn)行列。

控制科學(xué)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(xué)科的發(fā)展進(jìn)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(fēng)”。盲目跟風(fēng)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(xué)領(lǐng)域，這樣的例子并不鮮見。在引進(jìn)國際上先進(jìn)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(jī)遇

對于控制學(xué)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(fù)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(fù)雜而使通信及信號處理過程與控制科學(xué)密不可分，這些都使得20世紀(jì)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(yīng)。

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(jìn)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(yùn)行的基礎(chǔ)，因此數(shù)據(jù)的采集、傳輸、加工和分析都進(jìn)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(xué)主要依靠數(shù)學(xué)與計算機(jī)，而控制器的設(shè)計關(guān)鍵是算法設(shè)計。緊靠嚴(yán)格而又抽象的數(shù)學(xué)理論進(jìn)行控制科學(xué)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(dǎo)意義；但具體到控制器設(shè)計，則必須借助計算機(jī)和其他技術(shù)?？刂评碚撃苷嬲龖?yīng)用就必須重視可算性，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(kuò)展”的結(jié)合，這對于長期只依靠數(shù)學(xué)理論研究控制科學(xué)的人來說是一件新事物，也是一個機(jī)遇，而這個轉(zhuǎn)變可以將科學(xué)理論更好地用來指導(dǎo)控制器的設(shè)計。

智能科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)是當(dāng)今信息科學(xué)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(xué)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(jī)遇，把智能科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與控制科學(xué)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(fēng)險的事，害怕風(fēng)險就會失去機(jī)遇，下定決心走自己的路，就不要害怕失敗。我們應(yīng)該去做有重大價值，但別人不敢做的問題；應(yīng)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(zé)難?？刂瓶茖W(xué)發(fā)展的進(jìn)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(zé)難，而歷史發(fā)展證明了它們的正確性。對科學(xué)成果的真正中肯的評價，應(yīng)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(jī)，抓住機(jī)遇，瞄準(zhǔn)前沿，立足中國實踐，奮力攻堅，一定會實現(xiàn)控制強(qiáng)國的愿望。

—— 摘自《科技導(dǎo)報》2017年第12期