自動化下一步：與智能化深度融合

　　近年來，伴隨著德國工業(yè)制造4.0、“中國制造2025”等國內外重大戰(zhàn)略的提出，自動化行業(yè)進入了全新的發(fā)展階段。

　　目前，自動化技術正在和人工智能等相結合，體現(xiàn)著鮮明的時代特征。同時，國家自然科學基金委多年來對中國自動化學科的支持，也極大地推動著我國自動化研究的快速發(fā)展。

　　1946年，美國福特公司的機械工程師D.S.哈德最先提出“自動化”一詞，并用來描述發(fā)動機汽缸的自動傳送和加工的過程。

　　20世紀50年代末起至今是綜合自動化時期，這一時期空間技術迅速發(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)展為綜合自動化奠定了理論基礎。

　　近年來，伴隨著德國工業(yè)制造4.0、“中國制造2025”等國內外重大戰(zhàn)略的提出，自動化行業(yè)進入了全新的發(fā)展階段。目前，自動化技術正在和人工智能等相結合，體現(xiàn)著鮮明的時代特征。同時，國家自然科學基金委（下稱基金委）多年來對中國自動化學科的支持，也極大地推動著我國自動化研究的快速發(fā)展。

　　自動化和智能化推動新產(chǎn)業(yè)革命

　　自動化技術廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、商業(yè)、醫(yī)療、服務和家庭等方面。采用自動化技術不僅可以把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣的工作環(huán)境中解放出來，而且能擴展人的器官功能，增強人類認識世界和改造世界的能力。因此，自動化是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學技術現(xiàn)代化的重要條件和顯著標志。故此，早在1961年，我國就正式成立了中國自動化學會，此后，兩年一屆的中國自動化大會也成為自動化領域的一大盛會。

　　“2017中國自動化大會，共有2000多名海內外專家學者參會，接收投稿論文2200多篇，參會人數(shù)與論文數(shù)均創(chuàng)新高。”中國自動化學會理事長、中國工程院院士鄭南寧認為，這充分體現(xiàn)了我國自動化領域的活躍與發(fā)展。

　　山東大學校長樊麗明表示，自動化領域博大精深，在人類經(jīng)濟社會發(fā)展中作用重大。自從上世紀美國科學家創(chuàng)立“控制論”以來，控制及自動化學科的影響力就跨越了學科疆界，成為人類文明進步和現(xiàn)代化的重要條件和顯著標志，“特別是近年來，隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷進步，人工智能的水平得到飛速發(fā)展，新一代信息技術與制造業(yè)深度融合，正在引發(fā)一場深刻的產(chǎn)業(yè)變革，自動化和智能化正是這一產(chǎn)業(yè)革命的最強助推力。”

　　自動化技術的重要性，也可從國家自然科學基金委近年來的資助力度中窺見一二。

　　基金委信息科學部常務副主任秦玉文對記者表示，自動化是人類文明進步和現(xiàn)代化的重要標志。基于國家戰(zhàn)略需求，基金委信息科學部科學合理地制定了助力自動化學科發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃，近五年來，資助自動化學科的項目達4000多項，經(jīng)費超過30億元。相近學科也有8000多個項目獲得資助，經(jīng)費達60多億元。未來，還將繼續(xù)圍繞自動化的學科特點進行布局，繼續(xù)在經(jīng)費方面進行支持。

　　智能自主系統(tǒng)成為重要發(fā)展方向

　　鄭南寧認為，伴隨著經(jīng)濟全球化的深入發(fā)展和“中國制造2025”的推進，自動化技術如今已經(jīng)進入萬物互聯(lián)、高度智能的新格局，人工智能的突飛猛進、大數(shù)據(jù)的爆炸法增長，推動了智能自動化技術的發(fā)展，掀起了新一輪科技革命和工業(yè)創(chuàng)新的浪潮。

　　眾多專家也認為，智能化和自動化的深度結合，已經(jīng)成為一個熱點問題。中國科學院院士包為民就表示，在當前信息化時代背景下，智能自主系統(tǒng)及應用成為國家未來發(fā)展的重要方向，是我國社會發(fā)展中的重大科學技術問題，國家正在啟動人工智能重大計劃，將迎來智能技術發(fā)展的春天。

　　他還以航天器發(fā)展舉例介紹，先進控制儀表是未來各類飛行器自主飛行的基礎，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的融合發(fā)展，可能會實現(xiàn)業(yè)態(tài)創(chuàng)新和顛覆性演進。因此，智能自主控制技術將為未來航天活動、武器裝備、重大儀器、智能交通、智慧城市等提供技術支撐，是控制學科發(fā)展的一個重要方向。

　　智能制造需重視ICPS研究

　　毫無疑問，人工智能技術、移動互聯(lián)技術、物聯(lián)網(wǎng)技術使得自動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世紀是智能制造獲得重大發(fā)展和廣泛應用的時代，智能制造將引發(fā)制造業(yè)革命，并將重新構筑全球制造業(yè)的競爭格局。

　　中國工程院院士孫優(yōu)賢指出，當前我國工業(yè)生產(chǎn)任務十分繁重，每年因污染帶來的經(jīng)濟損失達到GDP的6%，我國單位GDP能耗達世界均值2.5?，勞動生產(chǎn)率僅為美、日、德等發(fā)達國家的八分之一。大量的事實告訴我們，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，它們的理論和技術支撐就是信息物理融合系統(tǒng)（CPS）。當今，CPS在工業(yè)領域的創(chuàng)新應用形成了工業(yè)信息物理融合系統(tǒng)ICPS，它是智能制造的基礎理論和關鍵支撐。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、控制與優(yōu)化、安全與可靠、物流與商務、設計與制造等各個層面體現(xiàn)出強大的威力。

　　孫優(yōu)賢認為，工業(yè)控制系統(tǒng)經(jīng)歷了自動化儀表控制系統(tǒng)（電子化）、計算機集中控制系統(tǒng)（數(shù)字化）、計算機分布式控制系統(tǒng)（數(shù)字化+網(wǎng)絡化）三個階段，在長達20多年的時間里無實質性進展，發(fā)展方向相當模糊，面臨著戰(zhàn)略轉移的重大抉擇。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)，以精準感知、分散智能、資助協(xié)同、全局優(yōu)化、主動防御為特征的智能控制系統(tǒng)（數(shù)字化+網(wǎng)絡化+智能化）應運而生，這就是工業(yè)控制系統(tǒng)的高級形態(tài)。

　　“為推動我國信息化和工業(yè)化深度融合的新契機，塑造產(chǎn)業(yè)轉型升級的新動力，搶占未來先進工業(yè)生產(chǎn)技術制高點，ICPS的基礎理論研究和關鍵技術攻關已刻不容緩。”孫優(yōu)賢最后表示。