自動化和智能化的理論體系是相通的,都可以追溯到維納的控制論。從自動化到智能化,本質上是管控對象變復雜了。一般來說,是從簡單、封閉、穩定、清晰的小系統,變成復雜、開放、不穩定、模糊的大系統。但是,從自動化走向智能化,需要改掉一些習慣性思維。
自動化專業的同學有個習慣:先建立數學模型(包括所謂“無模型”),在此基礎上建立控制器。在自動化理論的發展過程中,數學模型越來越高級:從單變量到多變量、從線性到非線性、從精確到模糊、從時不變到時變、從確定性系統到隨機系統、從控制狀態變量到控制分布式系統。總之,一切能夠想到的困難,理論上都有人研究。
理論如此“完善”了,是不是可以解決各種系統的實際問題了?往往不是!這么好的理論,為什么不用呢?道理很簡單:
你研究了非線性,但真實系統比你研究的非線性復雜得多!
你研究了時變系統,可現實系統不是按你理論上的假設變化的!
你研究了不確定性,但你對這些不確定性是有要求的!
......
你或許會強調:你的理論和現實系統在“原理”上是一樣的。但航模和大飛機在原理上是一樣的。小學生就能造出會飛的航模,也能造大飛機嗎?復雜度的變化,是量變到質變的。建模的前提,是要把問題說清楚。但現實中的許多問題是說不清楚的:你能說清楚梨子的味道嗎?
從自動化到智能化的一個典型變遷,是從控制一個閥門、一臺機器,到管控一個工廠、企業、城市乃至社會。系統變大、變復雜、變開放之后,安全穩定就成了重中之重。我們強調“人類知識軟件化”、所謂“吳淑珍式的智能”,就是用人能想明白的(簡單)邏輯,去應對穩定性問題。
工程師喜歡簡單方法,的確如此。這不是懂不懂的問題,而是真的不喜歡。因為復雜算法容易導致不穩定。但是,自動化理論中的那些高級算法都沒有用了嗎?也不是:關鍵是要用在合適的地方。
筆者的朋友海華經常會用到各種精巧的模型和算法。其實,他是做光刻機的,他需要非常精準的移動控制。這時,復雜算法是必要性。但他為什么能夠用好這些算法呢?按筆者的理解:首先需要開發一套精密的系統、盡量排除各種干擾和不確定性。高級復雜算法是在這個基礎上應用的。
來源:儀表圈/作者:郭朝暉,工業自動化博士、教授級高工,專注于工業數字化轉型及技術創新研究領域