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自動化的下一步會是什么?
星之球科技 來源:中國科學報2017-10-30 我要評論(0 )
導讀近年來,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
導讀
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,體現著鮮明的時代特征。
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的最優(yōu)控制問題,于是誕生了現代控制理論?,F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業(yè)革命
自動化技術廣泛用于工業(yè)、農業(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)、農業(yè)、國防和科學技術現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,參會人數與論文數均創(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代化的重要條件和顯著標志,“特別是近年來,隨著現代工業(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)一場深刻的產業(yè)變革,自動化和智能化正是這一產業(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,經費超過30億元。相近學科也有8000多個項目獲得資助,經費達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)在經費方面進行支持。
智能自主系統成為重要發(fā)展方向
鄭南寧認為,伴隨著經濟全球化的深入發(fā)展和“中國制造2025”的推進,自動化技術如今已經進入萬物互聯、高度智能的新格局,人工智能的突飛猛進、大數據的爆炸法增長,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、移動互聯技術、物聯網技術使得自動化與之融合后為傳統的制造業(yè)、流程工業(yè)等賦予了新的活力??梢韵胂蟮氖?,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)生產任務十分繁重,每年因污染帶來的經濟損失達到GDP的6%,我國單位GDP能耗達世界均值2.5倍,勞動生產率僅為美、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)生產必須找到新的發(fā)展道路。工業(yè)互聯網、工業(yè)4.0和“兩化”深度融合是解決工業(yè)生產困境的主要途徑,它們的理論和技術支撐就是信息物理融合系統(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通過信息物理系統的滲透、融合,在傳感與執(zhí)行、數據與網絡、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出強大的威力。
孫優(yōu)賢認為,工業(yè)控制系統經歷了自動化儀表控制系統(電子化)、計算機集中控制系統(數字化)、計算機分布式控制系統(數字化+網絡化)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,以精準感知、分散智能、資助協同、全局優(yōu)化、主動防御為特征的智能控制系統(數字化+網絡化+智能化)應運而生,這就是工業(yè)控制系統的高級形態(tài)。
“為推動我國信息化和工業(yè)化深度融合的新契機,塑造產業(yè)轉型升級的新動力,搶占未來先進工業(yè)生產技術制高點,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。
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