加快打造原始创新策源地,加快突破关键核心技术,努力抢占科技制高点,为把我国建设成为世界科技强国作出新的更大的贡献。

——习近平总书记在致中国科学院建院70周年贺信中作出的“两加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,率先实现科学技术跨越发展,率先建成国家创新人才高地,率先建成国家高水平科技智库,率先建设国际一流科研机构。

——中国科学院办院方针

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中科院系统控制重点实验室:

【中国科学报】中国控制理论的传播和践行者

2014-12-01 中国科学报 沈春蕾
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  她曾将现代控制理论应用于国家现代化建设,为“两弹一星”作出自己的贡献;她曾是我国控制理论的传播者,并为其生根、发芽,直至遍地开花而辛勤耕耘。 

  她就是中国科学院系统控制重点实验室(以下简称控制室)。50多年的风风雨雨没有阻挠控制室前进的步伐,而今在新生代的带领下,控制室仍坚持为国家急需的科研项目倾力奉献。

  细数成长历程

  1960年前后,前苏联撤走帮助我国研制导弹的专家,于是我国必须下决心独立自主研发自己的国防尖端武器,包括原子弹、导弹、核潜艇以及人造卫星等。

  与此同时,随着庞德里雅金极大值原理、贝尔曼动态规划方法、卡尔曼滤波以及能控性和能观测性概念等一系列奠基性工作的出现,现代控制理论开始建立,以适应导弹和人造卫星等尖端控制技术的高度复杂性和高精度需求。

  正是在这样的背景下,钱学森和关肇直等国内一批优秀的科学家,以他们敏锐的洞察力,意识到现代控制理论在我国工业和国防现代化中的重要作用。

  1962年,关肇直先生带领七名走上工作岗位不久的年轻人,成立了控制理论室。中科院院士陈翰馥就是当年的一员。他回忆道:“当时虽有课题,但没有也不用课题经费,每月到所里领一点格子纸、蘸水笔尖及浆糊就行了。”

  改革开放后,控制室迅速地向国际社会敞开了大门,将研究工作瞄向了国际前沿。控制室的一批年轻科研人员崭露头角,迅速成长,取得了许多高水平的学术成果。

  与此同时,没有经费已经很难开展科研工作。为推动实验室更大发展,1994年底,经中科院批准成立了系统控制开放研究实验室,陈翰馥任实验室首任主任。系统控制开放研究实验室于2001年更名为现在的控制室。

  解决燃眉之急

  控制室在成立之初的目的很明确,就是要发展现代控制理论,并为研制我国的国防尖端武器以及人造卫星等高技术服务。

  在实验室两位主任——关肇直和宋健带领下,全室人员一边学习导弹基本原理,一边学习当时新兴起的现代控制理论,并与设计制造导弹和卫星等实际部门的科研人员一起承担了许多重大项目。

  据陈翰馥介绍,当时研究室大部分科研人员参加到多种型号导弹和人造卫星及反卫星等科研项目中,如东方红一号人造卫星的轨道测量和轨道选择,红卫兵一号的测轨、惯性导航、中末制导等的研制和计算机仿真,反击一号的测轨、制导、弹性振动问题的研究和计算机仿真,以及红旗二号振动问题的实物试验,核潜艇惯性导航系统综合校正的研究等等。

  如今,为国家急需的科研项目倾力奉献,依然是控制室科研人员坚守的信念。面向国际发展前沿,面向国家战略需求,控制室在系统控制领域作出原创性、突破性和关键性的重大理论成果与应用成果,造就了具有国际重要影响的学术带头人和一批杰出人才。

  近年来,原控制室主任郭雷提出了定量研究“反馈机制对付不确定性的最大能力与局限”这一基本科学问题的理论框架。他先后与谢亮亮等合作者对几类基本的不确定性控制系统(包括参数化、非参数化、马氏跳变、采样系统等),发现并证明了反馈机制最大能力的“临界值”或 “不可能性定理”。

  这一系列成果具有很高的原创性,对定量理解人类和机器中普遍存在的反馈行为的最大能力,以及智能反馈设计中的根本局限具有重要科学和实际意义。

  紧跟国际前沿

  在控制室成立之初,室领导就认为基础理论研究工作无所谓国内先进水平,必须开展国际学术交流,做出国际水平的工作。在改革开放时代潮流的推动下,控制室率先冲破国界,迈出破冰之旅,成为控制科学领域开展国际交流的先行者。

  当年,加拿大多伦多大学W. M. Wonham教授刚出版了《线性多变量控制》一书,被认为是当时最有影响的控制论专著。控制室邀请他来华作了系列讲座,国内许多高校老师前来旁听,讲座对现代控制理论在国内的传播起了一定的促进作用。

  除了请进来,控制室的科研人员也积极地走出国门,参与各种国际学术交流活动。1978 年,陈翰馥参加了在赫尔辛基举行的第七届IFAC(国际自动控制联合会)世界大会,并作了专题报告。这是中国自1964年以后第一次派代表团出席IFAC世界大会,也是这届大会唯一一篇来自中国大陆的报告。

  今天,控制室不仅积极主动地与国际控制界开展全方位、多种形式的学术交流,而且以多种方式参与组织国际学术交流及国际学术组织的活动,千方百计地为中国控制界与国际同行的交流创造条件,提供服务,成为中国与国际系统控制领域学术交流的一个前沿阵地。

  几十年来,随着中国系统控制研究在国际上的崛起,中国学者在国际控制界的学术交流中也发挥着日益重要的作用,而控制室则成为中国系统控制界与国际相关学术组织及海外学者们沟通、联络、交流的一个桥梁。

  (原载于《中国科学报》 2014-12-01 第8版 平台)

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