網絡環境對控制學科教育的影響

宋運忠

摘要：網絡環境給控制學科教育帶來了巨大的影響。從發展機遇上來看，網絡環境不但為控制學科的教育提供了良好的交流平臺，而且也為控制學科教育提供了一個生動的研究對象；從挑戰性上來看，網絡環境刺激了控制學科教育的定位調整和控制學科教育某些新的研究分支對控制學科的內生驅動。

關鍵詞：網絡環境；交流平臺；研究對象；控制學科

互聯網使地球變成一個虛擬的村莊，使世界變得越來越小，全球化的呼聲越來越強烈。控制學科教育作為推動社會前進的有效力量可以充分利用網絡來豐富其內涵，反過來互聯網對控制學科教育的要求也越來越高。對于從事控制學科教育的教師，如何面對互聯網的影響是一個值得探討的問題。

一、網絡給控制學科教育提供了良好的發展機遇

互聯網在下屬方面給控制學科的教育提供了良好的發展空間。

（一）互聯網給控制學科教育提供了良好的交流平臺

眾所周知，在沒有互聯網的時代，各個學科前沿問題的討論往往是由政府部門出面組織或一些學會組織的。受地理位置、文化背景、經濟條件、交通條件等的影響，參與的人員往往非常有限，高層組織高峰論壇所形成的協議、見解和前瞻性的報告難以實時地傳播給關心該方面信息的人們。印刷品如科技期刊、科技專著的發行渠道往往容易受到成本的約束，難以滿足大多數人的需求。目前，控制學科教育人員新的學術思想，控制學專家所形成的遠見卓識很快就可以借助互聯網傳播到世界各地。相關人員的反饋信息也很快被控制學專家獲得，這種及時的交互作用促進了人們對新的學術觀點的接受、評論、思考、交流、碰撞的機會，使原來靜態的知識被激活，一個具有無限生機、動態更新、蓬勃發展的控制學科教育發展場景形成了。諾伯特·維納天才般的預言和超脫時空的暢想又可以被我們感觸，錢學森先生那種融控制學科教育于工程技術、從控制學科教育的全局來洞察控制學科教育的系統思想、源于物而不止于此的學術情懷又可以被新一代的受教育者所遐想。因電子通信的廣泛使用，使得從事控制學科教育的人們之間的通信聯絡更容易了，一個初出茅廬的新人就可能得到一個科學大師的幫助，僅就于此，就有可能改變一個人的一生，甚至改寫一個學科的歷史。

（二）互聯網給控制學科教育提供了一個生動的研究對象

互聯網在結構上是一個復雜連接、動態變化，具有自組織、自相似、涌現特性的拓撲結構，為以后分布、遠程、虛擬、廣域控制的研究提供了實在的研究對象。互聯網在信息傳輸上的流量特性、并發機理、突發特點、阻塞情況，似隨機但又不完全符合已有隨機過程規律的特點，信息部分與整體間具有某種未被清楚認識的全息相似特點為控制學科新的研究方向的孕育提供了良好的機遇。互聯網是社會發展的產物，它必然與社會生活的各個方面有著密切的聯系。對不良信息傳播擴散的遏制一直是人們談論不休的話題，如何從控制的角度來研究這一問題已經受到有關國家的重視。

二、網絡給控制學科教育提出了嚴峻的挑戰

（一）網絡環境下控制學科教育的定位問題

控制學科是門年輕的學科，因它與工農業生產的密切聯系一直充滿活力，網絡環境對諸如生物信息學、地理信息系統、自然災害的防治等都有很大的影響，如生物信息學由于生物科技在國民經濟發展中的顯要地位，受到越來越多不同領域科學家的重視，由此也引發了在生物信息學方面超大規模的海量數據的產生，控制學科中的模式識別技術已經在生物信息學中發揮了積極的作用。如何在控制學科的教育中介紹生物信息學的知識是一個有意義的話題。另外，遺傳算法、免疫計算、神經信息處理、生物特征識別等從生物信息學領域所引發出來的新的信息處理和識別理論又大大豐富了控制學科的研究內容、方法和工具。生態環境的惡化所引發的嚴重后果進一步證明過去那種“頭疼醫頭、腳疼醫腳”的做法是欠妥當的，系統的觀點、總體的觀點、動態的觀點再次證明是有效的、先進的、正確的，在控制學科教育中如何將生態控制問題融進教學內容是一個應當注意的問題。飛機的飛行、機器人技術的創新、智能材料的發展都從仿生學吸取了不少啟發。有鑒于此和控制學科中非常重要的匹配原則，我們就不能忽視從仿生學中提取控制原理。螞蟻優化算法、魚群算法等對優化中基準問題的解決有力地說明了仿生控制的光輝遠景。上述問題都不同程度地受到網絡環境的影響，如生物信息學的網絡計算、各種智能優化算法無不通過網絡對象來證明它們的有效性。虛擬制造、虛擬加工、電子商務、網上設計、網絡工程等制造業隨著網絡規模的擴張變得越來越引人注目，它引發了機械設計的許多新特點，如無紙化、綠色設計、智能設計、并行工程、CIMS、CIPS、ERP等。以人為本的理念使得人們對健康的認識與過去大不相同，人們用于醫療的費用比過去任何時候都高，遠程醫療系統所導致的醫學圖象處理、疾病特征表達對控制學科也有新的要求。人的大腦是人類社會數千年漫長進化的產物，它的功能越來越完善，它的結構越來越復雜，它的機理根據現有科技水平的推測，遠非簡單的機械響應、突發并行，而是具有高度適應性、高度快速性、高度智能性、高度靈活性的有機整體，腦科學是一門極綜合的學科，控制學科也被融進腦科學復雜系統的研究中。

（二）網絡環境對控制學科的深層次需求

量子計算、量子計算機、量子信息處理、量子信息傳輸都是網絡環境下滋生出來的新的科技生長點。處于量子態的微觀物質和介觀物質與宏觀物質的運動特性有極大的不同，如糾纏特性、幾率特點對控制理論的要求越來越高。20世紀40年代發展起來的經典控制理論和20世紀70年代發展起來的以狀態空間法為主題的現代控制理論都不能很好地解釋這一對象。量子控制，一個控制學科的新分枝也因此變得意義重大。一旦量子控制有重大突破，再加上量子技術本身的擴散效應，它所提供的先進手段等會迅猛促進控制學科的發展。在以往的控制學科教育中，所需要的數學基礎由于量子控制的需要也會發生重要的變化，一個量子時代的控制學科領域的工作者不僅需要對傳統的數學知識有深刻的了解和認識，而且還需要對現代數學如規范示性類、微分曲率幾何等有足夠的認識。

互聯網對控制學科教育的影響是多方面的，它給控制學科教育帶來了機遇，也帶來了挑戰。控制學科教育因互聯網的發展變得更加豐富多彩，互聯網給控制學科提出的問題的良好解決，必將推動其本身的發展和其他相關學科的發展。

參考文獻：

[1]錢學森，宋健.工程控制論（修訂版）[M].北京：科學出版社，1980.