自動化科學與技術發展方向淺談

摘 要：文章首先分析了自動化科學技術的主要特征，隨后文章介紹了自動化科學技術的未來發展方向，包括在各個運行系統功能發展需求以及自動化科學技術的主要研究方向等，希望能給相關人士提供一些參考。

關鍵詞：自動化科學;自動化技術;發展方向

引言：隨著我國各個領域的不斷發展，我國的自動化科學技術也取得了較大的進步，主要可以體現在社會經濟、機器人領域、智能系統、模式識別、檢測技術、控制與制導、導航、系統工程以及控制工程等領域。而眾所周知的，自動化在21世紀有著無可限量的使用價值與開發潛力。本文就此分析了自動化科學技術在未來的主要研究發展方向。

一、自動化科學技術的主要特征

自動化科學技術具有下面幾種特征，一是交叉性特征。何為交叉特征，通俗的話講就譬如化學中的配合物，不同的配體可以結合出不同的產物。自動化科學技術相關理論基礎主要是由計算機、物理、數學科學以及研究對象相關領域學科相互交叉形成的，研制出來的自動化系統涉及到人工智能、數學、計算機技術、通信工程、控制科學等各個領域。相關物理學家、經濟學家、數學家和工程控制專家等都作出了巨大的貢獻。其次就是使能性，何為使能性？古人云：三曰進賢，四曰使能。講究的是效率與快速優化系統的能力。自動化科學技術的理論基礎就是動態系統的優化、控制與建模的方法。自動化科學技術中的使能性主要體現在相關動態系統建模方法與理論中的參數和建模可以有效應用于其他學科建立數學動態模型，或是進行動態特性分析等方面的研究。最后自動化科學技術中的最重要的特征與弊端，就是系統性。因其通常都是從系統角度進行分析，固一旦中樞系統失靈，整個工作體系將陷入群龍無首的混亂之中

隨著我國經濟和國家安全逐漸加快發展步伐，人們對于管理、生活和生產等領域也提出了更高的要求，我國新發布的人工智能Atificial Intelligence、大數據、互聯網+等重要發展戰略也需要自動化科學技術的進一步發展[1]尤其是人工智能的誕生，能有效解決自動化對管理人員高專業水平的苛刻要求。為了滿足人們生活與國家發展的需要，一些基礎設施系統，比如通訊系統、醫療系統、生物系統、水資源系統、能源系統、交通系統以及工業系統等也開始朝著智能化和網絡化的方向發展，因此對決策系統、管理系統和控制系統等提出了更高的要求，控制系統等也逐漸朝著智能化的方向發展。

二、自動化科學技術的未來發展方向

1.各個運行系統的功能發展需求

針對生產制造自主控制系統未來的功能需求是能夠自動感知各種生產條件的改變，同時對決策控制回路進行自主設值，讓回路控制模塊能夠對設定值進行準確追蹤，對控制系統運行狀況進行優化控制、可視化監控以及遠程監控等操作。

對于企業生產制造過程中所需的智能決策系統、智能協調優化控制系統等方面的功能愿景是能夠自動感知整個工況的運行變化，將優化綜合生產指標作為主要的發展目標，促進生產過程中所有生產設備的智能化控制，對生產過程中的各種異常狀況進行移動監控和遠程監測，通過自由化控制系統，有效解決各種異常問題，從而保證系統的穩定運行，促進整個生產流程的優化運轉。

智能決策優化的未來功能發展愿景就是能夠對市場中不斷變化的流動信息進行實時感知，對整個制造流程的運行狀態和生產條件等信息進行實時感知，將綠色發展和高效運轉作為主要的發展目標，促進控制指令、生產指令、運行指標、計劃調度、企業目標等元素的一體化決策優化[2]。

針對陸用武器、汽車、航天器等關鍵運輸工具中的自動化控制系統未來功能愿景是能夠對所經過的環境信息進行快速感知，同時準確識別出環境中的各種多元化任務和不確定任務，讓控制對象成為一種智能主體，從而對自身的異常行動進行及時修正，更好地適應不斷變化的環境，保證各項任務的安全完成。

2.自動化科學技術的發展方向

馬克思說過，事物是永恒發展且普遍聯系的，用這句話來描述自動化領域真是在貼切不過。事物的發展就是新事物代替舊事物的過程。新事物是舊事物發展的結果，新事物代替舊事物也是必然的。為了能夠更好滿足未來生產發展的需求，應該將自動化系統轉化成五大系統，分別是虛擬制造系統、智能決策優化系統、全過程協同控制系統、過程自主控制系統等，由這五大系統形成一種兩層結構模式的現代化生產系統。為了能夠滿足運載工具在未來的發展要求，應該將自動化運載系統轉化成三大系統，分別是一體化導航制導控制系統、多元智能體的協調控制系統以及智能控制系統等。將實現上述功能為研究目標進行系統研究，有助于我國智能制造的發展。

自動化技術除了能夠應用在海洋運載、汽車、軌道交通、航天航空等領域外，也逐漸應用于通訊系統、醫療系統、能源系統、交通系統等基礎設施建設當中，通過對上述內容進行技術、決策理論、仿真、建模等方面的優化研究能夠推動自動化科學技術的不斷發展。

信息技術的發展在一定程度上也推動了智能交通、智能電網以及智慧層城市等方面的發展，在生物系統、微納制造等領域也有所應用，為此應該將自動化科學技術作為未來發展方向研究的主要研究內容，具體進行下面幾項研究，一是自動化的人工智能驅動研究，二是新時期智能化與網絡化的控制系統研究，三是人工參與的自動化科學技術在信息物理系統方面的應用，四是各種新興領域中的自動化科學技術，比如生物系統、微納制造以及量子通訊等領域。想要對上述的自動化科學技術未來發展方向研究，還需要解決下面幾項問題，分別是含有復雜綜合性的機理不清的動態系統建模，綜合復雜性較強的控制對象進行高水平性控制，多尺度、多沖突約束、多沖突目標的動態化復雜系統控制與決策優化的一體化研究，在云計算、移動通訊、大數據等背景下的智能化與網絡化的自動系統設計等。

結語：綜上所述，我國未來自動化科學技術的發展能夠對我國的經濟發展貢獻巨大的力量，同時也離不開大量致力自動化系統運行、開發、設計和研究的創新人才，為此應該科學制定自動化人才的培養方案，并重新規劃相關評價機制以及經費補助機制等內容，從而為自動化科學技術的發展培養出源源不斷的人才供應。（而作為江蘇莘莘學子中的一員，我也更應該不斷更新拓展原有知識，爭取為祖國的自動化領域奉獻出最大的力量）

參考文獻

[1]柴天佑.自動化科學與技術發展方向[J/OL].自動化學報：1-8[2018-11-19].

[2]涂序彥.“自動化科學技術”的發展方向與開發策略[J].自動化博覽，2010，27（S1）：34-39.

作者簡介：談政燁（2001.01.01——），性別：男，民族：漢族，籍貫：江蘇宜興，學校：南京師范大學附屬中學江寧分校。