自动化下一步：与智能化深度融合

近年来，伴随着德国工业制造4.0、“中国制造2025”等国内外重大战略的提出，自动化行业进入了全新的发展阶段。

目前，自动化技术正在和人工智能等相结合，体现着鲜明的时代特征。同时，国家自然科学基金委多年来对中国自动化学科的支持，也极大地推动着我国自动化研究的快速发展。

■本报记者 彭科峰

1946年，美国福特公司的机械工程师D.S.哈德最先提出“自动化”一词，并用来描述发动机汽缸的自动传送和加工的过程。

20世纪50年代末起至今是综合自动化时期，这一时期空间技术迅速发展，迫切需要解决多变量系统的最优控制问题，于是诞生了现代控制理论。现代控制理论的形成和发展为综合自动化奠定了理论基础。

近年来，伴随着德国工业制造4.0、“中国制造2025”等国内外重大战略的提出，自动化行业进入了全新的发展阶段。目前，自动化技术正在和人工智能等相结合，体现着鲜明的时代特征。同时，国家自然科学基金委（下称基金委）多年来对中国自动化学科的支持，也极大地推动着我国自动化研究的快速发展。

自动化和智能化推动新产业革命

自动化技术广泛用于工业、农业、军事、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此，自动化是工业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。故此，早在1961年，我国就正式成立了中国自动化学会，此后，两年一届的中国自动化大会也成为自动化领域的一大盛会。

“2017中国自动化大会，共有2000多名海内外专家学者参会，接收投稿论文2200多篇，参会人数与论文数均创新高。”中国自动化学会理事长、中国工程院院士郑南宁认为，这充分体现了我国自动化领域的活跃与发展。

山东大学校长樊丽明表示，自动化领域博大精深，在人类经济社会发展中作用重大。自从上世纪美国科学家创立“控制论”以来，控制及自动化学科的影响力就跨越了学科疆界，成为人类文明进步和现代化的重要条件和显著标志，“特别是近年来，随着现代工业的不断进步，人工智能的水平得到飞速发展，新一代信息技术与制造业深度融合，正在引发一场深刻的产业变革，自动化和智能化正是这一产业革命的最强助推力。”

自动化技术的重要性，也可从国家自然科学基金委近年来的资助力度中窥见一二。

基金委 部常务副主任秦玉文对记者表示，自动化是人类文明进步和现代化的重要标志。基于国家战略需求，基金委 部科学合理地制定了助力自动化学科发展的战略规划，近五年来，资助自动化学科的项目达4000多项，经费超过30亿元。相近学科也有8000多个项目获得资助，经费达60多亿元。未来，还将继续围绕自动化的学科特点进行布局，继续在经费方面进行支持。

智能自主系统成为重要发展方向

郑南宁认为，伴随着经济全球化的深入发展和“中国制造2025”的推进，自动化技术如今已经进入万物互联、高度智能的新格局，人工智能的突飞猛进、大数据的爆炸法增长，推动了智能自动化技术的发展，掀起了新一轮科技革命和工业创新的浪潮。

众多专家也认为，智能化和自动化的深度结合，已经成为一个热点问题。中国科学院院士包为民就表示，在当前信息化时代背景下，智能自主系统及应用成为国家未来发展的重要方向，是我国社会发展中的重大科学技术问题，国家正在启动人工智能重大计划，将迎来智能技术发展的春天。

他还以航天器发展举例介绍，先进控制仪表是未来各类飞行器自主飞行的基础，智能仪表是未来惯性仪表的重要发展方向，推行航天控制与智能仪表技术的融合发展，可能会实现业态创新和颠覆性演进。因此，智能自主控制技术将为未来航天活动、武器装备、重大仪器、智能交通、智慧城市等提供技术支撑，是控制学科发展的一个重要方向。

智能制造需重视ICPS研究

毫无疑问，人工智能技术、移动互联技术、物联网技术使得自动化与之融合后为传统的制造业、流程工业等赋予了新的活力。可以想象的是，21世纪是智能制造获得重大发展和广泛应用的时代，智能制造将引发制造业革命，并将重新构筑全球制造业的竞争格局。

中国工程院院士孙优贤指出，当前我国工业生产任务十分繁重，每年因污染带来的经济损失达到GDP的6%，我国单位GDP能耗达世界均值2.5倍，劳动生产率仅为美、日、德等发达国家的八分之一。大量的事实告诉我们，我国工业生产必须找到新的发展道路。工业互联网、工业4.0和“两化”深度融合是解决工业生产困境的主要途径，它们的理论和技术支撑就是信息物理融合系统（CPS）。当今，CPS在工业领域的创新应用形成了工业信息物理融合系统ICPS，它是智能制造的基础理论和关键支撑。ICPS通过信息物理系统的渗透、融合，在传感与执行、数据与网络、控制与优化、安全与可靠、物流与商务、设计与制造等各个层面体现出强大的威力。

孙优贤认为，工业控制系统经历了自动化仪表控制系统（电子化）、计算机集中控制系统（数字化）、计算机分布式控制系统（数字化+网络化）三个阶段，在长达20多年的时间里无实质性进展，发展方向相当模糊，面临着战略转移的重大抉择。如今，随着工业4.0、“中国制造2025”、CPS、中国人工智能2.0等规划和理念的涌现，以精准感知、分散智能、资助协同、全局优化、主动防御为特征的智能控制系统（数字化+网络化+智能化）应运而生，这就是工业控制系统的高级形态。

“为推动我国信息化和工业化深度融合的新契机，塑造产业转型升级的新动力，抢占未来先进工业生产技术制高点，ICPS的基础理论研究和关键技术攻关已刻不容缓。”孙优贤最后表示。