智能控制：从学习控制到平行控制

20世纪60年代,学习控制开启了人类探究复杂系统控制的新途径,基于人工智能技术的智能控制随之兴起.本文以智能控制为主线,阐述其由学习控制向平行控制发展的历程.本文首先介绍学习控制的基本思想,描述了智能机器的架构设计与运行机理.随着信息科技的进步,基于数据的计算智能方法随之出现.对此,本文进一步简述了基于计算智能的学习控制方法,并以自适应动态规划方法为切入点分析非线性动态系统自学习优化问题的求解过程.最后,针对工程复杂性与社会复杂性互相耦合的复杂系统控制问题,阐述了基于平行控制的学习与优化方法求解思路,分析其在求解复杂系统优化控制问题方面的优势.智能控制思想经历了学习控制、计算智能控制到平行控制的演化过程,可以看出平行控制是实现复杂系统知识自动化的有效方法.     

平行智能与CPSS:三十年发展的回顾与展望

社会物理信息系统(Cyber-physical-social systems, CPSS)在传统物理信息系统(Cyber-physical systems,CPS)的基础上纳入对社会信号及社会关系的考虑,利用网络世界近乎无限的人力、数据和信息资源,突破物理世界有限的资源约束以及时空的限制.然而, CPSS中人类和社会行为的复杂性加剧了实际系统和其模型之间的建模鸿沟,使得系统的形态演变为“默顿系统”.对此,以ACP方法为核心的平行智能(Parallel intelligence, PI)框架通过组合人工系统(Artificial systems, A)、计算实验(Computational experiments, C)、平行执行(Parallel execution, P)三个过程,为跨越这一鸿沟提供了可行的路径.具体而言, ACP将模型从系统解析器转变为数据生成器,使原本难以控制的“默顿系统”可测试、可计算、可验证,为复杂系统中“涌现”和“收敛”的对立统一确立了方法基础.本文从平行控制与智能控制、平行机器人与平行制造、平行管理与智能交通、平行医学与智慧健康、平行生态与平行社会、平行经...     

平行车联网:基于ACP的智能车辆网联管理与控制

本文将平行智能方法引入智能车辆的网联化管理与控制, 提出平行车联网的概念、框架、功能与流程.平行车联网致力于通过人工车联网与物理车联网的虚实互动、协同演化与闭环反馈, 为人-车-路-智能交通信息网一体化的智能交通系统增加计算实验与平行引导的功能, 实现描述、预测与引导相结合的车联网智能, 有效解决异构、移动、融合的交通网络环境下智能车辆的管理与控制问题.     

基于平行Petri网的制造系统调度与控制一体化方法

为了消除制造系统调度层与控制层之间的隔阂,实现对生产事件快速灵活响应,本文提出了一种调度与控制一体化的方法.首先,定义了一种新型Petri网模型,即平行Petri网,从而集成地描述了传感器、执行器、任务和资源信息,构建制造系统的信息物理系统模型;其次,提出了一种从平行Petri网到赋时Petri网的抽象简化方法,大规模压缩优化调度所需搜索的状态空间;再次,定义了策略Petri网以描述最优调度策略.最后,给出了平行Petri网与策略Petri网同步执行算法,使得平行Petri网与物理系统同步执行.     

仿人智能温控仪

介绍一种基于仿人智能控制的单片机智能温控仪.智能积分环节与PD有机结合,使温控仪的性能指标优于EIC控制,更优于PID控制.     

知识可编程智能芯片系统:概念、架构与展望

本文原创性地提出知识可编程智能芯片系统(KPI-CS)及其理论和工程体系.该系统在当前最先进的异构计算和可重构人工智能(AI)芯片技术的基础上,深度融合复杂系统工程理论、知识工程理论与技术、半导体芯片研发技术、人工智能可重构算法技术,提出基于知识的可重构智能芯片和计算系统平台技术.该系统旨在支持AI应用场景适应性、AI系统重构灵活性、AI算法算力合理性的平行智能AI芯片系统平台和对应的知识服务平台.同时,作为应用展望,KPI-CS与相应的应用平台联动,为平行复杂系统管理与控制、智能交通、智能能源、平行区块链、智能医疗等研究领域和工程实践提供新一代的实时、高效、自适应的计算系统支撑.     

平行哲学与智能科学:从莱布尼茨的Monad到区块链之DAO

本文从新的角度回顾科学和哲学的本源,认为需要以新的思想发展人工智能和智能技术及其相应的智慧社会.围绕卡尔·波普尔的三个交织世界的现实观,提出面向描述知识、预测知识和引导知识的平行哲学理念,使关于智能的哲学之研究对象从Being,Becoming到Believing,并讨论结合区块链DAO技术与范畴数学理论的可能实施途径.     

软件定义的系统与知识自动化:从牛顿到默顿的平行升华

知识自动化是智能化、人机化、自动化等的有机融合.从Cyberspace、社会信号和默顿系统等的兴起这一时代特征为出发点, 讨论知识自动化的意义与相关发展问题, 从智能算法到知识机器人讨论其技术基础及趋势, 从软件定义的系统和流程探讨其与系统工程的内在关联, 从平行系统的角度阐述其在复杂控制和管理过程中的重要作用.     

航天控制的发展方向－－航天器智能自主控制

本文从航天任务、航天技术的发展过程分析了航天控制的发展方向,论述了发展航天器智能自主控制的必要性,航天器智能自主控制系统框架结构和需解决的问题,提出了智能控制理论中智能特征模型、智能控制器设计原则和智能控制目标可达性等几个关键性科学技术问题。论文最后介绍了智能自主控制在航天控制中的应用成果及有关理论与实践的关系问题。     

平行控制: 数据驱动的计算控制方法

本文简述平行控制的理念、概念及基本方法与应用, 主要强调虚实互动的平行扩展方式与同时计算的并行划分方式的不同之处. 平行控制方法是ACP理论在控制领域中的具体应用, 其核心是利用人工系统进行建模和表示、通过计算实验进行分析和评估、最后借助平行执行实现对复杂系统的控制和管理. 这一控制方法是反馈控制, 特别是自适应控制方法向复杂系统问题扩展的自然结果, 是一种迈向数据驱动控制和计算控制的必然且有效途径.     

平行手术:基于ACP的智能手术计算方法*

由人工社会(Artificial Societies)、计算实验(Computational Experiments)、平行执行(Parallel Execution)构成的ACP理论在平行智能和复杂系统建模与调控中发挥重要作用.文中将ACP理论引入到医疗手术领域中,提出平行手术的基本框架及相关流程.在平行手术中,采用人工场景模拟医生和患者情况,表征真实复杂的手术场景.在此基础上,采用计算试验的方法试验和评估手术方案,选择最佳方案.最后通过虚实互动的平行执行功能在线优化手术方案,实时地对手术进行智能预测与导引.整个框架结合规则提取、计算机图形学、虚拟现实/增强现实、机器学习、知识自动化等技术,力图有效提高手术的效率和准确性.     

平行区块链:概念、方法与内涵解析

本文提出了平行区块链的概念框架、基础理论和研究方法体系,并探讨了平行区块链的内涵.平行区块链技术是平行智能理论方法与区块链技术的有机结合,致力于通过实际区块链系统与人工区块链系统的平行互动与协同演化,为目前的区块链技术增加计算实验与平行决策功能,实现描述、预测、引导相结合的区块链系统管理与决策.平行区块链这一新型研究范式可望为下一步区块链研究和未来产业应用提供有益的启发与借鉴.     

故障检测与诊断领域的智能控制

文章主要对智能控制的发展与分类、智能控制概念和理论进行述评和归纳,并重点探讨智能控制在故障检测与诊断领域的应用以及智能故障诊断方法.     

基于粗糙集的仿人智能控制器的设计

将粗糙集理论的基本思想引入到仿人智能控制中,提出一种新型的仿人智能控制器的设计方法。利用粗糙集算法,从人的控制行为数据中提取控制规则,由此控制规则构造出仿人智能控制器,从而实现基于粗糙集的智能控制。     

平行系统和数字孪生的一种数据驱动形式表示及计算框架

旨在为平行系统及ACP方法建立一种数据驱动的数学形式和计算框架, 该形式与框架也适用于数字孪生系统.首先, 基于动态系统状态方程方法论, 给出了平行系统的虚实双系统表示方法, 基于此表示方法为平行系统问题提供了一种数学表示.围绕该表示, 讨论了虚实系统互动、平行系统与数字孪生系统异同等问题.然后, 为ACP方法提供了一种计算框架, 详细解释了人工系统(Artificial systems, A)、计算实验(Computational experiments, C)、平行执行(Parallel execution, P)的数学计算求解过程, 并讨论了“学习与训练”、“实验与评估”、“管理与控制”、灵捷–聚焦–收敛(AFC)、小数据-大数据-小智能等概念的相关数学表示, 并讨论了智能科学与平行系统数学架构的关系以及平行智能的内涵.最后, 以大学校园园区能源管理系统为案例, 为平行系统数学架构和方法提供一个直观的算例.     

平行测量:复杂测量系统的一个新型理论框架及案例研究

分析了复杂测量系统的溯源研究现状,指出现有的研究已不能满足复杂测量系统的动态化溯源需求,提出了建立人工测量系统的必要性.基于ACP（Artificial societies,computational experiments,and parallel execution）方法建立了平行测量系统的理论框架,通过构建与物理测量系统行为和特性等价的人工测量系统,借助人工测量系统的计算实验,确定测量优化控制策略,引导物理测量系统的运行,并进行评估,实现物理测量系统和人工测量系统的平行执行和平行控制,将物理测量系统溯源至人工测量系统的理论模型上,解决复杂测量系统的溯源问题.并以齿轮在位测量系统为例,对平行齿轮测量系统进行了设计和平行控制研究.     

平行矿山: 从数字孪生到矿山智能

针对新时代下我国矿区智能化发展诉求与矿山无人化进程中遇到的复现难、协同难的技术问题, 本文融合智慧矿山理念、ACP (Artificial societies + computational experiments + parallel execution)平行智能理论和新一代智能技术, 设计并实现了智慧矿山操作系统 (Intelligent mine operation system, IMOS), 为平行矿山智能管理与控制一体化提出了解决方案. 本文首先分析露天煤矿产业发展趋势; 国内外露天矿山智能化发展情况; 面向露天矿山无人化与智能化需求, 深度融合数字四胞胎理论, 设计了虚实融合的IMOS架构; 详细阐述了IMOS子系统架构与功能, 包括: 单车作业系统、多车协同系统、车路协同系统、无人驾驶智能系统、调度管理系统、平行系统、监管系统、远程接管系统和通信系统; 并探讨了IMOS关键技术, 即平行矿山仿真建模技术、无人驾驶技术、矿区通信技术和协同作业技术. 该操作系统是国内首套露天矿山无人化与智能化的一体化解决方案, 并能够迁移到不同矿区不同作业场景, 推动矿区智能化无人化发展, 减少人工干预从而降低安全风险, 大幅度降低人工成本, 提高生产作业效率, 并可结合社会发展要素为实现绿色可持续发展矿区提供支撑.     

面向21世纪的自动化展望——参加第12届IFAC世界大会总结报告

本文叙述了IFAC'93世界大会的盛况，简要地介绍了本次大会所反映的当今控制与自动化学科的内涵，焦点及应用实况。作者预防控制与自动化将向着智能控制与智能自动化方向发展，所以智能控制必将成为21世纪的控制技术。     

计算机网络中的控制问题与网络安全

讨论了计算机网络中的控制问题与网络安全。在回顾已有的研究思路的基础上,从混合动态系统和模糊神经控制这两个平行的角度提出了网络中控制问题研究的新思路。首先,综述了网络中控制问题的概念、特点以及应用前景;然后,在分析离散事件动态系统理论特点的基础上,从混合动态系统角度对路由器模型和数据链路层协议进行建模;接着,从智能控制的角度讨论了运用神经模糊控制理论开发研究的思路。最后,简要回顾和总结了网络安全和服     

联邦控制: 面向信息安全和权益保护的分布式控制方法

本文提出一种基于联邦智能的分布式控制方法—联邦控制. 作为联邦生态的核心环节, 联邦控制从联邦智能的需求响应出发, 以联邦数据的信息安全和权益保护为目标, 以区块链、平行系统为技术支撑, 为大型复杂系统提供高效、安全、可靠的控制与管理.