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控制科学是一流学科吗?

已有 4096 次阅读 2018-12-16 18:08 |个人分类:唯恐天下不乱|系统分类:观点评述| 吹牛大王

这个学期为本科生开一门专业选修课:自适应控制。看着诺大的新教学楼、新教室,空空荡荡坐着5-6名本科生,这迫使我再度思考:控制科学是一流学科吗?

你或许认为它是一流学科,但相对于博主,你一定认为它不是一流学科,因为看着博主惨淡经营可怜兮兮的样子,这一流学科被糟蹋的毫无风范。

这样一门课程,来自于一门一流学科的主要研究领域,无论它是否成为一个成熟的领域,它应该是门庭若市呀。

在我眼里控制科学等同于控制理论,为了回答控制科学是否一流学科,我们回到历史。

控制(调节稳定性)理论的第一篇文章是物理学家麦克斯韦的《论调节器》。以下来自武际可老师的博文“调速器的发明与研究

1868年麦克斯韦发表的《论调节器》最早把调速器的运动状态用微分方程来描述,他导出了调节器的微分方程,并在平衡点附近进行线性化处理,指出稳定性取决于特征方程的根是否具有负的实部。麦克斯韦在论文中对三阶微分方程描述的具体系统以及具有五阶微分方程的特殊系统进行了研究,并给出了系统的稳定性条件。

麦克斯韦在四年前,1864年发表了《电磁场的动力学理论》。麦对电磁波的预测主要是基于“位移电流”的假定。而在《论调节器》一文,为了得到微分方程,描述调节器的运动特性,麦克斯韦引入了类似于“铰链摩擦力与飞球速度成正比”这样的阻力与速度正比的假定;注意摩擦力假定,来自后来的俄国维斯聂格拉斯基的描述。

我们不去谈作为物理学家的麦克斯韦,其工作的数学严格性,我们从两份工作的假定来判定:麦克斯韦的电磁学和调节理论,那一个更富有创造性,这显然是电磁学,“位移电流”的假定是无中生有、天马行空的,它为后来的物理学革命,包括量子力学的产生和相对论的提出,奠定了基础;而阻力的假定是显而易见的。假定的抽象性决定了学科的高度、深度和未来。

控制科学这门学科应该是库恩所定义的“常规科学”之范畴了,我觉得它还好,有自己的语言、框架和理论基础。看看那些当前的热门,一流、二流都谈不上,简直是下流大杂烩了,也由此成了科技快餐。

作为一门工程学科,另外一个标准是否被应用。现代控制理论的奠基人之一卡尔曼,有一年访问中国,向中国学者问了一个问题:

卡尔曼在北京的另一场报告讲完后,一位听众提问:“有人说卡尔曼滤波与维纳滤波本质上是一样的。你对这种讲法怎么看?”卡尔曼沉思了片刻,反问道:
“你知道为什么苏联首先发射了载人宇宙飞船,
但却是美国人首先登上月球呢?”他环顾四周见没人回答,就说:“是因为当时苏联人不懂卡尔曼滤波。”---以上来自陈关荣的“卡尔曼和他的故事”,依据上下文判断,这个故事可能出自黄琳。

当我们国家的这一次探月卫星在月球的背面着陆时,俺好奇地问:像美国的阿波罗11,这卡尔曼滤波被你们应用上了吗?国家重大工程项目,俺作为一名底层的无名“老师”,无有可能参与,但作为一名研究者,当面对着看空空荡荡的教室,请直接回答俺。如果是,当吹牛成为一个国家以及个人的形象,这问题的肯定回答对一个人、一个学科、一个只是关心应用的民族,是多么大的鼓励和教训。



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