自動化科學與技術發展方向

于奇

摘 要：現今中國絕大部分的高校都設有自動化類型的專業，并且中國自動化科學與技術也在快速的發展，本文借鑒自動化科學與技術發展的歷史過程，根據我國現有技術對自動化應用領域的需求，對未來自動化技術發展方向進行了分析。

關鍵詞：自動化科學與技術；應用領域；發展方向

引言

在如今的日常生活中，自動化技術以及成為了必不可少的核心技術，自動化技術應用廣泛，尤其是在制造業當中，無論是離散工業制造過程又或者是石油等重要的原材料工業都離不開自動化技術。也正是自動化技術，產品的質量、生產效率都可以得到提高。如今各大制造業企業都在自動化科學與技術方面進行研究，提高自動化技術水平成為每一個制造業企業需要做的。同時自動化技術也在一些運載工具的控制、導航以及機器人的運動軌跡等多方面起到不可取代的作用。

1 自動化科學與技術的定義與特征

自動化意義甚廣，界定并沒有統一的明確，而且自動化的定義也會根據科技的發展而改變，不過自動化始終不變的是它的核心目標。自動化核心目標在與幫助人類更高效的完成生產、生活以及管理等，減輕人類的勞動力負擔，提高生產力。因為我國大多數的高校都設有自動化科學與技術專業，并且國家也很看重這類學科的發展，設立有關部分負責自動化科學與技術的發展，所以對于給自動化進行定義也是必不可少的。

自動化的廣義定義是指在日常的生活以及生產中用一定的技術手段，讓人類的完成任務時所付諸的勞動力更少，同時提高工作效率。因此可見只要涉及人類活動，自動化就必不可少，人們不會停止對自動化的追求。現今的自動化科學與技術的研究對象主要有兩個方面，首先是固定的工業裝備，另一個方面是以運載器為主的物體。自動化的目的是減少人類的體力腦力勞動，增強人類改造世界的能力。同時自動化科學與技術總共4個明顯的特征：

1）交叉性

自動化科學與技術是一門交叉性極強的學科，像數學、物理等多門學科幫助自動化科學與技術建立其理論基礎，自動化科學與技術所研究的系統涉及到控制科學與工程、信息與通信工程等學科的知識。總的來說自動化科學與技術是集合多項學科知識的一項學科。

2）使能性

動態系統的建模、控制與優化的理論方法是自動化科學與技術的核心理論基礎。核心基礎理論具有動態仿真與控制、優化決策等功能的設計方法實現了自動化技術。自動化科學與技術的使能性包括許多方面，其中控制理論跟方法提供了反饋、前饋、控制器設計方法等可以有利于機械、電氣等學科領域的控制系統的設計與分析。

3）系統性

自動化科學與技術重要特征之一是系統性，動態建模、控制、優化決策這些都是自動化科學與技術從“系統”方面來進行分析的，尤其是反饋控制系統，反饋機制可以很好的改善對象的動態特性。現如今很多大型復雜的物理系統都與分布式計算單元相結合，應用于檢測、控制、管理以及優化決策。智慧城市、智慧交通這類有人參與的信息物理系統正是自動化技術才能更好實現節能減排，改善人們的生活。

4）廣泛性

我們從前面所說的自動化科學與技術的三個特性方面能看的出來，自動化還具有廣泛性，這種特性準確的來說可以說是研究對象的性質，自動化它的研究對象可以工業制造中的一些大型機械這種固定的物體，也可以是運載工具這種移動的物體，也可以是像企業管理系統、交通系統這類人參與的系統。不僅是研究對象，自動化在應用領域方面也極具廣泛性。工業、農業、軍事、交通、醫療、商業等各個領域都有涉及自動化科學與技術研發出的自動化系統。

2 自動化科學與技術的發展歷程

很久以前自動化科學與技術的雛形就以及產生，在過去大自然就存在反饋機制，而人類將反饋機制應用到風車上，人類用反饋機制發明了離心調速器，讓風車保持恒定速度運行。在19世紀初期，Sperry發明了陀螺儀，這就是典型的PID控制器，也成為了自動化科學與技術的開端。在之后各種各樣的控制器被人們發明，在上個世界60年代，計算機問世，自此自動化科學與技術就真正的走入每家每戶。

3 自動化科學與技術面臨的挑戰與發展方向

我們可以從自動化科學與技術的發展歷史當中能發現以下幾個啟示：1）人類發展過程的需求推動了自動化科學的發展2）自動化科學與技術的發展跟控制科學與工程學科息息相關3）人類的需求以及實現技術推動了之后的控制系統的發展4）控制系統的設計需求推動了控制理論的發展5）工業的固定物體以及飛行器等移動的運動體的控制系統推動了之后控制理論的發展。

我國自改革開放之后，自動化科學與技術的發展迅速，現已經有巨大成就，這些成就體現在控制理論以及智能系統中，在基礎方面我國的自動化科學與技術已經是先進水平。不過我國的自動化科學與技術缺少領跑的實際研究成果。另一方面我國一直在快速的發展，在各個方面的需求也在提高。互聯網、云計算等領域都需要繼續發展。為了適應之后國家的需求，人們在自動化科學與技術會有新的要求。控制系統正在向智能自主化進行發展。

在生產過程中，智能自主的控制系統的愿景功能是：能夠智能感知一些生產的條件變化，智能的改變回路設定值，使輸出能夠很好的跟著設定值，對設備的運行情況能夠很好的遠程被控。讓生產過程更加的安全可靠。

智能協同控制系統的愿景功能是：能夠很好的感知運行情況，給出一定目標，設備能工綜合生產，自主控制系統可以讓設備最佳運行。預測異常的情況，進行自優化控制。

智能決策的愿景功能是：感知市場信息以及生產條件，讓企業更加高效更加環保，讓企業能夠計劃調度，自主學習自我優化決策。

而運動的物體，例如汽車、飛行器等運載工具的愿景功能是：快速感知周圍環境，能夠識別出環境對于本身任務的影響，使運載工具能夠進行自動調節，修改自我行為去適應環境。最終安全的完成任務。

以上愿景是自動化科學與技術未來的的發展方向，朝著這幾個方向進行研究，完成以上幾個愿景是未來自動化發展的趨勢，而我國如果能夠按著趨勢走，跟緊節奏，那么未來自動化科學與技術依舊可以繼續推動我國的經濟發展，為我國國家安全作出貢獻。

4 結論

本文的核心思想是為了探究未來自動化科學與技術學科的發展。以社會的發展以及國家的安全作為科學技術的導向，提出未來自動化科學與技術的幾個大方向。文中所提到的幾個方向將會成為大勢所趨。也是未來自動化發展過程中必不可少的。

這幾種發展方向在未來都可以對我國安全以及經濟發展都能夠有所幫助，而如果要實現以上目標必定需要許多專業人才，這就需要有關部門重新考慮我國自動化專業人才的培養方式，對現在培養方式中存在的問題進行改正。培養新一代優秀的自動化人才。

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