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机器人学—— 自动化的辉煌篇章 代 序 宋健 现代自动控制技术的进步，为科学研究和探测工作开辟了新的可能性，开 拓了靠人力所不能胜任的新科学事业。９０年代实现了６０００米到１０００ ０米深海探测。实现了对太阳系的金星、火星、木星及一些卫星和彗星的探测。 哈勃空间望远镜的轨道运行给天文学家研究宇宙提供了前所未有的工具和机 会。１９９７年美国科学家们研制的探路者号（Pathfinder ）小车胜利地完成了 火星表面的实地探测，是本世纪自动化技术最高成就之一。 机器人学的进步和应用是本世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高 意义上的自动化。仅仅花了２０年，机器人从爬行学会了两腿走路，成为直立 机器人，而人类从爬行到直立花了上百万年。机器人已能用手使用工具，能看、 听、用多种语言说话。它安心可靠地干最脏最累的活。据估计,现在全世界已有 近１００万个机器人在生产线上工作。有近万家工厂在生产机器人，销售额每 年增长２０％以上。机器上们正雄心勃勃，准备在２１世纪进入服务业，当出 租车司机，到医院里去当护士，到家庭去照顾老人，到银行里去当出纳。 如果微电子学再进一步，就可以把IBM/6000SP挤进它的脑袋里，运行Deep Blue软件，像1997年5月击败世界冠军Gary Kasparov 那样，使世界象棋大师们 望而生畏。Lsaac Asimov 曾设想，“机器人有数学天才，能心算三重积分，做 张量分析题目如同吃点心一样” ，已不难做到。 60年代出现过的恐惧和反对自动化和机器人的社会心态已被证明是没有 根据的。今天，一些应用机器人最多的国家失业率并没有明显升高，即使有， 也没有人指责控制科学家和工程师，那是金融家和政治家的过错。相反，智能 技术的广泛进入社会，有利于提高人民生活质量，提高劳动生产率，提高全社 会的文化素质，创造更多的就业机会。 站在进入21世纪的门槛，回顾人类文明进步的近代史，如果说19世纪实现 了社会体力劳动机械化，延伸了人的体力，那么20世纪的主要特征是实现了 这是国际自动控制联合会第十四届世界大会主席、全国政协副主席、中国工程院长宋 健院士在大会开幕式上所作学术报告的摘录（１９９９年７月５日，北京）。 1 劳动生产自动化，极大地提高了社会劳动生产率，创造了比过去任何时期都多 得多的社会财富，彻底改变了人类的生产和生活方式，提高了人们的生活质量， 延长了人类的平均寿命。这完全是现代科学技术的功劳。我们可以感到骄傲的 是，控制论科学家和工程师们为此做出了重要贡献。预计21世纪，自动化技术 仍将是高技术前沿，继续是推进新技术革命的核心力量。制造业和服务业仍然 是它取得辉煌成就的主要领域。 在生命科学和人工智能的推动下，控制理论和自动化领域出现了提高控制 系统智能的强大趋势。1992年成立了一个新学术团体，智能自动化国际联合会 （IFIA, International Federation on Intelligent Automation ），标志着智能控制研究 已进入了科学前沿。对这门新学科今后的发展方向和道路已经取得了一些共识。 可以列举以下诸点： 第一，研究和模仿人类智能是智能控制的最高目标。所以，人们把能自动 识别和记忆信号 （图像、语言、文字）、会学习、能推理、有自动决策能力的自 动控制系统称之为智能控制系统。 第二，智能控制必须靠多学科联合才能取得新的突破。生命科学和脑科学 关于人体和脑功能机制的更深入的知识是不可缺少的。揭开生物界的进化机制， 生命系统中自组织能力，免疫能力和遗传能力的精确结构对建造智能控制系统 极为重要。这主要是生物化学家和遗传学家的任务，但控制论科学家和工程师 们能够为此做出贡献。 第三，智能的提高，不能全靠子系统的堆积。要做到“整体大于组分之和” ， 只靠非线性效应是不够的。智能越高系统将越复杂。复杂巨系统的行为和结构 必定是分层次的。子系统和整体的利益和谐统一是有机体得以生存发展的基本 原则。每一个层次都有自已的新特征和状态描述。要建立每个层次能上下相容 的结构和与周边友好的界面。统计力学中从分子热运动到气体宏观状态参数抽 取是层次划分的范例，这就是物理学家们称之为