【ZiDongHua 之自動化學(xué)院派收錄關(guān)鍵詞： 郭雷 ICIAM 智能系統(tǒng) 控制理論  學(xué)習(xí)與反饋】

 

　　探索基于學(xué)習(xí)與反饋的智能系統(tǒng)理論——郭雷院士在第10屆ICIAM世界大會作邀請報告ICIAM 2023

 

　　探索基于學(xué)習(xí)與反饋的智能系統(tǒng)理論

 

　　——郭雷院士在第10屆ICIAM世界大會作邀請報告圖片

 

　　

 

　　第10屆國際工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)大會（ICIAM 2023）于 2023年8月20日-25日在日本東京舉行。國際工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)大會(ICIAM)是國際工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)領(lǐng)域水平最高、規(guī)模最大、影響最廣的學(xué)術(shù)盛會，每四年召開一次。本屆大會盛況空前, 參會注冊代表達5500余人。本屆大會共有27位著名應(yīng)用數(shù)學(xué)家作邀請報告(Invited Lecture)，這些學(xué)者是由大會專門成立的遴選委員會通過投票選舉產(chǎn)生的, 被邀請者都是學(xué)界公認的領(lǐng)頭科學(xué)家。系統(tǒng)控制重點實驗室的郭雷院士是本屆大會中僅有的兩位作邀請報告的華人學(xué)者之一。

 

　　8月25日上午，郭雷院士作了題為“Learning and Feedback in the Control of Uncertain Dynamical Systems”的邀請報告，分享了與合作者在不確定性動態(tài)系統(tǒng)控制研究領(lǐng)域的重要發(fā)現(xiàn)和研究進展。在報告中，郭雷院士指出，學(xué)習(xí)與反饋是應(yīng)對動態(tài)系統(tǒng)中不確定性的一對互補機制,也是智能系統(tǒng)中的兩個關(guān)鍵機制。學(xué)習(xí)在智能系統(tǒng)設(shè)計與運行中具有基礎(chǔ)性作用，而反饋可以使得系統(tǒng)自身在復(fù)雜開放環(huán)境中有效應(yīng)對各種不確定性的影響。

 

　　報告主要包含三部分內(nèi)容。首先，郭雷院士介紹了一個將學(xué)習(xí)與反饋機制相結(jié)合的典型案例---著名的自校正調(diào)節(jié)器（STR）。STR是通過將遞推最小二乘估計器與最?。ǜ櫍┓讲羁刂破鬟M行在線耦合，并實時應(yīng)用于同一個反饋回路中得到的。由于相應(yīng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)的性質(zhì)由復(fù)雜的非線性非平穩(wěn)隨機動力學(xué)方程組所決定，如何從數(shù)學(xué)上嚴格建立這類最基本的“認知-決策”型自適應(yīng)智能系統(tǒng)的理論基礎(chǔ), 曾是控制理論領(lǐng)域長期懸而未決的著名難題，得到國內(nèi)外同行的極大關(guān)注和廣泛研究。郭雷院士介紹了在自校正調(diào)節(jié)器研究上取得突破的關(guān)鍵思想，以及關(guān)于自適應(yīng)閉環(huán)智能系統(tǒng)全局穩(wěn)定性與收斂性的具體理論結(jié)果。

 

　　隨后，郭雷院士介紹在工業(yè)控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的核心算法——著名PID（比例-積分-微分）反饋控制器得到成功應(yīng)用背后的基本原理和理論基礎(chǔ)。針對一類基本的二階非線性不確定性動態(tài)系統(tǒng)，他與合作者證明了PID反饋控制器具有“大范圍雙邊魯棒性”,并發(fā)現(xiàn)PID控制器結(jié)構(gòu)中實際上隱含一個在線學(xué)習(xí)機制，這從基本原理上對PID反饋控制為何在應(yīng)用中如此成功給出了理論解釋。他還在報告中展示了關(guān)于PID參數(shù)選取的一個新設(shè)計公式，以及關(guān)于一般仿射非線性不確定性系統(tǒng)的拓廣PID反饋控制器（EPID）設(shè)計方法。

 

　　最后，郭雷院士介紹了一個更為基本的科學(xué)問題——反饋機制在應(yīng)對非線性不確定動態(tài)系統(tǒng)時的最大能力與根本局限。他介紹了與合作者發(fā)現(xiàn)并證明的幾個基本的關(guān)于反饋機制最大能力的臨界性定理，并指出，借助隨機動態(tài)系統(tǒng)的條件Cramer-Rao不等式可以研究反饋機制的根本局限，而通過在線學(xué)習(xí)與反饋控制的有機結(jié)合可以使得反饋機制達到其最大能力。毫無疑問,這項研究從基礎(chǔ)理論上深化了對智能系統(tǒng)中反饋機制作用的認識.

 

　　這次報告中所提供的基本思想和結(jié)果有望為進一步促進機器學(xué)習(xí)與反饋控制的深入結(jié)合提供借鑒與啟發(fā),推動在不確定性情形下智能系統(tǒng)基礎(chǔ)理論研究的深入發(fā)展。

 

　　報告人簡介: 郭雷，1982年畢業(yè)于山東大學(xué)數(shù)學(xué)系,1987年在中科院系統(tǒng)科學(xué)所獲得博士學(xué)位,現(xiàn)任中科院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院研究員、中科院國家數(shù)學(xué)與交叉科學(xué)中心主任。曾任中科院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院院長、中國工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)會理事長等。主要從事系統(tǒng)與控制領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論及相關(guān)應(yīng)用研究，特別是自適應(yīng)系統(tǒng)（包括自適應(yīng)估計、自適應(yīng)濾波、自適應(yīng)控制、自適應(yīng)博弈）、非線性不確定系統(tǒng)控制、反饋機制最大能力、大群體系統(tǒng)集體行為、博弈控制系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)等方面的研究。因為在相關(guān)研究領(lǐng)域的創(chuàng)新性、突破性和基礎(chǔ)性貢獻,他先后獲得國內(nèi)外一系列重要學(xué)術(shù)獎勵和學(xué)術(shù)榮譽。1998年當(dāng)選美國IEEE會士，2001年當(dāng)選中國科學(xué)院院士。隨后當(dāng)選發(fā)展中國家科學(xué)院院士，瑞典皇家工程科學(xué)院外籍院士，國際自動控制聯(lián)合會會士，并被瑞典皇家理工學(xué)院（KTH）授予榮譽博士學(xué)位。2019年獲得IEEE控制系統(tǒng)學(xué)會頒發(fā)的最高獎“波德獎”（Hendrik W. Bode Lecture Prize），獲獎理由是“因?qū)ψ赃m應(yīng)控制、系統(tǒng)辨識、自適應(yīng)信號處理、隨機系統(tǒng)及應(yīng)用數(shù)學(xué)領(lǐng)域的根本性和實際性貢獻”。他曾多次應(yīng)邀在控制與數(shù)學(xué)領(lǐng)域頂級國際學(xué)術(shù)會議上做特邀報告，包括先后兩次在三年一度的國際自動控制聯(lián)合會(IFAC)世界大會上的大會報告（1999，2014），IEEE決策與控制會議（CDC）的大會報告（2019），四年一度的國際數(shù)學(xué)家大會（ICM）的邀請報告，以及本次國際工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)大會（ICIAM）的邀請報告等。

 

　　

 

　　來源：中科院系統(tǒng)所