【ZiDongHua 之自動化學院派收錄關鍵詞： 郭雷 ICIAM 智能系統(tǒng) 控制理論  學習與反饋】

 

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

 

　　探索基于學習與反饋的智能系統(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)與應用數(shù)學大會（ICIAM 2023）于 2023年8月20日-25日在日本東京舉行。國際工業(yè)與應用數(shù)學大會(ICIAM)是國際工業(yè)與應用數(shù)學領域水平最高、規(guī)模最大、影響最廣的學術(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位著名應用數(shù)學家作邀請報告(Invited Lecture)，這些學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, 被邀請者都是學界公認的領頭科學家。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)控制研究領域的重要發(fā)現(xiàn)和研究進展。在報告中，郭雷院士指出，學習與反饋是應對動態(tài)系統(tǒng)中不確定性的一對互補機制,也是智能系統(tǒng)中的兩個關鍵機制。學習在智能系統(tǒng)設計與運行中具有基礎性作用，而反饋可以使得系統(tǒng)自身在復雜開放環(huán)境中有效應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習與反饋機制相結(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，并實時應用于同一個反饋回路中得到的。由于相應的閉環(huán)控制系統(tǒng)的性質(zhì)由復雜的非線性非平穩(wěn)隨機動力學方程組所決定，如何從數(shù)學上嚴格建立這類最基本的“認知-決策”型自適應智能系統(tǒng)的理論基礎, 曾是控制理論領域長期懸而未決的著名難題，得到國內(nèi)外同行的極大關注和廣泛研究。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鍵思想，以及關于自適應閉環(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用背后的基本原理和理論基礎。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習機制，這從基本原理上對PID反饋控制為何在應用中如此成功給出了理論解釋。他還在報告中展示了關于PID參數(shù)選取的一個新設計公式，以及關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）設計方法。

 

　　最后，郭雷院士介紹了一個更為基本的科學問題——反饋機制在應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，而通過在線學習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習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)于山東大學數(shù)學系,1987年在中科院系統(tǒng)科學所獲得博士學位,現(xiàn)任中科院數(shù)學與系統(tǒng)科學研究院研究員、中科院國家數(shù)學與交叉科學中心主任。曾任中科院數(shù)學與系統(tǒng)科學研究院院長、中國工業(yè)與應用數(shù)學會理事長等。主要從事系統(tǒng)與控制領域的基礎理論及相關應用研究，特別是自適應系統(tǒng)（包括自適應估計、自適應濾波、自適應控制、自適應博弈）、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)和復雜系統(tǒng)科學等方面的研究。因為在相關研究領域的創(chuàng)新性、突破性和基礎性貢獻,他先后獲得國內(nèi)外一系列重要學術(shù)獎勵和學術(shù)榮譽。1998年當選美國IEEE會士，2001年當選中國科學院院士。隨后當選發(fā)展中國家科學院院士，瑞典皇家工程科學院外籍院士，國際自動控制聯(lián)合會會士，并被瑞典皇家理工學院（KTH）授予榮譽博士學位。2019年獲得IEEE控制系統(tǒng)學會頒發(fā)的最高獎“波德獎”（Hendrik W. Bode Lecture Prize），獲獎理由是“因?qū)ψ赃m應控制、系統(tǒng)辨識、自適應信號處理、隨機系統(tǒng)及應用數(shù)學領域的根本性和實際性貢獻”。他曾多次應邀在控制與數(shù)學領域頂級國際學術(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)學家大會（ICM）的邀請報告，以及本次國際工業(yè)與應用數(shù)學大會（ICIAM）的邀請報告等。

 

　　

 

　　來源：中科院系統(tǒng)所