王飞跃:在“平行世界”驰骋飞跃

2010-12-15 10:28 来源: 科技日报
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  拥有一个能预测未来的“水晶球”,或许曾是每个孩子的梦想。

  而现在,“水晶球”或可成为一种科学仪表,通过对现有数据的统计和计算,对未来进行预测和感知将成为可能。

  王飞跃正是那个转动“水晶球”的人——通过平行管理,让人工影响未来,让未来影响历史。

  中午12点,当记者敲开他办公室门的时候,王飞跃正在打电话,秘书已经下班。

  此时的他刚下飞机。身为中国科学院复杂系统与智能科学重点实验室主任,王飞跃不是一般地忙。在“纠缠”了大半年之后,他终于能挤出一个中午的时间接受采访。但事实上,当天中午他已经“被安排”与法方专家共进午餐。而午餐后,办公室外面等他修改文件、签字、报告的人排了一长溜儿……

  就在短暂的、零碎的时间片段里,记者在王飞跃的“平行世界”里来了次走马观花。

  “不引入‘虚数’,很多社会问题方程式都无解”

  尽管采访之前也做了些功课,了解到王飞跃的研究方向是智能控制,但当他提出“社会计算”这个词时,记者还是一头雾水。

  什么是社会计算?研究这个又有什么意义?

  “最典型的例子就是‘人肉搜索’,”王飞跃说,“当然,我们不提倡用这种方式侵犯个人隐私,但是类似于这样的信息传播方式是我们研究的内容,就是怎样合理高效的获取信息。”

  “我们的城市越来越大,高速路上的汽车越来越多,但是一个城市到底容纳多少人最合适,交通应该怎样设计才是最优化的?我们不可能到最后一刻才去修修补补,需要提前进行顶层设计,而且必须考虑人的行为和社会因素。我认为,将来解决这些问题的途径肯定只能是社会计算和平行管理。”王飞跃说。

  1954年,美国普林斯顿大学博士休斯·爱沃瑞特提出:宇宙中存在着我们看不到的平行世界。王飞跃用基本的数学概念打比方:“把现实空间比作实数,网络空间比作虚数,不利用虚数,很多复杂系统和社会问题方程式都无解。”

  于是,以智能控制为主要研究内容的王飞跃“钻进”管理学,他于2004年在国际上首次提出基于ACP(人工社会、计算实验、平行执行)方法的社会计算和平行系统理论。如今,该理论已经成为全球范围内的研究热点。

  简单说来,平行管理“就是在对已有事实认识的基础上,利用先进计算手段,借助人工系统对复杂系统的行为进行‘实验’,进而对其行为进行分析,实虚互动,得出比‘现实’更优的运行系统”。中科院社会计算与平行管理研究中心熊刚博士介绍道。

  “基层工人都说这个系统好”

  去年6月30日,中国科学院自动化研究所与中国石化集团公司茂名分公司合作研发的平行管理系统在茂名石化乙烯裂解车间上线。

  这一项目启动于2005年,核心是如何把关于人和社会的行为以可计算可操作的方式嵌入到实际的管理过程之中,为此王飞跃教授提出了乙烯生产管理的ACP思路,从理论方法到系统架构都是前所未有的。

  之后的两年里,王飞跃带领工作人员多次去中石化总部及茂名石化沟通交流,带回来厚厚的几大本管理资料和调查报告,而王本人为此还被聘为茂名石化的首席管理科学家。

  2007年,自动化所与茂名石化正式签约,开发乙烯生产的平行控制和管理系统。王飞跃带领着一群年轻人不断逼近“平行管理”的目标。最终成形的平行管理系统以社会计算、行为计算和心理计算为主要特征,可以对操作和管理人员的行为和心理进行量化评估,为精细化管理提供科学的决策支持。最后,利用实际与人工生产系统的平行互动,实现对生产过程的优化、控制和管理。

  “平行管理系统算不出你心里想什么,”王飞跃说,“但可以计算出你心理波动对于生产过程和生产工艺的影响。”

  终于盼来上线的那一天。连十几个亿的ERP上线仪式都没参加的茂名石化总经理李安喜主持了平行管理的启动上线,对系统的投用表示祝贺,“因为基层的工人都说这个系统好”。

  裂解车间邱华主任更是难掩心中的兴奋:“你们的系统很好,车间所有人员都乐意使用,使用效率很高。你看,这一天都不下30条管理记录。通过这些记录,我们可以了解车间人员的生产行为情况。过去,我们每天都需要1—2个小时去协调车间人员的矛盾……”

  目前,该项目一期项目成果有望推广到化工分部所有车间,二期项目也启动,已开始在中石化数个基地近百个车间推广。

  “从分头管理到人车互动、车路互动”

  王飞跃“平行管理”的另一个实践就是打造“智慧”的交通。他们在国际上首次提出了基于ACP方法的平行交通系统控制与管理理念,研发了相应的算法与软硬件系统,实现了城市交通控制与管理方法的重大突破。

  城市交通控制与管理工作面临的最大难题是由于操作对象过于复杂,导致研究无法开展实验,“你不可能真的让多少人或多少辆车同时通过某个路口,此前关于交通的研究都是基于以往数据的分析。”熊刚说。

  针对交通等复杂对象的控制和管理难题,王飞跃依据平行系统理论,在传统对工程性对象进行“小闭环控制”基础上,增加管理、人、环境等社会性要素,形成一个“大闭环控制”的实际系统。针对大闭环控制对象的复杂多变特点,引入了人工系统,与实际系统共同形成双闭环的平行系统。

  “以往交通的管理对象要么是人,要么是路或者车,各个系统分头管理,而‘平行管理’实现了人车互动,车路互动。”熊刚解释道,“传统的建模方法只能根据历史数据来模拟真实情况,而我们的系统则能计算出某个特定时间段、特定天气状况下,某条道路上行驶多少车辆才不会造成拥堵。”

  去年,平行交通控制与管理系统在江苏太仓太浏公路的改造工程中得到了实施,经过近一年的实践检验,主路通行能力提高了26%,主路排队长度减少了8%—19%,明显改善了周边区域的交通环境。目前,这一系统在苏州、无锡等地的产业化已进入实质性阶段。

  在葡萄牙马德拉岛召开的第十三届IEEE国际智能交通系统年会上,王飞跃带领的复杂自适应交通系统团队获得2010年度的IEEE智能交通系统杰出团队奖,以表彰该团队在智能交通控制与管理方面所做出的贡献。他们是欧美以外首次获得此奖的研究机构。

  同事眼中的王飞跃

  “大胆干、认真干,有问题我负责”

  学化学工程出身的程长健被任命为茂名石化课题组组长。“我只是对乙烯生产和化工过程了解一些,长周期管理、复杂系统平行控制和管理,这些对我都是新东西”,程长健有些忐忑。那时,王飞跃鼓励他:“不要怕,因为平行的思路是我们独创的,对谁都是新东西,大胆干、认真干就行,有问题我负责。”

  再回首时,程长健说,这不仅仅是课题组每个人的生活经历,更印证了平行控制和管理这个研究方向的曲折性和正确性。

  “想当初,课题组人员对平行管理的概念理解都存在很多分歧,而现在经历了两年多的实践和再认识,ACP理论和长周期安全生产实践实现了完美的结合。”他说,“是王飞跃教授对课题方向的正确把握和具体指导、对平行管理理论的坚定信念、对事业的不断追求深深感动了我,也更坚定了我对平行管理的研发方向的信念。”

  王飞跃眼中的未来

  游戏工程师将操控“人工社会”

  采访当天,王飞跃和法国专家谈论的主题,正是如何就平行管理运用到农业中。

  在青岛啤酒厂长大的王飞跃说,做农业是他小时候的愿望,“那时候,造啤酒用的啤酒花要从国外进口,我父亲从事的就是种植啤酒花的实验。”

  现在他的设想是,能在“生长”于计算机内的“人工植物”上试验不同的浇溉和施肥方案等,然后再应用在植物上,以提高农产品质量和品质,使农业真正实现制造化、精细化、智能化。

  此外,社会态势的分析与预警、军事管理与指挥……“我们可以构造各式各类的人工系统,进行建模分析,应用于实际复杂社会系统的管理和控制,为将要到来的数字化社会和数字化政府管理奠定基础。”王飞跃说。

  在他看来,基于人工系统、计算实验和平行执行的研究发展,在不久的未来将产生这样的趋势:仿真与模拟的常态化;经验和知识的数字化、动态化、即时化;游戏和动漫的科学化,最后就是智能产业的形成。未来,游戏工程师将成大热职业,其工作就是操纵和监控“人工社会”,在游戏中影响世界、改变世界。

  也许不久的将来,一切都变得更加“智慧”:如果驾车驶上高架桥,汽车的数据将通过传感器网络输送到“人工桥”系统中;交通高峰期间,每个驾驶员汇入马路上川流不息的车流中,也同时在“人工交通”网络上留下痕迹,车载导航仪随时提醒路况,哪里拥堵,哪里顺畅……

  人物档案

  王飞跃

  现为中国科学院复杂系统与智能科学重点实验室主任、研究员、博士生导师。1998年作为中国科学院和国家计划委员会引入海外杰出人才之一,于中国科学院自动化研究所创立智能控制与系统工程中心并工作至今。2001年获国家杰出青年研究基金。 2009年,在网络化智能交通控制器的设计、研发和应用方面的重大贡献,荣获IEEE(美国电气电子工程师协会)年度智能交通杰出成就奖。