学术交流
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中国科学报:《让虚实世界无缝相交》

       说及平行,人们可能最先想到的是几何中描述的线与线或者面与面的平行,引申出来的,就是永不相交;可能很少有人会想过还存在“平行企业”“平行社会”“平行世界”等概念。

  在中国科学院自动化研究所就有这样一支科研团队,他们致力于平行管理系统的研究,将平行的理念构建于虚拟和现实两个空间,为了“平行社会”“平行计算”“平行管理”“平行控制”的梦想而孜孜以求,用智能连通虚实两个世界,设法使其“无缝”地永远相交,形成互动的一体。
 
  从理论到实践
  小到大型桥梁、水坝和高层建筑的监控和管理,中到农业与经济作物的种植制造化、森林生态系统的管理与火灾防控,大到乙烯生产过程、城市交通、社会态势的分析与预警、军事管理与作战指挥、国家战略分析与社会突发事件应急管理等,平行管理系统都有用武之地。
  2009年,在中石化茂名分公司的乙烯裂解车间里,上线了一套平行管理系统。该系统由王飞跃团队与中石化茂名分公司合作研发,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。
  从理论到实践之路并不是一蹴而就的。在乙烯项目启动后的两年里,团队成员多次去中石化总部及茂名分公司沟通交流,带回来厚厚的几大本管理资料和调查报告。
  团队高级工程师程长建告诉《中国科学报》记者:“在整个过程中,团队成员不断朝着平行管理的目标逼近,直到2007年最终成功将ACP理论应用 于乙烯生产线,对操作和管理人员的行为和心理进行量化评估,并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。”
  这里的ACP是由研究员王飞跃为首的团队于2004年在国际上首次提出的社会计算和平行系统理论,构建了一个虚拟的人工社会,以平行管理的方式连接起虚拟和现实两个世界。其中,A指人工系统,C指计算实验,P指虚实系统的平行执行。
  随后,平行管理系统于2010年被成功推广到齐鲁石化胜利炼油厂,于2011年又成功推广到齐鲁石化烯烃厂的裂解车间,并于2012年在齐鲁石化烯烃厂的近30个车间部室得到推广应用。
  近年来,随着平行管理系统在大型企业的不断推广应用,该团队还成功申请了2013年的自然科学基金委的重大项目,这些也鼓舞着团队成员追逐梦想不断前进。
 
  “有多少,在哪里,何时卖”
  如今,该团队研发的平行农业管理已被应用于国内一家苗圃生产企业,对于大规模的苗木生产,平行管理系统可以帮助经营者回答树木“有多少,在哪里,何时卖”这样的问题。
  王飞跃表示:“将ACP理论应用于农业系统,通过对农业生产这个典型的复杂系统的建模、模拟和控制,实现农业生产过程的精准管理与节能高产。这也是我们研究的一个重要内容。”
  据团队成员副研究员康孟珍介绍,他们在该研究方向上已经进行了较长时间的积累,所构建的数学模型可以从生长和发育两个基本过程对植物进行描述,并以植物的三维形态进行科学计算可视化。
  科研团队模拟的虚拟植物不仅具有在实际植物上可测的属性,例如生物量、大小等,而且能够对环境和管理作出反应。
  康孟珍说:“我们希望能在‘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。”
  《新闻联播》曾报道过一则受控生保系统实验的新闻,展示了该团队研究的另一个应用——植物工厂以及温室生产。团队成员参与了该实验的部分实验设计和数据采集,目的为受控生保环境下种植批次、温、光、气等条件的配置提供依据。
  如今,团队研发出动态的虚拟植物,还可用于景观设计、游戏、教育、电影等。
 
  服务于现实社会
  随着网络的迅猛发展,其双刃剑的效应愈发显现。在为社会发展提供广阔空间的同时,随之而来的网络安全也愈发突出,迫切需要提出有效应对网络安全的策略和思路。
  自动化所研究员曾大军于2006年回国加入到该团队,从事社会计算、情报与安全信息学(ISI)方面研究,并致力于将ACP理论应用于公共安全。
  曾大军指出,社会计算就是针对当代信息社会条件下社会问题日益呈现出动态性、快速性、开放性、交互性和数据海量化等特点,进行社会数据搜集、深度信息挖掘,为有效进行社会预警、科学决策提供有力方法和手段。
  社会计算作为一门社会科学、管理科学与计算科学等的新兴交叉学科,近年来得到了迅速发展,在ISI研究和系统开发中有重要应用。
  据团队工程骨干王磊介绍,经过十年发展,基于ISI和社会计算的科研成果已经在北京奥运会、上海世博会、两会等多个重大活动的安保工作中得到应 用,生物反恐、重大疫情方面的工作获得北京市、军队等5个省部级奖项,相关成果也在国家相关部门社会安全、国家安全领域实践中得到应用。
  面对当前的形势,团队成员已经与相关部门展开合作,着力于下一代社会安全和计算实验平台开发,希望通过把实体组织、社会的复杂关系映射到人工社会,进行政策评估、态势分析、行为预测,将ISI和社会计算更好地服务于现实社会的有效管理。
 
 
  (原载于《中国科学报》 2014-12-08 第6版 进展)