“外面的世界很精彩,外面的世界很无奈。”每每听到这首歌,我都想跟这位老兄说,外面的世界太复杂,所以你感觉很无奈,如果你来到我们的实验室,保你学会独门秘籍,专门对付各种复杂,让你的世界简单阳光!
复杂系统管理与控制国家重点实验室的研究方向
啥叫复杂系统?
复杂系统管理与控制国家重点实验室(以下简称“复杂国重”)的使命就是专门治理各类纷繁芜杂的复杂乱象。复杂国重成立于1991年,到现在跟“复杂”这个老顽固打交道已28年了,提起来一把辛酸泪呀。
说到这儿,很多人估计还是一头雾水,啥叫复杂系统?一台设备,一种现象,一件事儿,一个人儿,一个组织,请问你能保证这些东西乖乖的听你话、如你愿,被你驯服的服服帖帖,任何变化你都能提前预料,运筹帷幄吗?
任何事情你都能做到板上钉钉,十拿九稳吗?你能象诸葛亮一样读懂天道从而借来东风吗?天气实在太复杂!你能象巴神一样透彻金钱的秘密从而走上康庄大道吗?金融那是更复杂。简单的一株植物,你能象神农氏一样对话植物从而与植物共舞吗?就算是无机生命也是复杂而有序的……如果不行,这就是复杂!
不太了解,不能预知、不能完全掌握,不能完全控制。
不多说了,专门对付复杂的独门秘籍现在奉上。看看我们实验室的LOGO吧,从中就能看到端倪,找到答案。
复杂国重的logo大家一下子就能看出上面有个矛、有个盾,矛盾!复杂就孕育在各种矛盾中,正如太极的两面,通过阴阳博弈就能衍生一个复杂的世界。再看logo上的两个英文单词吧,Complexity和Intelligence。Complexity就是“复杂性”,intelligence就是“智能化”。
事情总在不断变化中,复杂性总是不期而来,那么我们心随你动,用智能化的手段来对付它。不管事情如何变化,智能化总有处理的手段。不管复杂性多么复杂,在智能化那里只能束手就擒。
复杂性与智能化也正如矛和盾,它们是一对难兄难弟,一直在打架,也一直在相互学习,复杂中孕育着智能,智能反过来也促进事物的复杂。
接下来,带你走进“复杂国重”看一看。实验室财力物力人力有限,所以我们有生之年只能对付几种复杂性,比如:交通复杂性,人体复杂性,网络复杂性,植物复杂性…… 剩下的就靠你们了。
带你认识平行
“ 平行”,大家估计会说,在小学三年级就学过了,有些人甚至在幼儿园就知道平行线、射线了。可此平行非彼平行,你的平行能相交吗?恐怕不能吧。“复杂国重”里的平行是可以相交的,对,平行可交。
以交通系统为例吧。一个城市每天有那么多车在运行,有那么多信号灯在变换信号,如何合理调整各个红绿灯的时长,使车辆不在路口拥堵,从而实现一路绿灯呢?想用你的脑袋得出正确答案?除非你的脑袋是银河超级计算机。我们的交通小分队想出一个办法,人的脑袋想不出来,就让计算机的脑袋想嘛,计算机那么能算,这些事情就交给它们好了。
虚拟交通系统(左)和实际交通系统(右)
于是乎,我们就在计算机里构建了一个虚拟的交通系统,就像游戏“我的世界”一样。虚拟交通系统和实际交通系统几乎一模一样,而且这两个系统是同时运行的。这个虚拟交通系统需要不断从实际交通系统从获得实际的数据,比如车流、车速、车型、信号灯时长、天气等等,从而使虚拟交通系统 “长得”越来越像实际交通系统。
在虚拟交通系统中我们可以任意开展各类实验,比如随机更改信号灯时长,随便让车辆相撞,随意让天下雨下雪……由此,虚拟交通系统就学会了在各种多变情况下的应对措施,这就是系统在复杂多变的情况中孕育出了智能。
虚拟交通系统“琢磨”出来的智能控制方法是否正确?于是虚拟交通系统就把上述知识传授给实际交通系统,实际交通系统通过实践验证,把好的留下,坏的让虚拟交通系统重新返工。所以,实际交通系统和虚拟交通系统就像一对孪生兄弟一样,一直交换信息,相互学习,携手并进,这两个系统就叫平行,由于它们之间还拉着手呢,所以是平行可交!这个平行交通系统有点忙,已经服务了青岛市中心、广州亚运会、滨州和德州……
邂逅水中精灵
接下来,带你认识一个新物种,我们的水中精灵----仿生机器鱼!
受自然界鱼类的启发,我们仿照鱼类的结构、游水方法和外形用各类机械元件和电子元件构造了仿生机器鱼。先来一睹它的泳姿吧。在这一群真假鱼同游的鱼缸里,你找到机器鱼了吗?咋一看,好像长得一模一样呀?好吧,那个块头略大,能够听到电机似乎嗡嗡作响的就是仿生机器鱼。
目前这是最新一代的仿生机器鱼,我们还有第一代、第二代、第三代等等,每一代都在原来的基础上革新。最早的仿生机器鱼是大块头,粗嗓子,游起泳来,虽然有范儿,但是有些slow。
现在的仿生机器鱼,身形变得消瘦,声音渐渐消失,而且游泳转速那叫一个快!我们最新的高机动转向仿生机器鱼,现在每秒可转向460度呢,而国际标准据说才每秒150度呢。秒杀了!
仿生机器鱼有什么用?它们用处可大呢。
工业:可以用来做水质监测,一些随身携带水质检测器的机器鱼,这会儿正在青海湖里游泳,然后把水质的情况告诉我们;据说机器鱼还可以携带干粮袋,代替我们去喂鱼!
教育:很多小朋友喜欢把机器鱼“连皮带肉”的剥开,看个究竟,所以我们专门研制了面向中小学生的小小机器鱼,让大家可以随意解剖,任意组装,还可以用手机来编程,让小机器鱼“遨游”在你家的“水盆”。
娱乐:很多小朋友在洗澡时哭哭啼啼,自从和机器鱼一起洗澡后,小朋友们爱上了洗澡,爱上了小动物,爱上了钻研各种鱼类,爸爸妈妈不再头疼。
让肿瘤无处遁形
一提起肿瘤,大家往往色变。其实,如果肿瘤可以在早期检测出来,或许情况就大不相同。所以,我们这里还有这么一群“医生”,只不过这里的“医生”是基于人工智能的软件助手,可以助力真正的医生诊断各类疾病,尤其是肿瘤。
肿瘤很狡猾,往往藏在不易发现的地方。因此,我们采用各类方法让它们显形。 我们提出一种新的方法来探测早期肿瘤,这种方法不再是目前单一的核素方法、光学方法或者结构分析方法,而是融合了这三类方法,发挥各自的特长,通过综合分析三类数据,让肿瘤的早期检测发生了质的飞跃,肿瘤的探测直径从5mm减小到2mm。
实验室自主研发的肿瘤探测设备
当然,我们还在继续向前推进,通过对人体复杂性的学习和分析,力争在肿瘤早期探测方面有更大的进展,期待让肿瘤早期检测成为一项百姓可以支付得起的常规检测,为人们的生命健康做出贡献。
结语
复杂国重实验室还有很多科研成果,比如平行农业、平行视觉、手术机器人、类脑机器人等等,等大家来亲自体验吧。
复杂性科学是21世纪的科学,随着我们进入智能时代,人、物、网紧密相连,构成了一个无比巨大的复杂巨系统,这给我们实验室带来了新的课题及挑战。实验室在新的五年征程中将以复杂性为研究特色,以智能化为研究手段,继续与矛盾相生,与复杂并存,与智能共舞,为新时代复杂系统的研究做出我们的贡献。