郭雷院士：不确定性动态系统的估计、控制与博弈

来源：中国自动化学会控制理论专委会

内容简介

信息技术的快速发展和广泛应用，为科学认识和有效调控现实世界中各类不确定性复杂系统的结构、运行与功能之间关系, 提供了前所未有的工具和手段，使系统与控制科学迎来新的发展机遇。未来科学发展离不开现有研究基础及其所提供的借鉴。本文在简要回顾控制理论发展历史的基础上，主要围绕不确定性动态系统的估计、控制和博弈研究中的若干基本科学问题，重点介绍作者研究团队的相关理论进展、研究体会和疑难问题，并给出某些未来展望。主要内容集中在下列基本问题的理论和算法基础：经典比例-积分-微分(PID)控制，自适应学习，自适应滤波，自适应控制，反馈机制最大能力，自适应博弈，群体涌现行为与博弈控制系统等。

在大数据时代，我们从现实世界中获得的数据越来越丰富，但是从根本上讲，它们远不满足独立性和平稳性等经典统计假设，这是对其开展理论研究的一个突出特色和挑战，也是与目前相关学科研究的一个基本区别。如何在这样的复杂数据条件下保证参数估计或学习算法的良好收敛性能，该性能究竟需要数据中至少含有多少信息量，如何建立学习或识别算法与控制算法在线结合时的理论基础，如何定量研究由数据驱动的反馈控制机制对付不确定性的最大能力，如何调控复杂系统中具有博弈行为的对象等，都是基本的科学问题。作者希望通过对这些问题的相关介绍，对更一般复杂系统和智能化控制的研究有所裨益。

本文是郭雷院士应邀为纪念《中国科学》杂志创刋70周年写的综述性文章，发表在2020年《中国科学：信息科学》第9期1327-1344。

作者简介

郭雷，1982年毕业于山东大学数学系，1987年在中科院系统科学研究所获博士学位。现任中科院数学与系统科学研究院特聘研究员、中科院国家数学与交叉科学中心主任、亚洲控制协会（ACA）当选主席。曾任中科院数学与系统科学研究院院长、中国工业与应用数学会理事长等。主要从事系统与控制科学领域的基础理论研究。解决了著名自校正调节器的收敛性与自适应二次型最优控制等基本理论难题；建立了可用于反馈随机系统的自适应滤波算法的基础理论；开启了反馈机制对付非线性不确定性的最大能力和根本极限研究；建立了在工业控制中起主导作用的著名PID算法对非线性不确定性系统控制的理论基础及设计方法；提出了基于动态博弈的控制系统（GBCS）研究方向等。1994年获首届国家杰出青年科学基金资助，1998年当选美国 IEEE 会士，2001年当选中国科学院院士。随后当选发展中国家科学院院士，瑞典皇家工程科学院外籍院士，国际自动控制联合会（IFAC）会士，曾先后两次应邀在三年一度的IFAC世界大会上作大会报告(Plenary Lecture)。2014年被瑞典皇家理工学院（KTH）授予荣誉博士学位， 2019年获IEEE控制系统学会颁发的波德奖（Hendrik W. Bode Lecture Prize）并在IEEE决策与控制大会上作波德讲座（Bode Lecture）。