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东方科技论坛业界专家探讨——
因控论在复杂系统控制中应用
2019年08月13日  作者:戴丽昕   编辑:chunchun   审核:刘纯  版面:B2

  “因”与“果”是揭示客观世界中普遍联系事物间先后相继、彼此制约的一对范畴,“因”是指引起一定现象的因素,“果”是指由于“因”的作用而引发的结果。复杂系统的“因”往往是多因、时变、互为因果的。因控论是采用“寻因”“描因”“控因”的研究思路,通过控制“因”来控制“果”的发生,对症下药、对“因”使能,具有能量消耗低且易于实现的控制效果。日前举行的东方科技论坛上,业界专家们共同讨论分析生命医学、军事变革、科技发展、社会稳定等复杂系统发展过程中面临的问题和挑战,探讨现有控制方法在复杂系统控制中存在的不足,揭示因控论发展的必要性和在复杂系统控制中应用的可行性。

  超级细菌已经成为全球范围内的重大公共安全问题,严重危害人类健康和生态环境。抗生素的滥用,已经导致大面积的细菌耐药性的产生。面对新药研发的长周期和高投入,对这些逐渐失效的抗生素进行重新组合利用,相比于新药研发,更具备抑制耐药细菌的可行性。然而,通过常规方法从大量组合中筛选最优组合具有很大的挑战性。上海交通大学生物医学工程学院教授丁显廷及其团队开发了一套基于新型“因一果”逻辑的数据采集和分析技术。在有限的响应时间里,对于未知环境进行有限采样,结合物质分析、生物医学实验、控制理论和数值计算等手段,基于有限的“小数据”确立多参数中“因”的子集和数值,实现对“果”的最优预测和控制。目前,技术应用于26种已经失效的抗生素,重组出高效、低剂量的药物组合,抑制多重耐药细菌的繁殖。本技术也可以用于其他疾病模型的大规模药物筛选。

  传统控制论作为一门研究以机器、生命社会中控制和通信的一般规律的科学,自1948年维纳提出后,其思想和方法已经渗透到几乎所有自然科学和社会科学领域,并发挥了极其重要的作用。但是,很多复杂问题超出了传统控制理论的范畴,如系统平衡状态发生突变、系统进入一个不可逆的新平衡状态、超复杂系统等,是利用传统控制理论无法解决的难题。于是在方法学层面,我们就需要研讨新的手段,能够对于诸如金融动荡、人口流动导致的局部社会聚众事件、细菌攻击大城市人群造成的社会影响等等国家战略和民众安全复杂系统问题,进行有效的预警和方案制定,最终目标一定是通过新的方法论指导实践,对于有害我国的重大生物、社会、安全隐患做到防患于未然。因果关系的普遍性决定了因控论的普适性,对工程、医学、生物、经济、军事等领域的发展都具有重要意义。

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