妍蕾初绽——模糊控制技术漫谈

第10版(科技)
专栏：百科博览

　　妍蕾初绽
——模糊控制技术漫谈
陈祖甲
每当您打开电脑，进行人机对话的时候，电脑总是对您提出的要求发问：“是”还是“否”、“确定”还是“取消”？由于计算机实行二进制的数值计算，故而电脑操作界限明晰，使用简便、快捷。
然而，在人类现实的生活中，许多问题，并不总是“是与否”、“对与错”，而常常是界限不明晰的事。比如洗衣服，“脏”与“不脏”就不那么好界定。再说，洗的衣物大小、软硬、厚薄、质料也大不一样。像这样不定量的内容，目前普及的数值电脑是难以判断和控制的。以它为控制器的大部分洗衣机，对待该洗的衣物不辨数量的多少、龌龊程度的大小，来个一刀切。那样，无形中造成用水、电和洗衣粉的过量或不足，不能尽如人意。
再比如，工业窑炉的使用，操作工人完全是根据烧制物的品质，凭经验，看火候操作的。这里也常常用一些模糊的概念，如果硬要把这类不易量化的模糊概念，简单地量化，就会产生误差，而输入计算机还可能把误差放大，造成错误。
专家把这类模糊的变量概括为三种：被控制对象异常复杂，无法精确描述；有些能用量化来描述的，到数值计算机里又控制不住了；整个系统的某个部分的变化或工作状态的变化，有时谁也说不准，计算机也难以控制。
那么，对这些模糊问题，计算机就无法解决了吗？烧窑只能由人工控制吗？洗衣服那么浑沌就算了吗？
不！我能！模糊控制技术带着模糊计算机和模糊控制器站出来说话了。
１９５６年，美国加州大学伯克利分校的一位名叫扎德（Ｌ·Ａ·Ｚａｄｅｈ）的教授首先提出模糊集合论（ＦｕｚｚｙＳｅｔ）的概念。他认为，模糊的存在是可以用数学形式来表示的。顺着这个模糊逻辑理论，人类开始了应用模糊控制技术。也就是说，将被控制的模糊对象，采用模糊数学的方法量化，输入或输出计算机，进行控制。如天气的温度，不是简单地说是“冷”或者“热”，而是用“很冷”、“冷”、“较冷”、“稍冷”和“温暖”、“稍热”、“较热”、“热”、“很热”等几个档次来表达。由此可见，模糊控制技术实质上是一种更高级、更复杂的信息处理系统。国际上在８０年代后期真正地重视了这项技术的应用，一些国家将其列为下世纪国际科技竞争的战略要点。
在应用模糊控制技术方面，行动最早的要数日本了。１９８７年，日本仙台市的地铁采用了模糊控制技术控制列车的运行。这样，即使在乘车时手捧一只盛满水的鱼缸，也不会因为列车的启动、行进和停车而水洒一地。１９８８年日本三菱公司捧出了模糊空调。１９９０年，日本松下公司推出模糊技术控制的全自动洗衣机。以后，模糊技术控制的彩电、电扇、冰箱、摄像机等也相继问世。至于在工业方面，石油化工、冶金机械、水电等行业也陆续采用模糊控制技术，使能耗降低，产品质量和生产效率相应提高。
应用高技术我国从来不甘落后。１９９０年，北方工业大学研究成功“快速自动寻优模糊控制理论及其应用技术”，在工业生产、汽车安全行驶方面得到应用。１９９６年，重庆钢铁公司同重庆爱普模糊控制技术公司协作，共同开发模糊控制器，应用到窑炉、风机和水泵的运行中，取得相当的经济效益。无锡小天鹅洗衣机公司捧出的模糊控制洗衣机，受到消费者的欢迎。最近，笔者得到新信息，我国的造纸业、电解铝行业也开始使用模糊控制技术了。１９９７年４月，国家科委批准成立了“国家模糊控制技术生产力促进中心”。毫无疑问，中心将有力地推动我国应用这项高技术，创立新局面。
正如有的专家所说，目前世界计算机发展的一大趋势，是使计算机解决问题的方法与人的思维更加一致起来，也就是计算机日趋人工智能化。模糊控制技术可算得上是姹紫嫣红的高技术百花园中一枝娇艳的奇葩，蓓蕾初绽。