让机器“自愈化”引领新科技变革（科技名家笔谈）

 

　　作者高金吉肖像画
　　本版画家 张武昌绘

 

 

　　科学家寄语

 

 

　　辽阳石油化纤公司试运转期间，高金吉（右）在裂解气压缩机现场向毕振德总工程师汇报商讨机组改进方案。（1979年）

 

 

　　时任辽阳石油化纤公司副总工程师的高金吉，在压缩机房观察机组运行状态。（1988年）

 

　　18世纪60年代，发端于英国的第一次工业革命开创了以机器代替手工劳动的时代。然而，机器是把“双刃剑”，可以为人类带来福祉，也可能造成灾害。随着高危流程工业装备和空天飞行器的发展，故障导致非计划停产和突发事故，危害巨大。20世纪60年代起，设备监测诊断技术和状态维修兴起，逐步实现了数字化、网络化智能运维，但排故检修必须靠人的状况始终没有改变。

　　人类历史就是与各种疾病作斗争的历史，在各类传统医术和现代医学还没有诞生前的漫长岁月中，人类是靠自身的抵抗能力，战胜疾病而“自愈”并生息繁衍下来。从生物演变历程看，机器是生物以另一种方式的延续，活着的人和运行的机器都属于耗散结构开放系统，与机器故障和与人的疾病作斗争可遵循某些共同规律。随之而来的问题是，机器的排故检修能否不需要人去“治愈”，而能像人一样可以“自愈”呢？

　　笔者的回答是肯定的。在石化企业一线工作三十多年的实践中，我认识到，除少数突发故障外，大多数故障发生均有一个渐进过程，而相互作用是故障的终极原因。如能早期发现并及时采取恰当的调控措施，在运行中抑制或抵消产生故障的原因和条件，故障完全可以防止。通过学习医学、控制论、系统论、耗散结构和仿生学等经典著作。借鉴中华传统医术“自主调理”经验，特别是疾病痊愈很大程度上是靠人体自愈机制，我深切感悟到，机器故障从“治愈”到“自愈”是现代化大工业生产发展的重大需求，也是必然趋势。2003年，笔者在国际学术会议上首次提出了过程装备故障自愈调控原理，受到学术界广泛关注。

　　德国罗尔夫·艾思曼教授曾提出，现代机电系统是由控制、动力、传感及检测、操作和结构等五大功能模块组成，将其通俗地类比于人的大脑、内脏、五官、四肢和躯体，得到世界仿生学界的认可。但他忽略了对人体自愈功能的仿生。笔者由此提出了人工自愈（AS Artificial Self-recovery）的概念，研究把自愈机制这个人和动物特有的概念赋予机器，拓展了仿生学研究领域。自愈功能可抑制故障苗头或在运行中自行消除故障，包含代偿、清洁、修复、自适应调节、应激、协同、自保护等。

　　人工自愈和人工智能（AI）共同之处是“人工”，都是由人赋予机器功能。不同之处在于，人工智能是对人脑意识思维控制行为的模拟，而人工自愈是对人体无意识思维（不经过大脑）的自愈机制的模拟。人工智能仅仅对人脑进行仿生，忽略了遍布人体全身的经络—神经—内分泌—免疫网络形成的自愈功能的研究。

　　维纳的控制论为生物系统与技术系统的连接架起了桥梁，提出目的性行为可以用反馈来代替，从而突破了生命与非生命的界限，把目的性行为这个生物所特有的概念赋予机器。但由于历史背景的局限，1948年发表控制论时，是从研究火炮自动打飞机的实践中研究目的性行为。显然，控制论中的目的性行为不包含自愈机制。