网络环境对控制学科教育的影响

宋运忠

摘要：网络环境给控制学科教育带来了巨大的影响。从发展机遇上来看，网络环境不但为控制学科的教育提供了良好的交流平臺，而且也为控制学科教育提供了一个生动的研究对象；从挑战性上来看，网络环境刺激了控制学科教育的定位调整和控制学科教育某些新的研究分支对控制学科的内生驱动。

关键词：网络环境；交流平台；研究对象；控制学科

互联网使地球变成一个虚拟的村庄，使世界变得越来越小，全球化的呼声越来越强烈。控制学科教育作为推动社会前进的有效力量可以充分利用网络来丰富其内涵，反过来互联网对控制学科教育的要求也越来越高。对于从事控制学科教育的教师，如何面对互联网的影响是一个值得探讨的问题。

一、网络给控制学科教育提供了良好的发展机遇

互联网在下属方面给控制学科的教育提供了良好的发展空间。

（一）互联网给控制学科教育提供了良好的交流平台

众所周知，在没有互联网的时代，各个学科前沿问题的讨论往往是由政府部门出面组织或一些学会组织的。受地理位置、文化背景、经济条件、交通条件等的影响，参与的人员往往非常有限，高层组织高峰论坛所形成的协议、见解和前瞻性的报告难以实时地传播给关心该方面信息的人们。印刷品如科技期刊、科技专著的发行渠道往往容易受到成本的约束，难以满足大多数人的需求。目前，控制学科教育人员新的学术思想，控制学专家所形成的远见卓识很快就可以借助互联网传播到世界各地。相关人员的反馈信息也很快被控制学专家获得，这种及时的交互作用促进了人们对新的学术观点的接受、评论、思考、交流、碰撞的机会，使原来静态的知识被激活，一个具有无限生机、动态更新、蓬勃发展的控制学科教育发展场景形成了。诺伯特·维纳天才般的预言和超脱时空的畅想又可以被我们感触，钱学森先生那种融控制学科教育于工程技术、从控制学科教育的全局来洞察控制学科教育的系统思想、源于物而不止于此的学术情怀又可以被新一代的受教育者所遐想。因电子通信的广泛使用，使得从事控制学科教育的人们之间的通信联络更容易了，一个初出茅庐的新人就可能得到一个科学大师的帮助，仅就于此，就有可能改变一个人的一生，甚至改写一个学科的历史。

（二）互联网给控制学科教育提供了一个生动的研究对象

互联网在结构上是一个复杂连接、动态变化，具有自组织、自相似、涌现特性的拓扑结构，为以后分布、远程、虚拟、广域控制的研究提供了实在的研究对象。互联网在信息传输上的流量特性、并发机理、突发特点、阻塞情况，似随机但又不完全符合已有随机过程规律的特点，信息部分与整体间具有某种未被清楚认识的全息相似特点为控制学科新的研究方向的孕育提供了良好的机遇。互联网是社会发展的产物，它必然与社会生活的各个方面有着密切的联系。对不良信息传播扩散的遏制一直是人们谈论不休的话题，如何从控制的角度来研究这一问题已经受到有关国家的重视。

二、网络给控制学科教育提出了严峻的挑战

（一）网络环境下控制学科教育的定位问题

控制学科是门年轻的学科，因它与工农业生产的密切联系一直充满活力，网络环境对诸如生物信息学、地理信息系统、自然灾害的防治等都有很大的影响，如生物信息学由于生物科技在国民经济发展中的显要地位，受到越来越多不同领域科学家的重视，由此也引发了在生物信息学方面超大规模的海量数据的产生，控制学科中的模式识别技术已经在生物信息学中发挥了积极的作用。如何在控制学科的教育中介绍生物信息学的知识是一个有意义的话题。另外，遗传算法、免疫计算、神经信息处理、生物特征识别等从生物信息学领域所引发出来的新的信息处理和识别理论又大大丰富了控制学科的研究内容、方法和工具。生态环境的恶化所引发的严重后果进一步证明过去那种“头疼医头、脚疼医脚”的做法是欠妥当的，系统的观点、总体的观点、动态的观点再次证明是有效的、先进的、正确的，在控制学科教育中如何将生态控制问题融进教学内容是一个应当注意的问题。飞机的飞行、机器人技术的创新、智能材料的发展都从仿生学吸取了不少启发。有鉴于此和控制学科中非常重要的匹配原则，我们就不能忽视从仿生学中提取控制原理。蚂蚁优化算法、鱼群算法等对优化中基准问题的解决有力地说明了仿生控制的光辉远景。上述问题都不同程度地受到网络环境的影响，如生物信息学的网络计算、各种智能优化算法无不通过网络对象来证明它们的有效性。虚拟制造、虚拟加工、电子商务、网上设计、网络工程等制造业随着网络规模的扩张变得越来越引人注目，它引发了机械设计的许多新特点，如无纸化、绿色设计、智能设计、并行工程、CIMS、CIPS、ERP等。以人为本的理念使得人们对健康的认识与过去大不相同，人们用于医疗的费用比过去任何时候都高，远程医疗系统所导致的医学图象处理、疾病特征表达对控制学科也有新的要求。人的大脑是人类社会数千年漫长进化的产物，它的功能越来越完善，它的结构越来越复杂，它的机理根据现有科技水平的推测，远非简单的机械响应、突发并行，而是具有高度适应性、高度快速性、高度智能性、高度灵活性的有机整体，脑科学是一门极综合的学科，控制学科也被融进脑科学复杂系统的研究中。

（二）网络环境对控制学科的深层次需求

量子计算、量子计算机、量子信息处理、量子信息传输都是网络环境下滋生出来的新的科技生长点。处于量子态的微观物质和介观物质与宏观物质的运动特性有极大的不同，如纠缠特性、几率特点对控制理论的要求越来越高。20世纪40年代发展起来的经典控制理论和20世纪70年代发展起来的以状态空间法为主题的现代控制理论都不能很好地解释这一对象。量子控制，一个控制学科的新分枝也因此变得意义重大。一旦量子控制有重大突破，再加上量子技术本身的扩散效应，它所提供的先进手段等会迅猛促进控制学科的发展。在以往的控制学科教育中，所需要的数学基础由于量子控制的需要也会发生重要的变化，一个量子时代的控制学科领域的工作者不仅需要对传统的数学知识有深刻的了解和认识，而且还需要对现代数学如规范示性类、微分曲率几何等有足够的认识。

互联网对控制学科教育的影响是多方面的，它给控制学科教育带来了机遇，也带来了挑战。控制学科教育因互联网的发展变得更加丰富多彩，互联网给控制学科提出的问题的良好解决，必将推动其本身的发展和其他相关学科的发展。

参考文献：

[1]钱学森，宋健.工程控制论（修订版）[M].北京：科学出版社，1980.