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化學(xué)研究中的控制論方法

化學(xué)先生 / 2019-08-20

控制論是研究控制系統(tǒng)和信息系統(tǒng)共同規(guī)律和控制方法的科學(xué)，它舍棄了具體系統(tǒng)的具體控制方法，而去探索它們的普遍本質(zhì)。該理論方法的創(chuàng)始人是美國(guó)的維納(N. Wiener,1894~ 1964),他在1948年出版了《控制論)一書(shū)，把控制論(Cyber-netics)定義為“關(guān)于機(jī)器和生物的通信和控制的科學(xué)”。實(shí)際上控制一詞，來(lái)源于希臘文的掌舵術(shù)。在狩獵過(guò)程中，對(duì)運(yùn)動(dòng)靶的射擊，自動(dòng)火炮等多種領(lǐng)域都涉及控制問(wèn)題。

從第二次世界大戰(zhàn)開(kāi) 始,維納和別格羅(J. Bigelow)合作,研究防空火炮的自動(dòng)控制問(wèn)題，他們?cè)敿?xì)探索了負(fù)反饋對(duì)自動(dòng)火炮控制調(diào)節(jié)作用，1943年發(fā)表了《行為，目的和目的論》的著名論文。這是控制論產(chǎn)生的一個(gè)里程碑。1943~ 1944年，由維納和馮.諾伊曼發(fā)起，在美國(guó)普林斯頓市召開(kāi)了由工程師、生物學(xué)家、數(shù)學(xué)家等多方面專家參加的交叉學(xué)科的學(xué)術(shù)討論會(huì),討論了控制論的有關(guān)問(wèn)題。1946 年，紐約還召開(kāi)了討論反饋問(wèn)題的學(xué)術(shù)會(huì)議，這兩次會(huì)議對(duì)控制論的產(chǎn)生和發(fā)展起了推動(dòng)作用。1947 年，維納參加了在法國(guó)的南錫召開(kāi)的數(shù)學(xué)學(xué)術(shù)討論會(huì)。會(huì)議期間，赫曼書(shū)店的弗里曼要求維納寫(xiě)一部專著出版，維納答應(yīng)了這個(gè)要求,在1948年出版了《控制論)一書(shū)，從而宣告了這門(mén)科學(xué)的正式誕生。此后，中國(guó)科學(xué)家錢(qián)學(xué)森在1954年把控制論的思想用于工程技術(shù)的研究，著有(工程控制論)專著。近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，控制論的思想方法已滲透到各種科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域之中。例如,在化學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，化學(xué)反應(yīng)的自動(dòng)控制，化工生產(chǎn)的設(shè)計(jì)、施工、管理生產(chǎn)流程的調(diào)控等多方面都需要控制論的科學(xué)方法作指導(dǎo)。尤其是大型綜合性的化工生產(chǎn)，系統(tǒng)控制方法起著主導(dǎo)和關(guān)鍵的作用。

和系統(tǒng)論、信息論、控制論相聯(lián)系的理論方法還很多。如米勒在1949年提出的“行為科學(xué)”的理論方法,諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、化學(xué)家艾根1977年提出的“超循環(huán)自組織理論”，日本的槌田敦在20世紀(jì)70年代提出的“資源物理學(xué)”,還有諸如運(yùn)籌學(xué)、博弈論、對(duì)策論、社會(huì)控制論、經(jīng)濟(jì)控制論、數(shù)學(xué)中的莫薩洛維克體系、懷莫爾體系、克勒體系等。這些系統(tǒng)性的理論方法互相聯(lián)系，互相補(bǔ)充、互相滲透，共同推動(dòng)著科學(xué)的發(fā)展。近年來(lái)影響比較大的系統(tǒng)理論是耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)、突變理論。下面再把這幾種理論和方法作些說(shuō)明。

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