自动化技术的过去、现在和将来（之四）

四、向广度发展，实现大系统和复杂系统的控制

（一）大系统

    70年代以来，随着科学的发展和社会的进步，现代的工业、电力、交通、生物、生态以及军事指挥等大规模的生产和管理系统愈来愈多，日益复杂。例如大型钢铁企业的控制和管理系统；全国或地区性的商品供销量的实时监督和分类调度；货币的发放和回笼，储蓄业务的存取自动化管理等银行业务管理；包括人事档案管理自动化和职工每日出勤记录，以及总出勤率的自动化统计分析等的大企业和部门的人事自动化管理；生态系统和环境污染的分析、管理和控制；人口的发展计划和控制，人口长期预报；工业区和大城市郊区的公路网上的交通信号管制，乘客密度的实时分析和车辆调度等等。现今对于那些能够在大范围内采集数据，处理数据，分析情况，从而进行指挥管理和控制的系统，往往统称为大系统。对于这样一些大规模的复杂的系统评价、设计、控制与管理，只能求助于运用系统工程学的方法，对其实施系统控制。如通过分别解决大系统中各自独立而又相互制约的子系统的最优化问题，来达到全系统的整体最优化目的。

    大系统是系统工程学发展的一个新阶段，大系统的理论和实践，主要是研究解决系统工程中关于事物发展过程的定量描述、模拟、预测和控制的那一部分问题。因此可以说，系统工程也是自动化技术科学工作者的重要研究内容之一，系统工程研究的问题概括起来不外是两个方面：一个是工程技术系统，二是社会经济系统。各类系统工程的共同理论基础是运筹学，目的是实现各类系统的组织和管理技术。作为从事自动化技术的人员，则是要研究系统各个构成部分，如何进行组织，以便实现系统的稳定和有目的的行动。由于系统工程在实现一个国家现代化中处于十分重要的地位，加强这方面研究工作的开展，必然能在技术上、经济上和社会上见诸效益。

    大系统通常具有下面三个特点：信息的采集和处理量大面广；系统的多级结构模型；集中与分散的控制方式。如从地理上看，需要从各地区或各部门去采集数据，经过对大量数据的处理加工，再由控制中心进行分析并作出决定，最后再反馈到这些部门或地区去执行。或者虽不具备上述地理分布上的特征，但由于设备多，任务过程复杂，具有多级控制结构的系统，也可作为其特征之一。因为在很多情况下，复杂的大系统可以分解为较小的相互作用的子系统进行分析，然后再重新组合为大系统。这些分解方法产生了子系统的分级模型，对分级结构中的每一层需经该层的性能测度，实现每层的控制最优化，最后再力图实现整个系统的综合最优化。因此，要实施对这类大系统的分析，就要对已有的系统实现“模型化”，也就是要根据需要与可能，建立系统的数学模型，用以描述系统的动态和静态特性、性能指标、运行状态的数学表达式等；或建立系统的网络模型，绘制出表示系统信息流或物质流、时间顺序、逻辑关系等相互联系的网络图(由支路、节点等组成)和计划评审图等；如果有条件，还须进一步建立系统的物理模型，用以对大系统进行仿真，模仿实际系统的物理过程、运动状态、生理或心理的活动等等。对于尚待筹建的大系统，则通常要根据大系统的总任务、总目标，选择设计方案，确定控制规律，制定管理办法，这就要实施对大系统的综合。综合的目的，就是要对大系统进行决策、规划、设计，对大系统的筹建过程与实际运行，进行科学的计划协调与组织管理。有这样一个实例，一个复杂的战略防御系统的战术单位，它包括几台大型计算机联合控制预警雷达，精密相控阵雷达，并承担导弹的发射和引导以及模拟训练等任务。在这个复杂系统中，它实时控制六个子系统，具有735 000条软件指令，还包含有580 000条软件指令的六个支援子系统，以及含软件指令830 000条的六个方面的调试维护系统，这样一个大系统，它的控制、支援和维护使用都用计算机实现了自动化。也只有在计算技术发展到今天，才有可能实施对大系统进行实时的、不间断的、自动化的监视和控制。现代自动化技术科学的一些内容，如动态规划，评价问题，决策问题，对策问题等已引起了自动化工作者的关注，一些著名学者和研究机构亦纷纷转向该问题的研究。1965年美国学者切斯纳特(H．Chesnut)以系统模型化、最优化、信息处理等为核心，归纳成系统工程学的方法，并担任了国际自动控制联合会中新成立的系统工程学技术委员会的主席，正式把生产系统和经济系统问题作为活动内容之一。以后每隔一、二年召开一次有关问题的讨论会。着重从控制与信息的观点，研究各种大系统的结构方案、总体设计中的“分解”方法和协调等问题。大系统理论