師者簡介
吳昭景，煙臺大學(xué)數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院教授，運籌學(xué)與控制論學(xué)科帶頭人，運籌學(xué)與控制論碩士生導(dǎo)師。IEEE學(xué)會系統(tǒng)控制分會會員，中國自動化學(xué)會信息物理系統(tǒng)控制與決策專業(yè)委員會委員，第28、29、30屆國際控制會議CCDC國際程序委員會委員。先后為本科生講授《數(shù)學(xué)分析》《實變函數(shù)》《泛函分析》《數(shù)理統(tǒng)計》等課程，為研究生講授《線性系統(tǒng)》《最優(yōu)控制》《非線性系統(tǒng)理論》《隨機控制》《自適應(yīng)控制》等課程。培養(yǎng)碩士研究生15名，7位考取博士。主要從事隨機系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析和非線性控制理論及其在機械、電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究。在控制論期刊《IEEE Trans.Auto.Control》和《Automatica》上發(fā)表論文19篇(長文4篇)，出版學(xué)術(shù)專著1部。主持國家自然科學(xué)基金面上項目3項。2012年度《IEEE Trans. Auto.Control》雜志杰出評審人；獲IEEE ICCSS2016最佳論文獎；獲山東省自然科學(xué)獎二等獎(首位)，獲教育部自然科學(xué)二等獎(第二位)；入選享受國務(wù)院特殊津貼專家工程和山東省有突出貢獻(xiàn)中青年專家工程。
“用大力有余，入細(xì)心愈研?！睌?shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院吳昭景老師苦苦鉆研數(shù)十載，在從這峰攀向那峰的追逐中，探尋生命的廣度與深度。近日，煙臺市電視臺《煙臺故事》欄目對吳昭景老師進(jìn)行了專訪，在故事中吳昭景說：“是控制論重塑了我的人生”。
長和短
吳昭景今年49歲，自幼不善言辭的他，卻對數(shù)字很敏感，對數(shù)學(xué)有著濃厚的興趣。用他自己的話說，這叫“有長就有短，有短就有長?！奔议L不認(rèn)字，小時候家里所有涉及到數(shù)學(xué)的問題，就由他來解決。包括干建筑的父親在工作上的很多賬目，都由他來算。
高考前，一直被班主任看好的吳昭景卻因為連續(xù)幾天的失眠發(fā)揮失常，考入濟寧一所?？茖W(xué)校。?？茖W(xué)歷在數(shù)學(xué)方面本身缺的就多，而數(shù)學(xué)這個工具差了，很多工作就做不來。一方面為了工作，一方面因為一直以來對數(shù)學(xué)的熱愛，吳昭景不斷努力加強自己的數(shù)學(xué)功底。2000年，吳昭景考取了曲阜師范大學(xué)運籌學(xué)與控制論專業(yè)碩士， 2005年又獲得東北大學(xué)控制理論與控制工程專業(yè)博士學(xué)位。博士畢業(yè)，吳昭景來到煙臺大學(xué)，開始了他立德樹人、培英育華的教學(xué)科研之旅。
控制論和“三國演義”
他希望自己的研究成果不僅僅是理論，還要能夠運用到實際，因此選擇了繼續(xù)控制論的研究。吳昭景形象地介紹說：“控制論與系統(tǒng)論、信息論是20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的三種橫斷科學(xué)，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)沿縱向細(xì)化和橫向交叉兩個不同趨勢發(fā)展所形成的‘三國演義’。真是‘天下大勢，合久必分，分久必合’。比如，手機是一種加工信號的裝置，這個有機的裝置就是系統(tǒng)，信號中傳遞的就是信息，智能加工信號的方式就是控制?！?/p>
數(shù)學(xué)的魅力之于吳昭景，便是專精于一域不斷攻克一個又一個難題。吳昭景說：“數(shù)學(xué)的魅力在于難，不難沒意思。學(xué)了，解決了，就會覺得沒意思，然后又要找難一點的、更難一點的。因此，學(xué)數(shù)學(xué)就要不停地學(xué)，學(xué)的東西會越來越多?！眳钦丫熬瓦@樣一直不斷向前，在對控制論的探索中，體會個中深度和廣度。最初，他主要從事非線性系統(tǒng)的隨機控制的理論研究，而在學(xué)習(xí)了一系列系統(tǒng)理論與控制理論的課程基礎(chǔ)之上，要做隨機系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析就要學(xué)習(xí)隨機微分方程，學(xué)習(xí)隨機微分方程必須先學(xué)隨機過程，學(xué)隨機過程必須學(xué)習(xí)概率論，學(xué)習(xí)概率論必學(xué)測度論。
最近10年，吳昭景的所有課程使用的都是自編教材，都是他學(xué)習(xí)諸多課程的切實心得。吳昭景說：“我把自學(xué)測度論、概率論、隨機過程、隨機微分方程和隨機穩(wěn)定性論的心得體會編入了《隨機引論》的研究生教材中，然后給研究生開設(shè)《隨機控制》，最近又增添了《線性系統(tǒng)理論》和《最優(yōu)控制》課程。同時我也給本科生上《實變函數(shù)》《泛函分析》課程。”吳昭景介紹，《實變函數(shù)》《泛函分析》是兩門有深度的本科數(shù)學(xué)專業(yè)課。
“第二種方案”和隨機小增益定理
比起學(xué)習(xí)和教學(xué)，對吳昭景來說，更大的挑戰(zhàn)來自于對控制論的科學(xué)研究。2003-2005年讀博，吳昭景接觸到著名的“小增益定理”的研究。吳昭景介紹：“基于美國學(xué)者Jiang Zhongping的非線性小增益定理，我們提出了隨機的非線性小增益定理。當(dāng)時有兩種方案，一種是范數(shù)型的，另一種是Lyapunov(李雅普諾夫)函數(shù)型的。第一種方案較為保守，但當(dāng)時的研究能力也只能用第一種方案。結(jié)果投出后，一審就在頂級期刊《Automatica》按長文暫時錄用，小修后于2007年發(fā)表。”事后，吳昭景得知負(fù)責(zé)處理該論文的副主編曾發(fā)郵件給當(dāng)時也研究隨機小增益定理的中科院張繼峰研究員，咨詢吳昭景等人的成果是否是獨立完成的。吳昭景說：“張繼峰，這位非常有良知的學(xué)者，回復(fù)說我們和他們的研究方法與思路都是各自獨立的。他們的成果投在了國內(nèi)的一個期刊?，F(xiàn)在看來，他們的成果一點也不比我們的差?！?/p>
吳昭景一直考慮用“第二種方案”來研究隨機小增益定理。他遇到的第一個困難是如何處理Lyapunov函數(shù)的切換問題。為此，他暫停了小增益定理的思考，開始了對切換方法的研究，并于2009-2013年間，先后在《Automatica》和《IEEE Trans. Auto.Control》上發(fā)表了3篇隨機切換的論文。切換導(dǎo)致了函數(shù)不光滑，如何處理不光滑的Lyapunov函數(shù)成為了第二個困難。接下來，吳昭景選擇考慮隨機耗散性理論和隨機Barbalat引理的研究，結(jié)果在2011年和2012年在頂級期刊《IEEE Trans. Auto.Control》上發(fā)表2篇論文。
2012年以后，吳昭景又繼續(xù)了“第二種方案”的研究，利用此前多篇論文的技巧，終于解決了這個問題，結(jié)果在2016年以長文形式發(fā)表在《IEEE Trans. Auto.Control》上。
一二三和道生萬物
在隨機穩(wěn)定性純理論研究的同時，吳昭景意識到了在應(yīng)用轉(zhuǎn)化方面的不足。他再度鼓起勇氣，于2012年開始了機械系統(tǒng)的研究，由此開始了分析力學(xué)的自學(xué)，從控制和數(shù)學(xué)向物理上轉(zhuǎn)向。吳昭景說：“學(xué)習(xí)物理，對我而言確實有挑戰(zhàn)，主要是曾經(jīng)不多的物理知識也已經(jīng)20多年了，幾乎忘光了。我首先要熟悉經(jīng)典的牛頓力學(xué)，然后才是抽象的拉格朗日力學(xué)和哈密頓力學(xué)?！笨朔睦砗椭橇Φ碾p重挑戰(zhàn)，吳昭景終于搞清楚機械系統(tǒng)的隨機控制問題，提出隨機的向量反推技術(shù)。
2016年, 吳昭景開始思考機械系統(tǒng)控制算法的執(zhí)行器問題。 控制方法是計算機運行的結(jié)果，計算機不能直接驅(qū)動機械系統(tǒng)，首先要驅(qū)動電機，再由電機帶動機械系統(tǒng)，這樣又開始了下一個征程：電路系統(tǒng)的自學(xué)， 但這又必須先搞明白電磁學(xué)。 通過不懈努力，吳昭景又將向量反推技術(shù)用于機電系統(tǒng)的控制。
隨后，下一個挑戰(zhàn)又開始了，電腦中的電流是5v左右的極弱電流，自然不能直接驅(qū)動電機，這中間還需要由半導(dǎo)體組成的放大器。因此，吳昭景又開始了電力電子學(xué)的自學(xué)，現(xiàn)在已掌握了脈沖寬度調(diào)節(jié)器的原理。吳昭景說：“脈沖就是(0，1)序列，通過換向可以變?yōu)?-1，0，1)，數(shù)字信號通過電壓傳遞與放大。我從其中真正體會到了‘一生二，二生三，三生萬物’的奇妙?！?/p>
新舊動能轉(zhuǎn)換和專家力量
經(jīng)過多年的學(xué)科交叉學(xué)習(xí)和軟件的自學(xué)，吳昭景的研究項目已經(jīng)可以完成虛擬現(xiàn)實的機器人控制，這離最終的成果轉(zhuǎn)化已經(jīng)接近了臨界狀態(tài)。吳昭景說：“至今為止，拉格朗日方程能夠統(tǒng)一海、陸、空機械與電力的各種機電設(shè)備；我們的向量反推控制方法，又與拉格朗日系統(tǒng)形成了絕配。我們發(fā)現(xiàn)向量反推技術(shù)可以統(tǒng)一現(xiàn)有的非線性控制的很多研究方法：反饋線性化、滑?？刂啤o源性控制，都可以用我們的方法把它們演化出來?！?/p>
吳昭景和他的團隊聚焦國家科技創(chuàng)新發(fā)展的內(nèi)在需求，適應(yīng)山東省發(fā)展新一代信息技術(shù)和實現(xiàn)新舊動能的總體布局，融入煙臺市人工智能、虛擬現(xiàn)實等前沿產(chǎn)業(yè)的具體規(guī)劃。吳昭景表示：“從理論成果易于實際轉(zhuǎn)化的實用角度，我們將研究機器人系統(tǒng)的隨機建模、數(shù)字化控制與虛擬現(xiàn)實仿真問題，這將有利于加快新舊動能轉(zhuǎn)換，助推地方經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展?！?/p>
春日萬物興，天朗尚飛騰。風(fēng)和日暖節(jié)令恰好，讓我們跟隨吳昭景老師的步伐，為追求奮進(jìn)，為夢想拼搏。
本報記者
